发明名称 可降低功率消耗的固态影像拾取元件
摘要 一种可降低功率消耗的固态影像拾取元件,其包括多个画素,多个垂直传输器,以及多个输出单元。画素按光输入量成比例地存储信号电荷。垂直传输器接收存储在画素中的信号电荷,并传递信号电荷。输出单元分别对应于垂直传输器,将从相应垂直传输器输出的信号电荷转换为信号电压,并且输出信号电压。每个输出单元包括一浮动扩散层和一放大器。浮动扩散层将从相应垂直传输器传递的信号电荷转换为信号电压。放大器将从浮动扩散层输出的信号电压放大并输出。固态影像拾取元件不包括一水平传输器,并直接将一垂直传输器连接到一输出单元,所以可以减少操作电压。因此,此固态影像拾取元件可以降低功率消耗。
申请公布号 TWI257809 申请公布日期 2006.07.01
申请号 TW094101113 申请日期 2005.01.14
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 浅羽哲朗
分类号 H04N5/335 主分类号 H04N5/335
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种固态影像拾取元件,包括: 多个画素,按光输入量成比例地存储信号电荷; 多个垂直传输器,接收存储在画素中的信号电荷, 并传递该信号电荷;以及 多个输出单元,分别对应于该些垂直传输器,该些 输出单元适于将从相应垂直传输器输出的信号电 荷转换为信号电压,并且输出该信号电压。 2.如申请专利范围第1项所述之固态影像拾取元件, 其中各该输出单元包括: 一浮动扩散层,将从相应垂直传输器传递的信号电 荷转换为信号电压;以及 一放大器,将从浮动扩散层输出的信号电压放大并 输出。 3.如申请专利范围第2项所述之固态影像拾取元件, 其中各该放大器包括: 一放大电晶体,具有一闸极、一连接到一第一电压 的第一接线端,以及一第二接线端,该放大电晶体 通过其闸极接收从浮动扩散层输出的信号电压,并 通过其第二接线端输出该信号电压;以及 一重置电晶体,包括一连接到第一电压的第一接线 端,一赋予一重置控制信号的闸极,以及一用于连 接浮动扩散层的第二接线端,该重置电晶体通过其 第二接线端输出积聚在浮动扩散层的信号电荷。 4.如申请专利范围第3项所述之固态影像拾取元件, 其中第一电压的电压値是3.3伏特或更低。 5.如申请专利范围第3项所述之固态影像拾取元件, 其中第一电压的电压値是2.8伏特或3.3伏特。 6.如申请专利范围第3项所述之固态影像拾取元件, 其中放大电晶体和重置电晶体是N型金氧半电晶体 。 7.如申请专利范围第3项所述之固态影像拾取元件, 其中放大电晶体是一N型金氧半电晶体,而重置电 晶体是一P型金氧半电晶体。 8.如申请专利范围第3项所述之固态影像拾取元件, 进一步包括: 多个相关双取样单元,分别对应于输出单元,以接 收从相应输出单元输出的信号电压,并且产生相应 于信号电压的影像信号; 多个转换器,分别对应于相关双取样单元,并将从 相关双取样单元输出的影像信号数位化;以及 一水平位移暂存器,接收从转换器输出的数位影像 信号,并输出数位影像信号。 9.一种固态影像拾取元件,包括: 多个影像拾取单元,将输入到影像拾取单元中的光 转换为信号电荷,并输出该信号电荷; 第一到第n个浮动扩散层,分别对应于影像拾取单 元,以接收并积聚信号电荷,并产生相应于该信号 电荷的信号电压;以及 第一到第n个放大电路,将该信号电压放大并输出, 而且清除积聚在第一到第n个浮动扩散层的信号电 荷, 其中,第一到第n个浮动扩散层被直接连接到对应 于影像拾取单元的垂直传输器。 10.如申请专利范围第9项所述之固态影像拾取元件 ,其中每一影像拾取单元包括: 多个画素,每个画素储存一与输入光量成比例的信 号电荷;以及 第一到第n个垂直传输器,接收储存在画素中的信 号电荷,并输出该信号电荷。 11.如申请专利范围第9项所述之固态影像拾取元件 ,其中第一到第n个放大电路中的每一个包括: 一放大电晶体,具有一闸极,一与充放电电压连接 的第一接线端,以及一第二接线端,该放大电晶体 从其闸极接收自浮动扩散层输出的信号电压,并放 大该信号电压,以及通过其第二接线端输出该信号 电压;以及 一重置电晶体,包括一连接到充放电电压的第一接 线端,赋予一重置控制信号的闸极,以及一连接到 浮动扩散层的一第二接线端,该重置电晶体通过其 第二接线端输出积聚在浮动扩散层的信号电荷。 12.如申请专利范围第11项所述之固态影像拾取元 件,其中该放大电晶体以及重置电晶体是N型金氧 半电晶体。 13.如申请专利范围第11项所述之固态影像拾取元 件,其中该放大电晶体是一N型金氧半电晶体,且该 重置电晶体是一P型金氧半电晶体。 14.如申请专利范围第11项所述之固态影像拾取元 件,其中该充放电压的电压値是3.3伏特或更低。 15.如申请专利范围第11项所述之固态影像拾取元 件,其中该充放电压的电压値是2.8伏特或3.3伏特。 16.如申请专利范围第9项所述之固态影像拾取元件 ,进一步包括: 第一到第n个相关双取样单元,分别与第一到第n个 放大电路对应,双取样元件接收从相应第一到第n 个放大电路输出的信号电压,并产生对应于信号电 压的影像信号; 第一到第n个转换器,使从相应的相关双取样单元 输出的影像信号数位化;以及 一水平位移暂存器,接收从第一到第n个转换器输 出的数位影像信号,并输出该数位影像信号。 17.一种固态影像拾取元件,包括: 多个垂直传输器,每一个包括交替排列的一第一多 晶矽闸极及一第二多晶矽闸极,每一垂直传输器传 递一与光量成比例的信号电荷;以及 多个输出单元,将自垂直传输器输出的信号电荷转 换成信号电压,并输出信号电压。 18.如申请专利范围第17项所述之固态影像拾取元 件,其中每一输出单元包括: 一浮动扩散层,将从一垂直传输器传递的信号电荷 转换成一信号电压;以及 一放大器,将从浮动扩散层输出的信号电压放大, 并输出该信号电压。 19.如申请专利范围第18项所述之固态影像拾取元 件,其中放大器包括: 一放大电晶体,形成于一P井,该放大电晶体具有一 连接到浮动扩散层的闸极,一连接到一第一电压的 第一接线端,而放大电晶体将信号电压放大,并通 过一第二接线端输出该信号电压;以及 一重置电晶体,形成于P井,该重置电晶体包括一连 接到第一电压的第一接线端,一赋予一重置控制信 号的闸极,一连接到浮动扩散层的第二接线端,该 重置电晶体输出积聚在浮动扩散层的信号电荷。 20.如申请专利范围第19项所述之固态影像拾取元 件,其中放大器形成于P井上,并进一步包括一开关 电晶体,将从放大电晶体输出的信号电压输出或切 断该信号电压。 21.如申请专利范围第19项所述之固态影像拾取元 件,其中第一电压为3.3伏特或更低。 22.如申请专利范围第19项所述之固态影像拾取元 件,其中第一电压是2.8伏特或3.3伏特。 23.如申请专利范围第19项所述之固态影像拾取元 件,其中一N井可以在P井上形成,并且在N井上形成 一闸极以及重置电晶体的一第一和一第二接线端 。 24.如申请专利范围第17项所述之固态影像拾取元 件,进一步包括: 多个相关双取样单元,接收从相应输出单元输出的 信号电压,并生成对应于该信号电压的影像信号; 多个转换器,将自对应相关双取样单元输出的影像 信号数位化;以及 一水平位移暂存器,接收从各个转换器输出的数位 影像信号并输出该数置影像信号。 图式简单说明: 图1绘示一习知CCD(电荷藕合元件)固态影像拾取元 件的结构示意图。 图2绘示图1中一画素中积累的信号电荷如何被传 递到一垂直传输器的示意图。 图3绘示图1中的习知元件中,信号电荷如何从垂直 传输器被传递到一水平传输器的示意图。 图4绘示根据本发明一实施例的固态影像拾取元件 的结构示意图。 图5绘示图4中一垂直传输器以及一输出单元的结 构示意图。 图6绘示一信号电荷如何从垂直传输器传递到图4 中的输出单元的示意图。 图7绘示图5中垂直传输器和输出单元的剖面布局 示意图。 图8绘示图7中一设置成P型金氧半电晶体的重置电 晶体的布局示意图。
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