CN103491285B - 摄像部及摄像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高速拍摄移动图像的摄像部以及一种具有此种摄像部的摄像显示系统，所述摄像部包括：多个像素，所述多个像素中的每一者包括光电转换器件及场效应晶体管；以及读出控制线及信号线，所述读出控制线及信号线设置于所述光电转换器件的外围区域中并连接至所述晶体管。所述读出控制线包括第一布线层及第二布线层，所述第一布线层与所述第二布线层层压且相互电连接。所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与所述信号线设置于同一层中。

Description

摄像部及摄像显示系统
技术领域
本发明涉及一种适用于例如X射线照相术的摄像部以及一种使用此种摄像部的摄像显示系统。
背景技术
近年来，已开发出在无需射线照相胶片介入的情况下基于作为电信号的辐射射线来获取图像的摄像单元，以用于医疗应用、非破坏性检查应用等中的X射线摄像单元。在此种摄像单元中，对于每一像素均设置有光电转换器件及场效应薄膜晶体管(thin filmtransistor；TFT)。使用包括晶体管的像素电路提取存储于像素中的信号电荷，从而获得基于辐射量的电信号。
作为用于此种摄像单元的光电转换器件，例如可使用正-本征-负(PositiveIntrinsic Negative；PIN)光电二极管。PIN光电二极管具有其中所谓的i型半导体层(本征半导体层)介于p型半导体层与n型半导体层之间的结构。此种PIN光电二极管能够以与入射光的量相对应的量提取信号电荷(例如，参见未经审查的日本专利申请公开公报第2008-277710号及第2011-14752号)。
在上述辐射摄像单元中的例如用于冠状静脉等的对比射线照相术的医用X射线摄像单元中，需要高速拍摄移动的图像。然而，在大型摄像单元中，尤其是读出控制线(扫描线)形成为很长，从而不利地导致布线的时间常数增大及读出时间增长。
发明内容
因此，本发明期望提供一种能够高速拍摄移动图像的摄像部以及一种具有此种摄像部的摄像显示系统。
根据本发明的实施例，提供一种摄像部，其包括：多个像素，所述多个像素中的每一者包括光电转换器件及场效应晶体管；以及读出控制线及信号线，所述读出控制线及信号线设置于所述光电转换器件的外围处并连接至所述晶体管。所述读出控制线包括第一布线层及第二布线层，所述第一布线层与所述第二布线层层压且相互电连接。所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与所述信号线设置于同一层中。
根据本发明的实施例，提供一种摄像显示系统，所述摄像显示系统具有摄像单元及显示单元，所述显示单元基于所述摄像单元所获取的摄像信号而进行图像显示。所述摄像单元包括：多个像素，所述多个像素中的每一者包括光电转换器件及场效应晶体管；以及读出控制线及信号线，所述读出控制线及信号线位于所述光电转换器件的外围处并连接至所述晶体管。所述读出控制线包括第一布线层及第二布线层，所述第一布线层与所述第二布线层层压且相互电连接。所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与所述信号线设置于同一层中。
在根据本发明上述实施例的摄像部及摄像显示系统中，所述第一布线层及所述第二布线层在所述光电转换器件的外围处层压于读出控制线中。所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与信号线设置于同一层中。相比其中读出控制线被形成为单层的情形，布线电阻降低且时间常数减小。
根据本发明上述实施例的摄像部及摄像显示系统，所述第一布线层与所述第二布线层在所述光电转换器件的外围处以电连接的状态层压于读出控制线中。所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与信号线设置于同一层中。此使得可减小布线的时间常数并缩短读出时间。因此，可高速拍摄移动的图像。
应理解，上述总体说明及以下详细说明均为示例性的，且旨在对所要求保护的发明进行进一步解释。
附图说明
提供附图是为了使读者进一步理解本发明，且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示各实施例并与本说明书一起用于描述本发明的原理。
图1为图示根据本发明实施例的摄像单元的总体配置示例的方框图；
图2为图示图1所示摄像部的示意性配置示例的示意图；
图3为图示图1所示像素等的详细配置示例的电路图；
图4为图示图1所示像素的主要部分的平面配置示例的示意图；
图5为图4所示像素的对应于线A-A’的区域的剖视图；
图6为与图4所示接触部相邻的区域的剖视图；
图7为图示根据对比例的像素的主要部分的平面配置示例的示意图；
图8为用于解释填充因数增大效应的剖视图；
图9A及图9B为根据另一对比例的像素的剖视图；
图10为根据变型例1的像素的剖视图；
图11A及图11B为根据变型例2的像素的剖视图；
图12为根据变型例3的像素的剖视图；
图13为图示根据变型例4-1的像素等的配置的电路图；
图14为图示根据变型例4-2的像素等的配置的电路图；
图15为图示根据变型例4-3的像素等的配置的电路图；
图16为图示根据变型例4-4的像素等的配置的电路图；
图17A及图17B分别为根据变型例5-1及变型例5-2的像素的剖视图；
图18为图示根据应用示例的摄像显示系统的示意性配置的示意图；
以及
图19为图示读出控制线的另一示例的平面示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的实施例。应注意，将按以下顺序进行说明。
1.实施例(其中光电转换器件的下电极与晶体管的第一栅电极设置于同一层中的摄像单元的示例)
2.变型例1(其中下电极与第二栅电极设置于同一层中的示例)
3.变型例2(其中下电极设置于高于信号线的层中的示例)
4.变型例3(其中未设置下电极(即，低温多晶硅用于n型半导体层)的示例)
5.变型例4-1及4-2(无源像素电路的其他示例)
6.变型例5-1及5-2(有源像素电路的其他示例)
7.变型例6(间接转换型摄像单元的示例)
8.变型例7(直接转换型摄像单元的示例)
9.应用示例(摄像显示系统的示例)
[实施例]
[配置]
图1图示根据本发明实施例的摄像单元(摄像单元1)的总体方框配置。摄像单元1基于入射光(摄像光)读取关于对象的信息(拍摄对象的图像)。摄像单元1可包括例如摄像部11、行扫描部13、A/D转换部14、列扫描部15及系统控制部16。
(摄像部11)
摄像部11响应于入射光(摄像光)而产生电信号。在此摄像部11中，像素(摄像像素，单位像素)20以二维方式排列成行与列(排列成矩阵)。每一像素20包括光电转换器件(下文所述的光电转换器件21)。所述光电转换器件产生与入射光量相对应的量的光电荷并将所述光电荷存储于其内部。应注意，如图1所示，以下说明中将把摄像部11中的水平方向(行向)称为“H”方向，并将垂直方向(列向)称为“V”方向。
如图2所示，摄像部11可例如设置于基板110上且包括每一像素20的光电转换器件21及场效应晶体管22。应注意，例如，摄像部11的顶面上或基板110的背侧上可设置有下文所述的波长转换层，且摄像单元1例如可用作所谓的间接转换型辐射摄像单元。
图3图示像素20的电路配置(被称为无源电路配置)连同A/D转换部14中的下文所述电荷放大器电路171的电路配置的示例。无源像素20设置有所述一个光电转换器件21及所述一个晶体管22。此外，沿H方向延伸的读出控制线Lread(例如栅极线及扫描线)及沿V方向延伸的信号线Lsig连接至此像素20。如后文中所详细描述，读出控制线Lread具有其中多个布线层电连接并层压的结构(分路器结构)。
光电转换器件21例如可为正-本征-负(Positive Intrinsic Negative；PIN)光电二极管或金属绝缘半导体(Metal-Insulator-Semiconductor；MIS)传感器。如上所述，光电转换器件21产生与入射光(摄像光Lin)的量相对应的量的信号电荷。应注意，此处，此光电转换器件21的阴极连接至存储节点N。
晶体管22是如下晶体管(读出晶体管)：其响应于通过读出控制线Lread提供的行扫描信号而进入接通(ON)状态，从而将光电转换器件21所获取的信号电荷(输入电压Vin)输出至信号线Lsig。此处，晶体管22是使用N沟道型(N型)场效应晶体管(Field-EffectTransistor；FET)构成。作为另一选择，晶体管22可使用P沟道型(P型)FET等构成。在像素20的电路配置中，晶体管22的栅极连接至读出控制线Lread，源极(或漏极)可连接至例如信号线Lsig，且漏极(或源极)例如可通过存储节点N而连接至光电转换器件21的阴极。另外，此处，光电转换器件21的阳极连接至地面(接地)。
此处，晶体管22具有三个端子，所述三个端子分别为如上所述的栅极(栅电极)、源极(源电极)及漏极(漏电极)。晶体管22例如可具有所谓的双栅极结构(图未示出)，在所述双栅极结构中，对于上述端子中的栅电极，两个栅电极之间夹置有半导体层(有源层)。然而，晶体管22并非仅限于此种双栅极结构，而是可具有为半导体层设置一个栅电极的结构(即，单栅极结构)。另外，在单栅极结构的情形中，晶体管22可具有所谓的底栅极结构或顶栅极结构。
行扫描部13例如可包括预定的移位寄存器电路及逻辑电路等。行扫描部13是像素驱动部(行扫描电路)，其在摄像部11中逐行地(沿每一水平线)对像素20进行驱动(即，进行线序扫描)。具体而言，行扫描部13例如可通过线序扫描来执行摄像操作(例如读取操作)。应注意，此种线序扫描是通过经由读出控制线Lread将上述行扫描信号提供至每一像素20(具体而言是晶体管22)而执行。
A/D转换部14包括多个列选择部17，其中每一列选择部17是为每多个(此处为四个)信号线Lsig设置。A/D转换部14基于通过信号线Lsig而被输入的信号电压(信号电荷)而执行A/D转换(模拟/数字转换)。因此，产生由数字信号(即，摄像信号)形成的输出数据Dout并被输出至外部。
每一列选择部17可具有例如电荷放大器电路171(图3)，电荷放大器电路171可包括电荷放大器172、电容装置(电容器或反馈电容装置)C1及开关SW1。每一列选择部17还具有图中未示出的取样保持(S/H)电路、多路复用电路(选择电路)及A/D转换器。
电荷放大器172是用于将从信号线Lsig读出的信号电荷转换成电压(即，执行Q-V转换)的放大器。在此电荷放大器172中，信号线Lsig的一端连接至负侧(-侧)上的输入端，且预定的复位电压Vrst被输入至正侧(+侧)上的输入端。电荷放大器172的输出端与电荷放大器172的负侧上的输入端之间通过包括电容装置C1及开关SW1的并联电路而建立起反馈连接。换言之，电容装置C1的一个端子连接至电荷放大器172的负侧上的输入端，且电容装置C1的另一端子连接至电荷放大器172的输出端。类似地，开关SW1的一个端子连接至电荷放大器172的负侧上的输入端，且开关SW1的另一端子连接至电荷放大器172的输出端。应注意，此开关SW1的接通/断开(ON/OFF)状态是由通过放大器复位控制线Lcarst从系统控制部16提供的控制信号(放大器复位控制信号)控制。
列扫描部15例如可包括图未示出的移位寄存器及地址译码器等。列扫描部15依序驱动每一列选择部17。通过此列扫描部15所进行的选择扫描，通过每一信号线Lsig读出的每一像素20的信号(上述输出数据Dout)被依序输出至外部。
系统控制部16控制行扫描部13、A/D转换部14及列扫描部15中的每一者的操作。具体而言，系统控制部16包括用于产生各种时序信号(控制信号)的时序产生器并基于所述时序产生器所产生的各种时序信号而控制行扫描部13、A/D转换部14及列扫描部15的驱动。基于系统控制部16的此种控制，行扫描部13、A/D转换部14及列扫描部15中的每一者对每一像素20执行摄像驱动(线序摄像驱动)。由此从摄像部11获取输出数据Dout。
(像素20的详细配置)
图4图示像素20的主要部分的平面配置示例。图5图示对应于图4中线A-A’的区域的剖面配置，而图6图示接触部(接触部C1)的相邻部分的剖面配置。光电转换器件21及晶体管22在像素20中以此种方式设置。然而，在图4中，在光电转换器件21的形成区域中仅示出下电极111(第一电极)，且为简化起见未示出其他组件。
如图5及图6所示，在光电转换器件21中，例如，下电极111可设置于基板110上的选择性区域中。在此下电极111上，可依次层压有n型半导体层112、i型半导体层113及p型半导体层114。在p型半导体层114上设置有上电极115(第二电极)。此光电转换器件21由包括层间绝缘膜、保护膜等的绝缘膜116覆盖。应注意，在本实施例的光电转换器件21中，示出各半导体层从下电极111侧以n-i-p的顺序设置的配置作为示例。然而并非仅限于此示例，各半导体层可从下电极111侧以p-i-n的顺序设置。
下电极111例如可由诸如钼(Mo)、钛(Ti)及铝(Al)等元素中的任一种的单质制成，或由包含这些元素中的两种或更多种的合金(例如MoAl等)制成。应注意，此处，下电极111连接至晶体管22的源极(或漏极)，且信号电荷从此下电极111侧而被提取。晶体管22的漏极(源极)通过接触部C2而连接至信号线210(Lsig)。然而，当信号电荷从上电极115侧被提取时，此下电极111例如可连接至例如用于提供基准电位的电源布线的布线，且电荷被释放。
n型半导体层112例如可包括半导体材料(例如非晶硅、微晶硅及多晶硅(polysilicon))并可例如使用n型非晶硅构成。此n型半导体层112具有平面形状(即沿基板表面的平面形状)，该平面形状未在图中具体示出但可与下电极111的平面形状基本上相同。
i型半导体层113是非掺杂型本征半导体并可使用例如非晶硅构成。i型半导体层113可具有例如约400nm～约2,000nm(包括端值)的厚度，且厚度越大，感光灵敏度可越高。具体而言，与所谓的平面型结构(其中i型半导体层沿横向介于p型半导体层与n型半导体层之间的结构)相比，在n型半导体层112、i型半导体层113及p型半导体层114如在本实施例中一般沿垂直方向层压的结构情形中，容易确保i型半导体层113具有较大厚度。因此，与平面型结构相比可提高感光灵敏度。
p型半导体层114可使用例如非晶硅构成并形成p+区域。应注意，i型半导体层113及p型半导体层114分别具有与n型半导体层112相似的平面形状。
上电极115可为例如用于释放电荷的电极，并例如可连接至例如用于提供基准电位的电源布线的布线。然而，当信号电荷从上电极15侧被提取时，上电极115例如可电连接至晶体管22的源极。此上电极115可使用例如由诸如ITO(铟锡氧化物)等材料制成的透明导电膜构成。应注意，上电极115的平面形状也未在图中具体示出，但其可与p型半导体层114的形状相似。
绝缘膜116例如可为由诸如氧化硅(SiOX)膜、氮氧化硅(SiON)膜及氮化硅(SiNX)膜等膜中的一或多种制成的层压膜。作为另一选择，绝缘膜116可使用有机材料(例如丙烯酸树脂)构成。
(光电转换器件21及读出控制线211的详细配置)
在本实施例中，在如上所述的摄像部11中，读出控制线211(Lread)及信号线210设置于光电转换器件21的外围处。具体而言，例如，读出控制线211可被设置成沿H方向延伸，且信号线210可被设置成沿V方向延伸，且读出控制线211与信号线210彼此相交(从而在整体上形成网格)。光电转换器件21与晶体管22一起被设置于由读出控制线211及信号线210围绕的区域中。
读出控制线211电连接至晶体管22的栅电极并用作布线以提供使晶体管22在如上所述的接通(ON)操作与断开(OFF)操作之间切换的控制信号。在本实施例中，此读出控制线211包括下布线层211b(第一布线层)及上布线层211a(第二布线层)，且下布线层211b与上布线层211a以电连接的状态层压。
下布线层211b是与晶体管22的栅电极设置于同一层中的布线层。此处，由于晶体管22具有如上所述的双栅极结构，因此下布线层211b包括电连接至下栅电极(图未示出)的栅极布线层211b1(第一栅极布线层)以及电连接至上栅电极220的栅极布线层211b2(第二栅极布线层)。这些栅极布线层211b1及211b2在接触部C1处电连接。下布线层211b可由例如与晶体管22的每一栅电极相似的材料(例如钼等)制成，并可具有例如约6μm～约8μm(包括端值)的宽度。应注意，图4中未具体示出下栅电极，但下栅电极设置于与上栅电极220相对的区域中以使半导体层介于其间。
上布线层211a是与信号线210设置于同一层中的布线层。上布线层211a可使用例如与信号线210相似的材料(例如铝等)构成并可具有约2.5μm～约7μm(包括端值)的宽度。上布线层211a在接触部C1处电连接至下布线层211b。应注意，优选地，上布线层211a在接触部C1处可确保具有约6μm～约7μm(包括端值)的宽度，而其他布线部的宽度可减小至约2.5μm～约4μm(包括端值)。
这样，读出控制线211具有其中上布线层211a与下布线层211b层压的布线连接结构，且在该布线连接结构的至少一部分(区域d1)中，下布线层211b被移除。换言之，下布线层211b在区域d1中被分割，且上布线层211a跨过被分割的下布线层211b上而设置(以连接下布线层211b)。应注意，在上布线层211a中，电阻低于下布线层211b的电阻，且因此可形成窄于下布线层211b的线宽。
如上所述，光电转换器件21的下电极111设置于不同于上布线层211a的层中。此处，其中设置有下电极111的层低于其中设置有上布线层211a的层(即，下电极111设置于上布线层211a与基板110之间的层中)。具体而言，下电极111与栅极布线层211b1设置于同一层中并可使用例如与栅极布线层211b1相同的材料构成。
此外，下电极111在下布线层211b被移除的区域d1中被设置成朝读出控制线211侧突出(即，设置有突出部D1a)。下布线层211b的一部分的移除使得可扩大下电极111的形成区域(即，扩大光电转换器件21的形成区域)，这在增大填充因数方面是有利的。
[功能及有益效果]
在本实施例的摄像单元1中，当摄像光Lin入射于摄像部11上时，此摄像光Lin在每一像素20中的光电转换器件21中被转换成信号电荷(即，经光电转换)。此时，在存储节点N中，由于存储通过光电转换而产生的信号电荷而发生与节点电容相对应的电压变化。具体而言，当存储节点的电容假设为“Cs”且所产生的信号电荷假设为“q”时，在存储节点N中，电压会变化q/Cs(在此情形中为降低)。响应于此种电压变化，对应于信号电荷的电压被施加至晶体管22的漏极。当晶体管22响应于通过读出控制线Lread所提供的行扫描信号而进入接通(ON)状态时，存储于存储节点N中的信号电荷(对应于信号电荷且施加至晶体管22的漏极的电压)从像素20而被读取至信号线Lsig。
对于每多个(此处为四个)像素列，所读取的信号电荷通过信号线Lsig而被输入至A/D转换部14中的列选择部17中。在列选择部17中，在电荷放大器电路171中对通过每一信号线Lsig输入的每一信号电荷执行Q-V转换(从信号电荷至信号电压的转换)并随后执行A/D转换等，从而产生由数字信号(即，摄像信号)形成的输出数据Dout。这样，输出数据Dout从每一列选择部17依序输出并被传输至外部(或被输入至图未示出的内部存储器)。
此处，在摄像单元1中，读出控制线Lread的布线电阻可使时间常数增大并使读出时间增长。由于读出控制线Lread通常使用与晶体管22的栅电极相似的材料(钼等)构成，因此布线电阻容易地增大。具体而言，当摄像单元1较大或医疗应用等需要高速移动图像时，需要改善摄像单元1。
因此，在本实施例中，在读出控制线211中，上布线层211a与下布线层211b层压，且这些层在接触部C1处电连接。此处，上布线层211a如上所述与信号线210设置于同一层中。因此，上布线层211a是使用与信号线210相似的低电阻材料(铝等)构成并具有相对低的电阻。因此，通过采用包括上布线层211a及下布线层211b的布线连接结构，读出控制线211的布线电阻减小且时间常数减小。
(对比例)
图7图示根据本实施例的对比例的像素的主要部分的平面配置。图8的(B)部分图示沿图7的线B-B’截取的剖面配置。在此对比例中，读出控制线1013(Lread)以类似于本实施例的方式被形成为使下布线层1013b与上布线层1013a层压并在接触部C100处电连接。另外，下布线层1013b与晶体管102的栅电极(栅极布线)设置于同一层中，且上布线层1013a与信号线1012设置于同一层中。上布线层1013a与下布线层1013b的此种层压结构使得可获得与上述有益效果相似的有益效果(使布线电阻减小)。
然而，在此对比例中，光电转换器件101的下电极1011设置于与上布线层1013a及信号线1012同一层中。图8的(A)部分图示本实施例的像素的剖面配置，且图8的(B)部分图示对比例的像素的剖面配置。当下电极1101与上布线层1013a及信号线1012设置于同一层中(如图8的(B)部分所示)时，下电极1101与上布线层1013a之间的区域d100a以及下电极1101与信号线1102之间的区域d100b中会容易地发生电容耦合。因此，需要确保预定的或更大的空间作为区域d100a及d100b各自中的布线间隔。因此，当下电极1101如在对比例中一般与上布线层1013a设置于同一层中时，下电极1101的形成区域Db会减小如同区域d100a及d100b那么大，此使得难以实现优良的填充因数(光接收有效区域/像素区域)。
再者，在此对比例中，读出控制线1013被配置成使下布线层1013b不被部分地移除(分割)。因此，如图9A及图9B所示，例如，即使当下电极1101设置于上布线层1013a与基板1011之间时，也会在下电极1101与下布线层1013b(栅极布线层1013b1及1013b2)之间发生电容耦合。
另一方面，在本实施例中，如图8的(A)部分及图4所示，下电极111设置于不同于上布线层211a(及信号线210)的层中。此处，在上布线层211a与基板110之间，下电极111与栅极布线层211b1(图8的(A)部分中未示出)设置于同一层中。因此，下电极111与上布线层211a之间以及下电极111与信号线210之间发生上述电容耦合的可能性减小。因此，下电极111能够形成于大于上述区域Db的区域Da上，且填充因数因此而增大。
此外，在读出控制线211中，下布线层211b的一部分被移除(在区域d1中)。由于上布线层211a的桥路(旁路)形成于其中下布线层211b的部分被移除的区域d1中，因此可在不增大布线电阻的情况下减小读出控制线211的宽度。因此，能够使下电极111的形成区域扩大。例如，可容许下电极111的一部分朝读出控制线211侧突出(即，可形成突出部D1a)。此外，与对比例相比，也可在沿信号线210的区域(D1b)中扩大下电极111的形成区域。此使得可更有效地提高填充因数。
如上所述，在本实施例中，在设置于光电转换器件21外围处的读出控制线211(Lread)中，电连接至晶体管22的栅电极的下布线层211b与和信号线210(Lsig)设置于同一层中的上布线层211a层压。此使得与读出控制线211被形成为单层的情形相比，可降低布线电阻并减小时间常数。因此，可缩短读出时间并高速地拍摄移动图像。
接下来，将描述上述实施例的变型例(变型例1～7)。应注意，与上述实施例相同的组件将使用与上述实施例相同的附图标记，且不再予以赘述。
[变型例1]
图10图示根据变型例1的像素的剖面结构。图10等效于沿图4的线A-A’截取的剖视图。在上述实施例中，下电极111与下布线层211b的下栅极布线层211b1设置于同一层中。然而，下电极111所设置的位置并非仅限于此，而是可位于不同于上布线层211a的任何层中。
例如，下电极111可与下布线层211b的上栅极布线层211b2(图10中未示出)设置于同一层中，如图10所示。在此种情形中，也可通过在读出控制线211中层压上布线层211a与下布线层211b并将这些层电连接来减小读出控制线211的布线电阻。另外，由于下布线层211b的一部分被移除，因此下电极111与上布线层211a及信号线210中每一者之间发生电容耦合的可能性减小。因此，下电极111的形成区域扩大，从而使填充因数增大。因此，可获得与上述实施例相似的有益效果。
[变型例2]
图11A及图11B分别图示根据变型例2的像素的剖面配置。图11A及图11B中的每一者均等效于沿图4的线A-A’截取的剖视图。如本实施例所举例说明，下电极111可设置于高于上布线层211a的层中。然而，在此种情形中，下布线层211b的一部分可如图11A所示被移除，或可如图11B所示不被移除。这是因为下电极111与下布线层211b之间发生电容耦合的可能性减小。
[变型例3]
图12图示根据变型例3的像素的剖面配置。在上述实施例等中，已描述了其中n型半导体层112、i型半导体层113及p型半导体层114层压于下电极111与上电极115之间的结构作为光电转换器件21的示例。然而，可不形成其中的下电极111。例如，可通过对n型半导体层117使用低温多晶硅而形成其中不需要下电极111的装置(光电转换器件21a)。具体而言，在光电转换器件21a中，n型半导体层117设置于基板110上的选择性区域上方并使绝缘膜116介于其间。在此n型半导体层117上依次层压有i型半导体层113、p型半导体层114及上电极115。当如上所述对n型半导体层117使用低温多晶硅时，n型半导体层117具有低电阻，因此不需要下电极11 1。在此种情形中也可获得与上述实施例等效的有益效果。
[变型例4-1]
图13图示根据变型例4-1的像素(像素20A)的电路配置连同电荷放大器电路171的电路配置示例。与上述实施例的像素20一样，像素20A包括所谓的无源像素电路并包括所述一个光电转换器件21及所述一个晶体管22。另外，读出控制线Lread及信号线Lsig连接至此像素20A。
然而，此变型例的像素20A与上述实施例的像素20的不同之处在于，光电转换器件21的阳极连接至存储节点N，且光电转换器件21的阴极连接至电源。这样，在像素20A中，存储节点N可连接至光电转换器件21的阳极。即使在此种情形中，也可实现与上述实施例的摄像单元1相似的有益效果。
[变型例4-2]
图14图示根据变型例4-2的像素(像素20B)的电路配置连同电荷放大器电路171的电路配置示例。与上述实施例的像素20一样，此像素20B具有所谓的无源电路配置并连接至读出控制线Lread及信号线Lsig。
然而，在此变型例中，像素20B除包括一个光电转换器件21外还包括两个晶体管22A及22B。所述两个晶体管22A及22B彼此串联连接(即，晶体管22A及22B其中之一的源极或漏极电连接至另一晶体管的源极或漏极)。此外，晶体管22A及22B中每一者的栅极均连接至读出控制线Lread。
这样，可采用其中像素20B设置有串联连接的所述两个晶体管22A及22B的配置。即使在此种情形中，也可实现与上述实施例相似的有益效果。
[变型例4-3及4-4]
图15图示根据变型例4-3的像素(像素20C)的电路配置连同放大器电路171A的电路配置示例。图16图示根据变型例4-4的像素(像素20D)的电路配置连同放大器电路171A的电路配置示例。与上述像素20、20A及20B不同，像素20C及20D分别包括所谓的有源像素电路。
像素20C或20D设置有所述一个光电转换器件21及三个晶体管22、23及24。包括读出控制线Lread及信号线Lsig在内，复位控制线Lrst也连接至像素20C或20D。
在像素20C或20D中，晶体管22的栅极连接至读出控制线Lread，源极可连接至例如信号线Lsig，且漏极可连接至例如晶体管23的漏极，从而形成源跟随电路。晶体管23的源极可连接至例如电源VDD。晶体管23的栅极可例如通过存储节点N而连接至光电转换器件21的阴极(在图15所示的变型例中)或阳极(在图16所示的变型例中)以及用作复位晶体管的晶体管24的漏极。晶体管24的栅极连接至复位控制线Lrst，且例如可对晶体管24的源极施加复位电压Vrst。在图15所示的变型例4-3中，光电转换器件21的阳极连接至地面(接地)，且在图16所示的变型例4-4中，光电转换器件21的阴极连接至电源。
放大器电路171A是其中在上述列选择部17中设置恒流源171及放大器176以取代电荷放大器172、电容装置C1及开关SW1的电路。在放大器176中，信号线Lsig连接至正侧上的输入端，且负侧上的输入端与输出端相互连接，从而形成电压跟随器电路。应注意，恒流源171的一个端子连接至信号线Lsig的一端，且电源VSS连接至此恒流源171的另一端子。
具有此种有源像素20C或20D的摄像单元也能够实现与上述实施例相似的有益效果。
[变型例5-1]
图17A图示根据变型例5-1的摄像部(摄像部11A)的示意性配置。在此变型例中，光电转换层111上(绝缘膜116上)还设置有波长转换层120。波长转换层120将辐射射线Rrad(例如，α射线、β射线、γ射线及X射线等)的波长转换成处于光电转换器件21的灵敏度范围内的波长。此使得能够在光电转换器件21中基于辐射射线Rrad读取信息。波长转换层120可由例如能够将辐射射线(例如X射线)转换成可见光的荧光物质(例如闪烁物)制成。上述波长转换层120可通过例如以下方式获得：在绝缘膜116上形成由例如有机材料及旋布玻璃材料等材料制成的平坦化膜，并随后例如在所述平坦化膜上形成荧光膜(例如，CsI、NaI及CaF2)。此种像素配置可应用于例如所谓的间接辐射摄像单元。
[变型例5-2]
图17B图示根据变型例5-2的摄像部(摄像部11B)的示意性配置。与上述实施例等不同，摄像部11B包括能够将入射辐射射线Rrad转换成电信号的光电转换器件。此种光电转换器件可使用例如非晶硒(a-Se)半导体及碲化镉(CdTe)半导体等材料构成。此种摄像部11B可应用于例如所谓的直接辐射摄像单元。
具有根据变型例5-1及5-2中任一者的摄像部的摄像单元可用作能够基于入射辐射射线Rrad获取电信号的各种类型的辐射摄像单元中的任一种。摄像单元可应用于例如医用X射线摄像单元(例如，数字射线照相术)、在机场等使用的行李检查X射线摄像单元及工业用X射线摄像单元(例如用于检查集装箱中的危险物品等的检查单元以及用于检查袋中物体等的检查单元)等等。
[应用示例]
根据实施例及变型例中每一者的摄像单元可应用于如下所述的摄像显示系统。
图18图示根据应用示例的摄像显示系统(摄像显示系统5)的示意性配置示例。摄像显示系统5包括摄像单元1，摄像单元1具有根据实施例等中的任一者的摄像部11(或摄像部11A)。摄像显示系统5还包括图像处理部52及显示单元4。在此示例中，摄像显示系统5被配置成使用辐射射线的摄像显示系统(即，辐射摄像显示系统)。
图像处理部52通过对从摄像单元1输出的输出数据Dout(摄像信号)进行预定的图像处理而产生图像数据D1。显示单元4基于图像处理部52所产生的图像数据D1而在预定的显示器屏幕40上显示图像。
在此摄像显示系统5中，摄像单元1(此处为辐射摄像单元)基于从光源(此处为辐射源，例如X射线源)51发射至对象50的照射光(此处为辐射射线)而获取对象50的图像数据Dout。随后，摄像单元1将所获取的图像数据Dout输出至图像处理部52。图像处理部52对所输入的图像数据Dout进行上述预定的图像处理并随后将经图像处理的图像数据(显示数据)D1输出至显示单元4。显示单元4基于所输入的图像数据D1而在显示器屏幕40上显示图像信息(所拍摄的图像)。
这样，在此应用示例的摄像显示系统5中，容许在摄像单元1中获取对象50的图像作为电信号。因此，能够通过将所获取的电信号传输至显示单元4而进行图像显示。换言之，容许在不使用通常所用的射线照相胶片的情况下观察对象50的图像，而且还可对移动的图像进行照相及显示。
应注意，已使用其中摄像单元1被配置成辐射摄像单元且摄像显示系统被配置成使用辐射射线的情形对此应用示例进行了描述。然而，本发明任一实施例的摄像显示系统也适用于使用其他类型的摄像单元的系统。
尽管已结合实施例、变型例及应用示例对本发明进行了描述，然而本发明并非仅限于此，而是可以各种方式进行修改。例如，在上述实施例等中将下布线层211b在读出控制线211中被部分地分割的配置作为示例，但下布线层211b可在某种程度上不被完全切割。例如，如图19所示，在读出控制线211中，下布线层211b的一部分(区域d1)可刻有凹槽(形成凹口211c)，且上布线层211a可被设置成覆盖此凹口211c的至少一部分。
此外，在上述实施例等中，摄像部中的像素的电路配置可为其他电路配置，而非仅限于结合所述实施例等其中每一者所述的电路配置(例如，像素20及像素20A～20D的电路配置)。相似地，行扫描部、列选择部等其中每一者的电路配置可为其他电路配置，而非仅限于结合所述实施例等其中每一者所述的电路配置。
此外，实施例等中所述的摄像部、行扫描部、A/D转换部(列选择部)、列扫描部等其中每一者例如可形成于同一基板上。具体而言，可通过使用例如多晶半导体(例如低温多晶硅)而将这些电路部件中的开关等形成于同一基板上。此使得可例如基于来从外部系统控制部的控制信号而在所述同一基板上执行驱动操作，从而能够减小边框(具有三个自由侧面的边框结构)的尺寸，并提高布线连接的可靠性。
此外，本发明涵盖本文所述及并入本文中的各种实施例及变型例中的某些或全部的任何可能的组合。
因此，可根据本发明的上述示例性实施例及变型例而实现至少以下配置。
(1)一种摄像部，所述摄像部具有像素，所述像素包括：
光电转换器件，其用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷，晶体管，以及
读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线位于所述晶体管的外围之外并连接至所述晶体管，其中，
所述读出控制线包括第一布线层，所述第一布线层电连接至第二布线层，以及所述第二布线层与所述信号线位于同一层中。
(2)如(1)所述的摄像部，其中，所述第一布线层与所述第二布线层层压。
(3)如(2)所述的摄像部，其中，所述第二布线层被分割成至少两个部分，且所述第一布线层跨过所述第二布线层的每一部分延伸。
(4)如(1)所述的摄像部，其中，所述光电转换器件用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷。
(5)如(1)所述的摄像部，其中，所述第一布线层的一部分被移除。
(6)如(1)所述的摄像部，其中，所述光电转换器件包括第一类型的半导体层、本征半导体层以及第二类型的半导体层。
(7)如(6)所述的摄像部，其中，所述第一类型的半导体层包括低温多晶硅、非晶硅及微晶硅中至少之一。
(8)一种摄像显示系统，包括：
摄像单元；以及
显示单元，其用于显示从所述摄像单元接收的摄像信号，其中，
所述摄像单元包括：(a)摄像部，其包括排列成矩阵的多个像素；(b)行扫描部；(c)A/D转换部；(d)列扫描部；以及(e)系统控制部，其用于控制所述行扫描部、所述A/D转换部及所述列扫描部，
所述像素中的每一者包括：(a)光电转换器件，其用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷；(b)晶体管；以及(c)读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线位于所述晶体管的外围之外并连接至所述晶体管，
所述读出控制线包括第一布线层，所述第一布线层电连接至第二布线层，以及所述第二布线层与所述信号线位于同一层中。
(9)如(8)所述的摄像显示系统，其中，所述光电转换器件用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷。
(10)如(8)所述的摄像显示系统，其中，所述摄像部还包括波长转换层，所述波长转换层用于将辐射射线的波长转换成处于所述光电转换器件的灵敏度范围内的波长。
(11)如(10)所述的摄像单元，其中，所述波长转换层用于将X射线波长转换成处于所述光电转换器件的灵敏度范围内的波长。
(12)一种摄像单元，其包括：
多个像素，所述多个像素中的每一者包括光电转换器件及场效应晶体管；以及
读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线设置于所述光电转换器件的外围区域中并连接至所述晶体管，所述读出控制线包括第一布线层及第二布线层，所述第一布线层与所述第二布线层层压并相互电连接，所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与所述信号线设置于同一层中。
(13)如(12)所述的摄像单元，其中，所述第一布线层的至少一部分被移除。
(14)如(13)所述的摄像单元，其中，
所述光电转换器件包括依次设置于基板上的第一电极、第一导电型的半导体层、本征半导体层、第二导电型的半导体层及第二电极，以及
所述第一电极与所述读出控制线的所述第二布线层设置于不同的层中。
(15)如(13)或(14)所述的摄像单元，其中，所述第一电极被设置成在所述第一布线层被移除的区域中朝所述读出控制线突出。
(16)如(14)或(15)所述的摄像单元，其中，所述第一电极设置于位于所述第二布线层与所述基板之间的层中。
(17)如(16)所述的摄像单元，其中，
所述晶体管包括从所述基板依次设置的第一栅电极、半导体层及第二栅电极，以及
所述第一布线层包括第一栅极布线层及第二栅极布线层，所述第一栅极布线层与所述第一栅电极设置于同一层中，且所述第二栅极布线层与所述第二栅电极设置于同一层中。
(18)如(17)所述的摄像单元，其中，所述第一电极与所述第一栅极布线层设置于同一层中。
(19)如(17)所述的摄像单元，其中，所述第一电极与所述第二栅极布线层设置于同一层中。
(20)如(14)或(15)所述的摄像单元，其中，所述第一电极设置于位于所述第二布线层的与所述基板相反的一侧上的层中。
(21)如(14)至(20)中的任一项所述的摄像单元，其中，所述第一导电型的半导体层包括非晶硅、微晶硅及多晶硅之一。
(22)如(13)所述的摄像单元，其中，
所述光电转换器件包括依次设置于基板上的第一导电型的半导体层、本征半导体层、第二导电型的半导体层及第二电极，以及
所述第一导电型的半导体层与所述读出控制线的所述第二布线层设置于不同的层中。
(23)如(22)所述的摄像单元，其中，所述第一导电型的半导体层包括低温多晶硅。
(24)如(12)至(23)中的任一项所述的摄像单元，还包括设置于所述光电转换器件上的波长转换层，所述波长转换层将辐射射线的波长转换成处于所述光电转换器件的灵敏度范围内的波长。
(25)如(12)至(24)中的任一项所述的摄像单元，其中，所述光电转换器件基于入射辐射射线而产生电信号。
(26)如(24)或(25)所述的摄像单元，其中，所述辐射射线是X射线。
(27)一种摄像显示系统，所述摄像显示系统具有摄像单元及显示单元，所述显示单元基于所述摄像单元所获取的摄像信号而进行图像显示，所述摄像单元包括：
多个像素，所述多个像素中的每一者包括光电转换器件及场效应晶体管；以及
读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线设置于所述光电转换器件的外围区域中并连接至所述晶体管，所述读出控制线包括第一布线层及第二布线层，所述第一布线层与所述第二布线层层压并相互电连接，所述第一布线层电连接至所述晶体管的栅电极，且所述第二布线层与所述信号线设置于同一层中。
本发明所包含的主题与2012年6月13日向日本专利局提出的日本优先权申请案JP2012-133858中所公开的主题相关，所述日本优先权申请案的全部内容以引用方式并入本文中。
所属领域的技术人员应理解，可根据设计要求及其他因素发生各种修改、组合、子组合及改变，只要其属于随附权利要求书或其等效内容的范围内即可。

Claims (11)

1.一种摄像部，所述摄像部具有像素，所述像素包括：
光电转换器件，其用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷；
晶体管；以及
读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线位于所述晶体管的外围之外并连接至所述晶体管，其中，
所述读出控制线包括第一布线层和第二布线层，所述第二布线层电连接至所述第一布线层，并且所述第二布线层与所述信号线位于同一层中。
2.如权利要求1所述的摄像部，其中，所述第一布线层与所述第二布线层层压。
3.如权利要求2所述的摄像部，其中，所述第二布线层被分割成至少两个部分，且所述第一布线层跨过所述第二布线层的每一部分延伸。
4.如权利要求1所述的摄像部，其中，所述光电转换器件用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷。
5.如权利要求1所述的摄像部，其中，所述第一布线层的一部分被移除。
6.如权利要求1所述的摄像部，其中，所述光电转换器件包括第一类型的半导体层、本征半导体层以及第二类型的半导体层。
7.如权利要求6所述的摄像部，其中，所述第一类型的半导体层包括低温多晶硅、非晶硅及微晶硅中至少之一。
8.一种摄像显示系统，其包括：
摄像单元；以及
显示单元，其用于显示从所述摄像单元接收的摄像信号，其中，
所述摄像单元包括：(a)摄像部，其包括排列成矩阵的多个像素；(b)行扫描部；(c)A/D转换部；(d)列扫描部；以及(e)系统控制部，其用于控制所述行扫描部、所述A/D转换部及所述列扫描部，
每一个所述像素包括：(a)光电转换器件，其用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷；(b)晶体管；以及(c)读出控制线及信号线，所述读出控制线及所述信号线位于所述晶体管的外围之外并连接至所述晶体管，
所述读出控制线包括第一布线层和第二布线层，所述第二布线层电连接至第一布线层，并且所述第二布线层与所述信号线位于同一层中。
9.如权利要求8所述的摄像显示系统，其中，所述光电转换器件用于接收入射光并产生对应于所述入射光的电荷。
10.如权利要求8所述的摄像显示系统，其中，所述摄像部还包括波长转换层，所述波长转换层用于将辐射射线的波长转换成处于所述光电转换器件的灵敏度范围内的波长。
11.如权利要求10所述的摄像显示系统，其中，所述波长转换层用于将X射线波长转换成处于所述光电转换器件的灵敏度范围内的波长。
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