[发明专利]组合的图像传感和显示装置有效

专利信息
申请号: 200780021587.2 申请日: 2007-06-11
公开(公告)号: CN101467442A 公开(公告)日: 2009-06-24
发明(设计)人: 克里斯多佛·詹姆士·布朗 申请(专利权)人: 夏普株式会社
主分类号: H04N5/335 分类号: H04N5/335;G09G3/20;G02F1/1368;G09G3/36;G06F3/041;H01L27/146
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 代理人: 王新华
地址: 日本国*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 组合 图像 传感 显示装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及组合的图像传感和显示装置。

背景技术

希望以薄膜多晶硅方法(thin-film polysilicon process)来制作图像传感器,该薄膜多晶硅方法与在有源矩阵液晶显示器(active matrixliquid crystal displays,AMLCDs)用薄膜晶体管基底的制造中使用的方法一致。通过使用这种制造方法,这种图像传感器可整体集成在AMLCD中,以便提供例如用于检测接触或钢笔输入的输入功能。在这种配置中,每个像素可包括图像检测元件和图像显示元件,以便提供相似的图像检测和显示的空间分辨率。然而,与其中没有设置图像检测功能的显示器相比,像素内存在图像检测功能会降低这种显示器的开口率(aperture ratio)。

存在几种类型的半导体图像传感器,包括基于电荷耦合器件(CCD)技术和基于互补金属氧化硅(CMOS)技术的半导体图像传感器。历史地,由于使光发生电荷的转换效率最大化的特定加工技术,CCD具有比CMOS图像传感器更高的品质性能。然而,CMOS图像传感器具有优点,因为成像阵列和信号处理装置都可集成到相同的芯片上,而CCD加工的特定性质阻止这种集成。因此,CMOS图像传感器在许多应用中,例如在消费电子产品中具有成本低的优点。

有两种公知的类型的CMOS图像传感器,即无源像素传感器(passivepixel sensors,PPS)和有源像素传感器(active pixel sensors,APS)。无源像素传感器包括光电二极管或类似的光敏感器件和图像传感器的每个像素内的“选择”晶体管。图像传感器阵列通过行来寻址,并且每个光电二极管产生的电流在一个行周期期间通过典型地位于每列的底部的积分器而被积分。因为每个像素仅包含两个有源器件,因此无源像素配置允许提供高分辨率阵列。然而,这种阵列的尺寸受到依次积分每行所需的时间的限制,并且输出信号遭受到与积分期间列电流(column current)的波动关联的相对大的噪声的影响。

APS装置包括每个像素中的放大器,因此不会遭受PPS配置的各种限制。附图1显示具有基于光门的像素电路(photogate-based pixelcircuit)的APS的实例,例如专利文献USPN5,471,515中公开的。在工作中,在积分周期期间,电子聚集在光门(photogate)30下的势阱中,与光门电极下的基底上的入射光子通量成比例。在每个积分周期结束时,通过施加复位信号脉冲RST,浮动传播区(floating diffusion region)40的电势复位到初始水平。然后,在脉冲TX控制的转移步骤期间,聚集在光门上的电荷转移到浮动传播区40。因此,浮动传播区40的电势表示积分期间聚集的电荷。

当采样一行像素时,行选择晶体管60通过行扫描脉冲(ROW)被打开。晶体管55连接作为与偏压晶体管65协作的源极跟随器,该偏压晶体管65设置在像素阵列的列的末端处。晶体管55的门连接到浮动传播节点(floating diffusion node),从而使得源极跟随器的输出提供晶体管55的门处的电压的指示,并且因此提供积分周期期间像素中聚集的电荷的指示。

图像传感器芯片还包括用于读取采样像素信号的电路(如图1中70所示)。当包含检测元件的行被选择,表示入射光强度的源极跟随器输出电压经晶体管200被存储在电容器205中。晶体管210,215和220形成另一个用于包含检测元件的列的源极跟随器。当产生列选择信号COL,列源极跟随器的输出经输出OUT供应到芯片放大器。列源极跟随器能够依次地工作,从而使得图像传感器输出电压是表示每个像素阵列上的入射光强度的时间序列。

图1所示的配置还包括器件116,225,230,235,240和245,这些器件用于产生用于芯片放大器的参考电压,用于减少偏移误差。这种配置的工作过程是公知的,因此不再描述。

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