JPS61245677A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ソース・ドレイン電流が半導体層の表面と
平行に流れるようにしたいわゆる横型静電誘導トランジ
スタ（以下ＬＳＴＴと略記する）を用いる固体撮像装置
に関するものであるる。

〔従来の技術〕

最近、画素をＬＳＩＴで構成し、これをマトリックス状
に配列して成る固体撮像装置が提案されている。この固
体撮像装置における画素選択方式には、ドレイン・ゲー
ト選択方式、ソース・ゲート選択方式およびソース・ド
レイン選択方式の３つの選択方式があり、そのうちソー
ス・ゲート選択方式がアレイ面積の縮小化の点で最も有
望とされている。

第３図はＬＳＩＴを用いた従来の固体撮像装置の構成を
示すものである。この固体撮像装置は、各画素１−１１
．１−１２．−−−、１−ｍｎがＬＳＩＴより成るアレ
イの順次の画素をソース・ゲート選択方式により選択し
、その選択した画素の出力信号をソース接地方式により
読出すようにしたものである。第３図において、Ｘ方向
に配列された各行のＬＳＩＴ群のゲート端子は、行ライ
ン２−１．２−２．−一−，２−ｍにそれぞれ接続され
、Ｙ方向に配列された各列のＬＳＩＴ群のソース端子は
、列ライン３−１．３−２．−−−、３−ｎにそれぞれ
接続されている。列ライン３−１．３−２．−−−、３
−ｎは、それぞれ列選択用トランジスタ４−１．４−２
．−−−、４−ｎおよび反選択用トランジスタ５−１．
５−２．−−−、５−ｎを介してビデオライン６および
グラウンドライン７にそれぞれ共通に接続され、ビデオ
ライン６には負荷抵抗８を介してビデオ電圧Ｖ。Ｄが印
加されている。また、各ＬＳＩＴｌ−１１〜ｌ−ｍｎの
ドレインは共通に□　接続され、これらドレインにはビ
デオライン６および負荷抵抗８を介してビデオ電圧ｖａ
ｎが印加されている。更に、行ライン２−１．２−２．
−−−、２−ｍは垂直走査回路９に接続されて、それぞ
れ信号φＧ＋＋φＧ２．　　、　　φ。が印加され、ま
た列選択用トランジスタ４−１．４−２．−−−、４−
ｎおよび反選択用トランジスタ５−１．５〜２．−−−
、５−ｎのゲート端子は、水平走査回路１０に接続され
てそれぞれ信号φＳｉｒ　　φ８゜、−ｍ−φＳｒ＋お
よび各々の反転信号が印加されるようになっている。

第４図は第３図に示す固体撮像装置の動作を説明するた
めの信号波形図である。行ラインに加えられる信号φ６
．．φ、２−一−は、小さい振幅の読出しゲート電圧Ｖ
φ０とそれより大きい振幅のリセット電圧Ｖφ、より成
り、一つの行ラインの走査期間ｔＨの間はＶφ６、次の
行ラインの水平走査に移るまでのブランキング期間ｔＢ
Ｌはυφ□の値になるように設定されている。また、列
選択用トランジスタ４−１．４−２．−一−，４−ｎの
ゲート端子１″：加えられる水平走査信号φ３．．φＳ
２＋−−−は列ラインを選択するための信号で、低レベ
ルは列選択用トランジスタ４−］、　４−２．−−−、
４−ｎをオフ、反選択用トランジスタ５−１．５−２．
−−−、５−ｎをオン、高レベルは列選択用トランジス
タをオン、反選択用トランジスタをオフする電圧値にな
るように設定されている。

次に動作を説明する。垂直走査回路９の作動により、信
号φ、１が読出しレベルＶφ０になると、行ライン２−
１　に接続されたＬＳＩＴｌ−１１，１−１２，−−−
。

１−１ｎが選択され、水平走査回路１０より出力される
信号φＳｌ＋　　φＳ２＋　−φＳゎにより、列選択用
トランジスタ４−１．４−２．−−−４−ｎが順次オン
すると、順次ＬＳＩＴ　１−１１．　］−１２，−−−
、１−１ｎの信号がビデオライン６より出力される。続
いて、このＬＳ＋’ｒ群は、信号φ６．が高レベルＶφ
３になった時に一斉にリセットされる。次いで、信号φ
Ｇ２がＶφ、となると、行ライン２−２　に接続された
ＬＳＩＴ　１−２１．１−２２．−−−。

■−２０が選択され、水平走査信号φＳ＋＋　　φＳ２
＋−−＋φＳｒ＋により、ＬＳＩＴ　１−２１．１−２
２．−−−、１−２ｎの信号が順次読出され、続いて一
斉にリセットされる。以下同様にして順次各画素の信号
が読出され、１フイールドのビデオ信号が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した固体撮像装置にあっては、選択
した画素の列ラインにおける非選択画素にもビデオ電圧
ｖＤＤが印加され、またＬＳＩＴの基板には常時一定の
逆バイアス電圧Ｖ、が印加されているため、基板−ドレ
イン、ソース間は電圧（ｖＲ十ＶＤＤ）が印加されたＰ
ＩＮダイオードとなる。このため、あるＬＳＩＴを選択
してその信号を読出そうとすると、このＬＳＩＴからの
信号電流と当該ＬＳＩＴが接続された列ラインの非選択
ＬＳ　Ｉ’ｊによるＰＩＮ　ダイオード電流とが合成さ
れて出力されることになり、このＰＩＮダイオード電流
が信号電流に対してノイズとなる。このＰＩＮダイオー
ド電流は画素数に比例して大きくなり、結局アレイが多
画素になる程、信号のＳ／Ｎが低下することになる。ま
た、非選択時と選択時との列ライン３−１．３−２．−
−−、３−ｎの電位差がｖａｎとなり、各ラインの充・
放電により時定数が大きくなって高速動作に不利となる
。

この発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、高密度化、多画素化に有利であり、しかも高いＳ／
Ｎ比が得られると共に高速読出しができるよう適切に構
成した固体撮像装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明に
おいては、アレイの各画素を構成する固体撮像素子を、
受光デバイス兼スイッチデバイスとして作用するＬＳＩ
Ｔをもって構成し、各画素をソース・ゲート選択方式に
より選択してその出力信号をソースフォロワ−形式を読
出す。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図である。

各画素を構成するＬＳＴＴ　１１−１１．１１−１２．
−〜−１１１−ｍｎはマトリックス状に配列し、その各
ドレインには共通にビデオ電圧Ｖｎｎ　（＞Ｏ）を印加
する。Ｘ方向に配列された各行のＬＳＩＴ群のゲート端
子は行ライン１２−１．１２−２．−−−、１２−ｍに
それぞれ接続し、Ｙ方向に配列された各列のＬＳＩＴ群
のソース端子は列ライン１３−１．１３−２．〜−−．
１３−ｎにそれぞれ接続する。

列ライン１３−Ｌ　１３−２．　’−−−，１３−ｎは
、それぞれ列選択用トランジスタ１４−１１４−２．−
−−、１４−ｎ右よび反選択用トランジスタ１５−１．
１５−２．−−−、１５−ｎ介してビデオライン１６お
よび電圧Ｖ（≧０）が印加されたライン１７にそれぞれ
共通ち接続する。ビデオライン１６は負荷抵抗１８を介
して接地し、その負荷抵抗１８とビデオライン１６との
接続点から出力端子１９を経て信号を読出すようにする
。また、行ライン１２−１．１２−２゜１２−ｍは垂直
走査回路２０に接続してそれぞれ信号φ。

、φＧ２＋　−−＋φＧ１を印加し、列選択用トランジ
スタ１４−１．１４−２．−−−、１４−ｎおよび反選
択用トランジスタ１５−１．１５−２．−−−、１５−
ｎのゲート端子は、水平走査回路２１に接続してそれぞ
れ信号φ、１．φＳ２＋　　＋φｉおよび各々の反転信
号を印加する。なお、各１、ＳＩＴは同一基板上に形成
し、その基板には電圧Ｖｓｕｎ（＜０）を印加する。

第２図は第１図に示す固体撮像装置の動作を説明するた
めの信号波形図である。行ライン１２−１゜１２−２．
−−−、１２−ｍに印加する信号φＧ＋＋　　φＧ２．
　−は、小さい振幅の読出しゲート電圧υφ６とそれよ
り大きい振幅のリセット電圧Ｖφ、より成り、一つの行
ラインの走査期間ｔ、ｌの間はＶφ６、次の行ラインの
水平走査に移るまでのブランキング期間ｔＢＬはＶφ８
の値になるように設定する。また、列選択用トランジス
タ１４−１．１４−２．−−−、１４−ｎのゲート端子
に印加する信号φＳｌ＋　　φＳ２．−−−は、列ライ
ン１３−１．１３−２．−−−、１３−ｎを選択するた
めの信号で、低レベルは列選択用トランジスタ１４−１
．１４−２、−−−、１４−ｎをオフ、反選択用トラン
ジスタ１５−］。

１５−２．−−−、１５−〇をオン、高レベルは列選択
用トランジスタをオン、反選択用トランジスタをオフす
る電圧値になるように設定する。なお、第２図に示す信
号波形図はライン１７に印加する電圧■が０ボルトのと
き、すなわちライン１７を接地したときのもので、ｖ〉
０のときは信号φ０９．φ６□、−一−の波形において
、リセット電圧Ｖφ８を正の方に大きくする。

次に動作を説明する。垂直走査回路２０の作動により、
信号φ６１が読出しレベルＶφ、になると、行ライン１
２−１に接続されたＬＳＩＴ　１１〜１１．１１−１２
．−−−。

１ｌ−Ｉｎが選択され、水平走査回路２１より出力され
る信号φＳｌ＋　　φＳ２＋−＋　　φ、７により、列
選択用トランジスタ１４−Ｌ　１４−２．−−−、１４
−ｎが順次オンすると、ＬＳＩＴ　１１−１１．１１−
１２．−−−、１１．−１ｎの信号がビデオライン１６
を経て出力端子１９から順次出力される。続いて、この
ＬＳＩＴ群は、信号φ、１がリセット電圧Ｖφ。

になった時に一斉にリセットされる。次いで、信号φ、
２がＶφ、となると、行ライン１２−２に接続されたＬ
ＳＩＴｌｌ−２１，１１−２２，−−−、１ｌ−２ｎが
選択され、信号φＳ＋＋　　φｓ２＋　　＋　　φＳｈ
により、ＬＳＩＴＩＩ、２１．１１−２２゜−−，１１
〜２０の信号が順次読出され、続いて一斉にリセットさ
れる。以下同様にして順次各画素の信号が読出され、１
フイールドのビデオ信号が得られる。

本実施例において、反選択用トランジスター５−１゜１
５−２．−一−，１５−ｎを設けたのは、非選択ＬＳＩ
Ｔのソースを所定の電位に固定するためであるが、反選
択トランジスタ群がない場合でも、ゲートに光電荷を蓄
積することは可能であり、したがって、本実施例の変形
例として、反選択トランジスタのない固体撮像装置があ
る。また本実施例において読出し時のゲート電圧Ｖφ６
を蓄積時のレベルと同レベルとすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、ソース・ゲート選
択方式により画素を選択するようにしたので、画素間の
電気的絶縁領域が不要となり、したがって高密度化、縮
小化、多画素化に有利であると共に、ドレイン寄生容量
の影響が少なく、しかも列ラインの負荷容量を小さくで
きるので他の選択方式よりも高速読出しに関して有利で
ある。

また、選択した画素の信号をソースフォロワ−形式によ
り読出すようにしたので高いＳ／Ｎ比が得られると共に
、非選択時と選択時との列ラインの電位差を小さくでき
、したがってゲート・ソース選択方式の採用とも相俟っ
て高速読出しに極めて有利である。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の回路構成図、第２図はそ
の動作を説明するための信号波形図、第３図は従来例を
示す図、 第４図はその動作を説明するための信号波形図である。 １１−１１〜１１−ｍｎ・・・ＬＳＩＴ１２−１〜１２
−ｍ・・・行ライン１３−１〜１３−ｎ・・・列ライン １４−１〜１４−ｎ・・・列選択用トランジスタ１５−
１〜１５−ｎ・・・反選択用トランジスタ１６・・・ビ
デオライン　　　１７・・・ライン１８・・・負荷抵抗
　　　　　１９・・・出力端子２０・・・垂直走査回路
　　　２１・・・水平走査回路手　　続　　補　　正　
　書 昭和６１年５月２日 特許庁長官　　宇　　賀　　道　　部　　殿１、事件の
表示 昭和６０年特許願第８６５８０号 ２、発明の名称 固体撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人 ・１．明細膏第６頁第１４行の「形式を」を「形式で」
に訂正する。 ２、同第７頁第８行の「共通ち接続」を「共通に接続」
に訂正する。 ８、図面中第３図を別紙訂正図のとおりに訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体層の表面に、該表面と平行にソース・ドレイ
   ン電流が流れるように、ソース領域およびドレイン領域
   を形成した静電誘導トランジスタを具える固体撮像素子
   を多数マトリックス状に配列したアレイと、このアレイ
   の順次の固体撮像素子をソース・ゲート選択方式により
   選択してその出力信号をソースフォロワー形式で読出す
   ようにした走査手段とを具えることを特徴とする固体撮
   像装置。