專利名稱：驅(qū)動電路、驅(qū)動方法、固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動電路、驅(qū)動方法、固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在諸如由CMOS形成的輸出緩沖器電路的驅(qū)動電路中，當(dāng)需要 大于晶體管的耐受電壓AVlim的電壓4展幅時，就要4奪大于耐受電壓 的電壓施加給晶體管的柵極氧化膜，因此破壞了柵極氧化膜，從而 降低了可靠性。
例如，如圖18所示，在具有串聯(lián)連接在低電壓(諸如，接地 電壓)VL的節(jié)點和高電壓VH的節(jié)點之間的PMOS晶體管Mpl01 和NMOS晶體管Mnl01的輸出緩沖器電路中，考慮用大于耐受電 壓AVlim的電壓l展幅VL—VH ( VH - VL〉A(chǔ)Vlim )進4亍關(guān)于$俞出的 驅(qū)動。為了簡單，在根據(jù)圖18所示相關(guān)實例1的輸出緩沖器電路 中使用了反轉(zhuǎn)邏輯。在圖19中示出了llr入和輸出波形，并分別在 圖20A和圖20B中示出了 IN=VH和IN=VL的裝置截面。當(dāng)用低電壓VL進行輸出OUT的驅(qū)動時，將高電壓VH施加給 NMOS晶體管MnlOl的4冊電才及而將^f氐電壓VL施加給晶體管MnlOl 的漏極、源極和溝道。因此，將大于耐受電壓AVlim的電壓VH-VL施加給柵極氧化膜，從而引起柵極氧化膜的破壞。因為將大于 耐受電壓AVUm的電壓施加到PMOS晶體管MplOl的4冊電才及和漏 電極上，所以引起柵極氧化膜的破壞。
類似地，當(dāng)用高電壓VH進行輸出OUT的驅(qū)動時，大于耐受 電壓的電壓纟皮施加纟會PMOS晶體管MplOl的柵4及氧化力莫或施加到 NMOS晶體管MnlOl的柵電極和漏電極上，從而引起4冊極氧化膜
的破壞。
在根據(jù)相關(guān)實例1的輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)中，需要將諸 如具有厚沖冊極氧化膜的MOS裝置的高電壓處理至少應(yīng)用于l俞出端 的晶體管MplOl和MnlOl。然而，高電壓處理通常引起制造成本 的增加或安裝面積的增大的問題。
另一方面，如圖21所示，已知一種輸出緩沖器電路，其中， 可以通過在輸出緩沖器電路的輸出端側(cè)上的驅(qū)動晶體管MplOl和 MnlOl之間串聯(lián)連接其斥冊電極施加有偏壓VS和VD的PMOS晶體 管Mpl02和NMOS晶體管Mnl02,用大于耐受電壓的電壓4展幅 VL—VH而無需4吏用高電壓處理來進行驅(qū)動(例如，參看 JP-A-H10-294662)。在圖22中示出了根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器 電^各的輸入和輸出波形，并分別在圖23A和圖23B中示出了 IN=VH 和！N:VL的裝置截面。
此處，偏壓VD是在與低電壓VL相對的耐受電壓內(nèi)的電壓， 以及偏壓VS是在與高電壓VH相對的耐受電壓內(nèi)的電壓。另外， 關(guān)于驅(qū)動晶體管Mp 101和Mn 101的柵4及輸入的4展幅，分別經(jīng)由電 平變換器101和102,在NMOS晶體管Mnl01中進行用VL—VD的馬區(qū)動，以及在PMOS晶體管MplOl中進行用VS—VH的驅(qū)動。 此處，施加有偏壓VS和VD的偏壓晶體管Mpl02和Mnl02具有 當(dāng)驅(qū)動晶體管截止時防止輸出電壓直4妄4皮施加給驅(qū)動晶體管 MplOl和MnlOl的漏電極以使沖冊-漏才及電壓大于耐受電壓的功能。
當(dāng)輸入端IN處于高電位時，將偏壓VS施加給PMOS驅(qū)動晶 體管MplOl的4冊電極。因此，輸出高電壓VH作為輸出電壓OUT。 此時，NMOS驅(qū)動晶體管Mnl01的漏電才及的電4立是比偏壓VD小 了約閾值Vthn的電壓的VD-Vthn。因此，VH - VD ( 2AVlim )被 最大地施加給偏壓晶體管Mnl02的柵極氧化膜，以及(VD-Vthn) - VL ( SAVlim )被最大地施加給PMOS驅(qū)動晶體管MplOl的棚-極 氧化膜，VH - VD和(VD - Vthn) - VL均小于耐受電壓。
當(dāng)輸入端IN處于j氐電位時同沖羊如此。即，因為將偏壓VD施 加給NMOS驅(qū)動晶體管Mnl01的4冊電極，所以輸出低電壓VL作 為輸出電壓OUT。此時，PMOS驅(qū)動晶體管MplOl的漏極電位是 比偏壓VS大了約閾值Vthp的電壓的VS-Vthp。因此，VS-VL (<AVlim)被最大地施加給偏壓晶體管Mpl02的斥冊極氧化膜，以 及VH - (VS - Vthp) ( ^Wlim )被最大地施加給NMOS驅(qū)動晶體管 Mnl01的柵極氧化膜，VS _ VL和VH - (VS - Vthp)均小于耐受電 壓。

發(fā)明內(nèi)容
然而，如在JP-A-H10-294662中描述的相關(guān)才支術(shù)(相關(guān)實例2)， 在施加有偏壓VS和VD的偏壓晶體管Mpl02和Mnl02串聯(lián)連接 至一弓區(qū)動晶體管MplOl和MnlOl的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)馬區(qū)動電壓和中間電壓 VM具有(VD - Vthn)SVM《(VS - Vthp)的關(guān)系時不能進4亍驅(qū)動。 除上述范圍以外，當(dāng)VM (VD - Vthn)或VM (VS - Vthp)時，供給 電流很小，因此不能獲得足夠的驅(qū)動能力?，F(xiàn)在對此進行具體描述。
9圖24示出了在圖21所示結(jié)構(gòu)中用中間電壓VM進4亍驅(qū)動的情 況。在圖24中，電平變換器103和104具有與圖21所示相同的電 路結(jié)構(gòu)。此處，省略了電路結(jié)構(gòu)。在圖25A和25B中示出了電平變 才奐器103和104的豐ir入和^r出波形。
電平變換器103可以用VL—VH進4亍關(guān)于豐命出OUT的驅(qū)動。 當(dāng)用中間電壓VM進行驅(qū)動時，電平變換器103的內(nèi)部信號INp和 1Nn祐:i殳為INp = VH和INn = VL,以及電平變換器103的l餘出OUTa 碎皮i殳為OFF (高阻抗)。另一方面，電平變換器104采用圖21所示 的電路，以將中間電壓VM施加給源電4及，并用中間電壓VM進行 關(guān)于來自PMOS和NMOS之一或兩者的輸出OUTb的驅(qū)動。
然而，當(dāng)中間電壓VM連同偏壓VD和VS以及閾^f直Vthp和 Vthn滿足(VD - Vthn)SVMS(VS - Vthp)的關(guān)系時，或者當(dāng)它滿足接 近邊界的VM (VD - Vthn)或VM (VS - Vthp)時，如圖26所示，乂人 PMOS和NMOS沒有充分獲得對輸出端的供給電流，從而不進行驅(qū) 動。當(dāng)VM (VD - Vthn)或VM (VS - Vthp)時，供纟合電流4艮小，乂人 而不能獲得滿意的驅(qū)動能力。
因此，需要沖是供一種可以用電壓源的〗氐電壓和高電壓之間的中 間電壓而無需對晶體管的柵極氧化膜使用高電壓元件結(jié)構(gòu)來進行 驅(qū)動的驅(qū)動電流和驅(qū)動方法、采用該驅(qū)動電路的固態(tài)成^f象裝置以及 安裝有該固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種驅(qū)動電路，當(dāng)用VM表示相 對于作為電源電壓的〗氐電壓的第一電壓VL和作為電源電壓的高電 壓的第二電壓VH在晶體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或 VD表示相對于第二電壓VH或第一電壓VL在晶體管的耐受電壓 內(nèi)的第三電壓時，該驅(qū)動電路包括第一晶體管，其源電極連接至 中間電壓VM的節(jié)點；以及第二晶體管，其源電才及連4妻至第一晶體管的漏電極，以及其漏電極連接至輸出端。接近節(jié)點的第一晶體管
用在第一電壓VL到第二電壓VH范圍內(nèi)的電壓驅(qū)動，而4妻近l命出 端的第二晶體管用在第一電壓VL到第三電壓VD范圍內(nèi)的電壓或 在第三電壓VD到第二電壓VH范圍內(nèi)的電壓馬區(qū)動。
驅(qū)動單位像素的固態(tài)成像裝置中用于輸出中間電壓VM的電路部 分。采用該驅(qū)動電^各的固態(tài)成〗象裝置^皮安裝在諸如成^f象裝置(諸如， 數(shù)碼照相機或攝影機)、便攜式終端(諸如，具有成像功能的移動 電話)和采用固態(tài)成像裝置作為圖像讀取單元的復(fù)印機的電子設(shè)備 上，并被用作輸入圖像或讀取圖像的圖像輸入單元(光電轉(zhuǎn)換單 元)。
在驅(qū)動電路、采用該驅(qū)動電路的固態(tài)成像裝置和安裝有固態(tài)成 像裝置的電子i殳備中，當(dāng)用偏離耐受電壓范圍的在VL ~ VH范圍內(nèi) 的電壓驅(qū)動第一晶體管而用耐受電壓范圍內(nèi)的電壓(即，在VL VD范圍內(nèi)或在VD VH范圍內(nèi)的電壓)驅(qū)動第二晶體管時，將4皮 傳送的中間電壓VM施加^合第一和第二晶體管的源電才及、漏電4及和 溝道區(qū)。由于第一電壓或第二電壓被施加給其中形成第一和第二晶 體管的阱但是中間電壓VM被施加給溝道區(qū)，所以沒有將大于耐受 電壓的電壓施加給晶體管的柵極氧化膜。
才艮據(jù)本發(fā)明的實施例，因為沒有將大于耐受電壓的電壓施加給 晶體管的棚-極氧化膜，所以能夠用中間電壓VM而無需對晶體管的 斗冊才及氧化力莫4吏用高電壓元件結(jié)構(gòu)來進4亍驅(qū)動。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動電路的框圖；圖2是示出第一輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的電路圖3是示出在第二輸出緩沖器電路中所使用的電壓的大小關(guān)系 的示圖4是示出根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的電 路圖5是示出根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路的輸入和輸出波 形的示圖6是示出在根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路中的傳送電壓 和供給電流之間的關(guān)系的示圖7A和圖7B是示出關(guān)于通過驅(qū)動根據(jù)實例1的第二輸出緩 沖器電路而滿足柵極氧化膜的耐受電壓的理由的示圖8是示出根據(jù)實例2的第二輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的電 路圖9是示出根據(jù)實例2的第二輸出緩沖器電路的輸入和輸出波 形的示圖IO是示出根據(jù)實例3的第二輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的 電路圖11是示出根據(jù)實例3的第二輸出緩沖器電路的輸入和輸出 波形的示圖12A和圖12B是示出電平變換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的變形實例的驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的電路
圖14是示出根據(jù)變形實例的驅(qū)動電路的輸入和輸出波形的示
圖15是示出采用根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動電路的CMOS圖像 傳感器的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)圖16是示出單位像素的結(jié)構(gòu)的電路圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的成像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖18是示出根據(jù)相關(guān)實例1的輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的 框圖19是根據(jù)相關(guān)實例1的輸出緩沖器電路的輸入和輸出波形 的示圖20A和圖20B是示出在根據(jù)相關(guān)實例1中分別在IN-VH和 IN=VL時的裝置截面的截面圖21是示出根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器電路的電路結(jié)構(gòu)的 框圖22是示出根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器電路的輸入和輸出 波形的示圖23A和圖23B是示出在根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器電路 中分別在IN二VH和IN二VL時的裝置截面的截面圖；圖24是示出當(dāng)在沖艮據(jù)相關(guān)實例2輸出緩沖器電3各中用中間電 壓進行中間電壓驅(qū)動時的電路結(jié)構(gòu)的框圖25A和圖25B是示出當(dāng)在根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器電 路中進行中間電壓驅(qū)動時的輸入和輸出波形的示圖；以及
圖26是示出當(dāng)在根據(jù)相關(guān)實例2的輸出緩沖器電路中進行中 間電壓-驅(qū)動時的問題的示圖。
具體實施例方式
下文，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動電路的框圖。根據(jù)本實施 例的驅(qū)動電路10包括第 一輸出緩沖器電路20和第二輸出緩沖器電 路30。
此處，在根據(jù)此實施例的驅(qū)動電路10的操作電源中，當(dāng)其電 源電壓的低電壓用第一電壓(下文中稱為"低電壓")VL表示，而 其高電壓用第二電壓(下文中稱為"高電壓")VH表示時，低電壓 VL和高電壓VH祐 沒置為4吏VL和VH之間的電壓差的振幅(VL -VH振幅)大于驅(qū)動電路IO中的晶體管的耐受電壓AVlim(VL-VH〉A(chǔ)Vlim )。
第一輸出緩沖器電路
首先，描述描述第一輸出緩沖器電路20。第一輸出緩沖器電路 20基本上具有與圖21所示相關(guān)實例2相同的電路結(jié)構(gòu)，即，能夠 用大于晶體管的耐受電壓AVlim的VL—VH電壓振幅而無需使用高 電壓處理驅(qū)動連接至輸出端22的負(fù)載的電路結(jié)構(gòu)(第一驅(qū)動單元)。 圖2示出第 一輸出緩沖器電路20的電路結(jié)構(gòu)的實例。
14如圖2所示，第一輸出緩沖器電路20包括PMOS驅(qū)動晶體 管Mp21,其源電才及連4妾至高電壓VH的節(jié)點N21; PMOS偏壓晶 體管Mp22，連4妾在驅(qū)動晶體管Mp21漏電才及和llr出端22之間； NMOS驅(qū)動晶體管Mn21，其源電極連4妄至低電壓的節(jié)點N22;以 及NMOS偏壓晶體管Mn22,連接在驅(qū)動晶體管Mn21漏電才及和輸 出端22之間。
通過輸入端21輸入的預(yù)定振幅的輸入脈沖IN通過電平變換器 23被電平變換為具有電壓VS和VH之間的差振幅(VS _ VH振幅) 的脈沖信號，然后被輸入至驅(qū)動晶體管Mp21的柵電極。輸入脈沖
(VL - VD振幅)的脈沖信號，然后被輸入至驅(qū)動晶體管Mn21的
柵電極。
PMOS偏壓晶體管Mp22的柵電極被供給偏壓VS,而NMOS 偏壓晶體管Mn22 4皮供給偏壓VD。此處，偏壓VS是相對于低電壓 VL在晶體管的耐受電壓AVlim內(nèi)的電壓(VS-VLSAVlim)，而偏 壓VD是相對于高電壓VH在晶體管的耐受電壓內(nèi)的電壓(VH-VD"Vlim )。
以這種方式，其柵電極分別供給偏壓VS和VD的偏壓晶體管 Mp22和Mn22具有當(dāng)驅(qū)動晶體管Mp21和Mn21截止時防止輸出電 壓OUT ^皮直^矣施加鄉(xiāng)會驅(qū)動晶體管Mp21和Mn21的漏電才及而偵j冊-漏才及電壓大于耐受電壓的功能。
在具有上述結(jié)構(gòu)的第一輸出緩沖器電路20中，當(dāng)輸出脈沖IN 處于高電位時，PMOS驅(qū)動晶體管Mp21的柵電極被供給偏壓VS， 因此輸出高電壓VH作為輸出電壓OUT。此時，NMOS驅(qū)動晶體管 Mn21的漏極電位是比偏壓VD小了約閾值Vthn的VD - Vthn。因 此，偏壓晶體管Mn22的柵極氧化膜被最大地供給VH-VD(<AVlim )，以及PMOS驅(qū)動晶體管Mp21的沖冊才及氧化月莫^皮最大i也 供給(VD-Vthn) -VL (SAVlim)，它們均小于耐受電壓。
當(dāng)車lr入月永沖IN處于^f氐電^f立時同才羊如此。即，因為NMOS驅(qū)動 晶體管Mn21的4冊電招j皮供》合偏壓VD,所以車lr出^氐電壓VL作為 輸出電壓OUT。此時，PMOS驅(qū)動晶體管Mp21的漏極電位是比偏 壓VS大了約閾值Vthp的VS - Vthp。因此，偏壓晶體管Mp22的 沖冊極氧化膜^皮最大地供給VS _ VL(SAVlim )，以及NMOS驅(qū)動晶體 管Mn21的柵極氧化膜被最大地供給VH - (VS - Vthp) ( ^AVlim ), 它們均小于耐受電壓。
從以上描述可以看出，通過使用具有使偏壓晶體管Mp22和 Mn22連接在驅(qū)動晶體管Mp21和Mn21與輸出端22之間這種結(jié)構(gòu) 的第一輸出緩沖器電路20，能夠用大于晶體管的耐受電壓AVlim的 電壓振幅VL—VH而無需使用高電壓處理來執(zhí)行驅(qū)動。第一輸出緩 沖器電路20的輸入和輸出波形與圖22所示相同。
第二輸出緩沖器電路
將描述第二輸出緩沖器電路30。此處，如下定義在第二輸出緩 沖器電路30中l(wèi)吏用的電壓。在圖3中示出了電壓的大小關(guān)系。
AVlim:晶體管的耐受電壓(例如，3.0 V)
Vthn: NMOS晶體管的閾4直(例如，0.8 V )
Vthp: PMOS晶體管的閾4直(例i。， _ 0.8 V )
VH:比VL大耐受電壓AVlim以上的高電壓(例如，3.0 V)
VL:比VH小耐受電壓AVlim的寸氐電壓(例如，-l.OV)VD:相對于VL和VH在耐受電壓內(nèi)的電壓(第三電壓)(例 如，1.8 V)
(VD - VLSAVlim且VH - VDSAVlim ,其中，VD -VL>Vthn )
VS:相對于VL和VH在耐受電壓內(nèi)的電壓(第三電壓)(例 如，0V)
(VS — VLSAVlim且VH - VS^AVlim ， 其中，VS — VH>Vthp )
VM:相》十于VH和VL在耐受電壓內(nèi)的中間電壓(例如，1.0 V )
(VM - VLSAVlim且VH - VMSAVlim )
第二輸出緩沖器電路30具有能夠用在低電壓VL和高電壓VH 之間的中間電壓VM ( VH - AVlim^VM^VL + AVlim )來驅(qū)動連4妾 至輸出端的負(fù)載(未示出)的電路結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在將描述第二I敘出H沖 器電路30的具體電路結(jié)構(gòu)的實例。
實例1
圖4是示出根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路30A的電路結(jié)構(gòu) 的電路圖。如圖4所示，根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路30A包 括第一緩沖器31，其包括PMOS晶體管；第二緩沖器32,其包 括NMOS晶體管；以及反轉(zhuǎn)器33，將預(yù)定振幅的脈沖INmid作為 非反轉(zhuǎn)輸入從輸入端34提供給第一緩沖器31,然后進行反轉(zhuǎn)并將 輸入脈沖INmid作為反轉(zhuǎn)輸入提供給第二緩沖器。第一緩沖器31包括PMOS晶體管Mp31，其源電極連接至中 間電壓VM的節(jié)點N31; PMOS晶體管Mp32,其源電才及連4妄至 PMOS晶體管Mp31的漏電極，以及其漏電極連4妄至輸出端35;以 及兩個電平變換器311和312。輸出端35與第一輸出緩沖器電路 20的豐IT出端22才目同。
電平變換器311將輸入脈沖INmid電平變換為VL - VH振幅的 脈沖信號并將變換后的輸入脈沖提供給PMOS晶體管Mp31的柵電 極。稍后將描述電平變換器311的電路實例。電平變換器312將輸 入脈沖INmid電平變換為VL - VD振幅的脈沖信號并將變換后的輸-入脈沖提供給PMOS晶體管Mp32的柵電極。例如，電平變換器312 可以通過用作電平變換器的第一輸出緩沖器電路20來實現(xiàn)。
第二緩沖器32包括NMOS晶體管Mn31，其源電才及連接至中 間電壓VM的節(jié)點N32; NMOS晶體管Mn32,其源電極連接至 NMOS晶體管Mn31的漏電極，以及其漏電極連接至輸出端35;以 及兩個電平變4灸器321和322。
電平變換器321將由反轉(zhuǎn)器33極性反轉(zhuǎn)后的輸入脈沖INmid 電平變換為VL-VH振幅的脈沖信號并將變換后的輸入脈沖提供 給NMOS晶體管Mn31的斥冊電極。稍后將描述電平變換器321的電 路實例。電平變換器322將由反轉(zhuǎn)器33極性反轉(zhuǎn)后的輸入脈沖 INmid電平變換為為VS - VH振幅的脈沖信號并將變換后的輸入脈 沖提供給NMOS晶體管Mn32的柵電極。例如，電平變換器322可 以通過第一輸出緩沖器電路20來實現(xiàn)。
在第一緩沖器31和第二緩沖器32中，電平變換器311和321 以及電平變換器312和322形成控制器，其中，電平變換器311和 321將VL _ VH振幅的信號施加給接近節(jié)點N31和N32的晶體管 Mp31和Mn31的才冊電才及，以及電平變4臭器312和322將VS - VH和VL-VD振幅的信號施加給接近輸出端35的晶體管Mp32和 Mn32的4冊電才及。
控制器不限于包4舌電平變4奐器311和321以及電平變4灸器312 和322，而是還可以包括任何結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)L-VH振幅的信 號施加主合-接近節(jié)點N31和N32的晶體管Mp31和Mn31的4冊電才及， 以及將VS - VH和VL - VD振幅的信號施加給接近輸出端35的晶 體管Mp32和Mn32的4冊電才及。
第 一輸出緩沖器電路20具有用于將偏壓VS和VD以非反轉(zhuǎn)方 式施加《會4妄近輸出端22的偏壓晶體管Mpl2和Mnl2的電3各結(jié)構(gòu)。 相反，第二輸出緩沖器電路30A具有用小于耐受電壓的電壓(即， 在VL VD范圍內(nèi)或在VS VH范圍內(nèi)的電壓)驅(qū)動接近輸出端 35的晶體管Mp32和Mn32的電^各結(jié)構(gòu)。
具體地，在第二輸出緩沖器電路30A中，預(yù)定振幅的輸入脈沖 INmid通過電平變4奐器312和322 ^皮電平變才灸為VL - VD 4展幅的月永 沖信號和VS - VH振幅的脈沖信號，然后被施加給晶體管Mp32和 Mn32的4冊電才及。在4妄近節(jié)點N31和N32的晶體管中，用VH—VL 驅(qū)動PMOS晶體管Mp31而用VL—VH驅(qū)動NMOS晶體管Mn31。
即，在第二輸出緩沖器電路30A中，下面三點是很重要的。
(1 )將中間電壓VM( VH - AVlim《VMSVL + AVlim )才是供(傳 輸)給輸出端35以用中間電壓VM驅(qū)動負(fù)載。
(2)用耐受電壓范圍(VL-VD和VS-VH)內(nèi)的電壓，而不 用非反轉(zhuǎn)供給的偏壓來驅(qū)動接近輸出端35的晶體管Mp32和Mn32。
19(3)用"f扁離耐受電壓范圍的VL VH范圍內(nèi)的電壓，而不用 耐受電壓范圍內(nèi)的電壓來驅(qū)動4妄近節(jié)點N31和N32的晶體管Mp31 和Mn31 。
通過滿足上面三點(1 ) ~ ( 3 )，可以用中間電壓VM來驅(qū)動連 才妄至輸出端35的負(fù)載而無需將大于耐受電壓的電壓施加給晶體管 Mp31、 Mp32、 Mn31和Mn32的才冊才及氧4匕月莫。圖5示出了專命入^jO中 INmid以及!lr入至晶體管Mp31、 Mp32、 Mn31和Mn32的4冊電核_ 的月永沖INmp、 INbp、 INbn和INmn的波形。
在根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路30A中，從第一緩沖器 31將電流Ip提供給輸出端35,從第二緩沖器32將電流In提供給 豐lr出端35，并且電流Ip和In的總和用作如圖6中的虛線所示的對 輸出端35的供給電流，從而獲得寬范圍內(nèi)的大驅(qū)動功率。
現(xiàn)在將參照圖7A和圖7B描述通過使用根據(jù)實例1的第二輸 出緩沖器電路30A進行驅(qū)動而滿足柵4及氧化膜的耐受電壓的理由。
圖7A示出了 ON操作時(即，將中間電壓VM提供給輸出端 35時)對柵極氧化膜的供給電壓。PMOS晶體管Mp31和Mp32的 柵電極被供給低電壓VL，但是給晶體管Mp31和Mp32的源極、漏 極和溝道被供給將被提供的中間電壓VM。特別地，由于高電壓VH -故施加給阱而中間電壓VM ^皮施加給ON才喿作時形成的溝道，所以 大于耐受電壓的電壓VH - VL( 〉A(chǔ)Vlim )沒有^皮施加給4冊4及氧化膜。
類似i也，因為NMOS晶體管Mn31和Mn32的才冊才及尋皮供給高電 壓VH, ^f旦是晶體管Mn31和Mn32的源才及、漏才及和溝道凈皮供給中 間電壓VM，所以對柵4及氧化力莫施加的電壓不大于耐受電壓。這是 因為中間電壓VM滿足VH - AVlimSVMSVL + AVlim。圖7B示出了 OFF操作時對棚-極氧化膜的供給電壓。在OFF 操作中，通過第 一輸出緩沖器電路20用高電壓VH至低電壓VL之 間的電壓驅(qū)動輸出端35 (與圖2中的輸出端22相同)。在圖7A和 圖7B中，以乂人PMOS源才及端到NMOS源才及端的順序描述了在用高 電壓VH或低電壓VL驅(qū)動輸出端35時對柵極氧化膜的供給電壓。 即使當(dāng)用VH VL之間的任意電壓而不組合大于柵極氧化膜的耐 受電壓的電壓(即，無需供》會VH-VL的電壓)來驅(qū)動l俞出端35 時，也可以看出所有電壓都在耐受電壓AVlim的范圍內(nèi)。
如上所述，在^4居本實施例的使用第一和第二輸出緩沖器電路 20和30A的驅(qū)動電路10中，能夠通過第一輸出緩沖器電路20用 大于耐受電壓AVlim的VL - VH4展幅電壓來進4于驅(qū)動而無需向驅(qū)動 電路10的晶體管的柵極氧化膜提供大于耐受電壓AVlim的電壓， 并且還通過第二輸出緩沖器電路30A用中間電壓VM進行驅(qū)動。
特別地，在第二輸出緩沖器電路30A中，因為第一緩沖器31 中的電流Ip和在第二1￡沖器32中流動的電流In的總和用作對l餘出 端35的供主合電流，所以能夠獲得寬范圍內(nèi)的大驅(qū)動功率。
作為增加對llT出端35的供給電流的方法，已知改變晶體管 Mp31 、 Mp32、 Mn31和Mn32的基才反偏壓以改變閾4直Vthp和Vthn 的方法(例如，參看JP-A-2006-323040 )。當(dāng)通itf吏用該方法用中 間電壓VM進ff驅(qū)動來改變基沖反偏壓以減小閾值Vthp和Vthn時， 能夠增大對輸出端35的供給電流。
然而，當(dāng)意名:^使用改變基斧反偏壓的方法來改變闊^直Vthp和 Vthn并將不同的基板偏壓施加給晶體管Mp31、 Mp32、 Mn31和 Mn32時，需要通過晶體管形成阱并且使這些阱電絕緣。因此，用 于電路元件(晶體管)的面積增大，這不適用于減小面積。相反，通過使用第二輸出緩沖器電路30A，無需改變晶體管 Mp31、 Mp32、 Mn31和Mn32的基4反偏壓章尤能夠增力口只于車lT出端35 的供給電流。因此，用能夠用小面積來安裝這些電路元件(晶體管 Mp31、 Mp32、 Mn31和Mn32)。
實例2
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實例2的第二輸出緩沖器電路30B的 電路結(jié)構(gòu)的電路圖，其中，與圖4相同的元件用相同的參考數(shù)字表示。
如圖8所示，根據(jù)實例2的第二輸出緩沖器電路30B由包括 PMOS晶體管的緩沖器單元31形成。緩沖器單元31與根據(jù)實例1 的第二輸出緩沖器電路30A的第 一緩沖器單元31相同。
即，緩沖器單元31包括PMOS晶體管Mp31，其源電極連4妄 至中間電壓VM的節(jié)點N31; PMOS晶體管Mp32，其源電極連接 至PMOS晶體管Mp31的漏電極，以及其漏電極連接至輸出端35; 以及兩個電平變4奐器311和312。
電平變換器311將輸入脈沖INmid電平變換為VL - VH振幅的 脈沖信號并將變換后的脈沖信號施加給PMOS晶體管Mp31的柵電 極。稍后將描述電平變換器311的電路實例。電平變換器312將輸 入脈沖INmid電平變換為VL - VD振幅的脈沖信號并將變換后的脈 沖信號施加給PMOS晶體管Mp32的柵電極。例如，電平變換器312 可以通過第 一輸出緩沖器電路20來實現(xiàn)。
圖9示出了輸入脈沖INmid以及^皮輸入至PMOS晶體管Mp31 和Mp32的斥冊電才及的力永沖INmp和INbp的波形。在根據(jù)實例2的第二輸出緩沖器電路30B中，可將圖6中由實 線表示的電流Ip提供給輸出端35,從而用VL - Vthp《VM范圍內(nèi) 的中間電壓VM進行驅(qū)動。然而，與根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器 電路30A相比，供給電流Ip隨著接近VL - Vthp而減少并因此劣化
驅(qū)動能力。
實例3
圖IO是示出根據(jù)實例3的第二輸出緩沖器電路30C的電路結(jié) 構(gòu)的電路圖，其中，與圖4相同的元件用相同的參考凄t字表示。
如圖IO所示，根據(jù)實例3的第二輸出緩沖器電路30C由包括 NMOS晶體管的緩沖器單元32和反轉(zhuǎn)器單元33形成。緩沖器單元 32與根據(jù)實例1的第二輸出緩沖器電路30A的第二緩沖器單元32相同。
即，緩沖器單元32包括NMOS晶體管Mn31，其源電才及連4妾 至中間電壓VM的節(jié)點N32; NMOS晶體管Mn32,其源電4及連才婁 至NMOS晶體管Mn31的漏電極，以及其漏電極連接至輸出端35; 以及兩個電平變纟灸器321和322。
電平變換器321將極性通過反轉(zhuǎn)器單元33反轉(zhuǎn)的輸入脈沖 INmid電平變換為VL - VH振幅的脈沖信號并將變換后的脈沖信號 施加給NMOS晶體管Mn31的柵電極。稍后將描述電平變換器321 的電路實例。電平變換器322將極性通過反轉(zhuǎn)器單元33反轉(zhuǎn)的輸 入脈沖INmid電平變換為VL - VD振幅的脈沖信號并將變換后的脈 沖信號施加給NMOS晶體管Mn32的柵電極。例如，電平變換器 322可以通過第一輸出緩沖器電路20來實現(xiàn)。圖11示出了輸入脈沖INmid以及^皮輸入至NMOS晶體管Mn31 和Mn32的才冊電才及的月永沖INmn和INbn的波_形。
在根據(jù)實例3的第二輸出緩沖器電路30C中，可以將圖6中由 實線表示的電流In提供給輸出端35， /人而用在Vthn范 圍內(nèi)的中間電壓VM進行驅(qū)動。然而，與才艮據(jù)實例1的第二輸出緩 沖器電^各30A相比，供給電流In隨著4妾近VH - Vthp而減少并因
此劣化驅(qū)動能力。
電平變換器
例如，具有如圖12A和圖12B所示的已知電路結(jié)構(gòu)的電平變 換器可以用作在根據(jù)上述實例1 、2和3的第二輸出緩沖器電路30A、 30B和30C中所使用的電平變換器312和322。
圖12A所示的電平變換器被用作根據(jù)實例l和2的第二輸出緩 沖器電路30A和30B的電平變換器312以將輸入脈沖IN電平變換 為VD-VL振幅的脈沖信號。圖12B所示的電平變換器被用作根 據(jù)實例1和3的第二輸出緩沖器電路30A和30C的電平變換器322 以將輸入脈沖IN電平變換為VH - VS振幅的脈沖信號。
雖然在上述實施例中假設(shè)電壓振幅VL-VH大于晶體管的耐 受電壓AVlim，但是這僅僅是實例，并且本發(fā)明不限于該實例。即， 無論VL-VH是否大于耐受電壓，都能夠用中間電壓進行驅(qū)動。然 而，當(dāng)電壓4展幅VL-VH大于耐受電壓AVlim時，能夠用^f氐電壓 VL ~高電壓VH和中間電壓來進行驅(qū)動而無需使用高電壓處理。
為了確保棚4及氧化膜的耐受電壓AVlim，相對于耐受電壓AVlim 的中間電壓VM需要滿足VH - AVlimSVM^VL + AVlim的條件。雖然在上述實施例中描述了驅(qū)動電路10包括第一輸出緩沖器 電路20和第二輸出緩沖器電路30 (30A、 30B和30C)，但是第一 輸出緩沖器電路20對于本發(fā)明并不是必須的。即使當(dāng)驅(qū)動電路僅 包括第二輸出緩沖器電路30時，仍能夠用中間電壓VM來進行驅(qū) 動，而無需將大于耐受電壓AVlim的電壓施加給驅(qū)動電路的晶體管 的柵極氧化膜。
變形實例
圖13是示出根據(jù)實施例的驅(qū)動電路10的變形實例的電路圖。 此處，才艮據(jù)實例1的第二輸出》爰沖器電^各30A用作第二輸出緩沖器 電路30。
第 一輸出緩沖器電路20，基本上具有與第 一輸出緩沖器電路20 相同的電路結(jié)構(gòu)。然而，PMOS側(cè)的輸入和NMOS側(cè)的輸入彼此分 離。VH驅(qū)動輸入脈沖INhigh通過電平變換器23被直接施加給 PMOS馬區(qū)動晶體管Mp21的才冊電才及，^f旦是VL驅(qū)動豐lr入月永沖INlow 通過反轉(zhuǎn)器25被反轉(zhuǎn)然后通過電平變換器24被施加給NMOS驅(qū)動 晶體管Mn21的4冊電才及。
圖14示出了 VH驅(qū)動輸入脈沖INhigh、 VL驅(qū)動輸入脈沖 INlow、 VM驅(qū)動4lT入月永沖INmid和llr出電壓OUT之間的時序關(guān)系。
從圖14可以看出，在輸入脈沖INlow處于HIGH電位的時期 內(nèi)用低電壓VL進行驅(qū)動，在輸入脈沖INhigh處于HIGH電位的時 期內(nèi)用高電壓VH進4亍驅(qū)動，以及在$俞入務(wù)>沖INmid處于HIGH電 位的時期內(nèi)用中間電壓VM進行驅(qū)動。在根據(jù)變形實例的驅(qū)動電路 10，中，$命入月永沖INlow、 INhigh和INmid #皮4空制為4非他J也處于高電 位。應(yīng)用
根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動電路10或根據(jù)變形實例的驅(qū)動電路
10'可以應(yīng)用于用在VH - AVlimSVMSVL + AVlim范圍內(nèi)的中間電 壓來驅(qū)動負(fù)載而無需將大于耐受電壓AVlim的電壓施加給輸出緩沖 器電路或電平變換器的晶體管的柵極氧化膜的驅(qū)動電路。
例如，上述驅(qū)動電i 各可以應(yīng)用于^象素內(nèi)晶體管驅(qū)動電^各，能夠 用大于耐受電壓的_ 1.0 V~3.0 V的電壓作為固態(tài)成<象裝置中的傳_ 素內(nèi)的晶體管的控制信號來驅(qū)動具有3.0 V的耐受電壓的晶體管， 并且還用約1.0 V的中間電壓驅(qū)動晶體管。
固態(tài)成Y象裝置
圖15是示出采用根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動電路的固態(tài)成像裝 置(諸如，CMOS圖像傳感器)的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)圖。
如圖15所示，才艮據(jù)本發(fā)明應(yīng)用的CMOS圖j象傳感器40包括 像素陣列單元41,包括光電轉(zhuǎn)換器的單位像素(下文中也簡稱為"像 素，，)50以矩陣形式進4亍二維配置；以及其外圍電路。
例如，像素陣列單元41的外圍電路包括垂直掃描電路42、供 給電壓控制電^各43、電壓供給電i 各44、定時發(fā)生電路(TG) 45、 多個列電路46、水平掃描電路47和列信號選擇電路48。
在葉象素陣列單元41中的4象素50的矩陣配置中，為每個^象素列 設(shè)置垂直信號線411,而為每個Y象素^S殳置諸如傳送控制線412， 復(fù)位控制線413和選擇控制線414的驅(qū)動控制線。
26靜態(tài)電流源49連接至每條垂直信號線411的一端。替代靜態(tài) 電流源49，可以4吏用其4冊電才及用偏壓Vbias偏壓并連同稍后描述的 放大晶體管54—起構(gòu)成源極跟隨器電路的偏流晶體管(參見圖16)。
垂直掃描電i 各42包括移位寄存器或地址解碼器，并用以在以 電子快門行和讀取行的行為單位沿垂直方向(向上和向下方向)掃 描像素陣列單元41中的像素50的同時執(zhí)行清除電子快門行中的像 素50的信號的電子快門操作并執(zhí)行讀取讀取行中的像素50的信號 的讀取4乘作。
雖然沒有示出，^f旦是垂直掃描電路42包括讀取掃描系統(tǒng)， 用于在順序選擇像素50的行的同時執(zhí)行讀取讀取行中的像素50的 信號的讀取才喿作；以及電子快門掃描系統(tǒng)，用于在讀取掃描系統(tǒng)的 讀取掃描操作之前對應(yīng)于快門速度的時間來對行(電子快門行)執(zhí) 4亍電子快門才喿作。
從通過電子快門掃描系統(tǒng)的電子快門掃描復(fù)位光電轉(zhuǎn)換器不 必要的電荷的時間點到通過讀取掃描系統(tǒng)的讀取掃描讀取像素50 的信號的時間點的時間段是像素50中的信號電荷的單位存儲期(曝 光期)。即，電子快門操作是復(fù)位(清除)存儲在光電轉(zhuǎn)換器中的 信號電荷并在復(fù)位后重新開始存儲信號電荷的操作。
供給電壓控制電路43控制提供(施加)給每個單位像素50的 傳送晶體管(傳送元件)52的柵電極(控制電極)的傳送脈沖TRG 的電壓值(波形高度)。
電壓供給電路44將具有不同值的多個控制電壓提供給供給電 壓控制電路43。多個控制電壓是具有不同電壓值的傳送脈沖TRG 并被提供給傳送晶體管52的柵電極。稍后將描述具有不同電壓值 的傳送"永沖TRG的細(xì)節(jié)。定時發(fā)生電路(TG) 45生成確定用于使供給電壓控制電路43 將具有不同電壓值的傳送脈沖TRG提供給傳送晶體管52的柵電極 的定時的定時信號PTRG。
列電路46設(shè)置在像素陣列單元41的每個像素列中，即，以一 對一的方式對應(yīng)于每個像素列，并用以對通過垂直信號線411從由 垂直掃描電路42的垂直掃描選4奪的讀耳又4于中的^f象素50輸出的信號 執(zhí)行預(yù)定信號處理并臨時保持處理后的像素信號。
列電路46具有包括對通過垂直信號線411輸出的信號進行采 樣和保持的采樣和保持電i 各的電路結(jié)構(gòu)，或包括采樣和保持電路以 及噪音去除電路的電路結(jié)構(gòu)，該噪音去除電路通過CDS (相關(guān)二次 采樣)處理來去除的復(fù)位噪音或像素所特有固定圖案噪音(諸如， 放大晶體管54的闊值差)。
然而，這些電路結(jié)構(gòu)僅僅是實例，列電路不限于這些電路結(jié)構(gòu)。 例如，列電路46可以具有AD (模數(shù))轉(zhuǎn)換功能以輸出信號電平作
為數(shù)字信號。
水平掃描電3各47包括移位寄存器或地址解碼器，并用以對i殳 置在像素陣列單元41的每個像素列中的歹'J電路46順序水平地進行 掃描。列信號選擇電路48包括水平選擇開關(guān)和水平信號線，并用 以與水平掃描電路47的水平掃描同步地順序輸出臨時存儲在列電 路46中的像素信號。
用作垂直掃描電路42、列電^各46和水平掃描電^各47的纟喿作基 準(zhǔn)的定時信號和控制信號由未示出的定時控制電路生成。像素電路
圖16是示出單位像素50的電路結(jié)構(gòu)的實例的電路圖。該電路 實例中的單位像素50包括諸如嵌入式光電二極管的光電轉(zhuǎn)換元件 (光電轉(zhuǎn)換器)51以及傳送晶體管(傳送元件)52、復(fù)位晶體管 53、放大晶體管54和選擇晶體管55的四個晶體管。此處，N溝道 MOS晶體管被用作晶體管52~55，但晶體管不限于N溝道MOS 晶體管。
傳送晶體管52連接在光電轉(zhuǎn)換元件51的負(fù)極和浮動擴散電容 器(FD ) 56之間，并用以通過傳送控制線412將傳送脈沖TRG施 加給柵電極(控制電極)來將通過光電轉(zhuǎn)換元件51光電轉(zhuǎn)換并存 儲的信號電荷(電子)傳送至浮動擴散電容器56。浮動擴散電容器 56用作將信號電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號的電荷-電壓轉(zhuǎn)換器。
復(fù)位晶體管53的漏電極連接至復(fù)位線415并且其源電極連接 至浮動擴散電容器56。在將信號電荷從光電轉(zhuǎn)換元件51傳送到浮 動擴散電容器56之前，復(fù)位晶體管通過復(fù)位控制線413將復(fù)位脈 沖RST施加給4冊電極來用復(fù)位電壓Vrst來復(fù)位浮動擴散電容器56 的電4立。
放大晶體管54的柵電極連接至浮動擴散電容器56并且其漏電 極連接至電源電壓Vdd的像素電源。訪文大晶體管在復(fù)位晶體管53 的復(fù)位之后輸出浮動擴散電容器56的電位作為復(fù)位電平，并在通 過傳送晶體管52傳送信號電荷之后輸出浮動擴散電容器56的電位 作為信號電平。
選擇晶體管55的漏電極連接至放大晶體管54的源電極并且其 源電才及連4妄至垂直信號線411 。通過選擇控制線414將選擇脈沖SEL 施加給柵電極使選擇晶體管導(dǎo)通來選擇對應(yīng)的像素50，并將從放大晶體管54輸出的信號輸出至垂直信號線411。選擇晶體管55可以 連接在像素電源(Vdd )和》文大晶體管54的漏電極之間。
此處，舉例說明了包括每個都具有傳送晶體管52、復(fù)位晶體管 53、放大晶體管54和選擇晶體管55的四個晶體管的單位像素50 的CMOS圖像傳感器，但是本發(fā)明不限于這種應(yīng)用。
供給電壓控制電路
供給電壓控制電路43接收用于驅(qū)動由垂直掃描電路42選擇的 行的地址信號ADR來作為輸入，并用以選擇從電壓供給電路44提 供的多個電壓中的一個，并將所選的電壓作為傳送脈沖TRG提供 纟會單位^象素50中的傳送晶體管52的斥冊電才及。
作為多個電壓，從電壓供給電路44提供用于使傳送晶體管52 變成ON (電連接)狀態(tài)的ON電壓Von、用于使傳送晶體管52變 成OFF(電斷開)狀態(tài)的OFF電壓Voff以及在ON電壓Von和OFF 電壓VOff之間的中間電壓Vmid。此處，中間電壓Vmid是用于4吏 一部分存儲電荷保持在光電轉(zhuǎn)換元件51中而將其他存儲電荷傳送 到浮動擴散電容器56的電壓。
在上述像素電路中，基于傳送晶體管52是N溝道型的事實， 電源電壓Vdd(對應(yīng)于在上述實施例中的高電壓)用作ON電壓Von， 而4妻地電壓(優(yōu)選地為^氐于4姿地電壓的電壓(對應(yīng)于上述實施例的 低電壓VL ))用作OFF電壓Voff。
在該實例中，具有不同電壓值的兩個中間電壓(具體地，大于 OFF電壓Voff且小于ON電壓Von的兩個中間電壓Vmid0和 Vmidl )用4乍中間電壓Vmid ( 乂于應(yīng)于上述實施例中的中間電壓 VM)。
30當(dāng)傳送晶體管52是P溝道型時，接地電壓用作ON電壓Von， 電源電壓Vdd用作OFF電壓Voff，而大于OFF電壓Voff且小于 ON電壓Von的兩個中間電壓VmidO和Vmidl用4乍中間電壓Vmid。
因此，將ON電壓Von、中間電壓VmidO和Vmidl以及OFF 電壓Voff的四個電壓從電壓供給電3各44 l是供給供給電壓控制電3各 43 。四個電壓的 <直滿足Voff<VmidO<Vmid 1 <Von的關(guān)系。在四個電 壓中，中間電壓VmidO和Vmidl和ON電壓Von用作傳送月永沖TRG。
以這種方式，在供給電壓控制電路43的控制下，通過與垂直 掃描電^各42的垂直掃描#:作同步地將中間電壓VmidO和Vmidl和 ON電壓Von順序地^是供《會每個像素的傳送晶體管52,能夠?qū)崿F(xiàn)將 存儲在光電轉(zhuǎn)換元件51中的信號電荷三次傳輸至浮動擴散電容器 56的3次傳送才喿作。
在該實例中，從供給電壓控制電路43輸出作為對應(yīng)于上述實 施例中的中間電壓VM的中間電壓的兩個中間電壓VmidO和 Vmidl。然而，這^U又是實例，中間電壓Vmid的凄t量可以是一個 或三個以上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的諸如CMOS圖傳_傳感器40的固態(tài)成^象裝置 中，上述驅(qū)動電路(具體地，根據(jù)上述實施例的驅(qū)動電路10或才艮 據(jù)其變形實例的驅(qū)動電路10，)可以;陂用作驅(qū)動{殳置<象素4亍中并連 接至傳送晶體管52的柵電極的傳送控制線412的供給電壓控制電 3各43的輸出級，即，用除ON電壓Von和OFF電壓Voff之外的中 間電壓VmidO和Vmidl適當(dāng)驅(qū)動傳送4空制線412的豐俞出級。
雖然舉例^兌明了以矩陣形式配置纟金測對應(yīng)于可見光的強度的 信號電荷作為物理量的單位 <象素的圖4 象傳感器， <旦本發(fā)明不限于CMOS圖〗象傳感器，而是還可以應(yīng)用于用中間電壓VM進4亍馬區(qū)動的 多種固態(tài)成像裝置。
固態(tài)成像裝置可以具體化為一個芯片或者可以具體化為具有 成像功能的模塊型(其中，成像單元、信號處理單元和光學(xué)系統(tǒng)被 封裝在一起)。
本發(fā)明不限于固態(tài)成像裝置，而是還可以應(yīng)用于采用固態(tài)成像 裝置作為圖像輸入單元(光電轉(zhuǎn)換單元)的各種電子設(shè)備，諸如成 像裝置(諸如，數(shù)碼照相機或攝影機)、便攜式終端(諸如，具有 成像功能的移動電話)和采用固態(tài)成像裝置作為圖像讀取單元的復(fù) 印機。安裝在電子設(shè)備上的模塊型裝置(即，相機模塊)可以通過 成像裝置來體現(xiàn)。
成像裝置
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的諸如成像裝置的電子設(shè)備的 結(jié)構(gòu)實例的框圖。如圖17所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的成像裝置100 包括具有透鏡組101的光學(xué)系統(tǒng)、成4象單元(成《象裝置)102、作 為相機信號處理電路的DSP電路103、幀存儲器104、顯示單元105、 記錄單元106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108。 DSP電路103、幀存 4諸器104、顯示單元105、記錄單元106、才喿作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng) 108通過總線109 4皮此連接。
透鏡組101從對象接收入射光(圖像光)作為輸入并使入射光 聚焦在成l象裝置102的成^f象平面上。成^f象裝置102以4象素為單位將 通過透鏡組101聚焦在成像平面上的入射光的強度轉(zhuǎn)換為電子信號 并輸出這些電子信號作為^f象素信號。諸如4艮據(jù)上述應(yīng)用的CMOS 成像傳感器40的固態(tài)成像裝置(即，采用根據(jù)上述實施例的驅(qū)動 電路10或根據(jù)其變形實例的驅(qū)動電路10'作為用除ON電壓Von和OFF電壓Voff之外的中間電壓Vmid0和Vmidl適當(dāng)驅(qū)動傳送控制 線412的供給電壓控制電路43的輸出級的固態(tài)成像裝置)可以被 用作成^f象裝置102。
顯示單元105包括諸如液晶顯示裝置或有4幾EL (場致發(fā)光) 顯示裝置的平板型顯示裝置，并顯示通過成^f象裝置102拍纟聶的運動 圖像或靜止圖像。記錄單元106將用成像裝置102拍攝的運動圖像 或靜止圖像記錄在諸如錄像帶或DVD (數(shù)字通用盤)的記錄介質(zhì)上。
操作系統(tǒng)107響應(yīng)于用戶操作生成關(guān)于成像裝置的各種功能的 操作命令。電源系統(tǒng)108適當(dāng)提供各種電源來作為DSP電路103、 幀存儲器104、顯示單元105、記錄單元106、才喿作系統(tǒng)107的才喿作電源。
本領(lǐng)域的4支術(shù)人員應(yīng)理解，才艮據(jù)i殳計要求和其他因素，可以有 多種修改、組合、再組合和改進，均應(yīng)包含在隨附權(quán)利要求或等同 物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動電路，當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的低電壓的第一電壓VL和作為所述電源電壓的高電壓的第二電壓VH在晶體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相對于所述第二電壓VH或所述第一電壓VL在所述耐受電壓內(nèi)的第三電壓時，所述驅(qū)動電路包括第一晶體管，其源電極連接至所述中間電壓VM的節(jié)點；第二晶體管，其源電極連接至所述第一晶體管的漏電極，而其漏電極連接至輸出端；以及控制器，將具有電壓VL和VH之間的差的振幅的信號施加給所述第一晶體管的柵電極，以及將具有電壓VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅的信號施加給所述第二晶體管的柵電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中，所述控制器包括第一電平變換器，使預(yù)定振幅的信號進行電平變換為具 有電壓VL和VH之間的差的振幅的信號，并將變換后的信號 施加給所述第一晶體管的柵電極；以及第二電平變換器，使所述預(yù)定振幅的信號進行電平變換 為具有電壓VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅 的信號，并將變換后的信號施加給所述第二晶體管的柵電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，還包括第一電路，采用P型晶體管作為所述第一晶體管和所述 第二晶體管；第二電路，采用N型晶體管作為所述第一晶體管和所述 第二晶體管；以及反轉(zhuǎn)器，使輸入至所述第一電路的預(yù)定振幅的信號反轉(zhuǎn)， 并將反轉(zhuǎn)后的信號輸入至所述第二電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中，所述第一電壓VL和 所述第二電壓VH被設(shè)置為使電壓VL和VH之間的差的電壓 振幅大于所述第一晶體管和所述第二晶體管的所述耐受電壓。
5 —種驅(qū)動電路，當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的低電壓 的第一電壓VL和作為所述電源電壓的高電壓的第二電壓VH 在晶體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相對 于所述第二電壓VH或所述第一電壓VL在所述耐受電壓內(nèi)的 第三電壓時，所述驅(qū)動電路包4舌第一驅(qū)動單元，包括第一晶體管，其源電極連接至所 述第二電壓或所述第一電壓的節(jié)點，并且其柵電極被供給具有 電壓VS禾口 VH之間或電壓VL和VD之間的差的4展幅的信號； 以及第二晶體管，其源電極連接至所述第 一 晶體管的漏電極，其漏電極連接至輸出端，并且其柵電極被供給所述第三電壓 VS或VD來作為偏壓，并且所述第一驅(qū)動單元用電壓VL和 VH之間的差的電壓振幅來驅(qū)動負(fù)載；以及第二驅(qū)動單元，包括第三晶體管，其源電極連接至所 述中間電壓VM的節(jié)點，并且其柵電極被供給VL - VH的信 號；以及第四晶體管，其源電極連接至所述第三晶體管的漏電 極，其漏電極連接至所述輸出端，并且其柵電極4皮供給具有電 壓VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅的4言號， 并且所述第二驅(qū)動單元用所述中間電壓VM來驅(qū)動所述負(fù)載。
6. —種驅(qū)動方法，當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的〗氐電壓 的第一電壓VL和作為所述電源電壓的高電壓的第二電壓VH 在晶體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相對 于所述第二電壓VH或所述第 一電壓VL在所述耐受電壓內(nèi)的 第三電壓時，所述驅(qū)動方法包4舌以下步驟用所述第 一電壓VL至所述第二電壓VH的范圍內(nèi)的電壓 來驅(qū)動第一晶體管，其中，所述第一晶體管的源電極連接至所 述中間電壓VM的節(jié)點；以及用所述第一電壓VL至所述第三電壓VD的范圍內(nèi)或者所 述第三電壓VD至所述第二電壓VH的范圍內(nèi)的電壓來驅(qū)動第 二晶體管，其中，所述第二晶體管的源電極連接至所述第一晶 體管的漏電極且漏電極連接至輸出端。
7. —種固態(tài)成4象裝置，包括^象素陣列單元，其中配置有多個單位1象素，每個單位像 素都具有將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換單元和傳送通過所述光電轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的所述信號電荷的傳送元件；以及馬區(qū)動單元，用4空制電壓來驅(qū)動所述傳送元4牛，所述馬區(qū)動 單元將在單位存^f諸期間內(nèi)存^f諸在所述光電轉(zhuǎn)換單元中的一部分信號電荷保持在所述光電轉(zhuǎn)換單元中，并通過使用所述傳送 元件來傳送超過所保持電荷量的存儲電荷，其中，驅(qū)動電路被用作將所述控制電壓輸出至所述驅(qū)動單元的舉lr出單元，以及其中，當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的低電壓的第 一電壓VL和作為所述電源電壓的高電壓的第二電壓VH在晶 體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相對于所 述第二電壓VH或所述第一電壓VL在所述耐受電壓內(nèi)的第三 電壓時，所述驅(qū)動電3各包l舌第一晶體管，其源電才及連4妄至所述中間電壓VM的節(jié)點 并且其柵電極被供給具有電壓VL和VH之間的差的振幅的信 號；以及第二晶體管，其源電極連接至所述第一晶體管的漏電 極，其漏電極連接至輸出端，并且其柵電極被供給具有電壓 VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅的^f言號，并 且豐命出所述中間電壓VM作為所述4空制電壓。
8. —種安裝有固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備，所述固態(tài)成像裝置包 括像素陣列單元，其中配置有多個單位像素，每個單位像素都具有將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換單元和傳送通 過所述光電轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的所述信號電荷的傳送元件；以及驅(qū)動單元，用控制電壓來驅(qū)動所述傳送元件，所述驅(qū)動 單元將在單位存儲期間內(nèi)存儲在所述光電轉(zhuǎn)換單元中的一部 分信號電荷保持在所述光電轉(zhuǎn)換單元中，并通過使用所述傳送 元件來傳送超過所保持電荷量的存儲電荷，其中，當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的^f氐電壓的第 一電壓VL和作為所述電源電壓的高電壓的第二電壓VH在晶 體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相乂于于所 述第二電壓VH或所述第一電壓VL在所述耐受電壓內(nèi)的第三 電壓時，將所述控制電壓輸出至所述驅(qū)動單元的輸出單元包 括第一晶體管，其源電極連接至所述中間電壓VM的節(jié)點 并且其柵電招j皮供給具有電壓VL和VH之間的差的振幅的信 號；以及第二晶體管，其源電極連接至所述第一晶體管的漏電 極，其漏電極連接至輸出端，并且其柵電極被供給具有電壓VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅的〗言號，并 且輸出所述中間電壓VM作為所述控制電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了驅(qū)動電路、驅(qū)動方法、固態(tài)成像裝置和電子設(shè)備。當(dāng)用VM表示相對于作為電源電壓的低電壓的第一電壓VL和作為電源電壓的高電壓的第二電壓VH在晶體管的耐受電壓內(nèi)的中間電壓，而用VS或VD表示相對于第二電壓VH或第一電壓VL在耐受電壓內(nèi)的第三電壓時，驅(qū)動電路包括第一晶體管，其源電極連接至中間電壓VM的節(jié)點；第二晶體管，其源電極連接至第一晶體管的漏電極，以及其漏電極連接至輸出端；以及控制器，將具有電壓VL和VH之間的差的振幅的信號施加給第一晶體管的柵電極，以及將具有電壓VS和VH之間或電壓VL和VD之間的差的振幅的信號施加給第二晶體管的柵電極。通過本發(fā)明可以獲得滿意的驅(qū)動能力。
文檔編號H03K17/687GK101527781SQ200910117828
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者大池祐輔, 田浦忠行 申請人:索尼株式會社