CN102738187B - 固体摄像器件和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了固体摄像器件和电子装置。所述固体摄像器件包括：基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且生成与入射光的光量相对应的信号电荷；以及透明电极，所述透明电极形成于所述基板的上部，并且包括第一区域和第二区域，所述第一区域由纳米碳材料形成，所述第二区域与所述第一区域接触并具有比所述第一区域的透光率高的透光率。本发明的固体摄像器件中形成有透明电极，并能够解决透明电极的透射率下降以及由于膜厚度引起的光学性能变化。

Description

固体摄像器件和电子装置
相关申请的交叉参考
本申请包含与分别在2011年3月29日和2011年12月12日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-072177和JP 2011-271364所公开的内容相关的主题，因此将上述日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及包括透明电极的固体摄像器件、包括该固体摄像器件的电子装置以及包括透明电极的电子装置。
背景技术
以电荷耦合器件(CCD)图像传感器或者互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为代表的固体摄像器件包括光电转换单元和电荷传输部，所述光电转换单元由形成于基板的光接收面侧的光电二极管构成。在这种固体摄像器件中，从光接收面侧入射的光由光电二极管进行光电转换，从而生成与光量相对应的信号电荷。然后，所生成的信号电荷被传输至电荷传输部并作为视频信号输出。
在这种器件中，由于采用了对在作为恒定时间间隔的曝光时间内入射的光进行光电转换和累积的结构，因此需要光电二极管对光接收面侧开放。这样，当在覆盖光电二极管的光接收面侧的区域内形成有电极时，有必要使所形成的电极由透明电极材料形成，而不是由具有遮光性能的一般的电极材料形成。
如JP-A-08-294059和JP-A-07-94699中所公开，在相关技术中主要使用铟锡氧化物(ITO)作为一般的透明电极的材料。另外，如JP-A-2011-17819中所公开，在以照相机为代表的电子装置中，存在这样的例子：在诸如孔径光阑(aperture diaphragm)或快门器件等摄像光学系统中，使用诸如电致变色层等光控制元件。即使在这种情况下，仍使用ITO作为用于向电致变色层施加期望电位的透明电极的材料。然而，在目前状态下，用作透明电极的材料的ITO具有低的透光率，并存在灵敏度下降的问题，并且由于大的膜厚度而会引起光学性能的变化。
发明内容
期望提供一种形成有透明电极、并能够解决透明电极的透射率下降以及由于膜厚度引起的光学性能变化的问题的固体摄像器件。另外，期望提供一种使用上述固体摄像器件的摄像装置和电子装置。
本发明的一个实施例提供了一种固体摄像器件，该固体摄像器件具有如下结构：基板；光电转换单元，其形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；以及透明电极，其形成于所述基板的形成有所述光电转换单元的上部，所述透明电极的材料是纳米碳材料并且具有多个开口。
在所述固体摄像器件中，通过使用具有多个开口的纳米碳材料作为所述透明电极，能够提高透光率。另外，由于纳米碳材料作为单层膜或多层膜而使用，因而膜厚度小并且能够降低光学特性的变化。
本发明的另一实施例提供了一种电子装置，其包括：光学透镜；会聚至所述光学透镜的光所入射至的固体摄像器件；以及对从所述固体摄像器件输出的输出信号进行处理的信号处理电路。另外，所述固体摄像器件包括基板、光电转换单元和透明电极，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷，所述透明电极形成于所述基板的上部并由纳米碳材料形成且具有多个开口。
根据所述电子装置，因为构成所述固体摄像器件的所述透明电极是通过使用具有开口的纳米碳材料构成，所以提高了透光率。因此，能够获得图像质量有所提高的电子装置。
本发明的又一实施例提供了一种电子装置，其包括：光学透镜；固体摄像器件，所述固体摄像器件包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；孔径光阑；以及信号处理电路，所述信号处理电路对从所述固体摄像器件输出的输出信号进行处理。所述孔径光阑布置在所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，并对从所述光学透镜透射的光束进行调节。另外，所述孔径光阑由调光反应材料层以及第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化，且所述调光反应材料层保持在所述第一透明电极和第二透明电极中间。此外，所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
本发明的再一实施例提供了一种电子装置，其包括：光学透镜；固体摄像器件，所述固体摄像器件包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；快门器件；以及信号处理电路，其对从所述固体摄像器件输出的输出信号进行处理。所述快门器件布置在所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，并且用于控制对所述光电转换单元的曝光时间。另外，所述快门器件由调光反应材料层以及第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化，且所述调光反应材料层保持在所述第一透明电极和第二透明电极中间。此外，所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
根据所述实施例的电子装置，所述孔径光阑或者所述快门器件由调光层叠膜构成，通过改变所述调光层叠膜的透光率，可进行所述孔径光阑或者所述快门器件的操作。另外，在所述调光层叠膜中，由于所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个由具有多个开口的纳米碳材料构成，因此实现了所述调光层叠膜的厚度的减小。另外，能够提高光透过时的透光率。
根据本发明的实施例，透明电极由具有高透光率并具有多个开口的纳米碳形成，因此，能够获得最大透光率。于是，即使在透明电极形成于光电转换单元的上部的情况下，也能够防止灵敏度的下降。
附图说明
图1图示了本发明的第一实施例的固体摄像器件的整体结构。
图2是图示了本发明的第一实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图3是图示了在本发明的第一实施例的固体摄像器件中使用的透明电极的构造的示意性平面图。
图4图示了在开口直径固定而电极宽度变化的情况下的透明电极的透光率的变化。
图5图示了在开口直径固定而电极宽度变化的情况下的透明电极的电阻的变化。
图6是图示了在实际测量透光率和电阻相对于开口率的关系时使用的透明电极结构的示意图。
图7是透明电极的开口率在0～87.5％的范围内变化时透光率的测量结果(1)。
图8是透明电极的开口率在0～87.5％的范围内变化时透光率的测量结果(2)。
图9图示了透明电极的开口率在0～87.5％的范围内变化时的电阻(实际测量值)以及使用方程式(3)算出的具有开口的透明电极的电阻(理论值)。
图10图示了对透明电极添加了AuCl3的情况下的电阻(实际测量值)以及在考虑了AuCl3的添加情况下的透明电极的电阻(理论值)。
图11A～图11D是图示了具有开口的透明电极的形成方法的工序图。
图12是图示了本发明的第二实施例的固体摄像器件的结构的示意性横截面图。
图13是以放大的尺寸图示了图12所示的固体摄像器件的主体结构的示意性横截面图。
图14A和图14B图示了调光层叠膜的透光率相对于所施加的电压的变化。
图15图示了高灵敏度情况下的输出信号的信号特性和低灵敏度情况下的输出信号的信号特性。
图16图示了能够进行摄像的照度范围。
图17是图示了本发明的第三实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图18是图示了本发明的第四实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图19图示了本发明的第四实施例的第一透明电极相对于光电转换单元的平面结构。
图20是图示了本发明的第四实施例的调光层叠膜的第一透明电极和第二透明电极的变型例结构的示意性平面图。
图21是图示了本发明的第五实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图22图示了本发明的第五实施例的固体摄像器件的第一透明电极和与该第一透明电极相连接的累积电荷检测电路之间的关系。
图23图示了变型例的固体摄像器件的第一透明电极和与该第一透明电极相连接的累积电荷检测电路之间的关系。
图24是相对于像素区域不规则地形成有第一透明电极的情况下的结构图。
图25是图示了本发明的第六实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图26图示了本发明的第六实施例的固体摄像器件的第一透明电极和与该第一透明电极相连接的累积电荷检测电路之间的关系。
图27是图示了本发明的第七实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图28是图示了本发明的第八实施例的固体摄像器件的主要部分的结构的示意性横截面图。
图29是本发明的第九实施例的电子装置的示意性结构图。
图30是本发明的第十实施例的电子装置的示意性结构图。
图31是本发明的第十一实施例的电子装置的示意性结构图。
具体实施方式
下面，参照图1～图31说明本发明的实施例的固体摄像器件、固体摄像器件的制造方法和电子装置的示例。按照下面的顺序说明本发明的实施例。然而，本发明不限于下面所述的示例。
1.第一实施例：通过使透明电极与基板直接接触而形成的固体摄像器件的示例
2.第二实施例：将有调光层叠膜形成于固体摄像器件的上部的示例
3.第三实施例：将由电致变色层形成的调光层叠膜形成于片上透镜的正上方的固体摄像器件的示例
4.第四实施例：由电致变色层形成的调光层叠膜形成为被滤色层的下层中的全部像素共用的固体摄像器件的示例
5.第五实施例：为滤色层的下层中的每个像素/像素列而形成有由电致变色层形成的调光层叠膜的固体摄像器件的示例
6.第六实施例：为滤色层的下层中的预定像素形成有由电致变色层形成的调光层叠膜的固体摄像器件的示例
7.第七实施例：由液晶层形成的调光层叠膜形成于滤色层的下层中的固体摄像器件的示例
8.第八实施例：具有有机光电转换膜的光电转换层形成于片上透镜正上方的固体摄像器件的示例
9.第九实施例：包括形成有调光层叠膜的固体摄像器件的电子装置
10.第十实施例：包括由调光层叠膜形成的孔径光阑的电子装置
11.第十一实施例：包括由调光层叠膜形成的快门的电子装置
1.第一实施例：固体摄像器件
图1图示了本发明的第一实施例的固体摄像器件1的整体结构。在本实施例中，作为示例，说明了为减小噪声而在基板的前表面上形成有透明电极的CCD型固体摄像器件。
如图1所示，本实施例的固体摄像器件1构造为包括形成于基板6上的多个光接收单元2、垂直传输寄存器3、水平传输寄存器4和输出电路5。单位像素7由一个光接收单元2以及与该光接收单元2相邻的垂直传输寄存器3构成。另外，形成有多个像素7的区域被形成为像素区域8。
光接收单元2使用由光电二极管形成的光电转换单元构成，并且多个光接收单元2在基板6的水平方向和垂直方向上形成为矩阵形式。在光接收单元2中，通过光电转换而生成与入射光相对应的信号电荷并累积该信号电荷。
垂直传输寄存器3形成为具有CCD结构，并且为了在垂直方向上布置的各光接收单元2而在垂直方向上形成有多个垂直传输寄存器3。垂直传输寄存器3用于读出光接收单元2中累积的信号电荷并在垂直方向上传输该信号电荷。形成有本示例性实施例的垂直传输寄存器3的传输级例如构造为根据图中未示出的传输驱动脉冲电路所施加的传输脉冲而进行四相(four phase)驱动。另外，垂直传输寄存器3的最后一级构造为根据传输脉冲的施加而将保持在最后一级上的信号电荷传输至水平传输寄存器4。
水平传输寄存器4形成为具有CCD结构，并且形成于垂直传输寄存器3的最后一级的一端。形成有水平传输寄存器4的传输级用于使由垂直传输寄存器3垂直传输来的信号电荷在各水平线的水平方向上进行传输。
在水平传输寄存器4的最后一级处形成有输出电路5。输出电路5用于对由水平传输寄存器4水平传输来的信号电荷进行电荷电压转换，并将得到的信号作为视频信号输出。
根据具有上述结构的固体摄像器件1，由光接收单元2生成并累积的信号电荷通过垂直传输寄存器3而在垂直方向上传输，并被传输至水平传输寄存器4内部。然后，传输至水平传输寄存器4内部的信号电荷在水平方向上传输，并由输出电路5输出为视频信号。
接着，说明本示例性实施例的固体摄像器件1的像素区域8的横截面结构。图2是图示了本示例性实施例的固体摄像器件1的在水平方向上彼此相邻的像素7的结构的示意性横截面图。
如图2所示，本示例性实施例的固体摄像器件1包括：基板11、布线层58、滤色层18和片上透镜19。
基板11使用由硅形成的半导体基板构成，且例如由p型半导体层构成。在位于基板11的光入射侧的期望区域中，形成有由光电二极管形成的光电转换单元PD。在光电转换单元PD中，主光电二极管由形成于基板11前表面侧的高密度p型半导体区域51和形成于该p型半导体区域51下部的n型半导体区域56的pn结构成。在光电转换单元PD中，进行入射光的光电转换，由此生成并累积信号电荷。
另外，在与光电转换单元PD相邻的区域中，形成有构成具有图1所示的CCD结构的垂直传输寄存器3的传输通道单元55。传输通道单元55由形成为在垂直方向上延伸的n型半导体区域构成，并且为每个列形成有一个传输通道单元55。此外，在构成传输通道单元55的n型半导体区域的下部，形成有由p型半导体区域构成的p阱层54。另外，传输通道单元55与光电转换单元PD之间的区域被构造为读出通道单元57，并且传输通道单元55通过读出通道单元57而读出由光电转换单元PD生成并累积的信号电荷，且经由传输通道单元55的内部而传输该信号电荷。此外，在包围一个光电转换单元PD和与该光电转换单元PD相邻的传输通道单元55的区域中，形成有由高密度p型半导体区域构成的元件隔离区域53。元件隔离区域53所包围的区域构成了一个像素。
布线层58由传输电极13、透明电极14、绝缘膜15、遮光膜16和层间绝缘膜17构成。传输电极13隔着栅极绝缘膜12形成于基板11的传输通道单元55和读出通道单元的上部，并且多个传输电极13形成为沿着传输通道单元55而在垂直方向上隔开。
透明电极14由石墨烯(graphene)构成并且形成于基板11的位于光入射侧的整个面上，从而覆盖位于光电转换单元PD的光入射侧的没有形成传输电极13的基板表面，并且绝缘膜15隔着透明电极14覆盖传输电极13。通过图中未示出的布线而对透明电极14提供地电位。稍后说明透明电极14的详细结构。
遮光膜16形成为覆盖传输电极13，且在遮光膜16与传输电极13之间布置有形成于透明电极14上部的整个面上的绝缘膜15，并且遮光膜16的位于与光电转换单元PD接触的一侧的端部形成为部分地挂在光电转换单元PD的上部的上方。遮光膜16使用能够遮光的材料形成，且例如使用Al或W等形成。
在布线层58中，包括覆盖传输电极13和透明电极14且使表面平坦化的层间绝缘膜17。在图2中，尽管在布线层58中仅示出了传输电极13、透明电极14和遮光膜16，然而可在布线层58中另外形成有诸如用于对传输电极13提供驱动脉冲的布线膜和金属遮光膜等期望的膜。
在平坦化的布线层58的上部形成有滤色层18，并且为每个像素而形成的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的滤色层18被布置成拜耳阵列。或者，可以对全部像素7使用使相同颜色的光透过的滤色层作为滤色层18。可根据规范而对滤色层中的颜色组合进行各种各样的选择。
在滤色层18的上部形成有片上透镜19，且各像素7中的片上透镜19的前表面是凸状的。片上透镜19使入射光会聚并高效地入射至各像素7的光电转换单元PD上。
如上所述，在本示例性实施例的固体摄像器件1中，入射光通过片上透镜19会聚并入射至基板11的光电转换单元PD上。然后，在光电转换单元PD中，生成并累积与入射光的光量相对应的信号电荷，且所累积的信号电荷通过传输通道单元55而在垂直方向上传输。此后，信号电荷在水平传输寄存器4中水平传输，并随后作为视频信号输出。
在本示例性实施例的固体摄像器件1中，透明电极14形成为与位于光电转换单元PD的上部的基板11的前表面直接接触，并被提供有地电位。因此，由于透明电极14起到排出空穴的作用，所以各光电转换单元PD的p型半导体区域中累积的空穴(正空穴)通过透明电极14而被清除。于是，各光电转换单元PD中的信号电荷量(Qs)与垂直方向上位于上侧和下侧的光电转换单元PD中的信号电荷量处于相同的水平，由此能够减小信号电荷量(Qs)的不均匀性。
在没有形成透明电极14的相关技术的固体摄像器件1中，由于在构成位于遮光膜16上部的层间绝缘膜17的磷栅极玻璃膜(phosphorous gateglass film)内存在有杂质离子，所以可能使在构成光电转换单元PD的p型半导体区域的边界上的耗尽区域加宽。结果，存在可能使暗电流增加的问题。另一方面，根据本示例性实施例，通过将透明电极14设置成与位于光电转换单元PD的上部的基板直接接触，避免了边界的耗尽，从而能够减小暗电流。
下面，将要详细说明本示例性实施例中使用的透明电极14的结构。
图3示出了图示本示例性实施例中使用的透明电极14的结构的平面图。如图3所示，在本示例性实施例中，透明电极14具有由石墨烯形成的第一区域(在下文中称作电极部31)和由多个空气间隙形成的第二区域(在下文中称作开口20)，并配置为膜状(片状)。本示例性实施例中用于透明电极14的石墨烯由通过使多个碳原子结合而形成的多芳烃分子(polyaromatic molecules)形成的材料并且形成为膜状。该膜状石墨烯通过共价结合碳原子而形成并被理解成构造为单层，且一层的厚度为约0.3nm。
作为构成透明电极14的石墨烯的材料特性，在不存在开口20的情况下透光率为97.7％，在单层的情况下的层厚为0.3nm，且电阻值为约100Ω。通过将构造为单层的膜状石墨烯堆叠成多层，能够改变透光率和电阻值。因此，通过改变石墨烯的堆叠层数，能够根据器件所要求的特性而恰当地调整透明电极14的透光率和电阻值。
例如，通过堆叠膜状石墨烯，每层使透光率减少2.3％。另外，两层情况下石墨烯的电阻值是一层情况下石墨烯的电阻值的1/2，并且三层情况下的石墨烯的电阻值是一层情况下的石墨烯的电阻值的1/3。此外，通过在构成透明电极14的石墨烯中形成开口20，能够使透光率增大至比97.7％(材料透光率)要高。
如图3所示，本示例性实施例中使用的透明电极14构造为包括多个开口20。当以“a”表示开口20的平均直径(在下文中称作开口直径)且以“b”表示彼此相邻的开口间的平均尺寸(在下文中称作电极宽度)时，在开口直径a固定且电极宽度b变化的情况下，透光率的变化如图4所示。在图4中，水平轴是电极宽度b，而垂直轴是透光率。
如图4所示，可以理解：石墨烯的透光率随着开口直径a的增大和电极宽度b的减小而增大，并且随着开口直径a和电极宽度b的尺寸而连续变化。因此，通过确定目标透光率(在下文中称作目标透光率Tm)，能够设定开口直径a和电极宽度b的尺寸。在下文中，将说明使用方程式来设定开口直径a和电极宽度b的尺寸的方法。
首先，通过利用在石墨烯中没有形成开口20的情况下(即，石墨烯的覆盖率为100％的情况下)的透光率(以下称为正常透光率Ti，Ti＝2.3％)和开口率A(％)的方程式(1)，能够得到目标透光率Tm。
Tm＝100-Ti×A (1)
这时，开口率A(％)例如可以利用开口直径a和电极宽度b而由方程式(2)表示。
A＝{(a+b)2-a2}/(a+b)2 (2)
因此，通过确定目标透光率Tm，利用方程式(1)能够得到开口率A(％)，通过确定开口直径a和电极宽度b中的一个并将方程式(2)中的开口率A(％)代入，能够算出另一个的值。然后，通过在石墨烯中应用开口直径a和电极宽度b而形成开口，能够形成具有目标透光率Tm的透明电极14。
例如，在目标透光率Tm为98％的情况下，利用方程式(1)得到开口率A(％)为86.95％(通过98＝100-2.3A推出)。当将开口直径a确定为50nm时，利用方程式(2)，并设电极宽度x，根据86.95＝{(50+b)2-a2}/(a+b)2求出x(即电极宽度b)约为100。换句话说，要求电极宽度b为100nm。
然而，为了使由石墨烯形成的透明电极14具有导电性，优选地使电极部31的最窄部分的宽度大于10nm。因此，在本实施例中，优选地将透明电极14的开口20设置在使电极宽度b的最窄部分等于或者大于10nm的范围内。
另外，透明电极14的电阻根据形成于透明电极14中的开口直径a和电极宽度b而变化。图5图示了在开口直径a固定而电极宽度b变化的情况下透明电极电阻的变化。如图5所示，可以理解：开口直径a越大，电阻越高，而电极宽度b越大，电阻越低。在本实施例中，作为堆叠透明电极14的替代，也可通过开口20的形状来改变透明电极14的电阻。
接下来，说明透光率(％)和电阻(Ω)关于透明电极14的开口率的测量结果。图6示意性地图示了在实际测量相对于开口率的透光率和电阻时所使用的透明电极14的结构。在本试验中，如图6所示，使用了形成有正六边形开口20的透明电极14。在下面的评估中，通过将图6中所示的电极宽度b固定为8μm并且改变开口直径a而使开口率在0～87.5％的范围内变化，并分别测量透光率和电阻。
图7和图8图示了图6所示的透明电极14的开口率在0～87.5％的范围内变化时透光率的测量结果。在图7中，图示了波长在300nm～1500nm范围内变化时的透光率，水平轴是波长(nm)，垂直轴是透光率(％)。另一方面，在图8中，图示了波长固定为550nm时的相对于开口率的透光率，水平轴是开口率(％)，垂直轴是透光率(％)。
如图7所示，能够理解：在整个测量的波长区域内，透光率随着开口率的增大而增大。在开口率为0％的情况下可见区域(例如，波长＝550nm)的透光率为96.3％时，能够理解：通过将开口率设成87.5％能够得到99％以上的透光率。另外，从图8明显可知，应当理解：在波长设为恒定的情况下，透光率与开口率成比例地增大。
在将固体摄像器件应用于诸如移动装置或拍摄移动物体用的摄录一体机(camcorder)等电子装置的情况下，要求对固体摄像器件应用具有较高透光率的透明电极。因此，理想情况下，本示例性实施例的固体摄像器件1中使用的透明电极14的透光率在明亮时接近100％，并且优选地，至少能够实现99％以上的透光率。因此，优选地，使本实施例的固体摄像器件1中所使用的透明电极14的开口率等于或高于87.5％。
在本实施例的固体摄像器件1中，通过使用能够实现99％或更高的透光率的透明电极14，固体摄像器件1不仅可应用于诸如移动装置或摄录一体机等一般消费者用电子装置，还可应用于诸如监视相机或医疗摄像装置等特殊用途的专用装置。另外，利用这种电子装置不仅可以拍摄静止图像，还可以拍摄移动物体图像。
接着，图9图示了图6所示的透明电极14的开口率在0～87.5％范围内变化时的电阻(实际测量值)以及利用方程式(3)算出的具有开口的透明电极的电阻R(理论值)。
R＝{(2a+b)×R0}/{(a+b)×(1-p)} (3)
这里，a表示开口直径，b表示电极宽度，p表示由石墨烯形成的电极的开口率，R0是在没有布置任何开口的情况下由石墨烯形成的电极的电阻值。
如图9所示，随着开口率的增大，透明电极14的电阻趋于增大。另外，尽管实际测量值是低于利用方程式(3)算出的理论值的电阻值，但实际值的趋势与理论值的趋势相同。
接着，图10图示了在对透明电极14添加了AuCl3并且对透明电极14进行表面修饰情况下的电阻(实际测量值)以及在考虑了AuCl3的添加情况下的透明电极的电阻(理论值)。在图10所示的评估中，通过对具有期望开口率的透明电极进行含有5mmol浓度的AuCl3的硝基甲烷溶液的旋转涂敷而生成添加有AuCl3的透明电极，并测量该透明电极的电阻值。图10将图9所示的开口率的电阻的实际测量值与利用方程式(3)得到的理论值放在一起加以图示。在图10中，水平轴是透光率，垂直轴是电阻值。
如图10所示，能够理解：可通过添加AuCl3来减小透明电极14的电阻。因此，通过添加AuCl3，能够得到具有高透光率和低电阻值的透明电极14，从而能够得到根据电子装置的规范而对透光率和电阻值进行调节的固体摄像器件。在图10所示的评估中，虽然添加的是AuCl3，但也可以使用能够减小透明电极14的电阻值的任何材料，除了AuCl3以外，还可以使用HAuCl4、HNO3或HCl等。
由石墨烯形成的透明电极14可采用一般的制造方法形成，例如可采用下面的方法形成。首先，将含有石墨催化剂的膜在由硅等形成的基板上形成为膜。之后，向石墨催化剂的膜提供气相供碳源，并对气相供碳源进行热处理，从而生成石墨烯。然后，使石墨烯在预定的冷却速度下进行冷却，从而在石墨催化剂的上部形成膜状石墨烯。
可以使用选自Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V和Zr中的至少一种金属或这些金属的组合物作为石墨催化剂。另外，例如可以使用选自于二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、环戊二烯、己烷、环己烷、苯和甲苯中的至少一种作为气相供碳源。
通过使如上形成的膜状石墨烯与石墨催化剂膜分离，可使石墨烯成为透明电极14。本示例性实施例的透明电极14具有开口20。该开口20可通过对以膜状形成的石墨烯进行蚀刻处理而形成。图11A～图11D示出了用于说明形成具有开口20的透明电极14的方法的工序图。
首先，如图11A所示，例如，在由硅形成基板400的上部形成如上所述生成的石墨烯膜14a，并通过旋转涂敷形成位于石墨烯膜14a上部的抗蚀剂层401。接着，如图11B所示，利用一般的光刻方法在抗蚀剂层401中形成开口401a。
接下来，如图11C所示，利用具有开口401a的抗蚀剂层401作为掩模，通过反应性离子蚀刻(RIE)法对石墨烯膜14a进行蚀刻。之后，如图11D所示，通过除去抗蚀剂层401，形成具有开口20的透明电极14。
然后，在本示例性实施例中，在形成有光电转换单元PD的基板11的光入射侧上堆叠具有已经完成的开口20的由膜状石墨烯形成的透明电极14。这里，虽然在基板11的上部堆叠了具有开口20的膜状透明电极14，但也可构造为在基板11的上部形成不具有开口的透明电极14，之后，再形成开口20。
然而，在透明电极14中形成的开口20的开口直径a相对于像素尺寸较大时，可认为开口20具有一定形状，且存在可视性恶化的问题。在透明电极14中形成的开口20的开口直径a小于像素尺寸的10％时，对可视性产生较小影响，因此，优选地使透明电极14中形成的开口20的开口直径a小于像素尺寸的10％。例如，在像素尺寸为1μm时，例如将透明电极14中形成的开口20的开口直径a设成50nm，从而能够降低对可视性的影响。
同时，如上所述，通过蚀刻而在透明电极14中形成开口20，因此，电极宽度b的薄化几乎不受制造工序的限制。于是，对电极宽度b进行薄化。于是，在本实施例中，优选地，在使透明电极14的开口20的开口直径a维持在像素尺寸的1％以上且10％以下的范围内的状态下，通过适当地改变电极宽度b，增大透明电极14的开口率。这样，能够得到具有99％以上的透光率且不会对可视性产生任何影响的透明电极14。
在相关技术中，通常使用ITO作为透明电极14的材料。ITO的透光率为90％，在如JP-A-07-94699中所述的在光电转换单元PD的上部形成有由ITO形成的透明电极14的情况下，透光率有10％的损耗。另外，由于ITO膜的膜厚度大，因而光学路径有所改变，并且恐怕光学特性会受到影响。另一方面，像本示例性实施例那样，通过使用具有开口20的石墨烯作为透明电极14，可使透光率设定为高于97.7％。另外，由于一层的膜状石墨烯只有0.3nm薄，因而不会影响光学路径。于是，能够同时实现抑制暗电流和阴影的优点并实现光学特性的提高。
如上所述，通过使用具有开口20的石墨烯构造透明电极14，透明电极14能够在不影响光学特性的情况下实现电极的作用。在本示例性实施例的固体摄像器件1中所使用的透明电极14的示例仅仅是一个示例，并且透明电极14的位置可根据器件的结构而设置。因此，在相关技术的固体摄像器件中，通过用具有期望开口的石墨烯替代用于透明电极的ITO，能够得到与本示例性实施例相似的优点，因而提高了透光率，从而能够扩大可适用的应用场合。
另外，在图3所示的情况下，尽管透明电极14中形成的开口20的形状是椭圆形，但开口的形状不限于椭圆形，而可以改变成诸如圆形、半圆形和多边形等各种形状。此外，在本示例性实施例中，尽管说明了形成有一层透明电极14的示例，但也可堆叠形成有多层透明电极。
另外，在本示例性实施例中，虽然说明了将石墨烯用作透明电极14的材料的示例，但本发明不限于石墨烯，例如可以使用碳纳米管作为相同的纳米碳材料。可通过在由碳纳米管以膜状形成的透明电极中布置开口而得到目标透光率的情况下，能够得到与本示例性实施例的固体摄像器件1相似的优点。
2.第二实施例：固体摄像器件
下面说明本发明的第二实施例的固体摄像器件。图12是图示了本示例性实施例的固体摄像器件21的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件21是调光层叠膜27设置在安装于树脂封装部38内部的固体摄像器件主体29的光入射侧的示例。
本示例性实施例的固体摄像器件21包括由基板上的多个光电转换单元构成的固体摄像器件主体29、对固体摄像器件主体29进行密封的树脂封装部38、密封玻璃28a和28b以及调光层叠膜27。
树脂封装部38由电绝缘材料构成并且构造为具有浅底的壳体，该壳体的一侧包括底部而另一侧是开口的。在树脂封装部38的底面上设有固体摄像器件主体29，并且在树脂封装部38的开口端侧形成有密封玻璃28a和28b以及调光层叠膜27。
图13表示以放大的尺寸图示了固体摄像器件主体29结构的示意性横截面图。如图13所示，固体摄像器件主体29构造为包括其中形成有多个光电转换单元PD的基板30、布线层36、滤色层34和片上透镜35。
基板30由半导体基板构成，并且，在像素区域的光入射侧，为每个像素形成有由光电二极管形成的光电转换单元PD。
布线层36构造为包括隔着层间绝缘膜33而堆叠的多层(图13中为两层)布线32，并形成为使得光电转换单元PD的上部是开放的。
滤色层34形成于平坦的布线层36的上部，并且例如为每个像素形成有R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的滤色层34以形成拜耳阵列。或者，作为滤色层34，可以对全部像素使用使相同颜色的光透过的滤色层34。可根据规范而对滤色层34中颜色的组合进行各种各样的选择。
片上透镜35形成于滤色层34的上部，且各像素中片上透镜35都是以凸状形成。片上透镜35使入射光会聚并高效地入射至各像素的光电转换单元PD上。
在具有这种结构的固体摄像器件主体29中，对树脂封装部38的内部连接有未图示的连接布线，并构造为通过该连接布线而电连接于树脂封装部38的外部。
密封玻璃28a和28b由透明部件构成，并且形成为通过对树脂封装部38的开口部进行密封而使得树脂封装部38的内部保持气密。另外，调光层叠膜27形成于两个密封玻璃28a和28b之间的区域中。
调光层叠膜27由这样的层叠膜构成：该层叠膜由调光层24、固体电解质层25、离子存储层26以及夹着这些层24～26的第一透明电极22和第二透明电极23形成，并且该层叠膜形成于固体摄像器件主体29的整个上表面上。这时，第一透明电极22、调光层24、固体电解质层25、离子存储层26和第二透明电极23的堆叠方向构造为与光L的入射方向相反。
可以使用诸如Mg-Ni等镁化合物作为调光层24的材料。
可以使用Ta系氧化物作为固体电解质层25的材料。
离子存储层26是调光反应材料层并且使用所谓的电致变色材料构成。作为离子存储层26的材料，典型地，可以使用氧化钨。
本示例性实施例中使用的第一透明电极22和第二透明电极23由具有多个开口的膜状石墨烯构成，并且具有与图3所示的第一实施例的透明电极14相同的结构。另外，在本示例性实施例的第一透明电极22和第二透明电极23中形成的开口形成为具有约100nm的开口直径a和约50nm的电极宽度，这样，开口直径a形成为充分地小于像素区域。因此，对光电转换率、电子的迁移率和接触电阻等的影响很小。
在本示例性实施例中，通过使以膜状的石墨烯形成的第一透明电极22和第二透明电极23预先与由调光层24、固体电解质层25和离子存储层26形成的层叠膜的两侧紧密接触，形成调光层叠膜27。然后，将调光层叠膜27布置在位于下层的密封玻璃28a的上部上，且在调光层叠膜27的上部布置密封玻璃28b，由此得到本示例性实施例的固体摄像器件21。
另外，如图12所示，调光层叠膜27构造为能够在第一透明电极22与第二透明电极23之间施加期望的电压V。虽然图12示意性地图示了电压V的连接，然而实际上构造成从形成于树脂封装部38内部的布线(图中未示出)施加电压V。在调光层叠膜27中，通过在第一透明电极22与第二透明电极23之间施加电压V，根据所施加的电压而使离子存储层26着色，从而改变调光层叠膜27的透光率。
图14A和图14B图示了调光层叠膜27的透光率相对于所施加的电压V的变化。如图14A所示，当在特定时刻施加电压时，调光层叠膜27的大约为0％的透光率立即上升至小于50％的水平，之后，当在特定时刻施加反向电压时，保持在小于50％水平的透光率再次变为大约0％。如上所述，在离子存储层26中，透光率关于电压的变化速度高，在变化之后，保持变化后的透光率。另外，如图14B所示，取决于规范，可将透光率关于电压的变化配置成与图14A所示的变化相反。图14A和14B所示的情况之间的差异可根据材料的构造方法而发生改变，且可以基于材料而确定通过施加期望电压会使透光率是上升还是下降。
根据本示例性实施例的固体摄像器件21，通过在第一透明电极22与第二透明电极23之间施加期望电压V，能够改变调光层叠膜27的透光率。因此，通过在入射光很强的情况下降低透光率，能够防止过度曝光。另外，根据本示例性实施例的固体摄像器件21，通过改变调光层叠膜27的透光率，能够增大动态范围。图15图示了高灵敏度情况下输出信号1的信号特性和低灵敏度情况下输出信号2的信号特性。在图15中，水平轴是照度，而垂直轴是固体摄像器件主体的饱和信号量。
图15中所示的“信号1”表示的线是调光层叠膜27设定成高透光率情况下的饱和特性，“信号2”表示的线是通过改变施加至调光层叠膜27的电压V而从得到信号1的情况中降低了透光率的情况下的饱和特性。通过从饱和信号量中减去噪声，可得到用作视频输出的信号。
在调光层叠膜27的透光率高的情况下，由于高灵敏度，会立即达到饱和电荷量，并输出得到的处于由图15中所示的D1代表的范围内的信号量。另一方面，在调光层叠膜27的透光率低的情况下，由于低灵敏度，输出得到的处于由图15中所示的D2代表的范围内的信号量(＜D1)。换言之，通过设定低灵敏度，能够得到比高灵敏度情况更广的范围内的亮度的光。因此，通过对应于拍摄现场而改变施加至调光层叠膜27的电压，能够得到与拍摄现场相对应的动态范围。
如上所述，根据本示例性实施例的固体摄像器件21，通过利用调光层叠膜27而降低透光率，能够得到具有宽范围亮度的信号电荷，并能够增大动态范围。
动态范围定义为作为最大信号量的饱和信号量与噪声之比。在不降低分辨率的情况下以普通固体摄像器件21对白光到太阳光进行拍摄时，如图16所示，可拍摄范围是102～104勒克斯(Lx)。与之相对，如图16所示，在能够拍摄102～105勒克斯(Lx)的情况下，动态范围扩大了10倍。当这由动态范围的放大率Lb表示时，放大率Lb＝10 log10 A/B(dB)，并且A/B＝10，因此放大率是10分贝(dB)。这里，当确定了动态范围的放大率的增加部分x时，可通过下面的方程式(4)表示所得到的动态范围的放大率D。
D＝(1+x)Lb(％) (4)
关于动态范围，动态范围的放大率的增加部分＝调光层叠膜的透光率的增加部分。因此，当确定了达到获得的放大率的增加部分x时，能够确定图3所示的开口直径a。换言之，由于得到的放大率＝目标透光率，因而能够与方程式(2)类似地得到开口直径a。因此，根据各个固体摄像器件所要求的规范，能够为第一透明电极22和第二透明电极23设定扩大动态范围所必须的开口20。在该示例性实施例中，通过使用其中形成有开口直径a为50nm且电极宽度b为100nm的多个开口20的第一透明电极22和第二透明电极23，能够得到扩大动态范围的优点。
同时，在相关技术中，存在使用ITO作为透明电极来构造调光层叠膜的示例。然而，在将ITO用于透明电极的情况下，一层会使透光率产生10％的损耗。因此，在两侧使用两层ITO的情况下，透光率会产生20％的损耗。透光率的提高直接影响灵敏度的提高。因此，例如，在固体摄像器件中，透光率的损失导致动态范围的扩大程度的下降。
另一方面，根据本示例性实施例的固体摄像器件21，利用膜状石墨烯作为调光层叠膜27中使用的第一透明电极22和第二透明电极23，可在不降低灵敏度的情况下扩大动态范围。另外，根据期望实现的特性和限制条件，可对第一透明电极22和第二透明电极23的开口20的诸如尺寸和形成位置等作出各种变化。
另外，根据本示例性实施例，虽然作为示例而使用石墨烯构成了形成调光层叠膜27的第一透明电极22和第二透明电极23，但也可以采用使用由石墨烯形成的膜状材料构成第一透明电极22和第二透明电极23中的至少一个的结构的示例。即便在这样的情况下，透光率也能够比相关技术中使用由ITO膜形成的透明电极的调光层叠膜的透光率高。
3.第三实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第三实施例的固体摄像器件。图17是图示了本示例性实施例的固体摄像器件40的主要部分的结构的示意性横截面图。虽然图17所示的固体摄像器件40对应于图12所示的固体摄像器件主体29，但在这里仍将其作为固体摄像器件进行说明(这同样适用于下面的实施例)。本示例性实施例的固体摄像器件40是在片上透镜35的正上方设有调光层叠膜27的示例。在图17中，对与图12相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
如图17所示，在本示例性实施例的固体摄像器件40中，在片上透镜35上部隔着平坦化膜37而形成有调光层叠膜27。调光层叠膜27由层叠膜构成，所述层叠膜由调光层24、固体电解质层25、离子存储层26以及夹着所述层24～26的第一透明电极22和第二透明电极23形成。这时，第一透明电极22、调光层24、固体电解质层25、离子存储层26和第二透明电极23的堆叠方向构造为与光的入射方向相反。调光层叠膜27的结构与第二实施例的调光层叠膜27的结构相似，并且可以使用相似的材料和结构。
此外，在本示例性实施例中，通过向第一透明电极22与第二透明电极23之间施加期望电压V，能够改变调光层叠膜27的透光率。因此，与第二实施例相似地，能够扩大动态范围。另外，根据本示例性实施例的固体摄像器件40，调光层叠膜27形成于片上透镜35的正上方，因此，放大率比第二实施例的固体摄像器件21的放大率低，从而能够使器件小型化。
另外，能够得到与第一实施例和第二实施例相似的优点。
此外，在本示例性实施例的固体摄像器件40中，有必要在片上透镜35的折射率与形成于该片上透镜35上部的第一透明电极22的折射率之间形成差异，或者在片上透镜35与第一透明电极22之间布置空气层。尽管图17中未示出，然而实际上调光层叠膜27隔着空气层形成在位于片上透镜35上部的平坦化膜37的上部。如图12所示的那样，本示例性实施例的固体摄像器件40布置在树脂封装内部并由密封玻璃密封。
4.第四实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第四实施例的固体摄像器件。图18是图示了本示例性实施例的固体摄像器件50的主要部分的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件50是调光层叠膜27形成于滤色层34的下层中的示例。在图18中，对与图17相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
如图18所示，在本示例性实施例的固体摄像器件50中，在形成于基板30的光照射侧上的布线层36与滤色层34之间形成有调光层叠膜27。调光层叠膜27由层叠膜构成，该层叠膜由调光层24、固体电解质层25、离子存储层26以及夹着所述层24～26的第一透明电极22和第二透明电极23形成。这时，第一透明电极22、调光层24、固体电解质层25、离子存储层26和第二透明电极23的堆叠方向构造为与光的入射方向相反。调光层叠膜27的结构与第二实施例的调光层叠膜27的结构相似，并且可以使用相似的材料和结构。
图19图示了本示例性实施例的相对于光电转换单元PD的第一透明电极22的平面结构。如图19所示，构成调光层叠膜27的第一透明电极22形成于像素区域的整个面上，从而覆盖位于像素区域中的光电转换单元PD。
在本示例性实施例的调光层叠膜27中，第一透明电极22通过放大器电路42与累积电荷检测电路41连接，所述累积电荷检测电路41对由光电转换单元PD生成并累积的信号电荷进行检测。由各像素的光电转换单元PD生成并累积的信号电荷被传输至累积电荷检测电路41。在累积电荷检测电路41中，将检测到的信号电荷量转换成电位，并通过输出布线经由放大器电路42而将该电位施加至第一透明电极22。在本示例性实施例中，配置为将基于从全部像素的光电转换单元PD传输至累积电荷检测电路41的信号电荷量的电位从累积电荷检测电路41输出至第一透明电极22。另外，在放大器电路42与第一透明电极22之间，连接有一端接地的电压保持电容C。此外，第二透明电极23接地。
根据这种结构，在本示例性实施例的固体摄像器件50中，对第一透明电极22提供有基于由光电转换单元PD生成并累积的信号电荷量的电位。于是，构造为根据所提供的电位对调光层叠膜27的透光率进行调节。例如，在有强光入射的情况下，调光层叠膜27的透光率配置为基于信号输出而下降。因此，实现了动态范围的扩大，并且附带地能够得到与第一实施例～第三实施例相似的优点。
在本示例性实施例的固体摄像器件50中，说明了与图17中所示的结构相似的第一透明电极22和第二透明电极23的结构的示例。然而，可以对开口20的尺寸和形成位置做出各种改变。图20图示了调光层叠膜27的第一透明电极22和第二透明电极23的变型例的平面结构。在图20中，以平行的方式图示了像素区域48的平面布局以及与之相对应的第一透明电极22和第二透明电极23的结构。如图20所示，在变型例的第一透明电极22和第二透明电极23中，形成有开口直径对于各像素而言有所不同的开口部49，并且各像素的电极宽度是不同的。另外，在形成于有效像素区域外侧上的光学黑像素区域(OPB像素区域)中没有形成任何开口。
如上所述，在通常由遮光膜覆盖并遮光从而输出黑基准信号的OPB像素区域中，不需要透光，因此可以在透明电极中不形成任何开口。如上所述，在OPB像素区域中，通过不在第一透明电极22和第二透明电极23中设置开口，能够提高黑基准信号输出的精确度。
5.第五实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第五实施例的固体摄像器件。图21是图示了本示例性实施例的固体摄像器件60的主要部分的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件60是对第一透明电极22进行图形化以使其能够改变第四实施例的固体摄像器件50中的各像素的透光率的示例。在图21中，对与图18相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
如图21所示，根据本示例性实施例的固体摄像器件60，分离地形成各像素的调光层叠膜67的第一透明电极62，所述第一透明电极62位于与各像素的光电转换单元PD相连接的累积电荷检测电路41电连接的一侧上。另一方面，施加有地电位的第二透明电极23形成为被所有像素共用。可通过对各像素进行图形化而使第一透明电极62分离，从而形成固体摄像器件60的分离的第一透明电极62。在分离地形成的第一透明电极62和与其相邻的第一透明电极62之间，埋置有绝缘膜68。
图22图示了本示例性实施例的固体摄像器件60的对应于各像素的光电转换单元PD而形成的第一透明电极62和与该第一透明电极62相连接的累积电荷检测电路41之间的关系。如图22所示，为以R、G和B布置的各个光电转换单元PD都形成有第一透明电极62，并且各第一透明电极62形成为具有完全覆盖相应光电转换单元PD的上部的尺寸。另外，与各光电转换单元PD相连接的累积电荷检测电路41连接至对应于各光电转换单元PD的各第一透明电极62。
根据本示例性实施例，对于每个像素，使光电转换单元PD中累积的信号电荷的信息传输至第一透明电极62，并根据该信息确定施加至第一透明电极62的电位。因此，能够改变各像素中调光层叠膜67的透光率，于是，能够获得具有更高精确度的图像质量。
另外，能够得到与第一实施例～第四实施例相似的优点。
在本示例性实施例中，尽管说明了为与各像素的光电转换单元PD相对应的各光电转换单元PD形成有第一透明电极62的示例，但也可以采用与各像素列对应地形成第一透明电极的示例。作为本示例性实施例的固体摄像器件60的变型例，图23图示了与各列光电转换单元PD相对应地形成的第一透明电极63和与该第一透明电极63相连接的累积电荷检测电路41之间的关系。
在图23所示的示例中，为以R、G和B布置的光电转换单元PD的各列形成有第一透明电极63，并且各第一透明电极63在各列中以完全覆盖相应光电转换单元PD的尺寸形成。另外，与为各列形成的光电转换单元PD相连接的累积电荷检测电路41连接于对应于各光电转换单元PD的第一透明电极63。
根据本示例性实施例，对于每个列，光电转换单元PD中累积的信号电荷的信息被传输至各像素列的第一透明电极63，并根据该信息而确定施加至第一透明电极63的电位。因此，能够改变各像素列中调光层叠膜67的透光率。
如上所述，第一透明电极的图形化的示例不限于各像素或像素列，并且可以做出各种变化。
图24是相对于本示例性实施例的像素区域不规则地形成第一透明电极64的情况下的结构图。在图24中，相对于第一透明电极64不规则地形成有开口部64a，并且在与各开口部64a相对应的部分中，没有配置调光层叠膜。如上所述，可以采用在第一透明电极64中形成有不规则开口部64a的结构，从而提高像素的特性。
在本示例性实施例中，可以对第一透明电极62的图形化作出各种改变。另外，在本示例性实施例中，尽管说明了所有像素共用第二透明电极23的示例，但对于各像素或各像素列而言第二透明电极23侧也可形成为分离的。
6.第六实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第六实施例的固体摄像器件。图25是图示了本示例性实施例的固体摄像器件70的主要部分的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件70是仅在第四实施例的绿色像素中形成有调光层叠膜的示例。
如图25所示，在本示例性实施例的固体摄像器件70中，调光层叠膜77由层叠膜构成，该层叠膜由第一透明电极72、调光层74、固体电解质层75、离子存储层76和第二透明电极73形成。作为该调光层叠膜77的材料，可以使用与第四实施例中的调光层叠膜27的材料相同的材料。在本示例性实施例中，仅在绿色滤色层34的下层中形成有调光层叠膜77。
构成调光层叠膜77的第一透明电极72连接于与像素对应的光电转换单元PD的累积电荷检测电路41。
另外，根据本示例性实施例，在没有形成调光层叠膜77的像素中，在布线层36的上部，埋置地形成有透光的树脂层71并使该树脂层71填补调光层叠膜77的水平差。可以使用聚苯乙烯系树脂或丙烯酸树脂作为树脂层71的材料。因此，形成有调光层叠膜77的部分与未形成有调光层叠膜77的部分之间的高度差减小了，从而使形成有滤色层34的面平坦化。
图26图示了本示例性实施例的固体摄像器件70的与各像素的光电转换单元PD相对应的第一透明电极72和与该第一透明电极72相连接的累积电荷检测电路41之间的关系。在本示例性实施例的固体摄像器件70中，RGB像素以拜耳阵列布置，并且仅在对绿光进行光电转换的两个光电转换单元PD(G1)和PD(G2)中的一个光电转换单元PD(G2)的上部形成有第一透明电极72。另外，在其他像素中，光电转换单元PD是开口的。此外，仅覆盖光电转换单元PD(G2)的第一透明电极72与像素区域的整个面电连接。
虽然附图中没有示出第二透明电极73，但其可以配置为具有与第一透明电极72相同的形状。第二透明电极可形成为覆盖像素区域的整个面，并且可以对该第二透明电极的形状做出各种改变。
根据本示例性实施例的固体摄像器件70，由于在一个绿色像素中调光层叠膜77的透光率是变化的，因而可以设置高灵敏度绿色像素和低灵敏度绿色像素，由此扩大动态范围。如本示例性实施例中那样，通过改变灵敏度而不改变曝光时间，扩大了动态范围，从而能够防止在对移动物体进行拍摄时残留的假象。
另外，能够得到与第一实施例～第五实施例相似的优点。
7.第七实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第七实施例的固体摄像器件。图27是图示了本示例性实施例的固体摄像器件80的主要部分的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件80是使用液晶层作为第四实施例的固体摄像器件50中的调光层叠膜27的调光反应材料的示例。在图27中，对与图18相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
在本示例性实施例的调光层叠膜85中，在第一透明电极22与第二透明电极23之间形成有液晶层84。另外，在与液晶层84接触的第一透明电极22和第二透明电极23的两侧上，形成有决定液晶取向的取向膜81和82。
可以使用常用的液晶作为构成液晶层84的液晶。取向根据第一透明电极22与第二透明电极23之间施加的电位而变化。因为通过改变液晶层84的取向来改变透光率，所以能够对透射穿过光电转换单元PD的光进行调节。
此外，在本实施例中，调光层叠膜85的透光率基于光电转换单元PD中累积的信号而改变。因此，扩大了动态范围，并且能够得到与第一实施例～第六实施例相似的优点。
另外，在本示例性实施例中，如图22、图23和图26所示，第一透明电极22可形成为对于各像素或各像素列等是分离的，并且可以对第一透明电极22做各种改变。
8.第八实施例：固体摄像器件
下面，说明本发明的第八实施例的固体摄像器件。图28是图示了本示例性实施例的固体摄像器件90的主要部分的结构的示意性横截面图。本示例性实施例的固体摄像器件90是在片上透镜35上部形成有包括有机光电转换膜91的光电转换层94的示例。在图28中，对与图17相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
如图28所示，根据本示例性实施例的固体摄像器件90，在片上透镜35上部隔着平坦化膜37形成有光电转换层94。光电转换层94由有机光电转换膜91以及将该有机光电转换膜91夹在中间的第一透明电极92和第二透明电极93构成。这时，第一透明电极92、有机光电转换膜91和第二透明电极93的堆叠方向构造为光的入射方向，并且光电转换层94形成于固体摄像器件90的像素区域的整个面上。
第一透明电极92和第二透明电极93具有与第二实施例的透明电极相似的结构。另外，根据本示例性实施例，与图22所示情况相似地，第一透明电极92形成为对于各像素是分离的，并且第二透明电极93形成为被像素区域的整个面共用。
另外，有机光电转换膜91利用能够根据绿光进行光电转换的材料构成，并且利用诸如罗丹明系染料、部花青系染料或喹吖啶酮等有机材料形成。
此外，在本实施例中，交替地布置有透射红(R)光的滤色层34和透射蓝(B)光的滤色层34。
在本示例性实施例的固体摄像器件90中，由于在片上透镜35的上部形成有能够对绿光进行光电转换的光电转换层94，因而能够由有机光电转换膜91对绿光进行光电转换。因此，从第一透明电极92和第二透明电极93中输出与绿光对应的信号电荷。透射穿过光电转换层94的红光和蓝光经由各像素的滤色层34入射，并由基板30内部的光电二极管形成的光电转换单元PD进行光电转换。换言之，根据本示例性实施例的固体摄像器件90，配置为由有机光电转换膜91得到具有中波长的绿光，并且由位于基板30内部的光电转换单元PD获得具有短波长的蓝光和具有长波长的红光。
另外，根据本示例性实施例的固体摄像器件90，由于第一透明电极92和第二透明电极93是利用具有开口的膜状石墨烯构成，因此透光率可构造为高于例如相关技术中的透明电极使用ITO的情况下的透光率。因此，提高了灵敏度。此外，根据本示例性实施例的固体摄像器件90，能够通过位于基板30上部的光电转换层94获得绿光的信号，并且通过基板30能够获得其他颜色的信号，由此提高了光的利用效率。
在本示例性实施例中，由于构造为使具有中波长的绿光由有机光电转换膜91进行光电转换，在基板30内部进行光电转换的红光和蓝光具有相互分隔开的波长区域，因此能够减小混色。在本实施例中，说明了由有机光电转换膜91对绿光进行光电转换的示例，但也可构造成由有机光电转换膜91对绿光之外的红光或蓝光进行光电转换。这种情况可通过改变有机光电转换膜91的材料来实现。
另外，作为有机光电转换膜91的材料的示例，存在下述材料：并五苯及其衍生物(TIPS-并五苯等)、并四苯及其衍生物(红荧烯和六丙基并四苯)、噻吩及其衍生物(例如，P3HT等)、富勒烯及其衍生物(PCMB等)、TCNQ、苝及其衍生物、卟啉及其衍生物、吖啶及其衍生物、香豆素及其衍生物、喹吖啶酮(quinacrodone)及其衍生物、花青及其衍生物、方莱瑞姆(square lyrium)及其衍生物、噁嗪及其衍生物、T己烷三苯胺及其衍生物、联苯胺及其衍生物、吡唑啉及其衍生物、钢胺(steel amine)及其衍生物、肼及其衍生物、三苯甲烷及其衍生物、咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、噻吩及其衍生物、聚胺及其衍生物、噁二唑及其衍生物、三唑及其衍生物、三嗪及其衍生物、喹啉及其衍生物、菲咯啉及其衍生物、喹诺酮铝及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硫醇及其衍生物、聚吡咯及其衍生物和聚噻吩及其衍生物。在如上所述的有机材料中，通过选择在红(R)、绿(G)和蓝(B)的波长区域中具有峰值灵敏度的材料，能够配置出构成RGB的光电转换层。另外，通过将如上所述的有机材料作为单独材料，可形成有机光电转换膜91，或者可将如上所述的两种以上有机材料混合或堆叠来形成有机光电转换膜91。
如上所述，尽管第一实施例～第八实施例的固体摄像器件构造为对可见光的入射光量进行检测，但本发明不限于应用于通过检测可见光的入射光量的分布来拍摄图像的固体摄像器件。除了上述器件，本发明还可适用于将红外光、X射线或粒子等的入射量的分布作为图像进行拍摄的固体摄像器件。此外，本发明可适用于诸如指纹检测传感器等通过对诸如压力或静电电容等其他物理量的分布进行检测来拍摄图像的广义的全部固体摄像器件(物理量分布检测器件)。
在上述示例性实施例中，第二区域被构造为间隙(开口)。然而，例如，在图3所示的透明电极14中，第二区域可由某种透光材料构造(例如，填充)。
另外，在第二区域由具有透光性的材料构造的情况下，填充在第二区域中的材料可从第一区域的前表面(石墨烯面)向上突出。此外，与第二区域中填充的材料相同的材料可与第一区域的前表面完全或部分重叠。例如，凸形第二区域或从第一区域的前表面突出的第二区域可通过如下方式形成：在石墨烯中布置开口之后，在该开口中填充树脂从而形成半圆形状且从第一区域略微突出的前表面，并且在此状态下使树脂硬化。
这里，优选地使第二区域由透光率比作为单层的石墨烯的透光率高的材料构成，例如，优选地使第二区域填充有石墨烯氧化物或透明聚合物材料等。作为透明聚合物材料的示例，有聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、ABS树脂、亚克力(acryl)、聚酰胺、聚碳酸酯、氟化树脂、酚树脂、三聚氰胺和环氧树脂(epoxy)等。
如上所述，在透明电极14的第二区域由透光率高于作为单层的石墨烯的透光率的材料构成的情况下，第二区域的透光率高于第一区域的透光率。因此，整个透明电极14的透光率高于作为单层的石墨烯的透光率。
另外，在透明电极是通过堆叠由多个石墨烯形成的多个片而构成的情况下，优选地使各层的第二区域布局成相互不面对。通过移动上下层的石墨烯的第二区域，例如使开口相互变换，可使整个透光率具有均一性。
此外，与第一实施例的固体摄像器件一样，虽然作为示例说明了CCD型固体摄像器件，但也可以使用CMOS型固体摄像器件。另外，第二实施例～第八实施例的固体摄像器件可以是CCD型固体摄像器件或CMOS型固体摄像器件。此外，在第一实施例～第八实施例的固体摄像器件中，尽管说明了在基板的发光侧上形成有布线层的示例，但本发明实施例的结构也可应用于在与发光侧的相反侧上形成有布线层的背照射型固体摄像器件。
另外，本发明不限于以行为单位对像素区域的各单位像素进行扫描从而从各单位像素中读出像素信号的固体摄像器件。因此，本发明的实施例还可适用于选择像素单元中的任意像素并从所选像素中读出像素单元中的信号的X-Y寻址型固体摄像器件。
此外，固体摄像器件可形成为具有摄像功能的一个芯片的形式或者模块状形式，其中，像素区域和信号处理单元或光学系统布置为封装在一起。
另外，本发明不限于适用于固体摄像器件，也可适用于摄像装置。这里，摄像装置是诸如数码照相机或摄像机等相机系统或者诸如具有摄像功能的手机等电子装置。此外，存在可将安装在电子装置中的模块状形式(即，相机模块)构造为摄像装置的情况。
9.第九实施例：电子装置
下面，说明本发明的第九实施例的电子装置。图29是本发明的第九实施例的电子装置100的示意性结构图。
本实施例的电子装置100包括：固体摄像器件103、光学透镜101、孔径光阑106、快门器件102、驱动电路105和信号处理电路104。本示例性实施例的电子装置100表示了将本发明的第一实施例的固体摄像器件1用作电子装置(照相机)中的固体摄像器件103的情况下的实施例。
光学透镜101将从物体透射的图像光(入射光)成像在固体摄像器件103的摄像面上。因此，在预定时间内，在固体摄像器件103的内部累积信号电荷。孔径光阑106通过控制光束来调节亮度。快门器件102控制固体摄像器件103的光照射周期和遮光周期。驱动电路105提供用于控制固体摄像器件103的传输操作、孔径光阑106的操作以及快门器件102的快门操作的驱动信号。固体摄像器件103根据从驱动电路105提供的驱动信号(时序信号)进行信号传输。信号处理电路104进行各种信号处理。进行过信号处理的视频信号储存在诸如存储器等存储介质中并输出至监视器。
根据本示例性实施例的电子装置100，扩大了固体摄像器件103的动态范围，从而提高了图像质量。
固体摄像器件1所适用的电子装置100不限于相机，并且固体摄像器件1还可适用于数码照相机或者诸如手机的移动器件相机模块等摄像装置。
在本示例性实施例中，尽管使用第一实施例的固体摄像器件1作为电子装置中的固体摄像器件103，但也可以使用根据第二实施例～第八实施例制造的任何固体摄像器件。
上述第二实施例～第八实施例的固体摄像器件中设立的调光层叠膜可用于电子装置的快门器件或孔径光阑中。在下文中，将描述使用调光层叠膜作为构成电子装置的各单元的示例。
10.第十实施例：电子装置
下面，说明本发明的第十实施例的电子装置。图30是本示例性实施例的电子装置200的示意性结构图。本示例性实施例的电子装置200是使用调光层叠膜227作为孔径光阑203的示例。在图30中，对与图29所示相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
在本示例性实施例的电子装置200中，在光学透镜101与快门器件102之间的路线上形成有构成孔径光阑203的调光层叠膜227。调光层叠膜227由层叠膜构成，该层叠膜由调光层224、固体电解质层225、离子存储层226以及将所述层224～226夹在中间的第一透明电极222和第二透明电极223形成。这时，第一透明电极222、调光层224、固体电解质层225、离子存储层226和第二透明电极223的堆叠方向构造为光的入射方向。
另外，在本示例性实施例中，与固体摄像器件103类似地，可以使用第一实施例～第八实施例的任一固体摄像器件，或者，可以使用一般的固体摄像器件。因此，在本示例性实施例中，固体摄像器件103的结构不受具体限制。
此外，在本实施例中，与第一实施例和第二实施例类似，第一透明电极222和第二透明电极223由具有开口的膜状石墨烯构成，并且能够像第一实施例那样形成。另外，可以使用与第二实施例中相同的材料作为调光层224、固体电解质层225和离子存储层226的材料。另外，在本示例性实施例中，调光层叠膜227形成为圆形。
第一透明电极222和第二透明电极223构造为基于从驱动电路105传输来的信号而被施加有期望电位，并且将该电位施加至圆形的第一透明电极222和第二透明电极223。通过在圆形的第一透明电极222与第二透明电极223之间提供电位，孔径光阑203的透光率从周边依次下降，并且光所透过的光圈的开口直径发生变化。因此，孔径光阑203的开口直径发生变化。
然而，为了在圆形的第一透明电极222与第二透明电极223之间提供电位，可以构造成将至少一个透明电极以同心圆状分成多个部分，并且依次从形成在外侧的透明电极提供电位。因此，调光层叠膜227可用作电气虹膜系统，并且该电气虹膜系统的透光率根据所施加的电压而改变。
在本示例性实施例中，由于孔径光阑203由调光层叠膜227构成，因而孔径光阑203的边缘(具有高透光率的部分与具有低透光率的部分之间的边界)软，从而虹膜能够使孔径光阑的衍射所引起的图像缺陷最小化。
11.第十一实施例：电子装置
下面，说明本发明的第十一实施例的电子装置。图31是本示例性实施例的电子装置的示意性结构图。本示例性实施例的电子装置300是使用调光层叠膜327作为快门器件302的示例。在图31中，对与图29所示相对应的部分分配有相同的附图标记，并且不再对其进行重复说明。
根据本示例性实施例的电子装置300，构成快门器件302的调光层叠膜327布置在光通过光学透镜101和孔径光阑106入射的光学路径中，并且入射光配置为经由快门器件302入射到固体摄像器件103上。快门器件302由层叠膜构成，该层叠膜由调光层324、固体电解质层325、离子存储层326以及将所述层324～326夹在中间的第一透明电极322和第二透明电极323形成。这时，第一透明电极322、调光层324、固体电解质层325、离子存储层326和第二透明电极323的堆叠方向构造为光的入射方向。
此外，在本实施例中，第一透明电极322和第二透明电极323也由具有开口的膜状石墨烯构成，并且可像第一实施例那样形成透明电极。另外，可以使用与第二实施例相同的材料作为调光层324、固体电解质层325和离子存储层326的材料。
在基于快门速度的时序下，从驱动电路105对第一透明电极322和第二透明电极323提供有期望电位。通过在第一透明电极322与第二透明电极323之间提供期望电位，能够调节透光率。因此，在曝光时以高透光率透光，而在遮光时以高遮光率遮光。在本示例性实施例中，通过使用调光层叠膜327作为快门器件，不需要具有大尺寸的移动机构，从而能够实现尺寸的减小。
另外，在本实施例中，因为构成调光层叠膜327的第一透明电极322和第二透明电极323是利用具有开口的膜状石墨烯构成，所以最大透光率高于由ITO形成的透明电极的透光率。另外，通过改变透明电极的开口率，能够改变透光率。因此，在曝光时能够获得足够的透光率。
在上述第十实施例和第十一实施例中，在用于调光层叠膜的第一透明电极和第二透明电极中形成的开口是根据器件所要求的性能而设定的。另外，在上述第十实施例和第十一实施例中，将调光层叠膜构造为用于孔径光阑或快门器件中，通过对由石墨烯形成的透明电极的开口形状进行各种设定，可以将它们用作切趾掩模(apodizing mask)。
如上所述，在本发明中，通过使用具有开口的石墨烯作为透明电极，能够扩大该结构所适用的应用范围。如上所述，在相关技术中由ITO形成的透明电极中，由于明亮时透光率为90％，因此使用透明电极作为传感器、快门或孔径光阑等是不现实的。在本发明中，利用具有开口的石墨烯形成上述器件中使用的透明电极，能够将透光率增大至99％以上，从而使透明电极可以充分应用于上述传感器、快门和孔径光阑中。
如上所述，第一实施例～第十一实施例说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述示例，并且在不脱离本发明概念的范围内，可以做出各种改变。另外，可将第一实施例～第十一实施例的结构配置成组合起来。
此外，本发明可以实施为下列配置。
(1)一种固体摄像器件，其包括：基板；光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；以及透明电极，所述透明电极形成于所述基板的上部，并且包括第一区域和第二区域，所述第一区域由纳米碳材料形成，所述第二区域与所述第一区域接触并具有比所述第一区域的透光率高的透光率。
(2)根据(1)所述的固体摄像器件，其中，所述第二区域由间隙、石墨烯氧化物或透明聚合物材料形成。
(3)根据(1)或(2)所述的固体摄像器件，其中，所述第二区域的直径小于单位像素的尺寸。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述第一区域的最窄部分的宽度大于10nm。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的固体摄像器件，其中，形成有用于对入射至所述基板的光入射侧的光的光量进行调节的调光层叠膜，并且所述调光层叠膜由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化，并且所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个使用由所述纳米碳材料形成的所述透明电极构成。
(6)根据(5)所述的固体摄像器件，其中，还包括从所述基板的光入射侧依次形成的滤色层和片上透镜，并且所述调光层叠膜相对于所述片上透镜布置在所述光入射侧。
(7)根据(5)所述的固体摄像器件，其中，还包括从所述基板的光入射侧依次形成的滤色层和片上透镜，并且所述调光层叠膜形成于所述基板与所述滤色层之间。
(8)根据(5)所述的固体摄像器件，其中，用于对通过所述光电转换单元生成的信号电荷进行检测的累积电荷检测电路与所述第一透明电极相连接，并且基于所述光电转换单元生成的信号电荷的电压被施加于所述第一透明电极。
(9)根据(5)～(8)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述第一透明电极针对各预定像素分离地形成。
(10)根据(5)～(8)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述调光层叠膜仅形成于与所述预定像素对应的所述光电转换单元的上部。
(11)根据(1)～(10)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极由单层膜状纳米碳材料或多层膜状纳米碳材料构成。
(12)根据(1)～(11)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极由多层膜状纳米碳材料构成，并且各层的所述第二区域布局为相互不面对。
(13)根据(1)～(12)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极中形成的所述间隙仅形成于有效像素区域内，而不形成于黑基准像素区域内。
(14)根据(5)～(13)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述调光反应材料层由电致变色材料构成。
(15)根据(5)～(13)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述调光反应材料层由液晶层构成。
(16)根据(1)～(15)中任一项所述的固体摄像器件，其中，形成有光电转换层，所述光电转换层用于生成与入射至所述基板的光入射侧的入射光的光量相对应的信号电荷，并且所述光电转换层由吸收预定波长的光的有机光电转换膜以及将所述有机光电转换膜夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，并且所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个由纳米碳材料构成。
(17)根据(1)～(16)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述纳米碳材料是石墨烯。
(18)根据(1)～(17)中任一项所述的固体摄像器件，其中，对所述透明电极添加有期望的添加物。
(19)一种电子装置，其包括：光学透镜；如(1)～(18)之任一项所述的固体摄像器件，并且会聚至所述光学透镜的光入射至所述固体摄像器件；以及信号处理电路，所述信号处理电路用于对从所述固体摄像器件输出的输出信号进行处理。
(20)一种电子装置，其包括：光学透镜；固体摄像器件，所述固体摄像器件包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；孔径光阑，所述孔径光阑形成于所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，用于对从所述光学透镜透射的光束进行调节，并且所述孔径光阑由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层保持在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化；以及信号处理电路，所述信号处理电路用于处理从所述固体摄像器件输出的输出信号。所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个透明电极由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
(21)一种电子装置，其包括：光学透镜；固体摄像器件，所述固体摄像器件包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；快门器件，所述快门器件形成于所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，用于控制对所述光电转换单元的曝光时间，并且所述快门器件由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层保持在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化；以及信号处理电路，所述信号处理电路用于处理从所述固体摄像器件输出的输出信号。所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个透明电极由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

Claims (21)

1.一种固体摄像器件，其包括：
基板；
光电转换单元，其形成于所述基板上，并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；以及
透明电极，其形成于所述基板的上部，并且由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述开口中填充有石墨烯氧化物或透明聚合物材料。
3.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述开口的直径小于单位像素的尺寸。
4.根据权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述纳米碳材料的最窄部分的宽度大于10nm。
5.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，
其中，形成有用于对入射至所述基板的光入射侧的光的光量进行调节的调光层叠膜，并且
所述调光层叠膜由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化，并且所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个使用由所述纳米碳材料形成的所述透明电极构成。
6.根据权利要求5所述的固体摄像器件，还包括：
从所述基板的光入射侧依次形成的滤色层和片上透镜，
其中，所述调光层叠膜相对于所述片上透镜布置在所述光入射侧。
7.根据权利要求5所述的固体摄像器件，还包括：
从所述基板的光入射侧依次形成的滤色层和片上透镜，
其中，所述调光层叠膜形成于所述基板与所述滤色层之间。
8.根据权利要求5所述的固体摄像器件，
其中，用于检测由所述光电转换单元生成的信号电荷的累积电荷检测电路与所述第一透明电极相连接，并且
基于由所述光电转换单元生成的信号电荷的电压被施加于所述第一透明电极。
9.根据权利要求5所述的固体摄像器件，其中，所述第一透明电极针对各预定像素分离地形成。
10.根据权利要求9所述的固体摄像器件，其中，所述调光层叠膜仅形成于与所述预定像素对应的所述光电转换单元的上部。
11.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极由单层膜状纳米碳材料或多层膜状纳米碳材料构成。
12.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极由多层膜状纳米碳材料构成，并且各层的所述开口布局为相互不面对。
13.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述透明电极中形成的所述开口仅形成于有效像素区域内，而不形成于黑基准像素区域内。
14.根据权利要求5所述的固体摄像器件，其中，所述调光反应材料层由电致变色材料构成。
15.根据权利要求5所述的固体摄像器件，其中，所述调光反应材料层由液晶层构成。
16.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，
其中，形成有光电转换层，所述光电转换层用于生成与入射至所述基板的光入射侧的入射光的光量相对应的信号电荷，并且
所述光电转换层由吸收预定波长的光的有机光电转换膜以及将所述有机光电转换膜夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，并且所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个由纳米碳材料构成。
17.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述纳米碳材料是石墨烯。
18.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，对所述透明电极添加有期望的添加物。
19.一种电子装置，其包括：
光学透镜；
如权利要求1～18之任一项所述的固体摄像器件，并且会聚到所述光学透镜的光入射至所述固体摄像器件；以及
信号处理电路，其用于对从所述固体摄像器件输出的输出信号进行处理。
20.一种电子装置，其包括：
光学透镜；
固体摄像器件，其包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；
孔径光阑，其形成于所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，用于对从所述光学透镜透射的光束进行调节，并且所述孔径光阑由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化；以及
信号处理电路，其用于处理从所述固体摄像器件输出的输出信号，
其中，所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个透明电极由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
21.一种电子装置，其包括：
光学透镜；
固体摄像器件，其包括基板和光电转换单元，所述光电转换单元形成于所述基板上并且用于生成与入射光的光量相对应的信号电荷；
快门器件，其形成于所述光学透镜与所述固体摄像器件之间的光学路径中，用于控制对所述光电转换单元的曝光时间，并且所述快门器件由调光反应材料层以及将所述调光反应材料层夹在中间的第一透明电极和第二透明电极构成，所述调光反应材料层的透光率根据所施加的电压而变化；以及
信号处理电路，其用于处理从所述固体摄像器件输出的输出信号，
其中，所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个透明电极由具有多个开口的纳米碳材料所形成的透明电极构成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143714A (zh) * 2018-08-23 2019-01-04 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种电致变色器件及其制备方法

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5887947B2 (ja) * 2011-03-28 2016-03-16 ソニー株式会社 透明導電膜、ヒータ、タッチパネル、太陽電池、有機ｅｌ装置、液晶装置および電子ペーパ
JP6198235B2 (ja) * 2012-06-11 2017-09-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置
JP6119121B2 (ja) * 2012-06-14 2017-04-26 ソニー株式会社 調光器、撮像素子および表示装置
JP5942901B2 (ja) * 2012-06-14 2016-06-29 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
JP6008148B2 (ja) * 2012-06-28 2016-10-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
CN103887316B (zh) * 2012-12-21 2017-04-12 上海天马微电子有限公司 一种图像传感器
US20140192256A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Apple Inc. Electro-optic aperture device
US9307158B2 (en) 2013-01-04 2016-04-05 Apple Inc. Electro-optic aperture device
KR20150020925A (ko) * 2013-08-19 2015-02-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN103442185B (zh) * 2013-09-02 2018-06-22 上海集成电路研发中心有限公司 一种cmos图像像素阵列
WO2015060010A1 (ja) 2013-10-24 2015-04-30 ソニー株式会社 調光装置、撮像素子及び撮像装置、並びに、調光装置の光透過率制御方法
JP2015088691A (ja) * 2013-11-01 2015-05-07 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
US9761628B2 (en) 2013-12-13 2017-09-12 Sony Corporation Imaging element and imaging device
US10381395B2 (en) 2013-12-24 2019-08-13 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light control device with stacked light control layers
US9362327B2 (en) * 2014-01-15 2016-06-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and electronic device including the same
KR101441607B1 (ko) * 2014-02-13 2014-09-24 인천대학교 산학협력단 고효율 광전소자 및 그 제조방법
JP6466070B2 (ja) 2014-03-05 2019-02-06 株式会社東芝 透明導電体およびこれを用いたデバイス
KR20150118635A (ko) * 2014-04-14 2015-10-23 에스케이하이닉스 주식회사 이미지센서 및 그의 제조 방법
KR102338334B1 (ko) * 2014-07-17 2021-12-09 삼성전자주식회사 유기 광전 소자, 이미지 센서 및 전자 장치
KR102355558B1 (ko) 2014-07-31 2022-01-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
EP3221883A4 (en) 2014-11-17 2018-07-25 Sage Electrochromics, Inc. Multiple barrier layer encapsulation stack
KR102294724B1 (ko) * 2014-12-02 2021-08-31 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시 장치
US9871067B2 (en) 2015-11-17 2018-01-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Infrared image sensor component
JP6700051B2 (ja) * 2016-01-26 2020-05-27 日本放送協会 撮像素子および撮像装置
WO2017150616A1 (ja) * 2016-03-03 2017-09-08 浜松ホトニクス株式会社 半導体光検出素子
US9759984B1 (en) 2016-05-31 2017-09-12 Apple Inc. Adjustable solid film camera aperture
TWI658410B (zh) 2016-09-07 2019-05-01 李美燕 可變光場的生物影像感測系統
TWI650875B (zh) * 2016-09-07 2019-02-11 李美燕 積體化感測模組、積體化感測組件及其製造方法
TWI672489B (zh) * 2016-10-27 2019-09-21 統創科技股份有限公司 用於微粒子分選之光源模組
CN110073494A (zh) * 2016-12-15 2019-07-30 Towerjazz松下半导体有限公司 固体摄像元件
KR102414024B1 (ko) * 2017-04-04 2022-06-29 에스케이하이닉스 주식회사 광학필터를 구비하는 이미지 센서 및 그 동작방법
JP2018200980A (ja) * 2017-05-29 2018-12-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置および固体撮像素子、並びに電子機器
CN107302665B (zh) * 2017-08-18 2020-07-24 联想(北京)有限公司 一种摄像装置、光圈调节方法和电子设备
WO2019078110A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および電子機器
JP2019080305A (ja) 2017-10-20 2019-05-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および電子機器
US20190242996A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 Mark Allen Pfluger Method, system, and apparatus for measuring displacement
KR20210014813A (ko) * 2019-07-30 2021-02-10 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN111563484B (zh) * 2020-06-23 2020-11-17 深圳市汇顶科技股份有限公司 光学图像采集装置、电子设备及其方法
WO2022016547A1 (zh) 2020-07-24 2022-01-27 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别装置和电子设备
CN111598068B (zh) * 2020-07-24 2020-11-20 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别装置和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254849A (en) * 1991-07-05 1993-10-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Image reading apparatus having light shielding element disposed between light emitting elements
US5986704A (en) * 1996-12-20 1999-11-16 Sony Corporation Solid-state image pickup device, with purposefully displaced color filters, method of manufacturing same and camera incorporating same
CN101539681A (zh) * 2004-07-20 2009-09-23 夏普株式会社 液晶显示装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794699A (ja) * 1993-09-22 1995-04-07 Sony Corp 固体撮像素子
JPH08294059A (ja) * 1995-04-21 1996-11-05 Canon Inc 撮像装置
US7850304B2 (en) * 2001-01-23 2010-12-14 Kenneth Martin Jacobs Continuous adjustable 3Deeps filter spectacles for optimized 3Deeps stereoscopic viewing and its control method and means
JP2003315838A (ja) * 2002-04-19 2003-11-06 Fuji Photo Film Co Ltd エレクトロクロミック絞り装置及びそれを用いたレンズ付きフイルムユニット
KR100790216B1 (ko) * 2006-10-17 2008-01-02 삼성전자주식회사 전도성 분산제를 이용한 ｃｎｔ 투명전극 및 그의 제조방법
JP2008124941A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像システム、及び可変フィルタの制御方法
KR100883737B1 (ko) * 2007-01-17 2009-02-12 삼성전자주식회사 망상 탄소나노튜브 박막층을 포함하는 탄소나노튜브 투명전극 및 그의 제조방법
JP5172175B2 (ja) * 2007-02-28 2013-03-27 富士フイルム株式会社 光電変換素子及び固体撮像素子
US7935560B2 (en) * 2007-09-06 2011-05-03 International Business Machines Corporation Imagers having electrically active optical elements
CA2711642C (en) * 2008-01-07 2016-11-01 Wisys Technology Foundation, Inc. Method and apparatus for identifying and characterizing material solvents and composite matrices and methods of using same
JP2011017819A (ja) 2009-07-08 2011-01-27 Sony Corp 撮像光学系及び撮像装置
KR101119916B1 (ko) * 2009-08-24 2012-03-13 삼성전자주식회사 그래핀 전극과 유기물/무기물 복합소재를 사용한 전자 소자 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254849A (en) * 1991-07-05 1993-10-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Image reading apparatus having light shielding element disposed between light emitting elements
US5986704A (en) * 1996-12-20 1999-11-16 Sony Corporation Solid-state image pickup device, with purposefully displaced color filters, method of manufacturing same and camera incorporating same
CN101539681A (zh) * 2004-07-20 2009-09-23 夏普株式会社 液晶显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143714A (zh) * 2018-08-23 2019-01-04 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种电致变色器件及其制备方法
CN109143714B (zh) * 2018-08-23 2021-09-28 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种电致变色器件及其制备方法

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Publication number Publication date
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