TWI455582B - 固態成像裝置以及電子裝置 - Google Patents

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Description

固態成像裝置以及電子裝置
本發明係關於其中信號線係緊密配置的固態成像裝置及其驅動方法，以及包括此一固態成像裝置的電子裝置。
互補金氧半導體(CMOS)影像感測器(CIS)係越來越多地替代先前技術之電荷耦合裝置(CCD)影像感測器予以使用以用於獲得增強的功能性與較低功率消耗。
減低像素之大小與增加像素之數目的技術在最近的CMOS感測器或CIS之領域中已迅速進步。該CIS領域已成功採用針對CMOS LSI之先進程序技術來開發更小的像素以趕超CCD影像感測器領域，其曾經在減低像素之大小方面領先於CIS領域。與CCD影像感測器相比較，CIS在像素中採用更多組件並且其操作並不簡單以使得CIS類似於在針對一邏輯電路之一金屬層中所使用在像素中包括信號線配置。然而，因為入射路徑需要針對入射至用作光電轉換元件的光二極體(PD)上之光進行製備，故信號線可能必須係緊密配置於一有限區域中。若在此一組態中增加像素之數目，則不僅該等信號線可能需要伸長，而且其中發射信號的相鄰信號線之間的距離亦可能需要增加。因此，該信號線之電阻與該等信號線之間的電容兩者都可能增加，從而增加彼此相鄰的信號線之間的信號串擾之發生。
參考圖1說明在其中彼此相鄰的信號線之間的距離較短之一情況下發生的串擾。
圖1顯示在一固態成像裝置中在列方向上配置的兩個信號線；其中上部信號線100指示一傳送信號線、選擇信號線及重設信號線之一者，而下部信號線101指示與上部信號線100相鄰配置之一相鄰信號線。如圖1所示，若該等信號線100與101係彼此相鄰配置，則電阻R於遠離一驅動器電路102之一部分處增加，並且在該等信號線100與101之間電容C亦增加。然後，當一所需脈衝信號φSig係自該驅動器電路102輸入至該上部信號線100時，在該相鄰信號線101中產生該脈衝信號φSig之一差動式分量(差動式脈衝)。若發射所產生差動式脈衝以開啟該信號線101中的關閉狀態傳送閘極，則在最初未驅動信號線101中串擾發生。此現象係稱為「串擾」。特定言之，若受串擾影響的信號線101係一傳送信號線，則將自光二極體洩漏信號電荷。
為了控制在信號線之間發生的串擾，可能有必要減低電阻R與該等信號線之間的電容C。然而，使用其中藉由增加該等信號線之每一者的寬度或增加該等信號線之間的距離來降低電阻R與該等信號線之間的電容C之一方法並不較佳，因為該方法防止光線收集至用作一光電轉換元件的光二極體。亦不合需要的係減低該驅動器電路102之輸出阻抗，因為信號線之電阻過大而不能減低該輸出阻抗，從而不展現其效應。
鑑於上述方法，可提供增加或減小明顯信號線電阻R與該等信號線之間的明顯電容C之一方法，其中驅動器電路係配置於該等信號線100、101之兩端以便自其兩側驅動該等信號線100、101之每一者。使用此方法，因為在該等驅動器電路之每一者上作用的負載係減低一半，故可降低該信號線電阻R與該等信號線之間的電容C兩者。
然而，在其中該等驅動器電路係配置於該等信號線100、101之兩端之一情況下，輸入至該等驅動器電路的控制信號可能需要同步。若該等信號線未係同步，則將延遲信號之轉變。明確地說，在CMOS驅動器電路為此之使用中，因為來自兩端的顯著未同步控制信號可導致信號電荷洩漏，故使用該方法尤其不佳。
鑑於上述由於未同步控制信號所致之信號電荷洩漏，日本未經審核專利申請公開案第2006-217905號揭示控制輸出阻抗(明確地說)以控制在信號線之間發生的串擾之一方法。該公開案揭示用以控制一終端電晶體的阻抗之一電路組態，其中該串擾係藉由重新使用自該信號線之一端提供之一原始信號來降低。在此組態中，當使用自該信號線之一端提供的原始信號之回授來輸入其他信號時，該終端電晶體之阻抗係設定為較低。由於該終端電晶體之降低的阻抗所致，該信號線中的信號電位係保全。因而，可禁止由於串擾所致的信號波動。
然而，在該公開案中所揭示的方法中，因為使用該信號之回授來控制該終端電晶體之阻抗，故當發射來自該信號線之一端的信號時其回授將係一障礙。即，在信號轉變時，該終端電晶體在將來自該信號線之一端的信號保持於該驅動器之相反側處的方向上運作。在自驅動器側檢視時，此呈現阻抗之一增加，並因而針對該信號轉變可能要求更長時間。
本發明之具體實施例已嘗試提供能夠防止降低信號轉變的速率與控制串擾之固態成像裝置及其驅動方法，以及包括此一固態成像裝置之電子裝置。
鑑於上述因素，依據本發明之一具體實施例之一固態成像裝置包括以下組態。
該固態成像裝置包括：一光電轉換部分，其經組態用以將入射光轉換成一電信號並累積信號電荷；以及複數個信號線，其包括一傳送信號線，用於將累積於該光電轉換部分中的信號電荷讀取至一浮動擴散之一傳送信號被輸入至該傳送信號線。
該固態成像裝置進一步包括一驅動器電路，其經組態用以將所需信號輸入至包括一傳送信號線的複數個信號線。該固態成像裝置進一步包括一終端電路，其係連接至針對連接至其之驅動器電路的傳送信號線之一相反側，並且在該等所需信號之一者被輸入至與該傳送信號線相鄰的另一信號線之前，用於保全該傳送信號線處於一恆定電壓之一控制信號已輸入至該終端電路。
明確地說，依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置包括一終端電路，其係連接至針對驅動一傳送信號線之驅動器電路的傳送信號線之一相反端。
在依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置中，當所需信號被輸入至與該傳送信號線相鄰的其他信號線時，由於該控制信號至該終端電路之一輸入所致而保全該傳送信號線處於一恆定電位。因而，因為該傳送信號線之電阻或在該傳送信號線與其他信號線之間的電容係降低，故可降低來自輸入至其他信號線的信號之一負面效應。
依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置之驅動方法包括以下步驟。
該等步驟包括：引起光落在一光電轉換部分上；以及將光轉換成電荷並累積電荷。該等步驟進一步包括：將一所需信號輸入至複數個信號線之至少一所需信號線，其係提供用於自連接至該等信號線之一側之一驅動器電路傳送信號電荷。該等步驟進一步包括在所需信號被輸入至所需信號線之前，保全與該信號所輸入的該所需信號線相鄰的複數個信號線之一信號線處於一恆定電壓。
依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置之驅動方法包括：在所需信號被輸入至所需信號線之前，保全與該所需信號所輸入的該所需信號線相鄰的複數個信號線之一信號線處於一恆定電壓。因此，可減小由於藉由該信號輸入之一負面效應所致而輸入至與所需信號線相鄰的信號線之錯誤信號的數目。
依據本發明之一具體實施例之一電子裝置包括一光學系統、一固態成像裝置及一信號處理電路。該固態裝置包括以下組態。
該固態成像裝置包括：一光電轉換部分，其經組態用以將入射光轉換成電荷並累積該信號電荷；以及複數個信號線，其包括一傳送信號線，用於將累積於該光電轉換部分中的信號電荷讀取至一浮動擴散之一傳送信號被輸入至該傳送信號線。
該固態成像裝置進一步包括一驅動電路，其經組態用以將所需信號輸入至包括一傳送信號線的複數個信號線。該固態成像裝置進一步包括一終端電路，在所需信號被係輸入至與該傳送信號線相鄰的信號線之前，用於保全該傳送信號線處於一恆定電壓之一控制信號已輸入至該終端電路。
明確地說，依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置包括一終端電路，其係連接至針對驅動一傳送信號線之驅動器電路的傳送信號線之一相反端。
在依據本發明之一具體實施例的包括固態成像裝置之電子裝置中，當所需信號被輸入至與該傳送信號線相鄰的信號線時，由於該控制信號至該終端電路之一輸入所致而保全該傳送信號線處於一恆定電位。因而，因為該傳送信號線之電阻或在該傳送信號線及與其相鄰的信號線之間的電容係降低，故可降低由於來自輸入至與該傳送信號線相鄰的信號線之信號的負面效應所致而輸入的錯誤信號之數目。
依據本發明之具體實施例，可獲得一固態成像裝置與一電子裝置，其能夠藉由控制由於串擾所致的錯誤信號之輸入來展現一改良的高清晰度影像。
下文將參考附圖來說明本發明之具體實施例。
[第一具體實施例]
圖2係依據本發明之第一具體實施例的一固態成像裝置(所謂的CMOS影像感測器)之示意圖。依據該第一具體實施例之一固態成像裝置1包括一成像單元(即，像素單元)3，其中複數個像素2係規則地配置於2維矩陣中，並且周邊電路係配置於該成像單元3之周邊中。該等周邊電路包括一垂直驅動器單元4、一水平傳送單元5、一終端電路7、一輸出單元6及一信號產生電路，其用以產生輸入至該垂直驅動器單元4與該終端電路7的所需信號。
該像素2包括：一光二極體PD，其係一光電轉換元件；以及像素電晶體(MOS電晶體)。
該像素2之光二極體PD包括一區，其中累積藉由光電轉換產生的信號電荷。該等像素電晶體包括四個MOS電晶體，其包括一傳送電晶體Tr1、一重設電晶體Tr2、一放大器電晶體Tr3及一選擇電晶體Tr4。該傳送電晶體Tr1將累積於該光二極體PD中的信號電荷讀取至一浮動擴散區FD。該重設電晶體Tr2將該浮動擴散FD區之電位組態至一恆定值。該放大器電晶體Tr3電放大讀取至該浮動擴散FD區之信號電荷。該選擇電晶體Tr4選擇一像素線且將其讀取至一垂直信號線8。
雖然圖式中未顯示，但一像素可經組態用以僅包括該三個電晶體與該光二極體PD，而不包括該選擇電晶體Tr4。
在該像素2之電路組態中，該傳送電晶體Tr1之一源極係連接至該光二極體PD，而其一汲極係連接至該重設電晶體Tr2之一源極。用作在該傳送電晶體Tr1與該重設電晶體Tr2之間之一電荷電壓轉換單元的浮動擴散區FD(對應於傳送電晶體之汲極區、重設電晶體之源極區)係連接至該放大器電晶體Tr3之一閘極。該放大器電晶體Tr3之一源極係連接至該選擇電晶體Tr4之一汲極。該重設電晶體Tr2與該放大器電晶體Tr3之汲極係連接至一電源供應電壓供應單元。
該選擇電晶體Tr4之一源極係連接至該垂直信號線8。
該垂直驅動器單元4包括一驅動器電路，其用於將所需脈衝信號輸入至該傳送信號線、一重設信號線及一選擇信號線，其係連接至該傳送電晶體Tr1、重設電晶體Tr2及選擇電晶體Tr4之各別閘極。即，線重設信號φRST係經由重設信號線自該垂直驅動器單元4共同供應至配置於一線中的像素中之重設電晶體Tr2的閘極。同樣，線傳送信號φTRF係經由該傳送信號線自該垂直驅動器單元4共同供應至配置於一線中的像素中之傳送電晶體Tr1的閘極。此外，選擇傳送信號φSEL係經由該選擇信號線自該垂直驅動器單元4共同供應至配置於一線中的像素中之選擇電晶體Tr1的閘極。
一水平傳送單元5包括連接至該垂直信號線8之一類比至數位轉換器9、一列選擇電路(切換單元)SW及一水平傳送信號線10。該輸出單元6通常包括一放大器、類比至數位轉換器及/或信號處理器；然而，在此範例中，該輸出單元6包括：一信號處理電路11，其經組態用以在自該水平傳送信號線10之一輸出上執行處理；以及一輸出緩衝器12。該水平傳送信號線10包括一匯流排信號線，其包括信號線，(例如)該等信號線之數目與資料位元線之數目相同。
該終端電路7係用於保全一所需傳送信號線處於一恆定電壓，並且圖3顯示其一組態範例。如圖3所示，該終端電路7包括由一MOS電晶體形成之一控制電晶體5。可將n通道電晶體或p通道電晶體用於該控制電晶體Tr5；然而，此範例採用n通道MOS電晶體作為該控制電晶體Tr5。該控制電晶體Tr5之一源極係連接至一低電壓VL 電源供應，自一信號產生電路16輸出之一控制信號φTERM係供應至其閘極，並且其一汲極係連接至一傳送信號線14。該終端電路7係連接至針對供應一線傳送信號之其一端的傳送信號線14之一相反端。該低電壓VL 可等於可輸入至該傳送信號線14的任何位準之低電壓，並且該低電壓之一典型範例可以係0V。
該終端電路7可藉由將該控制信號φTERM輸入至該控制電晶體Tr5之閘極中來將該低電壓VL 供應至該傳送信號線14。
在此範例中，該終端電路7係終止於該低位準電壓VL 電源供應；然而，該終端電路7並不限於此。例如，可保全該終端電路7處於一中間電位以用於增加一動態範圍。在此情況下，當少量電荷係累積於該光二極體PD中時，該傳送信號線14之閘極係保全處於一中間電位以便允許該電荷流動。接著，當該電荷在累積時該傳送信號線14之閘極係完全閉合，並且接著在剩餘時間中電荷係進一步累積。明確地說，可根據每一感測器之規格來將該終端電路7設定於一任意電位。該終端電路7之組態範例並不限於在圖3中說明的組態範例。
信號產生電路16產生用於操作該等組件之每一者之一時脈、於一規定時間產生之一脈衝信號及供應至該等信號線之每一者之一位址信號。在該信號產生電路16中產生的位址信號係經由未顯示解碼器或類似者輸入至該垂直驅動器單元4中之一傳送信號驅動器電路、重設信號驅動器電路、選擇信號驅動器電路。一線傳送信號φTRF係定義為輸入至該傳送信號驅動器電路之一脈衝信號，一線重設信號φRST係定義為輸入至該重設信號驅動器電路之一脈衝信號，並且一線選擇信號φSEL係定義為輸入至該選擇信號驅動器電路之一脈衝信號。同樣，在該信號產生電路16中產生的脈衝信號之一些脈衝信號被輸入至形成該終端電路7的控制電晶體Tr5之閘極。一控制信號φTERM係定義為輸入至該控制電晶體Tr5之閘極的此一脈衝信號。
在該固態成像裝置1中，來自配置於線中的像素2之信號係藉由類比至數位轉換器9自類比信號轉換至數位信號，並且該等經轉換信號係經由該線選擇電路SW讀取並水平傳送至該水平傳送信號線10，並接著係循序選擇。讀取至該水平傳送信號線10的影像資料係經由該信號處理電路11自該輸出緩衝器12輸出。
[固態成像裝置之操作]
說明在該等像素2之每一者中實施的一般操作。
首先，開啟該傳送電晶體Tr1與該重設電晶體Tr2之閘極以自該光二極體PD放電所有電荷。接下來，關閉該傳送電晶體Tr1與該重設電晶體Tr2之閘極以在該光二極體PD中累積電荷。接著，開啟該重設電晶體Tr2之閘極以立即在自該光二極體PD讀取該等電荷之前重設該浮動擴散(FD)區之電位。然後，當開啟該傳送電晶體Tr1之閘極時關閉該重設電晶體Tr2之閘極以藉此將該等電荷自該光二極體PD傳送至該浮動擴散(PD)區。該放大器電晶體Tr3電放大供應至該放大器電晶體Tr3之閘極的信號電荷。在僅經受讀出的像素之每一者中，開啟該選擇電晶體Tr4之閘極以將自該放大器電晶體Tr3發射的電荷電壓轉換影像信號讀取至該垂直信號線8。
使用自該垂直驅動器單元4供應的線傳送信號φTRF、線重設信號φRST及線選擇信號φSEL來開啟或關閉該等傳送電晶體Tr1、重設電晶體Tr2、選擇電晶體Tr4之閘極。圖4顯示在讀出上述信號電荷時的操作時序之一範例。如圖4所示，在一時間週期T1中清空該光二極體PD中的所有電荷，並在一時間週期T2中累積電荷。在一時間週期T4中重設該浮動擴散FD區之電位，該時間週期T4係該時間週期T2之後半部分，並將其重設電位讀出為一重設位準。然後，將在時間週期T3中累積於該等光二極體PD中的信號電荷傳送至該浮動擴散FD區，並在一時間週期T5中將該浮動擴散FD區在該時間週期T3中之電位讀出至該垂直信號線8作為一信號。
接著，基於自一信號產生電路16輸出的位址信號來將該線傳送信號φTRF、線重設信號φRST及線選擇信號φSEL循序並選擇性地供應至該等各別信號線。將藉由該等線選擇信號φSEL之供應所選擇的信號線之信號電荷讀取至該垂直信號線8。
在依據本發明之第一具體實施例的固態成像裝置中，將該控制信號φTERM供應至形成該終端電路7的控制電晶體Tr5之閘極。將該控制信號φTERM輸入至未選擇的傳送信號線14之所需傳送信號線的閘極之每一者。藉由連接至該等傳送信號線14的傳送信號驅動器電路來將低電壓VL 施加至該等未選擇的傳送信號線14之每一者。在其中該控制信號φTERM係供應至該控制電晶體Tr5之閘極的情況下，因為該控制電晶體Tr5之一源極係連接至該低電壓VL 電源供應，故亦在藉由該終端電路7將該低電壓VL 施加至該等傳送信號線14。因此，該低電壓VL 之脈衝係同步並供應至以該等控制信號φTERM供應的傳送信號線14之每一者的兩側。因為相同電壓係施加至以該等控制信號φTERM供應的傳送信號線之每一者的兩側，故與其中該電壓僅係施加至其一單一側的情況相比較，該信號線之電阻R可減低大致1/2，並亦可降低在該傳送信號線與該等相鄰信號線之一者之間的電容C。因而，在以該等控制信號φTERM供應的傳送信號線14中，可抑制在該傳送信號線14與該重設信號線13、選擇信號線15或另一傳送信號線14之一者之間發生的串擾，藉此防止信號轉變之速率的減小。
最有害的串擾可以係在用於讀取該等光二極體的傳送信號線14中發生的串擾。若當已係充分累積信號電荷的光二極體仍在累積信號電荷時由於串擾所致該等光二極體之一些閘極係意外斷開，則尤其係當在顯示高照度影像時，該等信號電荷可能漏出至該等傳送信號線14。
在依據本發明之第一具體實施例的固態成像裝置中，因為該終端電路7係連接至該等傳送信號線14之一端，故所需傳送信號線14可各係保全處於一恆定電壓。因此，可控制在該傳送信號線14與一相鄰信號線之間的串擾，藉此降低信號電荷洩漏。
例如，該終端電路之一驅動方法將在下文參考用於實施該方法之一電路組態範例在圖5A、5B中予以說明。
[驅動方法範例1]
作為一驅動方法範例1，參考圖5A、5B來說明包括其中該等傳送信號線14係彼此相鄰配置的成像單元3之固態成像裝置1的驅動方法。在圖5A中，相同參考數字係提供至對應於圖2所示之該些元件的元件，並且省略其重複說明。
圖5A係屬於用於實施該驅動方法範例1之一電路組態的固態成像裝置1之主要組件的示意組態圖。明確地說，圖5A係說明在該成像單元3之列方向上延伸之一傳送信號線14；與該傳送信號線14相鄰形成的另一傳送信號線14(下文中稱為「相鄰傳送信號線14a」)；及與其及該相鄰傳送信號線14a連接的周邊電路之示意圖。圖5B係在該驅動方法範例1中之一操作時序圖。在圖5A中，例如，若藉由一傳送信號線14i 來代表對應於第i列傳送信號線之一傳送信號線，則藉由對應於第i+1列傳送信號線之一傳送信號線14i+1 來代表一相鄰傳送信號線14a。
將該傳送信號線14與相鄰傳送信號線14a之一端連接至該垂直驅動器單元4中之傳送信號驅動器電路4a。將該相鄰傳送信號線14a之另一端連接至該終端電路7。該終端電路7包括與在圖3中說明之組態相同的組態，並省略其一重複說明。此外，將藉由該信號產生電路16產生的所需脈衝信號輸入至該終端電路7與該垂直驅動器單元4。
將藉由該信號產生電路16產生之一線傳送信號φTRF與一控制信號φTERM個別地輸入至該垂直驅動器單元4中之傳送信號驅動器電路4a的閘極與該終端電路7之一閘極。實際上，藉由將諸如自該信號產生電路16輸出之一位址信號的一脈衝信號輸入至未顯示解碼器與邏輯電路中來獲得該線傳送信號φTRF與該控制信號φTERM。
在該固態成像裝置1中，輸入至連接至該等傳送信號線14之傳送信號驅動器電路4a的線傳送信號φTRF與輸入至該終端電路7的控制信號φTERM係同步並自該信號產生電路16輸出。
如圖5B所示，該固態成像裝置1經組態以使得該控制信號φTERM被輸入至該終端電路7，並且在該線傳送信號φTRF的脈衝上升時間之前該控制信號φTERM之一脈衝上升。同樣，該固態成像裝置1經組態以使得在該線傳送信號φTRF的脈衝下降時間之前該控制信號φTERM之脈衝下降。
在該固態成像裝置1中，輸入至該終端電路7的控制信號φTERM之一脈衝寬度W2充分長於輸入至該傳送信號驅動器電路4a的線傳送信號φTRF之一脈衝寬度W1。使用此組態，即使輸入至該傳送信號驅動器電路4a的線信號φTRF之脈衝上升時間與輸入至該終端電路7的控制信號φTERM之脈衝上升時間之一者或兩者被延遲，仍在該控制信號φTERM之脈衝上升時間之後該線信號φTRF之脈衝上升。同樣，即使該線信號φTRF之脈衝下降時間與該控制信號φTERM之脈衝下降時間之一者或兩者被延遲，仍在該控制信號φTERM之脈衝下降時間之前該線信號φTRF之脈衝下降。
在具有此一組態的固態成像裝置中，該信號產生電路16輸出該線傳送信號φTRF以用於驅動該傳送信號線14。如圖5B所示，該信號產生電路16亦輸出該控制信號φTERM，其在該線傳送信號φTRF被輸入至該傳送信號線14之前已輸入至該終端電路7之控制電晶體Tr5的閘極。接著，藉由輸入該控制信號φTERM來開啟該控制電晶體Tr5，以便將低電壓VL 自與其另一側連接的終端電路7側施加至該相鄰傳送信號線14a。在此階段中，將不讀出該相鄰傳送信號線14a之信號電荷。即，因為未選擇該相鄰傳送信號線14a，故亦自該垂直驅動器單元4側(換言之，自該相鄰傳送信號線14a之一端)施加該低電壓VL 。因此，在其中在藉由輸入該控制信號φTERM來開啟該控制電晶體Tr5之一階段中，自該相鄰傳送信號線14a之兩側施加低電壓VL 。
在已保全該相鄰傳送信號線14a處於一恆定電位之後，將該線傳送信號φTRF輸入至該傳送信號線14。以此方式，當該線傳送信號φTRF即將輸入至該傳送信號線14時，已藉由施加該低電壓VL 保全該相鄰傳送信號線14a處於一恆定電位並自其兩側供應同步電位脈衝信號。因此，該相鄰信號線14a之電阻R係減低大致1/2。因此，可降低在該傳送信號線14與該相鄰傳送信號線14a之間建立的電容C，藉此亦降低於該線傳送信號φTRF之脈衝上升時間在該傳送信號線14與該相鄰傳送信號線14a之間發生的串擾。
因此，在該相鄰傳送信號線14a中可控制由於該線傳送信號φTRF之脈衝上升所致之一負面效應，即導致一錯誤信號之產生的差動式脈衝之意外產生。明確地說，可藉由可靠地保全該相鄰傳送信號線14a之電位來禁止在該相鄰傳送信號線14a中的信號波動。
一般而言，若由於在該傳送信號線14中該線傳送信號φTRF之脈衝上升所致該差動式脈衝引起在該相鄰傳送信號線14a中之信號波動，則該傳送信號線14a之閘極係意外開啟並因此可將該信號電荷輸入至其。
相比之下，使用該驅動方法範例1，當該線傳送信號φTRF被輸入至該傳送信號線14時，在該相鄰傳送信號線14a中控制該差動式脈衝之產生，藉此禁止串擾的發生。因而，可防止至該相鄰傳送信號線14a之不合需要的信號電荷洩漏。
[驅動方法範例2]
接下來，作為一驅動方法範例2，參考圖6A、6B來說明包括其中該等傳送信號線14係彼此相鄰配置的成像單元3之固態成像裝置1的另一驅動方法。在圖6A中，相同參考數字係提供至對應於圖2所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
圖6A係屬於用於實施該驅動方法範例2之一電路組態的固態成像裝置1之主要組件的示意組態圖。圖6A顯示在一固態成像裝置中的成像單元3之列方向上延伸的四個信號線；其中分別係藉由傳送信號線14(2n+1) 至14(2n+4) 來代表傳送信號線14之第2n+1線(奇數列)至第2n+4線(偶數列)。圖6B係在該驅動方法範例2中之一操作時序圖。在此範例中，上部兩個傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+2) 係相鄰配置，而下部兩個傳送信號線14(2n+3) 、14(2n+4) 係相鄰配置。
該等傳送信號線14(2n+1) 至14(2n+4) 之一端各係連接至一垂直驅動器單元4中的傳送信號驅動器電路4a。該等傳送信號線14(2n+1) 至14(2n+4) 之另一端各係連接至一終端電路7。此外，將藉由一信號產生電路16產生的所需脈衝信號輸入至該等傳送信號驅動器電路4a與該終端電路7。
在該信號產生電路16與該傳送信號驅動器電路4a之間，提供一解碼器18，其解碼藉由該信號產生電路16產生之一位址信號，或一邏輯AND閘極19，其在一脈衝信號與藉由該信號產生電路16產生之位址信號之間實施一邏輯AND。該終端電路7包括各由n通道MOS電晶體形成之一第一控制電晶體Tr5-1與一第二控制電晶體Tr5-2及正好在該第二控制電晶體Tr5-2前面配置之一反相器電路。在該終端電路7中，將一低電壓VL 電源供應連接至該第一控制電晶體Tr5-1與第二控制電晶體Tr5-2之源極。此外，將最低有效位址位元輸入至該第一控制電晶體Tr5-1之閘極並將偶數列中的傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 連接至其汲極。經由該反相器電路17將最低有效位址位元輸入至該第二控制電晶體Tr5-2之閘極，並將奇數列中的傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 連接至其汲極。因而，僅將藉由該信號產生電路16輸出的位址信號輸入至具有上述組態的終端電路7。
例如，在具有此一組態的固態成像裝置中，該信號產生電路16將一線傳送信號φTRF2n+1 輸入至該傳送信號線14(2n+1) 中以用於驅動該傳送信號線14(2n+1) 。若用於產生輸入至奇數列中的傳送信號線14(2n+1) 之線傳送信號φTRF2n+1 的位址信號之最低有效位元係「1」，則將具有1位元信號之一控制信號φTERMe輸入至該終端電路7。因為該終端電路7包括各由n通道MOS電晶體形成的第一電晶體Tr5-1與第二電晶體Tr5-2，故若將該控制信號φTERMe輸入至該終端電路7，則僅開啟連接至偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 的第一控制電晶體Tr5-1之閘極。相比之下，因為該反相器電路17正好提供在該第二控制電晶體Tr5-2前面並因而0位元信號被輸入至其，故該第二控制電晶體Tr5-2之閘極保持關閉。
因而，將該低電壓VL 自該終端電路7側施加至偶數列中的傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 。在此階段中，因為亦將低電壓VL 施加至針對偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 的傳送信號驅動器電路4a側，故藉由自其兩側施加該低電壓VL 來保全該等傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 之電位。
明確地說，如圖6B所示，當在供應用於產生驅動奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 的線傳送信號φTRF2n+1 之一位址信號時，一控制信號φTERMe被輸入至與偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 連接的終端電路7。在此階段中，在該線傳送信號φTRF2n+1 被輸入至奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 之前，藉由自其兩側施加該低電壓VL 來保全偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 。
即，當該線傳送信號φTRF2n+1 即將輸入至奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 時，已保全偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 處於該低電壓VL 。此外，因為同步電位脈衝信號係施加至偶數列中的傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 之兩側，故該等傳送信號線14(2n+2) 、14(2n+4) 之每一者的電阻R係減低大致1/2。因此，可降低在奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 與偶數列中之相鄰傳送信號線14(2n+2) 之間建立的電容C，藉此亦降低在該傳送信號線14(2n+1) 與該相鄰傳送信號線14(2n+2) 之間發生的串擾。
因此，在與經受驅動的傳送信號線14(2n+1) 相鄰的偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 中可控制由於輸入至奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 的線傳送信號φTRF2n+1 之脈衝上升所致之一負面效應。明確地說，可藉由可靠地保全偶數列中的傳送信號線14(2n+2) 之電位來禁止由於串擾所致之信號波動。當將該線傳送信號φTRF2n+3 輸入至奇數列中之傳送信號線14(2n+3) 時實行類似操作，以便降低在該傳送信號線14(2n+3) 與偶數列中之相鄰傳送信號線14(2n+4) 之間的串擾。
相反，例如，將一線傳送信號φTRF2n+2 輸入至該傳送信號線14(2n+2) 中以用於驅動偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 。在此情況下，因為該最低有效位址位元係「0」，故將0位元信號輸入至該終端電路7。在其中輸入「0」作為一控制信號φTERMo之一情況下，僅作為經由一反相器電路17反相的1位元信號而輸入之信號可使n通道MOS電晶體開啟，並因此僅開啟連接至該等傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 的第二控制電晶體Tr5-2。因而，將該低電壓VL 施加至奇數列中的傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 。在此階段中，因為亦將低電壓VL 施加至針對奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 的傳送信號驅動器電路4a側，故藉由自其兩側施加該低電壓VL 來保全該等傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 之電位。
明確地說，如圖6B所示，當在供應用於輸入驅動偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 的線傳送信號φTRF2n+2 之一位址信號時，一控制信號φTERMo被輸入至與奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 連接的終端電路7。在此階段中，在該線傳送信號φTRF2n+2 被輸入至偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 之前，將該等控制信號φTERMo輸入至奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 。
即，當該線傳送信號φTRF2n+2 即將輸入至偶數列中之傳送信號線14(2n+2) 時，已藉由自其兩側施加該低電壓VL 來保全奇數列中之傳送信號線14(2n+1) 、14(2n+3) 的電位。
因此，該等傳送信號線14(2n+1) 至14(2n+4) 之電阻R可減低大致1/2。因此，可降低在奇數列中之傳送信號線14(2n+2) 與相鄰於其的偶數列中之傳送信號線14(2n+1) 之間建立的電容C，藉此亦降低在該傳送信號線14(2n+1) 與相鄰於其的傳送信號線14(2n+2) 之間的串擾。
當將該線傳送信號φTRF2n+4 輸入至偶數列中之傳送信號線14(2n+4) 時實行類似操作，以便降低在該傳送信號線14(2n+4) 與奇數列中之相鄰傳送信號線14(2n+3) 之間的串擾。
在該固態成像裝置1中，一般按選擇的順序來對準該等傳送信號線14。因此，若經受選擇的傳送信號線14係在奇數列中，則在偶數列中的傳送信號線14全部係保全處於一恆定電位，而若經受選擇的傳送信號線14係在偶數列中，則在奇數列中的傳送信號線14全部係保全處於一恆定電位。因此，即使該等傳送信號線14係彼此相鄰地置放，仍可禁止在其間發生的串擾。
在此驅動方法中，串擾不僅係在固態成像裝置中彼此相鄰配置的傳送信號線之間係禁止，還在該等傳送信號線與配置於不同線區塊中的選擇信號線15與重設信號線13之一者之間係禁止。例如，為了防止由於奇數列中之選擇信號線15或重設信號線13之脈衝上升所致在偶數列中之傳送信號線中發生信號波動，藉由將低電壓施加至偶數列中的傳送信號線14之每一者的兩側來保全一恆定電位。在此情況下，將該位址信號之最低有效位元作為一控制信號φTERM輸入至圖6中所顯示的終端電路7。
在該驅動方法2中，奇數列中的傳送信號線與偶數列中的傳送信號線之一集係說明為其中該等傳送信號線14之一者係保全處於一恆定電位之一範例；然而，該驅動方法2並不限於此。當將該線傳送信號φTRF輸入至奇數列或偶數列中之傳送信號線時，奇數列中之傳送信號線14或將以該線傳送信號φTRF供應的傳送信號線14夾置在中間的偶數列中之該些傳送信號線各係保全處於一恆定電位。即，可控制在將以該等線傳送信號φTRF供應之傳送信號線14夾置在中間的相鄰傳送信號線中發生的串擾。
[驅動方法範例3]
接下來，作為一驅動方法範例3，參考圖7A、7B來說明包括其中該等重設信號線與該等傳送信號線14係彼此相鄰配置的成像單元3之固態成像裝置1的另一驅動方法。在圖7A、7B中，相同參考數字係提供至對應於圖2所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
圖7A係屬於用於實施該驅動方法範例3之一電路組態的固態成像裝置1之主要組件的示意組態圖。圖7A係說明在該成像單元3之列方向上延伸的重設信號線13；及在相同線區塊中與該重設信號線13相鄰之傳送信號線14；及連接至該重設信號線13與傳送信號線14之周邊電路的示意圖。圖7B係在該驅動方法範例3中之一操作時序圖。
將該重設信號線13與該傳送信號線14之一端連接至該垂直驅動器單元4中之各別重設信號驅動器電路4b與傳送信號驅動器電路4a。將該傳送信號線14之另一端連接至該終端電路7。該終端電路7包括與在圖3中說明之組態相同的組態，並省略其一重複說明。將藉由該信號產生電路16產生之線傳送信號φTRF與控制信號φTERM輸入至該垂直驅動器單元4中之傳送信號驅動器電路4a的閘極與該終端電路7之一閘極。
實際上，藉由將諸如自該信號產生電路16輸出之一位址信號的一脈衝信號輸入至未顯示解碼器與邏輯電路中來獲得該線傳送信號φTRF與該控制信號φTERM。
該線重設信號φRST與該線傳送信號φTRF可不必係同時輸入至其。為了禁止由於在與該重設信號線13相鄰的傳送信號線14中之線重設信號φRST所致而發生的串擾，該傳送信號線14僅可必須係保全處於一恆定電位。即，可藉由僅控制在一法線方向上之耦合來降低該傳送信號線14中的冗餘信號電荷洩漏。
因而，在該驅動方法範例3中，將自該信號產生電路16輸出的線重設信號φRST經由一延遲電路19輸入至該重設信號驅動器電路4b，並立即將線重設信號φRST輸入至該終端電路7作為該控制信號φTERM。
在具有此一組態的固態成像裝置中，該信號產生電路16輸出該線重設信號φRST以用於驅動該重設信號線13。如圖7B所示，該信號產生電路16亦輸出該控制信號φTERM，其在該線重設信號φRST被輸入至該傳送信號線14之前已輸入至該終端電路7之控制電晶體Tr5的閘極。接著，藉由輸入該控制信號φTERM來開啟該控制電晶體Tr5，以便將低電壓VL 自該終端電路7側施加至該傳送信號線14。在此階段中，該線傳送信號φTRF還係要輸入至該傳送信號線14，並因此仍將該低電壓VL 自該垂直驅動器單元4側施加至該傳送信號線14。即，在其中在藉由輸入該控制信號φTERM來開啟該控制電晶體Tr5之一階段中，自該傳送信號線14之兩側施加低電壓VL 。
在藉由施加該低電壓VL 來保全該傳送信號線14處於一恆定電位之後，將該線重設信號φRST輸入至該重設信號線13。以此方式，當該線重設信號φRST即將輸入至該重設信號線13時，已藉由施加該低電壓VL 保全該傳送信號線14處於一恆定電位並自其兩側供應同步電位脈衝信號。因此，該信號線14之電阻R係減低大致1/2。因而，可降低在該重設信號線13與該傳送信號線14之間建立的電容並亦可減低在該重設信號線13與該傳送信號線14之間的信號之串擾。因此，在該傳送信號線14中可減低由於該線重設信號φRST之脈衝上升所致之一負面效應，即差動式脈衝之意外產生。明確地說，可藉由可靠地保全該傳送信號線14處於一恆定電位來禁止由於該信號線14中之串擾所致的信號波動。
一般而言，若由於該傳送信號線14之線傳送信號φTRF的脈衝上升所致該差動式脈衝引起在該傳送信號線14中之信號波動，則該傳送信號線14之閘極係意外開啟並可將該信號電荷輸入至其。相比之下，使用該驅動方法範例4，當該線重設信號φRST被輸入至該重設信號線13時，在與該重設信號線13相鄰的傳送信號線14中控制該差動式脈衝之產生，藉此禁止串擾的發生。因而，可防止至該傳送信號線14之不合需要的信號電荷洩漏。
在此範例中，因為於該線重設信號φRST之脈衝下降時間不將該低電壓VL 自該終端電路7側施加至該傳送信號線14，故由於該線重設信號φRST之脈衝下降的效應所致，處於關閉狀態的傳送信號線14之電位係進一步降低。因而，該信號電荷不會洩漏至該傳送信號線14。
[驅動方法範例4]
接下來，作為一驅動方法範例4，參考圖8來說明包括其中該等重設信號線與該等傳送信號線14係彼此相鄰配置的成像單元3之固態成像裝置1的另一驅動方法。在圖8中，相同參考數字係提供至對應於圖2所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
圖8係屬於用於實施該驅動方法範例4之一電路組態的固態成像裝置1之主要組件的示意組態圖。圖8係包括成像單元3之固態成像裝置1的示意圖，在該成像單元中三個重設信號線13i 至13i+2 與三個傳送信號線14i 至14i+2 係彼此相鄰地配置於相同線區塊中。此外，圖8示意性顯示連接至該等重設信號線13i 至13i+2 與該等傳送信號線14i 至14i+2 的周邊電路。
該等傳送信號線14i 至14i+2 之一端各係連接至該等傳送信號驅動器電路4a並且其另一端各係連接至該等終端電路7。將該等重設信號驅動器電路4b連接至與用於驅動該等傳送信號線14i 至14i+2 之傳送信號驅動器電路4a所連接的重設信號線13i 至13i+2 之端相反的端。在此範例中，該等終端電路7各包括與圖3中所說明之組態相同的組態，並省略其重複說明。
在包括此一組態的固態成像裝置1中，將相同線區塊中之線重設信號φRSTi 至φRSTi+2 作為控制信號φTERMi至φTERMi+2 輸入至各形成該等終端電路7之一者的控制電晶體Tr5i 至Tr5i+2 之閘極。該等重設信號驅動器電路4b各經組態用以延遲輸入至其的線重設信號φRSTi 至φRSTi+2 。以此方式，可獲得類似於驅動方法3中之線重設信號φRST與控制信號φTERM的線重設信號φRSTi 至φRSTi+2 與控制信號φTERMi 至φTERMi+2 。因而，可獲得類似於驅動方法3之效應的效應。
若該固態成像裝置可經組態以使得以所需信號供應的驅動器電路(在此範例中，重設信號驅動器電路4b)與用於各驅動經受串擾的所需傳送信號線14之傳送信號驅動器電路4a係相互配置於該等像素2之一矩陣的相反側處，則可容易地控制信號產生時間。即，使用此組態，因為與上述驅動方法範例中之電路的配置相比較，該等信號驅動器電路4b及與經受控制的傳送信號線14連接的終端電路7係彼此緊密配置，故由於該等信號線之長度所致的信號延遲可不干擾緊密配置該等信號驅動器電路4b與該等終端電路7。
用於此驅動方法4中的具有此組態之固態成像裝置1亦可用於驅動方法1與驅動方法2中。
[驅動方法範例5]
接下來，作為一驅動方法範例5，參考圖9A、9B來說明包括其中該等選擇信號線與該等傳送信號線14係彼此相鄰配置的成像單元3之固態成像裝置1的另一驅動方法。在圖9A、9B中，相同參考數字係提供至對應於圖1所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
圖9A係屬於用於實施一驅動方法範例5之一電路組態的固態成像裝置1之主要組件的示意組態圖。圖9A係包括成像單元3之固態成像裝置1的示意圖，在該成像單元中三個選擇信號線15i 至15i+2 與三個傳送信號線14i 至14i+2 係彼此相鄰地配置於相同線區塊中。此外，圖9A示意性顯示連接至該等選擇信號線15i 至15i+2 與該等傳送信號線14i 至14i+2 的周邊電路。圖9B係在該驅動方法範例5中之一操作時序圖。
將該等傳送信號線14i 至14i+2 與選擇信號線15i 至15i+2 之一端連接至該垂直驅動器單元4中的各別傳送信號驅動器電路4a、4c。將該等傳送信號線14i 至14i+2 之另一端連接至該等終端電路7。
將用於驅動該等選擇信號線15i 至15i+2 的線選擇信號φSELi 至φSELi+2 輸入至該垂直驅動器單元4中之傳送信號驅動器電路4c。該等線選擇信號φSELi 至φSELi+2 係藉由解碼藉由該信號產生電路16產生的位址信號來獲得並經由一解碼器21輸出。線傳送信號φTRFi 至φTRFi+2 亦係藉由該信號產生電路16產生並輸入至該等傳送信號驅動器電路4a；然而，省略其詳細說明。
該終端電路7包括控制電晶體Tr5i 至Tr5i+2 ，其源極各係連接至該低電壓VL 電源供應。將控制信號φTERMi 至φTERMi+2 輸入至該等控制電晶體Tr5i 至Tr5i+2 之閘極。該等線選擇信號φTERMi 至φTERMi+2 係藉由解碼藉由該信號產生電路16產生的位址信號來獲得並經由一延遲電路20與一解碼器22輸出。將該等控制電晶體Tr5i 至Tr5i+2 之汲極連接至該等傳送信號線14i 至14i+2 。該解碼器22將自在該等當前驅動線傳送信號線14i 至14i+2 之一者之前的一線接收之線選擇信號φSEL輸入至與該等當前驅動線傳送信號線14i 至14i+2 連接的控制電晶體Tr5i 至Tr5i+2 之一者。
下文說明其中驅動該選擇信號線15i 的具有此一組態之固態成像裝置。從圖9B可清楚，先前線(圖9A中未顯示)中用於驅動該選擇信號線15i 的線選擇信號φSELi-1 被延遲一時間週期t1並輸入至該控制電晶體Tr5i 之閘極。即，將先前線中的線選擇信號φSELi-1 輸入至該控制電晶體Tr5i 之閘極作為控制信號φTERMi 。
以此方式，當該線選擇信號φSELi 即將輸入至該選擇信號線15i 時，已藉由自其兩側施加該低電壓VL 來保全與該選擇信號線15i 相鄰的傳送信號線14i 處於一恆定電位。因此，因為同步電位脈衝信號係自該傳送信號線14i 兩側供應至其，故該傳送信號線14i 之電阻R可以係減低大致1/2。因而，可降低在該選擇信號線15i 與該傳送信號線14i 之間建立的電容C並亦可降低在該選擇信號線15i 與該傳送信號線14i 之間的串擾。因此，在該傳送信號線14i 中可減低由於該線選擇信號φSELi 之脈衝上升所致之一負面效應，即差動式脈衝之意外產生。明確地說，可藉由可靠地保全該傳送信號線14i 處於一恆定電位來禁止由於該信號線14i 中之串擾所致的信號波動。
當將該等線選擇信號φSELi+1 、φSELi+2 輸入至其他選擇信號線15i+1 、15i+2 時實行類似操作以便降低在該等傳送信號線14i+1 、14i+2 之間的串擾。
此外，在其中一反相電路正好提供於該延遲電路20後面之一情況下，可使用相同線區塊中的線選擇信號φSEL作為該等控制信號φTERM。
[第一具體實施例之效應]
在依據本發明之第一具體實施例的固態成像裝置中，可使用上述驅動方法範例1至5來防止將錯誤信號輸入至該傳送信號線中，其中將恆定電壓自該終端電路施加至該等傳送信號線之一端一預定週期。使用此組態，可獲得能夠禁止輸出像素信號之信號波動的固態成像裝置。使用此組態，因為幾乎無負面效應係強加於信號轉變上，故可不降低信號轉變之速率。
特定言之，依據該第一具體實施例的CMOS型固態成像裝置(CMOS影像感測器)採用一循序存取系統，其中該等信號電荷係針對每一線來循序讀出並且讀出該等電荷之速率並不那麼快。因此，與一正常LSI、一記憶體及類似者相比較，可並不如此難以控制該終端電路7。
在上述範例中，該固態成像裝置可經組態以使得在與該等所需信號所輸入的信號線相鄰的信號線中發生之串擾係降低；然而，可將該等信號線與該等傳送信號線配置於相同平面或不同平面中以獲得相同效應。即，可有效地禁止在該等信號線與形成於一多層佈線基板之不同層中的傳送信號線之間發生的串擾。
接下來，說明可利用該等驅動方法範例1至5的固態成像裝置之另一組態範例。
[第二具體實施例]
圖10係依據本發明之第二具體實施例的一固態成像裝置之示意圖。
在依據該第二具體實施例的固態成像裝置50中，四個像素共用除該等傳送電晶體以外的像素電晶體，並且在其之間共用像素電晶體的像素在下文中係稱為共同像素。明確地說，該等共同像素之每一者包括四個光二極體，其係用作光電轉換元件。在圖10中，相同參考數字係提供至對應於圖2所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
依據該第二具體實施例之固態成像裝置50包括一成像單元53(即，像素單元)，其中複數個共同像素52係規則地配置於2維矩陣中，並且周邊電路係配置於該成像單元53之周邊中。該等周邊電路包括一垂直驅動器單元4、一水平傳送單元5、一終端電路7、一信號產生電路16及一輸出單元6。在該第二具體實施例中的共同像素52各包括屬於光電轉換元件的四個光二極體PD1至PD4、四個像素電晶體Tr11至Tr14、一重設電晶體Tr2、一放大器電晶體Tr3及一選擇電晶體Tr4。
在該共同像素52中，如圖10所示，該四個光二極體PD1、PD2、PD3、PD4係連接至對應四個電晶體Tr11、Tr12、Tr13、Tr14之源極。該四個傳送電晶體Tr11至Tr14之汲極係連接至該重設電晶體Tr2之一源極。用作在該等傳送電晶體Tr11至Tr14與該重設電晶體Tr2之間之一電荷電壓轉換單元的共同浮動擴散FD區係連接至該放大器電晶體Tr3之一閘極。該放大器電晶體Tr3之一源極係連接至該選擇電晶體Tr4之一汲極。該重設電晶體Tr2與該放大器電晶體Tr3之汲極係連接至一電源供應電壓供應單元。該選擇電晶體Tr4之一源極係連接至該垂直信號線8。
該等傳送電晶體Tr11至Tr14之閘極係以線傳送信號φTRF1至φTRF4來供應。該重設電晶體Tr2之閘極係以該線重設信號φRST來供應。該選擇電晶體Tr4之閘極係以該線選擇信號φSEL來供應。
在此範例中，該垂直驅動器4、該水平傳送單元5、該輸出單元6、該終端電路7及該信號產生電路16包括與圖2中說明的組態相同的組態，並省略其重複說明。
說明在其中四個像素共用除該等傳送電晶體以外的像素電晶體之情況下的包括該四個光二極體PD1至PD4與傳送電晶體Tr11至Tr14的共同像素52之一示意組態。
圖11顯示依據本發明之第二具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局。如圖11所示，形成該等共同像素52的四個光二極體PD1至PD4係配置於2維矩陣中。在共同連接至浮動擴散FD區的四個光二極體PD1至PD4之中心中提供該浮動擴散FD區。在該等光二極體PD1至PD4與該浮動擴散FD區之間的邊界中提供該等傳送電晶體Tr11至Tr14之傳送閘極55a、55b、55c、55d。
該等傳送信號線14a、14b、14c、14d係分別連接至該等傳送閘極55a、55b、55c、55d。在此情況下，例如，相鄰配置的光二極體PD1至PD4之間的距離較窄，使得在列方向上延伸的兩個傳送信號線14係配置於其間的區中。
如圖11所示，該等傳送信號線14a、14b、14c、14d係按該等光二極體PD1至PD4之讀取順序來配置；即，按將該等線傳送信號φTRF供應至該等傳送電晶體Tr11至Tr14之傳送閘極55a、55b、55c、55d的順序。在該共同像素52中，該等傳送信號線14a、14d係配置於在該等光二極體PD1至PD4之垂直方向上的外側以便使用連接信號線56分別與該等傳送閘極55a、55d連接。使用該等連接信號線56與該等傳送閘極55b、55c連接的傳送信號線14b、14c係配置於該等光二極體PD1、PD2與該等光二極體PD3、PD4之間，其在該共同像素52中係配置於在光二極體PD1至PD4的垂直方向上的內側。在圖11中，省略其他信號線及類似者。
在該固態成像裝置50中，首先，當該線傳送信號φTRF1被輸入至該傳送信號線14a時，一信號電荷係從該光二極體PD1讀取至該浮動擴散FD區以經由該垂直信號線8傳送。其次，當該線傳送信號φTRF2被輸入至該傳送信號線14b時，一信號電荷係從該光二極體PD2讀取至該浮動擴散FD區以經由該垂直信號線8傳送。同樣，當該等線傳送信號φTRF3、φTRF4係循序輸入至該等傳送信號線14c、14d時，累積的信號電荷係從該等光二極體PD3、PD4讀取至該浮動擴散FD區。
從圖11可清楚，在該固態成像裝置中，一浮動擴散FD區係藉由該四個光二極體PD1至PD4所共用。因此，該等傳送電晶體Tr11至Tr14之閘極係緊密配置。此外，因為在該等相鄰光二極體PD之間的距離較窄，故在14a、14b、14c、14d之間的距離較窄。在此一組態中，發生上面說明的串擾。
依據該第二具體實施例的固態成像裝置50包括用於該等驅動方法範例1與2中的電路組態，並且一控制信號φTERM被輸入至該終端電路7。因而，可禁止在該等相鄰傳送信號線14(即，14a、14b、14c、14d)之間發生的串擾。
[第三具體實施例]
圖12係依據本發明之第三具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局。在此範例中，該固態成像裝置包括與圖2中說明之電路組態相同的總體電路組態，並省略其一重複說明。在圖12中，相同參考數字係提供至對應於圖11所示之元件的元件，並且省略其重複說明。
在該第三具體實施例之固態成像裝置中，一浮動擴散FD1區係藉由配置於2維矩陣中的光二極體PD1至PD4之對角鄰接的光二極體PD1與PD2所共用。此外，一浮動擴散FD2區係藉由在行方向上與該等光二極體PD1交替鄰接的光二極體PD3與在行方向上與該等光二極體PD2交替鄰接的光二極體PD4所共用。因而，一共同像素60包括該等對角鄰接的光二極體PD1至PD4。
該等傳送電晶體Tr11至Tr14之傳送閘極59a、59b、59c、59d係提供於該等光二極體PD1至PD4之一者與該等浮動擴散FD1、FD2區之一者之間。
該等傳送信號線14a、14b、14c、14d係分別連接至該等傳送閘極59a、59b、59c、55d。在此組態中，該等傳送信號線14a與14b係提供於該等光二極體PD1與PD2之間，而該等傳送信號線14c與14d係提供於該等光二極體PD3與PD4之間。在圖12中，省略其他信號線及類似者。
在該固態成像裝置中，當該線傳送信號φTRF1被輸入至該傳送信號線14a時，一信號電荷係從該光二極體PD1讀取至該浮動擴散FD1區以經由該垂直信號線8傳送。其次，當該線傳送信號ψTRF2被輸入至該傳送信號線14b時，一信號電荷係從該光二極體PD2讀取至該浮動擴散FD1區以經由該垂直信號線8傳送。同樣，該等線傳送信號φTRF3、φTRF4分別係循序輸入至該等傳送信號線14c、14c。累積於該等光二極體PD3、PD4中的信號電荷係從該等浮動擴散FD2區讀取以經由該垂直信號線8傳送。
在該第三具體實施例之固態成像裝置50中，因為一個浮動擴散FD1、FD2區係藉由該等光二極體PD1、PD2與該等光二極體PD3、PD4之兩者所共用，故所提供的傳送閘極59a、59b、59c、59d係彼此相鄰地配置。因而，因為使得在該等傳送信號線14(即，14a、14b、14c、14d)之間的距離更窄，故上述串擾將在其間發生。
依據該第三具體實施例的固態成像裝置50包括用於該等驅動方法範例1與2中的電路組態，並且一控制信號φTERM被輸入至該終端電路7。因而，可禁止在該等相鄰傳送信號線14(即，14a、14b、14c、14d)之間發生的串擾。
[第四具體實施例]
圖13係依據本發明之第四具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局。在依據該第四具體實施例的固態成像裝置中，在配置於2維矩陣中的光二極體PD1至PD4中，該浮動擴散FD1區係藉由在列方向上相鄰配置的光二極體PD1、PD2所共用，而該浮動擴散FD2區係藉由在列方向上相鄰配置的光二極體PD3、PD4所共用。該傳送閘極57係藉由在行方向上相鄰配置的光二極體PD1與PD3所共用，而該傳送閘極58係藉由在行方向上相鄰配置的光二極體PD2與PD4所共用。該傳送閘極57係與該傳送信號線14a連接而該傳送閘極58係與該傳送信號線14b連接。
在具有此一組態的固態成像裝置中，該線傳送信號φTRF係經由該傳送信號線14a輸入至該傳送閘極57。接著，該等信號電荷係分別從該等光二極體PD1、PD3讀取至該等浮動擴散FD1、FD2區。隨後，當該線傳送信號φTRF係經由該傳送信號線14b輸入至該傳送閘極58時，該等信號電荷係分別從該等光二極體PD2、PD4讀取至該等浮動擴散FD1、FD2區。
在依據該第四具體實施例的固態成像裝置中，該等傳送閘極57、58各係藉由該兩個光二極體所共用。因而，該等信號係同時從兩個光二極體讀取。
然而，因為一個傳送閘極係藉由兩個光二極體所共用，故在具有此一組態的固態成像裝置中在該等傳送信號線14a、14b之間的距離較短。因此，在具有此一組態的固態成像裝置中，上述串擾仍發生。
依據該第四具體實施例的固態成像裝置包括用於該等驅動方法範例1與2中的電路組態，並且控制信號φTERM被輸入至該傳送信號線14a、14b中。因而，可禁止在該等相鄰傳送信號線14a、14b之間發生的串擾。
[第五具體實施例]
圖14係依據本發明之第五具體實施例的一固態成像裝置之示意圖。在依據該第五具體實施例的固態成像裝置中，電晶體係藉由上部與下部像素所共用。一單位單元30係藉由以一實線封閉之一部分來指示，並且該單位單元30係由兩個像素31、32形成。該等像素31、32分別包括光二極體PD33、PD34，並且該等像素31、32之每一者包括複數個像素電晶體。該複數個像素電晶體包括分別連接至該等光二極體PD33、PD34的兩個傳送電晶體Tr35、Tr36及一重設電晶體Tr37與一放大器電晶體Tr38。該等傳送電晶體Tr35、Tr36之源極係連接至該等光二極體PD33、PD34，其汲極係連接至該重設電晶體Tr37之源極。用作在該等傳送電晶體Tr35、Tr36與該重設電晶體Tr37之間之一電荷電壓轉換單元的浮動擴散FD區(對應於傳送電晶體之汲極區、重設電晶體之源極區)係連接至該放大器電晶體Tr38之一閘極。該放大器電晶體Tr38與該重設電晶體Tr37之汲極係連接至以電源供應電壓供應之一整個區域選擇信號線39。該放大器電晶體Tr38之一源極係連接至該垂直信號線48。
該等傳送電晶體Tr35、Tr36之閘極係連接至將該等線傳送信號φTRF供應至該等傳送電晶體Tr35、Tr36之閘極的傳送信號線42、43，該重設電晶體Tr37之閘極係連接至將該線重設信號φRST供應至該重設電晶體Tr37之閘極的重設信號線41。
具有此組態的固態成像裝置包括該單位單元30，其中該重設信號線41與該等傳送信號線42、43之傳送信號線42係相鄰配置。因而，因為在該等傳送信號線42與重設信號線41之間的距離較短，故上述串擾將在其間發生。
依據該第五具體實施例的固態成像裝置包括用於該等驅動方法範例3與4中的電路組態，並且一控制信號φTERM被輸入至該傳送信號線42。因而，可禁止在相鄰配置的傳送信號線14與重設信號線14b之間發生的串擾。
[第六具體實施例]
接下來，圖15係依據本發明之第六具體實施例的一固態成像裝置之示意圖。在依據該第六具體實施例的固態成像裝置中，電晶體係藉由兩個上部與下部像素所共用。一單位單元77係藉由以一實線封閉之一部分來指示，並且該單位單元77包括兩個像素78、79。該等像素78、79分別包括光二極體PD69、PD70，並且該等像素78、79之每一者包括複數個像素電晶體。該複數個像素電晶體包括分別連接至該等光二極體PD69、PD70的兩個傳送電晶體Tr74、Tr73及重設電晶體Tr72、Tr71與放大器電晶體Tr75、Tr76。
該等光二極體PD69、PD70係連接至該等傳送電晶體Tr74、Tr73之源極，其係連接至該等重設電晶體Tr72、Tr71之汲極。該等傳送電晶體Tr74、Tr73之汲極係連接至該等浮動擴散FD1、FD2區，其分別係連接至該等放大器電晶體Tr75、Tr76之閘極。該等傳送電晶體Tr75、Tr76之源極係連接至選擇電晶體Tr80之一汲極，其一源極係連接至一電源供應電壓VDD。該重設電晶體Tr71、Tr72之源極亦係連接至該電源供應電壓VDD。
該等傳送電晶體Tr74、Tr73之閘極係與供應一線傳送信號φTRF之一傳送信號線66連接，而該等重設電晶體Tr72、Tr71之閘極係與供應該線重設信號φRST之重設信號線68連接。該選擇電晶體Tr80之閘極係連接至該選擇信號線67以將該線選擇信號φSEL供應至其。
累積於該像素78中之光二極體69中的信號電荷係傳送至該信號線63，而累積於該像素79中之光二極體70的信號電荷係傳送至該信號線65。
具有此組態的固態成像裝置包括該單位單元77，其中該選擇信號線67與該傳送信號線66係彼此相鄰配置。在此組態中，因為在該傳送信號線66與重設信號線67之間的距離較短，故上述串擾將在其間發生。
依據該第五具體實施例的固態成像裝置包括用於該驅動方法範例5中的電路組態，並且一控制信號φTERM係使用此一電路組態輸入至該傳送信號線66。因而，可禁止在相鄰配置的傳送信號線66與重設信號線67之間發生的串擾。
可將上述固態成像裝置用於電子裝置，例如相機、相機行動電話及包括其他成像功能性的裝置。
電子裝置
下文將說明包括依據本發明之一具體實施例的固態成像裝置之一電子設備。
圖16係上述電子裝置90之示意圖。依據本發明之一具體實施例的電子裝置90包括一光學系統(光學透鏡)91、一固態成像裝置92及一信號處理電路93。該固態成像裝置92可採用依據上面說明的第一至第五具體實施例之任一者的組態。
在依據本發明之一具體實施例的電子裝置90中，來自一物體的影像光係透過該光學系統91入射至該固態成像裝置92之一成像表面上。隨後，信號電荷係累積於該固態成像裝置中一預定週期。接著，一信號處理電路93對自該固態成像裝置92輸出的信號實施各種信號處理並輸出所得信號。
可將圖16所示之固態成像裝置組態為一相機模組或包括成像功能性之一成像模組。具備上述模組的依據本發明之具體實施例的固態成像裝置可形成一電子裝置，例如一相機、相機行動電話及包括其他成像功能性的裝置。
因為依據本發明之具體實施例的電子裝置包括其中像素輸出之波動係控制的固態成像裝置，故該電子裝置可展現高清晰度影像。
本申請案包含與2008年5月30日向日本專利局申請的日本優先權專利申請案JP 2008-143630中所揭示者有關之標的，其全部內容在此以引用方式併入。
熟習此項技術者應明白，可根據設計需求及其他因素進行各種修改、組合、子組合及變更，只要其係在隨附申請專利範圍或其等效內容的範疇內即可。
1．．．固態成像裝置
2．．．像素
3．．．成像單元
4．．．垂直驅動器單元
4a．．．傳送信號驅動器電路
4b．．．重設信號驅動器電路
4c．．．傳送信號驅動器電路
5．．．水平傳送單元
6．．．輸出單元
7．．．終端電路
8．．．垂直信號線
9．．．類比至數位轉換器
10．．．水平傳送信號線
11．．．信號處理電路
12．．．輸出緩衝器
13．．．重設信號線
13i 至13i+2 ．．．重設信號線
14．．．傳送信號線
14(2n+1) ．．．傳送信號線
14(2n+2) ．．．傳送信號線
14(2n+3) ．．．傳送信號線
14(2n+4) ．．．傳送信號線
14a．．．傳送信號線
14b．．．傳送信號線
14c．．．傳送信號線
14d．．．傳送信號線
14i ．．．傳送信號線
14i+1 ．．．傳送信號線
14i+2 ．．．傳送信號線
15．．．選擇信號線
15i 至15i+2 ．．．選擇信號線
16．．．信號產生電路
17．．．反相器電路
18．．．解碼器
19．．．邏輯AND閘極(圖6A)
19．．．延遲電路(圖7A)
20．．．延遲電路
21．．．解碼器
22．．．解碼器
30．．．單位單元
31．．．像素
32．．．像素
39．．．整個區域選擇信號線
41．．．重設信號線
42．．．傳送信號線
43．．．傳送信號線
48．．．垂直信號線
50．．．固態成像裝置
52．．．共同像素
53．．．成像單元
55a．．．傳送閘極
55b．．．傳送閘極
55c．．．傳送閘極
55d．．．傳送閘極
56．．．連接信號線
57．．．傳送閘極
58．．．傳送閘極
59a．．．傳送閘極
59b．．．傳送閘極
59c．．．傳送閘極
59d．．．傳送閘極
60．．．共同像素
63．．．信號線
65．．．信號線
66．．．傳送信號線
67．．．選擇信號線
68．．．重設信號線
69．．．光二極體
70．．．光二極體
77．．．單位單元
78．．．像素
79．．．像素
90．．．電子裝置
91．．．光學系統(光學透鏡)
92．．．固態成像裝置
93．．．信號處理電路
100．．．上部信號線
101．．．下部信號線
102．．．驅動器電路
C．．．電容
FD．．．浮動擴散區
FD1．．．浮動擴散區
FD2．．．浮動擴散區
PD．．．光二極體
PD1．．．光二極體
PD2．．．光二極體
PD3．．．光二極體
PD4．．．光二極體
R．．．電阻
SW．．．列選擇電路(切換單元)
Tr1．．．傳送電晶體
Tr2．．．重設電晶體
Tr3．．．放大器電晶體
Tr4．．．選擇電晶體
Tr5．．．控制電晶體
Tr5-1．．．第一控制電晶體
Tr5-2．．．第二控制電晶體
Tr5i 至Tr5i+2 ．．．控制電晶體
Tr11．．．像素電晶體/傳送電晶體
Tr12．．．像素電晶體/傳送電晶體
Tr13．．．像素電晶體/傳送電晶體
Tr14．．．像素電晶體/傳送電晶體
Tr35．．．傳送電晶體
Tr36．．．傳送電晶體
Tr37．．．重設電晶體
Tr38．．．放大器電晶體
Tr71．．．重設電晶體
Tr72．．．重設電晶體
Tr73．．．傳送電晶體
Tr74．．．傳送電晶體
Tr75．．．放大器電晶體
Tr76．．．放大器電晶體
Tr80．．．選擇電晶體
圖1係顯示依據先前技術之一固態成像裝置之主要組件的示意組態圖；
圖2係依據本發明之一第一具體實施例的一固態成像裝置之示意組態圖；
圖3係一終端電路之示意組態圖；
圖4係依據本發明之第一具體實施例的固態成像裝置之操作時序圖；
圖5A、5B分別係用於實施一驅動方法範例1之示意組態圖與針對其之操作時序圖；
圖6A、6B分別係用於實施一驅動方法範例2之示意組態圖與針對其之操作時序圖；
圖7A、7B分別係用於實施一驅動方法範例3之示意組態圖與針對其之時序圖；
圖8係用於實施一驅動方法範例4的示意組態圖；
圖9A、9B分別係用於實施一驅動方法範例5之示意組態圖與針對其之操作時序圖；
圖10係依據本發明之第二具體實施例的一固態成像裝置之示意圖；
圖11係依據本發明之一第二具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局；
圖12係依據本發明之一第三具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局；
圖13係依據本發明之一第四具體實施例的固態成像裝置之主要組件的佈局；
圖14係依據本發明之一第五具體實施例的固態成像裝置之主要組件的等效電路；
圖15係依據本發明之一第六具體實施例的固態成像裝置之主要組件的等效電路；及
圖16係顯示依據本發明之一具體實施例的一電子裝置之示意組態圖。
1．．．固態成像裝置
2．．．像素
3．．．成像單元
4．．．垂直驅動器單元
5．．．水平傳送單元
6．．．輸出單元
7．．．終端電路
8．．．垂直信號線
9．．．類比至數位轉換器
10．．．水平傳送信號線
11．．．信號處理電路
12．．．輸出緩衝器
13．．．重設信號線
14．．．傳送信號線
15．．．選擇信號線
16．．．信號產生電路
FD．．．浮動擴散區
PD．．．光二極體
SW．．．列選擇電路(切換單元)
Tr1．．．傳送電晶體
Tr2．．．重設電晶體
Tr3．．．放大器電晶體
Tr4．．．選擇電晶體

Claims (3)

  1. 一種固態成像裝置，其包含：一光電轉換部分，其經組態用以將入射光以光電方式轉換成信號電荷並累積該信號電荷；複數個信號線，其包括一傳送信號線，用於將累積於該光電轉換部分中之該信號電荷讀取至一浮動擴散區之一傳送信號被輸入至該傳送信號線；一驅動器電路，其經組態用以將複數個所需信號輸入至包括該傳送信號線的該複數個信號線中；以及一終端電路，其係連接至與其中連接該驅動器電路的該傳送信號線之一側相反的一側，並且在相對於與該複數個信號線之該傳送信號線相鄰之一信號線的該複數個所需信號之一所需信號被輸入至與該傳送信號線相鄰之該信號線之前，用於保全該傳送信號線處於一恆定電壓之一控制信號被輸入至該終端電路。
  2. 如請求項1之固態成像裝置，其中該控制信號係下列一者：與輸入至與該傳送信號線相鄰之該信號線的該所需信號同步之一信號；輸入至與該傳送信號線相鄰之該信號線的該所需信號之一反相信號；及輸入至與該傳送信號線相鄰的該信號線之該所需信號之一延遲信號。
  3. 一種電子裝置，其包含：一光學系統；一固態成像裝置，其包括：(a)一光電轉換部分，其經 組態用以將透過該光學系統入射之光以光電方式轉換成信號電荷並累積該信號電荷；(b)信號線，其包括一傳送信號線，用於將累積於該光電轉換部分中的該信號電荷讀取至一浮動擴散區之一傳送信號被輸入至該傳送信號線；(c)一驅動器電路，其經組態用以將所需信號輸入至包括該傳送信號線的該等信號線中；以及(d)一終端電路，其係連接至與其中連接該驅動器電路的該傳送信號線之一側相反的一側，並且在該複數個所需信號之一所需信號被輸入至與該複數個信號線之該傳送信號線相鄰之一信號線之前，用於保全該傳送信號線處於一恆定電壓之一控制信號被輸入至該終端電路；以及一信號處理電路，其經組態用以實施自該固態成像裝置輸出的該等信號之處理。
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