[发明专利]像素电路

说明书

一种像素电路包括多个像素单元，其中像素单元的任一者包括光传感器、读取电路以及开关电路。读取电路耦接至供应电压以及光传感器，其中读取电路包括浮接扩散节点以及输出节点，浮接扩散节点用以存储光传感器的数据，输出节点用以输出浮接扩散节点的数据。开关电路耦接于光传感器以及尾端节点之间，其中尾端节点耦接至另一像素单元的浮接扩散节点。

技术领域

本发明涉及一种像素电路，特别涉及一种用以提高像素效能的多模式像素电路。

背景技术

一种互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器电路包括多个像素单元的聚焦平面阵列，每一像素单元包括光传感器，例如发光闸(photogate)、光电导体(photoconductor)或光电二极管(photodiode)覆盖的衬底在基体上，用以在基体的下方部分累积光产生的电荷。每个像素单元皆具有读出电路，读出电路包括至少形成在基体上的输出场效应晶体管以及形成于连接到晶体管的栅极端的基体上的电荷存储区域，电荷存储区域可以作为浮动扩散节点。每个像素可包括至少一电子装置，如用于从光传感器传送电荷至存储区域以及一个装置的晶体管，通常也是晶体管，用以在电荷转换之前重置存储区域至既定电荷位准。

在CMOS显像器中，像素单元的主动元件执行以下之必要功能：(1)光子至电荷的转换；(2)影像电荷的累积；(3)在电荷转换至已知状态之前，重置存储区域至该已知状态；(4)电荷转移至存储区域；(5)选择用以读取的像素；(6)输出以及放大代表像素电荷的信号。当光电荷从初始电荷累积区移动到存储区域时，光电荷会被放大，在存储区域的电荷通常通过源极随耦器(source follower)输出晶体管转换成像素输出电压。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种像素电路，包括多个像素单元，其中上述像素单元的任一者包括：光传感器、读取电路以及开关电路。上述读取电路耦接至供应电压以及上述光传感器，其中上述读取电路包括浮接扩散节点以及输出节点，上述浮接扩散节点用以存储上述光传感器的数据，上述输出节点用以输出上述浮接扩散节点的数据。上述开关电路，耦接于上述光传感器以及尾端节点之间，其中上述尾端节点耦接至另一像素单元的上述浮接扩散节点。

根据本发明的实施例，上述读取电路包括第一开关、晶体管、第二开关以及第三开关。上述第一开关由重置信号所控制，并且耦接于上述供应电压以及上述浮接扩散节点之间。上述晶体管由上述浮接扩散节点的电压位准所控制，并且漏极端耦接至上述供应电压。上述第二开关由选择信号所控制，并且耦接于上述晶体管的源极端以及输出节点之间。上述第三开关由读取信号所控制，并且耦接于上述浮接扩散节点以及上述光传感器之间。

根据本发明的实施例，上述开关电路还包括第四开关以及第五开关。上述第四开关由第一控制信号所控制，并且耦接于上述光传感器以及第一节点之间，其中虚拟电容器形成于上述第一节点。上述第五开关由第二控制信号所控制，并且耦接于上述第一节点以及上述尾端节点之间。

根据本发明的实施例，经由上述第三开关至上述输出节点的转换增益大于由上述第四开关以及上述第五开关至上述另一像素单元的上述输出节点的转换增益。

根据本发明的实施例，当上述像素电路操作于溢光控制模式时，上述第三开关为不导通、上述第四开关由临限电压所控制、上述第五开关为不导通，则上述光传感器的多个溢出电子流入上述虚拟电容器，其中上述光传感器的数据经由上述第三开关、上述晶体管以及上述第二开关而于上述输出节点被读出，上述虚拟电容器的数据经由上述第五开关、上述另一像素单元的上述晶体管以及上述另一像素单元的上述第二开关于上述另一像素单元的上述输出节点被读出，随后将上述光传感器的数据以及上述虚拟电容器的数据相加总。

根据本发明的实施例，当上述像素电路操作于对数模式时，上述第四开关、上述第五开关以及上述另一像素单元的上述第一开关于上述光传感器的积分周期内同时导通。