CN107018289B - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制高亮度残像的摄像装置。摄像装置具有：第1单位像素单元，包括第1电极、与所述第1电极对置的第2电极、所述第1电极和所述第2电极之间的第1光电变换层、以及与所述第1电极连接并检测在所述第1光电变换层产生的第1信号电荷的第1信号检测电路；以及电压供给电路，在所述第1单位像素单元蓄积所述第1信号电荷的第1期间中，所述电压供给电路对所述第2电极施加第1电压，在与所述第1期间不同的第2期间中，所述电压供给电路对所述第1电极或者所述第2电极至少一方施加第2电压，以使在所述第2期间中包含使所述第1电极与所述第2电极的电位差为零的时刻。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置。
背景技术
近年来研发出了具有有机光电变换层的摄像元件。
专利文献1公开了以下的内容。在有机光电变换层生成的信号电荷由于在有机光电变换层中的移动速度较小，因而在高亮度光入射到有机光电变换层的情况下，容易产生残像(以下，简称为“高亮度残像”)。残像的原因是残留电荷的产生，为了抑制该情况，优选不在像素电极之间的正下方配置配线。通过不在像素电极之间的正下方配置配线，能够在像素电极之间的有机光电变换层内增强朝向像素电极的方向的电场强度。由此，能够缩短像素电极捕捉信号电荷所需要的时间，能够降低高亮度残像。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2013-84789号公报
发明内容
发明要解决的问题
需要在摄像元件中抑制高亮度残像。
用于解决问题的手段
本发明的非限定性的某个示例性的实施方式提供以下技术。
一种摄像装置，具有：第1单位像素单元，包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、第1电极和第2电极之间的第1光电变换层、以及与第1电极连接并检测在第1光电变换层产生的第1信号电荷的第1信号检测电路；以及电压供给电路，在第1单位像素单元蓄积第1信号电荷的第1期间中，电压供给电路对第2电极施加第1电压，在与第1期间不同的第2期间中，电压供给电路对第1电极或者第2电极至少一方施加第2电压，以使在第2期间中包含使第1电极与第2电极的电位差为零的时刻。
另外，概括性的或具体的方式也可由元件、器件、装置、系统、集成电路、方法或者计算机程序来实现。并且，概括性的或具体的方式也可通过元件、器件、装置、系统、集成电路、方法及计算机程序的任意组合来实现。
所公开的实施方式的追加性效果及优点根据说明书及附图得到明确。效果及/或优点由在说明书及附图中公开的各个实施方式或者特征单独实现，为了得到这些效果及/或优点中一个以上的效果及/或优点，不一定需要上述全部要素。
发明效果
根据本发明的实施方式，能够维持像素内的配线自由度，实现高亮度残像的抑制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的示例性的电路结构的示意图。
图2是表示单位像素单元10的示例性的器件构造的剖面示意图。
图3是表示含有萘酞菁锡的光电变换层的吸收波谱的一例的图。
图4是表示光电变换层15的结构的一例的剖面示意图。
图5是说明本发明的实施方式的摄像装置的动作的一例的时序图。
图6是说明本发明的实施方式的摄像装置的另一种动作的一例的时序图。
图7是说明本发明的实施方式的摄像装置的另一种动作的一例的时序图。
标号说明
10单位像素单元；11像素电极；12对置电极；13光电变换部；14信号检测电路；15光电变换层；15A光电变换构造；15e电子阻挡层；15h空穴阻挡层；20半导体基板；20t元件分离区域；24d、24s、26s、28d、28s杂质区域；24信号检测晶体管；26地址晶体管；28复位晶体管；24g、26g、28g栅极电极；32电压供给电路；34复位电压源(复位电压供给电路)；36垂直扫描电路；40电源线；41电荷蓄积节点；42电压控制线；50层间绝缘层；44复位电压线；46地址控制线；47垂直信号线；48复位控制线。
具体实施方式
在专利文献1所公开的摄像元件中，为了增强朝向像素电极的方向的电场强度，采用不在相邻的像素电极之间的下方配置配线的构造。利用该构造而增强的电场是位于像素电极之间附近的有机光电变换层的一部分区域。因此，未必能够缩短在像素电极捕捉在有机光电变换层产生的所有的信号电荷所需要的时间。并且，由于采取上述的配线的配置，导致配线的配置位置受到限制，摄像元件的设计上的自由度降低。
本申请发明人关注于，通过向有机光电变换层照射光而生成的空穴电子对，通过对有机光电变换层施加电压而分离成空穴和电子，并作为信号电荷进行检测。其结果是想到了如下的方案：在有机光电变换层中生成的作为空穴或者电子的信号电荷，通过使施加给有机光电变换层的电位差为零而能够与电子或者空穴再结合，能够使相互电荷消失。
本申请发明人根据该认识想到了具有有机光电变换层的新的摄像装置。本发明的一个方式的概要如下所述。
[项目1]
一种摄像装置，具有：
第1单位像素单元，包括第1电极、与第1电极对置的第2电极、第1电极和第2电极之间的第1光电变换层、以及与第1电极连接并检测在第1光电变换层产生的第1信号电荷的第1信号检测电路；以及
电压供给电路，
在第1单位像素单元蓄积第1信号电荷的第1期间中，电压供给电路对第2电极施加第1电压，
在与第1期间不同的第2期间中，电压供给电路对第1电极或者第2电极至少一方施加第2电压，以使在第2期间中包含使第1电极与第2电极的电位差为零的时刻。
[项目2]
根据项目1所述的摄像装置，第1光电变换层含有有机半导体材料。
[项目3]
根据项目1或2所述的摄像装置，第2电压是在第2期间内变化的电压。
[项目4]
根据项目1～3中任意一个项目的摄像装置，还具有第2单位像素单元，该第2单位像素单元包括第3电极、与第3电极对置的第4电极、第3电极和第4电极之间的第2光电变换层、以及与第3电极连接并检测在第2光电变换层产生的第2信号电荷的第2信号检测电路，
在第2单位像素单元蓄积第2信号电荷的第3期间中，电压供给电路对第4电极施加第1电压，
在第2期间中，电压供给电路对第3电极或者第4电极至少一方施加第2电压，以使在第2期间中包含使第3电极与第4电极的电位差为零的时刻，
在第1单位像素单元中使第1电极与第2电极的电位差为零的时刻、和在第2单位像素单元中使第3电极与第4电极的电位差为零的时刻彼此不同。
[项目5]
根据项目4所述的摄像装置，第2光电变换层含有有机半导体材料。
[项目6]
根据项目1～5中任意一个项目所述的摄像装置，第2期间设于与规定的帧对应的第1期间的中途。
[项目7]
根据项目1所述的摄像装置，第1单位像素单元是沿着行和列呈二维状配置的多个单位像素单元中的一个。
多个单位像素单元在按照每行而不同的时刻读出信号。
[项目8]
一种摄像装置，具有呈二维状排列的多个单位像素单元、和在摄影时以旋转快门方式驱动多个单位像素单元的驱动部，
多个单位像素单元中的各个单位像素单元包括：
光电变换层，具有第1面和在第1面相反侧的第2面，并含有有机半导体材料；
第1电极，与第1面接触；
第2电极，与第2面接触；以及
信号检测电路，与第1电极连接，检测在光电变换层产生的信号电荷，
驱动部在规定的期间内使施加给第1电极或者第2电极至少一方的电压变化，以使在该规定的期间内，每N帧至少有1次第1电极的电位位于摄影时的值～接地电平之间，并包含使第1电极与第2电极的电位差为零的时刻。
根据项目8的结构，能够维持单位像素单元内的配线自由度，同时实现高亮度残像的抑制。
[项目9]
根据项目8所述的摄像装置，驱动部在多个单位像素单元中使施加给第1电极或者第2电极至少一方的电压变化。
根据项目9的结构，能够实现高速的高亮度残像的抑制。
[项目10]
根据项目8或9所述的摄像装置，多个单位像素单元包括第1像素单元和第2像素单元，
在规定的期间内，第1像素单元及第2像素单元的第1电极与第2电极的电位差为零的时刻彼此不同。
根据项目10的结构，即使是曝光期间中也能够实现高亮度残像的抑制。
[项目11]
根据项目8～10中任意一个项目所述的摄像装置，驱动部在多个单位像素单元的曝光期间中设定规定的期间。
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，下面说明的实施方式均用于示出概况性或者具体的示例。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅是一例，其主旨不是限定本发明。在本说明书中说明的各种方式只要不产生矛盾就可以相互组合。并且，关于下面的实施方式的构成要素中、没有在表示最上位概念的独立权利要求中记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。在下面的说明中，具有实质上相同的功能的构成要素用相同的参照标号表示，有时省略说明。
(摄像装置的电路结构)
图1表示本发明的实施方式的摄像装置的示例性的电路结构。图1所示的摄像装置100具有像素阵列PA，像素阵列PA包括呈二维状排列的多个单位像素单元10。图1示意地示出了将单位像素单元10配置成2行2列的矩阵状的例子。当然，摄像装置100中的单位像素单元10的数量及配置不限于图1所示的例子。
各单位像素单元10具有光电变换部13和信号检测电路14。如后面参照附图说明的那样，光电变换部13具有被夹在相互对置的两个电极之间的光电变换层，接受所入射的光并生成信号。光电变换部13不需要全部是按照每个单位像素单元10独立的元件，也可以是光电变换部13的例如一部分横跨多个单位像素单元10。信号检测电路14是检测由光电变换部13生成的信号的电路。在该例中，信号检测电路14包括信号检测晶体管24和地址晶体管26。信号检测晶体管24和地址晶体管26典型地讲是场效应晶体管(FET)，在此作为信号检测晶体管24和地址晶体管26例示了N沟道MOS。
如在图1中示意的那样，信号检测晶体管24的控制端子(此处指栅极)具有与光电变换部13的电连接。由光电变换部13生成的信号电荷(空穴或者电子)被蓄积于信号检测晶体管24的栅极和光电变换部13之间的电荷蓄积节点(也称为“浮动扩散节点”)41。关于光电变换部13的构造的详细情况在后面进行说明。
摄像装置100具有以滚动快门方式驱动像素阵列PA的驱动部。驱动部包括电压供给电路32、复位电压源34、垂直扫描电路36、列信号处理电路37及水平信号读出电路38。
各单位像素单元10的光电变换部13还具有与电压控制线42的连接。在图1示例的结构中，电压控制线42与电压供给电路32连接。电压供给电路32向对置电极12供给在曝光期间和残像抑制期间之间彼此不同的电压。在本说明书中，“曝光期间”是指用于将通过光电变换而生成的正及负的电荷中一方(信号电荷)蓄积在电荷蓄积区域中的期间，也称为“电荷蓄积期间”。并且，在本说明书中，将变化的规定的期间称为“残像抑制期间”或者“高亮度残像复位期间”，在该期间中，在摄像装置动作时由电压供给电路32供给的所述第1电极的电位位于摄影时的状态～接地之间，并且包括所述第1电极与所述第2电极的电位差为零的时刻。电压供给电路32不限于特定的电源电路，也可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其它电源供给的电压变换为规定的电压的电路。
各单位像素单元10具有与供给电源电压VDD的电源线40的连接。如图所示，电源线40与信号检测晶体管24的输入端子(典型地讲是漏极)连接。电源线40作为源极跟随电源发挥作用，由此信号检测晶体管24将通过光电变换部13生成的信号放大并输出。
信号检测晶体管24的输出端子(此处指源极)与地址晶体管26的输入端子(此处指漏极)连接。地址晶体管26的输出端子(此处指源极)与在像素阵列PA的每列配置的多条垂直信号线47中的一条垂直信号线连接。地址晶体管26的控制端子(此处指栅极)与地址控制线46连接，通过控制地址控制线46的电位，能够将信号检测晶体管24的输出选择性地读出到对应的垂直信号线47中。
在图示的例子中，地址控制线46与垂直扫描电路(也称为“行扫描电路”)36连接。垂直扫描电路36通过对地址控制线46施加规定的电压，按照行单位选择在各行配置的多个单位像素单元10。由此，执行所选择的单位像素单元10的信号的读出和后述的像素电极的复位。
垂直信号线47是将来自像素阵列PA的像素信号传递给周边电路的主信号线。垂直信号线47与列(column)信号处理电路(也称为“行信号蓄积电路”)37连接。列信号处理电路37进行以相关双重采样为代表的杂音抑制信号处理及模拟-数字变换(AD变换)等。如图所示，列信号处理电路37对应像素阵列PA中的单位像素单元10的各列而设置。这些列信号处理电路37与水平信号读出电路(也称为“列扫描电路”)38连接。水平信号读出电路38从多个列信号处理电路37依次将信号读出到水平共用信号线49中。
在图1示例的结构中，单位像素单元10具有复位晶体管28。复位晶体管28例如可以与信号检测晶体管24及地址晶体管26一样，是场效应晶体管。下面，只要没有特别说明，就说明复位晶体管28使用N沟道MOS的例子。如图所示，该复位晶体管28连接于供给复位电压Vr的复位电压线44和电荷蓄积节点41之间。复位晶体管28的控制端子(此处指栅极)与复位控制线48连接，通过控制复位控制线48的电位，能够将电荷蓄积节点41的电位复位成复位电压Vr。在该例中，复位控制线48与垂直扫描电路36连接。因此，通过由垂直扫描电路36对复位控制线48施加规定的电压，能够将在各行配置的多个单位像素单元10按照行单位进行复位。
在该例中，对复位晶体管28供给复位电压Vr的复位电压线44与复位电压供给电路34(下面，简称为“复位电压源34”)连接。复位电压源34只要具有在摄像装置100动作时能够对复位电压线44供给规定的复位电压Vr的结构即可，与上述的电压供给电路32一样不限于特定的电源电路。电压供给电路32及复位电压源34分别可以是一个电压供给电路的一部分，也可以是独立的单独的电压供给电路。另外，也可以是电压供给电路32及复位电压源34一方或者双方是垂直扫描电路36的一部分。或者，也可以将来自电压供给电路32的灵敏度控制电压及/或来自复位电压源34的复位电压Vr通过垂直扫描电路36供给各个单位像素单元10。
作为复位电压Vr，也能够使用信号检测电路14的电源电压VDD。在这种情况下，能够使对各个单位像素单元10供给电源电压的电压供给电路(在图1中未图示)和复位电压源34相同。并且，由于能够使电源线40和复位电压线44相同，因而能够简化像素阵列PA中的配线。其中，通过将复位电压Vr设为与信号检测电路14的电源电压VDD不同的电压，能够实现摄像装置100的更加灵活的控制。
(单位像素单元的器件构造)
图2示意地表示单位像素单元10的示例性的器件构造。在图2示例的结构中，上述的信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28形成于半导体基板20。半导体基板20不限于其整体是半导体的基板。半导体基板20也可以是在形成有感光区域的一侧的表面设有半导体层的绝缘性基板等。在此，说明半导体基板20使用P型硅酮(Si)基板的例子。
半导体基板20具有杂质区域(此处指N型区域)26s、24s、24d、28d及28s、和单位像素单元10之间的电气分离用的元件分离区域20t。在此，元件分离区域20t也设于杂质区域24d和杂质区域28d之间。元件分离区域20t例如通过在规定的注入条件下进行接受体的离子注入而形成。
杂质区域26s、24s、24d、28d及28s典型地讲是形成于半导体基板20内的扩散层。如图2示意地示出的那样，信号检测晶体管24包括杂质区域24s及杂质区域24d、和栅极电极24g(典型地讲是聚硅酮电极)。杂质区域24s作为信号检测晶体管24的例如源极区域发挥作用。杂质区域24d作为信号检测晶体管24的例如漏极区域发挥作用。在杂质区域24s和杂质区域24d之间形成有信号检测晶体管24的沟道区域。
同样，地址晶体管26包括杂质区域26s及杂质区域24s、和与地址控制线46(参照图1)连接的栅极电极26g(典型地讲是聚硅酮电极)。在该例中，信号检测晶体管24及地址晶体管26通过共用杂质区域24s而相互电连接。杂质区域26s作为地址晶体管26的例如源极区域发挥作用。杂质区域26s具有与图2中未图示的垂直信号线47(参照图1)的连接。
复位晶体管28包括杂质区域28d及28s、和与复位控制线48(参照图1)连接的栅极电极28g(典型地讲是聚硅酮电极)。杂质区域28s作为复位晶体管28的例如源极区域发挥作用。杂质区域28s具有与图2中未图示的复位电压线44(参照图1)的连接。
在半导体基板20上配置有覆盖信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28的层间绝缘层50(典型地讲是二氧化硅层)。如图所示，在层间绝缘层50中能够配置配线层56。配线层56典型地讲由铜等金属形成，例如其中一部分能够包含上述的垂直信号线47等配线。层间绝缘层50中的绝缘层的层数及在层间绝缘层50中配置的配线层56所包含的层数能够任意设定，不限于图2示出的例子。
在层间绝缘层50上配置有上述的光电变换部13。换言之，在本发明的实施方式中，构成像素阵列PA(参照图1)的多个单位像素单元10形成于半导体基板20上。由在半导体基板20上呈二维状排列的多个单位像素单元10形成感光区域(像素区域)。相邻的两个单位像素单元10间的距离(像素间距)例如约为2μm。
光电变换部13包括像素电极(第1电极)11、对置电极(第2电极)12、和配置在它们之间的光电变换层15。在该例中，对置电极12和光电变换层15横跨多个单位像素单元10而形成。另一方面，像素电极11按照每个单位像素单元10设置，并在空间上与相邻的另一个单位像素单元10的像素电极11分离，由此与另一个单位像素单元10的像素电极11电气分离。
对置电极12典型地讲是由透明的导电性材料形成的透明电极。对置电极12配置在光电变换层15中光入射的一侧。因此，透射对置电极12的光入射到光电变换层15。另外，由摄像装置100检测的光不限于可见光的波长范围(例如380nm以上780nm以下)内的光。本说明书中的“透明”是指使要检测的波长范围的光的至少一部分透射，并非必须使整个可见光的波长范围整体的光透射。在本说明书中，为了方便起见将包括红外线及紫外线的电磁波统一表述为“光”。对置电极12能够使用例如ITO、IZO、AZO、FTO、SnO2、TiO2、ZnO2等透明导电性氧化物(Transparent Conducting Oxide(TCO))。
光电变换层15接受入射的光，产生空穴-电子对。光电变换层15典型地讲由有机半导体材料形成。关于构成光电变换层15的材料的具体例子在后面进行说明。
如参照图1说明的那样，对置电极12具有与连接于电压供给电路32的电压控制线42的连接。并且，在此对置电极12横跨多个单位像素单元10而形成。因此，能够从电压供给电路32通过电压控制线42在多个单位像素单元10之间统一施加期望大小的灵敏度控制电压。另外，如果能够从电压供给电路32施加期望大小的灵敏度控制电压，则对置电极12也可以按照每个单位像素单元10而分开设置。同样，光电变换层15也可以按照每个单位像素单元10而分开设置。
通过控制相对于像素电极11的电位的对置电极12的电位，能够通过像素电极11收集通过光电变换在光电变换层15内产生的空穴-电子对中的空穴及电子的任意一方。例如，在使用空穴作为信号电荷的情况下，通过使对置电极12的电位高于像素电极11，能够通过像素电极11选择性地收集空穴。下面，示例使用空穴作为信号电荷的情况。当然，也能够使用电子作为信号电荷。
通过向对置电极12和像素电极11之间提供适当的偏置电压，与对置电极12对置的像素电极11收集在光电变换层15中通过光电变换而产生的正及负的电荷中的一方。像素电极11由铝、铜等金属、金属氮化物、或者通过掺杂杂质而被赋予了导电性的聚硅酮等形成。
也可以将像素电极11设为遮光性的电极。例如，通过形成厚度100nm的TaN电极作为像素电极11，能够实现充分的遮光性。通过将像素电极11设为遮光性的电极，能够抑制在光电变换层15通过的光向形成于半导体基板20的晶体管(在该例中是指信号检测晶体管24、地址晶体管26及复位晶体管28至少任意一方)的沟道区域或者杂质区域入射。也可以利用上述的配线层56在层间绝缘层50内形成遮光膜。通过抑制光向形成于半导体基板20的晶体管的沟道区域入射，能够抑制晶体管的特性的偏差(例如阈值电压的变动)。并且，通过抑制光向形成于半导体基板20的杂质区域入射，能够抑制因杂质区域中的意外的光电变换而导致的噪声的混入。这样，抑制光向半导体基板20入射，将有助于摄像装置100的可靠性的提高。
如图2示意地示出的那样，像素电极11通过塞柱52、配线53及接触塞柱54与信号检测晶体管24的栅极电极24g连接。换言之，信号检测晶体管24的栅极具有与像素电极11的电连接。塞柱52、配线53例如能够由铜等金属形成。由塞柱52、配线53及接触塞柱54构成信号检测晶体管24和光电变换部13之间的电荷蓄积节点41(参照图1)的至少一部分。配线53可以是配线层56的一部分。并且，像素电极11也通过塞柱52、配线53及接触塞柱54与杂质区域28d连接。在图2示例的结构中，信号检测晶体管24的栅极电极24g、塞柱52、配线53、接触塞柱54及55、以及作为复位晶体管28的源极区域及漏极区域中一方的杂质区域28d，作为蓄积通过像素电极11收集到的信号电荷的电荷蓄积区域发挥作用。
通过像素电极11收集信号电荷，由此对信号检测晶体管24的栅极施加与在电荷蓄积区域中蓄积的信号电荷的量对应的电压。信号检测晶体管24将该电压放大。经由地址晶体管26选择性地读出由信号检测晶体管24放大后的电压作为信号电压。
(光电变换层)
下面，说明光电变换层15的结构的例子。
光电变换层15典型地讲含有半导体材料。在此，半导体材料使用有机半导体材料。
光电变换层15例如含有用下面的通式(1)表示的萘酞菁锡(下面，有时简称为“萘酞菁锡”)。
【化学式1】
Figure GDA0002682408990000121
在通式(1)中，R1～R24独立地表示氢原子或者取代基。取代基不限于特定的取代基。取代基可以是氘原子、卤素原子、烷基(包括环烷基、二环烷基、三环烷基)、烯基(包括环烯基、二环烯基)、炔基、芳基、杂环基(也可以称为杂环基)、氰基、羟基、硝基、羧基、烷氧基、芳氧基、甲硅烷氧基、杂环氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、氨基(包括苯胺基)、氨溶基(ammonio)、酰氨基、氨羰氨基、烷氧基羰氨基、芳氧基羰氨基、氨磺酰氨基、烷基磺酰氨基、芳基磺酰氨基、巯基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、氨磺酰基、磺基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、酰基、芳氧基羰基、烷氧基羰基、氨基甲酰基、芳基偶氮基、杂环偶氮基、亚氨基、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基、膦酰基、甲硅烷基、肼基、脲基、硼酸基(-B(OH)2)、磷酸基(-OPO(OH)2)、硫酸基(-OSO3H)、或者其它公知的取代基。
用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡能够使用市场上销售的产品。或者，例如按照日本特开2010-232410号公报公开的那样，能够将用下述的通式(2)表示的萘衍生物作为初始原料合成得到用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡。通式(2)中的R25～R30可以是与通式(1)中的R1～R24相同的取代基。
【化学式2】
Figure GDA0002682408990000131
在用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡中，从容易控制分子的凝聚状态的角度考虑，R1～R24中8个以上是氢原子或者氘原子比较有利，R1～R24中16个以上是氢原子或者氘原子更有利，全部是氢原子或者氘原子最有利。另外，从容易合成的角度考虑，用下式(3)表示的萘酞菁锡比较有利。
【化学式3】
Figure GDA0002682408990000132
用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡在大致200nm以上1100nm以下的波段具有吸收性。例如，用上式(3)表示的萘酞菁锡如图3所示在波长约870nm的位置具有吸收峰值。图3是含有用上式(3)表示的萘酞菁锡的光电变换层的吸收波谱的一例。另外，在测定吸收波谱时使用在石英基板上层叠了光电变换层(厚度：30nm)的试样。
根据图3可知，由含有萘酞菁锡的材料形成的光电变换层在近红外区域具有吸收性。即，通过选择含有萘酞菁锡的材料作为构成光电变换层15的材料，能够实现例如能够检测近红外线的光传感器。
图4示意地表示光电变换层15的结构的一例。在图4示例的结构中，光电变换层15具有空穴阻挡层15h、使用含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡的有机半导体材料形成的光电变换构造15A、和电子阻挡层15e。空穴阻挡层15h配置在光电变换构造15A和对置电极12之间，电子阻挡层15e配置在光电变换构造15A和像素电极11之间。
图4所示的光电变换构造15A包括p型半导体及n型半导体至少一方。在图4示例的结构中，光电变换构造15A具有p型半导体层150p、n型半导体层150n、被夹在p型半导体层150p和n型半导体层150n之间的混合层150m。p型半导体层150p配置在电子阻挡层15e和混合层150m之间，具有光电变换及/或空穴输送的功能。n型半导体层150n配置在空穴阻挡层15h和混合层150m之间，具有光电变换及/或电子输送的功能。如后面所述，也可以是混合层150m包括p型半导体及n型半导体至少一方。
p型半导体层150p和n型半导体层150n分别包括有机p型半导体及有机n型半导体。即，光电变换构造15A包括含有用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡的有机光电变换材料、和有机p型半导体及有机n型半导体至少一方。
有机p型半导体(化合物)是施主性有机半导体(化合物)，主要指以空穴输送性有机化合物为代表的、具有容易供给电子的性质的有机化合物。更具体地讲，有机p型半导体(化合物)是指在使两种有机材料接触使用时离子势较小者的有机化合物。因此，作为施主性有机化合物，只要是具有电子供给性的有机化合物，则能够使用任何的有机化合物。例如，能够使用具有以下的化合物作为配位体的金属络合物等：三芳基胺化合物、联苯胺化合物、吡唑啉化合物、苯乙烯胺化合物、腙化合物、三苯甲烷化合物、咔唑化合物、聚硅烷化合物、噻吩化合物、酞菁化合物、花青类化合物、部花青类化合物、氧杂菁化合物、多胺化合物、吲哚化合物、吡咯化合物、吡唑化合物、聚亚芳基化合物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、荧蒽衍生物)、含氮杂环化合物。另外，施主性有机半导体不限于这些，如上所述只要是离子化电位比作为n型(受主性)化合物使用的有机化合物小的有机化合物，就能够用作施主性有机半导体。上述的萘酞菁锡是有机p型半导体材料的一种。
有机n型半导体(化合物)是受主性有机半导体(化合物)，主要指以电子输送性有机化合物为代表的、具有容易接受电子的性质的有机化合物。更具体地讲，有机n型半导体(化合物)是指在使两种有机材料接触使用时电子亲和力较大者的有机化合物。因此，作为受主性有机化合物，只要是具有电子受主性的有机化合物，则能够使用任何的有机化合物。例如，能够使用具有以下物质作为配位体的金属络合物等：富勒烯、富勒烯衍生物、缩合芳香族碳环化合物(萘衍生物、蒽衍生物、菲衍生物、并四苯衍生物、芘衍生物、苝衍生物、荧蒽衍生物)、含有氮原子、氧原子、硫原子的5～7元杂环化合物(例如吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三嗪、喹啉、喹喔啉、喹唑啉、酞嗪、噌啉、异喹啉、蝶啶、吖啶、吩嗪、菲绕啉、四唑、吡唑、咪唑、噻唑、噁唑、吲唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、三唑哒嗪、三唑嘧啶、四氮茚、氧杂二唑、咪唑并吡啶、吡咯烷、吡咯并吡啶、噻二唑并吡啶、二苯并氮杂卓、三苯并氮杂卓等)、聚亚芳基化合物、芴化合物、环戊二烯化合物、甲硅烷基化合物、含氮杂环化合物。另外，不限于这些，如上所述只要是电子亲和力比作为p型(施主性)有机化合物使用的有机化合物大的有机化合物，就能够用作受主性有机半导体。
混合层150m例如可以是包括p型半导体及n型半导体的异质结构造层。在形成混合层150m作为具有异质结构造的层的情况下，能够使用用上述的通式(1)表示的萘酞菁锡作为p型半导体材料。作为n型半导体材料，例如能够使用富勒烯及/或富勒烯衍生物。构成p型半导体层150p的材料与混合层150m中包含的p型半导体材料相同比较有利。同样，构成n型半导体层150n的材料与混合层150m中包含的m型半导体材料相同比较有利。关于异质结构造在专利第5553727号公报中已经详细说明。作为参考，在本说明书中引用了专利第5553727号公报的全部公开内容。
通过按照要进行检测的波长区域使用合适的材料，能够实现在期望的波长区域具有灵敏度的摄像装置。光电变换层15也可以含有非晶硅等无机半导体材料。光电变换层15也可以含有由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。下面，说明将通过对萘酞菁锡和C60进行一起蒸镀而得到的异质结构造适用于光电变换层15的例子。
(摄像装置的动作)
图5是说明本发明的实施方式的摄像装置的动作的一例的时序图。图5中的曲线(a)表示垂直同步信号Vss的下降(或者上升)的时刻。曲线(b)表示水平同步信号Hss的下降(或者上升)的时刻。曲线(c)表示通过电压控制线42从电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vb的时间性变化的一例。曲线(d)表示以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ的时间性变化。曲线(e)示意地表示像素阵列PA(参照图1)的各行中的复位及曝光、高亮度残像复位的时刻。
下面，参照图1、图2及图5说明摄像装置100的动作的一例。为了简单起见，在此说明像素阵列PA中包含的像素的行数是第R0行～第R7行合计8行时的动作的例子。
在取得图像时，首先执行像素阵列PA中的各单位像素单元10的电荷蓄积区域的复位和复位后的像素信号的读出。例如，按照图5所示根据垂直同步信号Vss开始属于第R0行的多个像素的复位(时刻t0)。图5中的网点矩形示意地表示信号的读出期间。可以在该读出期间的一部分中包含将单位像素单元10的电荷蓄积区域的电位复位用的复位期间。
在属于第R0行的像素的复位中，通过第R0行的地址控制线46的电位的控制，使栅极与该地址控制线46连接的地址晶体管26导通。另外，通过第R0行的复位控制线48的电位的控制，使栅极与该复位控制线48连接的复位晶体管28导通。由此，电荷蓄积节点41和复位电压线44相连接，向电荷蓄积区域供给复位电压Vr。即，信号检测晶体管24的栅极电极24g及光电变换部13的像素电极11的电位被复位成复位电压Vr。然后，通过垂直信号线47从第R0行的单位像素单元10读出复位后的像素信号。此时得到的像素信号是与复位电压Vr的大小对应的像素信号。在读出像素信号后，使复位晶体管28及地址晶体管26截止。
在该例中，如图5示意地示出的那样，根据水平同步信号Hss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位。即，像素阵列PA以滚动快门方式进行驱动。下面，有时将水平同步信号Hss的脉冲的间隔，换言之，将从选择某行起到选择下一行的期间称为“1H期间”。在该例中，例如从时刻t0到时刻t1的期间相当于1H期间。
如图5所示，在从图像取得的开始到像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束的期间(时刻t0～t9)，从电压供给电路32向对置电极12施加摄影时的电压Ve。电压Ve例如约10V。
在像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束后，根据水平同步信号Hss开始高亮度残像复位期间(时刻t9)。图5的曲线(e)中空白的矩形示意地表示各行中的高亮度残像复位期间。高亮度残像复位期间是通过使电压供给电路32施加给对置电极12的电压从电压Ve起变化而开始的。在本实施方式中，从高亮度残像复位期间的开始时刻t9到结束时刻t13，施加给对置电极12的电压从电压Ve逐渐降低至电压V3。并且，与高亮度残像复位期间的结束时刻即时刻t13同时，电压从V3恢复到Ve。电压V3典型地讲是诸如以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位达到0V以下的电压(例如约0V)。另外，电压V3不限于0V。
在对光电变换层15施加了0V的偏置电压的状态下，在光电变换层15蓄积的高亮度残像电荷几乎消失。这可以推测为，由于偏置电压是0V，通过光的照射在光电变换层15产生的空穴及电子对不会向像素电极11及对置电极12移动并分离，而是快速地再结合并消失。通过将对置电极12与像素电极11的电位差设定为0V，即，将施加给光电变换层15的偏置电压设定为0V，能够使高亮度残像电荷快速消失，这是由本发明人最先发现的。高亮度残像复位期间中的光电变换层15内的高亮度残像电荷(信号电荷)的消失是指光电变换层15内的电荷的消除。因此，高亮度残像电荷的消失对在电荷蓄积节点41蓄积的信号电荷几乎没有影响。
将电压供给电路32施加给对置电极12的电压再次切换为电压Ve，由此高亮度残像复位期间结束(时刻t13)。这样，在本发明的实施方式中，通过在电压Ve和电压V3之间切换施加给对置电极12的电压，切换曝光期间和高亮度残像复位期间。根据图5可知，在该例中，高亮度残像复位期间的开始(时刻t9)及结束(时刻t13)在像素阵列PA所包含的所有像素中是共同的。
然后，根据水平同步信号Hss，从属于像素阵列PA的各行的像素进行信号电荷的读出。在该例中，从时刻t15起，按照行单位依次执行从属于第R0行～第R7行的各行的像素读出信号电荷。下面，有时将从选择属于某行的像素起到再次选择属于该行的像素为止的期间称为“1V期间”。在该例中，时刻t0～时刻t15的期间相当于1V期间。
在高亮度残像复位期间和曝光期间结束后从属于第R0行的像素进行信号电荷的读出时，使第R0行的地址晶体管26导通。由此，将与在曝光期间中蓄积于电荷蓄积区域的电荷量对应的像素信号输出给垂直信号线47。也可以在进行像素信号的读出之后，接着使复位晶体管28导通以进行像素的复位。在进行像素信号的读出后，使地址晶体管26(及复位晶体管28)截止。在从属于像素阵列PA的各行的像素进行信号电荷的读出后，获取在时刻t0和时刻t9之间读出的信号之差分，由此能够得到去除了固定噪声的信号。
这样，在本发明的实施方式中，根据施加给对置电极12的电压Vb，控制高亮度残像复位期间的开始及结束。即，根据本发明的实施方式，不像专利文献1那样仅在像素电极的正下方配置单位像素单元内的配线层，通过电压Vb的控制即可实现高亮度残像的抑制。因此，在本发明的实施方式中，能够实现更高速的动作。并且，在本发明的实施方式中，不会妨碍各单位像素单元10的配线自由度，因而也有利于像素的微细化。
并且，由于能够在像素阵列PA的各行的复位和信号读出之间的曝光期间中设置高亮度残像期间，因而能够抑制高亮度残像，而且不会降低帧频等。
并且，像素阵列PA按照每行进行驱动，使以滚动快门方式进行曝光及信号电荷的读出。即，像素阵列PA的各行的曝光及信号读出的时刻不同。另一方面，电压供给电路32使像素阵列PA的所有像素单元10的对置电极的电压同时变化，由此对所有像素单元10同时进行高亮度残像复位。另外，如上所述，高亮度残像对在电荷蓄积节点41蓄积的信号电荷没有影响。因此，像素阵列PA的曝光时间是从1V期间减去高亮度残像复位期间后的长度，各行的曝光时间是一定的。
关于设置高亮度残像复位期间的频次，能够根据摄像装置的用途或者使用来决定，如以何种程度抑制高亮度残像等。例如，既可以对每1帧设置高亮度残像复位期间，也可以对2以上的整数的每N帧设置1次高亮度残像复位期间。并且，也可以构成为能够根据入射的光和摄影场景等自动变更高亮度残像复位期间的频次，或者根据用户的设定进行变更。
并且，在上述实施方式中，在高亮度残像复位期间中，使施加给对置电极12的电压变化。但是，只要在高亮度残像复位期间中存在施加给光电变换层的电压达到0V的时刻，就可以使施加给像素电极11的电压变化，也可以使施加给像素电极11的电压和施加给对置电极12的电压双方变化。例如，也可以通过在使复位晶体管28导通的状态下使复位电压Vr变化，使电荷蓄积部的电压即像素电极的电压变化。
(摄像装置的另一种动作例)
图6是说明本发明的实施方式的摄像装置的另一种动作例的图。与图5一样，图6中的曲线(a)表示垂直同步信号Vss的下降(或者上升)的时刻。曲线(b)表示水平同步信号Hss的下降(或者上升)的时刻。曲线(c)表示通过电压控制线42从电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vb的时间性变化的一例。曲线(d)表示以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ的时间性变化。曲线(e)示意地表示像素阵列PA的各行中的复位及曝光、高亮度残像复位的时刻。
下面，参照图1、图2及图6说明摄像装置100的另一种动作例。与前述的说明一样，说明像素阵列PA中包含的像素的行数是第R0行～第R7行合计8行时的动作的例子。
在所有像素的复位中，在所有的行同时执行像素阵列PA中的各单位像素单元10的电荷蓄积区域的复位。例如，按照图6所示，根据垂直同步信号Vss开始属于第R0行～第R7行的多个像素的复位(时刻t0～t2)。图6中涂黑的矩形表示将单位像素单元10的电荷蓄积区域的电位复位用的复位期间。
在所有像素的复位中，即在属于第R0行～第R7行的像素的复位中，通过第R0行～第R7行的地址控制线46的电位的控制，使栅极与该地址控制线46连接的地址晶体管26导通。另外，通过第R0行～第R7行的复位控制线48的电位的控制，使栅极与该复位控制线48连接的复位晶体管28导通。由此，电荷蓄积节点41和复位电压线44相连接，向电荷蓄积区域供给复位电压Vr。即，信号检测晶体管24的栅极电极24g及光电变换部13的像素电极11的电位被复位成复位电压Vr。然后，使复位晶体管28及地址晶体管26截止。
在像素阵列PA的所有行的复位结束后，根据水平同步信号Hss，开始高亮度残像复位期间(时刻t2)。
图6的曲线(e)中空白的矩形表示各行中的高亮度残像复位期间。高亮度残像复位期间是通过将电压供给电路32施加给对置电极12的电压切换为与电压Ve不同的电压V3而开始的。在本实施方式中，在高亮度残像复位期间的开始时刻t2，将施加给对置电极12的电压从电压Ve切换为电压V3，将高亮度残像复位期间中施加给对置电极12的电压保持为电压V3。然后，在高亮度残像复位期间的结束时刻t6，使电压从V3恢复到Ve。电压V3典型地讲是诸如像素电极11和对置电极12之间的电位差达到0V的电压(例如约0V)。另外，电压V3不限于0V。
这样，在本发明的实施方式中，通过同时执行像素阵列PA的所有行的复位，然后马上执行高亮度残像复位，在所有像素中高亮度残像电荷几乎同时地消失，因而能够实现更高速的高亮度残像的抑制。并且，在高亮度残像复位期间中，能够将施加给光电变换层15的电压维持为0V，因而能够将光电变换层15中的空穴电子对能够再结合的状态维持较长时间，能够更可靠地使高亮度残像电荷消失。
图7是说明本发明的实施方式的摄像装置的又另一种动作例的图。与图5一样，图7中的曲线(a)表示垂直同步信号Vss的下降(或者上升)的时刻。曲线(b)表示水平同步信号Hss的下降(或者上升)的时刻。曲线(c)表示通过电压控制线42从电压供给电路32施加给对置电极12的电压Vb的时间性变化的一例。曲线(d)表示以像素电极11的电位为基准时的第R0行的对置电极12的电位φR0的时间性变化。曲线(e)表示以像素电极11的电位为基准时的第R1行的对置电极12的电位φR1的时间性变化。曲线(e)示意地表示像素阵列PA的各行中的复位及曝光、高亮度残像复位的时刻。
下面，参照图1、图2及图7说明摄像装置100的又另一种动作例。与前述的说明一样，说明像素阵列PA中包含的像素的行数是第R0行～第R7行合计8行时的动作的例子。
在取得图像时，首先执行像素阵列PA中的各单位像素单元10的电荷蓄积区域的复位、和复位后的像素信号的读出。例如，按照图7所示，根据垂直同步信号Vss开始属于第R0行的多个像素的复位(时刻t0)。另外，图7的曲线(f)中的网点表示的矩形示意地表示信号的读出期间。在该读出期间的一部分中包含将单位像素单元10的电荷蓄积区域的电位复位用的复位期间。
在属于第R0行的像素的复位中，通过第R0行的地址控制线46的电位的控制，使栅极与该地址控制线46连接的地址晶体管26导通。另外，通过第R0行的复位控制线48的电位的控制，使栅极与该复位控制线48连接的复位晶体管28导通。由此，电荷蓄积节点41和复位电压线44相连接，向电荷蓄积区域供给复位电压Vr。即，信号检测晶体管24的栅极电极24g及光电变换部13的像素电极11的电位被复位成复位电压Vr。然后，通过垂直信号线47从第R0行的单位像素单元10读出复位后的像素信号。此时得到的像素信号是与复位电压Vr的大小对应的像素信号。在读出像素信号后，使复位晶体管28及地址晶体管26截止。
在该例中，如图7示意地示出的那样，根据水平同步信号Hss，按照行单位依次执行属于第R0行～第R7行的各行的像素的复位。
如图7所示，在从图像取得的开始到像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束的期间(时刻t0～t9)，从电压供给电路32向对置电极12施加摄影时的电压Ve。电压Ve例如约10V。
在像素阵列PA的所有行的复位及像素信号的读出结束后，根据水平同步信号Hss开始高亮度残像复位期间(时刻t9)。图7的曲线(f)中空白的矩形示意地表示各行中的高亮度残像复位期间。高亮度残像复位期间如参照图5说明的那样，是通过使电压供给电路32施加给对置电极12的电压从电压Ve起变化而开始的。具体而言，从高亮度残像复位期间的开始时刻t9到结束时刻t13，施加给对置电极12的电压从电压Ve逐渐降低至电压V3。并且，与高亮度残像复位期间的结束时刻即时刻t13同时，电压从V3恢复到Ve。电压V3典型地讲是诸如以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位达到0V以下的电压(例如约0V)。另外，电压V3不限于0V。
在像素阵列PA的R0行和R1行，也有可能存在入射的光的强度大不相同的情况。或者，例如也有可能在时刻t0～t3之间入射到像素阵列PA的光的强度大幅变化的情况。在这种情况下，在R0行的像素单元的电荷蓄积区域蓄积的电荷量与在R1行的像素单元的电荷蓄积区域蓄积的电荷量可能大不相同。像素电极11的电位根据在电荷蓄积区域蓄积的电荷量而变化，因而如图7的曲线(d)及(e)所示，即使施加给对置电极12的电压在所有像素单元中相同，以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ在时刻t9也不同。因此，在高亮度残像复位期间开始后，φR0成为0V的时刻tR0和φR1成为0V的时刻tR1不同。但是，即使是这种情况下，通过设定V3，使得以像素电极11的电位为基准时的对置电极12的电位φ在高亮度残像复位期间中的某个时刻为0V，也能够使高亮度残像电荷消失。
将电压供给电路32施加给对置电极12的电压再次切换为电压Ve，由此高亮度残像复位期间结束(时刻t13)。这样，在本发明的实施方式中，通过在电压Ve和电压V3之间切换施加给对置电极12的电压，切换曝光期间和高亮度残像复位期间。
然后，根据水平同步信号Hss，从属于像素阵列PA的各行的像素进行信号电荷的读出。在该例中，从时刻t15起，按照行单位依次执行从属于第R0行～第R7行的各行的像素读出信号电荷。
在高亮度残像复位期间和曝光期间结束后从属于第R0行的像素进行信号电荷的读出时，使第R0行的地址晶体管26导通。由此，将与在曝光期间中蓄积于电荷蓄积区域的电荷量对应的像素信号输出给垂直信号线47。也可以在进行像素信号的读出之后，使复位晶体管28导通进行像素的复位。在进行像素信号的读出后，使地址晶体管26(及复位晶体管28)截止。在从属于像素阵列PA的各行的像素进行信号电荷的读出后，获取在时刻t0和时刻t9之间读出的信号之差分，由此能够得到去除了固定噪声的信号。
这样，在本发明的实施方式中，当在曝光期间中进行高亮度残像复位的情况下，即使像素电极的电位根据每个像素单元而不同时，也能够产生使以像素电极为基准时的对置电极的电位达到0V的时刻。因此，能够使高亮度残像电荷消失，能够抑制高亮度残像。
产业上的可利用性
本发明的摄像装置能够应用于例如图像传感器等。本发明的摄像装置能够用于医疗用摄像机、机器人用摄像机、安保摄像机、搭载于车辆使用的摄像机等。作为车载用摄像机，例如能够用作针对控制装置的输入装置，该控制装置进行车辆安全行驶用的控制。或者，能够用于对驾驶员使车辆安全行驶用的支持。

Claims (7)

1.一种摄像装置，具有：
第1单位像素单元，包括第1电极、与所述第1电极对置的第2电极、所述第1电极和所述第2电极之间的第1光电变换层、以及与所述第1电极连接并检测在所述第1光电变换层产生的第1信号电荷的第1信号检测电路；以及
电压供给电路，
在所述第1单位像素单元蓄积所述第1信号电荷的第1期间中，所述电压供给电路对所述第2电极施加第1电压，
在与所述第1期间不同的第2期间中，所述电压供给电路对所述第1电极或者所述第2电极至少一方施加第2电压，以使在所述第2期间中包含使所述第1电极与所述第2电极的电位差为零的时刻。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述第1光电变换层含有有机半导体材料。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，
所述第2电压是在所述第2期间内变化的电压。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述摄像装置还具有第2单位像素单元，该第2单位像素单元包括第3电极、与所述第3电极对置的第4电极、所述第3电极和所述第4电极之间的第2光电变换层、以及与所述第3电极连接并检测在所述第2光电变换层产生的第2信号电荷的第2信号检测电路，
在所述第2单位像素单元蓄积所述第2信号电荷的第3期间中，所述电压供给电路对所述第4电极施加所述第1电压，
在所述第2期间中，所述电压供给电路对所述第3电极或者所述第4电极至少一方施加所述第2电压，以使在所述第2期间中包含使所述第3电极与所述第4电极的电位差为零的时刻，
在所述第1单位像素单元中使所述第1电极与所述第2电极的电位差为零的时刻、和在所述第2单位像素单元中使所述第3电极与所述第4电极的电位差为零的时刻彼此不同。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，
所述第2光电变换层含有有机半导体材料。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述第2期间设于与规定的帧对应的所述第1期间的中途。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述第1单位像素单元是沿着行和列呈二维状配置的多个单位像素单元中的一个，
所述多个单位像素单元在按照每个所述行而不同的时刻读出信号。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108389875A (zh) 2017-02-03 2018-08-10 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
EP3653530A4 (en) 2017-07-11 2020-10-07 Mitsubishi Chemical Corporation STORAGE PACKAGING FOR SILICA POWDER AND TEST KIT WITH IT
JP2019047294A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の制御方法
JP7272969B2 (ja) * 2018-02-07 2023-05-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および撮像装置
JP7357297B2 (ja) * 2018-09-14 2023-10-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置および撮像方法
WO2020121677A1 (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 カメラシステム
JPWO2020184015A1 (zh) * 2019-03-12 2020-09-17
US20210258520A1 (en) * 2020-02-18 2021-08-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Imaging device
JP7471871B2 (ja) * 2020-03-10 2024-04-22 キヤノン株式会社 電子デバイス、システム及び電子デバイスの制御方法
WO2024154431A1 (ja) * 2023-01-18 2024-07-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置およびカメラシステム

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2922912B2 (ja) 1989-01-23 1999-07-26 株式会社日立製作所 撮像装置
JP2005303586A (ja) 2004-04-09 2005-10-27 Canon Inc 光電変換装置
JP2005354640A (ja) 2004-06-14 2005-12-22 Canon Inc 撮像装置及び方法
JP2007201009A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Fujifilm Corp 固体撮像素子
US8054356B2 (en) * 2007-02-14 2011-11-08 Fujifilm Corporation Image pickup apparatus having a charge storage section and charge sweeping section
JP2009005082A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Fujifilm Corp 撮像素子及び撮像装置
JP2009244666A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sony Corp パネルおよび駆動制御方法
JP5226552B2 (ja) * 2009-02-03 2013-07-03 オリンパスイメージング株式会社 撮像装置
US20100224880A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2010278086A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP5642447B2 (ja) * 2009-08-07 2014-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
TW202420563A (zh) * 2009-08-07 2024-05-16 日商半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置
JP5637751B2 (ja) * 2009-08-28 2014-12-10 富士フイルム株式会社 固体撮像装置，固体撮像装置の製造方法
JP2011164123A (ja) * 2010-02-04 2011-08-25 Seiko Epson Corp 電気泳動表示部用の駆動制御装置、駆動制御方法、電気泳動表示装置、及び電気機器
JP5533046B2 (ja) * 2010-03-05 2014-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器
JP5552858B2 (ja) * 2010-03-26 2014-07-16 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び、電子機器
JP5542091B2 (ja) * 2010-05-18 2014-07-09 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及び撮像装置
JP5655371B2 (ja) * 2010-05-26 2015-01-21 セイコーエプソン株式会社 電子装置およびその駆動方法
JP5891451B2 (ja) * 2010-12-22 2016-03-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
WO2012105259A1 (ja) * 2011-02-04 2012-08-09 パナソニック株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法
JP5847413B2 (ja) * 2011-03-24 2016-01-20 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム、それらの制御方法
WO2012164829A1 (ja) * 2011-05-31 2012-12-06 パナソニック株式会社 撮像装置
JP2013005297A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Sony Corp 撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
CN103703759B (zh) * 2011-08-08 2017-03-29 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置及固体摄像装置的驱动方法
WO2013046385A1 (ja) * 2011-09-29 2013-04-04 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の制御方法
JP5876265B2 (ja) 2011-10-11 2016-03-02 富士フイルム株式会社 有機撮像素子
JP5730265B2 (ja) * 2011-10-31 2015-06-03 富士フイルム株式会社 撮像素子
WO2014002362A1 (ja) * 2012-06-26 2014-01-03 パナソニック株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP6112312B2 (ja) * 2012-06-26 2017-04-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置
CN103018988A (zh) * 2012-12-06 2013-04-03 京东方科技集团股份有限公司 一种tft-lcd阵列基板及制作方法、显示装置
JP6233718B2 (ja) * 2012-12-27 2017-11-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置及びその駆動方法
JP6126470B2 (ja) * 2013-06-12 2017-05-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム
JP6380752B2 (ja) * 2014-03-28 2018-08-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置、撮像モジュールおよび撮像装置
JP6494207B2 (ja) * 2014-07-31 2019-04-03 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム、光電変換装置の駆動方法

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