[发明专利]用于图像传感器的面积和功率高效的多电压行驱动器电路

说明书

本发明题为“用于图像传感器的面积和功率高效的多电压行驱动器电路”。本发明提供了图像传感器像素，该图像传感器像素可以接收用于行驱动器电路的行控制信号。行驱动器电路可以包括多个行驱动器电路，该多个行驱动器电路中的每个行驱动器电路能够输出处于多于两个供电电压电平的行控制信号。行驱动器电路可以仅包括两个电平移位电路。第一电平移位电路可以控制第一上拉路径，该第一上拉路径可操作以将行驱动器输出部驱动至第一供电电压电平，并且还可以控制第二上拉路径，该第二上拉路径可操作以将行驱动器输出部驱动至第二供电电压电平。第二电平移位电路可以控制第一下拉路径，该第一下拉路径可操作以将行驱动器输出部驱动至第三供电电压电平，并且还可以控制第二下拉路径，该第二下拉路径可操作以将行驱动器输出部驱动至第四供电电压电平。

背景技术

本发明整体涉及成像设备，并且更具体地讲，涉及包括多电压行驱动器的图像传感器。

图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，电子设备设置有布置成像素行和像素列的图像像素阵列。阵列中的每个图像像素包括经由转移栅极耦接到浮动扩散区域的光电二极管。将列电路耦接到每个像素列以用于读出来自图像像素的像素信号。行控制电路耦接到每个像素行以用于重置、启动电荷转移，或选择性地激活特定像素行以进行读出。

通常使用正供电电压和接地供电电压来对图像传感器像素进行供电。例如，当执行电荷转移操作时，可以通过使用行电路来接通转移栅极以将正供电电压供应到转移栅极的栅极端子。当电荷转移操作完成时，然后可以通过使用行电路来关断转移栅极以将接地供电电压供应到转移栅极的栅极端子。然而，仅使用两个供电电压电平来控制图像像素可能无法提供最佳性能。

用于改善成像性能的技术包括使用高于正供电电压的升高电压来暂时过驱动转移栅极，以确保所有累积电荷从光电二极管充分地转移到浮动扩散区域。此外，可以将小于接地供电电压的负电压暂时供应到转移栅极的栅极端子以减小暗电流的风险，这可以有助于使电荷泄漏最小化。为了除了正供电电压和接地供电电压之外还生成升高电压和负电压，常规行驱动器利用占用大量电路面积并同时消耗大量功率的大电平移位器。在其中所有行驱动器被同时激活以重置整个像素阵列的全局快门像素中，尤其加剧了这个问题。

本文的实施方案就是在这种背景下出现的。

附图说明

图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。

图2是根据一个实施方案的用于从图像传感器读出图像信号的示例性像素阵列以及相关联的行和列控制电路的示意图。

图3为根据一个实施方案的图像传感器像素的电路图，该图像传感器像素使用全局快门读出方法。

图4是常规多电压行驱动器的电路图。

图5是根据一个实施方案的示例性多电压行驱动器电路的电路图，该示例性多电压行驱动器电路与图4所示的常规行驱动器相比利用更少的电平移位器。

图6是示出根据一个实施方案的用于操作图5的多电压行驱动器电路的相关信号波形的时序图。

图7是示出根据一个实施方案的如何可以扩展图5的多电压行驱动器电路以支持附加电压电平的电路图。

图8是示出根据一个实施方案的用于操作图7的多电压行驱动器电路的相关信号波形的时序图。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本发明的示例性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本发明的实施方案，未详细描述众所周知的操作。