本发明专利技术提供一种像素阵列、图像传感器及控制方法，像素阵列包括若干按行和列排布的像素块，像素块包括感光单元、漂浮扩散有源区、增益控制单元、复位单元及信号输出单元；感光单元接收光信号并基于光信号产生电荷信号；漂浮扩散有源区接收电荷信号；增益控制单元耦接至漂浮扩散有源区并配合漂浮扩散有源区形成调制存储区，基于调制存储区形成与电荷信号对应的电压信号；复位单元耦接至漂浮扩散有源区并对其复位；信号输出单元耦接至漂浮扩散有源区以输出电压信号；增益控制单元处形成有第一方向配置的反馈电容，以平衡行向上相邻像素块引起的第二方向的寄生电容。通过本发明专利技术解决了现有图像传感器因像素尺寸微缩引入串扰而导致图像色彩劣化的问题。
1、图像传感器被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合；随着像素数量的不断增加(例如近年手机移动端>64mp、108mp、200mp)，同时芯片的可用面积也在不断压缩，这导致图像传感器中的像素尺寸日益微缩至亚微米以下。
2、在亚微米以上级别的像素，由于物理尺寸较大，各个节点的电学相互影响较为轻微。但随着像素尺寸进入亚微米级别，由于关键节点的物理位置不断接近，像素之间的串扰(x-talk)日益变得复杂，导致芯片产出的图像质量劣化。
3、现有技术中，由于像素尺寸的微缩，导致相邻行的fd(即漂浮扩散有源区)越来越近，从而导致引入电学耦合；另外，在其他一些应用方式中，由于cfa(彩色滤光片)的设置不同，最终会导致不同像素的颜色相应受到其他像素的干扰；均可能导致图像色彩劣化。
4、如图1所示，以rggb的拜耳阵列为例，一般来说，希望gr像素和gb像素的光电效应一致，但应用中，会因为r像素和b像素的影响而产生偏差；此时，期望r像素和b像素带来的影响是相同的，但实际物理层面很难做到完全对称，如，b像素对gb像素的影响(实线)不等于b像素对gr像素的影响(虚线)，这最终导致了图像的色彩劣化。另外，有的由于相邻列的fd有电容寄生耦合，但相邻行fd的电容寄生耦合较小，加剧了图像的色彩劣化。
r/>技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种像素阵列、图像传感器及控制方法，用于解决现有图像传感器因像素尺寸微缩引入串扰而导致图像色彩劣化的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种像素阵列，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括感光单元、漂浮扩散有源区、增益控制单元、复位单元及信号输出单元，其中：
3、所述感光单元用于接收光信号并基于所述光信号产生电荷信号；
4、所述漂浮扩散有源区用于接收所述电荷信号；
5、所述增益控制单元耦接至所述漂浮扩散有源区，所述增益控制单元配合所述漂浮扩散有源区形成调制存储区，以基于所述调制存储区形成与所述电荷信号对应的电压信号；
6、所述复位单元耦接至所述漂浮扩散有源区，至少用于对所述漂浮扩散有源区复位；
7、所述信号输出单元耦接至所述漂浮扩散有源区，用于输出所述电压信号；
8、其中，所述增益控制单元处形成有第一方向的反馈电容，以平衡行向上相邻所述像素块引起的第二方向的寄生电容，所述第二方向与所述第一方向之间具有夹角。
9、可选地，所述增益控制单元包括至少一个增益控制晶体管，耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间；在所述增益控制单元包括两个及以上所述增益控制晶体管时，各所述增益控制晶体管串联耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间。
10、可选地，所述增益控制单元设置有沿第一方向延伸的金属走线，所述金属走线包括至少一个沿第二方向上的折弯部，所述第二方向与所述第一方向之间具有夹角；其中，第一方向上相邻的两段所述金属走线中，各自至少有一个所述折弯部彼此靠近且相互影响以形成反馈电容。
11、可选地，所述感光单元包括感光元件及对应的传输晶体管，所述增益控制单元包括增益控制晶体管，所述复位单元包括复位晶体管，所述信号输出单元包括源跟随晶体管及选择晶体管，其中：
12、所述感光单元中的所述传输晶体管合围形成一合围区，所述源跟随晶体管设于所述合围区内，所述漂浮扩散有源区设于所述合围区内且设于所述源跟随晶体管的两侧，包括第一浮动扩散节点和第二浮动扩散节点，所述增益控制晶体管设于所述合围区外且设于所述第一浮动扩散节点或所述第二浮动扩散节点的一侧，所述复位晶体管和所述选择晶体管设于所述合围区外且列向间隔设于相邻所述源跟随晶体管之间；
13、其中，所述增益控制晶体管对应的所述金属走线包括至少一个所述折弯部，第一方向上相邻的两段所述金属走线中，各自至少有一个所述折弯部彼此靠近且相互影响。
14、可选地，列向上的多个所述像素块中，每相邻的两个所述像素块构成一像素组，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述复位晶体管，两个所述增益控制晶体管对应一段所述金属走线。
15、可选地，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之外，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
16、所述第一折弯部连接至所述第一列向走线的第一端并与上一段所述金属走线的第三折弯部彼此靠近且相互影响，所述第二折弯部跨接所述第一列向走线的中端和所述第二列向走线的第一端并与上一段所述金属走线的第四折弯部彼此靠近且相互影响，所述第三折弯部跨接所述第一列向走线的第二端和所述第三列向走线的中端并与下一段所述金属走线的第一折弯部彼此靠近且相互影响，所述第四折弯部连接至所述第三列向走线的第二端并与下一段所述金属走线的第二折弯部彼此靠近且相互影响，所述第二列向走线的第二端和所述第三列向走线的第一端为自由端，所述第二列向走线和所述第三列向走线分别对应耦接同一所述像素组中两个所述像素块的两个所述增益控制晶体管。
17、可选地，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之间，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第五折弯部、第六折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
18、所述第一折弯部连接至所述第一列向走线的第一端并与上一段所述金属走线的第三折弯部彼此靠近且相互影响，所述第二折弯部连接至所述第二列向走线的第一端并与上一段所述金属走线的第四折弯部彼此靠近且相互影响，所述第三折弯部连接至所述第一列向走线的第二端并与下一段所述金属走线的第一折弯部彼此靠近且相互影响，所述第四折弯部连接至所述第三列向走线的第二端并与下一段所述金属走线的第二折弯部彼此靠近且相互影响，所述第五折弯部跨接所述第一列向走线的中端和所述第二列向走线的中端，所述第六折弯部跨接所述第一列向走线的中端和所述第三列线走线的中端，所述第二列向走线的第二端和所述第三列向走线的第一端为自由端，所述第二列向走线和所述第三列向走线分别对应耦接同一所述像素组中两个所述像素块的两个所述增益控制晶体管。
19、可选地，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述选择晶体管；或者，不同所述像素组中，相邻的两个所述像素块共用同一所述选择晶体管。
20、可选地，所述感光单元包括四个所述感光元件及对应的四个所述传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管呈条状，并以一倾斜角度对应设于四个所述感光元件相向的角部以形成所述合围区；
21、所述第一浮动扩散节点和所述第二浮动扩散节点分别本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种像素阵列，其特征在于，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括感光单元、漂浮扩散有源区、增益控制单元、复位单元及信号输出单元，其中：
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述增益控制单元包括至少一个增益控制晶体管，耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间；在所述增益控制单元包括两个及以上所述增益控制晶体管时，各所述增益控制晶体管串联耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述增益控制单元设置有沿第一方向延伸的金属走线，所述金属走线包括至少一个沿第二方向上的折弯部，所述第二方向与所述第一方向之间具有夹角；其中，第一方向上相邻的两段所述金属走线中，各自至少有一个所述折弯部彼此靠近且相互影响以形成反馈电容。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括感光元件及对应的传输晶体管，所述增益控制单元包括增益控制晶体管，所述复位单元包括复位晶体管，所述信号输出单元包括源跟随晶体管及选择晶体管，其中：
5.根据权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，列向上的多个所述像素块中，每相邻的两个所述像素块构成一像素组，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述复位晶体管，两个所述增益控制晶体管对应一段所述金属走线。
6.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之外，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
7.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之间，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第五折弯部、第六折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
8.根据权利要求5-7任意一项所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述选择晶体管；或者，不同所述像素组中，相邻的两个所述像素块共用同一所述选择晶体管。
9.根据权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括四个所述感光元件及对应的四个所述传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管呈条状，并以一倾斜角度对应设于四个所述感光元件相向的角部以形成所述合围区；
10.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括感光元件及对应的传输晶体管，所述增益控制单元包括增益控制晶体管，所述复位单元包括复位晶体管，所述信号输出单元包括源跟随晶体管及选择晶体管，其中：
11.根据权利要求10所述的像素阵列，其特征在于，所述金属走线布置于互连结构中；和/或，所述感光单元包括两个所述感光元件及对应的两个传输晶体管，两个所述感光元件共享所述漂浮扩散有源区、所述信号输出单元和所述增益控制单元，或者，所述感光单元包括一个所述感光元件，或者，所述感光单元包括四个所述感光元件及对应的四个传输晶体管，四个所述感光元件共享所述漂浮扩散有源区、所述信号输出单元和所述增益控制单元。
12.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的像素阵列。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其特征在于，各所述像素块中的所述信号输出单元包括源跟随晶体管及选择晶体管，列向上的多个所述选择晶体管中，相邻的两个所述选择晶体管位于同一读出组，所述读出组中的两个所述选择晶体管连接至不同的列线。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，不同所述读出组中的对应所述选择晶体管连接至相同或不同的列线。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述读出组包括第一像素读出行和第二像素读出行，所述第一像素读出行包括交替排布的第一滤光区和第二滤光区，所述第二像素读出行包括交替排布的第三滤光区和第四滤光区，相邻的所述第一滤光区、所述第二滤光区、所述第三滤光区和所述第四滤光区构成像素组合。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其特征在于，所述第二滤光区和所述第三滤光区对应的配置相同，所述像素组合呈拜耳基阵列排布，且各滤光区与所述像素块对应设置；其中，所述读出组中的两个像素读出行相邻设置，且同一列的相邻所述读出组中的两个相邻所述像素块共用同一金属走线；或者，所述读出组中的两个像素读出行与相邻所述读出组中的两个像素读出行交替排布，且同一列的相邻所述读出组中的两个对应位置的所述像素块共用同一金属走线。
17.一种如权利要求12-16任意一项所述图像传感器的控制方法，其特征在...
【技术特征摘要】
1.一种像素阵列，其特征在于，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括感光单元、漂浮扩散有源区、增益控制单元、复位单元及信号输出单元，其中：
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述增益控制单元包括至少一个增益控制晶体管，耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间；在所述增益控制单元包括两个及以上所述增益控制晶体管时，各所述增益控制晶体管串联耦接于所述复位单元和所述漂浮扩散有源区之间。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述增益控制单元设置有沿第一方向延伸的金属走线，所述金属走线包括至少一个沿第二方向上的折弯部，所述第二方向与所述第一方向之间具有夹角；其中，第一方向上相邻的两段所述金属走线中，各自至少有一个所述折弯部彼此靠近且相互影响以形成反馈电容。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括感光元件及对应的传输晶体管，所述增益控制单元包括增益控制晶体管，所述复位单元包括复位晶体管，所述信号输出单元包括源跟随晶体管及选择晶体管，其中：
5.根据权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，列向上的多个所述像素块中，每相邻的两个所述像素块构成一像素组，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述复位晶体管，两个所述增益控制晶体管对应一段所述金属走线。
6.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之外，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
7.根据权利要求5所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，所述复位晶体管位于相邻所述源跟随晶体管之间，所述金属走线包括：第一折弯部、第二折弯部、第三折弯部、第四折弯部、第五折弯部、第六折弯部、第一列向走线、第二列向走线及第三列向走线；
8.根据权利要求5-7任意一项所述的像素阵列，其特征在于，同一所述像素组中，两个所述像素块共用同一所述选择晶体管；或者，不同所述像素组中，相邻的两个所述像素块共用同一所述选择晶体管。
9.根据权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括四个所述感光元件及对应的四个所述传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管呈条状，并以一倾斜角度对应设于四个所述感光元件相向的角部以形成所述合围区；
10.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述感光单元包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：张盛鑫，王倩，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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