DE112018006564T5 - Fotoelektrischer wandler und festkörper-bildgebungsvorrichtung - Google Patents

Fotoelektrischer wandler und festkörper-bildgebungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Ein fotoelektrischer Wandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion; eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion; und einen optischen Filter. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht. Die erste Elektrode umfasst eine Elektrode und eine weitere Elektrode. Die zweite Elektrode ist so angeordnet, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und ist mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode sind mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion weist die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnete erste Elektrode auf. Der optische Filter ist zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich beispielsweise auf einen fotoelektrischen Wandler und eine diesen enthaltende Festkörper-Bildgebungsvorrichtung.
  • Hintergrundtechnik
  • In den letzten Jahren wurden Festkörper-Bildgebungsvorrichtungen wie etwa CCD-(Charge Coupled Device)-Bildsensoren oder CMOS-(Komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter- )Bildsensoren entwickelt. Falls Farben getrennt werden, sind allgemeine Festkörper-Bildgebungsvorrichtungen jeweils so strukturiert, dass sie fotoelektrische Umwandlungssektionen aufweisen, die mit nur notwendiger optischer Information bestrahlt werden, indem optische Filter (Farbfilter) auf den jeweiligen fotoelektrischen Umwandlungssektionen angeordnet werden. Die fotoelektrischen Umwandlungssektionen sind nebeneinander angeordnet. Die optischen Filter (Farbfilter) enthalten ein zweidimensionales Array von Primärfarbfiltern Rot, Grün und Blau.
  • Dafür wurde eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung entwickelt, in der fotoelektrische Umwandlungssektionen gestapelt sind. Die fotoelektrischen Umwandlungssektionen wandeln die jeweiligen Teile eines Lichts in den roten, grünen und blauen Wellenlängenbändern fotoelektrisch um. In solch einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung werden die jeweiligen Teile eines Lichts in den roten und blauen Wellenlängenbändern durch fotoelektrische Umwandlungssektionen (Fotodioden PD1 und PD2) fotoelektrisch umgewandelt, die innerhalb eines Halbleitersubstrats (Si-Substrats) ausgebildet sind, und das Licht im grünen Wellenlängenband wird mittels eines organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilms fotoelektrisch umgewandelt, der auf einer Seite der rückwärtigen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist. Beispielsweise offenbart PTL1 eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, die mit einer Ladungsakkumulationselektrode auf einer ersten Elektrodenseite der ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode versehen ist, die so angeordnet sind, dass sie mit einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht (einem organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm) dazwischen einander gegenüberliegen. Die Ladungsakkumulationselektrode ist so angeordnet, dass sie von der ersten Elektrode beabstandet ist und der fotoelektrischen Umwandlungsschicht mit einer dazwischen angeordneten Isolierungsschicht gegenüberliegt.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2017-157816
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Im Übrigen wird eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, in der eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion, die in einem Halbleitersubstrat (Si-Substrat) vorgesehen ist, und ein organischer fotoelektrischer Umwandlungsfilm, der auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wie oben beschrieben gestapelt sind, gefordert, um eine Spektralcharakteristik zu verbessern, um zu ermöglichen, dass eine Lichtkomponente ohne Farbmischung detektiert wird.
  • Es ist wünschenswert, einen fotoelektrischen Wandler und eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung bereitzustellen, die es möglich machen, eine Spektralcharakteristik zu verbessern. Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung enthält den fotoelektrischen Wandler.
  • Ein fotoelektrischer Wandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion; eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion; und einen optischen Filter. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht. Die erste Elektrode umfasst eine Elektrode und eine weitere Elektrode. Die zweite Elektrode ist so angeordnet, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und ist mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode sind mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion weist die erste Elektrode auf, die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist. Der optische Filter ist zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen.
  • Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen oder mehrere fotoelektrische Wandler gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung für eine Vielzahl von Pixeln.
  • In dem fotoelektrischen Wandler gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform ist die organische fotoelektrische Umwandlungssektion mit dem optischen Filter zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der ersten Elektrode vorgesehen. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion weist die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen dem Paar Elektroden (erste Elektrode und zweite Elektrode) auf. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion und die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion weisen die erste Elektrode dazwischen angeordnet auf. Dies macht es möglich, eine unnötige Wellenlängenkomponente von Wellenlängen, die durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion hindurchgehen, zu entfernen.
  • Der fotoelektrische Wandler gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform sind jeweils mit dem optischen Filter zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion, von deren Paar Elektroden eine (erste Elektrode) die Vielzahl von Elektroden umfasst, und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion versehen. Das Paar Elektroden ist so angeordnet, dass sie mit der dazwischen angeordneten organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht einander gegenüberliegen. Dementsprechend wird eine unnötige Wellenlängenkomponente von Wellenlängen, die durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion hindurchgehen, entfernt. Dies macht es möglich, Spektralcharakteristiken zu verbessern.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die hier beschriebenen Effekte nicht notwendigerweise beschränkt sind, sondern beliebige von in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekten einbezogen sein können.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels einer schematischen Konfiguration eines fotoelektrischen Wandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [2] 2 ist ein Ersatzschaltbild der in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler.
    • [3] 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung unterer Elektroden und Transistoren veranschaulicht, die in Controllern des in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlers angeordnet sind.
    • [4] 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen Hauptteilen jeweiliger fotoelektrischer Wandler in Pixeln P1, P2, P3 und P4 veranschaulicht, die in zwei Reihen und Spalten angeordnet sind.
    • [5A] 5A ist ein Beispiel einer Anordnung optischer Filter in einer in 4 veranschaulichten Pixeleinheit.
    • [5B] 5B ist ein Beispiel einer Anordnung optischer Filter, die erhalten wird, indem vier Pixeleinheiten, von denen jede in 5A veranschaulicht ist, kombiniert werden.
    • [6A] 6A ist ein Beispiel der Anordnung der optischen Filter in der in 4 veranschaulichten einen Pixeleinheit.
    • [6B] 6B ist ein Beispiel der Anordnung der optischen Filter, die erhalten wird, indem die vier Pixeleinheiten, von denen jede in 6A veranschaulicht ist, kombiniert werden.
    • [7] 7 ist eine Querschnittsansicht, um ein Verfahren zum Herstellen eines in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlers zu beschreiben.
    • [8] 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen 7 folgenden Prozess veranschaulicht.
    • [9] 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Operationsbeispiel eines in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlers veranschaulicht.
    • [10A] 10A ist ein Beispiel einer Anordnung optischer Filter in einem Modifikationsbeispiel 1 der vorliegenden Offenbarung.
    • [10B] 10B ist ein anderes Beispiel der Anordnung der optischen Filter im Modifikationsbeispiel 1 der vorliegenden Offenbarung.
    • [11] 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen Hauptteilen veranschaulicht, die erhalten wird, indem vier Pixeleinheiten, in denen jeweils vier fotoelektrische Wandler in zwei Reihen und zwei Spalten in einem Modifikationsbeispiel 2 der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind, kombiniert werden.
    • [12A] 12A ist ein Beispiel einer Anordnung optischer Filter in einem Modifikationsbeispiel 2 der vorliegenden Offenbarung.
    • [12B] 12B ist ein anderes Beispiel der Anordnung der optischen Filter im Modifikationsbeispiel 2 der vorliegenden Offenbarung.
    • [13] 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine gestapelte Konfiguration von Hauptteilen fotoelektrischer Wandler gemäß einem Modifikationsbeispiel 3 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • [14A] 14A ist eine schematische Draufsicht einer Positionsbeziehung zwischen jeweiligen Sektionen in den der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [14B] 14B ist eine entlang einer in 14A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [14C] 14C ist eine entlang einer in 14A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [15A] 15A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [15B] 15B ist eine entlang einer in 15A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [15C] 15C ist eine entlang einer in 15A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [16A] 16A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [16B] 16B ist eine entlang einer in 16A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [16C] 16C ist eine entlang einer in 16A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [17A] 17A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [17B] 17B ist eine entlang einer in 17A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [17C] 17C ist eine entlang einer in 17A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [18A] 18A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [18B] 18B ist eine entlang einer in 18A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [18C] 18C ist eine entlang einer in 18A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [19A] 19A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [19B] 19B ist eine entlang einer in 19A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [19C] 19C ist eine entlang einer in 19A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [20A] 20A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [20B] 20B ist eine entlang einer in 20A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [20C] 20C ist eine entlang einer in 20A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [21A] 21A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [21B] 21B ist eine entlang einer in 21A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [21C] 21C ist eine entlang einer in 21A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [22A] 22A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [22B] 22B ist eine entlang einer in 22A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [22C] 22C ist eine entlang einer in 22A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [23A] 23A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [23B] 23B ist eine entlang einer in 23A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [23C] 23C ist eine entlang einer in 23A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [24A] 24A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [24B] 24B ist eine entlang einer in 24A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [24C] 24C ist eine entlang einer in 24A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [25A] 25A ist eine schematische Draufsicht der Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Sektionen in den in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern.
    • [25B] 25B ist eine entlang einer in 25A veranschaulichten Linie I-I genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [25C] 25C ist eine entlang einer in 25A veranschaulichten Linie II-II genommene schematische Querschnittsansicht.
    • [26] 26 ist ein Blockdiagramm, das eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht, die einen in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler oder dergleichen als Pixel enthält.
    • [27] 27 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel eines elektronischen Geräts (Kamera) veranschaulicht, das die in 26 veranschaulichte Festkörper-Bildgebungsvorrichtung enthält.
    • [28] 28 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines In-vivo-Informationserfassungssystems darstellt.
    • [29] 29 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt.
    • [30] 30 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration eines Kamerakopfes und einer Kamera-Steuerungseinheit (CCU) darstellt.
    • [31] 31 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt.
    • [32] 32 ist ein Diagramm zur Unterstützung beim Erläutern eines Beispiels von Installationspositionen einer Sektion zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs und einer Bildgebungssektion.
  • Modi zum Ausführen der Erfindung
  • Das Folgende beschreibt Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die folgende Beschreibung ist ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Offenbarung; die vorliegende Offenbarung ist aber nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt. Außerdem beschränkt die vorliegende Offenbarung nicht die Anordnung, Abmessungen, Abmessungsverhältnisse und dergleichen jeweiliger Komponenten, die in den Diagrammen dazu veranschaulicht sind. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
    • 1. Ausführungsform (Beispiel, in welchem ein optischer Filter zwischen einer organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und einer anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist)
    • 1-1. Konfiguration eines fotoelektrischen Wandlers
    • 1-2. Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Wandlers
    • 1-3. Funktionsweisen und Effekte
    • 2. Modifikationsbeispiel
    • 2-1. Modifikationsbeispiel 1 (Beispiel, in welchem ein optischer Filter, der sichtbares Licht durchlässt, hinzugefügt ist)
    • 2-2. Modifikationsbeispiel 2 (Beispiel eines fotoelektrischen Wandlers, der IR in einer organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion absorbiert)
    • 2-3. Modifikationsbeispiel 3 (Beispiel eines fotoelektrischen Wandlers, in dem eine lichtabschirmende Eigenschaft einer Durchgangselektrode hinzugefügt ist)
    • 3. Anwendungsbeispiele
  • <Ausführungsform>
  • 1 veranschaulicht eine Querschnittskonfiguration eines fotoelektrischen Wandlers (fotoelektrischer Wandler 10) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist ein Ersatzschaltbild der in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 10. 3 veranschaulicht schematisch die Anordnung unterer Elektroden 21 und Transistoren, die in Controllern der in 1 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 10 enthalten sind. Der fotoelektrische Wandler 10 ist in einem Pixel (Einheitspixel P) in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1; siehe 26) wie etwa einem CMOS-Bildsensor enthalten, der in einem elektronischen Gerät wie etwa beispielsweise einer Digitalkamera oder einer Videokamera verwendet wird.
  • (Konfiguration eines fotoelektrischen Wandlers)
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel, in welchem die zwei fotoelektrischen Wandler 10 nebeneinander angeordnet sind und in den jeweiligen Pixeln P (Pixel P1 und P2) enthalten sind. Jeder der fotoelektrischen Wandler 10 ist von einem sogenannten longitudinalen Spektraltyp, in welchem beispielsweise eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 und eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32 in der longitudinalen Richtung gestapelt sind. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ist auf einer Seite einer ersten Oberfläche (rückwärtigen Oberfläche) 30A eines Halbleitersubstrats 30 vorgesehen. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32 ist im Halbleitersubstrat 30 eingebettet und ausgebildet. Beispielsweise sind zwei Arten anorganischer fotoelektrischer Umwandlungssektionen 32B und 32R im Halbleitersubstrat 30 in der planaren Richtung angeordnet. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 weist eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 zwischen der unteren Elektrode 21 (erste Elektrode) und einer oberen Elektrode 23 (zweite Elektrode) auf, die einander gegenüberliegen. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 wird unter Verwendung eines organischen Materials gebildet. Diese organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 enthält einen Halbleiter vom p-Typ und einen Halbleiter vom n-Typ und weist eine Bulk-Heterojunction-Struktur in der Schicht auf. Die Bulk-Heterojunction-Struktur ist eine p/n-Übergangsoberfläche, die durch Mischung eines Halbleiters vom p-Typ und eines Halbleiters vom n-Typ gebildet wird.
  • Die untere Elektrode 21 des fotoelektrischen Wandlers 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Elektroden (Ausleseelektrode 21A und Akkumulationselektrode 21B). Unter den in der fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 enthaltenen Elektroden ist die untere Elektrode 21 in Bezug auf die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 auf der entgegengesetzten Seite zu einer Lichteinfallsseite S1 angeordnet. Ferner hat die vorliegende Ausführungsform eine Konfiguration, in der ein optischer Filter 51 zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32 vorgesehen ist. Konkreter weist die vorliegende Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32R und 32B jeweils an der Position vorgesehen sind, die der Akkumulationselektrode 21B der unteren Elektrode 21 im Pixel P gegenüberliegt. Optische Filter 51B und 51R sind zwischen dieser Akkumulationselektrode 21B und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B bzw. zwischen dieser Akkumulationselektrode 21B und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R vorgesehen.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 und die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R führen eine fotoelektrische Umwandlung durch, indem jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern selektiv detektiert werden. Konkret erfasst die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ein Farbsignal Grün (G). Die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R erfassen ein Farbsignal Blau (B) bzw. ein Farbsignal Rot (R).
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben wird, in dem ein Elektron als Signalladung (Fall, in dem das Halbleitergebiet vom n-Typ als fotoelektrische Umwandlungsschicht genutzt wird) eines Paars (Elektron-Loch-Paar) des Elektrons und eines Lochs, die aus einer fotoelektrischen Umwandlung erzeugt werden, gelesen wird. Außerdem gibt in den Zeichnungen „+ (plus)“, das „p“ und „n“ zugeordnet ist, an, dass die Konzentration von Störstellen vom p-Typ oder n-Typ hoch ist, und „++“ gibt an, dass die Konzentration von Störstellen vom p-Typ oder n-Typ noch höher als „+“ ist. Außerdem weisen die jeweiligen, in dem Pixel P1 und dem Pixel P2 vorgesehenen fotoelektrischen Wandler einander ähnliche Konfigurationen auf, außer dass die fotoelektrischen Wandler jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R selektiv detektieren.
  • Beispielsweise sind das Pixel P1 und das Pixel P2 jeweils mit Floating-Diffusionsgebieten (Floating-Diffusionsschichten) FD1 (Gebiet 36B im Halbleitersubstrat 30) und FD3 (Gebiet 38C im Halbleitersubstrat 30), einem Transfer- bzw. Übertragungstransistor Tr3, einem Verstärkertransistor (Modulator) AMP, einem Rücksetztransistor RST, einem Auswahltransistor SEL und einer mehrschichtigen Verdrahtungsleitung 40 auf einer zweiten Oberfläche (vorderen Oberfläche) 30B des Halbleitersubstrats 30 versehen. Die mehrschichtige Verdrahtungsleitung 40 hat eine Konfiguration, in der Verdrahtungsschichten 41, 42 und 43 beispielsweise in einer Isolierschicht 44 gestapelt sind.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass das Diagramm die Seite der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 als Lichteinfallsseite S1 und die Seite von dessen zweiter Oberfläche 30B als Seite S2 der Verdrahtungsschicht veranschaulicht.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 hat eine Konfiguration, in der beispielsweise eine untere Elektrode 21, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und eine obere Elektrode 23 in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 aus gestapelt sind. Außerdem ist eine Isolierungsschicht 27 zwischen der unteren Elektrode 21 und der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 vorgesehen. Die untere Elektrode 21 ist für jedes der Pixel P1 und P2 beispielsweise separat ausgebildet und umfasst die Ausleseelektrode 21A und die Akkumulationselektrode 21B, die mit einer dazwischen angeordneten Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 voneinander getrennt sind, wie im Folgenden im Detail beschrieben wird. Die Ausleseelektrode 21A der unteren Elektrode 21 ist über eine in der Isolierungsschicht 27 vorgesehene Öffnung 27H mit der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 elektrisch gekoppelt. 1 veranschaulicht ein Beispiel, in welchem die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 und die obere Elektrode 23 als durchgehende Schichten, die der Vielzahl fotoelektrischer Wandler 10 gemeinsam sind, vorgesehen sind; aber die organischen fotoelektrischen Umwandlungsschichten 22 und die oberen Elektroden 23 können für jeden der fotoelektrischen Wandler 10 separat ausgebildet sein. Beispielsweise sind eine Schicht (Schicht mit fixierter Ladung) 24, die fixierte Ladungen aufweist, eine dielektrische Schicht 25 mit einer isolierenden Eigenschaft und die Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 beispielsweise zwischen der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 und der unteren Elektrode 21 vorgesehen. Jedes der Pixel P1 und P2 ist mit einer Verdrahtungsleitung 39B und dem oben beschriebenen optischen Filter 51 (optischer Filter 51B für das Pixel P1 und optischer Filter 51R für das Pixel P2) in der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 versehen. Die Verdrahtungsleitung 39B ist mit der Akkumulationselektrode 21B der unteren Elektrode 21 elektrisch gekoppelt. Eine Schutzschicht 28 ist auf der oberen Elektrode 23 vorgesehen. Optische Bauteile wie etwa eine (nicht veranschaulichte) Planarisierungsschicht und eine On-Chip-Linse 52 sind über der Schutzschicht 28 angeordnet.
  • Eine Durchgangselektrode 34 zwischen der ersten Oberfläche 30A und der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 ist vorgesehen. Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ist über diese Durchgangselektrode 34 mit einem Gate Gamp des Verstärkertransistors AMP und einem Source/Draingebiet 36B des Rücksetztransistors RST (Rücksetztransistor Trlrst), das auch als Floating-Diffusionsgebiet FD1 dient, gekoppelt. Dies ermöglicht, dass der fotoelektrische Wandler 10 bevorzugt Ladungen (hier Elektronen), die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 auf der Seite der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 erzeugt werden, über die Durchgangselektrode 34 zur Seite der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 überträgt.
  • Das untere Ende der Durchgangselektrode 34 ist mit einer Kopplungssektion 41A in der Verdrahtungsschicht 41 gekoppelt, und die Kopplungssektion 41A und das Gate Gamp des Verstärkertransistors AMP sind über den unteren ersten Kontakt 45 gekoppelt. Die Kopplungssektion 41A und das Floating-Diffusionsgebiet FD1 (Gebiet 36B) sind beispielsweise über einen unteren zweiten Kontakt 46 gekoppelt. Das obere Ende der Durchgangselektrode 34 ist beispielsweise über eine Pad-Sektion 39A und einen oberen ersten Kontakt 29A mit der Ausleseelektrode 21A gekoppelt.
  • Die Durchgangselektrode 34 ist beispielsweise für jede der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 20 der jeweiligen fotoelektrischen Wandler 10A vorgesehen. Die Durchgangselektrode 34 hat eine Funktion eines Verbinders für die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 und das Gate Gamp des Verstärkertransistors AMP und das Floating-Diffusionsgebiet FD1 und dient als Übertragungsweg für Ladungen (hier Elektronen), die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 erzeugt werden.
  • Ein Rücksetzgate Grst des Rücksetztransistors RST ist nächst dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 (ein Source/Draingebiet 36B des Rücksetztransistors RST) angeordnet. Dies macht es möglich, zu veranlassen, dass der Rücksetztransistor RST die im Floating-Diffusionsgebiet FD1 akkumulierten Ladungen zurücksetzt.
  • Im fotoelektrischen Wandler 10 wird Licht, das von der Seite der oberen Elektrode 23 aus in die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 eingespeist wird, von der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 absorbiert. So erzeugte Exzitonen bewegen sich zu einer Grenzfläche zwischen einem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 enthalten sind, und durchlaufen eine Exzitonentrennung, das heißt dissoziieren in Elektronen und Löcher. Die Ladungen (Elektronen und Löcher), die hier erzeugt werden, werden mittels Diffusion aufgrund einer Differenz in einer Trägerkonzentration oder mittels eines internen elektrischen Feldes aufgrund einer Differenz in Austrittsarbeiten zwischen einer Anode (hier der unteren Elektrode 21) und einer Kathode (hier der oberen Elektrode 23) zu verschiedenen Elektroden transportiert und als Fotostrom detektiert. Außerdem ermöglicht die Anlegung eines elektrischen Potentials der unteren Elektrode 21 und der oberen Elektrode 23, Richtungen zu steuern, in denen Elektronen und Löcher transportiert werden.
  • Das Folgende beschreibt Konfigurationen, Materialien oder dergleichen der jeweiligen Sektionen.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ist ein organischer fotoelektrischer Wandler, der grünes Licht entsprechend einem Bereich von, oder den ganzen, selektiven Wellenlängenbändern (z.B. 450 nm oder höher und 650 nm oder geringer) absorbiert, um ein Elektron-Loch-Paar zu erzeugen.
  • Wie oben beschrieben wurde, umfasst die untere Elektrode 21 die Ausleseelektrode 21A und die Akkumulationselektrode 21B, die getrennt ausgebildet sind. Die Ausleseelektrode 21A überträgt Ladungen (hier Elektronen), die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt wurden, zum Floating-Diffusionsgebiet FD1. Die Ausleseelektrode 21A ist beispielsweise über den oberen ersten Kontakt 29A, die Pad-Sektion 39A, die Durchgangselektrode 34, die Kopplungssektion 41A und den unteren zweiten Kontakt 46 mit dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 gekoppelt. Die Akkumulationselektrode 21B akkumuliert in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 die Elektronen, die als Signalladungen der Ladungen dienen, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 erzeugt werden. Die Akkumulationselektrode 21B ist in jedem von Gebieten vorgesehen, die den lichtempfangenden Oberflächen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R, die im Halbleitersubstrat 30 ausgebildet sind, direkt gegenüberliegen und beispielsweise die lichtempfangenden Oberflächen abdecken. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Akkumulationselektrode 21B vorzugsweise größer als die Ausleseelektrode 21A ist, was es möglich macht, eine große Anzahl an Ladungen zu akkumulieren. Außerdem reicht es aus, falls die Akkumulationselektrode 21B wie oben beschrieben den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R direkt gegenüberliegen. Die Akkumulationselektroden 21B müssen nicht notwendigerweise in den gesamten lichtempfangenden Oberflächengebieten ausgebildet sein, die den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R gegenüberliegen.
  • Die untere Elektrode 21 enthält eine elektrisch leitfähige Schicht mit einer Lichtdurchlässigkeit und enthält beispielsweise ITO (Indiumzinnoxid) . Als in der unteren Elektrode 21 enthaltenes Material kann jedoch zusätzlich zu diesem ITO ein Material auf Zinnoxidbasis (SnO2), das durch Zusetzen eines Dotierstoffs erhalten wird, oder ein Material auf Zinkoxidbasis verwendet werden, das gebildet wird, indem ein Dotierstoff Aluminiumzinkoxid (ZnO) zugesetzt wird. Beispiele der Materialien auf Zinkoxidbasis umfassen Aluminiumzinkoxid (AZO), das erhalten wird, indem Aluminium (Al) als der Dotierstoff zugesetzt wird, Galliumzinkoxid (GZO), dem Gallium (Ga) zugesetzt ist, und Indiumzinkoxid (IZO), dem Indium (In) zugesetzt ist. Zusätzlich zu diesen können auch CuI, InSbO4, ZnMgO, CuInO2, MgN2O4, CdO, ZnSnO3 oder dergleichen verwendet werden.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 wandelt optische Energie in elektrische Energie um. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 enthält zum Beispiel zwei oder mehr Arten organischer Halbleitermaterialien (Halbleitermaterial vom p-Typ oder Halbleitermaterial vom n-Typ), die jeweils als Halbleiter vom p-Typ oder Halbleiter vom n-Typ fungieren. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 hat eine Übergangsoberfläche (p/n-Übergangsoberfläche) zwischen diesem Halbleitermaterial vom p-Typ und Halbleitermaterial vom n-Typ in der Schicht. Der Halbleiter vom p-Typ fungiert relativ als Elektronendonator (Donator), und der Halbleiter vom n-Typ fungiert relativ als Elektronenakzeptor (Akzeptor). Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 stellt ein Feld bereit, in welchem zur Zeit einer Lichtabsorption erzeugte Exzitonen in Elektronen und Löcher getrennt werden und konkret Exzitonen auf der Grenzfläche (p/n-Übergangsoberfläche) zwischen dem Elektronendonator und dem Elektronenakzeptor in Elektronen und Löchern getrennt werden.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 kann zusätzlich zu dem Halbleitermaterial vom p-Typ und dem Halbleitermaterial vom n-Typ ein organisches Halbleitermaterial, d.h. ein sogenanntes Farbstoffmaterial, enthalten, das Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband fotoelektrisch umwandelt und Licht in einem anderen Wellenlängenband durchlässt. Falls die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 gebildet wird, indem drei Arten organischer Halbleitermaterialien, die das Halbleitermaterial vom p-Typ, das Halbleitermaterial vom n-Typ und das Farbstoffmaterial umfassen, verwendet werden, enthalten das Halbleitermaterial vom p-Typ und das Halbleitermaterial vom n-Typ jeweils vorzugsweise ein Material, das Licht in einem sichtbaren Bereich (z.B. 450 nm bis 800 nm) durchlässt. Die Dicke der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 beträgt beispielsweise 50 nm bis 500 nm.
  • Beispiele der organischen Halbleitermaterialien, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 enthalten sind, umfassen Chinacridon, chloriniertes Bor-Subphthalocyanin, Pentacen, Benzothienbenzothiophen, Fulleren und Derivate davon. Die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 enthält eine Kombination von zwei oder mehr Arten der oben beschriebenen organischen Halbleitermaterialien. Die oben beschriebenen organischen Halbleitermaterialien dienen je nach der Kombination als Halbleiter vom p-Typ oder Halbleiter vom n-Typ.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 enthaltenen organischen Halbleitermaterialien nicht sonderlich beschränkt sind. Zusätzlich zu den oben aufgelisteten organischen Halbleitermaterialien wird beispielsweise irgendeine Art von Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Tetracen, Pyren, Perylen oder Fluoranthen oder Derivate davon verwendet. Alternativ dazu kann ein Polymer wie etwa Phenylenvinyl, Fluoren, Carbazol, Indol, Pyren, Pyrrol, Methylpyridin, Thiophen, Acetylen und Diacetylen oder ein Derivat davon verwendet werden. Außerdem ist es möglich, vorzugsweise einen Farbstoff mit einem Metallkomplex, einen Farbstoff auf Cyanbasis, einen Farbstoff auf Merocyaninbasis, einen Farbstoff auf Phenylxanthen-Basis, einen Farbstoff auf Triphenylmethan-Basis, einen Farbstoff auf Rhodacyanin-Basis, einen Farbstoff auf Xanthen-Basis, einen Farbstoff auf Basis makrozyklischen Aza-Annulens, eines Farbstoffs auf Azulen-Basis, Naphthchinon, einen Farbstoff auf Anthrachinon-Basis, eine Kettenverbindung, in der eine kondensierte polyzyklische aromatische Gruppe wie etwa Anthracen und Pyren und ein aromatischer Ring oder eine heterozyklische Verbindung kondensiert sind, einen cyanartigen Farbstoff, der durch zwei stickstoffhaltige Heteroringe wie etwa Chinolin, Benzothiazol und Benzoazol, die eine Squaraine-Gruppe und Krokonmethin-Gruppe als gebondete Kette aufweisen, oder durch eine Squaraine-Gruppe oder eine Krokonmethin-Gruppe etc. gebunden ist, zu verwendet. Es ist besonders zu erwähnen, dass der oben beschriebene Farbstoff mit einem Metallkomplex vorzugsweise, nicht aber darauf beschränkt, ein Farbstoff auf Basis eines Dithiolmetallkomplexes, ein Metallophthalocyanin-Farbstoff, ein Metalloporphyrin-Farbstoff oder ein Farbstoff mit Rutheniumkomplex ist.
  • Es können andere Schichten zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der unteren Elektrode 21 (konkret zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der Isolierungsschicht 27) und zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 und der oberen Elektrode 23 vorgesehen werden. Konkret können beispielsweise ein darunterliegender Film, eine Lochtransportschicht, ein Elektronen blockierender Film, die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22, ein Löcher blockierender Film, ein Pufferfilm, eine Elektronentransportschicht, ein eine Austrittsarbeit einstellender Film und dergleichen von der Seite der unteren Elektrode 21 aus der Reihe nach gestapelt sein.
  • Die obere Elektrode 23 enthält einen elektrisch leitfähigen Film mit einer Lichtdurchlässigkeit ähnlich demjenigen der unteren Elektrode 21. In der den fotoelektrischen Wandler 10 als ein Pixel enthaltenden Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 kann die obere Elektrode 23 für jedes Pixel P getrennt sein oder kann als eine jedem Pixel P gemeinsame Elektrode ausgebildet sein. Die Dicke der oberen Elektrode 23 beträgt zum Beispiel 10 nm bis 200 nm.
  • Die Schicht 24 mit fixierten Ladungen kann ein Film mit einer positiven fixierten Ladung oder ein Film mit einer negativen fixierten Ladung sein. Als Materialien des Films mit der negativen fixierten Ladung werden Hafniumoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Tantaloxid, Titanoxid und dergleichen einbezogen. Außerdem kann als ein anderes Material als die oben beschriebenen Materialien, Lanthanoxid, Praseodymoxid, Ceroxid, Neodymoxid, Promethiumoxid, Samariumoxid, Europiumoxid, Gadoliniumoxid, Terbiumoxid, Dysprosiumoxid, Holmiumoxid, Thuliumoxid, Ytterbiumoxid, Lutetiumoxid, Yttriumoxid, ein Aluminiumnitridfilm, ein Hafniumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm oder dergleichen genutzt werden.
  • Die Schicht 24 mit fixierten Ladungen kann auch eine Konfiguration aufweisen, in der zwei oder mehr Arten von Filmen gestapelt sind. Dies macht es beispielsweise möglich, im Fall eines Films mit der negativen fixierten Ladung eine Funktion einer Lochakkumulationsschicht weiter zu verbessern.
  • Obgleich Materialien der dielektrischen Schicht 25 nicht sonderlich beschränkt sind, enthält zum Beispiel die dielektrische Schicht 25 einen Siliziumoxidfilm, TEOS, einen Siliziumnitridfilm, einen Siliziumoxynitridfilm oder dergleichen.
  • Die Zwischenschicht-Isolierschicht 26 enthält beispielsweise einen einlagigen Film, der eine Art eines Siliziumoxids, Siliziumnitrids, Siliziumoxynitrids (SiON) und dergleichen enthält, oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr Arten davon enthält. Die Verdrahtungsleitungen 39B sind in der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 zusammen mit den Pad-Sektionen 39A vorgesehen, die jeweils die Ausleseelektrode 21A der unteren Elektrode 21 und die Durchgangselektrode 34 koppeln. Jede dieser Verdrahtungsleitungen 39B ist eine Ansteuerungs-Verdrahtungsleitung, um eine Spannung an die Akkumulationselektrode 21B anzulegen, und ist mit der Akkumulationselektrode 21B elektrisch gekoppelt. Ferner sind die optischen Filter 51B und 51R jeweils an den Positionen vorgesehen, die den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R in Schichten (Seite des Halbleitersubstrats 30) gegenüberliegen, die niedriger als die Akkumulationselektroden 21B sind.
  • Die optischen Filter 51B und 51R lassen jeweils Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband selektiv durch. Konkret lässt der optische Filter 51B beispielsweise eine Wellenlänge (blaues Licht; erstes Wellenlängenband) von 450 nm bis 495 nm selektiv durch. Der optische Filter 51R lässt beispielsweise eine Wellenlänge (rotes Licht; zweites Wellenlängenband) von 620 nm bis 750 nm oder geringer selektiv durch. 4 veranschaulicht schematisch die Positionsbeziehung zwischen jeweiligen Sektionen (organischen fotoelektrischen Umwandlungsschichten 22, optischen Filtern 51 und anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R) der fotoelektrischen Wandler 10. 4 veranschaulicht schematisch die Positionsbeziehung zwischen den Hauptteilen der jeweiligen fotoelektrischen Wandler in den Pixeln P1, P2, P3 und P4. Die Pixel P1, P2, P3 und P4 sind in zwei Reihen und Spalten in der planaren XY-Richtung angeordnet und in einer Pixeleinheit Pu enthalten. Falls die Pixel P1, P2, P3 und P4 in dieser Weise in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind, ist es beispielsweise möglich, die optischen Filter 51B und 51R auf jeweiligen diagonalen Linien anzuordnen, wie in 5A veranschaulicht ist. 5B veranschaulicht, dass vier Pixeleinheiten Pu, von denen jede in 4 veranschaulicht ist, angeordnet sind und die optischen Filter 51B und 51R in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Das heißt, die verschiedenen optischen Filter 51B und 51R sind an den jeweiligen benachbarten Positionen angeordnet. Die Anordnung der optischen Filter 51B und 51R ist nicht darauf beschränkt, sondern die gleichen optischen Filter können beispielsweise in der Z-Achsenrichtung angeordnet werden, wie beispielsweise in 6A veranschaulicht ist. Falls vier Pixeleinheiten Pu, von denen jede in 6A veranschaulicht ist, angeordnet sind, sind die optischen Filter 51B und 51R in einem gestreiften Muster angeordnet, wie in 6B veranschaulicht ist.
  • Die optischen Filter 51 (51B und 51R) können beliebige Filter sein, solange die Filter wie oben beschrieben jeweils Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband selektiv durchlassen. Beispiele davon umfassen optische Filter eines organischen Pigmentdispersionstyps, Nanoloch-Typs, Typs mit Metallionenimplantation, Quantenpunkt-Typs und Mehrschicht-Interferenztyps.
  • Der optische Filter vom Typ mit organischer Pigmentdispersion ist ein allgemeiner Farbfilter.
  • Der optische Filter vom Nanoloch-Typ enthält zum Beispiel ein periodisches Array einer Vielzahl von Öffnungen in einem Metall-Dünnfilm. Eine periodische Anordnung mit dem kontrollierten Abstand zwischen den Öffnungen ermöglicht, dass der Metall-Dünnfilm nur Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge durchlässt. Beispielsweise konfiguriert eine periodische Anordnung von Öffnungen, die jeweils einen Durchmesser von 150 nm aufweisen, mit einem Pitch von 260 nm den optischen Filter 51B, um blaues Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm bis 495 nm durchzulassen. Ein periodisches Anordnen von Öffnungen, die jeweils einen Durchmesser von 150 nm aufweisen, mit einem Pitch von 420 nm konfiguriert beispielsweise den optischen Filter 51R, der rotes Licht mit einer Wellenlänge von 620 nm bis 750 nm durchlässt.
  • Der optische Filter vom Typ mit Metallionenimplantation enthält ein Metall-Nanoteilchen und kann beispielsweise gebildet werden, indem Metallionen in einen Film aus einem anorganischen Material wie etwa einen Siliziumoxidfilm mittels Ionenimplantation implantiert werden.
  • Der optische Filter vom Quantenpunkt-Typ weist in einer Schicht verteilte Quantenpunkte auf. Es wird bevorzugt, dass Quantenpunkte jeweils einen höheren Brechungsindex als denjenigen einer Schicht (Basismaterial des optischen Filters) aufweisen, in der der Quantenpunkt eingebettet ist, und im Durchmesser einheitlich sind. Dies bietet eine optische Eigenschaft, Licht innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs selektiv durchzulassen.
  • Der optische Filter vom Mehrschicht-Interferenztyp enthält einen Mehrschichtfilm (Mehrschicht-Interferenzfilm), worin zwei oder mehr Arten von Filmen mit verschiedenen Brechungsindizes abwechselnd gestapelt sind. Beispiele der Filme mit verschiedenen Brechungsindizes umfassen eine Kombination eines Siliziumoxid-(SiO2)-Films und eines Siliziumnitrid-(SiN)-Films, eine Kombination eines Siliziumoxid-(SiO2)-Films und eines Titanoxid-(TiO2)-Films und dergleichen.
  • Die Isolierungsschicht 27 trennt die Akkumulationselektrode 21B und die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 elektrisch voneinander. Die Isolierungsschicht 27 ist zum Beispiel auf der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 vorgesehen, um die untere Elektrode 21 zu bedecken. Außerdem weist die Isolierungsschicht 27 der Öffnung 27H auf der Ausleseelektrode 21 der unteren Elektrode 21 auf, und die Ausleseelektrode 21 und die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 sind über diese Öffnung 27H elektrisch gekoppelt. Die Isolierschicht 27 kann beispielsweise gebildet werden, indem ein Material ähnlich demjenigen der Zwischenschicht-Isolierschicht 26 verwendet wird, und enthält beispielsweise einen einlagigen Film, der eine Art von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid (SiON) und dergleichen enthält, oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr Arten davon enthält. Die Dicke der Isolierschicht 27 beträgt beispielsweise 20 nm bis 500 nm.
  • Die Schutzschicht 28 enthält ein Material mit Lichtdurchlässigkeit und umfasst zum Beispiel einen einlagigen Film, der irgendeines von Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid und dergleichen enthält, oder einen gestapelten Film, der zwei oder mehr Arten davon enthält. Die Dicke der Schutzschicht 28 beträgt beispielsweise 100 nm bis 30000 nm.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass es zum Beispiel oberhalb der Ausleseelektrode 21A in der Schutzschicht 28 einen lichtabschirmenden Film geben kann. In diesem Fall wird bevorzugt, den lichtabschirmenden Film vorzusehen, so dass das Gebiet der Ausleseelektrode 21A in direktem Kontakt mit zumindest der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 bedeckt, ohne zumindest die Akkumulationselektrode 21B zu bedecken.
  • Das Halbleitersubstrat 30 enthält zum Beispiel ein Silizium-(Si)-Substrat vom n-Typ und weist in einem vorbestimmten Gebiet eine p-Wanne 31 auf. Die zweite Oberfläche 30B der p-Wanne 31 ist mit den Übertragungstransistoren Tr3 und Tr4, dem Verstärkertransistor AMP, dem Rücksetztransistor RST, dem Auswahltransistor SEL und dergleichen versehen. Außerdem ist ein peripherer Bereich des Halbleitersubstrats 30 mit einer (nicht veranschaulichten) peripheren Schaltung versehen, die eine Logikschaltung oder dergleichen enthält.
  • Der Rücksetztransistor RST1 (Rücksetztransistor Trlrst) setzt die von der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 zum Floating-Diffusionsgebiet FD1 übertragenen Ladungen zurück und enthält zum Beispiel einen MOS-Transistor. Konkret enthält der Rücksetztransistor Tr1rst ein Rücksetzgate Grst1, ein Kanalausbildungsgebiet 36A und die Source/Draingebiete 36B und 36C. Der Rücksetztransistor Grst1 ist mit einer Rücksetzleitung RST1 gekoppelt. Das eine Source/Draingebiet 36B des Rücksetztransistors Tr1rst dient auch als das Floating-Diffusionsgebiet FD1. Das andere Source/Draingebiet 36C, das im Rücksetztransistor Tr1rst enthalten ist, ist mit einer Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Der Verstärkertransistor AMP1 ist ein Modulator, der eine Menge der in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 erzeugten Ladungen in eine Spannung moduliert, und enthält zum Beispiel einen MOS-Transistor. Konkret enthält der Verstärkertransistor AMP das Gate Gamp, ein Kanalausbildungsgebiet 35A und die Source/Draingebiete 35B und 35C. Ein Gate Gamp1 ist mit der Ausleseelektrode 21A und dem einen Source/Draingebiet 36B (Floating-Diffusionsgebiet FD1) des Rücksetztransistors Tr1rst über den unteren ersten Kontakt 45, die Kopplungssektion 41A, den unteren zweiten Kontakt 46, die Durchgangselektrode 34 und dergleichen gekoppelt. Außerdem nutzt das eine Source/Draingebiet 35B ein Gebiet gemeinsam mit dem anderen Source/Draingebiet 36C, das im Rücksetztransistor Tr1rst enthalten ist, und ist beispielsweise mit der Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Ein Auswahltransistor SEL1 (Auswahltransistor TR1sel) enthält ein Gate Gsel1, ein Kanalausbildungsgebiet 34A und Source/Draingebiete 34B und 34C. Das Gate Gsel1 ist mit einer Auswahlleitung SEL1 gekoppelt. Außerdem nutzt das eine Source/Draingebiet 34B ein Gebiet gemeinsam mit dem anderen Source/Draingebiet 35C, das im Verstärkertransistor AMP enthalten ist, und das andere Source/Draingebiet 34C ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL1 gekoppelt.
  • Der Rücksetztransistor RST2 (Rücksetztransistor Tr2rst) setzt die von der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 zum Floating-Diffusionsgebiet FD2 übertragenen Ladungen zurück und enthält zum Beispiel einen MOS-Transistor. Konkret enthält der Rücksetztransistor Tr2rst ein Rücksetzgate Grst2, das Kanalausbildungsgebiet 36A und die Source/Draingebiete 36B und 36C. Das Rücksetzgate Grst ist mit einer Rücksetzleitung RST2 gekoppelt. Das eine Source/Draingebiet 36B des Rücksetztransistors Tr2rst dient auch als das Floating-Diffusionsgebiet FD2. Das andere Source/Draingebiet 36C, das im Rücksetztransistor Tr2rst enthalten ist, ist mit der Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Der Verstärkertransistor AMP2 ist ein Modulator, der eine Menge der in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 erzeugten Ladungen in eine Spannung moduliert, und enthält zum Beispiel einen MOS-Transistor. Konkret enthält der Verstärkertransistor AMP2 das Gate Gamp2, das Kanalausbildungsgebiet 35A und die Source/Draingebiete 35B und 35C. Ein Gate Gamp2 ist mit der Ausleseelektrode 21A und dem einen Source/Draingebiet 36B (Floating-Diffusionsgebiet FD2) des Rücksetztransistors Tr2rst über den ersten unteren Kontakt 45, die Kopplungssektion 41A, den unteren zweiten Kontakt 46, die Durchgangselektrode 34 und dergleichen gekoppelt. Außerdem nutzt das eine Source/Draingebiet 35B ein Gebiet gemeinsam mit dem anderen Source/Draingebiet 36C, das im Rücksetztransistor Tr2rst enthalten ist, und ist beispielsweise mit der Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Ein Auswahltransistor SEL2 (Auswahltransistor TR2sel) enthält ein Gate Gsel2, das Kanalausbildungsgebiet 34A und die Source/Draingebiete 34B und 34C. Das Gate Gsel2 ist mit einer Auswahlleitung SEL2 gekoppelt. Außerdem nutzt das eine Source/Draingebiet 34B ein Gebiet gemeinsam mit dem anderen Source/Draingebiet 35C, das im Verstärkertransistor AMP2 enthalten ist, und das andere Source/Draingebiet 34C ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL2 gekoppelt.
  • Jede der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R weist einen p-n-Übergang in einem vorbestimmten Gebiet des Halbleitersubstrats 30 auf. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32B detektiert blaues Licht, das durch den optischen Filter 51B selektiv durchgelassen wird, und akkumuliert das detektierte blaue Licht als Blau entsprechende Signalladungen. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32R detektiert rotes Licht, das durch den optischen Filter 51R selektiv durchgelassen wird, und akkumuliert Rot entsprechende Signalladungen. Es ist besonders zu erwähnen, dass Blau (B) eine Farbe ist, die beispielsweise einem Wellenlängenband von 450 nm bis 495 nm entspricht, und Rot (R) eine Farbe ist, die beispielsweise einem Wellenlängenband von 620 nm bis 750 nm entspricht. Es reicht aus, falls die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R Teile eines Lichts eines Bereichs der, oder der ganzen, jeweiligen Wellenlängenbänder detektieren können. Die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32B und die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32R weisen jeweils beispielsweise ein (p+)-Gebiet, das eine Lochakkumulationsschicht sein soll, und ein n-Gebiet auf, das eine Elektronenakkumulationsschicht sein soll. Außerdem veranschaulicht 1 ein Beispiel, in welchem die zwei Arten anorganischer fotoelektrischer Umwandlungsschichten 32B und 32R so ausgebildet sind, dass sie die gleiche Höhe in Richtung der Filmdicke (Y-Achsenrichtung) im Halbleitersubstrat 30 aufweisen und nebeneinander angeordnet sind; dies ist aber nicht einschränkend. Beispielsweise können sie an räumlich verschiedenen Positionen (in unterschiedlicher Höhe in der Filmdickenrichtung) im Halbleitersubstrat 30 vorgesehen sein.
  • Der Übertragungstransistor Tr3 (Übertragungstransistor TR3trs) überträgt zum Floating-Diffusionsgebiet FD3 Blau entsprechende Signalladungen (hier Elektronen), welche in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 32B erzeugt und akkumuliert werden. Außerdem ist der Übertragungstransistor TR3trs mit einer Übertragungs-Gateleitung TG3 gekoppelt. Ferner ist das Floating-Diffusionsgebiet FD3 in einem Gebiet 37C in der Nähe des Gates Gtrs3 des Übertragungstransistors TR3trs vorgesehen. Die in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 32B akkumulierten Ladungen werden über den entlang dem Gate Gtrs3 ausgebildeten Übertragungskanal zum Floating-Diffusionsgebiet FD3 ausgelesen.
  • Der Übertragungstransistor Tr4 (Übertragungstransistor TR4trs) überträgt zum Floating-Diffusionsgebiet FD4 die in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R erzeugten und akkumulierten Signalladungen (hier Elektronen). Die Signalladungen entsprechen Rot. Der Übertragungstransistor Tr4 (Übertragungstransistor TR4trs) enthält zum Beispiel einen MOS-Transistor. Außerdem ist der Übertragungstransistor TR4trs mit einer Übertragungs-Gateleitung TG4 gekoppelt. Das Floating-Diffusionsgebiet FD4 ist ferner im Gebiet 38C in der Nähe des Gates Gtrs4 des Übertragungstransistors TR4trs vorgesehen. Die in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R akkumulierten Ladungen werden über den entlang dem Gate Gtrs4 ausgebildeten Übertragungskanal zum Floating-Diffusionsgebiet FD4 ausgelesen.
  • Die Seite der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 ist ferner mit einem Rücksetztransistor TR3rst, einem Verstärkertransistor TR3amp und einem Auswahltransistor TR3sel versehen, die in dem Controller der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B enthalten sind. Außerdem sind ein Rücksetztransistor TR4rst, ein Verstärkertransistor TR4amp und ein Auswahltransistor TR4sel vorgesehen, die im Controller der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R enthalten sind.
  • Der Rücksetztransistor TR3rst enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate des Rücksetztransistors TR3rst ist mit einer Rücksetzleitung RST3 gekoppelt, und eines der Source/Draingebiete des Rücksetztransistors TR3rst ist mit der Stromversorgung VDD gekoppelt. Das andere Source/Draingebiet des Rücksetztransistors TR3rst dient auch als das Floating-Diffusionsgebiet FD3.
  • Der Verstärkertransistor TR3amp enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate ist mit dem anderen Source/Draingebiet (Floating-Diffusionsgebiet FD3) des Rücksetztransistors TR3rst gekoppelt. Außerdem nutzt eines der Source/Draingebiete, das im Verstärkertransistor TR3amp enthalten ist, gemeinsam ein Gebiet mit einem der Source/Draingebiete, das im Rücksetztransistor TR3rst enthalten ist, und ist beispielsweise mit der Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Der Auswahltransistor TR3sel enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate ist mit einer Auswahlleitung SEL3 gekoppelt. Außerdem nutzt eines der Source/Draingebiete, das im Auswahltransistor TR3sel enthalten ist, gemeinsam ein Gebiet mit dem anderen Source/Draingebiet, das im Verstärkertransistor TR3amp enthalten ist. Das andere Source/Draingebiet, das im Auswahltransistor TR3sel enthalten ist, ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL3 gekoppelt.
  • Der Rücksetztransistor TR4rst enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate des Rücksetztransistors Tr4rst ist mit einer Rücksetzleitung RST4 gekoppelt, und eines der Source/Draingebiete, das im Rücksetztransistor TR4rst enthalten ist, ist mit der Stromversorgung VDD gekoppelt. Das im Rücksetztransistor TR4rst enthaltene andere Source/Draingebiet dient auch als das Floating-Diffusionsgebiet FD4.
  • Der Verstärkertransistor TR4amp enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate ist mit dem anderen Source/Draingebiet (Floating-Diffusionsgebiet FD4) gekoppelt, das im Rücksetztransistor TR4rst enthalten ist. Außerdem nutzt eines der Source/Draingebiete, das im Verstärkertransistor TR4amp enthalten ist, gemeinsam ein Gebiet mit einem der Source/Draingebiete, das im Rücksetztransistor TR4rst enthalten ist, und ist beispielsweise mit der Stromversorgung VDD gekoppelt.
  • Der Auswahltransistor TR4sel enthält ein Gate, ein Kanalausbildungsgebiet und ein Source/Draingebiet. Das Gate ist mit einer Auswahlleitung SEL4 gekoppelt. Außerdem nutzt eines der Source/Draingebiete, das im Auswahltransistor TR4sel enthalten ist, gemeinsam ein Gebiet mit dem anderen Source/Draingebiet, das im Verstärkertransistor TR4amp enthalten ist. Das im Auswahltransistor TR4sel enthaltene andere Source/Draingebiet ist mit einer Signalleitung (Datenausgabeleitung) VSL4 gekoppelt.
  • Die Rücksetzleitungen RST1, RST2, RST3 und RST4, die Auswahlleitungen SEL1, SEL2, SEL3 und SEL4 und die Übertragungs-Gateleitungen TG3 und TG4 sind jeweils mit einer in einer Ansteuerungsschaltung enthaltenen vertikalen Ansteuerungsschaltung 112 gekoppelt. Die Signalleitungen (Datenausgabeleitungen) VSL1, VSL2, VSL3 und VSL4 sind mit einer in der Ansteuerungsschaltung enthaltenden Spaltensignal-Verarbeitungsschaltung 113 gekoppelt.
  • Ein unterer erster Kontakt 45, der untere zweite Kontakt 46, der obere erste Kontakt 29A und ein oberer zweiter Kontakt 29B enthalten jeweils beispielsweise ein dotiertes Siliziummaterial wie etwa PDAS (mit Phosphor dotiertes amorphes Silizium) oder ein metallisches Material wie etwa Aluminium (Al), Wolfram (W), Titan (Ti), Cobalt (Co), Hafnium (Hf) oder Tantal (Ta).
  • (Verfahren zum Herstellen eines fotoelektrischen Wandlers)
  • Es ist möglich, den fotoelektrischen Wandler 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beispiel in der folgenden Weise herzustellen. Es ist besonders zu erwähnen, dass hier eine Beschreibung unter Bezugnahme auf den fotoelektrischen Wandler 10 im Pixel P1 vorgenommen wird; es ist aber auch möglich, den fotoelektrischen Wandler 10 im Pixel P2 im gleichen Herstellungsprozess ähnlich auszubilden.
  • 7 und 8 veranschaulichen jeweils ein Verfahren zum Herstellen des fotoelektrischen Wandler 10 in der Reihenfolge der Prozesse. Zuerst wird, wie in 7 veranschaulicht ist, die p-Wanne 31 beispielsweise als eine erste elektrisch leitfähige Wanne im Halbleitersubstrat 30 ausgebildet. Die zweite elektrisch leitfähige anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32B (z.B. vom n-Typ) wird in dieser p-Wanne 31 ausgebildet. In der Nähe der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 wird ein (p+)-Gebiet ausgebildet.
  • Wie in 7 auch veranschaulicht ist, werden auf der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30, nachdem (n+)-Gebiete, die beispielsweise als die Floating-Diffusionsgebiete FD1 bis FD4 dienen, ausgebildet sind, eine Gate-Isolierschicht 33 und eine Gate-Verdrahtungsschicht 47 ausgebildet, die die jeweiligen Gates des Übertragungstransistors Tr3, des Übertragungstransistors Tr4, des Auswahltransistors SEL, des Verstärkertransistors AMP und des Rücksetztransistors RST umfassen. Dies bildet den Übertragungstransistor Tr3, den Übertragungstransistor Tr4, den Auswahltransistor SEL, den Verstärkertransistor AMP und den Rücksetztransistor RST. Ferner wird die Mehrschicht-Verdrahtungsleitung 40 auf der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 ausgebildet. Die Mehrschicht-Verdrahtungsleitung 40 umfasst Verdrahtungsschichten 41 bis 43 und die Isolierschicht 44. Die Verdrahtungsschichten 41 bis 43 schließen den unteren ersten Kontakt 45, den unteren zweiten Kontakt 46 und die Kopplungssektion 41A ein.
  • Als Basis des Halbleitersubstrats 30 wird beispielsweise ein SOI-(Silizium-auf-Isolator)-Substrat verwendet, in welchem das Halbleitersubstrat 30, ein (nicht veranschaulichter) eingebetteter Oxidfilm und ein (nicht veranschaulichtes) Haltesubstrat gestapelt sind. Obgleich in 7 nicht veranschaulicht, sind der eingebettete Oxidfilm und das Haltesubstrat mit der ersten Substratoberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 verbunden. Nach einer Ionenimplantation wird ein Ausheilprozess durchgeführt.
  • Danach wird ein (nicht veranschaulichtes) Trägersubstrat, eine andere Halbleiterbasis oder dergleichen mit der Seite der zweiten Oberfläche 30B (Seite der Mehrschicht-Verdrahtungsleitung 40) des Halbleitersubstrats 30 verbunden und vertikal umgedreht. Anschließend wird das Halbleitersubstrat 30 von dem eingebetteten Oxidfilm und dem Halbleitersubstrat des SOI-Substrats getrennt, um die erste Oberfläche 30A des Halbleitersubstrat 30 freizulegen. Es ist möglich, diese Prozesse mit einer Technologie durchzuführen, die in einem normalen CMOS-Prozess wie etwa einer Ionenimplantation und CVD (chemische Gasphasenabscheidung) genutzt wird.
  • Wie in 8 veranschaulicht ist, wird dann das Halbleitersubstrat 30 von der Seite der ersten Oberfläche 30A aus beispielsweise mit einer Trockenätzung bearbeitet, um zum Beispiel eine ringförmige Öffnung 34H auszubilden. Die Öffnung 34H hat eine Tiefe, die wie in 8 veranschaulicht von der ersten Oberfläche 30A zur zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 durchdringt und zum Beispiel die Kopplungssektion 41A erreicht.
  • Anschließend wird beispielsweise die Schicht 24 mit negativen fixierten Ladungen auf der ersten Oberfläche 30A des Halbleitersubstrats 30 und der seitlichen Oberfläche der Öffnung 34H ausgebildet. Zwei oder mehr Arten von Filmen können als die Schicht 24 mit negativen fixierten Ladungen gestapelt werden. Dies macht es möglich, die Funktion der Lochakkumulationsschicht weiter zu verbessern. Die dielektrische Schicht 25 wird ausgebildet, nachdem die Schicht 24 mit negativen fixierten Ladungen ausgebildet ist. Als Nächstes wird die Pad-Sektion 39A an einer vorbestimmten Position auf der dielektrischen Schicht 25 ausgebildet, und eine Isolierungsschicht wird dann auf der dielektrischen Schicht 25 und der Pad-Sektion 39A ausgebildet. Ferner werden optische Filter 51 (51B und 51R) strukturiert und ausgebildet.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20, die On-Chip-Linse 52 und dergleichen werden danach nacheinander ausgebildet. Konkret wird beispielsweise auf einer Isolierungsschicht 26A ein elektrisch leitfähiger Film ausgebildet, und ein Fotoresist PR wird danach an einer vorbestimmten Position auf dem elektrisch leitfähigen Film gebildet. Danach strukturieren ein Ätzen und Entfernen des Fotoresists PR die Verdrahtungsleitung 39B.
  • Als Nächstes wird eine Isolierungsschicht auf der Isolierungsschicht 26A und der Verdrahtungsleitung 39B ausgebildet, und die Oberfläche der Isolierungsschicht 26B wird dann beispielsweise unter Ausnutzung eines CMP-(chemisch-mechanisches Polier-)Verfahrens planarisiert. Anschließend werden jeweilige Öffnungen auf der Pad-Sektion 39A und der Verdrahtungsleitung 39B gebildet, und die Öffnungen werden dann zum Beispiel mit elektrisch leitfähigen Materialien wie etwa Al gefüllt, um den oberen ersten Kontakt 29A und den oberen zweiten Kontakt 29B zu bilden.
  • Ein elektrisch leitfähiger Film wird anschließend auf dem oberen ersten Kontakt 29A, dem oberen zweiten Kontakt 29B und der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 ausgebildet, und das Fotoresist PR wird dann an einer vorbestimmten Position im elektrisch leitfähigen Film gebildet. Danach werden die Ausleseelektrode 21A und die Akkumulationselektrode 21B durch Ätzen und Entfernen des Fotoresists PR strukturiert.
  • Die Isolierungsschicht 27 wird als Nächstes auf der Zwischenschicht-Isolierschicht 26, der Ausleseelektrode 21A und der Akkumulationselektrode 21B ausgebildet, und die Öffnung 27H wird dann auf der Ausleseelektrode 21A vorgesehen. Danach werden die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22, die obere Elektrode 23 und die Schutzschicht 28 auf der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26 ausgebildet. Es ist besonders zu erwähnen, dass, falls eine andere organische Schicht (z.B. eine elektronenblockierende Schicht etc.) auf oder unter der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 wie oben beschrieben ausgebildet wird, es wünschenswert ist, die andere organische Schicht (mittels eines mit Vakuum konsistenten Prozesses) in einem Vakuumprozess durchgehend auszubilden. Außerdem ist das Verfahren zum Ausbilden der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 nicht notwendigerweise auf das ein Gasphasenabscheidungsverfahren nutzende Verfahren beschränkt, sondern ein anderes Verfahren, zum Beispiel eine Spin-Beschichtungstechnik, eine Drucktechnik oder dergleichen, kann verwendet werden. Schließlich werden die optischen Bauteile wie etwa die Planarisierungsschicht und die On-Chip-Linse 52 angeordnet. Somit ist der in 1 veranschaulichte fotoelektrische Wandler 10 fertiggestellt.
  • Wenn Licht durch die On-Chip-Linse 52 im fotoelektrischen Wandler 10 in die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 eintritt, geht das Licht durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20, die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion (oder die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion 32R) in dieser Reihenfolge durch, und die jeweiligen Teile eines Lichts Grün, Blau und Rot werden im Durchgangsprozess fotoelektrisch umgewandelt. Das Folgende beschreibt eine Operation zum Erfassen von Signalen der jeweiligen Farben.
  • (Erfassung eines grünen Farbsignals durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20)
  • Zuerst wird das grüne Licht der Teile eines in den fotoelektrischen Wandler 10 eingespeisten Lichts durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 selektiv detektiert (absorbiert) und fotoelektrisch umgewandelt. Das Folgende beschreibt das Pixel P1; das Gleiche gilt aber für das Pixel P2.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ist durch die Durchgangselektrode 34 mit einem Gate Gamp des Verstärkertransistors AMP und dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 (FD2 im Pixel P2) gekoppelt. Das Elektron des in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 erzeugten Elektron-Loch-Paares wird somit von der Seite der unteren Elektrode 21 entnommen, über die Durchgangselektrode 34 zur Seite der zweiten Oberfläche 30B des Halbleitersubstrats 30 übertragen und im Floating-Diffusionsgebiet FD1 akkumuliert. Zur gleichen Zeit moduliert der Verstärkertransistor AMP die Menge der in der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 20 erzeugten Ladungen in eine Spannung.
  • Außerdem ist das Rücksetzgate Grst des Rücksetztransistors RST neben dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 angeordnet. Dieses veranlasst den Rücksetztransistor RST, die im Floating-Diffusionsgebiet FD1 akkumulierten Ladungen zurückzusetzen.
  • Die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 ist hier mit nicht nur dem Verstärkertransistor AMP, sondern auch dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 über die Durchgangselektrode 34 gekoppelt, was dem Rücksetztransistor RST ermöglicht, die im Floating-Diffusionsgebiet FD1 akkumulierten Ladungen leicht zurückzusetzen.
  • Im Gegensatz dazu ist es, falls die Durchgangselektrode 34 und das Floating-Diffusionsgebiet FD1 nicht gekoppelt sind, schwierig, die in dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 akkumulierten Ladungen zurückzusetzen, was eine Anlegung einer großen Spannung, um die Ladungen zur Seite der oberen Elektrode 23 herauszuziehen, zur Folge hat. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 22 beschädigt wird. Außerdem führt eine Struktur, die ein Zurücksetzen in einer kurzen Zeitspanne ermöglicht, zu einem erhöhten Dunkelzeit-Rauschen und hat einen Zielkonflikt zur Folge. Diese Struktur ist folglich schwierig.
  • 9 veranschaulicht ein Operationsbeispiel des fotoelektrischen Wandlers 10. (A) veranschaulicht ein Potential an der Akkumulationselektrode 21B, (B) veranschaulicht ein Potential an dem Floating-Diffusionsgebiet FD1 (Ausleseelektrode 21A), und (C) veranschaulicht ein Potential am Gate (Gsel) des Rücksetztransistors TR1rst. Im fotoelektrischen Wandler 10 werden Spannungen individuell an die Ausleseelektrode 21A und die Akkumulationselektrode 21B angelegt.
  • Im fotoelektrischen Wandler 10 wird in der Akkumulationsperiode ein Potential V1 von der Ansteuerungsschaltung an die Ausleseelektrode 21A angelegt, und ein Potential V2 wird an die Akkumulationselektrode 21B angelegt. Hier wird angenommen, dass die Potentiale V1 und V2 V2 > V1 erfüllen. Dies bewirkt, dass Ladungen (hier Elektronen), die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt wurden, zur Akkumulationselektrode 21B gezogen und in dem Gebiet der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 akkumuliert werden, das der Akkumulationselektrode 21B gegenüberliegt (Akkumulationsperiode). In dieser Hinsicht wird der Wert eines Potentials in dem Gebiet der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22, das der Akkumulationselektrode 21B gegenüberliegt, mit dem Zeitverlauf einer fotoelektrischen Umwandlung negativ wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass Löcher von der oberen Elektrode 23 zur Ansteuerungsschaltung gesendet werden.
  • Im fotoelektrischen Wandler 10 wird eine Rücksetzoperation in einer späteren Phase der Akkumulationsperiode durchgeführt. Konkret ändert zu einem Zeitpunkt t1 eine Scan-Sektion die Spannung eines Rücksetzsignals RST von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel. Dies schaltet den Rücksetztransistor TR1rst im Einheitspixel P ein. Infolgedessen wird die Spannung des Floating-Diffusionsgebiets FD1 bei der Stromversorgungsspannung VDD eingerichtet, und die Spannung des Floating-Diffusionsgebiets FD1 wird zurückgesetzt (Rücksetzperiode).
  • Nachdem die Rücksetzoperation abgeschlossen ist, werden die Ladungen ausgelesen. Konkret wird zu einem Zeitpunkt t2 ein Potential V3 von der Ansteuerungsschaltung an die Ausleseelektrode 21A angelegt und wird ein Potential V4 an die Akkumulationselektrode 21B angelegt. Hier wird angenommen, dass die Potentiale V3 und V4 V3 < V4 erfüllen. Dies bewirkt, dass die Ladungen (hier Elektronen), die in dem der Akkumulationselektrode 21B entsprechenden Gebiet akkumuliert wurden, von der Ausleseelektrode 21A zum Floating-Diffusionsgebiet FD1 ausgelesen werden. Das heißt, die in der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22 akkumulierten Ladungen werden durch den Controller ausgelesen (Übertragungsperiode).
  • Nachdem die Ausleseoperation abgeschlossen ist, wird das Potential V1 von der Ansteuerungsschaltung an die Ausleseelektrode 21A angelegt, und das Potential V2 wird wieder an die Akkumulationselektrode 21B angelegt. Dies bewirkt, dass Ladungen (hier Elektronen), die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt wurden, zur Akkumulationselektrode 21B gezogen und in dem Gebiet der organischen fotoelektrischen Umwandlungsschicht 22, das der Akkumulationselektrode 21B gegenüberliegt, akkumuliert werden (Akkumulationsperiode).
  • (Erfassung eines blauen Farbsignals und roten Farbsignals durch anorganische fotoelektrische Umwandlungssektionen 32B und 32R)
  • Anschließend werden das blaue Licht und das rote Licht der Teile eines durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 hindurchgehenden Lichts in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B bzw. der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R nacheinander absorbiert und fotoelektrisch umgewandelt. In der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B werden dem eingespeisten blauen Licht entsprechende Elektronen im n-Gebiet der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B akkumuliert, und die akkumulierten Elektronen werden durch den Übertragungstransistor Tr3 zum Floating-Diffusionsgebiet FD3 übertragen. Ähnlich werden in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R dem eingespeisten roten Licht entsprechende Elektronen im n-Gebiet der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R akkumuliert, und die akkumulierten Elektronen werden durch den Übertragungstransistor Tr4 zum Floating-Diffusionsgebiet FD4 übertragen.
  • (Funktionsweisen und Effekte)
  • Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung vom sogenannten longitudinalen Spektraltyp, in der eine im oben beschriebenen Halbleitersubstrat (Si-Substrat) vorgesehene anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion und ein auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildeter organischer fotoelektrischer Umwandlungsfilm gestapelt sind, absorbiert eine erste Lichtkomponente mit dem organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm und absorbiert die anderen Lichtkomponenten mit der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion (Fotodiode; PD) im Si-Substrat. Das Si-Substrat weist ein hohes Absorptionsvermögen auf der Seite der Lichtbestrahlungsoberfläche auf. Folglich ist es schwierig, eine Lichtkomponente ohne Farbmischung zu detektieren, falls die Farben eines durch den organischen fotoelektrischen Umwandlungsfilm durchgehenden Lichts in der Tiefenrichtung des Si-Substrats getrennt werden.
  • Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die optischen Filter 51 zwischen den organischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 20 und den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 (32B und 32R) angeordnet. Dies macht es möglich, eine unnötige Wellenlängenkomponente von Wellenlängen, die durch die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20 hindurchgehen, zu entfernen. Mit anderen Worten ist es möglich, die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 (32B und 32R) mit gewünschten Wellenlängenkomponenten selektiv zu bestrahlen.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind die optischen Filter 51 (51B und 51R) zwischen den organischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 20 und den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 (32B und 32R) der fotoelektrischen Wandler 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet. Dies macht es möglich, unnötige Wellenlängenkomponenten zu entfernen und die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 (32B und 32R) mit gewünschten Wellenlängenkomponenten selektiv zu bestrahlen. Dies macht es möglich, Spektralcharakteristiken zu verbessern.
  • Als Nächstes werden Modifikationsbeispiele 1 bis 3 beschrieben. Komponenten, die jenen der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, werden im Folgenden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und deren Beschreibungen werden gegebenenfalls weggelassen.
  • <Modifikationsbeispiele>
  • (Modifikationsbeispiel 1)
  • Jede der 10A und 10B veranschaulicht ein Beispiel der Anordnung der optischen Filter 51 (51B, 51R und 51W) in den fotoelektrischen Wandlern 10A gemäß einem Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 1) der vorliegenden Offenbarung. Wie bei dem fotoelektrischen Wandler 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist der fotoelektrische Wandler 10A in einem Pixel (Einheitspixel P) in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1; siehe 26) wie etwa beispielsweise einem CMOS-Bildsensor enthalten, der in einem elektronischen Gerät wie etwa einer Digitalkamera oder Videokamera genutzt wird. Der fotoelektrische Wandler 10A gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist von demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform insofern verschieden, als der optische Filter 51W, der zumindest sichtbares Licht durchlässt, als der optische Filter 51 hinzugefügt ist.
  • Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform sind die vier fotoelektrischen Wandler 10A in einer Pixeleinheit Pu im vorliegenden Modifikationsbeispiel enthalten. Drei Arten optischer Filter 51B, 51R und 51W werden für die vier fotoelektrischen Wandler 10A genutzt. Falls die drei Arten optischer Filter 51B, 51R und 51W auf diese Weise in den vier fotoelektrischen Wandlern 10A angeordnet sind, können optische Filter eines Typs (optische Filter 51W in 10A) beispielsweise in der X-Achsenrichtung nebeneinander angeordnet sein, wie zum Beispiel in 10A veranschaulicht ist. Die zwei verbleibenden Arten optischer Filter (optische Filter 51B und 51R in 10A) können zum Beispiel in der X-Achsenrichtung abwechselnd angeordnet sein. Alternativ dazu können, wie beispielsweise in 10B veranschaulicht ist, optische Filter eines Typs (optische Filter 51W in 10B) zum Beispiel auf einer diagonalen Linie angeordnet sein, und die verbleibenden zwei Typen optischer Filter (optische Filter 51B und 51R in 10B) können beispielsweise auf einer anderen diagonalen Linie angeordnet sein.
  • Ein Pixel, in welchem die optischen Filter 51W, die sichtbares Licht durchlassen, auf den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 angeordnet sind, ist zum Beispiel den Pixeleinheiten Pu zusätzlich zu Pixeln hinzugefügt, die die optischen Filter 51B und 51R auf den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R in dieser Weise enthalten, wodurch ermöglicht wird, dass die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 mit mehr Licht bestrahlt werden. Dies macht es möglich, ein S(Signal)/N(Rauschen)-Verhältnis in einer Umgebung mit niedriger Lichtintensität zu erhöhen, während eine Spektralcharakteristik verbessert wird.
  • (Modifikationsbeispiel 2)
  • 11 veranschaulicht schematisch die Positionsbeziehung zwischen Hauptteilen, die erhalten wird, indem vier Pixeleinheiten Pu kombiniert werden, in denen jeweils vier fotoelektrische Wandler 60 gemäß einem Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 2) der vorliegenden Offenbarung in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. Wie bei dem fotoelektrischen Wandler 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist der fotoelektrische Wandler 60 in einem Pixel (Einheitspixel P) in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1; siehe 26) wie etwa einem CMOS-Bildsensor enthalten ist, der in einem elektronischen Gerät wie etwa beispielsweise einer Digitalkamera oder Videokamera verwendet wird. Der fotoelektrische Wandler 60 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist von demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform insofern verschieden, als eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht 62 als fotoelektrische Umwandlungsschicht konfiguriert ist, die zum Beispiel Infrarotlicht (IR) absorbiert und sichtbares Licht durchlässt, und irgendeine der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32R, die rotes Licht absorbiert, zusätzlich zu einer anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 36G, die grünes Licht absorbiert, und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion 32B, die blaues Licht absorbiert, im Halbleitersubstrat 30 vorgesehen ist.
  • 12A veranschaulicht ein Beispiel der Anordnung der optischen Filter 51 (51R, 51G und 51B), die in den Pixeleinheiten Pu angeordnet sind. Die Pixeleinheiten Pu enthalten jeweils beispielsweise die vier Pixel P1, P2, P3 und P4. Wie im oben beschriebenen Modifikationsbeispiel 1 sind beispielsweise optische Filter eines Typs (optische Filter 51G in 12A) unter den optischen Filtern 51R, 51G und 51B zum Beispiel auf einer diagonalen Linie angeordnet, und die verbleibenden zwei Typen optischer Filter (optische Filter 51R und 51B in 12B) sind zum Beispiel auf einer anderen diagonalen Linie angeordnet. Durch eine Anordnung dieser vier Pixel in zwei Reihen und zwei Spalten werden die optischen Filter 51R, 51G und 51B in einem sogenannten Bayer-Array angeordnet. Außerdem können, obgleich nicht veranschaulicht, optische Filter eines Typs (z.B. optische Filter 51G) beispielsweise in der X-Achsenrichtung nebeneinander angeordnet sein, und die verbleibenden zwei Typen optischer Filter (z.B. optische Filter 51R und 51B) können beispielsweise in der X-Achsenrichtung wie im Modifikationsbeispiel 1 abwechselnd angeordnet sein.
  • 12B veranschaulicht ein Beispiel der Anordnung der vier Typen optischer Filter 51R, 51G, 51B und 51W, die in den Pixeleinheiten Pu angeordnet sind. In 12B ist zusätzlich zu den drei Typen optischer RGB-Filter 51R, 51G und 51B der optische Filter 51W, der sichtbares Licht durchlässt, hinzugefügt. Jeder der optischen Filter ist in einer Pixeleinheit Pu angeordnet.
  • (Modifikationsbeispiel 3)
  • 13 veranschaulicht schematisch eine gestapelte Konfiguration jeweiliger Hauptteile fotoelektrischer Wandler (fotoelektrischer Wandler 70) gemäß einem Modifikationsbeispiel (Modifikationsbeispiel 3) der vorliegenden Offenbarung. Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform ist der fotoelektrische Wandler 70 in einem Pixel (Einheitspixel P) in einer Festkörper-Bildgebungsvorrichtung (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1; siehe 26) wie etwa einem CMOS-Bildsensor enthalten, der zum Beispiel in einem elektronischen Gerät wie etwa einer Digitalkamera oder einer Videokamera genutzt wird. Das vorliegende Modifikationsbeispiel ist von der oben beschriebenen Ausführungsform und den Modifikationsbeispielen 1 und 2 insofern verschieden, als es lichtabschirmende Sektionen zwischen den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und den anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32R gibt, die jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern in benachbarten Pixeln Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 absorbieren.
  • 14A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration jeweiliger Sektionen von vier fotoelektrischen Wandlern 70A, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 14B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 14A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 14C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 14A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70A sind ein Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektion der zwei fotoelektrischen Wandler 70, die in 13 veranschaulicht sind. Beispielsweise sind das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D), die damit gekoppelt sind, beispielsweise an jeweiligen Ecken der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2, die mit Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind, sind als gemeinsame Verdrahtungsleitungen der Pixel Pb1 und Pr1 und Pixel Pb2 und Pr2, die in der X-Achsenrichtung benachbart sind, vorgesehen. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70A sind zum Beispiel die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Materialien der Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 ein metallisches Material wie etwa Wolfram (W), Titannitrid (TiN), Titan (Ti) oder Kupfer (Cu) enthalten.
  • 15A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70B, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 15B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 15A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 15C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 15A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70B sind ein anderes Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70A sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) beispielsweise auf jeweiligen Seiten der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 sind weggelassen. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70B sind zum Beispiel die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 16A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70C, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 16B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 16A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 16C veranschaulicht eine entlang einer in 16A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70C sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70A sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) beispielsweise auf jeweiligen Seiten der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind, sind als gemeinsame Verdrahtungsleitungen der Pixel Pb1 und Pr1 und Pixel Pb2 und Pr2, die in der X-Achsenrichtung benachbart sind, vorgesehen. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70C sind zum Beispiel die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 17A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70D, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 17B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 17A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 17C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 17A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70D sind ein anderes Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70A sind zum Beispiel das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) zum Beispiel auf jeweiligen Seiten der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelten Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 sind als gemeinsame Verdrahtungsleitungen der Pixel Pb1 und Pr1 und der Pixel Pb2 und Pr2, die in der X-Achsenrichtung benachbart sind, vorgesehen und weisen jeweils eine gestapelte Struktur (z.B. eine Struktur mit drei Schichten) auf. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70D sind beispielsweise die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 18A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70E, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 18B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 18A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 18C veranschaulicht eine entlang einer in 18A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70E sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70A sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) beispielsweise an jeweiligen Ecken der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Beispielsweise sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) im mittleren Bereich der benachbarten Pixel gemeinsam vorgesehen. Die mit den Akkumulationsleitungen 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelten Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 sind zu einem Paar entgegengesetzter Seiten eines von Pixeln, die zum Beispiel die vier Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 umfassen, als gemeinsame Verdrahtungsleitungen der Pixel Pb1 und Pr1 und Pixel Pb2 und Pr2, die in der X-Achsenrichtung benachbart sind, vorgesehen. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70E sind zum Beispiel die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 19A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70F, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 19B veranschaulicht eine entlang einer in 19A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 19C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 19A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70F sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Beispielsweise sind das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einer Pixeleinheit Pu in einem Schachbrettmuster angeordnet. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E sind in dieser Pixeleinheit Pu die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) beispielsweise an jeweiligen Ecken der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 zum Beispiel im mittleren Bereich der benachbarten Pixel gemeinsam vorgesehen. Die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind, sind als gemeinsame Verdrahtungsleitungen der Pixel Pb1 und Pr1 und Pixel Pb2 und Pr2, die in der X-Achsenrichtung benachbart sind, vorgesehen und weisen jeweils eine gestapelte Struktur (z.B. eine Struktur mit drei Schichten) auf. In diesen fotoelektrischen Wandlern 70F sind beispielsweise die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 20A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70G, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 20B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 20A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 20C zeigt schematisch eine entlang einer in 20A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70G sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Beispielsweise sind das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) zum Beispiel an jeweiligen Ecken der rechtwinkligen Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Beispielsweise sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) im mittleren Bereich der einen Pixeleinheit Pu gemeinsam vorgesehen.
  • In der in 20A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit Pu sind die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 an peripheren Rändern so vorgesehen, dass sie die jeweiligen Pixel P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) umgeben. Wie bei den in 18A veranschaulichten fotoelektrischen Wandlern 70E sind die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt und beispielsweise als gemeinsame Verdrahtungsleitungen zwischen den Pixeln Pb1 und Pr1 und zwischen den Pixeln Pb2 und Pr2 ausgebildet. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr2 sind der X-Achsenrichtung benachbart. Die jeweiligen Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 sind mit Verlängerungssektionen 39b1 und 39b2 versehen, die sich in der Z-Achsenrichtung zwischen den in der X-Achsenrichtung benachbarten Pixeln erstrecken. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Verlängerungssektion 39b1 und die Verlängerungssektion 39b2, die sich von den Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 aus aufeinander zu erstrecken, voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. Außerdem ist beispielsweise die Verlängerungssektion 39b2 der Verdrahtungsleitung 39B2 mit Verlängerungssektionen 39b3 zwischen dem Pixel Pr1 und dem Pixel Pb2 und zwischen dem Pixel Pb1 und dem Pixel Pr2 versehen. Die Spitzensektionen der Verlängerungssektion 39b1 erstrecken sich nahe der Mittelsektion der Pixeleinheit Pu beispielsweise in der Nähe der Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D. Das Pixel Pr1 und das Pixel Pb2 und das Pixel Pb1 und das Pixel Pr2 sind in der Z-Achsenrichtung benachbart. In den fotoelektrischen Wandlern 70G sind beispielsweise die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2, die die jeweiligen Verlängerungssektionen 39b1, 39b2 und 39b3 einschließen, unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten. Dies ermöglicht jedem fotoelektrischen Wandler 70G, nicht nur zu verhindern, dass Licht aus der X-Achsenrichtung leckt bzw. streut, sondern auch Licht aus der Y-Achsenrichtung streut. Das heißt, es ist möglich, mehr als die oben beschriebenen fotoelektrischen Wandler 70A bis 70F eine Spektralcharakteristik zu verbessern.
  • 21A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70H, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 21B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 21A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 21C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 21A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70H sind ein anderes Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Beispielsweise sind das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) zum Beispiel an jeweiligen Ecken der Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 vorgesehen. Beispielsweise sind die Ausleseelektroden 71A (71A1, 71A2, 71A3 und 71A4) und die Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D), die damit gekoppelt sind, im mittleren Bereich der einen Pixeleinheit Pu gemeinsam vorgesehen.
  • In der in 21A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit Pu sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70G die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 an peripheren Rändern so vorgesehen, dass sie die jeweiligen Pixel P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) umgeben. Die jeweiligen Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 sind beispielsweise als gemeinsame Verdrahtungsleitungen zwischen den Pixeln Pb1 und Pr1 und zwischen den Pixeln Pb2 und Pr2 ausgebildet. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr2 sind in der X-Achsenrichtung benachbart. Außerdem sind die jeweiligen Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 mit Verlängerungssektionen 39b1 und 39b2, die sich in der Z-Achsenrichtung erstrecken, zwischen den in der X-Achsenrichtung benachbarten Pixeln vorgesehen. Die Verlängerungssektion 39b1 und die Verlängerungssektion 39b2 sind voneinander getrennt und elektrisch isoliert. Ferner ist die Verlängerungssektion 39b2 der Verdrahtungsleitung 39B2 mit Verlängerungssektionen 39b3 zwischen dem Pixel Pr1 und dem Pixel Pb2 und zwischen dem Pixel Pb1 und dem Pixel Pr2 versehen. Die Spitzensektionen der Verlängerungssektionen 39b3 erstrecken sich nahe der mittleren Sektion der Pixeleinheit Pu zum Beispiel in der Nähe der Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D. Das Pixel Pr1 und das Pixel Pb2 und das Pixel Pb1 und das Pixel Pr2 sind in der Z-Achsenrichtung benachbart. In den fotoelektrischen Wandlern 70H sind beispielsweise die Durchgangselektroden 74A, 74B, 74C und 74D und die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2, die die jeweiligen Verlängerungssektionen 39b1, 39b2 und 39b3 einschließen, jeweils unter Verwendung einer Materials mit einer lichtabschirmenden Eigenschaft ausgebildet und weisen jeweils eine gestapelte Struktur (z.B. eine Struktur mit drei Schichten) auf. Dies macht es möglich, mehr als der oben beschriebene fotoelektrische Wandler 70G verhindern, dass Licht von einem benachbarten Pixel leckt bzw. streut.
  • 22A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70I, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 22B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 22A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 22C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 22A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 701 sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70A sind zum Beispiel das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. In dieser Pixeleinheit Pu sind die Ausleseelektroden 71A und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 zum Beispiel an den jeweiligen Ecken der Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 im mittleren Bereich der Pixel P zum Beispiel als eine gemeinsam genutzte Elektrode der benachbarten Pixel vorgesehen.
  • In der in 22A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit Pu sind die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 als Verdrahtungsleitungen ausgebildet, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind. Die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 sind voneinander unabhängig und erstrecken sich entlang den Pixeln Pb1 und Pr1 und den Pixeln Pb2 und Pr2. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr2 sind in der X-Achsenrichtung benachbart. Konkret sind zum Beispiel die Verdrahtungsleitung 39B1 und die Verdrahtungsleitung 39B3 in den benachbarten Pixeln Pb1 und Pr1 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B1 mit der Verdrahtungsleitung 39B1 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B2 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B3 gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 39B2 und die Verdrahtungsleitung 39B4 sind in den benachbarten Pixeln Pb2 und Pr2 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B3 mit der Verdrahtungsleitung 39B2 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B4 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B4 gekoppelt. In den fotoelektrischen Wandlern 701 sind beispielsweise die Durchgangselektroden 74 und die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 unter Verwendung von Materialien, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen, ausgebildet, und diese sind in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten.
  • 23A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70J, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 23B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 23A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 23C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 23A veranschaulichte Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70J sind ein anderes Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. Die Ausleseelektroden 71A und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 sind zum Beispiel an den jeweiligen Ecken der Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 im mittleren Bereich der Pixel P beispielsweise als eine gemeinsam genutzte Elektrode der benachbarten Pixel vorgesehen.
  • In der in 23A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit PU sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 701 die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 als Verdrahtungsleitungen ausgebildet, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind. Die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 sind voneinander unabhängig und erstrecken sich entlang den Pixeln Pb1 und Pr1 und den Pixeln Pb2 und Pr2. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr2 sind in der X-Achsenrichtung benachbart. Konkret sind zum Beispiel die Verdrahtungsleitung 39B1 und die Verdrahtungsleitung 39B3 in den benachbarten Pixeln Pb1 und Pr1 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B1 mit der Verdrahtungsleitung 39B1 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B2 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B3 gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 39B2 und die Verdrahtungsleitung 39B4 sind in den benachbarten Pixeln Pb2 und Pr2 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B3 mit der Verdrahtungsleitung 39B2 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B4 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B4 gekoppelt. In den fotoelektrischen Wandlern 70J sind Durchgangselektroden und die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 in den lichtabschirmenden Sektionen enthalten. Ferner weisen die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 jeweils eine gestapelte Struktur (z.B. eine Struktur mit 3 Schichten) auf. Dies macht es möglich, eine Streuung von Licht von einem benachbarten Pixel mehr als der oben beschriebene fotoelektrische Wandler 701 zu verhindern.
  • 24A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70K, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 24B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 24A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und die 24C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 24A veranschaulichten Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70K sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. Die Ausleseelektroden 71A und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 sind zum Beispiel an den jeweiligen Ecken der Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 im mittleren Bereich der Pixel beispielsweise als eine gemeinsam genutzte Elektrode der benachbarten Pixel vorgesehen.
  • In der in 24A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit Pu sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 701 die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 als Verdrahtungsleitungen ausgebildet, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind. Die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 sind voneinander unabhängig und erstrecken sich entlang den Pixeln Pb1 und Pr1 und den Pixeln Pb2 und Pr2. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr sind in der X-Achsenrichtung benachbart. Konkret sind beispielsweise die Verdrahtungsleitung 39B1 die Verdrahtungsleitung 39B3 in den benachbarten Pixeln Pb1 und Pr1 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B1 mit der Verdrahtungsleitung 39B1 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B2 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B3 gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 39B2 und die Verdrahtungsleitung 39B4 sind in den benachbarten Pixeln Pb2 und Pr2 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B3 mit der Verdrahtungsleitung 39B2 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B4 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B4 gekoppelt. Wie in den fotoelektrischen Wandlern 70G sind ferner die Verlängerungssektionen 39b1, 39b2 und 39b3 an den peripheren Rändern in den fotoelektrischen Wandlern 70K so vorgesehen, dass sie die jeweiligen Pixel P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) umgeben. In den fotoelektrischen Wandlern 70K ist die Verlängerungssektion 39b1 ausgebildet, indem sie beispielsweise von der Verdrahtungsleitung 39B3, die unter der Verdrahtungsleitung 39B1 und der Verdrahtungsleitung 39B3, die nebeneinander ausgebildet sind, innen vorgesehen ist, gezogen ist. Die Verlängerungssektionen 39b2 und 39b3 sind ausgebildet, indem sie beispielsweise von der Verdrahtungsleitung 39B4, die unter der Verdrahtungsleitung 39B2 und der Verdrahtungsleitung 39B4, die nebeneinander ausgebildet sind, innen vorgesehen ist, gezogen sind.
  • 25A veranschaulicht schematisch eine planare Konfiguration von vier fotoelektrischen Wandlern 70L, die in den jeweiligen Pixeln P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) vorgesehen sind, die in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. 25B veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 25A veranschaulichten Linie I-I genommene Querschnittskonfiguration, und 25C veranschaulicht schematisch eine entlang einer in 25A veranschaulichte Linie II-II genommene Querschnittskonfiguration. Die fotoelektrischen Wandler 70L sind ein weiteres Beispiel einer spezifischen Konfiguration der jeweiligen Sektionen der in 13 veranschaulichten fotoelektrischen Wandler 70. Wie bei den fotoelektrischen Wandlern 70E sind beispielsweise das Pixel Pb1 und das Pixel Pb2 (blaue Pixel), die blaues Licht absorbieren, und das Pixel Pr1 und das Pixel Pr2 (rote Pixel), die rotes Licht absorbieren, in einem Schachbrettmuster in einer Pixeleinheit Pu angeordnet. Die Ausleseelektroden 71A und die damit gekoppelten Durchgangselektroden 74 sind beispielsweise an den jeweiligen Ecken der Pixel Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2 im mittleren Bereich der Pixel P beispielsweise als eine gemeinsam genutzte Elektrode der benachbarten Pixel vorgesehen.
  • In der in 25A oder dergleichen veranschaulichten Pixeleinheit Pu sind wie bei den fotoelektrischen Wandlern 701 die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 als Verdrahtungsleitungen ausgebildet, die mit den Akkumulationselektroden 71B (71B1, 71B2, 71B3 und 71B4) gekoppelt sind. Die Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 sind voneinander unabhängig und erstrecken sich entlang den Pixeln Pb1 und Pr1 und den Pixeln Pb2 und Pr2. Die Pixel Pb1 und Pr1 und die Pixel Pb2 und Pr2 sind in der X-Achsenrichtung benachbart. Konkret sind beispielsweise die Verdrahtungsleitung 39B1 und die Verdrahtungsleitung 39B3 in den benachbarten Pixeln Pb1 und Pr1 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B1 mit der Verdrahtungsleitung 39B1 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B2 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B3 gekoppelt. Die Verdrahtungsleitung 39B2 und die Verdrahtungsleitung 39B4 sind in den benachbarten Pixeln Pb2 und Pr2 nebeneinander ausgebildet. Beispielsweise ist die Akkumulationselektrode 71B3 mit der Verdrahtungsleitung 39B2 gekoppelt, und die Akkumulationselektrode 71B4 ist mit der Verdrahtungsleitung 39B4 gekoppelt. Wie in den fotoelektrischen Wandlern 70G sind ferner die Verlängerungssektionen 39b1, 39b2 und 39b3 an den peripheren Rändern in den fotoelektrischen Wandlern 70K so vorgesehen, dass sie die jeweiligen Pixel P (Pb1, Pr1, Pb2 und Pr2) umgeben. In den fotoelektrischen Wandlern 70K ist die Verlängerungssektion 39b1 ausgebildet, indem sie beispielsweise von der Verdrahtungsleitung 39B3, die unter der Verdrahtungsleitung 39B1 und der Verdrahtungsleitung 39B3, die nebeneinander ausgebildet sind, innen vorgesehen ist, gezogen ist. Die Verlängerungssektionen 39b2 und 39b3 sind ausgebildet, indem sie beispielsweise von der Verdrahtungsleitung 39B4, die unter der Verdrahtungsleitung 39B2 und der Verdrahtungsleitung 39B4, die nebeneinander ausgebildet sind, innen vorgesehen ist, gezogen sind. Diese Verdrahtungsleitungen 39B1, 39B2, 39B3 und 39B4 und Verlängerungssektionen 39b1, 39b2 und 39b3 weisen ferner jeweils eine gestapelte Struktur (z.B. eine Struktur mit 3 Schichten) wie in den fotoelektrischen Wandlern 70K und den 70J auf.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind zumindest die jeweiligen Durchgangselektroden 74 (74A, 74B, 74C und 74D) der benachbarten anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32 (z.B. anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R), die jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern absorbieren, die Verdrahtungsleitungen 39B1 und 39B2 in der Zwischenschicht-Isolierungsschicht 26, die auf der Seite der Lichteinfallsoberfläche S1 des Halbleitersubstrats 30 vorgesehen ist, oder dergleichen der fotoelektrischen Wandler 70 gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unter Verwendung von Materialien ausgebildet, die jeweils eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweisen. Dies macht es möglich, eine Farbmischung zwischen benachbarten Pixeln zu unterdrücken und ferner eine Spektralcharakteristik zu verbessern.
  • <Anwendungsbeispiele>
  • (Anwendungsbeispiel 1)
  • 26 veranschaulicht beispielsweise eine Gesamtkonfiguration der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1, die für jedes Pixel den in der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebenen fotoelektrischen Wandler 10 enthält. Diese Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 ist ein CMOS-Bildsensor. Die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 enthält auf dem Halbleitersubstrat 11 die Pixel-Sektion 1a als Bildgebungsbereich und eine periphere Schaltungseinheit 130 in einem peripheren Gebiet dieser Pixel-Sektion 1a. Die periphere Schaltungseinheit 130 enthält zum Beispiel eine Reihen-Scan-Sektion 131, eine horizontale Auswahlsektion 133, eine Spalten-Scan-Sektion 134 und eine System-Steuerungs-Sektion 132.
  • Die Pixel-Sektion 1a enthält zum Beispiel eine Vielzahl ein Einheitspixeln P (entsprechend beispielsweise den fotoelektrischen Wandlern 10), die in einer Matrix zweidimensional angeordnet sind. In diesen Einheitspixeln P sind Pixel-Ansteuerungsleitungen Lread (konkret Reihen-Auswahlleitungen und Rücksetz-Steuerungsleitungen) in jeder von Pixelreihen beispielsweise angeordnet, und vertikale Signalleitungen Lsig sind in jeder der Pixel-Spalten angeordnet. Die Pixel-Ansteuerungsleitungen Lread werden jeweils genutzt, um Ansteuerungssignale zum Lesen von Signalen aus den Pixeln zu übertragen. Ein Ende jeder der Pixel-Ansteuerungsleitungen Lread ist mit dem Ausgangsende der jeder Reihe entsprechenden Reihen-Scan-Sektion 131 gekoppelt.
  • Die Reihen-Scan-Sektion 131 ist eine Pixel-Ansteuerungssektion, die ein Schieberegister, einen Adress-Decodierer und dergleichen enthält, und steuert jedes der Einheitspixel P der Pixel-Sektion 1a beispielsweise auf Reihenbasis an. Ein Signal, das von jedem der Einheitspixel P der Pixel-Reihen, die durch die Reihen-Scan-Sektion 131 ausgewählt und gescannt werden, abgegeben wird, wird über jede der vertikalen Signalleitungen Lsig der horizontalen Auswahlsektion 133 bereitgestellt. Die horizontale Auswahlsektion 133 enthält einen Verstärker, einen horizontalen Auswahlschalter und dergleichen, die für jede der vertikalen Signalleitungen Lsig vorgesehen sind.
  • Die Spalten-Scan-Sektion 134 enthält ein Schieberegister, einen Adress-Decodierer und dergleichen und steuert jeden der horizontalen Auswahlschalter der horizontalen Auswahlsektion 133 nacheinander an, während die horizontalen Auswahlschalter gescannt werden. Eine Auswahl und ein Scannen durch diese Spalten-Scan-Sektion 134 geben Signale der jeweiligen Pixel, die über jede der vertikalen Signalleitungen Lsig übertragen werden, nacheinander an eine horizontale Signalleitung 135 ab und übertragen die Signale über die horizontale Signalleitung 135 aus dem Halbleitersubstrat 11.
  • Schaltungsbereiche, die die Reihen-Scan-Sektion 131, die horizontale Auswahlsektion 133, die Spalten-Scan-Sektion 134 und die horizontale Signalleitung 135 umfassen, können direkt auf dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet sein oder können auf einer externen Steuerungs-IC angeordnet sein. Außerdem können jene Schaltungsbereiche auf einem anderen Substrat, das mittels eines Kabels oder dergleichen gekoppelt ist, ausgebildet sein.
  • Die System-Steuerungs-Sektion 132 empfängt beispielsweise einen Takt, Daten für eine Anweisung über einen Operationsmodus und dergleichen. Der Takt und die Daten werden von außerhalb des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt. Außerdem gibt die System-Steuerungs-Sektion 132 Daten wie etwa eine interne Information der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 aus. Die System-Steuerungs-Sektion 132 enthält ferner einen Zeitsteuerungs-Generator, der verschiedene Zeitsteuerungssignale erzeugt, und steuert das Ansteuern der peripheren Schaltung wie etwa der Reihen-Scan-Sektion 131, der horizontalen Auswahlsektion 133 und der Spalten-Scan-Sektion 134 auf der Basis der von dem Zeitsteuerungs-Generator erzeugten verschiedenen Zeitsteuerungssignale.
  • (Anwendungsbeispiel 2)
  • Die oben beschriebene Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 ist beispielsweise für eine beliebige Art eines elektronischen Geräts (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung) mit einer Bildaufnahme- bzw. Bildgebungsfunktion verwendbar. Das elektronische Gerät (Festkörper-Bildgebungsvorrichtung) umfasst ein Kamerasystem wie etwa eine Digitalkamera und eine Videokamera, ein Mobiltelefon mit der Bildgebungsfunktion und dergleichen. 27 veranschaulicht eine schematische Konfiguration einer Kamera 2 als dessen Beispiel. Diese Kamera 2 ist zum Beispiel eine Videokamera, die ein Standbild oder ein Bewegtbild aufnehmen kann. Die Kamera 2 enthält die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1, ein optisches System (optische Linse) 310, eine Blendenvorrichtung 311, eine Ansteuerungssektion 313, die die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 und die Blendenvorrichtung 311 ansteuert, und eine Signalverarbeitungssektion 312.
  • Das optische System 310 führt ein Aufnahmelicht (einfallendes Licht) von einem Objekt zur Pixel-Sektion 1a der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1. Dieses optische System 310 kann eine Vielzahl optischer Linsen enthalten. Die Blendenvorrichtung 311 steuert einen Zeitraum, in welchem die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 mit Licht bestrahlt wird, und einen Zeitraum, in welchem Licht blockiert wird. Die Ansteuerungssektion 313 steuert eine Übertragungsoperation der Bildgebungsvorrichtung 1 und eine Blendenoperation der Blendenvorrichtung 311. Die Signalverarbeitungssektion 312 führt verschiedene Arten einer Signalverarbeitung an von der Festkörper-Bildgebungsvorrichtung 1 abgegebenen Signalen durch. Ein einer Signalverarbeitung unterzogenes Bildsignal Dout wird in einem Speichermedium wie etwa einem Speicher gespeichert oder an eine Überwachungseinrichtung oder dergleichen abgegeben.
  • (Anwendungsbeispiel 3)
  • <Beispiel einer Anwendung auf ein In-vivo-Informationserfassungssystem>
  • Ferner ist die Technologie (vorliegende Technologie) gemäß der vorliegenden Offenbarung für verschiedene Produkte verwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 28 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines In-vivo-Informationserfassungssystems für einen Patienten unter Verwendung eines Endoskops vom Kapseltyp darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • Das In-vivo-Informationserfassungssystem 10001 umfasst ein Endoskop 10100 vom Kapseltyp und eine externe Steuerungseinrichtung 10200.
  • Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp wird zur Untersuchungszeit von einem Patienten geschluckt. Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp hat eine Bildaufnahmefunktion und eine Funktion zur drahtlosen Kommunikation und nimmt nacheinander ein Bild aus dem Inneren eines Organs wie etwa des Magens oder eines Darms (worauf im Folgenden auch als In-vivo-Bild verwiesen wird) in vorbestimmten Intervallen auf, während es sich mittels peristaltischer Bewegung innerhalb des Organs während eines Zeitraums bewegt, bis es vom Patienten auf natürlichem Wege ausgeschieden wird. Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp überträgt dann drahtlos sukzessiv eine Information des In-vivo-Bilds zu der externen Steuerungseinrichtung 10200 außerhalb des Körpers.
  • Die externe Steuerungseinrichtung 10200 steuert integral einen Betrieb des In-vivo-Informationserfassungssystems 10001. Darüber hinaus empfängt die externe Steuerungseinrichtung 10200 eine Information eines vom Endoskop 10100 vom Kapseltyp dorthin übertragenen In-vivo-Bilds und erzeugt Bilddaten zum Anzeigen des In-vivo-Bilds auf einer (nicht dargestellten) Anzeigeeinrichtung auf der Grundlage der empfangenen Information des In-vivo-Bilds.
  • Im In-Vivo-Informationserfassungssystem 10001 kann ein In-vivo-Bild, das einen Zustand des Inneren des Körpers eines Patienten aufgenommen hat, auf diese Weise zu jeder beliebigen Zeit während eines Zeitraums erfasst werden, bis das Endoskop 10100 vom Kapseltyp ausgeschieden wird, nachdem es geschluckt wird.
  • Eine Konfiguration und Funktionen des Endoskops 10100 vom Kapseltyp und der externen Steuerungseinrichtung 10200 werden im Folgenden detaillierter beschrieben.
  • Das Endoskop 10100 vom Kapseltyp weist ein Gehäuse 10101 vom Kapseltyp auf, worin eine Lichtquelleneinheit 10111, eine Bildaufnahmeeinheit 10112, eine Bildverarbeitungseinheit 10113, eine Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation, eine Stromzuführungseinheit 10115, eine Stromversorgungseinheit 10116 und eine Steuerungseinheit 10117 untergebracht sind.
  • Die Lichtquelleneinheit 10111 enthält eine Lichtquelle wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) und strahlt Licht auf ein Bildaufnahme-Sichtfeld der Bildaufnahmeeinheit 10112.
  • Die Bildaufnahmeeinheit 10112 enthält ein Bildaufnahmeelement und ein optisches System, das eine Vielzahl Linsen umfasst, die bei einer dem Bildaufnahmeelement vorhergehenden Stufe vorgesehen sind. Reflektiertes Licht (worauf im Folgenden als Beobachtungslicht verwiesen wird) von Licht, das auf ein Körpergewebe gestrahlt wird, das ein Beobachtungsziel ist, wird durch das optische System gesammelt und wird in das Bildaufnahmeelement eingeführt. In der Bildaufnahmeeinheit 10112 wird das einfallende Beobachtungslicht durch das Bildaufnahmeelement fotoelektrisch umgewandelt, wodurch ein dem Beobachtungslicht entsprechendes Bildsignal erzeugt wird. Das durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugte Bildsignal wird der Bildverarbeitungseinheit 10113 bereitgestellt.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 10113 enthält einen Prozessor wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) und führt verschiedene Signalprozesse für ein durch die Bildaufnahmeeinheit 10112 erzeugtes Bildsignal durch. Die Bildverarbeitungseinheit 10113 stellt das Bildsignal, für das die Signalprozesse durchgeführt worden sind, damit der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation als Rohdaten bereit.
  • Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation führt einen vorbestimmten Prozess wie etwa einen Modulationsprozess für das Bildsignal durch, für das die Signalprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 durchgeführt wurden, und überträgt das resultierende Bildsignal über eine Antenne 10114A zur externen Steuerungseinrichtung 10200. Darüber hinaus empfängt die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation ein auf eine Antriebssteuerung des Endoskops 10100 vom Kapseltyp bezogenes Steuersignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 über die Antenne 10114A. Die Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation liefert das von der externen Steuerungseinrichtung 10200 empfangene Steuersignal an die Steuerungseinheit 10117.
  • Die Stromzuführungseinheit 10115 enthält eine Antennenspule zur Leistungsaufnahme, eine Leistungsrückgewinnungsschaltung zum Rückgewinnen elektrischer Leistung von in der Antennenspule erzeugtem Strom, eine Spannungsverstärkerschaltung und dergleichen. Die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugt elektrische Leistung unter Verwendung eines Prinzips einer sogenannten kontaktfreien Aufladung.
  • Die Stromversorgungseinheit 10116 enthält eine Sekundärbatterie und speichert die durch die Stromzuführungseinheit 10115 erzeugte elektrische Leistung. In 28 sind, um eine komplizierte Veranschaulichung zu vermeiden, eine Pfeilmarkierung, die ein Versorgungsziel der elektrischen Energie von der Stromversorgungseinheit 10116 angibt, usw. weggelassen. Die in der Stromversorgungseinheit 10116 gespeicherte elektrische Leistung wird jedoch der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildaufnahmeeinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Steuerungseinheit 10117 bereitgestellt und kann genutzt werden, um diese anzusteuern.
  • Die Steuerungseinheit 10117 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU und steuert geeignet eine Ansteuerung der Lichtquelleneinheit 10111, der Bildaufnahmeeinheit 10112, der Bildverarbeitungseinheit 10113, der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation und der Stromzuführungseinheit 10115 gemäß einem von der externen Steuerungseinrichtung 10200 dorthin übertragenen Steuersignal.
  • Die externe Steuerungseinrichtung 10200 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU oder eine GPU, einen Mikrocomputer, eine Steuerungsplatine oder dergleichen, worin ein Prozessor und ein Speicherelement wie etwa ein Speicher gemischt integriert sind. Die externe Steuerungseinrichtung 10200 überträgt über eine Antenne 10200A ein Steuersignal zur Steuerungseinheit 10117 des Endoskops 10100 vom Kapseltyp, um den Betrieb des Endoskops 10100 vom Kapseltyp zu steuern. Im Endoskop 10100 vom Kapseltyp kann beispielsweise eine Bestrahlungsbedingung von Licht auf ein Beobachtungsziel der Lichtquelleneinheit 10111 zum Beispiel gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden. Darüber hinaus kann eine Bildaufnahmebedingung (zum Beispiel eine Frame-Rate, ein Belichtungswert oder dergleichen in der Bildaufnahmeeinheit 10112) gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden. Ferner kann der Gehalt einer Verarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 10113 oder eine Bedingung zum Übertragen eines Bildsignals von der Einheit 10114 zur drahtlosen Kommunikation (zum Beispiel ein Übertragungsintervall, die Anzahl an Übertragungsbildern und dergleichen) gemäß einem Steuerungssignal von der externen Steuerungseinrichtung 10200 geändert werden.
  • Darüber hinaus führt die externe Steuerungseinrichtung 10200 verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal aus, das von dem Endoskop 10100 vom Kapseltyp dorthin übertragen wurde, um Bilddaten zum Anzeigen eines aufgenommenen In-vivo-Bilds auf der Anzeigeeinrichtung zu erzeugen. Als die Bildprozesse können verschiedene Signalprozesse ausgeführt werden, wie etwa beispielsweise ein Entwicklungsprozess (Prozess zum Demosaicing), ein eine Bildqualität verbessernder Prozess (ein Prozess zur Bandbreitenerweiterung, ein Superauflösungsprozess, ein Prozess zur Rauschunterdrückung (NR) und/oder ein Bildstabilisierungsprozess) und/oder ein Vergrößerungsprozess (Prozess eines elektronischen Zoom). Die externe Steuerungseinrichtung 10200 steuert eine Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung, um die Anzeigeeinrichtung zu veranlassen, auf der Basis erzeugter Bilddaten aufgenommene In-vivo-Bilder anzuzeigen. Alternativ dazu kann die externe Steuerungseinrichtung 10200 auch eine (nicht veranschaulichte) Aufzeichnungseinrichtung steuern, um erzeugte Bilddaten aufzuzeichnen, oder eine (nicht veranschaulichte) Druckeinrichtung steuern, um erzeugte Bilddaten auszudrucken.
  • Ein Beispiel des In-vivo-Informationserfassungssystems, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde oben beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für zum Beispiel die Bildaufnahmeeinheit 10112 unter den oben beschriebenen Komponenten verwendet werden. Dies ermöglicht, die Detektionsgenauigkeit zu verbessern.
  • (Anwendungsbeispiel 4)
  • <Beispiel einer Anwendung auf ein System für endoskopische Chirurgie>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung für ein System für endoskopische Chirurgie verwendet werden.
  • 29 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Systems für endoskopische Chirurgie darstellt, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (vorliegende Technologie) verwendet werden kann.
  • In 29 ist ein Zustand veranschaulicht, in welchem ein Chirurg (Arzt) 11131 gerade ein System 11000 für endoskopische Chirurgie verwendet, um einen chirurgischen Eingriff an einem Patienten 11132 auf einem Patientenbett 11133 durchzuführen. Wie dargestellt umfasst das System 11000 für endoskopische Chirurgie ein Endoskop 11100, andere chirurgische Instrumente 11110 wie etwa ein Pneumoperitoneum-Rohr 11111 und eine Energiebehandlungsvorrichtung 11112, eine Trägerarmeinrichtung 11120, die das Endoskop 11100 darauf trägt, und einen Rollwagen 11200, auf welchem verschiedene Einrichtungen für endoskopische Chirurgie montiert sind.
  • Das Endoskop 11100 umfasst einen Linsentubus 11101, mit einem Bereich vorbestimmter Länge von dessen Distalende, um in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 eingeführt zu werden, und einen Kamerakopf 11102, der mit einem Proximalende des Linsentubus 11101 verbunden ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 11100 dargestellt, das ein steifes Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom harten Typ umfasst. Das Endoskop 11100 kann jedoch ansonsten als flexibles bzw. biegsames Endoskop mit dem Linsentubus 11101 vom biegsamen Typ einbezogen sein.
  • An seinem Distalende weist der Linsentubus 11101 eine Öffnung auf, in welche eine Objektlinse eingepasst ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 11203 ist mit dem Endoskop 11100 so verbunden, dass von der Lichtquelleneinrichtung 11203 erzeugtes Licht in ein Distalende des Linsentubus 11101 durch eine Lichtführung eingeführt wird, die sich innerhalb des Linsentubus 11101 erstreckt, und in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperhohlraum des Patienten 11132 durch die Objektlinse gestrahlt wird. Es ist besonders zu erwähnen, dass das Endoskop 11100 ein Endoskop für Geradeaussicht sein kann oder ein Endoskop für Schrägsicht oder ein Endoskop für eine Seitensicht sein kann.
  • Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind innerhalb des Kamerakopfes 11102 so vorgesehen, dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) vom Beobachtungsziel durch das optische System auf dem Bildaufnahmeelement zusammengeführt bzw. gesammelt wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein dem Beobachtungslicht entsprechendes elektrisches Signal, nämlich ein einem Beobachtungsbild entsprechendes Bildsignal, zu erzeugen. Das Bildsignal wird als Rohdaten zu einer CCU 11201 übertragen.
  • Die CCU 11201 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen und steuert übergreifend bzw. integral eine Operation des Endoskops 11100 und einer Anzeigeeinrichtung 11202. Ferner empfängt die CCU 11201 ein Bildsignal vom Kamerakopf 11102 und führt für das Bildsignal verschiedene Bildprozesse zum Anzeigen eines auf dem Bildsignal basierenden Bildes wie etwa beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaicing-Prozess) durch.
  • Die Anzeigeeinrichtung 11202 zeigt darauf ein Bild, das auf einem Bildsignal basiert, für das von der CCU 11201 die Bildprozesse durchgeführt wurden, unter einer Steuerung der CCU 11201 an.
  • Die Lichtquelleneinrichtung 11203 enthält eine Lichtquelle, wie etwa beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und führt Bestrahlungslicht bei einer Abbildung eines Bereichs eines chirurgischen Eingriffs dem Endoskop 11100 zu.
  • Eine Eingabeeinrichtung 11204 ist eine Eingabeschnittstelle für das System 11000 für endoskopische Chirurgie. Ein Nutzer kann über die Eingabeeinrichtung 11204 Eingaben verschiedener Arten einer Information oder Anweisung durchführen, die in das System 11000 für endoskopische Chirurgie eingegeben werden. Beispielsweise gibt der Nutzer eine Anweisung oder dergleichen, um eine Bildaufnahmebedingung (eine Art von Bestrahlungslicht, eine Vergrößerung, eine Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 11100 zu ändern, ein.
  • Eine Einrichtung 11205 zur Steuerung eines Behandlungsinstruments steuert eine Ansteuerung der Energiebehandlungsvorrichtung 11112 für eine Kauterisierung bzw. Verätzung oder einen Schnitt eines Gewebes, ein Verschließen eines Blutgefäßes oder dergleichen. Um das Sichtfeld des Endoskops 11100 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen, führt eine Pneumoperitoneum-Einrichtung 11206 durch das Pneumoperitoneum-Rohr 11111 Gas in einen Körperhohlraum des Patienten 11132 ein, um den Körperhohlraum auszudehnen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 11207 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten einer Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff aufzeichnen kann. Ein Drucker 11208 ist eine Einrichtung, die verschiedene Arten von Information in Bezug auf einen chirurgischen Eingriff in verschiedenen Formen wie etwa als Text, Bild oder grafische Darstellung drucken kann.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Lichtquelleneinrichtung 11203, die Bestrahlungslicht, wenn ein Bereich eines chirurgischen Eingriffs abgebildet werden soll, dem Endoskop 11100 zugeführt, eine Weißlichtquelle enthalten kann, die zum Beispiel eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen umfasst. Wenn eine Weißlichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB-) Laserlichtquellen enthält, kann, da die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt für jede Farbe (jede Wellenlänge) mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert werden kann, eine Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes von der Lichtquelleneinrichtung 11203 durchgeführt werden. Ferner wird in diesem Fall, falls Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen in Zeitmultiplex-Weise auf ein Beobachtungsziel gestrahlt werden, eine Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfes 11102 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert. Dann können den R-, G- und B-Farben individuell entsprechende Bilder ebenfalls in Zeitmultiplex-Weise aufgenommen werden. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, ein Farbbild zu erhalten, selbst wenn keine Farbfilter für das Bildaufnahmeelement vorgesehen sind.
  • Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 so gesteuert werden, dass die Intensität eines abzugebenden Lichts für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Indem man eine Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfes 11102 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Lichtintensität steuert, um Bilder in Zeitmultiplex-Weise zu erfassen, und die Bilder kombiniert bzw. synthetisiert, kann ein Bild mit einem hohen Dynamikbereich ohne unterentwickelte blockierte Abschattungen und überbelichtete Hervorhebungen erzeugt werden.
  • Außerdem kann die Lichtquelleneinrichtung 11203 dafür konfiguriert sein, Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbands, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht geeignet ist, bereitzustellen. Bei einer Beobachtung mit speziellem Licht wird beispielsweise unter Ausnutzung der Wellenlängenabhängigkeit eines Lichtabsorptionsvermögens in Körpergewebe, um Licht eines schmalen Bandes zu strahlen, im Vergleich mit Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich weißes Licht), eine schmalbandige Beobachtung (schmalbandige Abbildung) zum Abbilden eines vorbestimmten Gewebes wie etwa eines Blutgefäßes eines Oberflächenbereichs der mukosalen Membran in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ dazu kann bei einer Beobachtung mit speziellem Licht eine Fluoreszenzbeobachtung durchgeführt werden, um ein Bild aus Fluoreszenzlicht zu erhalten, das mittels Bestrahlung mit Anregungslicht erzeugt wird. Bei einer Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durchzuführen, indem Anregungslicht auf das Körpergewebe gestrahlt wird (Eigenfluoreszenz-Beobachtung), oder ein Fluoreszenzlichtbild zu erhalten, indem ein Reagenzmittel wie etwa Indocyaningrün (ICG) lokal in ein Körpergewebe injiziert und Anregungslicht entsprechend einer Fluoreszenzwellenlänge des Reagenzmittels auf das Körpergewebe gestrahlt wird. Die Lichtquelleneinrichtung 11203 kann dafür konfiguriert sein, derartiges schmalbandiges Licht und/oder Anregungslicht, das für eine Beobachtung mit speziellem Licht wie oben beschrieben geeignet ist, bereitzustellen.
  • 30 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration des Kamerakopfes 11102 und der CCU 11201 zeigt, die in 29 dargestellt sind.
  • Der Kamerakopf 11102 enthält eine Linseneinheit 11401, eine Bildaufnahmeeinheit 11402, eine Ansteuereinheit 11403, eine Kommunikationseinheit 11404 und eine Kamerakopf-Steuereinheit 11405. Die CCU 11201 enthält eine Kommunikationseinheit 11411, eine Bildverarbeitungseinheit 11412 und eine Steuerungseinheit 11413. Der Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 sind für eine Kommunikation miteinander durch ein Übertragungskabel 11400 verbunden.
  • Die Linseneinheit 11401 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle mit dem Linsentubus 11101 vorgesehen ist. Von einem Distalende des Linsentubus 11101 empfangenes Beobachtungslicht wird zum Kamerakopf 11102 geführt und in die Linseneinheit 11401 eingeführt. Die Linseneinheit 11401 enthält eine Kombination einer Vielzahl von Linsen, einschließlich einer Zoomlinse und einer Fokuslinse.
  • Die Anzahl an Bildaufnahmeeinheiten, die in der Bildaufnahmeeinheit 11402 enthalten sind, kann Eins (Einzelplattentyp) oder eine Mehrzahl (Mehrplattentyp) sein. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 beispielsweise wie diejenige des Mehrplattentyps konfiguriert ist, werden jeweiligen R, G und B entsprechende Bildsignale durch die Bildaufnahmeelemente erzeugt, und die Bildsignale können synthetisiert werden, um ein Farbbild zu erhalten. Die Bildaufnahmeeinheit 11402 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein Paar Bildaufnahmeelemente enthält, um jeweilige Bildsignale für das rechte Auge und das linke Auge zu erlangen, die für eine dreidimensionale (3D) Anzeige geeignet sind. Falls eine 3D-Anzeige ausgeführt wird, kann dann die Tiefe eines Gewebes eines lebenden Körpers in einem Bereich eines chirurgischen Eingriffs vom Chirurgen 11131 genauer erkannt werden. Es ist besonders zu erwähnen, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 11402 wie diejenige eines stereoskopischen Typs konfiguriert ist, eine Vielzahl von Systemen von Linseneinheiten 11401 entsprechend den einzelnen Bildaufnahmeelementen vorgesehen ist.
  • Außerdem muss die Bildaufnahmeeinheit 11402 nicht notwendigerweise auf dem Kamerakopf 11102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinheit 11402 unmittelbar hinter der Objektivlinse innerhalb des Linsentubus 11101 vorgesehen sein.
  • Die Ansteuereinheit 11403 enthält einen Aktuator und bewegt unter der Steuerung der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 die Zoomlinse und die Fokuslinse der Linseneinheit 11401 um einen vorbestimmten Abstand entlang einer optischen Achse. Folglich können die Vergrößerung und der Fokus eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 11402 geeignet eingestellt werden.
  • Die Kommunikationseinheit 11404 enthält eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen verschiedener Arten von Information zu und von der CCU 11201. Die Kommunikationseinheit 11404 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 11402 erlangtes Bildsignal über das Übertragungskabel 11400 als Rohdaten zur CCU 11201.
  • Außerdem empfängt die Kommunikationseinheit 11404 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 von der CCU 11201 und stellt das Steuerungssignal der Kamerakopf-Steuereinheit 11405 bereit. Das Steuerungssignal enthält Information in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen, wie etwa zum Beispiel eine Information, dass eine Frame-Rate eines aufgenommenen Bildes bestimmt ist, eine Information, dass ein Belichtungswert bei einer Bildaufnahme bestimmt ist, und/oder eine Information, dass eine Vergrößerung und ein Fokus eines aufgenommenen Bildes bestimmt sind.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die Bildaufnahmebedingungen wie etwa die Frame-Rate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Fokus durch den Nutzer bestimmt werden können oder durch die Steuerungseinheit 11413 der CCU 11201 auf der Basis des erfassten Bildsignals automatisch eingestellt werden können. Im letztgenannten Fall sind im Endoskop 11100 eine Funktion einer automatischen Belichtung (AE) , eine Funktion eines Autofokus (AF) und eine Funktion eines automatischen Weißabgleichs (AWB) integriert.
  • Die Kamerakopf-Steuereinheit 11405 steuert eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 auf der Basis eines über die Kommunikationseinheit 11404 von der CCU 11201 empfangenen Steuerungssignals.
  • Die Kommunikationseinheit 11411 enthält eine Kommunikationseinrichtung, um verschiedene Arten von Information zum Kamerakopf 11102 zu übertragen und von ihm zu empfangen. Die Kommunikationseinheit 11411 empfängt ein über das Übertragungskabel 11400 vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragenes Bildsignal.
  • Außerdem überträgt die Kommunikationseinheit 11411 ein Steuerungssignal zum Steuern einer Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zum Kamerakopf 11102. Das Bildsignal und das Steuerungssignal können mittels elektrischer Kommunikation, optischer Kommunikation oder dergleichen übertragen werden.
  • Die Bildverarbeitungseinheit 11412 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in der Form vom Kamerakopf 11102 dorthin übertragener Rohdaten durch.
  • Die Steuerungseinheit 11413 führt verschiedene Arten einer Steuerung bezüglich einer Bildaufnahme eines Bereiches eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen durch das Endoskop 11100 und einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes durch, das mittels einer Bildaufnahme des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen erhalten wurde. Beispielsweise erzeugt die Steuerungseinheit 11413 ein Steuerungssignal, um eine Ansteuerung des Kamerakopfes 11102 zu steuern.
  • Außerdem steuert die Steuerungseinheit 11413 auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildprozesse mittels der Bildverarbeitungseinheit 11412 durchgeführt wurden, die Anzeigeeinrichtung 11202, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, in welchem der Bereich eines chirurgischen Eingriffs oder dergleichen abgebildet ist. Daraufhin kann die Steuerungseinheit 11413 unter Verwendung verschiedener Bilderkennungstechnologien verschiedene Objekte in dem aufgenommenen Bild erkennen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 11413 ein chirurgisches Instrument wie etwa eine Pinzette bzw. Zange, einen bestimmten Bereich eines lebenden Körpers, eine Blutung, Dunst, wenn die Energiebehandlungsvorrichtung 11112 verwendet wird, und so weiter erkennen, indem die Form, Farbe und so weiter von Rändern von Objekten detektiert werden, die in einem aufgenommenen Bild enthalten sind. Die Steuerungseinheit 11413 kann, wenn sie die Anzeigeeinrichtung 11202 steuert, um ein aufgenommenes Bild anzuzeigen, veranlassen, dass verschiedene Arten einer einen chirurgischen Eingriff unterstützenden Information überlappend mit einem Bild des Bereichs eines chirurgischen Eingriffs unter Verwendung eines Erkennungsergebnisses angezeigt werden. Wenn die einen chirurgischen Eingriff unterstützende Information überlappend angezeigt und dem Chirurgen 11131 präsentiert wird, kann die Belastung für den Chirurgen 11131 reduziert werden, und der Chirurg 11131 kann den chirurgischen Eingriff sicher fortführen.
  • Das Übertragungskabel 11400, das den Kamerakopf 11102 und die CCU 11201 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das eine Kommunikation elektrischer Signale geeignet ist, eine Lichtleitfaser, die für eine optische Kommunikation geeignet ist, oder ein Verbundkabel, das für sowohl elektrische als auch optische Kommunikation geeignet ist.
  • Während im dargestellten Beispiel unter Verwendung des Übertragungskabels 11400 eine Kommunikation mittels einer drahtgebundenen Kommunikation durchgeführt wird, kann hier die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 11102 und der CCU 11201 mittels einer drahtlosen Kommunikation durchgeführt werden.
  • Ein Beispiel eines Systems für endoskopische Chirurgie, für das die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, wurde beschrieben. Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für die Bildaufnahmeeinheit 11402 der oben beschriebenen Komponenten verwendet werden. Eine Anwendung der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Bildaufnahmeeinheit 11402 erhöht die Detektionsgenauigkeit.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass das System für endoskopische Chirurgie hier als ein Beispiel beschrieben wurde, die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung aber außerdem für beispielsweise ein System für mikroskopische Chirurgie oder dergleichen verwendet werden kann.
  • (Anwendungsbeispiel 5)
  • <Beispiel einer Anwendung auf einen beweglichen Körper>
  • Die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für verschiedene Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung als eine Vorrichtung verwirklicht werden, die an einer beliebigen Art eines beweglichen Körpers wie etwa beispielswiese einem Fahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Vorrichtung für persönliche Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff, einem Roboter, einer Baumaschine oder einer landwirtschaftlichen Maschine (Traktor) montiert wird.
  • 31 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems als ein Beispiel eines Systems zur Steuerung beweglicher Körper veranschaulicht, für das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 miteinander verbunden sind. In dem in 31 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuereinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuereinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug und eine integrierte Steuereinheit 12050. Außerdem sind als eine funktionale Konfiguration der integrierten Steuereinheit 12050 ein Mikrocomputer 12051, eine Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 und eine Schnittstelle (I/F) 12053 des im Fahrzeug montierten Netzwerks veranschaulicht.
  • Die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Arten von Programmen die Operation von Vorrichtungen in Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugs. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 als Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft des Fahrzeugs wie etwa einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus, um die Antriebskraft auf Räder zu übertragen, einen Lenkmechanismus, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen, eine Bremsvorrichtung, um die Bremskraft des Fahrzeugs zu erzeugen, und dergleichen.
  • Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 steuert die Operation verschiedener Arten von Vorrichtungen, die an einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 als Steuerungsvorrichtung für ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder verschiedene Arten von Leuchten wie etwa einen Frontscheinwerfer, einen Heckscheinwerfer, eine Bremsleuchte, ein Fahrtrichtungssignal, eine Nebelleuchte oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel gesendet werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 empfängt diese eingespeisten Funkwellen oder Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, die automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten oder dergleichen des Fahrzeugs.
  • Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Information über die äußere Umgebung des das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 enthaltenden Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs mit einer Bildgebungssektion 12031 verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungssektion 12031, ein Bild der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt das aufgenommene Bild. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann auf der Basis des empfangenen Bildes eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Wagens, eines Hindernisses, eines Verkehrsschilds, eines Zeichens auf einer Straßenoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zum Detektieren eines Abstands dazu ausführen.
  • Die Bildgebungssektion 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und der entsprechend einer empfangenen Lichtmenge des Lichts ein elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungssektion 12031 kann auch das elektrische Signal als Bild ausgeben oder kann das elektrische Signal als Information über einen gemessenen Abstand abgeben. Außerdem kann das von der Bildgebungssektion 12031 empfangene Licht sichtbares Licht sein oder kann unsichtbares Licht wie etwa Infrarotstrahlen oder dergleichen sein.
  • Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug detektiert Information über das Innere bzw. aus dem Inneren des Fahrzeugs. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug ist zum Beispiel mit einer Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands verbunden, die den Zustand eines Fahrers detektiert. Die Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands umfasst zum Beispiel eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt. Die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug kann auf der Basis einer von der Sektion 12041 zur Detektion eines Fahrerzustands eingegebenen Detektionsinformation einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder kann bestimmen, ob der Fahrer eindöst.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann einen Steuerungszielwert für die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremsvorrichtung auf der Basis der Information über das Innere oder die äußere Umgebung des Fahrzeugs berechnen, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird, und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu gedacht ist, Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystems (ADAS) zu realisieren, dessen Funktionen eine Vermeidung einer Kollision oder Aufprallabschwächung für das Fahrzeug, eine Nachfolgefahrt basierend auf einem Folgeabstand, eine Fahrt bei konstanter Geschwindigkeit, eine Warnung vor einer Kollision des Fahrzeugs, eine Warnung vor einer Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen einschließen.
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, die das Fahrzeug, ohne von einem Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt, indem die Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, der Lenkmechanismus, die Bremsvorrichtung oder dergleichen auf der Basis der Information über die äußere Umgebung oder das Innere des Fahrzeugs gesteuert werden, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information im Fahrzeug erhalten wird.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann außerdem einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuereinheit 12020 auf der Basis der Information über die äußere Umgebung des Fahrzeugs ausgeben, welche Information durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erhalten wird. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung ausführen, die dazu gedacht ist, eine Blendung zu verhindern, indem die Frontleuchte gemäß der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, gesteuert wird, um von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
  • Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bildes an eine Ausgabevorrichtung, die eine Information einem Insassen des Fahrzeugs oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs optisch oder akustisch übermitteln kann. Im Beispiel von 13 sind als die Ausgabevorrichtung ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigesektion 12062 und ein Armaturenbrett 12063 angegeben. Die Anzeigesektion 12062 kann beispielsweise eine bordeigene Anzeige und/oder ein Head-Up-Display umfassen.
  • 32 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Installationsposition der Bildgebungssektion 12031 veranschaulicht.
  • In 32 umfasst die Bildgebungssektion 12031 Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
  • Die Bildgebungssektionen 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen an einer Frontpartie, von Seitenspiegeln, einer hinteren Stoßstange und einer Hecktür, des Fahrzeugs 12100 sowie einer Position an einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Die an der Frontpartie vorgesehene Bildgebungssektion 12101 und die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs vorgesehene Bildgebungssektion 12105 erhalten vorwiegend ein Bild von vor dem Fahrzeug 12100. Die an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 und 12103 erhalten vorwiegend ein Bild von den Seiten des Fahrzeugs 12100. Die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehene Bildgebungssektion 12104 erhält vorwiegend ein Bild von hinter dem Fahrzeug 12100. Die am oberen Teil der Windschutzscheibe im Inneren vorgesehene Bildgebungssektion 12105 wird vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
  • Im Übrigen stellt 32 ein Beispiel von Fotografierbereichen der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 dar. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der Frontpartie vorgesehenen Bildgebungssektion 12101. Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren die Abbildungsbereiche der an den Seitenspiegeln vorgesehenen Bildgebungssektionen 12102 bzw. 12103. Ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert den Abbildungsbereich der an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür vorgesehenen Bildgebungssektion 12104. Beispielsweise wird ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie es von oben gesehen wird, erhalten, indem beispielsweise durch die Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 abgebildete Bilddaten aufeinander gelegt werden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Funktion zum Erhalten einer Abstandsinformation aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 eine Stereokamera sein, die aus einer Vielzahl von Bildgebungselementen aufgebaut ist, oder kann ein Bildgebungselement sein, das Pixel für eine Detektion von Phasendifferenzen enthält.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann beispielsweise einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt innerhalb der Abbildungsbereiche 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (Relativgeschwindigkeit in Bezug auf das Fahrzeug 12100) auf der Basis der von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhaltenen Abstandsinformation bestimmen und dadurch insbesondere als ein vorausfahrendes Fahrzeug ein nächstgelegenes dreidimensionales Objekt extrahieren, das sich auf einem Fahrweg des Fahrzeugs 12100 befindet und das mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel gleich 0 km/h oder höher) in im Wesentlichen der gleichen Richtung wie das Fahrzeug 12100 fährt. Ferner kann der Mikrocomputer 12051 einen beizubehaltenden Folgeabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorher festlegen und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Stopp-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer Nachfolge-Start-Steuerung) oder dergleichen durchführen. Folglich ist es möglich, eine kooperative Steuerung auszuführen, die für automatisches Fahren gedacht ist, was das Fahrzeug, ohne vom Eingriff des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, autonom fahren lässt.
  • Der Mikrocomputer 12051 kann zum Beispiel dreidimensionale Objektdaten über dreidimensionale Objekte in dreidimensionale Objektdaten eines zweirädrigen Fahrzeugs, eines Fahrzeugs üblicher Größe, eines großen Fahrzeugs, eines Fußgängers, eines Telefonmasten und andere dreidimensionale Objekte auf der Basis der Abstandsinformation klassifizieren, die von den Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 erhalten werden, die klassifizierten dreidimensionalen Objektdaten extrahieren und die extrahierten dreidimensionalen Objekten zum automatischen Ausweichen eines Hindernisses nutzen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die der Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch erkennen kann, und Hindernisse, die für den Fahrer des Fahrzeugs 12100 optisch schwer zu erkennen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Kollisionsrisiko, das ein Risiko einer Kollision mit jedem Hindernis angibt. In einer Situation, in der das Kollisionsrisiko gleich einem eingestellten Wert oder höher ist und somit eine Möglichkeit einer Kollision besteht, gibt der Mikrocomputer 12051 über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigesektion 12062 eine Warnung an den Fahrer aus und führt über die Antriebssystem-Steuereinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder Ausweichlenkbewegung durch. Der Mikrocomputer 12051 kann dadurch beim Fahren unterstützen, um eine Kollision zu vermeiden.
  • Zumindest eine der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotstrahlen detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob sich in aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 ein Fußgänger befindet oder nicht. Eine solche Erkennung eines Fußgängers wird beispielsweise mittels einer Prozedur zum Extrahieren charakteristischer Punkte in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 als Infrarotkameras und einer Prozedur, um zu bestimmen, ob es der Fußgänger ist oder nicht, indem eine Verarbeitung zum Musterabgleich an einer Reihe charakteristischer Punkte durchgeführt wird, die die Kontur des Objekts angeben. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass es in den aufgenommenen Bildern der Bildgebungssektionen 12101 bis 12104 einen Fußgänger gibt, und somit den Fußgänger erkennt, steuert die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 die Anzeigesektion 12062, so dass eine viereckige Konturlinie zur Hervorhebung so angezeigt wird, dass sie dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton/Bild-Ausgabesektion 12052 kann auch die Anzeigesektion 12062 so steuern, dass ein Symbol oder dergleichen, das den Fußgänger repräsentiert, an einer gewünschten Position angezeigt wird.
  • Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die Modifikationsbeispiele 1 bis 3 und die Anwendungsbeispiele wurde oben eine Beschreibung gegeben; aber der Inhalt der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und dergleichen beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Beispielsweise weisen in der oben beschriebenen Ausführungsform die fotoelektrischen Wandler 10 eine Konfiguration auf, in der die organische fotoelektrische Umwandlungssektion 20, die grünes Licht detektiert, und die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen 32B und 32R, die blaues Licht bzw. rotes Licht detektieren, gestapelt sind. Der Inhalt der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf solch eine Struktur beschränkt. Das heißt, die organische fotoelektrische Umwandlungssektion kann das rote Licht oder das blaue Licht detektieren, oder die anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen können das grüne Licht detektieren.
  • Außerdem sind die Anzahl dieser organischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen und anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen oder deren Verhältnis nicht eingeschränkt. Die zwei oder mehr organischen fotoelektrischen Umwandlungssektionen können vorgesehen werden, oder Farbsignale einer Vielzahl von Farben können mit der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion allein erhalten werden. Ferner müssen der fotoelektrische Wandler und die Festkörper-Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht notwendigerweise all die Komponenten enthalten, die in der oben beschriebenen Ausführungsform und dergleichen beschrieben wurden, und können im Gegenteil eine weitere Schicht enthalten.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die hierin beschriebenen Effekte nur Beispiele, nicht aber einschränkend sind. Außerdem kann es andere Effekte geben.
  • Es ist besonders zu erwähnen, dass die vorliegende Offenbarung die folgenden Konfigurationen aufweisen kann.
    1. (1) Einen fotoelektrischen Wandler, umfassend:
      • eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, wobei die erste Elektrode eine Elektrode und eine weitere Elektrode umfasst, wobei die zweite Elektrode so angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen sind;
      • eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion mit der ersten Elektrode, die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist; und
      • einen optischen Filter, der zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen ist.
    2. (2) Der fotoelektrische Wandler gemäß (1), worin der optische Filter zwischen der anderen Elektrode und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen.
    3. (3) Der fotoelektrische Wandler gemäß (1) oder (2), worin die organische fotoelektrische Umwandlungssektion und die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern absorbieren, und der optische Filter Licht in einem Wellenlängenband selektiv durchlässt, wobei das Licht in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion absorbiert wird.
    4. (4) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (3), worin die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion in einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Vielzahl fotoelektrischer Umwandlungssektionen in einer planaren Richtung des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
    5. (5) Der fotoelektrische Wandler gemäß (4), worin der optische Filter einen ersten optischen Filter und einen zweiten optischen Filter umfasst, wobei der erste optische Filter Licht in einem ersten Wellenlängenband selektiv durchlässt, wobei der zweite optische Filter Licht in einem zweiten Wellenlängenband selektiv durchlässt, und der erste optische Filter oder der zweite optische Filter zwischen der ersten Elektrode und jeder der Vielzahl fotoelektrischer Umwandlungssektionen angeordnet ist.
    6. (6) Der fotoelektrische Wandler gemäß (5), worin die ersten optischen Filter und die zweiten optischen Filter in einem Schachbrettmuster oder einem gestreiften Muster angeordnet sind.
    7. (7) Der fotoelektrische Wandler gemäß (5) oder (6), worin der optische Filter ferner einen dritten optischen Filter umfasst, wobei der dritte optische Filter Licht in einem dritten Wellenlängenband selektiv durchlässt, und die ersten optischen Filter, die zweiten optischen Filter und die dritten optischen Filter in einem Bayer-Array angeordnet sind.
    8. (8) Der fotoelektrische Wandler gemäß (7), worin der optische Filter ferner einen vierten optischen Filter umfasst, wobei der vierte optische Filter Licht in einem vierten Wellenlängenband selektiv durchlässt.
    9. (9) Der fotoelektrische Wandler gemäß (8), worin der erste optische Filter, der zweite optische Filter, der dritte optische Filter und der vierte optische Filter voneinander verschieden sind, und der erste optische Filter, der zweite optische Filter, der dritte optische Filter und der vierte optische Filter jeweils Licht in irgendeinem eines roten Bereichs, eines grünen Bereichs, eines blauen Bereichs oder eines sichtbaren Bereichs selektiv durchlassen.
    10. (10) Der fotoelektrische Wandler gemäß (9), worin die zwei ersten optischen Filter auf einer diagonalen Linie angeordnet sind und der zweite optische Filter und der dritte optischer Filter auf einer anderen diagonalen Linie in einem 2×2-Array angeordnet sind.
    11. (11) Der fotoelektrische Wandler gemäß (9) oder (10), worin die zwei ersten optischen Filter in einer Spalte einander benachbart angeordnet sind und der zweite optische Filter und der dritte optische Filter in einer anderen Spalte einander benachbart in einem 2x2-Array angeordnet sind.
    12. (12) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (11), worin eine lichtabschirmende Sektion zumindest teilweise zwischen den benachbarten optischen Filtern vorgesehen ist, die jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern selektiv durchlassen.
    13. (13) Der fotoelektrische Wandler gemäß (12), worin die lichtabschirmende Sektion eine Durchgangselektrode enthält, wobei die Durchgangselektrode mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist und ein Halbleitersubstrat durchdringt, wobei das Halbleitersubstrat die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion enthält.
    14. (14) Der fotoelektrische Wandler gemäß (12) oder (13), worin die lichtabschirmende Sektion eine Ansteuerungs-Verdrahtungsleitung enthält, wobei die Ansteuerungs-Verdrahtungsleitung mit der anderen Elektrode elektrisch gekoppelt ist.
    15. (15) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (14), worin der optische Filter ein organisches Pigment enthält.
    16. (16) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (15), worin der optische Filter unter Ausnutzung einer Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist.
    17. (17) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (16), worin der optische Filter ein Metall-Nanoteilchen enthält.
    18. (18) Der fotoelektrische Wandler gemäß einem von (1) bis (17), worin der optische Filter einen Mehrschicht-Interferenzfilm enthält.
    19. (19) Eine Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, umfassend:
      • eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils mit einem oder mehr fotoelektrischen Wandlern versehen sind,
      • wobei die fotoelektrischen Wandler jeweils umfassen
      • eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, wobei die erste Elektrode eine Elektrode und eine weitere Elektrode umfasst, wobei die zweite Elektrode so angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen sind,
      • eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion mit der ersten Elektrode, die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist, und
      • einen optischen Filter, der zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen ist.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf der Basis der am 20. Dezember 2017 beim Japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-244346 , deren gesamte Inhalte durch Verweis in dieser Anmeldung einbezogen sind.
  • Es sollte sich für den Fachmann verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Teilkombinationen und Änderungen abhängig von Entwurfsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017157816 [0004]
    • JP 2017244346 [0205]

Claims (19)

  1. Fotoelektrischer Wandler, aufweisend: eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, wobei die erste Elektrode eine Elektrode und eine weitere Elektrode umfasst, wobei die zweite Elektrode so angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen sind; eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion mit der ersten Elektrode, die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist; und einen optischen Filter, der zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen ist.
  2. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter zwischen der anderen Elektrode und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen.
  3. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungssektion und die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern absorbieren, und der optische Filter Licht in einem Wellenlängenband selektiv durchlässt, wobei das Licht in der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion absorbiert wird.
  4. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion in einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist und eine Vielzahl fotoelektrischer Umwandlungssektionen in einer planaren Richtung des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  5. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 4, wobei der optische Filter einen ersten optischen Filter und einen zweiten optischen Filter umfasst, wobei der erste optische Filter Licht in einem ersten Wellenlängenband selektiv durchlässt, wobei der zweite optische Filter Licht in einem zweiten Wellenlängenband selektiv durchlässt, und der erste optische Filter oder der zweite optische Filter zwischen der ersten Elektrode und jeder der Vielzahl fotoelektrischer Umwandlungssektionen angeordnet ist.
  6. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 5, wobei die ersten optischen Filter und die zweiten optischen Filter in einem Schachbrettmuster oder einem gestreiften Muster angeordnet sind.
  7. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 5, wobei der optische Filter ferner einen dritten optischen Filter umfasst, wobei der dritte optische Filter Licht in einem dritten Wellenlängenband selektiv durchlässt, und die ersten optischen Filter, die zweiten optischen Filter und die dritten optischen Filter in einem Bayer-Array angeordnet sind.
  8. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 7, wobei der optische Filter ferner einen vierten optischen Filter umfasst, wobei der vierte optische Filter Licht in einem vierten Wellenlängenband selektiv durchlässt.
  9. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 8, wobei der erste optische Filter, der zweite optische Filter, der dritte optische Filter und der vierte optische Filter voneinander verschieden sind, und der erste optische Filter, der zweite optische Filter, der dritte optische Filter und der vierte optische Filter jeweils Licht in irgendeinem eines roten Bereichs, eines grünen Bereichs, eines blauen Bereichs oder eines sichtbaren Bereichs selektiv durchlassen.
  10. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, wobei die zwei ersten optischen Filter auf einer diagonalen Linie angeordnet sind und der zweite optische Filter und der dritte optischer Filter auf einer anderen diagonalen Linie in einem 2×2-Array angeordnet sind.
  11. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, wobei die zwei ersten optischen Filter in einer Spalte einander benachbart angeordnet sind und der zweite optische Filter und der dritte optische Filter in einer anderen Spalte einander benachbart in einem 2×2-Array angeordnet sind.
  12. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei eine lichtabschirmende Sektion zumindest teilweise zwischen den benachbarten optischen Filtern vorgesehen ist, die jeweilige Teile eines Lichts in voneinander verschiedenen Wellenlängenbändern selektiv durchlassen.
  13. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 12, wobei die lichtabschirmende Sektion eine Durchgangselektrode enthält, wobei die Durchgangselektrode mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist und ein Halbleitersubstrat durchdringt, wobei das Halbleitersubstrat die anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion enthält.
  14. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 12, wobei die lichtabschirmende Sektion eine Ansteuerungs-Verdrahtungsleitung enthält, wobei die Ansteuerungs-Verdrahtungsleitung mit der anderen Elektrode elektrisch gekoppelt ist.
  15. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter ein organisches Pigment enthält.
  16. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter unter Ausnutzung einer Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist.
  17. Fotoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter ein Metall-Nanoteilchen enthält.
  18. Fotoelektrische Wandler nach Anspruch 1, wobei der optische Filter einen Mehrschicht-Interferenzfilm enthält.
  19. Festkörper-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils mit einem oder mehr fotoelektrischen Wandlern versehen sind, wobei die fotoelektrischen Wandler jeweils umfassen eine organische fotoelektrische Umwandlungssektion, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische fotoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, wobei die erste Elektrode eine Elektrode und eine weitere Elektrode umfasst, wobei die zweite Elektrode so angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrode gegenüberliegt, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet und mit der einen Elektrode elektrisch gekoppelt ist, wobei die organische fotoelektrische Umwandlungsschicht und die andere Elektrode mit einer Isolierungsschicht dazwischen vorgesehen sind, eine anorganische fotoelektrische Umwandlungssektion mit der ersten Elektrode, die zwischen der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion angeordnet ist, und einen optischen Filter, der zwischen der organischen fotoelektrischen Umwandlungssektion und der anorganischen fotoelektrischen Umwandlungssektion vorgesehen ist.
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