KR20180001172A - 그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법 - Google Patents

그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 기술은 그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성함으로써 그룹 선택 신호와 컬럼 선택 신호 간의 타이밍 미스매치로 인하여 발생하는 센싱 오류를 방지할 수 있는 그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법을 제공한다. 이러한 그룹 선택 회로는, 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받기 위한 입력 블럭; 및 상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호에 따라 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 그룹 선택 블럭을 포함할 수 있다.

Description

그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법{GROUP SELECTION CIRCUIT, AND COLUMN READOUT APPARATUS AND METHOD USING THAT}
본 발명의 몇몇 실시예들은 씨모스 이미지 센서(CIS : CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Image Sensor)와 같이 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조를 가지는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속으로 리드아웃 시에 발생하는 오류를 방지하기 위한 그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 씨모스 이미지 센서 등과 같이 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조를 가지는 다양한 회로에서 컬럼 수의 증가는 해당 컬럼을 선택하기 위한 컬럼 스위치 수를 증가시켜 컬럼 리드아웃 센싱 노드(Column Readout Sensing Node)의 기생 커패시턴스(Parasitic Capacitance) 성분을 증가시킨다. 이러한 기생 커패시턴스 성분의 증가는 컬럼 리드아웃 시 센싱 전압 형성을 지연시켜 리드아웃 속도(Readout Speed)를 저하시키는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 종래에는 컬럼 스위치들을 그룹화한 후에 컬럼 스위치의 전단에 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 그룹 선택 스위치를 구비하여 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 기생 커패시턴스 성분을 최소화시키는 방식을 사용하였다.
그러나 종래의 그룹 선택 방식으로 사용되던 바이너리 제어 그룹 선택 방식은 컬럼 디코더로부터의 그룹 선택(Group Selection) 신호와 컬럼 선택(Column Selection) 신호 간의 타이밍 미스매치(Timing Mismatch) 시 컬럼 스위치 그룹 내 첫 번째 컬럼의 센싱 오류를 발생시킬 수 있으며, 그룹 선택 스위치의 동작 전에 상응하는 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 플로팅(Floating) 또한 컬럼 스위치 그룹 내 첫 번째 컬럼의 센싱 시 오류 신호를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성함으로써 그룹 선택 신호와 컬럼 선택 신호 간의 타이밍 미스매치로 인하여 발생하는 센싱 오류를 방지할 수 있는 그룹 선택 회로와 그를 이용한 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성하여 센싱 오류를 방지할 뿐만 아니라, 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 그룹 노드를 초기화하는 기능을 추가로 수행함으로써 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 플로팅으로 인하여 스위치 그룹 진입 시 발생하는 리드아웃 에러(Readout Error)를 최소화할 수 있는 컬럼 리드아웃 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 그룹 선택 회로는, 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받기 위한 입력 블럭; 및 상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호에 따라 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 그룹 선택 블럭을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치는, 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받아 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 복수의 그룹 선택 회로; 상기 복수의 그룹 선택 회로로부터의 그룹 선택 신호에 따라 복수의 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 복수의 그룹 선택 스위치; 및 상기 복수의 그룹 선택 스위치에 의해 선택되면, 컬럼 선택 신호에 따라 해당 컬럼 라인의 데이터를 스위칭하기 위한 복수의 컬럼 스위치를 구비하는 상기 복수의 컬럼 스위치 그룹을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치는, 해당 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 해당 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하기 위한 복수의 초기화 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 방법은, (a) 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시 현재 그룹 선택 스위치가 동작을 시작하는 단계; 및 (b) 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링에 의해 상기 현재 그룹 선택 스위치가 오프되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 방법은, (c) 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성함으로써 그룹 선택 신호와 컬럼 선택 신호 간의 타이밍 미스매치로 인하여 발생하는 센싱 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성하여 센싱 오류를 방지할 뿐만 아니라, 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 그룹 노드를 초기화하는 기능을 추가로 수행함으로써 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 플로팅으로 인하여 스위치 그룹 진입 시 발생하는 리드아웃 에러를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 컬럼 데이터 센싱 시 리드아웃 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 일 예시도,
도 1b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 일 예시도,
도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예시도,
도 2c는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 바이너리 제어 그룹 선택 방식을 설명하기 위한 타이밍도,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 선택 회로의 구성도,
도 3b는 도 3a의 그룹 선택 회로에서 생성된 그룹 선택 신호를 설명하기 위한 타이밍도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치의 일 예시도,
도 4b는 도 4a의 컬럼 리드아웃 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예시도,
도 5b는 도 5a의 컬럼 리드아웃 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 일 예시도로서, 컬럼 패러럴 구조를 가지며 일반적인 로컬 카운팅 방식을 사용한 경우를 나타내고 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80, 예를 들어, 타이밍 제너레이터)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(30)와, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 비교하기 위한 비교부(40)와, 비교부(40)로부터의 각 출력 신호에 따라 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하기 위한 카운팅부(50)와, 제어부(80)의 제어에 따라 카운팅부(50)로부터의 카운팅 정보를 각각 저장하기 위한 메모리부(60)와, 로우 디코더(20)와 램프 신호 발생 장치(30)와 카운팅부(50)와 메모리부(60)와 컬럼 리드아웃 장치(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 메모리부(60)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 장치(70)를 포함한다.
여기서, 일반적으로 씨모스 이미지 센서에서는 픽셀 자체적으로 가지고 있는 오프셋(Offset) 값을 제거하기 위해 광신호가 입사되기 전과 후의 픽셀 신호(픽셀 출력 전압)를 비교하여 실제로 입사광에 의한 픽셀 신호만을 측정할 수 있도록 하며, 이러한 기법을 상호상관 이중 샘플링(CDS : Correlated Double Sampling)이라고 한다. 이러한 상호상관 이중 샘플링 동작은 비교부(40)에서 수행된다.
이때, 비교부(40)는 복수의 비교기를 포함하며, 카운팅부(50)는 복수의 카운터를 포함하고, 메모리부(60)는 복수의 메모리를 포함한다. 즉, 비교기와 카운터와 메모리가 각 컬럼별로 구비된다.
다음으로, 하나의 비교기와 카운터와 메모리의 동작을 예를 들어 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 첫 번째의 비교기(41)는 픽셀 어레이(10)의 제 1 컬럼으로부터 출력되는 픽셀 신호를 일측 단자로 입력받고, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호를 타측 단자로 입력받아 두 신호의 값을 비교하여 비교 신호를 출력한다.
이때, 램프 신호는 초기화 시작 이후에 시간이 경과함에 따라 일정한 크기로 전압 레벨이 감소 또는 증가하는 신호이기 때문에, 결국 각 비교기에 입력되는 두 신호의 값이 일치하는 시점이 생기게 된다. 이렇게 일치하는 시점을 지나게 되면서 각 비교기에서 출력되는 비교 신호의 값에 반전이 일어난다.
그에 따라, 첫 번째의 카운터(51)는 램프 신호가 하강 또는 상승하는 시점부터 비교기(41)로부터 출력되는 비교 신호가 반전되는 순간까지 제어부(80)로부터의 클럭을 카운팅하여 카운팅 정보를 출력한다. 여기서, 각각의 카운터는 제어부로부터의 리셋 신호에 따라 초기화된다.
그러면, 첫 번째의 메모리(61)는 제어부(80)로부터의 로드 신호에 따라 카운터(51)로부터의 카운팅 정보를 저장하고 있다가 컬럼 리드아웃 장치(70)로 출력한다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서의 다른 예시도로서, 컬럼 패러럴 구조를 가지며 글로벌 카운팅 방식을 사용한 경우를 나타내고 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 씨모스 이미지 센서는, 입사광에 상응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 픽셀 어레이(10)와, 제어부(80, 예를 들어, 타이밍 제너레이터)의 제어에 따라 픽셀 어레이(10) 내의 픽셀을 로우 라인별로 각각 선택하여 그 동작을 제어하기 위한 로우 디코더(20)와, 제어부(80)의 제어에 따라 램프 신호를 발생하기 위한 램프 신호 발생 장치(30)와, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호의 값과 픽셀 어레이(10)로부터 출력되는 각 픽셀 신호의 값을 비교하기 위한 비교부(40)와, 제어부(80)의 제어에 따라 글로벌 카운팅을 하여 카운팅 값을 제공하기 위한 글로벌 카운팅부(160)와, 비교부(40)로부터의 각 비교 신호에 따라 글로벌 카운팅부(160)로부터의 카운팅 값을 저장하기 위한 저장부(150)와, 로우 디코더(20)와 램프 신호 발생 장치(30)와 글로벌 카운팅부(160)와 컬럼 리드아웃 장치(70)의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 및 저장부(150)의 데이터를 제어부(80)의 제어에 따라 순차적으로 픽셀 데이터(PXDATA)로 출력하기 위한 컬럼 리드아웃 장치(70)를 포함한다.
이때, 비교부(40)는 복수의 비교기를 포함하며, 저장부(150)는 복수의 원샵부 및 메모리를 포함한다. 즉, 비교기와 원샵부 및 메모리가 각 컬럼별로 구비된다.
다음으로, 하나의 비교기와 원샵부 및 메모리의 동작을 예를 들어 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 첫 번째의 비교기(41)는 픽셀 어레이(10)의 제 1 컬럼으로부터 출력되는 픽셀 신호를 일측 단자로 입력받고, 램프 신호 발생 장치(30)로부터 인가되는 램프 신호를 타측 단자로 입력받아 두 신호의 값을 비교하여 비교 신호를 출력한다.
그러면, 원샵부 및 메모리(151)는, 먼저 원삿부가 비교기(41)로부터의 비교 신호에 따라 저장 지시 신호를 생성하고, 그에 따라 메모리가 원삿부로부터의 저장 지시 신호에 따라 글로벌 카운팅부(160)로부터의 카운팅 값을 저장하고 있다가 컬럼 리드아웃 장치(70)로 출력한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조를 가지는 씨모스 이미지 센서에서는 고해상도로 갈수록 픽셀 수가 증가하게 되고, 이러한 픽셀 수의 증가는 컬럼 수를 증가시키게 된다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 일 예시도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예시도이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 바이너리 제어 그룹 선택 방식을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 일예는, 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)에 연결되어 있으며, 컬럼 디코더(도면에 도시되지 않음)로부터의 컬럼 선택 신호(Col_sel)에 따라 해당 컬럼 라인(204)의 데이터를 스위칭하기 위한 복수의 컬럼 스위치(203), 복수의 컬럼 스위치(203)를 통해 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)로 전달된 데이터를 리드아웃하기 위한 센스 증폭기(205), 및 제어부의 제어에 따라 센싱 라인(201)으로 전원(VDD)을 공급 또는 차단하기 위한 전원 온/오프 스위치(206)를 포함한다. 이때, 각각의 컬럼 스위치(203)는 예를 들어 모스 트랜지스터로 구현할 수 있으며, 모스 트랜지스터에는 기생 커패시턴스 성분이 존재하게 된다.
도 2a에 도시된 바와 같은 컬럼 리드아웃 장치에서 컬럼 수의 증가는 해당 컬럼을 선택하기 위한 컬럼 스위치(203)의 수를 증가시켜 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)의 기생 커패시턴스 성분을 증가시키게 된다. 이때, 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)는 모스 트랜지스터의 기생 커패시턴스 성분, 센싱 라인(201)에서 자체적으로 발생된 기생 커패시턴스 성분, 컬럼 라인(204)과 센싱 라인(201)의 교차로 인하여 발생된 기생 커패시턴스 성분 등의 영향을 받는다. 이러한 기생 커패시턴스 성분의 증가는 센스 증폭기(205)가 데이터를 리드아웃할 때 센싱 전압 형성을 지연시켜 리드아웃 속도(Readout Speed)를 저하시키는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 도 2b에 도시된 바와 같은 컬럼 리드아웃 장치가 제안되었다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예는, 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)에 연결되어 있으며, 컬럼 디코더(도면에 도시되지 않음)로부터의 그룹 선택 신호(GS)에 따라 복수의 컬럼 스위치 그룹(208) 중 해당하는 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 복수의 그룹 선택 스위치(207), 복수의 그룹 선택 스위치(207)에 의해 선택되면, 컬럼 선택 신호(Col_sel)에 따라 해당 컬럼 라인(204)의 데이터를 스위칭하기 위한 복수의 컬럼 스위치(203)를 구비하는 복수의 컬럼 스위치 그룹(208), 복수의 그룹 선택 스위치(207)를 통해 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)로 전달된 데이터를 리드아웃하기 위한 센스 증폭기(205), 및 제어부의 제어에 따라 센싱 라인(201)으로 전원(VDD)을 공급 또는 차단하기 위한 전원 온/오프 스위치(206)를 포함한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예에서는, 복수의 컬럼 스위치(203)를 복수 개의 컬럼 스위치 그룹(208)으로 그룹화한 후에 복수의 컬럼 스위치(203)의 전단에 컬럼 스위치 그룹(208)을 선택하기 위한 복수의 그룹 선택 스위치(207)를 구비함으로써, 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)의 기생 커패시턴스 성분을 최소화시켜 리드아웃 속도를 향상시킬 수 있었다. 이때, 기생 커패시턴스 성분이 최소화되는 이유는 그룹 선택 스위치로 인하여 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 수가 감소하고 모스 트랜지스터의 기생 커패시턴스 성분이 차단되기 때문이다.
그러나 도 2c에 도시된 바와 같이, 그룹 선택 방식으로 사용되던 바이너리 제어 그룹 선택 방식은 그룹 선택 신호(예를 들어, 그룹 선택 비트)와 컬럼 선택 신호(예를 들어, 컬럼 선택 바이너리 디코딩 신호) 간의 타이밍 미스매치 시 컬럼 스위치 그룹 내 첫 번째 컬럼의 센싱 오류를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다. 그리고 센싱 마진이 도 2c에 도시된 바와 같이 a에서 b로 감소될 수 있다.
한편, 그룹 선택 스위치(207)의 동작 전에 상응하는 컬럼 리드아웃 센싱 노드의 플로팅(Floating)이 컬럼 스위치 그룹 내 첫 번째 컬럼의 센싱 시 오류 신호를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 컬럼 선택 신호를 이용하여 그룹 선택 신호를 생성함으로써 그룹 선택 신호와 컬럼 선택 신호 간의 타이밍 미스매치로 인하여 발생하는 센싱 오류를 방지할 뿐만 아니라, 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 그룹 노드를 초기화하는 기능을 추가로 수행함으로써 컬럼 스위치 그룹 진입 시 발생하는 리드아웃 에러를 최소화할 수 있으며, 이를 도 3a 내지 도 5b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 선택 회로의 구성도이고, 도 3b는 도 3a의 그룹 선택 회로에서 생성된 그룹 선택 신호를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 선택 회로(300)는, 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호(Pre_col_end)와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호(col_end)를 입력받기 위한 입력 블럭(310), 및 입력 블럭(310)으로부터의 출력 신호에 따라 "이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링(Falling) 시부터 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 그룹 선택 블럭(320)을 포함한다. 이러한 그룹 선택 회로(300)는 컬럼 디코더 내에 각 컬럼 스위치 그룹마다 구비되는 것이 바람직하다.
이때, 입력 블럭(310)은 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 논리합 연산하기 위한 논리합 게이트(311)를 포함한다.
그리고 그룹 선택 블럭(320)은 부출력 신호를 데이터 단자(D)로 입력받고 입력 블럭(310)으로부터의 출력 신호를 부정 클럭 단자로 입력받아 "이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 현재 그룹 선택 스위치를 동작시기키 위한 그룹 선택 신호(GS)를 부출력 단자(Qb)를 통해 출력하기 위한 세트 형태의 디 플립플랍(321)을 포함한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 그룹 선택 회로(300)는 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시 현재 그룹 선택 스위치가 동작을 시작하고, 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링에 의해 현재 그룹 선택 스위치가 오프되도록 그룹 선택 신호(GS)를 발생시킴으로써, 타이밍 미스매치를 최소화시켜 오류 발생을 방지할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치의 일 예시도이고, 도 4b는 도 4a의 컬럼 리드아웃 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치의 일예는, 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받아 "이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 복수의 그룹 선택 회로(300), 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)에 연결되어 있으며, 복수의 그룹 선택 회로(300)로부터의 그룹 선택 신호(GS)에 따라 복수의 컬럼 스위치 그룹(208) 중 해당하는 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 복수의 그룹 선택 스위치(207), 복수의 그룹 선택 스위치(207)에 의해 선택되면, 컬럼 선택 신호(Col_sel)에 따라 해당 컬럼 라인(204)의 데이터를 스위칭하기 위한 복수의 컬럼 스위치(203)를 구비하는 복수의 컬럼 스위치 그룹(208), 복수의 그룹 선택 스위치(207)를 통해 센싱 라인(201)의 컬럼 리드아웃 센싱 노드(202)로 전달된 데이터를 리드아웃하기 위한 센스 증폭기(205), 및 제어부의 제어에 따라 센싱 라인(201)으로 전원(VDD)을 공급 또는 차단하기 위한 전원 온/오프 스위치(206)를 포함한다.
이때, 컬럼 리드아웃 장치의 일예는, 해당 그룹 선택 스위치(207)를 선택하기 전에 해당 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하기 위한 복수의 초기화 스위치(401)를 더 포함한다. 여기서, 각각의 초기화 스위치(401)는 이전 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 이전 그룹 선택 신호에 따라 동작하여 전원(VDD)을 이용하여 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화시킨다.
도 4b를 참조하여 도 4a의 컬럼 리드아웃 장치의 동작 방법을 살펴보면, 먼저 현재 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 해당 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화한다.
그리고 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시 현재 그룹 선택 스위치가 동작을 시작한다.
그리고 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링에 의해 현재 그룹 선택 스위치가 오프된다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치의 다른 예시도이고, 도 5b는 도 5a의 컬럼 리드아웃 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치 및 그 동작 방법의 다른 예는 도 4a 및 도 4b에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치 및 그 동작 방법의 일예와 유사하며, 다만 도 4a의 초기화 스위치(401)를 구비하지 않는 대신에 도 5b에 도시된 바와 같이 초기화 신호를 글로벌적으로 입력받아 리드아웃 동작 시작 전에 모든 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화시킨다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이 초기화 신호가 온되면 프리챠지(PRCHG) 신호(예들 들어, 센스 증폭기 측에 위치하는 프리챠지 회로로부터 입력받을 수 있음) 및 그룹 선택 신호(GS(n-1), GS(n))가 온됨으로써, 모든 컬럼 스위치 그룹 노드가 초기화된다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 컬럼 리드아웃 장치에서는 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는 기능을 수행함으로써, 컬럼 스위치 그룹 진입 시 발생하는 리드아웃 에러를 최소화할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예는 씨모스 이미지 센서뿐만 아니라 컬럼 선택 스위치를 구비하는 컬럼 패러럴(Column Parallel) 구조를 가지는 다양한 회로에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
300 : 그룹 선택 회로 310 : 입력 블럭
320 : 그룹 선택 블럭

Claims (16)

  1. 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받기 위한 입력 블럭; 및
    상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호에 따라 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 그룹 선택 블럭
    을 포함하는 그룹 선택 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 블럭은,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 논리합 연산하기 위한 논리합 게이트를 포함하는, 그룹 선택 회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 그룹 선택 블럭은,
    부출력신호를 데이터 단자로 입력받고 상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호를 부정 클럭 단자로 입력받아 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 부출력 단자를 통해 출력하기 위한 디 플립플랍을 포함하는, 그룹 선택 회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 그룹 선택 회로는,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시 현재 그룹 선택 스위치가 동작을 시작하고, 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링에 의해 상기 현재 그룹 선택 스위치가 오프되도록 그룹 선택 신호를 발생시키는, 그룹 선택 회로.
  5. 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받아 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 복수의 그룹 선택 회로;
    상기 복수의 그룹 선택 회로로부터의 그룹 선택 신호에 따라 복수의 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 복수의 그룹 선택 스위치; 및
    상기 복수의 그룹 선택 스위치에 의해 선택되면, 컬럼 선택 신호에 따라 해당 컬럼 라인의 데이터를 스위칭하기 위한 복수의 컬럼 스위치를 구비하는 상기 복수의 컬럼 스위치 그룹
    을 포함하는 컬럼 리드아웃 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    해당 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 해당 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하기 위한 복수의 초기화 스위치
    를 더 포함하는 컬럼 리드아웃 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 초기화 스위치 각각은,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 이전 그룹 선택 신호에 따라 동작하여 전원을 이용하여 상기 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는, 컬럼 리드아웃 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 컬럼 리드아웃 장치는,
    초기화 신호를 글로벌적으로 입력받아 리드아웃 동작 시작 전에 모든 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는, 컬럼 리드아웃 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 그룹 선택 회로 각각은,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 입력받기 위한 입력 블럭; 및
    상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호에 따라 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 발생하기 위한 그룹 선택 블럭
    을 포함하는 컬럼 리드아웃 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 입력 블럭은,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호와 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호를 논리합 연산하기 위한 논리합 게이트를 포함하는, 컬럼 리드아웃 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 그룹 선택 블럭은,
    부출력신호를 데이터 단자로 입력받고 상기 입력 블럭으로부터의 출력 신호를 부정 클럭 단자로 입력받아 "상기 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시부터 상기 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시까지" 그룹 선택 신호를 부출력 단자를 통해 출력하기 위한 디 플립플랍을 포함하는, 컬럼 리드아웃 장치.
  12. (a) 이전 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링 시 현재 그룹 선택 스위치가 동작을 시작하는 단계; 및
    (b) 현재 컬럼 스위치 그룹의 마지막 컬럼 선택 신호의 폴링에 의해 상기 현재 그룹 선택 스위치가 오프되는 단계
    를 포함하는 컬럼 리드아웃 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    (c) 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는 단계
    를 더 포함하는 컬럼 리드아웃 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 현재 그룹 선택 스위치를 선택하기 전에 해당 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는, 컬럼 리드아웃 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 이전 컬럼 스위치 그룹을 선택하기 위한 이전 그룹 선택 신호에 따라 동작하여 전원을 이용하여 상기 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는, 컬럼 리드아웃 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    초기화 신호를 글로벌적으로 입력받아 리드아웃 동작 시작 전에 모든 컬럼 스위치 그룹 노드를 초기화하는, 컬럼 리드아웃 방법.
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