专利名称：控制感光二极管的光电荷量的方法及其影像感测装置的利记博彩app
技术领域：
本发明提供一种控制主动像素的方法，尤指一种控制感光二极管所能储存的光电荷量的方法及其影像感测装置。
背景技术：
请参阅图1，图1为先前主动像素8的电路图。主动像素8包含一钳制型感光二极管(pinned photodiode)10、一转换(transfer)晶体管12、一重置(reset)晶体管14、一源极随耦器(source follower)16以及一列选择开关(row selector)晶体管18。钳制型感光二极管10用来接收光线；转换晶体管12用来控制储存于钳制型感光二极管10中的电荷转移；重置晶体管14用来重置钳制型感光二极管10；源极随耦器16的源极的电位会随着源极随耦器16的栅极所接收的电荷(charge)改变；列选择开关晶体管18用来控制光信号或重置信号的储存。
主动像素8从撷取光线至储存光信号的运作如下。首先执行重置的动作，开启重置晶体管14与转换晶体管12，在晶体管12、14的栅极处施于一高电位(电路操作的最高电压Vdd)，以对钳制型感光二极管10进行重置。接着进入曝光模式，也就是撷取影像，此时关闭转换晶体管12与重置晶体管14，先前技术中关闭转换晶体管12是在转换晶体管12的栅极施于一低电位(0伏特)，此时钳制型感光二极管10接收光线而储存电荷于其中。请参阅图2，图2为图1中点P与点R处储存电荷的示意图，其中点P处代表钳制型感光二极管10所储存的电荷量，而点R处代表重置晶体管14的源极处所储存的电荷量。
接着先读取重置信号。请继续参阅图3，图3为读取重置信号的示意图。利用源极随耦器16与列选择开关晶体管18转移点R处所储存的电荷，此时转换晶体管12与重置晶体管14处于关闭状态，而源极随耦器16与列选择开关晶体管18处于开启状态。读取完重置信号后，再读取光信号，请参阅图4；图4为读取光信号的示意图。开启转换晶体管12以转移钳制型感光二极管10中所储存的电荷，再利用源极随耦器16与列选择开关晶体管18储存光信号，即完成影像撷取。
先前技术主动像素8容易产生的缺点有二一为光晕现象；二为影像滞留的问题，于下分别说明。
请继续参阅图5与图6，图5为转换晶体管12与钳制型感光二极管10于强光下的示意图；图6为图5中光电荷溢出的示意图。由于曝光时，施0伏特电位在转换晶体管12的栅极，因此转换晶体管12为关闭状态。若经强光照射，可能导致接收的光电荷量过多，并超出钳制型感光二极管10所能容纳的最大光电荷容量。由于此时的转换晶体管12为关闭状态，过多的光电荷无其它路径可宣泄因而溢流至周围的像素中，影响邻近像素的影像撷取，导致影像中有晕开的现象，此现象称为光晕现象(blooming)。
此外，在二极管的半导体制备工艺(process)中，控制钳制型感光二极管10所能储存的电荷量是相当重要的，若控制不好会造成如图7所示的影像滞留(image lag)问题，图7为图1中点P与点R处影像滞留的示意图。由于图7中点P的电荷无法完全转移出去，也就是说有残留的电荷在钳制型感光二极管10中，因而产生影像滞留的现象。先前技术通常利用工艺技术(控制工艺参数)来改变钳制型感光二极管10所能储存的电荷量大小或改变重置晶体管14的源极处所能储存的电荷量大小，以避免图7的现象发生。然而，控制工艺并不容易且成本过高，因此需要更简易的控制方式来解决影像滞留的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制感光二极管的光电荷量的方法及其影像感测装置，以解决上述的问题。
为了实现所述的目的，本发明的技术方案为一种控制感光二极管的光电荷量的影像感测装置，包括一感光二极管，用来接收光线；一第一晶体管，其源极连接于所述感光二极管，该第一晶体管用来控制该所述感光二极管内光电荷的转移；一参考电压控制单元，连接于所述第一晶体管的栅极，该参考电压控制单元接收多个控制信号，根据所述多个控制信号提供一参考电压于所述第一晶体管的栅极以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量；一第二晶体管，其源极连接于所述第一晶体管的输出端，漏极连接于一电压源，所述第二晶体管用来重置所述感光二极管；一第三晶体管，其漏极连接于所述电压源，栅极连接于所述第二晶体管的源极；以及一第四晶体管，其漏极连接于所述第三晶体管的源极，源极连接于一字符线，所述第四晶体管用来选择是否输出信号。
所述参考电压控制单元提供于所述第一晶体管的栅极的参考电压介于零伏与所述电压源之间。
所述参考电压控制单元提供所述参考电压于第一晶体管的栅极时，所述感光二极管处于曝光状态下，用以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
所述感光二极管为一钳制型感光二极管。
一种控制主动像素中感光二极管的光电荷量的方法，包括于一感光二极管曝光且所述感光二极管的一端接地时，提供一大于接地电位的参考电压于一转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
所述参考电压小于一最大工作电压。
所述感光二极管为一钳制型感光二极管。
由一参考电压控制单元根据所接收的多个控制信号提供所述参考电压于所述转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
检测影像是否有异常现象。
检测影像是否有异常现象包含检测是否有影像滞留。
检测影像是否有异常现象包含检测是否有光晕现象。
本发明揭露一种可于一感光二极管曝光且该感光二极管的一端接地时，提供一大于接地电位的参考电压于一转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量，由此避免了影像滞留与光晕现象。本发明于制备工艺完毕后，利用一参考电压控制单元来改变钳制型感光二极管所能储存的电荷量大小，相对于先前技术利用控制工艺(控制工艺参数)的方式来改变钳制型感光二极管所能储存的电荷量大小较为简单且精准，成本也较低廉。
图1为先前主动像素的电路图；图2为图1中点P与点R处储存电荷的示意图；图3为图1主动像素读取重置信号的示意图；图4为图1主动像素读取光信号的示意图；图5为转换晶体管与钳制型感光二极管于强光下的示意图；图6为图5中光电荷溢出的示意图；图7为图1主动像素中点P与点R处影像滞留的示意图；图8为图1主动像素的转换晶体管与钳制型感光二极管的示意图；图9表示图8钳制型感光二极管所能储存的电荷量的大小的示意图；图10为本发明控制钳制型感光二极管电荷量的装置的示意图；图11至图13为不同参考电压下钳制型感光二极管储存电荷量的示意图；图14至图16分别为图11至图13中转移钳制型感光二极管电荷的示意图；图17为本发明控制钳制型感光二极管电荷量的流程图。
主要元件符号说明
8主动像素 10钳制型感光二极管12转换晶体管 14重置晶体管16源极随耦器 18列选择开关晶体管20参考电压控制单元P、R点具体实施方式
本发明提供一种控制钳制型感光二极管10所能储存的电荷量的方法，以解决先前技术中影像滞留以及光晕现象的问题。
首先说明本发明的概念。影像滞留的产生是由于钳制型感光二极管10中的电荷无法完全转移。因此若减少钳制型感光二极管10所能储存的电荷容量，影像滞留现象即可避免。另外，光晕现象是由于接收过多的光电荷量，造成光电荷溢流至周围的像素。因此也可通过控制钳制型感光二极管10所能储存的电荷容量，来降低光晕现象的产生。
请参阅图8，图8为转换晶体管12与钳制型感光二极管10的示意图。当提供一电压Vg于转换晶体管12的栅极时，由于晶体管本身具有一阀值电压(threshold)Vth，因此转换晶体管12源极的电压为Vg减去Vth，此Vth包含基体效应(body effect)。请继续参阅图9，图9表示图8中钳制型感光二极管10所能储存的电荷量的大小的示意图，其中图9中的电压值越往下其值越大，也就是Vpinned大于(Vg-Vth)。由图9可知，钳制型感光二极管10的电荷容量可控制于范围Vpinned至(Vg-Vth)之间。
由图9可得知影响钳制型感光二极管10的电荷量的容量的两电压来源为Vpinned及(Vg-Vth)，钳制型感光二极管10的栓电压Vpinned与阀值电压Vth于制备工艺完毕后即为固定值，因此可通过改变施于转换晶体管12栅极的电压Vg来改变钳制型感光二极管10所能储存电荷量的大小。换句话说，施于转换晶体管12栅极的电压越大，钳制型感光二极管10所能储存电荷量的大小就越小。
因此，本发明是在曝光模式下控制转换晶体管12栅极的电压以改变钳制型感光二极管10所能储存的电荷量。请参阅图10，图10为本发明控制钳制型感光二极管电荷量的装置的示意图。本发明增设一参考电压控制单元20，当影像滞留现象产生或光晕现象发生时，发出多个控制信号于参考电压控制单元20，以调整于曝光模式下提供于转换晶体管12的栅极的参考电压，藉而改变图9中钳制型感光二极管10所能储存电荷量的大小。
先前技术中于曝光模式下是提供零伏于转换晶体管12的栅极，以使转换晶体管12处于关闭状态。然而，本发明于曝光模式下提供一大于零伏特的参考电压于转换晶体管12的栅极，且参考电压小于电路操作的最大电压。
举例来说，于曝光模式下提供大于零伏特的参考电压于转换晶体管12的栅极。请参阅图11至图13，图11至图13为不同参考电压下钳制型感光二极管10储存电荷量的示意图，其中V1小于V2且V2小于V3。由此三图可得知，图11中钳制型感光二极管10可容纳的电荷量最大，其次为图12，图13可容纳的电荷量最小。也就是，施于转换晶体管12栅极的电压越大，钳制型感光二极管10所能储存的电荷量就越小。经过重置、曝光以及读取重置信号后，接着转移钳制型感光二极管10中的电荷。请参阅图14至图16，图14至图16分别为图11至图13中转移钳制型感光二极管10电荷的示意图。若产生如图14的影像滞留，则增加施于转换晶体管12栅极的电压，如施加电压V3，即可避免影像滞留的产生，如图16所示，其可使钳制型感光二极管10的电荷完全转移。
以上为本发明实施例的说明，其中感光二极管并不限定为钳制型感光二极管10，本发明的结构还可采用其它类型的主动感光二极管。
请参阅图17，图17为本发明控制钳制型感光二极管10电荷量的流程图。
步骤100执行重置与曝光，以使钳制型感光二极管10储存光电荷；步骤102读取重置信号；步骤104转移钳制型感光二极管10中的光电荷，并读取光信号；步骤106检测影像是否有异常，异常现象可包括光晕、影像滞留等现象。若影像异常，进入步骤108；若无异常，进入步骤110；
步骤108发出控制信号于参考电压控制单元20，以于曝光模式下提供一大于零伏的参考电压于转换晶体管12栅极，以减小钳制型感光二极管10所能储存的电荷量，接着跳回步骤100；步骤110完成钳制型感光二极管10所能储存的电荷量的控制。
相对于先前技术，本发明提供一种控制钳制型感光二极管电荷量的方法，在转换晶体管12的栅极提供一大于接地电位的参考电压，来改变钳制型感光二极管10所能储存的电荷量大小，藉此避免影像滞留与光晕现象。本发明于工艺完毕后，利用一参考电压控制单元来改变钳制型感光二极管10所能储存的电荷量大小，相对于先前技术利用制程的方式来改变钳制型感光二极管10所能储存的电荷量大小较为简单且精准，成本也较低廉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种控制感光二极管的光电荷量的影像感测装置，其特征在于包括一感光二极管，用来接收光线；一第一晶体管，其源极连接于所述感光二极管，该第一晶体管用来控制该所述感光二极管内光电荷的转移；一参考电压控制单元，连接于所述第一晶体管的栅极，该参考电压控制单元接收多个控制信号，根据所述多个控制信号提供一参考电压于所述第一晶体管的栅极以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量；一第二晶体管，其源极连接于所述第一晶体管的输出端，漏极连接于一电压源，所述第二晶体管用来重置所述感光二极管；一第三晶体管，其漏极连接于所述电压源，栅极连接于所述第二晶体管的源极；以及一第四晶体管，其漏极连接于所述第三晶体管的源极，源极连接于一字符线，所述第四晶体管用来选择是否输出信号。
2.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于所述参考电压控制单元提供于所述第一晶体管的栅极的参考电压介于零伏与所述电压源之间。
3.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于所述参考电压控制单元提供所述参考电压于第一晶体管的栅极时，所述感光二极管处于曝光状态下，用以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
4.根据权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于所述感光二极管为一钳制型感光二极管。
5.一种控制主动像素中感光二极管的光电荷量的方法，其特征在于包含于一感光二极管曝光且所述感光二极管的一端接地时，提供一大于接地电位的参考电压于一转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述参考电压小于一最大工作电压。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述感光二极管为一钳制型感光二极管。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于由一参考电压控制单元根据所接收的多个控制信号提供所述参考电压于所述转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于还包括检测影像是否有异常现象。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于检测影像是否有异常现象包含侦测是否有影像滞留。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于检测影像是否有异常现象包含侦测是否有光晕现象。
全文摘要
一种可控制主动像素中感光二极管的光电荷量的方法及其影像感测装置，所述方法包括在一感光二极管曝光且该感光二极管的一端接地时，提供一大于接地电位的参考电压于一转换晶体管的栅极，以控制所述感光二极管所能储存的光电荷量。本发明避免了影像滞留与光晕现象，并且简单精准，成本低廉。
文档编号H05B33/08GK1987973SQ20051013506
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者苏明俊, 黄建章, 谢志成 申请人:原相科技股份有限公司