DE112020003782T5

DE112020003782T5 - Abbildungsvorrichtung oder Abbildungssystem

Info

Publication number: DE112020003782T5
Application number: DE112020003782.7T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Yoneda; Hiromichi Godo; Yusuke Negoro; Hiroki Inoue; Takahiro Fukutome
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-07-07
Also published as: JPWO2021028754A1; KR20220043138A; WO2021028754A1; US11849234B2; US20220279140A1; CN114175617A

Abstract

Eine Abbildungsvorrichtung mit einer neuartigen Struktur wird bereitgestellt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Abbildungsvorrichtung, die einen Abbildungsbereich beinhaltet, in dem eine Vielzahl von Pixeln bereitgestellt wird. In der Vielzahl von Pixeln, die in dem Abbildungsbereich enthalten sind, sind ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten. Die Abbildungsvorrichtung weist eine Funktion zum Auswählen eines ersten Bereichs oder eines zweiten Bereichs. Der erste Bereich beinhaltet Pixel, deren Anzahl gleich derjenigen von Pixeln des zweiten Bereichs ist. Der erste Bereich beinhaltet mindestens das erste Pixel und das zweite Pixel. Der zweite Bereich beinhaltet mindestens das zweite Pixel. Die Pixel, die in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich enthalten sind, weisen jeweils eine Funktion zum Ausgeben eines erhaltenen Abbildungssignals auf. Die Abbildungsvorrichtung erzeugt erste Bilddaten, indem Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem ersten Bereich ausgegeben werden, gleichzeitig gelesen und berechnet werden. Die Abbildungsvorrichtung erzeugt zweite Bilddaten, indem Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem zweiten Bereich ausgegeben werden, gleichzeitig gelesen und berechnet werden. Ein erstes Imagebild kann unter Verwendung der ersten Bilddaten und der zweiten Bilddaten erzeugt werden.

Description

Technisches Gebiet
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung oder ein Abbildungssystem, das die Abbildungsvorrichtung beinhaltet.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Das technische Gebiet einer Ausführungsform der Erfindung, die in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart wird, betrifft einen Gegenstand, ein Verfahren oder ein Herstellungsverfahren. Insbesondere betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung, eine Abbildungsvorrichtung, eine Licht empfangende Vorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür oder ein Herstellungsverfahren dafür.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen eine Halbleitervorrichtung ein Element, eine Schaltung, eine Vorrichtung oder dergleichen bezeichnet, das/die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten kann. Ein Beispiel für die Halbleitervorrichtung ist ein Halbleiterelement, wie z. B. ein Transistor, eine Diode, ein Licht empfangendes Element oder ein Licht emittierendes Element. Ein weiteres Beispiel für die Halbleitervorrichtung ist eine Schaltung, die ein Halbleiterelement beinhaltet. Ein weiteres Beispiel für die Halbleitervorrichtung ist eine Vorrichtung, die mit einer Schaltung versehen ist, die ein Halbleiterelement beinhaltet.
Stand der Technik
In den letzten Jahren ist eine Bilderkennung unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz (artificial intelligence, AI bzw. KI) entwickelt worden. Eine Erkennungsrate eines Objekts in einem Bild wird kontinuierlich verbessert. Es sei angemerkt, dass, obwohl die KI mit einem Inhalt, den die KI gelernt hat, zurechtkommen kann, es schwierig ist, aus einem Bild, das die KI noch nicht gelernt hat, eine Komponente oder dergleichen in dem Bild zu erkennen oder zu erklären.
Beispielsweise wird beim Herstellungsprozess eine Aussehensprüfung zum Überprüfen einer Fremdsubstanz, die beim Herstellen beigemischt wird, eines Defekts beim Herstellen oder dergleichen durchgeführt. In letzter Zeit ist die Entwicklung zum effizienten Durchführen einer Aussehensprüfung durch Einführen einer Bildprüfung bei einer Aussehensprüfung vorangetrieben worden. Bei einem maschinellen Sehen (einem Bildverarbeitungssystem unter Verwendung eines Computer-Systems) sind beispielsweise verschiedene Algorithmen zum Erfassen vorgeschlagen worden. Darunter ist ein Algorithmus, der einen Tipp aus einem menschlichen Sehmechanismus bekommt, vorgeschlagen worden (Patentdokument 1). Der Algorithmus bekommt einen Tipp aus einem peripheren Sehen und Fixationsaugenbewegungen des Sehmechanismus eines Menschen und kann einen abnormen Teil in einem regelmäßigen Muster erfassen.
[Referenz]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-185862
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
In dem Fall, in dem ein Algorithmus zum Extrahieren eines Merkmals aus einem Bild unter Verwendung eines Prozessors oder eines GPU (Graphics Processing Unit bzw. Grafikprozessor) digital verarbeitet wird, ohne dabei Lehrerdaten zu verwenden, besteht ein Problem, dass der Stromverbrauch proportional zu dem Rechenaufwand erhöht wird. Das heißt, dass ein Problem besteht, dass die Größe eines zu verarbeitenden Bildes proportional zu dem Rechenaufwand und dem Stromverbrauch ist. Des Weiteren besteht ein Problem, dass in dem Fall, in dem der Algorithmus verwendet wird, die Verarbeitungszeit proportional zu dem Rechenaufwand erhöht wird. Außerdem besteht ein Problem, dass der Algorithmus einen größeren Datenbereich als die Größe eines Bildes erfordert, um bei einer Zwischenverarbeitung größere Daten als die Größe des Bildes zu verarbeiten.
In Anbetracht der vorstehenden Probleme ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Abbildungsvorrichtung mit einer neuartigen Struktur bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Abbildungsvorrichtung bereitzustellen, die größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Abbildungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unterdrückt wird. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Abbildungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird.
Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Abbildungssystem mit einer neuartigen Struktur bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Abbildungssystem bereitzustellen, das größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Abbildungssystem bereitzustellen, bei dem eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unterdrückt wird. Eine weitere Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Abbildungssystem bereitzustellen, bei dem eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Aufgaben dem Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht im Wege steht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt nicht notwendigerweise sämtliche dieser Aufgaben. Weitere Aufgaben werden aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Abbildungsvorrichtung, die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich in einem Abbildungsbereich umfasst. Der erste Bereich und der zweite Bereich umfassen jeweils eine Vielzahl von Pixeln, deren Anzahl einander gleich ist. Die Vielzahl von Pixeln in dem ersten Bereich umfasst ein erstes Pixel und ein zweites Pixel. Die Vielzahl von Pixeln in dem zweiten Bereich umfasst ein zweites Pixel. Erste Bilddaten werden entsprechend einem Abbildungssignal erzeugt, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird. Zweite Bilddaten werden entsprechend einem Abbildungssignal erzeugt, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird. Ein erstes Imagebild wird entsprechend den ersten Bilddaten und den zweiten Bilddaten erzeugt.
Bei der vorstehenden Struktur werden die ersten Bilddaten vorzugsweise durch eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts des Abbildungssignals erzeugt, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird. Die zweiten Bilddaten werden vorzugsweise durch eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts des Abbildungssignals erzeugt, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird.
Bei den vorstehenden Strukturen weist die Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, jeweils vorzugsweise eine Funktion zum Umwandeln des Abbildungssignals, das von der Vielzahl von Pixeln ausgegeben wird, in ein erstes Abbildungssignal durch Hinzufügen eines Gewichtskoeffizienten auf. Die Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, weist jeweils vorzugsweise eine Funktion zum Umwandeln des Abbildungssignals, das von den Pixeln ausgegeben wird, in ein zweites Abbildungssignal durch Hinzufügen des Gewichtskoeffizienten auf. Die ersten Bilddaten werden vorzugsweise durch Addieren des ersten Abbildungssignals erzeugt, das von jedem der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird. Die zweiten Bilddaten werden vorzugsweise durch Addieren des zweiten Abbildungssignals erzeugt, das von jedem der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird.
Bei den vorstehenden Strukturen beinhalten der erste Bereich und der zweite Bereich vorzugsweise die Pixel, die derart ausgewählt werden, dass eine ganzzahlige Zeile und eine ganzzahlige Spalte als Einheit der Auswahl verwendet werden.
Bei den vorstehenden Strukturen umfasst die Abbildungsvorrichtung vorzugsweise ferner eine erste Schaltung. Die erste Schaltung weist vorzugsweise eine Funktion zum Halten eines Potentials auf. Die erste Schaltung weist vorzugsweise eine Funktion als Ersatz für das Pixel in dem ersten Bereich oder dem ersten Bereich auf.
Bei den vorstehenden Strukturen enthält ein Transistor, der in dem Pixel enthalten ist, vorzugsweise ein Metalloxid in einer Halbleiterschicht des Transistors.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Abbildungssystem, das einen Abbildungsbereich umfasst, in dem eine Vielzahl von Pixeln bereitgestellt wird. Die Vielzahl von Pixeln in dem Abbildungsbereich umfasst ein erstes Pixel, ein zweites Pixel und ein drittes Pixel. Das Abbildungssystem umfasst einen Schritt zum Erhalten von Abbildungssignalen durch die Vielzahl von Pixeln, einen Schritt zum Einstellen eines ersten Bereichs, der das erste bis dritte Pixel umfasst, in dem Abbildungsbereich, einen Schritt zum Erzeugen von ersten Phasenimagedaten entsprechend den Abbildungssignalen, die von dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel, die in dem ersten Bereich enthalten sind, erhalten werden, einen Schritt zum Erzeugen von zweiten Phasenimagedaten entsprechend den Abbildungssignalen, die von dem zweiten Pixel und dem dritten Pixel, die in dem ersten Bereich enthalten sind, erhalten werden, und einen Schritt zum Erzeugen von ersten Imagedaten durch Berechnung von den ersten Phasenimagedaten und den zweiten Phasenimagedaten.
Bei den vorstehenden Strukturen handelt es sich bei den ersten Imagedaten vorzugsweise um ein Bild, das durch Extrahieren von Merkmalen aus dem Abbildungssignal erhalten wird.
Wirkung der Erfindung
In Anbetracht der vorstehenden Probleme kann entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abbildungsvorrichtung mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, die größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unterdrückt wird. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, das größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, bei dem eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unterdrückt wird. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, bei dem eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird.
Es sei angemerkt, dass die Wirkungen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Wirkungen beschränkt sind. Die vorstehend beschriebenen Wirkungen stehen dem Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht im Wege. Bei den weiteren Wirkungen handelt es sich um diejenigen, die in diesem Abschnitt nicht beschrieben worden sind und im Folgenden beschrieben werden. Für Fachleute werden die Wirkungen, die in diesem Abschnitt nicht beschrieben worden sind, aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen und dergleichen ersichtlich, und sie können diese je nach Bedarf davon ableiten. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine der vorstehend beschriebenen Wirkungen und/oder der weiteren Wirkungen aufweist. Deshalb weist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen keine der vorstehend beschriebenen Wirkungen auf.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die eine Abbildungsvorrichtung illustriert.
2A bis 2D sind Darstellungen, die jeweils einen Abbildungsbereich illustrieren.
3A bis 3C sind Darstellungen, die jeweils einen Abbildungsbereich illustrieren.
4 ist eine Darstellung, die eine Abbildungsvorrichtung illustriert.
5A ist eine Darstellung, die eine Abbildungsvorrichtung illustriert. 5B ist eine Darstellung, die eine Schaltung 332 illustriert.
6 ist eine Darstellung, die eine Abbildungsvorrichtung illustriert.
7A bis 7C sind Schaltpläne, die jeweils ein Pixel darstellen.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise einer Abbildungsvorrichtung darstellt.
9 ist eine Darstellung, die ein Signal illustriert, das von einem Abbildungsbereich ausgegeben wird.
10 ist eine Darstellung, die eine Schaltung 304 und eine Schaltung 305 illustriert.
11 ist eine Darstellung, die eine Schaltung 305 illustriert.
12 ist eine Abbildung, die ein Verarbeitungsverfahren eines Abbildungssystems darstellt.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Abbildungssystem darstellt.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Abbildungssystem darstellt.
15 ist eine Abbildung, die ein Verarbeitungsverfahren eines Abbildungssystems darstellt.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Abbildungssystem darstellt.
17A bis 17D sind Darstellungen, die jeweils eine Pixelstruktur einer Abbildungsvorrichtung illustrieren.
18A bis 18C sind Darstellungen, die jeweils eine Struktur einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung illustrieren.
19 ist eine Querschnittsansicht, die ein Pixel darstellt.
20A bis 20C sind Darstellungen, die jeweils einen Si-Transistor illustrieren.
21 ist eine Querschnittsansicht, die ein Pixel darstellt.
22 ist eine Querschnittsansicht, die ein Pixel darstellt.
23A bis 23D sind Darstellungen, die jeweils einen OS-Transistor illustrieren.
24 ist eine Querschnittsansicht, die ein Pixel darstellt.
25A1 bis 25A3 und 25B1 bis 25B3 sind perspektivische Ansichten, die ein Package und ein Modul darstellen, die jeweils eine Abbildungsvorrichtung beinhalten.
26A, 26B, 26C, 26D, 26E und 26F sind Darstellungen, die jeweils ein elektronisches Gerät illustrieren.

Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen werden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt ist. Es erschließt sich Fachleuten ohne Weiteres, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise verändert werden können, ohne dabei vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Bei den nachstehend beschriebenen Strukturen der Erfindung werden die gleichen Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die Position, die Größe, der Bereich und dergleichen von jeder in den Zeichnungen und dergleichen dargestellten Komponente sind in einigen Fällen zum besseren Verständnis der Erfindung nicht genau dargestellt. Die offenbarte Erfindung ist daher nicht notwendigerweise auf die Position, die Größe, den Bereich oder dergleichen beschränkt, welche in den Zeichnungen und dergleichen offenbart werden. Beispielsweise könnte im tatsächlichen Herstellungsprozess die Größe einer Fotolackmaske oder dergleichen unabsichtlich durch eine Behandlung, wie z. B. Ätzen, verringert werden, was in einigen Fällen zum leichteren Verständnis in einer Zeichnung nicht reflektiert wird.
Außerdem könnte bei einer Draufsicht (auch als „Planansicht“ bezeichnet), einer perspektivischen Ansicht oder dergleichen die Darstellung von einigen Komponenten zum besseren Verständnis der Zeichnungen weggelassen werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen schränken die Begriffe „Elektrode“ und „Leitung“ die Funktionen dieser Komponenten nicht ein. Beispielsweise wird in einigen Fällen eine „Elektrode“ als Teil einer „Leitung“ verwendet und umgekehrt. Darüber hinaus kann mit dem Begriff „Elektrode“ oder „Leitung“ auch eine Kombination aus einer Vielzahl von integrierten „Elektroden“ oder „Leitungen“ gemeint sein.
In dieser Beschreibung und dergleichen handelt es sich um einen „Widerstand“, dessen Widerstandswert in einigen Fällen durch die Länge einer Leitung bestimmt wird. Alternativ ist ein Fall oder dergleichen enthalten, in dem ein Widerstand ausgebildet wird, indem eine leitende Schicht mit einer niedrigen Effizienz, die sich von derjenigen einer als Leitung verwendeten leitenden Schicht unterscheidet, über einen Kontakt mit dieser verbunden wird. Alternativ wird der Widerstandswert in einigen Fällen durch Dotieren einer Halbleiterschicht mit Verunreinigungen bestimmt.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein „Anschluss“ in einer elektrischen Schaltung einen Abschnitt, bei dem ein Eingaben oder ein Ausgaben eines Stroms, ein Eingaben oder ein Ausgaben einer Spannung oder ein Empfangen oder ein Übertragen eines Signals durchgeführt wird. Folglich dient ein Teil einer Leitung oder einer Elektrode in einigen Fällen als Anschluss.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „über“, „oberhalb“, „unter“ oder „unterhalb“ in dieser Beschreibung und dergleichen nicht notwendigerweise bedeutet, dass eine Komponente „direkt auf“ oder „direkt unter“ und „in direktem Kontakt mit“ einer anderen Komponente platziert ist. Beispielweise bedeutet der Ausdruck „eine Elektrode B über einer Isolierschicht A“ nicht unbedingt, dass die Elektrode B über und in direktem Kontakt mit der Isolierschicht A ausgebildet ist, und kann den Fall umfassen, in dem eine weitere Komponente zwischen der Isolierschicht A und der Elektrode B bereitgestellt ist. Außerdem bedeutet der Ausdruck „eine leitende Schicht D über einer leitenden Schicht C“ nicht unbedingt, dass die leitende Schicht D über und in direktem Kontakt mit der leitenden Schicht C ausgebildet ist, und kann den Fall umfassen, in dem eine weitere Komponente zwischen der leitenden Schicht C und der leitenden Schicht D bereitgestellt ist. Außerdem schließt „oberhalb“ oder „unterhalb“ den Fall einer Anordnung in schräger Richtung nicht aus.
Wenn beispielsweise ein Transistor mit umgekehrter Polarität verwendet wird oder wenn die Stromflussrichtung im Schaltungsbetrieb verändert wird, könnten die Funktionen einer Source und eines Drains je nach den Betriebsbedingungen untereinander ausgetauscht werden; daher ist es schwer, welche/welcher eine Source oder ein Drain ist. Somit können die Begriffe „Source“ und „Drain“ in dieser Beschreibung untereinander ausgetauscht werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen umfasst der Ausdruck „elektrisch verbunden“ den Fall, in dem Komponenten direkt miteinander verbunden sind, und den Fall, in dem Komponenten über „ein Objekt mit einer elektrischen Funktion“ verbunden sind. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich „des Objekts mit einer elektrischen Funktion“, solange zwischen Komponenten, die über das Objekt verbunden sind, elektrische Signale übertragen und empfangen werden können. Auch wenn der Ausdruck „elektrisch verbunden“ verwendet wird, gibt es daher einen Fall, in dem in einer realen Schaltung keine physikalische Verbindung vorhanden ist und sich eine Leitung einfach erstreckt. Zudem umfasst der Ausdruck „direkt verbunden“ den Fall, in dem eine Leitung in unterschiedlichen leitenden Schichten über einen Kontakt ausgebildet ist. Eine Leitung kann daher aus leitenden Schichten, die ein oder mehr gemeinsame Elemente enthalten, oder aus leitenden Schichten, die unterschiedliche Elemente enthalten, ausgebildet sein.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet außerdem „parallel“ beispielsweise den Zustand, in dem sich zwei gerade Linien in einem Winkel von größer als oder gleich -10° und kleiner als oder gleich 10° kreuzen. Folglich ist auch der Fall mit eingeschlossen, in dem der Winkel größer als oder gleich -5° und kleiner als oder gleich 5° ist. Zudem bezeichnen „s enkrecht“ und „orthogonal“ beispielsweise den Zustand, in dem sich zwei gerade Linien in einem Winkel von größer als oder gleich 80° und kleiner a Is oder gleich 100° kreuzen. Folglich ist auch der Fall mit eingeschlossen, in dem der Winkel größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95° ist.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen bei der Verwendung der Begriffe „identisch“, „derselbe“, „gleich“, „gleichmäßig“ und dergleichen, die beim Beschreiben von Rechenwerten und Messwerten verwendet werden, ein Fehlerbereich von ±20 % mit eingeschlossen ist, sofern nicht anders angegeben.
Des Weiteren bezeichnet eine Spannung in den meisten Fällen einen Potentialunterschied zwischen einem gegebenen Potential und einem Referenzpotential (z. B. einem Erdpotential oder einem Source-Potential). Daher können in den meisten Fällen „Spannung“ und „Potential“ gegeneinander ausgetauscht werden. In dieser Beschreibung und dergleichen können „Spannung“ und „Potential“ abwechselnd verwendet werden, sofern nicht sonderlich anders angegeben.
Es sei angemerkt, dass ein „Halbleiter“ in einigen Fällen Eigenschaften eines „Isolators“ aufweist, wenn z. B. die Leitfähigkeit ausreichend niedrig ist. Demzufolge können ein „Halbleiter“ und ein „Isolator“ untereinander ausgetauscht werden. Des Weiteren können ein „Halbleiter“ und ein „Isolator“ nicht genau voneinander unterschieden werden, da eine Grenze zwischen dem „Halbleiter“ und dem „Isolator“ nicht eindeutig ist. Dementsprechend kann ein „Halbleiter“ in dieser Beschreibung in einigen Fällen mit einem „Isolator“ ersetzt werden.
Ferner weist ein „Halbleiter“ in einigen Fällen Eigenschaften eines „Leiters“ auf, wenn z. B. die Leitfähigkeit ausreichend hoch ist. Demzufolge können ein „Halbleiter“ und ein „Leiter“ untereinander ausgetauscht werden. Des Weiteren können ein „Halbleiter“ und ein „Leiter“ nicht genau voneinander unterschieden werden, da eine Grenze zwischen dem „Halbleiter“ und dem „Leiter“ nicht eindeutig ist. Dementsprechend kann ein „Halbleiter“ in dieser Beschreibung in einigen Fällen mit einem „Leiter“ ersetzt werden.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes“ und „zweites“, verwendet werden, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und sie bezeichnen weder die Priorität noch die Reihenfolge, wie z. B. die Reihenfolge von Schritten oder die Anordnungsreihenfolge. Außerdem könnte ein Begriff ohne Ordnungszahl in dieser Beschreibung und dergleichen in Patentansprüchen mit einer Ordnungszahl versehen sein, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden. Außerdem könnte ein Begriff mit einer Ordnungszahl in dieser Beschreibung und dergleichen in Patentansprüchen mit einer anderen Ordnungszahl versehen sein. Außerdem könnte dann, wenn in dieser Beschreibung und dergleichen ein Begriff mit einer Ordnungszahl versehen ist, die Ordnungszahl in Patentansprüchen und dergleichen weggelassen werden.
Es sei angemerkt, dass sich in dieser Beschreibung und dergleichen ein „Durchlasszustand“ eines Transistors auf einen Zustand bezieht, der so angesehen werden kann, dass eine Source und ein Drain des Transistors elektrisch kurzgeschlossen sind (auch als „leitender Zustand“ bezeichnet). Zudem bezieht sich ein „Sperrzustand“ des Transistors auf einen Zustand, der so angesehen werden kann, dass die Source und der Drain des Transistors elektrisch getrennt sind (auch als „nichtleitender Zustand“ bezeichnet).
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet in einigen Fällen ein „Durchlassstrom“ einen Strom, der zwischen einer Source und einem Drain eines Transistors im Durchlasszustand fließt. Zudem bezeichnet in einigen Fällen ein „Sperrstrom“ einen Strom, der zwischen der Source und dem Drain des Transistors im Sperrzustand fließt.
Ferner bezeichnet in dieser Beschreibung und dergleichen eine hohe Stromversorgungsspannung VDD (nachstehend einfach als „VDD“, „H-Spannung“ oder „H“ bezeichnet) eine Stromversorgungsspannung, die höher ist als eine niedrige Stromversorgungsspannung VSS (nachstehend einfach als „VSS“, „L-Spannung“ oder „L“ bezeichnet). Ferner bezeichnet VSS eine Stromversorgungsspannung, die niedriger ist als VDD. Außerdem kann eine Erdspannung (nachstehend einfach als „GND“ oder „GND-Spannung“ bezeichnet) als VDD oder VSS verwendet werden. Beispielsweise handelt es sich in dem Fall, in dem eine Erdspannung als VDD dient, bei VSS um eine Spannung, die niedriger ist als die Erdspannung; und es handelt sich in dem Fall, in dem eine Erdspannung als VSS dient, bei VDD um eine Spannung, die höher ist als die Erdspannung.
Des Weiteren bezeichnet in dieser Beschreibung und dergleichen ein Gate einen Teil oder die Gesamtheit einer Gate-Elektrode und einer Gate-Leitung. Eine Gate-Leitung bezeichnet eine Leitung zum elektrischen Verbinden einer Gate-Elektrode von mindestens einem Transistor mit einer weiteren Elektrode oder einer weiteren Leitung.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Source einen Teil oder die Gesamtheit eines Source-Bereichs, einer Source-Elektrode und einer Source-Leitung. Ein Source-Bereich bezeichnet einen Bereich in einer Halbleiterschicht, der einen spezifischen Widerstand von einem bestimmten Wert oder niedriger aufweist. Eine Source-Elektrode bezeichnet einen Abschnitt einer leitenden Schicht, der mit einem Source-Bereich verbunden ist. Eine Source-Leitung bezeichnet eine Leitung zum elektrischen Verbinden einer Source-Elektrode von mindestens einem Transistor mit einer weiteren Elektrode oder einer weiteren Leitung.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein Drain einen Teil oder die Gesamtheit eines Drain-Bereichs, einer Drain-Elektrode und einer Drain-Leitung. Ein Drain-Bereich bezeichnet einen Bereich in einer Halbleiterschicht, der einen spezifischen Widerstand von einem bestimmten Wert oder niedriger aufweist. Eine Drain-Elektrode bezeichnet einen Abschnitt einer leitende Schicht, der mit einem Drain-Bereich verbunden ist. Eine Drain-Leitung bezeichnet eine Leitung zum elektrischen Verbinden einer Drain-Elektrode von mindestens einem Transistor mit einer weiteren Elektrode oder einer weiteren Leitung.
(Ausführungsform 1)
Bei dieser Ausführungsform wird eine Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Abbildungsvorrichtung beinhaltet einen Abbildungsbereich, in dem eine Vielzahl von Pixeln bereitgestellt wird. In der Vielzahl von Pixeln, die in dem Abbildungsbereich enthalten sind, sind ein erstes Pixel und ein zweites Pixel enthalten. Beispielsweise kann die Abbildungsvorrichtung einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auswählen. Der erste Bereich oder der zweite Bereich beinhaltet Pixel, die derart bestimmt werden, dass eine ganzzahlige Zeile in einer Zeilenrichtung und eine ganzzahlige Spalte in einer Spaltenrichtung als Einheit der Bestimmung verwendet werden. Dementsprechend kann eine Pixelgruppe, die als erster Bereich bestimmt wird, als eine Einheit behandelt werden. Das heißt, dass der Abbildungsbereich von dem ersten Bereich unterteilt wird. Des Weiteren beinhaltet der zweite Bereich vorzugsweise Pixel, deren Anzahl gleich derjenigen des ersten Bereichs ist. Es sei angemerkt, dass es vorzuziehen ist, dass der erste Bereich mindestens das erste Pixel und das zweite Pixel beinhaltet und der zweite Bereich mindestens das zweite Pixel beinhaltet. Die Pixel, die in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich enthalten sind, geben jeweils ein Abbildungssignal aus, das von jedem Pixel erhalten wird.
Die Abbildungsvorrichtung kann erste Bilddaten erzeugen, indem Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem ersten Bereich ausgegeben werden, gleichzeitig gelesen und berechnet werden. Außerdem kann die Abbildungsvorrichtung zweite Bilddaten erzeugen, indem Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem zweiten Bereich ausgegeben werden, gleichzeitig gelesen und berechnet werden. Es sei angemerkt, dass in der Berechnung vorzugsweise eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts enthalten ist.
Es sei angemerkt, dass in den Pixeln in dem ersten Bereich durch Hinzufügen eines Gewichtskoeffizienten das Abbildungssignal, das von dem Pixel ausgegeben wird, in ein erstes Abbildungssignal umgewandelt werden kann. Des Weiteren kann in den Pixeln in dem zweiten Bereich durch Hinzufügen des Gewichtskoeffizienten das Abbildungssignal, das von dem Pixel ausgegeben wird, in ein zweites Abbildungssignal umgewandelt werden. Deshalb können die Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem ersten Bereich ausgegeben werden, durch Addieren der ersten Abbildungssignale die gleichen Werte aufweisen wie in dem Fall, in dem die Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem ersten Bereich ausgegeben werden, einer Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts unterzogen werden. Außerdem können die Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem zweiten Bereich ausgegeben werden, durch Addieren der zweiten Abbildungssignale die gleichen Werte aufweisen wie der Fall, in dem die Abbildungssignale, die von den Pixeln in dem zweiten Bereich ausgegeben werden, einer Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts unterzogen werden.
Die Abbildungsvorrichtung kann daher unter Verwendung der ersten Bilddaten und der zweiten Bilddaten ein erstes Imagebild erzeugen. Bei dem ersten Imagebild handelt es sich um ein Bild, das durch Extrahieren von Merkmalen der Diskontinuität aus einem von der Abbildungsvorrichtung aufgenommenen Bild erhalten wird.
Es sei angemerkt, dass dann, wenn der zweite Bereich eingestellt wird, der zweite Bereich in einigen Fällen einen Bereich außerhalb des Abbildungsbereichs umfasst. Mit anderen Worten: Die Anzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sein müssten, fehlt in einigen Fällen in einem Abbildungsrahmen. In dem vorstehend beschriebenen Fall beinhaltet die Abbildungsvorrichtung vorzugsweise eine erste Schaltung, die als Ersatz für ein fehlendes Pixel in dem zweiten Bereich dient. Die erste Schaltung weist eine Funktion als Speichervorrichtung auf, und die Speichervorrichtung kann vorzugsweise eine Spannung halten.
Es sei angemerkt, dass Transistoren, die die Pixel in der Abbildungsvorrichtung und die Speichervorrichtung beinhalten, jeweils vorzugsweise ein Metalloxid in einer Halbleiterschicht des Transistors enthalten, und dass die Transistoren vorzugsweise ferner Rückgates aufweisen.
Anschließend wird eine Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Darstellung, die eine Abbildungsvorrichtung 100 illustriert. Die Abbildungsvorrichtung 100 beinhaltet einen Abbildungsbereich 300. Der Abbildungsbereich 300 beinhaltet eine Vielzahl von Pixeln. Beispielsweise beinhaltet der Abbildungsbereich 300 in 1 ein Pixel P(1, 1) bis Pixel P(4, 4). Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Pixeln, die in dem Abbildungsbereich 300 enthalten sind, nicht beschränkt ist. Beispielsweise kann der Abbildungsbereich 300 ein Pixel P(1, 1) bis Pixel P(m, n) beinhalten. Es sei angemerkt, dass m und n jeweils eine positive Ganzzahl sind.
Bei der Abbildungsvorrichtung 100 kann der Abbildungsbereich 300 in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt werden, wobei der erste Bereich als Einheit verwendet wird. Beispielsweise entsprechen in dem Fall, in dem der erste Bereich derart bestimmt wird, dass zwei Pixel in einer Zeilenrichtung und zwei Pixel in einer Spaltenrichtung als Einheit verwendet werden, ein Pixel P(1, 1) bis Pixel P(2, 2), die in einem Bereich a11 enthalten sind, dem ersten Bereich, und ein Pixel P(2, 1) bis Pixel P(3, 2), die in einem Bereich a21 enthalten sind, entsprechen dem zweiten Bereich. Es sei angemerkt, dass der erste Bereich vorzugsweise Pixel beinhaltet, deren Anzahl gleich derjenigen des zweiten Bereichs ist. Außerdem geben die Pixel P, die in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich enthalten sind, jeweils ein Abbildungssignal aus, das von jedem Pixel P erhalten wird.
Hier wird die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich in dem Abbildungsbereich 300 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, sind das Pixel P(2, 1) und das Pixel P(2, 2), die in dem ersten Bereich enthalten sind, in dem zweiten Bereich enthalten. Es sei angemerkt, dass das Pixel P(1, 1) und das Pixel P(1, 2) in dem ersten Bereich nicht in dem zweiten Bereich enthalten sind. Mit anderen Worten: Der zweite Bereich ist ein Bereich, der bestimmt wird, indem der erste Bereich um ein Pixel in Richtung der x-Achse verschiebt wird.
In ähnlicher Weise ist ein Bereich a31 ein Bereich, der bestimmt wird, indem der zweite Bereich um ein Pixel in Richtung der x-Achse verschiebt wird, und ein Bereich a13 ist ein Bereich, der bestimmt wird, indem der erste Bereich um zwei Pixel in Richtung der y-Achse verschiebt wird. In dem Abbildungsbereich 300 können daher komprimierte Informationen in einem Bereich a11 bis Bereich a33 repräsentiert werden.
Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist ein Bereich a41 ein Bereich, der bestimmt wird, indem der Bereich a31 um ein Pixel in Richtung der x-Achse verschiebt wird. Es sei angemerkt, dass der Bereich a41 ein Pixel P(4, 1) bis Pixel P(5, 2) beinhalten muss. In dem Beispiel in 1 beinhaltet jedoch der Abbildungsbereich 300 nicht ein Pixel P(5, 1) und ein Pixel P(5, 2). In dem Fall, in dem der Bereich a41 bestimmt wird, müssen daher Dummy-Pixel anstelle des Pixels P(5, 1) und des Pixels P(5, 2) vorbereitet werden.
Das heißt, dass die Abbildungsvorrichtung 100 Bilddaten, die dem Bereich a11 bis Bereich a33 entsprechen, ausgeben kann, indem ein Bildsignal, das von jedem des Pixels P(1, 1) bis Pixels P(4, 4) ausgegeben wird, in jedem Bereich berechnet wird. Es sei angemerkt, dass die Bilddaten, die dem Bereich a11 bis Bereich a33 entsprechen, als Bilddaten d11 bis Bilddaten d33 ausgegeben werden. In der Berechnung ist eine Addition, eine Subtraktion, eine Multiplikation, eine Division, eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts, die durch die Kombination dieser durchgeführt wird, oder dergleichen enthalten.
2A bis 2D sind Darstellungen, die jeweils den Abbildungsbereich 300 illustrieren. Beispielsweise beinhaltet der Abbildungsbereich 300 ein Pixel P(1, 1) bis Pixel P(8, 9). In 2A bis 2D beinhaltet der erste Bereich vier Pixel (die vier Pixel werden derart bestimmt, dass zwei Pixel in einer Zeilenrichtung und zwei Pixel in einer Spaltenrichtung als Einheit der Bestimmung verwendet werden, und in einigen Fällen als Gittergröße bezeichnet). Folglich können Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM4, die vier unterschiedliche Phasen aufweisen, die jedes von einem Pixel P(1, 1) bis Pixel P(2, 2) in dem ersten Bereich als Grundpunkt beinhalten, erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass die Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM4 durch Berechnung unter Verwendung von Bilddaten, die von den Pixeln, die in Bereichen, die jeweils die gleiche Anzahl von Pixeln beinhalten, enthalten sind, ausgegeben werden, erzeugt werden.
Die Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM4 werden ausführlich beschrieben. Die Phasenimagedaten IM1 in 2A beinhalten einen Bereich a111 bis Bereich a144 und Bilddaten d111 bis Bilddaten d144. Die Phasenimagedaten IM2 in 2B beinhalten einen Bereich a211 bis Bereich a244 und Bilddaten d211 bis Bilddaten d244. Die Phasenimagedaten IM3 in 2C beinhalten einen Bereich a311 bis Bereich a344 und Bilddaten d311 bis Bilddaten d344. Die Phasenimagedaten IM4 in 2D beinhalten einen Bereich a411 bis Bereich a444 und Bilddaten d411 bis Bilddaten d444.
Beispielsweise werden die Phasenimagedaten IM2 in 2B derart eingestellt, dass ein Pixel, das durch Verschieben des Bereichs, der durch die Phasenimagedaten IM1 bestimmt wird, um ein Pixel in Richtung der x-Achse erhalten wird, als Grundpunkt verwendet wird. Die Phasenimagedaten IM3 in 2C werden derart eingestellt, dass ein Pixel, das durch Verschieben des Bereichs, der durch die Phasenimagedaten IM1 bestimmt wird, um ein Pixel in Richtung der y-Achse erhalten wird, als Grundpunkt verwendet wird. Die Phasenimagedaten IM3 in 2D werden derart eingestellt, dass ein Pixel, das durch Verschieben des Bereichs, der durch die Phasenimagedaten IM1 bestimmt wird, um ein Pixel in Richtung der x-Achse und um ein Pixel in Richtung der y-Achse erhalten wird, als Grundpunkt verwendet wird.
Es sei angemerkt, dass in dem Beispiel der Imagedaten IM2 in 2B anstelle von Pixeln in einem Bereich a241, einem Bereich a242, einem Bereich a243 und einem Bereich a244, die in dem Abbildungsbereich 300 nicht vorhanden sind, ein Pixel DD(9, 1) bis Pixel DD(9, 8) als Dummy-Pixel hinzugefügt werden.
Des Weiteren werden in dem Beispiel der Imagedaten IM4 in 2D anstelle von Pixeln in einem Bereich a441, einem Bereich a442, einem Bereich a443 und einem Bereich a444, die in dem Abbildungsbereich 300 nicht vorhanden sind, ein Pixel DD(9, 2) bis Pixel DD(9, 9) als Dummy-Pixel hinzugefügt.
Es sei angemerkt, dass, wie vorstehend beschrieben, eine Verarbeitung, bei der Dummy-Pixel, die in einem tatsächlichen Pixelbereich nicht vorhanden sind, hinzugefügt werden, um die Anzahl von Daten bei der Berechnung gleich zu machen, in einigen Fällen als Padding-Verarbeitung bezeichnet wird.
3A bis 3C sind Darstellungen, die jeweils den Abbildungsbereich 300 illustrieren. Wie in 2, beinhaltet der Abbildungsbereich 300 ein Pixel P(1, 1) bis Pixel P(8, 9). Es sei angemerkt, dass in 3A bis 3C der erste Bereich sechzehn Pixel (Gittergröße: 4×4) beinhaltet. Folglich können Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM16, die sechzehn unterschiedliche Phasen aufweisen, die jedes von einem Pixel P(1, 1) bis Pixel P(4, 4) in dem ersten Bereich als Grundpunkt beinhalten, erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass die Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM16 durch Berechnung unter Verwendung von Bilddaten, die von den Pixeln, die in Bereichen, die jeweils die gleiche Anzahl von Pixeln beinhalten, enthalten sind, ausgegeben werden, erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass in 3 die Phasenimagedaten IM1, die Phasenimagedaten IM2 und die Phasenimagedaten IM16 beschrieben werden und die Beschreibung der anderen weggelassen wird.
Die Phasenimagedaten IM1, die Phasenimagedaten IM2 und die Phasenimagedaten IM16 werden ausführlich beschrieben. Die Phasenimagedaten IM1 in 3A beinhalten einen Bereich a0111 bis Bereich a0122 und Bilddaten d0111 bis Bilddaten d0122. Die Phasenimagedaten IM2 in 3B beinhalten einen Bereich a0211 bis Bereich a0222 und Bilddaten d0211 bis Bilddaten d0222. Die Phasenimagedaten IM16 in 3C beinhalten einen Bereich a1611 bis Bereich a1622 und Bilddaten d1611 bis Bilddaten d1622.
Beispielsweise werden die Phasenimagedaten IM2 in 3B derart eingestellt, dass ein Pixel, das durch Verschieben des Bereichs, der als Grundpunkt der Phasenimagedaten IM1 verwendet wird, um ein Pixel in Richtung der x-Achse erhalten wird, als Grundpunkt verwendet wird. Die Phasenimagedaten IM16 in 3C werden derart eingestellt, dass ein Pixel, das durch Verschieben des Bereichs, der als Grundpunkt der Phasenimagedaten IM1 verwendet wird, um drei Pixel in Richtung der x-Achse und um drei Pixel in Richtung der y-Achse erhalten wird, als Grundpunkt verwendet wird.
Es sei angemerkt, dass in dem Beispiel der Phasenimagedaten IM2 in 3B anstelle von Pixeln in einem Bereich a0221 und einem Bereich a0222, die in dem Abbildungsbereich 300 nicht vorhanden sind, ein Pixel DD(9, 1) bis Pixel DD(9, 8) als Dummy-Pixel hinzugefügt werden.
Des Weiteren werden in dem Beispiel der Phasenimagedaten IM16 in 3C anstelle von Pixeln in einem Bereich a1621, einem Bereich a1612 und einem Bereich a1622, die in dem Abbildungsbereich 300 nicht vorhanden sind, ein Dummy-Pixel DD(9, 4) bis Dummy-Pixel DD(11, 9) in Richtung der x-Achse und ein Dummy-Pixel DD(4, 10) bis Pixel-Dummy DD(11, 11) in Richtung der y-Achse bestimmt.
Hier wird ein Beispiel der Phasenimagedaten IM16 ausführlich beschrieben. Der Bereich a1611 beinhaltet das Pixel P(4, 4) bis Pixel P(7, 7). Der Bereich a1621 beinhaltet das Pixel P(8, 4) bis Pixel P(8, 7) und das Dummy-Pixel DD(9, 4) bis Pixel-Dummy DD(11, 7). Der Bereich a1612 beinhaltet das Pixel P(4, 8) bis Pixel P(7, 9) und das Dummy-Pixel DD(4, 10) bis Pixel-Dummy DD(7, 11). Der Bereich a1622 beinhaltet das Pixel P(8, 8) und Pixel P(8, 9), das Dummy-Pixel DD(9, 8) bis Pixel-Dummy DD(11, 9) sowie das Dummy-Pixel DD(8, 10) bis Pixel-Dummy DD(11, 11). Es sei angemerkt, dass ein Dummy-Signal, das einem Dummy-Pixel zugeführt wird, vorzugsweise je nach Bedarf geändert werden kann.
4 ist eine Darstellung, die die Abbildungsvorrichtung 100 illustriert. Die Abbildungsvorrichtung 100 beinhaltet den Abbildungsbereich 300, eine Schaltung 301, eine Schaltung 302, eine Schaltung 303, eine Schaltung 304 und eine Schaltung 305. Der Abbildungsbereich 300 beinhaltet eine Vielzahl von Pixeln P.
Die Schaltung 301 dient als Leseauswahltreiber. Beispielsweise ist die Schaltung 301 über Leitungen 122 elektrisch mit der Vielzahl von Pixeln P verbunden. Die Pixel P sind über Leitungen 113 elektrisch mit der Schaltung 302 verbunden. Die Schaltung 302 ist elektrisch mit der Schaltung 303 verbunden. Die Schaltung 303 ist elektrisch mit der Schaltung 304 verbunden. Die Schaltung 304 ist elektrisch mit der Schaltung 305 verbunden.
Die Schaltung 302 dient als Schaltmodul. Die Schaltung 303 weist eine Funktion zum Umwandeln eines Abbildungssignals, das von einem Pixel als Strom ausgegeben wird, in ein Potential. Die Schaltung 304 dient als Correlated Double Sampling- (CDS-) Schaltung. Die Schaltung 305 dient als Speichervorrichtung.
Die Schaltung 301 kann ein Pixel, aus dem ein Abbildungssignal gelesen wird, aus den Pixeln P auswählen, indem der Leitung 122 ein Auswahlsignal zugeführt wird. Außerdem kann die Schaltung 301 der Vielzahl der Leitung 122 gleichzeitig Auswahlsignale zuführen. Indem der Vielzahl der Leitung 122 gleichzeitig Auswahlsignale zugeführt werden, können Abbildungssignale aus einer Pixelgruppe, die durch die vorstehend beschriebene Gittergröße ausgewählt wird, gleichzeitig gelesen werden.
Die Schaltung 302 ist ein Schaltmodul, das einen Leseweg umschaltet, um eine Pixelgruppe, die durch die Gittergröße ausgewählt wird, als einen Bereich zu behandeln. Die Schaltung 302 kann daher Abbildungssignale, die von der Pixelgruppe ausgegeben werden, berechnen und Bilddaten erzeugen. Es sei angemerkt, dass die Berechnung vorzugsweise eine Aufsummierung ist. In dem Fall, in dem Dummy-Pixel in einem Bereich, der durch die Gittergröße ausgewählt wird, enthalten sind, kann eine Padding-Schaltung in der Schaltung 302 Dummy-Daten anstelle von fehlenden Pixeln zuführen.
Die Schaltung 303 wandelt die Bilddaten, die als Strom ausgegeben werden, in ein Potential um. Die Bilddaten, die in das Potential umgewandelt worden sind, entsprechen einem Ergebnis einer Aufsummierung von Abbildungssignalen, die von einer Vielzahl von Pixeln ausgegeben werden.
Die Schaltung 304 ist eine CDS-Schaltung zum Entfernen einer Schwankung oder einer Offset-Komponente in der Abbildungsvorrichtung 100, um Phasenimagedaten zu erzeugen. Insbesondere erzeugt die Schaltung 304 Bilddaten, die durch Entfernen einer Schwankung, einer Offset-Komponente oder dergleichen, die aus einer Parasitärkapazität, einer Widerstandskomponente oder dergleichen in den Leitungen, Pixeln, der Schaltung 302, der Schaltung 303 oder dergleichen stammt, erhalten werden. Eine Ausgabe der Schaltung 304 wird in der Schaltung 305 gespeichert. Es sei angemerkt, dass die Schaltung 305 vorzugsweise ein analoger Speicher ist, der Potentialwerte halten kann. Es sei angemerkt, dass der analoge Speicher in 12 ausführlich beschrieben wird.
5A ist eine Darstellung, die die Abbildungsvorrichtung 100 illustriert. Es sei angemerkt, dass der Einfachheit der Beschreibung halber Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
5A ist eine Darstellung, die den Abbildungsbereich 300 und die Schaltung 302 in der Abbildungsvorrichtung 100 ausführlich illustriert. Der Abbildungsbereich 300 beinhaltet eine Vielzahl von Pixeln P, eine Leitung 113(1) bis Leitung 113(/c), eine Leitung 122(i) bis Leitung 122(i + 1). Beispielsweise beinhaltet der Abbildungsbereich 300 ein Pixel P(1, i) bis Pixel P(k, i + 1). Es sei angemerkt, dass i und k jeweils eine positive Ganzzahl sind.
Die Schaltung 302 beinhaltet eine Vielzahl von Schaltungen 320, eine Schaltung 330a, eine Schaltung 330b und eine Schaltung 350. Die Schaltung 320 beinhaltet eine Schaltung 321, einen Schalter 322 und einen Schalter 323. Es sei angemerkt, dass vorzugsweise k - 1 Schaltungen 320 bereitgestellt werden. Zudem beinhaltet die Schaltung 330a eine Schaltung 331 und eine Schaltung 332. Die Schaltung 330b beinhaltet die Schaltung 331, die Schaltung 332 und einen Schalter 333.
Die Schaltung 350 ist eine Steuerschaltung. Die Schaltung 350 steuert über die Schaltung 321, die als Decoder-Schaltung dient, den Schalter 322 und den Schalter 323 und steuert über die Schaltung 331, die als Decoder-Schaltung dient, den Schalter 333. Es sei angemerkt, dass die Schaltung 330a und die Schaltung 330b als Padding-Schaltung dienen und eine Padding-Verarbeitung durchführen können.
Anschließend wird eine elektrische Verbindung in der Abbildungsvorrichtung 100 beschrieben, die in 5A beschrieben wird. Beispielsweise wird ein Fall beschrieben, in dem der Abbildungsbereich 300 mindestens den Bereich a111 und den a121 beinhaltet und der Bereich a111 und der Bereich a121 jeweils vier Pixel beinhalten.
Der Bereich a111 beinhaltet ein Pixel P(1, i), ein Pixel P(2, i) ein Pixel P(1, i + 1) und ein Pixel P(2, i + 1). Die Leitung 122(i) ist elektrisch mit dem Pixel P(1, i) und dem Pixel P(2, i) verbunden. Die Leitung 122(i + 1) ist elektrisch mit dem Pixel P(1, i + 1) und dem Pixel P(2, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(1) ist elektrisch mit dem Pixel P(1, i) und dem Pixel P(1, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(2) ist elektrisch mit dem Pixel P(2, i) und dem Pixel P(2, i + 1) verbunden.
Der Bereich a121 beinhaltet ein Pixel P(3, i), ein Pixel P(4, i) ein Pixel P(3, i + 1) und ein Pixel P(4, i + 1). Die Leitung 122(i) ist elektrisch mit dem Pixel P(3, i) und dem Pixel P(4, i) verbunden. Die Leitung 122(i + 1) ist elektrisch mit dem Pixel P(3, i + 1) und dem Pixel P(4, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(3) ist elektrisch mit dem Pixel P(3, i) und dem Pixel P(3, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(4) ist elektrisch mit dem Pixel P(4, i) und dem Pixel P(4, i + 1) verbunden.
Außerdem ist die Leitung 122(i) elektrisch mit dem Pixel P(k, i) verbunden. Die Leitung 122(i + 1) ist elektrisch mit dem Pixel P(k, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(k) ist elektrisch mit dem Pixel P(k, i) und dem Pixel P(k, i + 1) verbunden.
Die Leitung 113(1) ist elektrisch mit der Schaltung 332, die in der Schaltung 330a enthalten ist, einem Anschluss 1 des Schalters 322 und dem Anschluss 1 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(1) enthalten sind. Ein Anschluss 2 des Schalters 322, der in der Schaltung 320(1) enthalten ist, ist elektrisch mit der Leitung 113(2) sowie dem Anschluss 1 des Schalters 322 und dem Anschluss 1 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(2) enthalten sind. Der Anschluss 2 des Schalters 323, der in der Schaltung 320(1) enthalten ist, ist elektrisch mit einer Schaltung 303(1) verbunden.
Der Anschluss 2 des Schalters 323, der in der Schaltung 320(2) enthalten ist, ist elektrisch mit einer Schaltung 303(2) verbunden. Ein Anschluss 2 des Schalters 322, der in der Schaltung 320(2) enthalten ist, ist elektrisch mit der Leitung 113(3) sowie dem Anschluss 1 des Schalters 322 und dem Anschluss 1 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(3) enthalten sind.
Der Anschluss 2 des Schalters 323, der in der Schaltung 320(3) enthalten ist, ist elektrisch mit einer Schaltung 303(3) verbunden. Ein Anschluss 2 des Schalters 322, der in der Schaltung 320(3) enthalten ist, ist elektrisch mit der Leitung 113(4) sowie dem Anschluss 1 des Schalters 322 und dem Anschluss 1 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(4) enthalten sind.
Der Anschluss 2 des Schalters 323, der in der Schaltung 320(4) enthalten ist, ist elektrisch mit einer Schaltung 303(4) verbunden. Ein Anschluss 2 des Schalters 322, der in der Schaltung 320(4) enthalten ist, ist elektrisch mit einer Leitung 113(5) (nicht dargestellt) sowie dem Anschluss 1 des Schalters 322 und dem Anschluss 1 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(5) (nicht dargestellt) enthalten sind.
Als Nächstes wird die Schaltung 330b beschrieben. Die Schaltung 330b ist elektrisch mit der Leitung 113(k) verbunden. Die Leitung 113(k) ist elektrisch mit dem Anschluss 2 des Schalters 322, der in einer Schaltung 320(k - 1) (nicht dargestellt) enthalten ist, der Schaltung 332 und dem Anschluss 1 des Schalters 333 verbunden, die in der Schaltung 330b enthalten sind. Der Anschluss 2 des Schalters 333 ist elektrisch mit einer Schaltung 303(k) verbunden.
Als Nächstes wird die Schaltung 350 beschrieben. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 331, die in der Schaltung 330a enthalten ist, elektrisch mit der Schaltung 332 verbunden. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 331, die in der Schaltung 330b enthalten ist, mit der Schaltung 332 und einem Anschluss 3 des Schalters 333 verbunden, der in der Schaltung 330b enthalten ist. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 321, die in der Schaltung 320(1) enthalten ist, elektrisch mit dem Anschluss 3 des Schalters 322 und dem Anschluss 3 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(1) enthalten sind. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 321, die in der Schaltung 320(2) enthalten ist, elektrisch mit dem Anschluss 3 des Schalters 322 und dem Anschluss 3 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(2) enthalten sind. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 321, die in der Schaltung 320(3) enthalten ist, elektrisch mit dem Anschluss 3 des Schalters 322 und dem Anschluss 3 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(3) enthalten sind. Die Schaltung 350 ist über die Schaltung 321, die in der Schaltung 320(4) enthalten ist, elektrisch mit dem Anschluss 3 des Schalters 322 und dem Anschluss 3 des Schalters 323 verbunden, die in einer Schaltung 320(4) enthalten sind.
Beispielsweise kann die Leitung 113(1) elektrisch mit der Leitung 113(2) verbunden werden, indem der Schalter 322 in der Schaltung 320(1) eingeschaltet wird. Des Weiteren werden in dem Fall, in dem der Schalter 323 in der Schaltung 320(1) eingeschaltet wird und der Schalter 322 und der Schalter 323 in der Schaltung 320(2) ausgeschaltet werden, Abbildungssignale, die von dem Pixel P(1, i), dem Pixel P(2, i), dem Pixel P(1, i + 1) und dem Pixel P(2, i + 1) ausgegeben werden, jeweils der Schaltung 303(1) zugeführt. Deshalb werden Bilddaten, die von dem Bereich a111 ausgegeben werden, durch Addieren von Abbildungssignalen erzeugt, die von dem Pixel P(1, i), dem Pixel P(2, i), dem Pixel P(1, i + 1) und dem Pixel P(2, i + 1) ausgegeben werden.
Außerdem dient beispielsweise in dem Fall, in dem ein Bereich, der Dummy-Pixel und Pixel beinhaltet, die mit der Leitung 113(1) verbunden sind, bereitgestellt wird, die Schaltung 330a als Padding-Schaltung. Die Schaltung 330a dient als Ersatz für ein Dummy-Pixel. Bilddaten des Bereichs einschließlich Dummy-Daten werden an die Schaltung 303(1) ausgegeben. In ähnlicher Weise dient in dem Fall, in dem ein Bereich, der Dummy-Pixel und Pixel beinhaltet, die mit der Leitung 113(k) verbunden sind, bereitgestellt wird, die Schaltung 330b als Padding-Schaltung. Die Schaltung 330b dient als Ersatz für ein Dummy-Pixel. Bilddaten des Bereichs einschließlich Dummy-Daten werden über den Schalter 333 an die Schaltung 303(k) ausgegeben.
5B ist eine Darstellung, die die Schaltung 332 illustriert, die als Padding-Schaltung dient. Die Schaltung 332 beinhaltet ein Register 340 und eine Vielzahl von Schaltern. Das Register 340 beinhaltet einen Speicher 341a bis Speicher 341c und einen Schalter 332a bis Schalter 332c, die den jeweiligen Speichern entsprechen.
Der Speicher 341a ist über den Schalter 332a elektrisch mit der Leitung 113 verbunden. Der Speicher 341b ist über den Schalter 332b elektrisch mit der Leitung 113 verbunden. Der Speicher 341c ist über den Schalter 332c elektrisch mit der Leitung 113 verbunden. Es sei angemerkt, dass ein Durchlasszustand oder ein Sperrzustand des Schalters 332a bis Schalters 332c unabhängig durch die Schaltung 331 gesteuert wird. Außerdem wird der Betrieb der Schaltung 331 vorzugsweise durch einen Befehl der Schaltung 350 gesteuert.
Es sei angemerkt, dass der Speicher 341a bis Speicher 341c vorzugsweise analoge Speicher sind. Für Dummy-Daten kann ein beliebiges Potential verwendet werden, das in dem analogen Speicher gespeichert wird. Die Speicher, die das Register 340 beinhaltet, entsprechen daher Dummy-Pixeln. Deshalb ist die Anzahl von Speichern, die das Register 340 beinhaltet, nicht beschränkt. Beispielsweise wird in jedem Speicher vorzugsweise ein Potential, das einem Zwischenwert eines Abbildungssignals entspricht, als Dummy-Daten gespeichert. Dummy-Daten werden vorzugsweise von Speichern zugeführt, deren Anzahl der Anzahl von Pixeln entspricht, die als Dummy-Pixel hinzugefügt werden.
Es sei angemerkt, dass für den Schalter 322, den Schalter 323, den Schalter 333 und den Schalter 332a bis Schalter 332c Transistoren verwendet werden können. In den analogen Speichern werden Transistoren für Auswahlschalter verwendet. Für eine Vielzahl von Schaltern, die in dem Pixel P enthalten sind, werden Transistoren verwendet.
Halbleiterschichten, die die vorstehend beschriebenen Transistoren beinhalten, enthalten jeweils vorzugsweise einen Oxidhalbleiter. Es sei angemerkt, dass ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter (oxide semiconductor, OS), der eine Art von Metalloxid ist, in einer Halbleiterschicht enthält, in der ein Kanal eines Transistors gebildet wird, als „OS-Transistor“ oder „OS-FET“ bezeichnet wird. Es ist bekannt, dass bei dem OS-Transistor eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften wegen einer Temperaturänderung gering ist. Außerdem weist eine Halbleiterschicht eines OS-Transistors eine große Energielücke auf; daher kann der OS-Transistor einen sehr niedrigen Sperrstrom von mehreren Yoktoamperen pro Mikrometer (Stromwert pro Mikrometer einer Kanalbreite) aufweisen. Dementsprechend wird der OS-Transistor vorzugsweise für eine Speichervorrichtung verwendet. Es sei angemerkt, dass der OS-Transistor bei der Ausführungsform 3 ausführlich beschrieben wird.
Außerdem nimmt bei dem OS-Transistor der Sperrstrom auch in einer Umgebung mit hoher Temperatur kaum zu. Insbesondere nimmt der Sperrstrom auch in einer Umgebung bei einer Temperatur von höher als oder gleich Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 200 °C kaum zu. Des Weiteren wird der Durchlassstrom auch in einer Umgebung mit hoher Temperatur mit geringerer Wahrscheinlichkeit verringert. Ein OS-Transistor weist eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen seiner Source und seinem Drain auf. Indem der OS-Transistor für einen Transistor, der in einer Halbleitervorrichtung enthalten ist, verwendet wird, ist der Betrieb auch in einer Umgebung mit hoher Temperatur stabil, so dass eine Halbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden kann.
Außerdem kann der OS-Transistor während eines BEOL- (Back end of line) Prozesses zum Ausbilden einer Leitung der Halbleitervorrichtung durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden. Daher kann eine Abbildungsvorrichtung 100 unter Verwendung von Transistoren, deren Transistoreigenschaften sich voneinander unterscheiden, ausgebildet werden. Mit anderen Worten: Wenn ein OS-Transistor verwendet wird, kann ein SOC (System-on-Chip bzw. Ein-Chip-System) leicht ausgebildet werden.
6 ist eine Darstellung, die die Abbildungsvorrichtung 100 illustriert. In 6 werden der Bereich a111, die Schaltung 302 und die Schaltung 303 beschrieben, die in der Abbildungsvorrichtung 100 enthalten sind. Es sei angemerkt, dass der Einfachheit der Beschreibung halber Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
In 6 werden für die Beschreibung beispielsweise das Pixel P(1, i) bis Pixel P(2, i + 1) verwendet, die in dem Bereich a111 enthalten sind.
Die Leitung 113(1) ist elektrisch mit dem Pixel P(1, i) und dem Pixel P(1, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(1) ist außerdem elektrisch mit der Schaltung 320(1) verbunden, die in der Schaltung 302 enthalten ist. Die Schaltung 320(1) ist elektrisch mit der Schaltung 303(1) verbunden, die in der Schaltung 303 enthalten ist.
Die Leitung 113(2) ist elektrisch mit dem Pixel P(2, i) und dem Pixel P(2, i + 1) verbunden. Die Leitung 113(2) ist außerdem elektrisch mit der Schaltung 320(2) verbunden, die in der Schaltung 302 enthalten ist. Die Schaltung 320(2) ist elektrisch mit der Schaltung 303(2) verbunden, die in der Schaltung 303 enthalten ist.
Es sei angemerkt, dass die Schaltung 320(1) durch die Steuerung der Schaltung 350 elektrisch mit der Schaltung 320(2) verbunden sein kann. Obwohl nicht dargestellt, kann die Schaltung 320(1) mit einer Schaltung 320(k) verbunden sein. Des Weiteren unterscheidet sich 6 von 5A darin, dass die Schaltungen 330a elektrisch mit den Leitungen 113 verbunden sind. Die Schaltung 330a, die mit der Leitung 113 verbunden ist, wird in dem Fall eingestellt, in dem Dummy-Pixel in Richtung der y-Achse des Abbildungsbereichs 300 bereitgestellt werden. Wenn die Schaltung 330a für jede Leitung 113 bereitgestellt wird, können in dem Fall, in dem Dummy-Pixel bereitgestellt werden, Dummy-Daten zugeführt werden.
Anschließend wird die Schaltung 303 ausführlich beschrieben. Hier wird die Schaltung 303 beispielsweise anhand der Schaltung 303(2) beschrieben. Die Schaltung 303(2) beinhaltet einen Kondensator 202, einen Transistor 203, einen Transistor 204, einen Transistor 205, einen Transistor 206 und einen Widerstand 207.
Eine Elektrode des Kondensators 202 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 203 verbunden. Der Anschluss von Source und Drain des Transistors 203 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 204 verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 204 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 205 verbunden. Der Anschluss von Source und Drain des Transistors 205 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 206 verbunden. Eine Elektrode des Widerstandes 207 ist elektrisch mit der anderen Elektrode des Kondensators 202 verbunden.
Die andere Elektrode des Kondensators 202 ist über die Schaltung 320 elektrisch mit der Leitung 113 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 203 ist elektrisch mit einer Leitung 218 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 204 ist elektrisch mit einer Leitung 219 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 205 ist elektrisch mit einer Bezugsstromversorgungsleitung, wie z. B. einer GND-Leitung, verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 206 ist elektrisch mit einer Leitung 313 verbunden. Die andere Elektrode des Widerstandes 207 ist elektrisch mit einer Leitung 217 verbunden. Ein Gate des Transistors 203 ist elektrisch mit einer Leitung 216 verbunden. Ein Gate des Transistors 205 ist elektrisch mit einer Leitung 215 verbunden. Ein Gate des Transistors 206 ist elektrisch mit einer Leitung 213 verbunden.
Die Leitung 217, die Leitung 218 und die Leitung 219 können als Stromversorgungsleitung dienen. Beispielsweise kann die Leitung 218 als Leitung dienen, die ein Potential nur zum Lesen zuführt. Die Leitung 217 und die Leitung 219 können als Stromversorgungsleitung mit hohem Potential dienen. Die Leitung 213, die Leitung 215 und die Leitung 216 können jeweils als Signalleitung zur Steuerung des Leitungszustandes des entsprechenden Transistors dienen. Die Leitung 313(2) ist eine Ausgabeleitung und kann beispielsweise elektrisch mit der Schaltung 304 in 4 verbunden sein.
Der Transistor 203 kann eine Funktion zum Zurücksetzen des Potentials der Leitung 211 auf das Potential der Leitung 218 aufweisen. Der Transistor 204 und der Transistor 205 können als Sourcefolger-Schaltung dienen. Der Transistor 206 kann eine Funktion zum Steuern des Lesens aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Leitung 211 eine Leitung ist, die die Elektrode des Kondensators 202, der Anschluss von Source und Drain des Transistors 203 und das Gate des Transistors 204 elektrisch miteinander verbindet.
Es sei angemerkt, dass anstelle des Widerstandes 207 ein Kondensator verwendet werden kann. Wenn der Kondensator verwendet wird, kann eine Strom-Spannungs-Wandlung mit geringerem Leckstrom und geringerem Stromverbrauch erzielt werden. Zudem kann in dem Fall, in dem der Kondensator verwendet wird, der Kondensator 202 aus Komponenten weggelassen werden. Außerdem wird in dem Fall, in dem der Kondensator verwendet wird, vorzugsweise das Pixel P in 7B oder 7C verwendet, das nachstehend beschrieben wird.
7A bis 7C sind Schaltpläne, die jeweils das Pixel P darstellen. Das Pixel P kann wie in 7A eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101, einen Transistor 102, einen Transistor 103, einen Kondensator 104, einen Transistor 105 und einen Transistor 108 beinhalten.
Eine Elektrode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 103 verbunden. Der Anschluss von Source und Drain des Transistors 103 ist elektrisch mit einer Elektrode des Kondensators 104 verbunden. Die Elektrode des Kondensators 104 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 105 verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 105 ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 108 verbunden. Die andere Elektrode des Kondensators 104 ist elektrisch mit einer Leitung 112 verbunden.
Die andere Elektrode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 ist elektrisch mit einer Leitung 114 verbunden. Ein Gate des Transistors 102 ist elektrisch mit einer Leitung 116 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 103 ist elektrisch mit einer Leitung 115 verbunden. Ein Gate des Transistors 103 ist elektrisch mit einer Leitung 117 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 105 ist elektrisch mit einer Leitung 118 verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 108 ist elektrisch mit einer Leitung 113 verbunden. Ein Gate des Transistors 108 ist elektrisch mit einer Leitung 122 verbunden.
Dabei entspricht eine Verbindungsstelle (eine Leitung), bei der der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 102, der Anschluss von Source und Drain des Transistors 103, die Elektrode des Kondensators 104 und das Gate des Transistors 105 elektrisch miteinander verbunden sind, einem Knoten N.
Die Leitung 114 und die Leitung 115 können jeweils als Stromversorgungsleitung dienen. Beispielsweise kann die Leitung 114 als Stromversorgungsleitung mit hohem Potential dienen, und die Leitung 115 kann als Stromversorgungsleitung mit niedrigem Potential dienen. Die Leitung 116, die Leitung 117 und die Leitung 122 können jeweils als Signalleitung zur Steuerung des Leitungszustandes des entsprechenden Transistors dienen. Die Leitung 112 kann als Leitung zum Zuführen eines Potentials, das einem Gewichtskoeffizienten entspricht, zu dem Pixel P dienen. Die Leitung 113 kann als Leitung zum elektrischen Verbinden des Pixels P mit der Schaltung 303 dienen.
Es sei angemerkt, dass die Leitung 113 elektrisch mit einer Verstärkerschaltung oder einer Verstärkungsregelungsschaltung verbunden sein kann.
Als photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 kann eine Photodiode verwendet werden. Um die Empfindlichkeit der Lichterfassung bei niedriger Beleuchtungsstärke zu erhöhen, wird vorzugsweise eine Avalanche-Photodiode verwendet.
Der Transistor 102 kann eine Funktion zur Steuerung eines Potentials des Knotens N aufweisen. Der Transistor 103 kann eine Funktion zur Initialisierung des Potentials des Knotens N aufweisen. Der Transistor 105 kann eine Funktion aufweisen, die Höhe eines Stroms, der der Schaltung 303 zugeführt wird, entsprechend dem Potential des Knotens N zu steuern. Der Transistor 108 kann eine Funktion zum Auswählen des Pixels aufweisen. Es sei angemerkt, dass der Transistor 108 zwischen der Leitung 118 und dem Transistor 105 bereitgestellt werden kann.
Beispielsweise wird der Fall beschrieben, in dem die Leitung 112 elektrisch mit allen Pixeln P, die in dem Abbildungsbereich 300 enthalten sind, verbunden ist. Ein Potential, das der Leitung 112 zugeführt wird, kann über den Kondensator 104 dem Knoten N ein Potential zuführen, das einem Gewichtskoeffizienten entspricht. In dem Fall, in dem Abbildungssignale in den gitterförmig unterteilten Bereichen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichzeitig verarbeitet werden, können den der Verarbeitung zu unterziehenden Pixeln Gewichtskoeffizienten gleichzeitig zugeführt werden.
In 7A ist der Transistor 105 vorzugsweise ein n-Kanal-FET. In dem Fall, in dem der Transistor 105 ein n-Kanal-FET ist, dient die Leitung 118 als Stromversorgungsleitung mit niedrigem Potential. Wenn die Leitung 118 als Stromversorgungsleitung mit niedrigem Potential dient, wird ein Potential zwischen dem Gate und der Source des Transistors 105 durch den Knoten N bestimmt. Folglich fließt in dem Pixel P der Strom von der Leitung 113 über den Transistor 105 in Richtung der Leitung 118. Es sei angemerkt, dass der Transistor 102, der Transistor 103 oder der Transistor 108 ein n-Kanal-FET oder ein p-Kanal-FET sein kann.
Des Weiteren ist in 7B der Transistor 105 vorzugsweise ein p-Kanal-FET. In dem Fall, in dem der Transistor 105 ein p-Kanal-FET ist, dient die Leitung 118 als Stromversorgungsleitung mit hohem Potential. Wenn die Leitung 118 als Stromversorgungsleitung mit hohem Potential dient, wird ein Potential zwischen dem Gate und der Source des Transistors 105 durch den Knoten N bestimmt. Folglich fließt in dem Pixel P der Strom von der Leitung 118 über den Transistor 105 in Richtung der Leitung 113. Es sei angemerkt, dass der Transistor 102, der Transistor 103 und der Transistor 108 n-Kanal-FETs oder p-Kanal-FETs sein können.
7C ist ein Schaltplan, der das Pixel P darstellt, das von demjenigen in 7B unterscheidet. 7C unterscheidet sich von 7B darin, dass ein Transistor 102a, ein Transistor 103a und ein Transistor 108a enthalten sind. Der Transistor 102a, der Transistor 103a und der Transistor 108a weisen jeweils ein Rückgate auf.
Wenn beispielsweise eine Avalanche-Photodiode als photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 verwendet wird, kommt es eventuell dazu, dass ein hohes Potential angelegt wird, wodurch als Transistor, der mit der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 verbunden ist, vorzugsweise ein Transistor mit hoher Spannungsfestigkeit verwendet wird. Als Transistor mit hoher Spannungsfestigkeit kann beispielsweise ein OS-Transistor, der ein Metalloxid in einem Kanalbildungsbereich enthält, oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere werden vorzugsweise OS-Transistoren als Transistor 102 und Transistor 102a verwendet. Es sei angemerkt, dass bei den OS-Transistoren vorzugsweise Rückgates bereitgestellt werden. Indem die Rückgates bei den OS-Transistoren bereitgestellt werden, können die Schwellenspannungen der OS-Transistoren gesteuert werden.
Der OS-Transistor weist auch einen sehr niedrigen Sperrstrom auf. Indem OS-Transistoren als Transistor 102, Transistor 102a, Transistor 103 und Transistor 103a verwendet werden, kann die Zeit zum Halten einer Ladung an dem Knoten N äußerst lang sein. Daher kann ein Global-Shutter-System zum Einsatz kommen, bei dem ein Ladungsakkumulationsvorgang in sämtlichen Pixeln gleichzeitig durchgeführt wird, ohne dass die Schaltungsstruktur oder das Betriebsverfahren verkompliziert wird. Außerdem können, während ein Abbildungssignal an dem Knoten N gehalten wird, Berechnungen mehrmals unter Verwendung des Abbildungssignals durchgeführt werden.
Außerdem können OS-Transistoren für den Transistor 108 und den Transistor 108a verwendet werden. Das Pixel P kann unter Nutzung einer Eigenschaft des sehr niedrigen Sperrstroms des OS-Transistors die Erzeugung einer Schwankung und einer Geräuschkomponente, die aus einem Leckstrom in die Leitung 113 stammen, verringern.
Außerdem ist es wünschenswert, dass der Transistor 105 eine ausgezeichnete Verstärkungseigenschaft aufweist. Daher wird als Transistor 105 vorzugsweise ein Transistor verwendet, der Silizium in einem Kanalbildungsbereich enthält (nachstehend als Si-Transistoren bezeichnet).
Ohne darauf beschränkt zu sein, können ein OS-Transistor und ein Si-Transistor kombiniert werden. Außerdem können alle Transistoren OS-Transistoren sein. Alternativ können alle Transistoren Si-Transistoren sein.
Das Potential des Knotens N in dem Pixel P wird durch kapazitive Kopplung eines Potentials, das von der Leitung 112 zugeführt wird und einem Gewichtskoeffizienten entspricht, und eines Potentials (eines Abbildungssignals) bestimmt, das durch Addition eines Potentials, das durch photoelektrische Umwandlung mittels der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 erzeugt wird, zu einem Rücksetzpotential, das von der Leitung 115 zugeführt wird, erhalten wird. Das heißt, dass ein Strom, der einem Potential entspricht, das durch Hinzufügen eines beliebigen Gewichtskoeffizienten zu einem Abbildungssignal erhalten wird, durch den Transistor 105 fließt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Vorgang zum Erhalten von Daten mit einer Abbildung und Daten ohne Abbildung in dem Bereich a111 und der Schaltung 303 darstellt. Es sei angemerkt, dass die Zeitpunkte der Änderung der jeweiligen Signale der Einfachheit halber im Diagramm aneinander angepasst sind; tatsächlich kann jedoch der Vorgang derart durchgeführt werden, dass die Zeitpunkte innerhalb der Schaltung komprimiert werden. Außerdem können die Zeitpunkte unter Berücksichtigung der Verzögerung der Zeitpunkte innerhalb der Schaltung verschoben werden.
Als Erstes wird das Erhalten der Daten mit einer Abbildung beschrieben. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung „H“ ein hohes Potential bezeichnet und „L“ ein niedriges Potential bezeichnet.
In einer Periode T1 wird das Potential der Leitung 117 auf „H“ eingestellt, und das Potential der Leitung 116 wird auf „H“ eingestellt, wodurch der Knoten N des Pixels P ein Rücksetzpotential aufweist. Außerdem wird das Potential der Leitung 112 „L“ eingestellt, wodurch ein Gewichtskoeffizient initialisiert wird.
In einer Periode T2 bleibt das Potential der Leitung 116 auf „H“. Zudem wird das Potential der Leitung 117 auf „L“ eingestellt, wodurch ein Potential X (ein Abbildungssignal) des Knotens N durch einen Strom aktualisiert wird, der durch eine photoelektrische Umwandlung der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 erzeugt wird. Außerdem wird das Potential der Leitung 216 auf „H“ eingestellt, so dass das Potential Vr der Leitung 218 in die Leitung 211 geschrieben wird. Vorgänge in den Perioden T1 und T2 entsprechen dem Erhalten von Daten mit einer Abbildung, und die Daten werden als Potential Vr der Leitung 211 bezeichnet.
In einer Periode T3 wird der Leitung 112 ein Potential zugeführt, das einem Gewichtskoeffizienten W entspricht. Zu dem Knoten N jedes Pixels P in dem Abbildungsbereich 300 (in der ersten Zeile und der zweiten Zeile) wird über die Kapazität des Kondensators 104 der Gewichtskoeffizient W addiert.
In einer Periode T4 werden Potentiale einer Leitung 122_1 und einer Leitung 122_2 auf „H“ eingestellt, so dass alle Pixel P in dem Bereich a111 ausgewählt werden. Dabei fließt ein Strom, der dem Potential W + X entspricht, durch die Transistoren 105 in den Pixeln P in der ersten Zeile und der zweiten Zeile. Hier wird ein Potential durch einen Strom erzeugt, der über die Leitung 113 durch den Widerstand 207 fließt. Ein Potential Y, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Widerstand 207 fließt, wird zu dem Potential Vr der Leitung 211 addiert, indem das Potential Y über den Kondensator 202 zugeführt wird. Deshalb wird das Potential der Leitung 211 zu „Vr + Y“. In der Annahme von Vr = 0 ist Y eine Differenz selbst, was darauf hindeutet, dass Daten mit einer Abbildung berechnet werden. Außerdem werden die Leitung 213 und die Leitung 215 auf „H“ eingestellt, wodurch die Schaltung 303 durch einen Sourcefolgervorgang ein Signalpotential ausgeben kann, das den Daten mit einer Abbildung in dem Bereich a111 entspricht.
Als Nächstes wird das Erhalten der Daten ohne Abbildung beschrieben.
In einer Periode T5 wird das Potential der Leitung 117 auf „H“ eingestellt, und das Potential der Leitung 116 wird auf „H“ eingestellt, wodurch der Knoten N des Pixels P ein Rücksetzpotential aufweist. Außerdem wird das Potential der Leitung 112 „L“ eingestellt, wodurch ein Gewichtskoeffizient initialisiert wird. Außerdem wird das Potential der Leitung 216 auf „H“ eingestellt, so dass das Potential Vr der Leitung 218 in die Leitung 211 geschrieben wird.
In einer Periode T6 wird der Leitung 112 ein Potential zugeführt, das dem Gewichtskoeffizienten W entspricht. Zu dem Knoten N jedes Pixels P in dem Abbildungsbereich 300 (in der ersten Zeile und der zweiten Zeile) wird über die Kapazität des Kondensators 104 der Gewichtskoeffizient W addiert.
In einer Periode T7 werden Potentiale der Leitung 122_1 und der Leitung 122_2 auf „H“ eingestellt, so dass alle Pixel P in dem Bereich a111 ausgewählt werden. Dabei fließt ein Strom, der dem Potential W + X entspricht, durch die Transistoren 105 in den Pixeln P in der ersten Zeile und der zweiten Zeile. Hier wird ein Potential durch einen Strom erzeugt, der über die Leitung 113 durch den Widerstand 207 fließt. Ein Potential Y, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Widerstand 207 fließt, wird zu dem Potential Vr der Leitung 211 addiert, indem das Potential Y über den Kondensator 202 zugeführt wird. Deshalb wird das Potential der Leitung 211 zu „Vr + Y“. In der Annahme von Vr = 0 ist Y eine Differenz selbst, was darauf hindeutet, dass Daten ohne Abbildung berechnet werden. Außerdem werden die Leitung 213 und die Leitung 215 auf „H“ eingestellt, wodurch die Schaltung 303 durch einen Sourcefolgervorgang ein Signalpotential ausgeben kann, das den Daten ohne Abbildung in dem Bereich a111 entspricht. Es sei angemerkt, dass in den Daten ohne Abbildung Schwankungen einer Schaltung und unnötige Offset-Komponenten enthalten sind.
Daten mit einer Abbildung und Daten ohne Abbildung, die durch die vorstehenden Vorgänge von der Schaltung 303 ausgegeben werden, werden in die Schaltung 304 eingegeben. In der Schaltung 304 wird eine Berechnung zum Erhalten der Differenz zwischen den Daten mit einer Abbildung und den Daten ohne Abbildung durchgeführt, so dass unnötige Offset-Komponenten entfernt werden können.
9 ist eine Darstellung, die ein Signal illustriert, das von dem Abbildungsbereich 300 ausgegeben wird. Es sei angemerkt, dass in 9 der Einfachheit halber beispielsweise vier gitterförmig unterteilte Bereiche a (der Bereich a111, ein Bereich a112, der Bereich a121 und ein Bereich a122) enthalten sind und die Bereiche a jeweils vier Pixel P (P11, P12, P21 und P22) beinhalten.
Obwohl in Bezug auf die Erzeugung eines Signals der Bereich a111 als Beispiel beschrieben wird, können auch der Bereich a121, der Bereich a112 und der Bereich a122 durch ähnliche Vorgänge ein Signal ausgeben. Es sei angemerkt, dass, obwohl der Fall, in dem der Bereich a111 vier Pixel beinhaltet, beschrieben wird, die Anzahl von Pixeln, die in dem Bereich a111 enthalten sind, nicht beschränkt ist.
In dem Bereich a111 werden Abbildungssignale von P11, P12, P21 und P22 an den Knoten N der jeweiligen Pixeln P gehalten. Es sei angemerkt, dass hier der Fall, in dem jedem Pixel P der Gewichtskoeffizient W zugeführt wird, beschrieben wird. Das Pixel, dem der Gewichtskoeffizient W zugeführt wird, kann das Abbildungssignal, das von dem Pixel ausgegeben wird, durch den Gewichtskoeffizienten W korrigieren. In dem Fall, in dem der Bereich a111 vier Pixel beinhaltet, ist die Größe des Abbildungssignals, das von dem Pixel, dem der Gewichtskoeffizient W zugeführt wird, ausgegeben wird, vorzugsweise ein Viertel. Bilddaten, die durch Lesen der vier Pixel erzeugt werden, können einen gleichen Wert wie in dem Fall aufweisen, in dem ein Durchschnitt von Bilddaten, die durch gleichzeitiges Lesen erzeugt werden, ohne dabei dem Pixel den Gewichtskoeffizienten W hinzuzufügen, durch eine Nachbehandlung ermittelt wird.
Die ausführlichere Erläuterung wird durchgeführt. Über die Leitung 113(1) und die Schaltung 303(1) wird h11 (h11 = P11 × W + P12 × W + P21 × W + P22 × W), welches ein Berechnungsergebnis der Abbildungssignale von P11, P12, P21 und P22 ist, ausgegeben. Das ist gleich dem Berechnungsergebnis von h11 = (P11 + P12 + P21 + P22) × W. Das heißt, dass ein gleicher Effekt wie in dem Fall, in dem Abbildungssignale, die von den jeweiligen Pixeln in dem Bereich a111 ausgegeben werden, addiert und ausgegeben werden und dann eine Berechnung durch den Gewichtskoeffizienten W in Bezug auf das Ausgabeergebnis durchgeführt wird, erhalten werden kann. Eine Berechnungsverarbeitung (eine Hardware-Verarbeitung oder eine Software-Verarbeitung) kann daher vereinfacht werden. Außerdem kann der Stromverbrauch verringert werden, indem die Berechnungsverarbeitung vereinfacht wird.
Gleichzeitig wird durch einen Vorgang, der dem oben beschriebenen gleicht, h21, ein Berechnungsergebnis der Abbildungssignale, von dem Bereich a121 über die Leitung 113(2) und die Schaltung 303(2) ausgegeben, und die Ausgabe der Bereiche a in der ersten Zeile wird abgeschlossen.
Anschließend wird in den Bereichen a in der zweiten Zeile durch einen Vorgang, der dem oben beschriebenen gleicht, h12, ein Berechnungsergebnis der Abbildungssignale, von dem Bereich a112 über die Leitung 113(1) und die Schaltung 303(1) ausgegeben. Gleichzeitig wird h22, ein Berechnungsergebnis der Abbildungssignale, von dem Bereich a122 über die Leitung 113(2) und die Schaltung 303(2) ausgegeben, und die Ausgabe der Bereiche a in der zweiten Zeile wird abgeschlossen.
Die vorstehenden Vorgänge werden je nach Bedarf wiederholt. Es sei angemerkt, dass vorstehend beschriebene h11, h21, h12 und h22 den Daten mit einer Abbildung entsprechen und b11, b21, b12 und b22 den Daten ohne Abbildung entsprechen.
10 ist eine Darstellung, die die Schaltung 304 und die Schaltung 305 illustriert. Die Schaltung 304 dient als CDS-Schaltung. Die CDS-Schaltung kann auch als Differenzerfassungsschaltung bezeichnet werden. Obwohl in Bezug auf ein Verarbeitungsverfahren eines Signals die Ausgabe der Schaltung 303(1) als Beispiel beschrieben wird, kann auch die Schaltung 303(2) auf ähnliche Weise ein Signal ausgeben. Es sei angemerkt, dass in 10 die Beschreibung der Schaltung 302 weggelassen wird.
Die Schaltung 304 (eine Schaltung 304a und eine Schaltung 304b) beinhaltet eine Auswahlschaltung 361, einen Bildspeicher 362 und eine Differenzschaltung 363. Als Erstes werden der Auswahlschaltung 361 Bilddaten (Daten mit einer Abbildung oder Daten ohne Abbildung) zugeführt, die von der Schaltung 303(1) über die Leitung 313(1) ausgegeben werden. Die Auswahlschaltung 361 führt dem Bildspeicher 362 die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung zu. In dem Bildspeicher 362 werden die Daten mit einer Abbildung in geradzahligen Adressen (EV) und die Daten ohne Abbildung in ungeradzahligen Adressen (OD) gespeichert. Es sei angemerkt, dass der Bildspeicher 362 vorzugsweise ein analoger Speicher ist. In dem analogen Speicher werden die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung als analoge Daten (Spannungswert) gespeichert. Indem der analoge Speicher verwendet wird, können Umwandlungskosten zum Quantisieren der Daten mit einer Abbildung oder der Daten ohne Abbildung und eine Montagefläche verringert werden.
Anstelle des Bildspeichers 362 kann eine FIFO- (First In First Out) Schaltung verwendet werden, bei der ein analoger Speicher verwendet wird. Es sei angemerkt, dass in 10 ein Beispiel dargestellt wird, in dem h11 bis h14, bei denen es sich um die Daten mit einer Abbildung handelt, und b11 bis b14, bei denen es sich um die Daten ohne Abbildung handelt, gespeichert werden; jedoch ist es vorzuziehen, dass die Anzahl von Daten, die gespeichert werden können, je nach Bedarf eingestellt werden kann.
Für die Differenzschaltung 363 wird vorzugsweise ein Differenzverstärker verwendet, der zum Vergleich der analogen Daten geeignet ist. Indem der Differenzverstärker für die Differenzschaltung 363 verwendet wird, wird in Bezug auf die Daten ohne Abbildung, die in ungeradzahligen Adressen gespeichert werden, die Differenz zwischen den Daten ohne Abbildung und den Daten mit einer Abbildung, die in geradzahligen Adressen gespeichert werden, als Bilddaten (Beispiel: d11 = h11 - b11) ausgegeben.
Die Bilddaten, die von der Differenzschaltung 363 ausgegeben werden, werden in der Schaltung 305 gespeichert. In 10 wird ein Beispiel dargestellt, in dem die Bilddaten d11 bis Bilddaten d44 in der Schaltung 305 gespeichert werden. Folglich entsprechen die Bilddaten d11 bis Bilddaten d44 den Phasenimagedaten. Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Daten, die in der Schaltung 305 gespeichert werden können, vorzugsweise je nach Bedarf eingestellt werden kann. Des Weiteren ist die Schaltung 305 vorzugsweise ein analoger Speicher. Indem der analoge Speicher für die Schaltung 305 verwendet wird, kann die Schaltung 305 einen gleichen Effekt wie ein Bildspeicher aufweisen.
Es sei angemerkt, dass für den Bildspeicher 362 oder die Schaltung 305 ein digitaler Speicher verwendet werden kann. Um den digitalen Speicher zu verwenden, müssen die Daten mit einer Abbildung, die Daten ohne Abbildung oder die Bilddaten quantisiert werden. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Daten mit einer Abbildung, die Daten ohne Abbildung oder die Bilddaten quantisiert werden, eine Beständigkeit gegen Rauschen erhöht wird. Indem die Beständigkeit gegen Rauschen erhöht wird, wird ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit erzielt. Außerdem kann der Stromverbrauch wegen der verringerten Spannung des Speichers verringert werden.
Es sei angemerkt, dass die Differenzschaltung 363 ferner eine Funktion zum Vergleich aufweisen kann. Durch die Funktion zum Vergleich können die Bilddaten, die von der Differenzschaltung 363 ausgegeben werden, binarisiert werden. Unter Verwendung der binarisierten Bilddaten können Merkmale der Bilddaten weiter hervorgehoben und extrahiert werden. Unter Verwendung der binarisierten Bilddaten werden die Bilddaten komprimiert; daher kann eine Speicherkapazität verringert werden. Indem die Speicherkapazität verringert werden, kann eine Montagefläche verringert werden und der Stromverbrauch verringert werden.
11 ist eine Darstellung, die die Schaltung 305 illustriert. Die Schaltung 305 beinhaltet eine Vielzahl von Speicherzellen 335. In 11 sind beispielsweise eine Speicherzelle 335 (1, i) bis Speicherzelle 335 (2, i + 1] enthalten. Es sei angemerkt, dass die Speicherzellen 335 jeweils die gleiche Struktur aufweisen und einen Transistor 161, einen Transistor 162 und einen Kondensator 163 beinhalten.
Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 161 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 162 verbunden. Das Gate des Transistors 162 ist elektrisch mit einer Elektrode des Kondensators 163 verbunden. Eine Verbindungsstelle, bei der der Anschluss von Source und Drain des Transistors 161, das Gate des Transistors 162 und die Elektrode des Kondensators 163 verbunden sind, entspricht einem Knoten NM.
Ein Gate des Transistors 161 ist elektrisch mit einer Leitung WL verbunden. Die andere Elektrode des Kondensators 163 ist elektrisch mit einer Leitung RW verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 162 ist elektrisch mit einer Bezugspotentialleitung, wie z. B. einer GND-Leitung, verbunden.
Bei den Speicherzellen 335 ist der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 161 elektrisch mit einer Leitung WD verbunden. Der andere Anschluss von Source und Drain des Transistors 162 ist elektrisch mit einer Leitung BL verbunden.
Die Leitung WL ist vorzugsweise mit einem Decoder, einem Schieberegister oder dergleichen verbunden.
Der Leitung RW wird ein Signal zum Lesen von Bilddaten zugeführt, die in die Speicherzellen 335 geschrieben werden. In dem Fall, in dem den Speicherzellen 335 die Bilddaten zugeführt werden, wird der Leitung RW ein niedriges Potential zugeführt. In dem Fall, in dem die Bilddaten aus den Speicherzellen 335 gelesen werden, wird der Leitung RW ein hohes Potential zugeführt.
Die Leitung WD ist elektrisch mit der Differenzschaltung 363 verbunden. Der Leitung WD werden daher die Bilddaten zugeführt. Es sei angemerkt, dass die Bilddaten vorzugsweise als analoge Daten zugeführt werden. Alternativ werden die Bilddaten als digitale Daten zugeführt, die durch Binarisieren der analogen Daten erhalten werden.
Die Leitung BL kann die Bilddaten lesen, die in der Speicherzelle 335 gespeichert werden. In dem Fall, in dem die Bilddaten analoge Daten sind, ist die Leitung BL über eine Analog-Digital-Wandlerschaltung mit einem Steuerabschnitt (einem Prozessor) verbunden. Alternativ ist in dem Fall, in dem die Bilddaten binarisierte digitale Daten sind, die Leitung BL über ein Register mit einem Steuerabschnitt verbunden.
Wie vorstehend beschrieben, kann entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abbildungsvorrichtung mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden, die Ausgaben einer Vielzahl von Pixeln, die in den gitterförmig bereitgestellten Bereichen enthalten sind, als ein Abbildungssignal behandeln kann. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten teilweise verarbeitet. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, die größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann, indem die Abbildungsvorrichtung eine Padding-Verarbeitung durchführt. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten und einer Padding-Verarbeitung unterdrückt wird. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird, indem durch eine Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten und eine Padding-Verarbeitung ein Rechenaufwand verringert wird.
Ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination implementiert werden.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Abbildungssystem beschrieben, bei dem die Abbildungsvorrichtung bei der Ausführungsform 1 verwendet wird. Bei dem Abbildungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung der Abbildungsvorrichtung ein Rechenaufwand verringert werden, und eine Verarbeitungszeit und ein Stromverbrauch, welche zum Berechnen erfordert werden, können verringert werden.
12 ist eine Abbildung, die das Abbildungssystem darstellt, bei dem die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Abbildungssystem kann eine Anomalie-Stelle aus Abbildungsdaten erfassen, die durch die Abbildungsvorrichtung erhalten werden. Es sei angemerkt, dass das Abbildungssystem mindestens eine Abbildungsvorrichtung und einen Prozessor (nicht dargestellt) beinhaltet, der die Abbildungsvorrichtung steuert.
Als Erstes wird ein Verarbeitungsverfahren des Abbildungssystems anhand von 12 beschrieben. Das Abbildungssystem erhält unter Verwendung der Abbildungsvorrichtung auszuwertende Abbildungsdaten. Die Abbildungsdaten weisen vorzugsweise eine Regelmäßigkeit auf.
STEP1 ist ein Schritt zum Einstellen einer Gittergröße KM, die auf die Abbildungsdaten angewendet wird. Eine Vielzahl der Gittergröße kann eingestellt werden. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Abbildungsdaten eine Periodizität aufweisen, beurteilt werden, dass die Abbildungsdaten eine Regelmäßigkeit aufweisen. Deshalb werden in dem Fall, in dem die Abbildungsdaten eine Periodizität aufweisen, vorzugsweise Merkmale, die periodisch auftreten, als Abstand der Gittergröße eingestellt. Als Gittergröße wird außerdem vorzugsweise eine Vielzahl von Gittergrößen eingestellt, wobei ein Abstand, der durch die Merkmale eingestellt, die periodisch auftreten, als Zentrum verwendet wird. Beispielsweise werden in 12 eine Gittergröße KM1 bis Gittergröße KMn eingestellt.
STEP2 ist ein Schritt zum Erzeugen von Phasenimagedaten unter Verwendung der Gittergröße KM. Als Erstes wird ein Verfahren zum Erzeugen der Phasenimagedaten beschrieben. Beispielsweise beinhaltet in dem Fall, in dem die Gittergröße KM1 verwendet wird, bei der Gittergröße KM1 ein Bereich a, der durch die Gittergröße KM1 ausgewählt wird, vier Pixel. Die Phasenimagedaten werden unter Verwendung einer Vielzahl von Bilddaten erzeugt werden, die durch die Berechnung von Abbildungssignalen, die von den Pixeln in dem Bereich a ausgegeben werden, erzeugt werden. Deshalb werden als Phasenimagedaten, die unter Verwendung der Gittergröße KM1 erzeugt werden, vier Arten von Phasenimagedaten, die Phasenimagedaten IM11 bis Phasenimagedaten IM14, erzeugt.
Als anderes Beispiel beinhaltet bei der Gittergröße KM2 der Bereich a, der durch die Gittergröße KM2 ausgewählt wird, sechzehn Pixel. Deshalb werden als Phasenimagedaten, die unter Verwendung der Gittergröße KM2 erzeugt werden, sechzehn Arten von Phasenimagedaten IM21 bis Phasenimagedaten IM216 erzeugt. Dementsprechend nimmt dann, wenn die Gittergröße größer wird, die Anzahl von Arten der erzeugten Phasenimagedaten zu. Es sei angemerkt, dass bei der Gittergröße KMn der Bereich a, der durch die Gittergröße KMn ausgewählt wird, n Pixel beinhaltet. Deshalb werden als Phasenimagedaten, die unter Verwendung der Gittergröße KMn erzeugt werden, n Arten von Phasenimagedaten erzeugt.
STEP3 ist ein Schritt zum Berechnen der Phasenimagedaten, die unter Verwendung jeder Gittergröße erzeugt werden, und zum Erzeugen eines Pop-up-Images. Es sei angemerkt, dass für die Berechnung vorzugsweise eine Multiplikation oder eine Aufsummierung verwendet wird.
Als Beispiel für eine Vorverarbeitung werden die Phasenimagedaten IM11 bis Phasenimagedaten IM14 aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KM1 erzeugt werden, wodurch erste Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die Phasenimagedaten IM21 bis Phasenimagedaten IM216 aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KM2 erzeugt werden, wodurch zweite Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die n Arten von Phasenimagedaten aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KMn erzeugt werden, wodurch n-te Imagedaten erzeugt werden.
Als Nächstes werden die ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten aufsummiert, wodurch das Pop-up-Image erzeugt wird. Es sei angemerkt, dass ein Problem besteht, dass die ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten jeweils Bilddaten umfassen, deren Anzahl sich voneinander unterscheidet.
Dementsprechend werden die ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten unter Verwendung der Gittergrößen, die beim Erzeugen der ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten verwendet worden sind, in die Anzahl von Pixeln des ursprünglichen Abbildungsbereichs unterteilt, wodurch erste Imagedaten_b bis n-te Imagedaten_b erzeugt werden, die Bilddaten umfassen, deren Anzahl einander gleich ist. Es sei angemerkt, dass die ersten Imagedaten_b bis n-ten Imagedaten_b Imagedaten sind, die erhalten werden, indem durch Erzeugung der Phasenimagedaten ein Bereich, der keine Regelmäßigkeit aufweist, als Merkmal extrahiert wird.
Als Nächstes werden die ersten Imagedaten_b bis n-ten Imagedaten_b aufsummiert, wodurch das Pop-up-Image erzeugt wird.
13 ist ein Flussdiagramm, das das Abbildungssystem darstellt.
Ein Schritt S00 ist ein Schritt zum Erhalten der Abbildungsdaten durch die Abbildungsvorrichtung. Es sei angemerkt, dass die Abbildungsvorrichtung vorzugsweise durch ein Global-Shutter-System die Abbildungsdaten erhält. Pixel, die in der Abbildungsvorrichtung enthalten sind, können durch das Vorhandensein eines OS-Transistors eine Verschlechterung eines Abbildungssignals unterdrücken und das Abbildungssignal halten.
Ein Schritt S01 ist ein Schritt zum Einstellen einer Flagge rflag zum Verwalten eines Verarbeitungsmodus durch das Abbildungssystem. Der Verarbeitungsmodus umfasst einen Modus zum Lesen und Berechnen der Abbildungsdaten und einen Modus zum Initialisieren und Berechnen der Abbildungsdaten. Bei dem Modus zum Lesen und Berechnen der Abbildungsdaten wird „0“ als Flagge rflag eingestellt. Bei dem Modus zum Berechnen der initialisierten Abbildungsdaten wird „1“ als Flagge rflag eingestellt. Es sei angemerkt, dass Daten mit einer Abbildung durch den Modus zum Lesen und Berechnen der Abbildungsdaten erzeugt werden und Daten ohne Abbildung durch den Modus zum Berechnen der Abbildungsdaten, die von den initialisierten Pixeln ausgegeben werden, erzeugt werden.
Ein Schritt S02 ist ein Schritt zum verschiedenen Einstellen zum Verarbeiten der Abbildungsdaten durch das Abbildungssystem. Beispielsweise wird eine angewendete Gittergröße eingestellt. Zudem wird die Anzahl der Phasen entsprechend der Gittergröße eingestellt. Außerdem wird ein Gewichtskoeffizient entsprechend der Anzahl der Phasen eingestellt. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Arten der Gittergröße eingestellt werden kann. Des Weiteren kann das Abbildungssystem einen Schritt zum Extrahieren einer Regelmäßigkeit aus den Abbildungsdaten umfassen.
Ein Schritt S03 ist ein Schritt zum Unterteilen des Abbildungsbereichs durch das Abbildungssystem unter Verwendung der Gittergröße. Wenn der Abbildungsbereich unterteilt wird, wird ein Grundpunkt gegeben, der einem Pixel entspricht, das in einem Bereich enthalten ist, der durch die Gittergröße eingestellt wird. Um unter Verwendung der Gittergröße den Abbildungsbereich zu unterteilen, wird durch einen Steuerabschnitt, in dem ein Prozessor oder dergleichen verwendet wird, ein Schaltmodul je nach Bedarf eingestellt. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem Pixel, die in dem Bereich enthalten sind, nicht vorhanden sind (fehlen), Dummy-Pixel eingestellt werden. Die Dummy-Pixel werden dem Bereich virtuell hinzugefügt, indem die Dummy-Pixel durch eine Padding-Schaltung einer Padding-Verarbeitung unterzogen werden. Es sei angemerkt, dass Dummy-Daten, die von den Dummy-Pixeln ausgegeben werden, vorzugsweise je nach Bedarf eingestellt werden können.
Ein Schritt S04 ist ein Schritt zum Lesen der Bilddaten. Es sei angemerkt, dass die jeweiligen Bilddaten als Aufsummierungswert der Abbildungssignale, die von einer Pixelgruppe ausgegeben werden, die in dem durch die Gittergröße eingestellten Bereich enthalten ist, ausgegeben werden. Es sei angemerkt, dass der Durchschnitt des Aufsummierungswertes ermittelt und ausgegeben werden kann, indem dem Bereich ein Gewichtskoeffizient zugeführt wird.
Ein Schritt S05 ist ein Schritt zum Erzeugen der Daten mit einer Abbildung oder der Daten ohne Abbildung. In dem Fall des Modus zum Lesen und Berechnen der Abbildungsdaten werden die Daten mit einer Abbildung erzeugt. Außerdem werden in dem Fall des Modus zum Berechnen der initialisierten Abbildungsdaten die Daten ohne Abbildung erzeugt. Es sei angemerkt, dass die Daten mit einer Abbildung oder Daten ohne Abbildung erzeugt werden, indem die Bilddaten aus dem durch die Gittergröße eingestellten Bereich gelesen werden.
Ein Schritt S06 ist ein Schritt zum Beurteilen, ob die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung entsprechend einer Anzahl der Phasen, die durch die Gittergröße eingestellt wird, erhalten werden oder nicht. In dem Fall, in dem die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung entsprechend der eingestellten Anzahl der Phasen erhalten werden, schreitet der Prozess zu einem Schritt S07 fort, und in den anderen Fällen schreitet der Prozess zum Schritt S03 fort.
Der Schritt S07 ist ein Schritt zum Beurteilen, ob die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung entsprechend einer eingestellten Art der Gittergröße erhalten werden oder nicht. In dem Fall, in dem die Daten mit einer Abbildung oder die Daten ohne Abbildung entsprechend der eingestellten Gittergröße erhalten werden, schreitet der Prozess zu einem Schritt S08 fort, und in den anderen Fällen schreitet der Prozess zum Schritt S02 fort.
Der Schritt S08 ist ein Schritt zum Beurteilen, ob die Flagge rflag „0“ ist oder nicht. Gleich nach der Beendigung des Modus zum Lesen und Berechnen der Abbildungsdaten ist die Flagge rflag „0“. Folglich schreitet in dem Fall, in dem die Flagge rflag „0“ ist, der Prozess zu einem Schritt S02A fort, und in den anderen Fällen schreitet der Prozess zu einem Schritt S09 fort.
Hier wird der Schritt S02A beschrieben. Der Schritt S02A ist ein Schritt zum Fortschreiten zum Modus zum Initialisieren und Berechnen der Abbildungsdaten, die bei S00 erhalten worden sind. Als Flagge rflag wird „1“ eingestellt. Es sei angemerkt, dass zum Einstellen der Gittergröße, Einstellen der Anzahl der Phasen, Einstellen des Gewichtskoeffizienten oder dergleichen Informationen, die bei dem Schritt S02 eingestellt worden sind, verwendet werden.
Der Schritt S09 ist ein Schritt zum Erzeugen der Phasenimagedaten unter Verwendung der Differenz zwischen den Daten mit einer Abbildung und den Daten ohne Abbildung. Die Phasenimagedaten werden je nach der Art der eingestellten Gittergröße erzeugt.
Bei einem Schritt S10 wird eine Vielzahl der Phasenimagedaten, die bei dem Schritt S09 erzeugt worden sind, berechnet, wodurch das Pop-up-Image erzeugt wird.
14 ist ein Flussdiagramm, das das Erzeugen des Pop-up-Images darstellt.
Bei einem Schritt S10A berechnet das Abbildungssystem die Phasenimagedaten, die mit jeder Gittergröße in Verbindung gebracht werden, so dass die Imagedaten erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass für die Berechnung vorzugsweise eine Multiplikation oder eine Aufsummierung verwendet wird.
Die ausführlichere Erläuterung wird durchgeführt. Beispielsweise werden die Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM4 aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KM1 erzeugt werden, wodurch die ersten Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die Phasenimagedaten IM1 bis Phasenimagedaten IM16 aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KM2 erzeugt werden, wodurch die zweiten Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die n Arten von Phasenimagedaten aufsummiert, die unter Verwendung der Gittergröße KMn erzeugt werden, wodurch die n-ten Imagedaten erzeugt werden.
Ein Schritt S10B ist ein Schritt zum Unterteilen der Imagedaten in die gleiche Anzahl wie Pixel, die in dem Abbildungsbereich enthalten sind, durch das Abbildungssystem. Das liegt daran, dass die ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten jeweils Bilddaten umfassen, deren Anzahl sich voneinander unterscheidet. Dementsprechend werden die ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten unter Verwendung der Gittergrößen, die beim Erzeugen der ersten Imagedaten bis n-ten Imagedaten verwendet worden sind, in die Anzahl von Pixeln des ursprünglichen Abbildungsbereichs unterteilt, wodurch die ersten Imagedaten_b bis n-ten Imagedaten_b erzeugt werden, die Bilddaten umfassen, deren Anzahl einander gleich ist.
Ein Schritt S10C ist ein Schritt zum Erzeugen des Pop-up-Images durch das Abbildungssystem. Das Abbildungssystem erzeugt das Pop-up-Image, das durch Extrahieren von Merkmalen erhalten wird, indem die ersten Imagedaten_b bis n-ten Imagedaten_b aufsummiert werden.
15 ist eine Abbildung, die ein Abbildungssystem darstellt, das sich von demjenigen in 12 unterscheidet. Bei den nachstehend beschriebenen Strukturen werden die gleichen Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Da STEP2 und STEP3 gleich ist wie STEP2 und STEP3, welche in 12 beschrieben worden sind, wird daher ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
15 unterscheidet sich von 12 darin, dass STEP2A enthalten ist. STEP2A ist ein Schritt zum Binarisieren der Phasenimagedaten. Beispielsweise werden die Phasenimagedaten IM11 bis Phasenimagedaten IM14, die bei STEP2 erzeugt worden sind, durch eine Verarbeitung zum Binarisieren in die Phasenimagedaten IN11 bis Phasenimagedaten IN14 umgewandelt. Auf ähnliche Weise werden auch die anderen Phasenimagedaten binarisiert.
Beispielsweise werden die Phasenimagedaten IN11 bis Phasenimagedaten IN14 berechnet, die unter Verwendung der Gittergröße KM1 erzeugt werden, wodurch die ersten Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die Phasenimagedaten IN21 bis Phasenimagedaten IN216 berechnet, die unter Verwendung der Gittergröße KM2 erzeugt werden, wodurch die zweiten Imagedaten erzeugt werden. Anschließend werden die n Arten von Phasenimagedaten berechnet, die unter Verwendung der Gittergröße KMn erzeugt werden, wodurch die n-ten Imagedaten erzeugt werden.
Es sei angemerkt, dass für die Berechnung vorzugsweise eine Multiplikation verwendet wird. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem Bilddaten eines Bereichs, der in Phasenimagedaten enthalten ist, „0“ ist, das Ergebnis, das durch die Berechnung mit den Bilddaten erhalten wird, unabhängig von einem Wert der Bilddaten des gleichen Bereichs anderer Phasenimagedaten „0“. Dementsprechend kann ein Rechenaufwand verringert werden.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Abbildungssystem mit einer Verarbeitung zum Binarisieren darstellt. Bei den nachstehend beschriebenen Strukturen werden die gleichen Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Das Abbildungssystem, das in 16 dargestellt wird, unterscheidet sich von 13 darin, dass ein Schritt S20 enthalten ist. Die Phasenimagedaten, die bei dem Schritt S09 erzeugt worden sind, werden einer Verarbeitung zum Binarisieren unterzogen, wodurch ein Rechenaufwand zum Erzeugen des Pop-up-Images bei dem Schritt S10 verringert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Abbildungssystem mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden, das Ausgaben einer Vielzahl von Pixeln, die in den gitterförmig bereitgestellten Bereichen enthalten sind, als ein Abbildungssignal behandeln kann. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, das eine Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten teilweise verarbeitet. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, das größere Daten als einen Abbildungsbereich verarbeiten kann, indem die Abbildungsvorrichtung eine Padding-Verarbeitung durchführt. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, bei dem eine Erhöhung einer Verarbeitungszeit einer Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten und einer Padding-Verarbeitung unterdrückt wird. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abbildungssystem bereitgestellt werden, bei dem eine Erhöhung eines Stromverbrauchs unterdrückt wird, indem durch eine Berechnung unter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten und eine Padding-Verarbeitung ein Rechenaufwand verringert wird.
Ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination implementiert werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform werden ein Strukturbeispiel und dergleichen einer Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
<Strukturbeispiel>
17A stellt ein Beispiel für eine Struktur eines Pixels der Abbildungsvorrichtung dar, und eine Schicht 561 und eine Schicht 563 können übereinander angeordnet werden.
Die Schicht 561 umfasst die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 kann wie in 18A eine Schicht 565a und eine Schicht 565b beinhalten. Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen die Schicht auch als Bereich bezeichnet werden kann.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 in 18A ist eine pn-Übergangs-Photodiode; beispielsweise können ein p-Typ-Halbleiter und ein n-Typ-Halbleiter für die Schicht 565a bzw. die Schicht 565b verwendet werden. Alternativ können ein n-Typ-Halbleiter und ein p-Typ-Halbleiter für die Schicht 565a bzw. die Schicht 565b verwendet werden.
Die pn-Übergangs-Photodiode kann typischerweise unter Verwendung von einkristallinem Silizium ausgebildet werden.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 in der Schicht 561 kann wie in 18B eine Schichtanordnung aus einer Schicht 566a, einer Schicht 566b, einer Schicht 566c und einer Schicht 566d aufweisen. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 in 18B ist ein Beispiel für eine Avalanche-Photodiode. Die Schicht 566a und die Schicht 566d entsprechen jeweils einer Elektrode, und die Schichten 566b und 566c entsprechen einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt.
Die Schicht 566a ist vorzugsweise eine Schicht aus einem niederohmigen Metall oder dergleichen. Beispielsweise kann Aluminium, Titan, Wolfram, Tantal, Silber oder eine Schichtanordnung dieser verwendet werden.
Für die Schicht 566d wird vorzugsweise eine leitende Schicht verwendet, die eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist. Beispielsweise kann Indiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumzinnoxid, Gallium-Zink-Oxid, Indium-Gallium-Zink-Oxid, Graphen oder dergleichen verwendet werden. Die Schicht 566d kann auch weggelassen werden.
Die Schichten 566b und 566c in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt können beispielsweise die Struktur einer pn-Übergangs-Photodiode aufweisen, bei der ein auf Selen basierendes Material für eine photoelektrische Umwandlungsschicht verwendet wird. Es wird bevorzugt, dass ein auf Selen basierendes Material, das ein p-Typ-Halbleiter ist, für die Schicht 566b verwendet wird und Galliumoxid, das ein n-Typ-Halbleiter ist, für die Schicht 566c verwendet wird.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die ein auf Selen basierendes Material enthält, weist eine hohe externe Quanteneffizienz in Bezug auf sichtbares Licht auf. Diese photoelektrische Umwandlungsvorrichtung kann die elektronische Verstärkung in Bezug auf die Menge an einfallendem Licht unter Nutzung des Avalanche-Durchbruchs erhöhen. Des Weiteren weist ein auf Selen basierendes Material einen hohen Lichtabsorptionskoeffizienten auf, was bei der Produktion vorteilhaft ist, da die photoelektrische Umwandlungsschicht dünn hergestellt werden kann. Ein Dünnfilm aus einem auf Selen basierenden Material kann durch ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Sputterverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
Als auf Selen basierendes Material kann kristallines Selen, wie z. B. einkristallines Selen oder polykristallines Selen, amorphes Selen, eine Verbindung aus Kupfer, Indium und Selen (copper, indium, selenium: CIS), eine Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (copper, indium, gallium, selenium: CIGS) oder dergleichen verwendet werden.
Ein n-Typ-Halbleiter wird vorzugsweise aus einem Material, das eine große Bandlücke aufweist und sichtbares Licht durchlassen kann, ausgebildet. Beispielsweise kann Zinkoxid, Galliumoxid, Indiumoxid, Zinnoxid, ein Mischoxid dieser oder dergleichen verwendet werden. Diese Materialien weisen auch eine Funktion als Lochinjektionsblockierschicht auf und können den Dunkelstrom verringern.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 in der Schicht 561 kann wie in 18C eine Schichtanordnung aus einer Schicht 567a, einer Schicht 567b, einer Schicht 567c, einer Schicht 567d und einer Schicht 567e aufweisen. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 in 18C ist ein Beispiel für einen organischen photoleitenden Film. Die Schicht 567a ist eine untere Elektrode, die Schicht 567e ist eine obere Elektrode mit einer Lichtdurchlässigkeitseigenschaft, und die Schichten 567b, 567c und 567d entsprechen einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt.
Eine der Schichten 567b und 567d in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt kann eine Lochtransportschicht sein, und die andere kann eine Elektronentransportschicht sein. Außerdem kann die Schicht 567c eine photoelektrische Umwandlungsschicht sein.
Für die Lochtransportschicht kann beispielsweise Molybdänoxid oder dergleichen verwendet werden. Für die Elektronentransportschicht kann beispielsweise Fulleren, wie z. B. C₆₀ oder C₇₀, ein Derivat davon oder dergleichen verwendet werden.
Für die photoelektrische Umwandlungsschicht kann eine Mischschicht aus einem organischen n-Typ-Halbleiter und einem organischen p-Typ-Halbleiter (Bulk-Heteroübergang-Struktur) verwendet werden.
Als Schicht 563 in 17A kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat verwendet werden. Das Siliziumsubstrat umfasst einen Si-Transistor oder dergleichen. Unter Verwendung des Si-Transistors kann neben einer Pixelschaltung eine Schaltung zum Betreiben der Pixelschaltung, eine Leseschaltung eines Bildsignals, eine Bildverarbeitungsschaltung, ein neuronales Netz, eine Kommunikationsschaltung oder dergleichen ausgebildet werden. Außerdem kann eine Speicherschaltung, wie z. B. ein DRAM (Dynamic Random Access Memory), ein Hauptprozessor (central processing unit, CPU), eine MCU (Micro Controller Unit bzw. Mikrocontroller-Einheit) oder dergleichen ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass die vorstehenden Schaltungen mit Ausnahme der Pixelschaltung bei dieser Ausführungsform als Funktionsschaltung bezeichnet werden.
Beispielsweise können einige oder sämtliche Transistoren, die in der Pixelschaltung (dem Pixel P) und den Funktionsschaltungen (den Schaltungen 301, 302, 303, 304, 305 und dergleichen), die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden sind, enthalten sind, in der Schicht 563 bereitgestellt werden.
Außerdem kann, wie in 17B dargestellt, die Schicht 563 eine mehrschichtige Struktur aus einer Vielzahl von Schichten aufweisen. Obwohl in 17B drei Schichten, eine Schicht 563a, eine Schicht 563b und eine Schicht 563c, beispielhaft dargestellt werden, kann eine mehrschichtige Struktur aus zwei Schichten zum Einsatz kommen. Alternativ kann die Schicht 563 eine mehrschichtige Struktur aus vier oder mehr Schichten aufweisen. Diese Schichten können beispielsweise durch einen Befestigungsschritt oder dergleichen übereinander angeordnet werden. Bei dieser Struktur können die Pixelschaltung und die Funktionsschaltung in einer Vielzahl von Schichten dispergiert werden und die Pixelschaltung und die Funktionsschaltung derart bereitgestellt werden, dass sie sich miteinander überlappen; daher kann eine hochleistungsfähige Abbildungsvorrichtung mit einer geringen Größe hergestellt werden.
Alternativ kann das Pixel wie in 17C eine mehrschichtige Struktur aus der Schicht 561, einer Schicht 562 und der Schicht 563 aufweisen.
Die Schicht 562 kann einen OS-Transistor beinhalten. Eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Funktionsschaltungen kann/können unter Verwendung von OS-Transistoren ausgebildet werden. Alternativ kann/können eine oder mehrere der Funktionsschaltungen unter Verwendung von Si-Transistoren in der Schicht 563 und OS-Transistoren in der Schicht 562 ausgebildet werden.
Beispielsweise kann unter Verwendung von OS-Transistoren und Si-Transistoren eine selbstsperrende CPU (auch als „Noff-CPU“ bezeichnet) erzielt werden. Es sei angemerkt, dass es sich bei einer Noff-CPU um eine integrierte Schaltung handelt, die einen selbstsperrenden Transistor beinhaltet, der sich in einem nichtleitenden Zustand (auch als Sperrzustand bezeichnet) befindet, selbst wenn die Gate-Spannung 0 V ist.
Eine Noff-CPU kann die Stromzufuhr zu einer Schaltung in der Noff-CPU, deren Betrieb nicht nötig ist, unterbrechen und die Schaltung in einen Standby-Zustand versetzen. In der Schaltung, die aufgrund der Unterbrechung der Stromzufuhr in einen Standby-Zustand versetzt wird, wird kein Strom verbraucht. Deshalb kann die Noff-CPU den Stromverbrauch minimieren. Außerdem kann die Noff-CPU Informationen, die zum Betreiben von Bedingungen der Einstellung oder dergleichen benötigt werden, für lange Zeit halten, selbst wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Damit die Schaltung von dem Standby-Zustand zurückgesetzt wird, muss die Stromzufuhr zu der Schaltung nur wiederaufgenommen, und Bedingungen der Einstellung oder dergleichen müssen nicht wieder geschrieben werden. Das heißt, dass die Schaltung mit hoher Geschwindigkeit von dem Standby-Zustand zurückgesetzt werden kann. Auf diese Weise kann die Noff-CPU den Stromverbrauch verringern, ohne dabei die Betriebsgeschwindigkeit in hohem Maße verringert zu werden.
Außerdem kann, wie in 17D dargestellt, die Schicht 562 eine mehrschichtige Struktur aus einer Vielzahl von Schichten aufweisen. Obwohl in 17D zwei Schichten, eine Schicht 562a und eine Schicht 563b, beispielhaft dargestellt werden, kann eine mehrschichtige Struktur aus drei Schichten zum Einsatz kommen. Diese Schichten können beispielsweise derart ausgebildet werden, dass sie über der Schicht 563 angeordnet werden. Alternativ können diese Schichten ausgebildet werden, indem eine Schicht, die über der Schicht 563 ausgebildet wird, und eine Schicht, die über der Schicht 561 ausgebildet wird, aneinander befestigt werden.
Als Halbleitermaterial, das für den OS-Transistor verwendet wird, kann ein Metalloxid verwendet werden, dessen Energielücke größer als oder gleich 2 eV, bevorzugt größer als oder gleich 2,5 eV, bevorzugter größer als oder gleich 3 eV ist. Ein typisches Beispiel dafür ist ein Oxidhalbleiter, der Indium enthält, und beispielsweise kann ein CAAC-OS oder ein CAC-OS, der nachstehend beschrieben wird, oder dergleichen verwendet werden. Bei einem CAAC-OS sind Atome in Kristallen stabil, und er ist für einen Transistor, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen muss, oder dergleichen geeignet. Ein CAC-OS weist eine hohe Beweglichkeit auf und ist daher für einen Transistor, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, oder dergleichen geeignet.
Eine Halbleiterschicht eines OS-Transistors weist eine große Energielücke auf, und daher weist der OS-Transistor einen sehr niedrigen Sperrstrom von mehreren Yoktoamperen pro Mikrometer (Stromwert pro Mikrometer einer Kanalbreite) auf. Ein OS-Transistor weist die folgenden Eigenschaften auf, die sich von denjenigen eines Si-Transistors unterscheiden: Eine Stoßionisation, ein Avalanche-Durchbruch, ein Kurzkanaleffekt oder dergleichen auftritt nicht. Demzufolge ermöglicht die Verwendung eines OS-Transistors die Ausbildung einer Schaltung mit hoher Spannungsfestigkeit und hoher Zuverlässigkeit. Außerdem werden Schwankungen der elektrischen Eigenschaften aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Kristallinität, die in einem Si-Transistor ein Problem verursachen, in einem OS-Transistor mit geringerer Wahrscheinlichkeit verursacht.
Die Halbleiterschicht, die in dem OS-Transistor enthalten ist, kann beispielsweise ein Film sein, der durch ein Oxid auf In-M-Zn-Basis repräsentiert wird, das Indium, Zink und M (ein oder mehrere von Metallen, wie z. B. Aluminium, Titan, Gallium, Germanium, Yttrium, Zirconium, Lanthan, Cer, Zinn, Neodym oder Hafnium) enthält. Das Oxid auf In-M-Zn-Basis kann typischerweise durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden. Alternativ kann das Oxid auf In-M-Zn-Basis durch ein Atomlagenabscheidungs- (atomic layer deposition, ALD-) Verfahren ausgebildet werden.
Das Atomverhältnis zwischen den Metallelementen eines Sputtertargets, das zum Abscheiden des Oxides auf In-M-Zn-Basis durch ein Sputterverfahren verwendet wird, erfüllt vorzugsweise In ≥ M und Zn ≥ M. Beispielsweise ist das Atomverhältnis der Metallelemente in einem derartigen Sputtertarget vorzugsweise In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 3:1:2, In:M:Zn = 4:2:3, In:M:Zn = 4:2:4,1, In:M:Zn = 5:1:6, In:M:Zn = 5:1:7 oder In:M:Zn = 5:1:8. Es sei angemerkt, dass das Atomverhältnis in der ausgebildeten Halbleiterschicht in einem Bereich von ±40 % von den vorstehenden Atomverhältnissen der Metallelemente der Sputtertargets abweicht.
Ein Oxidhalbleiter mit niedriger Ladungsträgerdichte wird als Halbleiterschicht verwendet. Für die Halbleiterschicht kann beispielsweise ein Oxidhalbleiter verwendet werden, dessen Ladungsträgerdichte niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁷ /cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁵ /cm³, bevorzugter niedriger als oder gleich 1 × 10¹³ /cm³, bevorzugter niedriger als oder gleich 1 × 10¹¹ /cm³, bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁰ /cm³, und höher als oder gleich 1 × 10^-9 /cm³ ist. Ein derartiger Oxidhalbleiter wird als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter bezeichnet. Der Oxidhalbleiter weist eine niedrige Dichte der Defektzustände auf und kann daher als stabile Eigenschaften aufweisend angesehen werden.
Es sei angemerkt, dass je nach erforderlichen Halbleitereigenschaften und elektrischen Eigenschaften (z. B. Feldeffektbeweglichkeit und Schwellenspannung) des Transistors ein Material mit einer geeigneten Zusammensetzung verwendet werden kann, ohne dabei auf die vorstehenden Beispiele beschränkt zu sein. Um die erforderlichen Halbleitereigenschaften des Transistors zu erhalten, werden vorzugsweise die Ladungsträgerdichte, die Verunreinigungskonzentration, die Defektdichte, das Atomverhältnis zwischen einem Metallelement und Sauerstoff, der Atomabstand, die Dichte und dergleichen der Halbleiterschicht auf geeignete Werte eingestellt.
Wenn der in der Halbleiterschicht enthaltene Oxidhalbleiter Silizium oder Kohlenstoff enthält, welche zur Gruppe 14 gehörende Elemente sind, nimmt die Anzahl von Sauerstofffehlstellen zu, so dass die Halbleiterschicht zum n-Typ wird. Deshalb ist die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration (die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessene Konzentration) in der Halbleiterschicht niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁷ Atome/cm³.
Alkalimetall und Erdalkalimetall könnten Ladungsträger erzeugen, wenn sie an einen Oxidhalbleiter gebunden werden, in welchem Fall der Sperrstrom des Transistors ansteigen könnte. Deshalb ist die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration in der Halbleiterschicht (die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessene Konzentration) niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁶ Atome/cm³.
Wenn der in der Halbleiterschicht enthaltene Oxidhalbleiter Stickstoff enthält, werden Elektronen, die als Ladungsträger dienen, erzeugt, und es steigt die Ladungsträgerdichte an, so dass die Halbleiterschicht leicht zum n-Typ wird. Folglich ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, der einen Stickstoff enthaltenden Oxidhalbleiter enthält, selbstleitende Eigenschaften aufweist. Daher ist die Stickstoffkonzentration in der Halbleiterschicht (die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessene Konzentration) vorzugsweise niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³.
Wenn ein Oxidhalbleiter, der in einer Halbleiterschicht enthalten ist, Wasserstoff enthält, reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, zu Wasser, und daher wird in einigen Fällen eine Sauerstofffehlstelle gebildet. Wenn der Kanalbildungsbereich des Oxidhalbleiters Sauerstofffehlstellen enthält, weist der Transistor in einigen Fällen selbstleitende Eigenschaften auf. In einigen Fällen dient ferner ein Defekt, der eine Sauerstofffehlstelle ist, in die Wasserstoff eindringt, als Donator und erzeugt ein Elektron, das als Ladungsträger dient. In einigen Fällen führt die Bindung eines Teils von Wasserstoff an Sauerstoff, der an ein Metallatom gebunden ist, ferner zu der Erzeugung eines Elektrons, das als Ladungsträger dient. Daher ist es wahrscheinlich, dass ein Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiter, der eine große Menge an Wasserstoff enthält, verwendet wird, selbstleitende Eigenschaften aufweist.
Ein Defekt, in dem Wasserstoff in eine Sauerstofffehlstelle eindringt, kann als Donator des Oxidhalbleiters dienen. Jedoch ist es schwierig, den Defekt quantitativ auszuwerten. Daher wird der Oxidhalbleiter in einigen Fällen nicht durch seine Donatorkonzentration, sondern durch seine Ladungsträgerkonzentration ausgewertet. Deshalb wird in dieser Beschreibung und dergleichen nicht die Donatorkonzentration, sondern die Ladungsträgerkonzentration unter der Annahme des Zustandes, in dem kein elektrisches Feld angelegt wird, in einigen Fällen als Parameter des Oxidhalbleiters verwendet. Das heißt, dass „Ladungsträgerkonzentration“ in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen auch als „Donatorkonzentration“ bezeichnet werden kann.
Dementsprechend wird Wasserstoff in dem Oxidhalbleiter vorzugsweise so weit wie möglich verringert. Insbesondere ist die Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiter, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) erhalten wird, niedriger als 1 × 10²⁰ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugter niedriger als 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, noch bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁸ Atome/cm³. Wenn ein Oxidhalbleiter, in dem Verunreinigungen, wie z. B. Wasserstoff, ausreichend verringert sind, für den Kanalbildungsbereich des Transistors verwendet wird, können stabile elektrische Eigenschaften erhalten werden.
Die Halbleiterschicht kann beispielsweise eine nicht-einkristalline Struktur aufweisen. Die nicht-einkristalline Struktur umfasst beispielsweise einen CAAC-OS (einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse bzw. c-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor), der einen Kristall mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse enthält, eine polykristalline Struktur, eine mikrokristalline Struktur oder eine amorphe Struktur. Unter den nicht-einkristallinen Strukturen weist die amorphe Struktur die höchste Dichte der Defektzustände auf, während der CAAC-OS die niedrigste Dichte der Defektzustände aufweist.
Ein Oxidhalbleiterfilm mit einer amorphen Struktur weist beispielsweise eine ungeordnete Atomanordnung und keine kristalline Komponente auf. Alternativ weist ein Oxidfilm mit einer amorphen Struktur beispielsweise eine vollständig amorphe Struktur und keinen Kristallteil auf.
Es sei angemerkt, dass es sich bei der Halbleiterschicht um einen Mischfilm handeln kann, der zwei oder mehr der folgenden Bereiche umfasst: einen Bereich mit einer amorphen Struktur, einen Bereich mit einer mikrokristallinen Struktur, einen Bereich mit einer polykristallinen Struktur, einen CAAC-OS-Bereich und einen Bereich mit einer einkristallinen Struktur. Der Mischfilm weist beispielsweise in einigen Fällen eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur auf, die zwei oder mehr der oben erwähnten Bereiche umfasst.
Nachstehend wird die Zusammensetzung eines CAC-OS (eines wolkenartig ausgerichteten Verbundoxidhalbleiters bzw. Cloud-Aligned Composite OS) beschrieben, der eine Ausführungsform der nicht-einkristallinen Halbleiterschicht ist.
Es handelt sich bei dem CAC-OS beispielsweise um ein Material mit einer Zusammensetzung, bei der Elemente, die in einem Oxidhalbleiter enthalten sind, ungleichmäßig verteilt sind, wobei sie jeweils eine Größe von größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 2 nm oder eine ähnliche Größe aufweisen. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung eines Oxidhalbleiters ein Zustand, in dem ein oder mehrere Metallelement/e ungleichmäßig verteilt ist/sind und Bereiche, die das/die Metallelement/e enthalten, mit einer Größe von größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 2 nm oder einer ähnlichen Größe vermischt sind, als Mosaikmuster oder patchartiges Muster bezeichnet wird.
Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter vorzugsweise mindestens Indium enthält. Insbesondere sind vorzugsweise Indium und Zink enthalten. Außerdem kann/können eines oder mehrere von Aluminium, Gallium, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen enthalten sein.
Beispielsweise weist der CAC-OS im In-Ga-Zn-Oxid (ein derartiges In-Ga-Zn-Oxid unter CAC-OS kann insbesondere als CAC-IGZO bezeichnet werden) eine Zusammensetzung auf, bei der Materialien in Indiumoxid (1nO_X1, wobei X1 eine reelle Zahl von größer als 0 ist), Indiumzinkoxid (In_X2Zn_Y2O_Z2, wobei X2, Y2 und Z2 reelle Zahlen von größer als 0 sind) oder dergleichen und in Galliumoxid (GaO_X3, wobei X3 eine reelle Zahl von größer als 0 ist), Galliumzinkoxid (Ga_X4Zn_Y4O_Z4, wobei X4, Y4 und Z4 reelle Zahlen von größer als 0 sind) oder dergleichen geteilt werden, und ein Mosaikmuster wird gebildet. Dann wird InO_X1 oder In_X2Zn_Y2O_Z2, welches das Mosaikmuster bildet, in dem Film gleichmäßig verteilt. Diese Zusammensetzung wird nachstehend auch als wolkenartige Zusammensetzung bezeichnet.
Das heißt, dass der CAC-OS ein Verbundoxidhalbleiter mit einer Zusammensetzung ist, bei der ein Bereich, der GaO_X3 als Hauptkomponente enthält, und ein Bereich, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, gemischt sind. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung dann, wenn beispielsweise das Atomverhältnis von In zu einem Element M in einem ersten Bereich größer ist als das Atomverhältnis von In zu einem Element M in einem zweiten Bereich, der erste Bereich eine höhere Konzentration von In als der zweite Bereich aufweist.
Es sei angemerkt, dass eine Verbindung, die In, Ga, Zn und O enthält, auch als IGZO bekannt ist. Typische Beispiele für IGZO umfassen eine kristalline Verbindung, die durch InGaO₃(ZnO)_m1, dargestellt wird (m1 ist eine natürliche Zahl), und eine kristalline Verbindung, die durch In_(1+x0)Ga_(1-x0)O₃(ZnO)_m0 dargestellt wird (-1 ≤ x0 ≤ 1; m0 ist eine vorgegebene Zahl).
Die vorstehenden kristallinen Verbindungen weisen eine einkristalline Struktur, eine polykristalline Struktur oder eine CAAC-Struktur auf. Es sei angemerkt, dass es sich bei der CAAC-Struktur um eine Kristallstruktur handelt, bei der eine Vielzahl von IGZO-Nanokristallen eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweist und in der Richtung der a-b-Ebene ohne Ausrichtung miteinander verbunden ist.
Andererseits betrifft der CAC-OS die Materialzusammensetzung eines Oxidhalbleiters. Bei einer Materialzusammensetzung eines CAC-OS, die In, Ga, Zn und O umfasst, werden Bereiche mit Nanoteilchen, die Ga als Hauptkomponente enthalten, in einem Teil des CAC-OS beobachtet, und Bereiche mit Nanoteilchen, die In als Hauptkomponente enthalten, werden in einem Teil davon beobachtet, wobei diese Bereiche mit Nanoteilchen unregelmäßig dispergiert sind, um ein Mosaikmuster zu bilden. Folglich ist die Kristallstruktur für den CAC-OS ein Sekundärelement.
Es sei angemerkt, dass in dem CAC-OS eine mehrschichtige Struktur, die zwei oder mehrere Filme mit unterschiedlichen Zusammensetzungen umfasst, nicht enthalten ist. Beispielsweise ist eine zweischichtige Struktur aus einem Film, der In als Hauptkomponente enthält, und einem Film, der Ga als Hauptkomponente enthält, nicht enthalten.
Eine Grenze zwischen dem Bereich, der GaO_X3 als Hauptkomponente enthält, und dem Bereich, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, wird in einigen Fällen nicht deutlich beobachtet.
In dem Fall, in dem eines oder mehrere von Aluminium, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen anstelle von Gallium in einem CAC-OS enthalten ist/sind, werden Bereiche mit Nanoteilchen, die das/die ausgewählte/n Metallelement/e als Hauptkomponente/n enthalten, in einem Teil des CAC-OS beobachtet, und Bereiche mit Nanoteilchen, die In als Hauptkomponente enthalten, werden in einem Teil davon beobachtet, und diese Bereiche mit Nanoteilchen sind unregelmäßig dispergiert, um in dem CAC-OS ein Mosaikmuster zu bilden.
Der CAC-OS kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren unter Bedingungen ausgebildet werden, bei denen ein Substrat nicht absichtlich erwärmt wird. In dem Fall, in dem der CAC-OS durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, kann/können ein oder mehrere Gas/e, das/die aus einem Inertgas (typischerweise Argon), einem Sauerstoffgas und einem Stickstoffgas ausgewählt wird/werden, als Abscheidungsgas verwendet werden. Das Verhältnis der Durchflussmenge eines Sauerstoffgases zu der gesamten Durchflussmenge des Abscheidungsgases beim Abscheiden ist vorzugsweise möglichst niedrig, und beispielsweise ist das Durchflussverhältnis eines Sauerstoffgases bevorzugt höher als oder gleich 0 % und niedriger als 30 %, bevorzugter höher als oder gleich 0 % und niedriger als oder gleich 10 %.
Der CAC-OS wird dadurch gekennzeichnet, dass kein deutlicher Peak bei einer Messung unter Verwendung eines θ/2θ-Scans durch ein Out-of-Plane-Verfahren, welches ein Messverfahren mit einer Röntgenbeugung (X-ray diffraction, XRD) ist, beobachtet wird. Das heißt, dass durch die Röntgenbeugungsmessung festgestellt wird, dass es keine Ausrichtung in der Richtung der a-b-Ebene und in der Richtung der c-Achse in einem Messbereich gibt.
In einem Elektronenbeugungsbild des CAC-OS, das durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl mit einem Sondendurchmesser von 1 nm (auch als nanometergroßer Elektronenstrahl bezeichnet) erhalten wird, werden ein ringförmiger Bereich mit hoher Leuchtdichte (Ringbereich) und eine Vielzahl von Leuchtpunkten in dem ringförmigen Bereich beobachtet. Folglich deutet das Elektronenbeugungsbild darauf hin, dass die Kristallstruktur des CAC-OS eine nanokristalline (nanocrystal, nc-) Struktur mit keiner Ausrichtung in Richtungen in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht aufweist.
Beispielsweise bestätigt auch ein energiedispersives Röntgenspektroskopie-(EDX: energy dispersive X-ray spectroscopy) Verteilungsbild, dass ein CAC-OS in einem In-Ga-Zn-Oxid eine Struktur aufweist, bei der Bereiche, die GaO_X3 als Hauptkomponente enthalten, und Bereiche, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, ungleichmäßig verteilt und vermischt sind.
Der CAC-OS weist eine Struktur auf, die sich von derjenigen einer IGZO-Verbindung unterscheidet, in der Metallelemente gleichmäßig verteilt sind, und er weist Eigenschaften auf, die sich von denjenigen der IGZO-Verbindung unterscheiden. Das heißt, dass in dem CAC-OS Bereiche, die GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten, und Bereiche, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, voneinander getrennt sind, um ein Mosaikmuster zu bilden.
Die Leitfähigkeit eines Bereichs, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, ist höher als diejenige eines Bereichs, der GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthält. Mit anderen Worten: Wenn Ladungsträger durch Bereiche fließen, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, wird die Leitfähigkeit eines Oxidhalbleiters gezeigt. Demzufolge kann dann, wenn Bereiche, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, in einem Oxidhalbleiter wie eine Wolke verteilt sind, eine hohe Feldeffektbeweglichkeit (µ) erzielt werden.
Im Gegensatz dazu ist die isolierende Eigenschaft eines Bereichs, der GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthält, höher als diejenige eines Bereichs, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält. Mit anderen Worten: Wenn Bereiche, die GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten, in einem Oxidhalbleiter verteilt sind, kann der Leckstrom unterdrückt werden, und es kann eine vorteilhafte Schaltfunktion erzielt werden.
Folglich komplementieren dann, wenn ein CAC-OS für ein Halbleiterelement verwendet wird, die isolierende Eigenschaft, die aus GaO_X3 oder dergleichen stammt, und die Leitfähigkeit, die aus In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 stammt, miteinander, wodurch ein hoher Durchlassstrom (I_on) und eine hohe Feldeffektbeweglichkeit (µ) erhalten werden können.
Ein Halbleiterelement, das einen CAC-OS enthält, weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Daher wird der CAC-OS in verschiedenen Halbleitervorrichtungen vorteilhaft verwendet.
<mehrschichtige Struktur 1>
Als Nächstes wird eine mehrschichtige Struktur der Abbildungsvorrichtung anhand einer Querschnittsansicht beschrieben. Es sei angemerkt, dass Komponenten, wie z. B. eine Isolierschicht und eine leitende Schicht, die nachstehend beschrieben werden, Beispiele sind, und weitere Komponenten können enthalten sein. Alternativ können einige der Komponenten, die nachstehend beschrieben werden, weggelassen werden. Außerdem kann die nachstehend beschriebene mehrschichtige Struktur je nach Bedarf durch einen Befestigungsschritt, einen Polierschritt oder dergleichen ausgebildet werden.
19 ist ein Beispiel für eine Querschnittsansicht einer Schichtanordnung, die eine Schicht 560, eine Schicht 561 und eine Schicht 563 umfasst und eine Befestigungsfläche zwischen einer Schicht 563a und einer Schicht 563b aufweist, die in der Schicht 563 enthalten sind.
<Schicht 563b>
Die Schicht 563b umfasst eine Funktionsschaltung, die über dem Siliziumsubstrat 611 bereitgestellt wird. Hier werden als Teil der Funktionsschaltung ein Kondensator 202, ein Transistor 203 und ein Transistor 204 dargestellt, die in der Schaltung 303 enthalten sind. Eine Elektrode des Kondensators 202, ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 203 und ein Gate des Transistors 204 sind elektrisch miteinander verbunden.
In der Schicht 563b werden das Siliziumsubstrat 611 und Isolierschichten 612, 613, 614, 615, 616, 617 und 618 bereitgestellt. Die Isolierschicht 612 weist eine Funktion als Schutzfilm auf. Die Isolierschichten 613, 613, 616 und 617 weisen jeweils eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Die Isolierschicht 615 weist eine Funktion als dielektrische Schicht des Kondensators 202 auf. Die Isolierschicht 618 und eine leitende Schicht 619 weisen jeweils eine Funktion als Befestigungsschicht auf. Die leitende Schicht 619 ist elektrisch mit einer Elektrode des Kondensators 202 verbunden.
Als Schutzfilm können beispielsweise ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumoxidfilm, ein Aluminiumoxidfilm und dergleichen verwendet werden. Als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm können beispielsweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumoxidfilm, und ein organischer Isolierfilm, wie z. B. Acryl oder Polyimid, verwendet werden. Als dielektrische Schicht des Kondensators können ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumoxidfilm, ein Aluminiumoxidfilm und dergleichen verwendet werden. Die Befestigungsschicht wird nachstehend beschrieben.
Es sei angemerkt, dass für einen Leiter, der für eine Leitung, eine Elektrode und einen Anschlusspfropfen verwendet werden kann, die zur elektrischen Verbindung zwischen Vorrichtungen verwendet werden, ein Metallelement, das aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Tantal, Nickel, Titan, Molybdän, Wolfram, Hafnium, Vanadium, Niob, Mangan, Magnesium, Zirconium, Beryllium, Indium, Ruthenium, Iridium, Strontium, Lanthan und dergleichen ausgewählt wird, eine Legierung, die ein beliebiges der vorstehenden Metallelemente enthält, eine Legierung, in der einige der vorstehenden Metallelemente kombiniert sind, oder dergleichen je nach Bedarf ausgewählt und verwendet werden kann. Der Leiter ist nicht auf eine Einzelschicht beschränkt und kann eine Vielzahl von Schichten sein, die unterschiedliche Materialien enthalten.
<Schicht 563a>
Die Schicht 563a umfasst Komponenten des Pixels P. Hier werden als einige Komponenten des Pixels P ein Transistor 102 und ein Transistor 108 dargestellt. In der Querschnittsansicht in 19 wird eine elektrische Verbindung dazwischen nicht dargestellt.
In der Schicht 563a werden ein Siliziumsubstrat 632 und Isolierschichten 631, 633, 634, 635, 637 und 638 bereitgestellt. Des Weiteren werden leitende Schichten 636 und 639 bereitgestellt.
Die Isolierschicht 631 und die leitende Schicht 639 weisen jeweils eine Funktion als Befestigungsschicht auf. Die Isolierschichten 634, 635 und 637 weisen jeweils eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Die Isolierschicht 633 weist eine Funktion als Schutzfilm auf. Die Isolierschicht 638 weist eine Funktion zum Isolieren des Siliziumsubstrats 632 und der leitenden Schicht 639 auf. Die Isolierschicht 638 kann unter Verwendung eines Materials ausgebildet werden, das demjenigen der anderen Isolierschichten ähnlich ist. Außerdem kann die Isolierschicht 638 unter Verwendung eines Materials ausgebildet werden, das demjenigen der Isolierschicht 631 gleich ist.
Die leitende Schicht 639 ist elektrisch mit dem anderen Anschluss von Source und Drain des Transistors 108 und der leitenden Schicht 619 verbunden. Außerdem ist die leitende Schicht 636 elektrisch mit der Leitung 113 (siehe 3A) verbunden.
Si-Transistoren in 19 sind FIN-Transistoren, die jeweils einen Kanalbildungsbereich in einem Siliziumsubstrat (dem Siliziumsubstrat 611 und dem Siliziumsubstrat 632) aufweisen. Ein Querschnitt in der Kanalbreitenrichtung (ein Querschnitt entlang A1-A2 in der Schicht 563a in 19) wird in 20A dargestellt. Es sei angemerkt, dass der Si-Transistor ein Planartransistor sein kann, wie in 20B dargestellt.
Alternativ können, wie in 20C dargestellt, Transistoren, die jeweils eine Halbleiterschicht 545 beinhalten, die unter Verwendung eines Siliziumdünnfilms ausgebildet ist, verwendet werden. Die Halbleiterschicht 545 kann beispielsweise unter Verwendung von einkristallinem Silizium, das auf einer Isolierschicht 546 über dem Siliziumsubstrat 611 ausgebildet ist (silicon-on-insulator, SOI), ausgebildet werden.
<Schicht 561>
Die Schicht 561 umfasst die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 kann über der Schicht 563a ausgebildet werden. In 19 wird als photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 eine Struktur dargestellt, bei der ein organischer photoleitender Film in 18C für die photoelektrische Umwandlungsschicht verwendet wird. Es sei angemerkt, dass hier die Schicht 567a eine Kathode ist und die Schicht 567e eine Anode ist.
In der Schicht 561 werden Isolierschichten 651, 652, 653 und 654 sowie eine leitende Schicht 655 bereitgestellt.
Die Isolierschichten 651, 653 und 654 weisen jeweils eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Außerdem wird die Isolierschicht 654 derart bereitgestellt, dass sie einen Endabschnitt der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 bedeckt, und sie weist auch eine Funktion zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen der Schicht 567e und der Schicht 567a auf. Die Isolierschicht 652 weist eine Funktion als Elementisolierschicht auf. Für die Elementisolierschicht wird vorzugsweise ein organischer Isolierfilm oder dergleichen verwendet.
Die Schicht 567a, die der Kathode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 entspricht, ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 verbunden, der in der Schicht 563a enthalten ist. Die Schicht 567e, die der Anode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 entspricht, ist über die leitende Schicht 655 elektrisch mit der leitenden Schicht 636 verbunden, die in der Schicht 563a enthalten ist.
<Schicht 560>
Die Schicht 560 wird über der Schicht 561 ausgebildet. Die Schicht 560 umfasst eine lichtundurchlässige Schicht 671, eine optische Umwandlungsschicht 672 und ein Mikrolinsenarray 673.
Die lichtundurchlässige Schicht 671 kann verhindern, dass Licht in ein benachbartes Pixel einströmt. Für die lichtundurchlässige Schicht 671 kann eine Metallschicht aus Aluminium, Wolfram oder dergleichen verwendet werden. Alternativ können die Metallschicht und ein dielektrischer Film, der als Antireflexionsfilm dient, übereinander angeordnet werden.
Für die optische Umwandlungsschicht 672 kann ein Farbfilter verwendet werden. Die Farbe wie z. B. (Rot), G (Grün), B (Blau), Y (Gelb), C (Cyan), M (Magenta) oder dergleichen, wird dem Farbfilter jedes Pixels zugeteilt, so dass ein Farbbild erhalten werden kann.
Außerdem können dann, wenn für die optische Umwandlungsschicht 672 ein Wellenlänge-Sperrfilter verwendet wird, bei der Abbildungsvorrichtung Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen erhalten werden.
Wenn beispielsweise ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge von kürzer als oder gleich derjenigen von sichtbarem Licht blockiert, als optische Umwandlungsschicht 672 verwendet wird, kann eine Infrarot-Abbildungsvorrichtung erhalten werden. Wenn ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge von kürzer als oder gleich derjenigen von Nah-Infrarotlicht blockiert, als optische Umwandlungsschicht 672 verwendet wird, kann eine Ferninfrarot-Abbildungsvorrichtung erhalten werden. Wenn ein Filter, der Licht mit einer Wellenlänge von länger als oder gleich derjenigen von sichtbarem Licht blockiert, als optische Umwandlungsschicht 672 verwendet wird, kann eine Ultraviolett-Abbildungsvorrichtung erhalten werden.
Wenn ein Szintillator als optische Umwandlungsschicht 672 verwendet wird, kann eine Abbildungsvorrichtung erhalten werden, die ein Bild, das die Intensität einer Strahlung visualisiert, aufnimmt und für eine Röntgenstrahl-Abbildungsvorrichtung oder dergleichen verwendet wird. Strahlungen, wie z. B. Röntgenstrahlen, die ein Objekt passieren, um in einen Szintillator einzufallen, werden dank einer Photolumineszenz in Licht (Fluoreszenz), wie z. B. sichtbares Licht oder ultraviolettes Licht, umgewandelt. Dann erfasst die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 das Licht, um Bilddaten zu erhalten. Außerdem kann die Abbildungsvorrichtung mit der vorstehenden Struktur in einem Strahlungsdetektor oder dergleichen verwendet werden.
Ein Szintillator enthält eine Substanz, die dann, wenn sie mit einer Strahlung, wie z. B. Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, bestrahlt wird, die Energie der Strahlung absorbiert, um sichtbares Licht oder ultraviolettes Licht zu emittieren. Beispielsweise ist es möglich, ein Harz oder eine Keramik zu verwenden, in dem/der ein beliebiges von Gd₂O₂S:Tb, Gd₂O₂S:Pr, Gd₂O₂S:Eu, BaFCI:Eu, Nal, Csl, CaF₂, BaF₂, CeF₃, LiF, Lil und ZnO dispergiert ist.
Über der optischen Umwandlungsschicht 672 wird das Mikrolinsenarray 673 bereitgestellt. Licht, das Linsen des Mikrolinsenarrays 673 passiert, passiert die optische Umwandlungsschicht 672, der direkt unter dem Mikrolinsenarray 673 platziert ist, und wird dann der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 zugeführt. Durch das Vorhandensein des Mikrolinsenarrays 673 kann gesammeltes Licht in die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 einfallen; deshalb kann eine photoelektrische Umwandlung effizient durchgeführt werden. Das Mikrolinsenarray 673 wird vorzugsweise unter Verwendung von einem Harz, Glas oder dergleichen mit hoher Durchlässigkeit für sichtbares Licht ausgebildet.
<Befestigung>
Als Nächstes wird eine Befestigung der Schicht 563b an der Schicht 563a beschrieben.
In der Schicht 563b sind eine Isolierschicht 618 und eine leitende Schicht 619 bereitgestellt. Die leitende Schicht 619 weist einen Bereich auf, der in der Isolierschicht 618 eingebettet ist. Die Oberflächen der Isolierschicht 618 und der leitenden Schicht 619 sind planarisiert, so dass sie die gleiche Höhe aufweisen.
In der Schicht 563a sind eine Isolierschicht 631 und eine leitende Schicht 639 bereitgestellt. Die leitende Schicht 639 weist einen Bereich auf, der in der Isolierschicht 631 eingebettet ist. Die Oberflächen der Isolierschicht 631 und der leitenden Schicht 639 sind planarisiert, so dass sie die gleiche Höhe aufweisen.
Die leitende Schicht 619 und die leitende Schicht 639 enthalten vorzugsweise das gleiche Metallelement als Hauptkomponente. Die Isolierschicht 618 und die Isolierschicht 631 enthalten die gleiche Komponente.
Beispielsweise kann für die leitenden Schichten 619 und 639 Cu, AI, Sn, Zn, W, Ag, Pt, Au oder dergleichen verwendet werden. Unter Berücksichtigung der Einfachheit beim Verbinden wird vorzugsweise Cu, AI, W oder Au verwendet. Für die Isolierschichten 618 und 631 kann Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Titannitrid oder dergleichen verwendet werden.
Das heißt, dass das gleiche Metallmaterial, das vorstehend beschrieben worden ist, vorzugsweise für die leitenden Schicht 619 und die leitenden Schicht 639 verwendet wird. Außerdem wird das gleiche isolierende Material, das vorstehend beschrieben worden ist, vorzugsweise für die Isolierschicht 618 und die Isolierschicht 631 verwendet. Bei dieser Struktur kann eine Befestigung erfolgen, bei der die Grenzfläche zwischen den Schichten 563b und 563a als Verbindungsstelle dient.
Es sei angemerkt, dass die leitende Schicht 619 und die leitende Schicht 639 jeweils eine mehrschichtige Struktur aus einer Vielzahl von Schichten aufweisen können, und in diesem Fall können die Oberflächenschichten (Verbindungsoberflächen) aus dem gleichen Metallmaterial ausgebildet werden. Außerdem können die Isolierschicht 618 und die Isolierschicht 631 jeweils eine mehrschichtige Struktur aus einer Vielzahl von Schichten aufweisen, und in diesem Fall können die Oberflächenschichten (Verbindungsoberflächen) das gleiche isolierende Material enthalten.
Durch die Befestigung wird die elektrische Verbindung zwischen der leitenden Schicht 619 und der leitenden Schicht 639 hergestellt. Ferner können die Isolierschicht 618 und die Isolierschicht 631 mit mechanischer Festigkeit verbunden werden.
Wenn Metallschichten verbunden werden, kann ein Verbindungsverfahren mit Oberflächenaktivierung verwendet werden, bei dem ein Oxidfilm, eine Verunreinigungsadsorptionsschicht oder dergleichen auf einer Oberfläche durch eine Sputterbehandlung oder dergleichen entfernt wird und gereinigte und aktivierte Oberflächen in Kontakt miteinander gebracht und verbunden werden. Alternativ kann ein Verbindungsverfahren mit Verteilung oder dergleichen verwendet werden, bei dem Oberflächen unter Verwendung von Temperatur und Druck verbunden werden. Bei jedem dieser Verfahren werden die Metallschichten auf atomarer Ebene verbunden, wodurch eine Verbindung erzielt wird, die sowohl elektrisch als auch mechanisch vorteilhaft ist.
Wenn Isolierschichten verbunden werden, kann ein hydrophiles Verbindungsverfahren oder dergleichen verwendet werden, bei dem Oberflächen, die durch Polieren oder dergleichen sehr flach gemacht und mittels Sauerstoffplasmas oder dergleichen einer hydrophilen Behandlung unterzogen wurden, in Kontakt miteinander gebracht und temporär verbunden werden und danach durch Dehydrierung mittels einer Wärmebehandlung final verbunden werden. Auch bei einem hydrophilen Verbindungsverfahren werden die Isolierschichten auf atomarer Ebene verbunden, so dass eine Verbindung erzielt wird, die mechanisch vorteilhaft ist.
Wenn die Schicht 563b und die Schicht 563a befestigt werden, können beispielsweise ein Verbindungsverfahren mit Oberflächenaktivierung und ein hydrophiles Verbindungsverfahren kombiniert werden, da sich die Isolierschichten und die Metallschichten an den Verbindungsoberflächen der beiden Schichten befinden.
Beispielsweise kann ein Verfahren oder dergleichen verwendet werden, bei dem die Oberflächen nach dem Polieren gereinigt werden, die Oberflächen der Metallschichten einer Antioxidationsbehandlung und einer hydrophilen Behandlung unterzogen werden und dann ein Verbinden durchgeführt wird. Außerdem kann eine hydrophile Behandlung durchgeführt werden, bei der ein schwer zu oxidierendes Metall, wie z. B. Au, für eine Oberfläche einer Metallschicht verwendet wird. Es sei angemerkt, dass ein Verbindungsverfahren außer den vorstehenden Verfahren verwendet werden kann.
Durch die vorstehende Befestigung können die Schaltung 303 in der Schicht 563b und die Komponenten des Pixels P in der Schicht 563a elektrisch miteinander verbunden sein.
<Modifikationsbeispiel der mehrschichtigen Struktur 1>
21 stellt ein Modifikationsbeispiel der mehrschichtigen Struktur in 19 dar, die sich in der Struktur der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 in der Schicht 561 und in einem Teil der Struktur der Schicht 563a unterscheidet und auch zwischen der Schicht 561 und der Schicht 563a eine Befestigungsfläche aufweist.
Die Schicht 561 umfasst die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101, Isolierschichten 661, 662, 664 und 665 sowie leitende Schichten 135 und 136.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 ist eine pn-Übergangs-Photodiode, die über einem Siliziumsubstrat ausgebildet wird, und umfasst die Schicht 565b, die einem p-Typ-Bereich entspricht, und die Schicht 565a, die einem n-Typ-Bereich entspricht. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101 ist eine eingebettete Photodiode, und durch einen dünnen p-Typ-Bereich (einen Teil der Schicht 565b), der auf der Oberflächenseite (Stromextraktionsseite) der Schicht 565a bereitgestellt wird, kann ein Dunkelstrom verhindert werden, so dass Rauschen verringert werden kann.
Die Isolierschicht 661 sowie die leitenden Schichten 135 und 136 weisen jeweils eine Funktion als Befestigungsschicht auf. Die Isolierschicht 662 weist eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Die Isolierschicht 664 weist eine Funktion als Elementisolierschicht auf. Die Isolierschicht 665 weist eine Funktion zum Verhindern des Herausfließens von Ladungsträgern auf.
In dem Siliziumsubstrat wird ein Graben bereitgestellt, durch den die Pixel getrennt werden, und die Isolierschicht 665 wird auf der Oberseite des Siliziumsubstrats und in dem Graben bereitgestellt. Indem die Isolierschicht 665 bereitgestellt wird, kann verhindert werden, dass Ladungsträger, die in der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 erzeugt werden, in ein benachbartes Pixel fließen. Außerdem weist die Isolierschicht 665 eine Funktion zum Verhindern des Eindringens von Streulicht auf. Durch die Isolierschicht 665 kann daher eine Farbmischung verhindert werden. Es sei angemerkt, dass ein Antireflexionsfilm zwischen der Oberseite des Siliziumsubstrats und der Isolierschicht 665 bereitgestellt werden kann.
Die Elementisolierschicht kann durch ein Verfahren der lokalen Oxidation von Silizium (local oxidation of silicon, LOCOS) ausgebildet werden. Alternativ kann die Elementisolierschicht durch ein Grabenisolationsverfahren (shallow trench isolation, STI) oder dergleichen ausgebildet werden. Für die Isolierschicht 665 können ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm, und ein organischer Isolierfilm, wie z. B. Polyimid oder Acryl, verwendet werden. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 665 eine mehrschichtige Struktur aufweisen kann.
Die Schicht 565a (der n-Typ-Bereich, entsprechend der Kathode) der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 ist elektrisch mit der leitenden Schicht 135 verbunden. Die Schicht 565b (der p-Typ-Bereich, entsprechend der Anode) ist elektrisch mit der leitenden Schicht 136 verbunden. Die leitenden Schichten 135 und 136 weisen jeweils einen Bereich auf, der in der Isolierschicht 661 eingebettet ist. Die Oberflächen der Isolierschicht 661 und der leitenden Schichten 135 und 136 sind planarisiert, so dass sie die gleiche Höhe aufweisen.
In der Schicht 563a wird die Isolierschicht 638 über der Isolierschicht 637 ausgebildet. Außerdem werden eine leitende Schicht 133, die elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 verbunden ist, und eine leitende Schicht 134 ausgebildet, die elektrisch mit der leitenden Schicht 636 verbunden ist.
Die Isolierschicht 638 sowie die leitenden Schichten 133 und 134 weisen jeweils eine Funktion als Befestigungsschicht auf. Die leitenden Schichten 133 und 134 weisen jeweils einen Bereich auf, der in der Isolierschicht 638 eingebettet ist. Die Oberflächen der Isolierschicht 638 und der leitenden Schichten 133 und 134 sind planarisiert, so dass sie die gleiche Höhe aufweisen.
Hier sind die leitenden Schichten 133, 134, 135 und 136, wie die vorstehend beschriebenen leitenden Schichten 619 und 639, Befestigungsschichten. Außerdem sind die Isolierschichten 638 und 661, wie die vorstehend beschriebenen Isolierschichten 618 und 631, Befestigungsschichten.
Durch die Befestigung der leitenden Schicht 133 an der leitenden Schicht 135 können daher die Schicht 565a (der n-Typ-Bereich, entsprechend der Kathode) der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 elektrisch miteinander verbunden sein. Des Weiteren können durch die Befestigung der leitenden Schicht 134 an der leitenden Schicht 136 die Schicht 565b (der p-Typ-Bereich, entsprechend der Anode) der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und die Leitung 113 (siehe 3) elektrisch miteinander verbunden sein. Außerdem können durch die Befestigung der Isolierschicht 638 an der Isolierschicht 661 die Schicht 561 und die Schicht 563a elektrisch und mechanisch verbunden sein.
<mehrschichtige Struktur 2>
22 ist ein Beispiel für eine Querschnittsansicht einer Schichtanordnung, die die Schichten 560, 561, 562 und 563 umfasst und keine Befestigungsfläche aufweist. Si-Transistoren sind in der Schicht 563 bereitgestellt. OS-Transistoren sind in der Schicht 562 bereitgestellt. Hier wird ein Beispiel beschrieben, in dem Komponenten einer Speicherschaltung in der Schicht 562 und der Schicht 563 bereitgestellt werden und eine Treiberschaltung der Speicherschaltung in der Schicht 563 bereitgestellt wird. Es sei angemerkt, dass die Strukturen der Schicht 561 und der Schicht 560 den Strukturen in 19 gleich sind; deshalb wird ihre Beschreibung hier weggelassen.
<Schicht 563>
Die Schicht 563 umfasst eine Funktionsschaltung, die über dem Siliziumsubstrat 611 bereitgestellt wird. Hier werden als Teil der Funktionsschaltung ein Transistor 251, der in der Treiberschaltung der Speicherschaltung enthalten ist, sowie Transistoren 252 und 253 dargestellt, die in der Speicherschaltung enthalten sind.
<Schicht 562b>
Die Schicht 562b wird über der Schicht 563 ausgebildet. Die Schicht 562b umfasst einen OS-Transistor. Hier wird als Teil der Speicherschaltung ein Transistor 254 dargestellt.
In der Schicht 562b werden Isolierschichten 621, 622, 623, 624, 625, 626, 628 und 629 bereitgestellt. Außerdem wird eine leitende Schicht 627 bereitgestellt. Die leitende Schicht 627 kann elektrisch mit der Leitung 113 (siehe 3) verbunden sein.
Die Isolierschicht 621 weist eine Funktion als Blockierschicht auf. Die Isolierschichten 622, 623, 625, 626, 628 und 629 weisen jeweils eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Die Isolierschicht 624 weist eine Funktion als Schutzfilm auf.
Für die Blockierschicht wird vorzugsweise ein Film verwendet, der eine Funktion zum Verhindern der Diffusion von Wasserstoff aufweist. Bei einer Si-Vorrichtung wird Wasserstoff benötigt, um freie Bindungen abzuschließen; jedoch führt Wasserstoff in der Umgebung eines OS-Transistors zu einer Erzeugung von Ladungsträgern in der Oxidhalbleiterschicht, und die Zuverlässigkeit wird verringert. Daher wird vorzugsweise ein Sperrfilm gegen Wasserstoff zwischen einer Schicht, in der eine Si-Vorrichtung ausgebildet wird, und einer Schicht bereitgestellt, in der ein OS-Transistor ausgebildet wird.
Für den Sperrfilm kann beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid, Galliumoxid, Galliumoxynitrid, Yttriumoxid, Yttriumoxynitrid, Hafniumoxid, Hafniumoxynitrid oder Yttrium-stabilisiertem Zirconiumoxid (YSZ) verwendet werden.
Hier beinhaltet die Speicherschaltung, die in der Schicht 563 und der Schicht 562b enthalten ist, den Transistor 254, den Transistor 253 und den Transistor 252 in der Speicherzelle. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 254 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 253 verbunden. Ein Gate des Transistors 254 ist elektrisch mit dem Transistor 251 verbunden, der in der Treiberschaltung der Speicherschaltung enthalten ist.
Die Speicherzelle schreibt durch den Transistor 254 Daten, wobei das Gate des Transistors 253 ein Datenhalteabschnitt ist. Der Transistor 252 wird eingeschaltet, wodurch ein Lesen in der Speicherzelle durchgeführt wird. Indem ein OS-Transistor mit einem niedrigen Sperrstrom für den Transistor 254, der mit dem Datenhalteabschnitt verbunden ist, verwendet wird, können Daten für eine längere Zeit gehalten werden. Für die Details kann auf die Beschreibung von NOSRAM oder dergleichen bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform verwiesen werden.
In 23A werden Details des OS-Transistors dargestellt. Der in 23A dargestellte OS-Transistor weist eine selbst justierende Struktur auf, bei der eine Isolierschicht über einer Schichtanordnung aus einer Oxidhalbleiterschicht und einer leitenden Schicht bereitgestellt ist und eine Öffnung, die die Oxidhalbleiterschicht erreicht, bereitgestellt ist, wodurch eine Source-Elektrode 705 und eine Drain-Elektrode 706 ausgebildet werden.
Der OS-Transistor kann zusätzlich zu einem Kanalbildungsbereich, einem Source-Bereich 703 und einem Drain-Bereich 704, die in der Oxidhalbleiterschicht gebildet werden, eine Gate-Elektrode 701 und einen Gate-Isolierfilm 702 beinhalten. In der Öffnung werden mindestens der Gate-Isolierfilm 702 und die Gate-Elektrode 701 bereitgestellt. In dem Graben kann ferner eine Oxidhalbleiterschicht 707 bereitgestellt werden.
Der OS-Transistor kann, wie in 23B dargestellt, eine selbst justierende Struktur aufweisen, bei der ein Source-Bereich 703 und ein Drain-Bereich 704 unter Verwendung der Gate-Elektrode 701 als Maske in der Halbleiterschicht ausgebildet werden.
Alternativ kann der OS-Transistor, wie in 23C dargestellt, ein nicht selbst justierender Top-Gate-Transistor sein, der einen Bereich umfasst, in dem sich die Source-Elektrode 705 oder die Drain-Elektrode 706 mit der Gate-Elektrode 701 überlappt.
Der OS-Transistor weist ein Rückgate 535 auf; jedoch kann auch eine Ausführungsform ohne Rückgate zum Einsatz kommen. Das Rückgate 535 kann, wie in einer Querschnittsansicht in der Kanalbreitenrichtung des Transistors in 23D dargestellt, elektrisch mit einem Vordergate eines Transistors verbunden sein, das auf der gegenüberliegenden Seite bereitgestellt ist. Es sei angemerkt, dass, obwohl 23D beispielhaft einen Querschnitt entlang B1-B2 des Transistors in 23A darstellt, das Gleiche auch für Transistoren mit anderen Strukturen gilt. Außerdem kann dem Rückgate 535 ein festes Potential zugeführt werden, das sich von einem Potential unterscheidet, das dem Vordergate zugeführt wird.
<Schicht 562a>
Die Schicht 562a wird über der Schicht 562b ausgebildet. Die Schicht 562a umfasst Komponenten des Pixels P, das einen OS-Transistor beinhaltet. Hier werden als einige Komponenten des Pixels P den Transistor 102 und ein Transistor 103 dargestellt.
In der Schicht 562a werden Isolierschichten 641, 642, 643, 644, 645 und 647 bereitgestellt. Außerdem wird eine leitende Schicht 646 bereitgestellt.
Die Isolierschichten 641, 642, 644, 645 und 647 weisen jeweils eine Funktion als Zwischenschicht-Isolierfilm und Planarisierungsfilm auf. Die Isolierschicht 643 weist eine Funktion als Schutzfilm auf.
Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 ist elektrisch mit der Kathode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 verbunden, die in der Schicht 561 enthalten ist. Die leitende Schicht 646 ist elektrisch mit der Anode der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101, die in der Schicht 561 enthalten ist, und der leitenden Schicht 627 verbunden, die in der Schicht 562b enthalten ist.
Es sei angemerkt, dass, obwohl in der Querschnittsansicht in 22 nicht dargestellt, die Pixelschaltung, die in der Schicht 562a enthalten ist, elektrisch mit der Schaltung 303, die in der Schicht 563 enthalten ist, verbunden sein kann. Außerdem kann die Schaltung 303 elektrisch mit den anderen Funktionsschaltungen verbunden sein.
<Modifikationsbeispiel der mehrschichtigen Struktur 2>
24 stellt ein Modifikationsbeispiel der mehrschichtigen Struktur in 23 dar, die sich in der Struktur der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 101 in der Schicht 561 und in einem Teil der Struktur der Schicht 562a unterscheidet und auch zwischen der Schicht 561 und der Schicht 562a eine Befestigungsfläche aufweist.
Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 101, die in der Schicht 561 enthalten ist, ist eine pn-Übergangs-Photodiode, die über einem Siliziumsubstrat ausgebildet wird, und weist eine ähnliche Struktur wie in 21 auf.
In der Schicht 562a wird die Isolierschicht 648 über der Isolierschicht 647 ausgebildet. Außerdem werden eine leitende Schicht 138, die elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 verbunden ist, und eine leitende Schicht 139 ausgebildet, die elektrisch mit der leitenden Schicht 646 verbunden ist.
Die Isolierschicht 648 sowie leitende Schichten 138 und 139 weisen jeweils eine Funktion als Befestigungsschicht auf. Die leitenden Schichten 138 und 139 weisen jeweils einen Bereich auf, der in der Isolierschicht 648 eingebettet ist. Die Oberflächen der Isolierschicht 648 und der leitenden Schichten 133 und 134 sind planarisiert, so dass sie die gleiche Höhe aufweisen.
Hier sind die leitenden Schichten 138 und 139, wie die vorstehend beschriebenen leitenden Schichten 619 und 639, Befestigungsschichten. Außerdem ist die Isolierschicht 648, wie die vorstehend beschriebenen Isolierschichten 618 und 631, Befestigungsschichten.
Durch die Befestigung der leitenden Schicht 138 an der leitenden Schicht 135 können daher die Schicht 565a (der n-Typ-Bereich, entsprechend der Kathode) der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 102 elektrisch miteinander verbunden sein. Des Weiteren können durch die Befestigung der leitenden Schicht 139 an der leitenden Schicht 136 die Schicht 565b (der p-Typ-Bereich, entsprechend der Anode) der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung und die Leitung 113 (siehe 3) elektrisch miteinander verbunden sein. Außerdem können durch die Befestigung der Isolierschicht 648 an der Isolierschicht 661 die Schicht 561 und die Schicht 562a elektrisch und mechanisch verbunden sein.
Wenn eine Vielzahl von Si-Vorrichtungen übereinander angeordnet wird, wird eine Vielzahl von Polierschritten und Befestigungsschritten erfordert. Folglich bestehen Probleme, dass die Anzahl von Prozessen groß ist, dass eine dedizierte Einrichtung notwendig ist, und dass die Ausbeute niedrig ist, und die Herstellungskosten sind hoch. OS-Transistoren können über dem Siliziumsubstrat, über dem eine Vorrichtung ausgebildet wird, ausgebildet werden, daher können Befestigungsschritte verringert werden.
25A1 ist eine perspektivische Außenansicht, die die Seite der oberen Oberfläche eines Packages zeigt, das einen Bildsensorchip beinhaltet. Das Package beinhaltet ein Package-Substrat 410, an dem ein Bildsensorchip 450 (siehe 25A3) befestigt wird, ein Deckglas 420, einen Klebstoff 430 zum Binden des Package-Substrats 410 und des Deckglases 420 aneinander und dergleichen.
25A2 ist eine perspektivische Außenansicht, die die Seite der unteren Oberfläche des Packages zeigt. An der unteren Oberfläche des Packages wird ein Ball-Grid-Array (BGA) ausgebildet, das Lotkugeln als Bumps 440 beinhaltet. Ohne auf das BGA beschränkt zu sein, kann alternativ ein Land-Grid-Array (LGA), ein Pin-Grid-Array (PGA) oder dergleichen zum Einsatz kommen.
26A3 ist eine perspektivische Ansicht des Packages, in dem das Deckglas 420 und der Klebstoff 430 teilweise dargestellt werden. Elektrodenpads 460 werden über dem Package-Substrat 410 ausgebildet, und die Elektrodenpads 460 sind über Durchgangslöcher elektrisch mit den Bumps 440 verbunden. Die Elektrodenpads 460 sind über Leitungen 470 elektrisch mit dem Bildsensorchip 450 verbunden.
25B1 ist eine perspektivische Außenansicht, die die Seite der oberen Oberfläche eines Kameramoduls zeigt, in dem ein Bildsensorchip an einem Package mit einer Built-in-Linse montiert ist. Das Kameramodul beinhaltet ein Package-Substrat 411, an dem ein Bildsensorchip 451 (25B3 befestigt wird, eine Linsenabdeckung 421, eine Linse 435 und dergleichen. Des Weiteren ist ein IC-Chip 490 (25B3 mit Funktionen einer Treiberschaltung, einer Signalumwandlungsschaltung und dergleichen einer Abbildungsvorrichtung zwischen dem Package-Substrat 411 und dem Bildsensorchip 451 bereitgestellt. Somit wird ein System-in-Package (SiP) ausgebildet.
25B2 ist eine perspektivische Außenansicht, die die Seite der unteren Oberfläche des Kameramoduls zeigt. An der unteren Oberfläche und den Seitenflächen des Package-Substrats 411 werden Montagestege 441 bereitgestellt; diese Struktur kann als Quad-Flat-No-Lead-Package (QFN) bezeichnet werden. Diese Struktur ist nur ein Beispiel, und ein Quad-Flat-Package (QFP), das vorstehende BGA oder dergleichen kann zum Einsatz kommen.
25B3 ist eine perspektivische Ansicht des Moduls, in dem die Linsenabdeckung 421 und die Linse 435 teilweise dargestellt werden. Die Stege 441 sind elektrisch mit Elektrodenpads 461 verbunden, und die Elektrodenpads 461 sind über Leitungen 471 elektrisch mit dem Bildsensorchip 451 oder dem IC-Chip 490 verbunden.
Der Bildsensorchip, der in dem Package mit der vorstehenden Struktur platziert ist, kann leicht an einer Leiterplatte oder dergleichen montiert werden, wodurch er in verschiedenen Halbleitervorrichtungen und elektronischen Geräten eingebaut werden kann.
Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer Beschreibung der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
(Ausführungsform 4)
Beispiele für ein elektronisches Gerät, das die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwenden kann, umfassen Anzeigevorrichtungen, Personal Computer, Bildspeichervorrichtungen oder Bildwiedergabevorrichtungen, welche mit Aufzeichnungsmedien versehen sind, Mobiltelefone, Spielkonsolen (darunter auch tragbare Spielkonsolen), tragbare Datenendgeräte, E-Book-Lesegeräte, Kameras, wie z. B. Videokameras und digitale Fotokameras, Videobrillen (am Kopf getragene Anzeigen bzw. Head-Mounted-Displays), Navigationssysteme, Audio-Wiedergabevorrichtungen (z. B. Car-Audio-Players und digitale Audio-Players), Kopiergeräte, Faxgeräte, Drucker, Multifunktionsdrucker, Geldautomaten (automated teller machines, ATM) und Verkaufsautomaten. 26A bis 26F stellen spezifische Beispiele für diese elektronischen Geräte dar.
26A stellt ein Beispiel für ein Mobiltelefon dar, das ein Gehäuse 981, einen Anzeigeabschnitt 982, einen Bedienknopf 983, einen externen Verbindungsanschluss 984, einen Lautsprecher 985, ein Mikrofon 986, eine Kamera 987 und dergleichen beinhaltet. Der Anzeigeabschnitt 982 des Mobiltelefons beinhaltet einen Berührungssensor. Bedienungen, wie z. B. Telefonieren und Texteingabe, können durch Berührung des Anzeigeabschnitts 982 mit einem Finger, einem Stift oder dergleichen durchgeführt werden. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für das Mobiltelefon verwendet werden.
26B stellt ein tragbares Datenendgerät dar, das ein Gehäuse 911, einen Anzeigeabschnitt 912, Lautsprecher 913, eine Kamera 919 und dergleichen beinhaltet. Eine Touchscreen-Funktion des Anzeigeabschnitts 912 ermöglicht eine Eingabe und Ausgabe von Informationen. Schriftzeichen oder dergleichen können von einem Bild, das durch die Kamera 919 erhalten wird, erkannt und mit dem Lautsprecher 913 als Ton ausgegeben werden. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für das tragbare Datenendgerät verwendet werden.
26C stellt eine Überwachungskamera dar, die eine Trägerbasis 951, eine Kameraeinheit 952, eine Schutzabdeckung 953 und dergleichen beinhaltet. Die Kameraeinheit 952 beinhaltet einen Drehmechanismus oder dergleichen und kann daher, wenn sie an der Decke platziert ist, Bilder in allen Richtungen aufnehmen. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für Bestandteile zum Erhalten eines Bildes in der Kameraeinheit verwendet werden. Es sei angemerkt, dass eine „Überwachungskamera“ eine gewöhnliche Bezeichnung ist und die Anwendungen nicht einschränkt. Beispielsweise kann eine Vorrichtung, die eine Funktion einer Überwachungskamera aufweist, auch als Kamera oder Videokamera bezeichnet werden.
26D stellt eine Videokamera dar, die ein erstes Gehäuse 971, ein zweites Gehäuse 972, einen Anzeigeabschnitt 973, Bedientasten 974, eine Linse 975, ein Gelenk 976, einen Lautsprecher 977, ein Mikrofon 978 und dergleichen beinhaltet. Die Bedientasten 974 und die Linse 975 sind bei dem ersten Gehäuse 971 bereitgestellt, und der Anzeigeabschnitt 973 ist bei dem zweiten Gehäuse 972 bereitgestellt. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für die Videokamera verwendet werden.
26E stellt eine Digitalkamera dar, die ein Gehäuse 961, einen Auslöseknopf 962, ein Mikrofon 963, einen Licht emittierenden Abschnitt 967, eine Linse 965 und dergleichen beinhaltet. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für die Digitalkamera verwendet werden.
26F stellt ein Informationsendgerät in Form einer Armbanduhr dar, das einen Anzeigeabschnitt 932, ein Gehäuse/Armband 933, eine Kamera 939 und dergleichen beinhaltet. Der Anzeigeabschnitt 932 beinhaltet einen Touchscreen zum Bedienen des Informationsendgeräts. Der Anzeigeabschnitt 932 und das Gehäuse/Armband 933 sind flexibel und können vorteilhaft am Körper getragen werden. Die Abbildungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Betriebsverfahren dafür können für das Informationsendgerät verwendet werden.
Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer Beschreibung der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

a11: Bereich,
a13: Bereich,
a21: Bereich,
a31: Bereich,
a33: Bereich,
a41: Bereich,
a0111: Bereich,
a111: Bereich,
a112: Bereich,
a121: Bereich,
a0122: Bereich,
a122: Bereich,
a144: Bereich,
a0211: Bereich,
a211: Bereich,
a0221: Bereich,
a0222: Bereich,
a241: Bereich,
a242: Bereich,
a243: Bereich,
a244: Bereich,
a311: Bereich,
a344: Bereich,
a411: Bereich,
a441: Bereich,
a442: Bereich,
a443: Bereich,
a444: Bereich,
a1611: Bereich,
a1612: Bereich,
a1621: Bereich,
a1622: Bereich,
d11: Bilddaten,
d33: Bilddaten,
d44: Bilddaten,
d0111: Bilddaten,
d111: Bilddaten,
d0122: Bilddaten,
d144: Bilddaten,
d0211: Bilddaten,
d211: Bilddaten,
d0222: Bilddaten,
d244: Bilddaten,
d311: Bilddaten,
d344: Bilddaten,
d411: Bilddaten,
d444: Bilddaten,
d1611: Bilddaten,
d1622: Bilddaten,
IM1: Phasenimagedaten,
IM2: Phasenimagedaten,
IM3: Phasenimagedaten,
IM4: Phasenimagedaten,
IM11: Phasenimagedaten,
IM14: Phasenimagedaten,
IM16: Phasenimagedaten,
IM21: Phasenimagedaten,
IM216: Phasenimagedaten,
IN11: Phasenimagedaten,
IN14: Phasenimagedaten,
IN21: Phasenimagedaten,
IN216: Phasenimagedaten,
KM1: Gittergröße,
KM2: Gittergröße,
100: Abbildungsvorrichtung,
101: photoelektrische Umwandlungsvorrichtung,
102: Transistor,
102a: Transistor,
103: Transistor,
103a: Transistor,
104: Kondensator,
105: Transistor,
105a: Transistor,
108: Transistor,
108a: Transistor,
112: Leitung,
113: Leitung,
114: Leitung,
115: Leitung,
116: Leitung,
117: Leitung,
118: Leitung,
122: Leitung,
133: leitende Schicht,
134: leitende Schicht,
135: leitende Schicht,
136: leitende Schicht,
138: leitende Schicht,
139: leitende Schicht,
161: Transistor,
162: Transistor,
163: Kondensator,
202: Kondensator,
203: Transistor,
204: Transistor,
205: Transistor,
206: Transistor,
207: Widerstand,
211: Leitung,
212: Leitung,
213: Leitung,
215: Leitung,
216: Leitung,
217: Leitung,
218: Leitung,
219: Leitung,
251: Transistor,
252: Transistor,
253: Transistor,
254: Transistor,
300: Abbildungsbereich,
301: Schaltung,
302: Schaltung,
303: Schaltung,
303(1): Schaltung,
303(2): Schaltung,
303e: Schaltung,
304: Schaltung,
304a: Schaltung,
305: Schaltung,
313: Leitung,
320: Schaltung,
320(1): Schaltung,
320(2): Schaltung,
320(3): Schaltung,
321: Schaltung,
322: Schalter,
323: Schalter,
330a: Schaltung,
330b: Schaltung,
331: Schaltung,
332: Schaltung,
332a: Schalter,
332b: Schalter,
332c: Schalter,
333: Schalter,
335: Speicherzelle,
340: Register,
341a: Speicher,
341b: Speicher,
341c: Speicher,
350: Schaltung,
361: Auswahlschaltung,
362: Bildspeicher,
363: Differenzschaltung,
410: Package-Substrat,
411: Package-Substrat,
420: Deckglas,
421: Linsenabdeckung,
430: Klebstoff,
435: Linse,
440: Bump,
441: Stege,
450: Bildsensorchip,
451: Bildsensorchip,
460: Elektrodenpad,
461: Elektrodenpad,
470: Leitung,
471: Leitung,
490: IC-Chip,
535: Rückgate,
545: Halbleiterschicht,
546: Isolierschicht,
560: Schicht,
561: Schicht,
562: Schicht,
562a: Schicht,
562b: Schicht,
563: Schicht,
563a: Schicht,
563b: Schicht,
563c: Schicht,
565a: Schicht,
565b: Schicht,
566a: Schicht,
566b: Schicht,
566c: Schicht,
566d: Schicht,
567a: Schicht,
567b: Schicht,
567c: Schicht,
567d: Schicht,
567e: Schicht,
611: Siliziumsubstrat,
612: Isolierschicht,
613: Isolierschicht,
614: Isolierschicht,
615: Isolierschicht,
616: Isolierschicht,
617: Isolierschicht,
618: Isolierschicht,
619: leitende Schicht,
621: Isolierschicht,
622: Isolierschicht,
623: Isolierschicht,
624: Isolierschicht,
625: Isolierschicht,
626: Isolierschicht,
627: leitende Schicht,
628: Isolierschicht,
629: Isolierschicht,
631: Isolierschicht,
632: Siliziumsubstrat,
633: Isolierschicht,
634: Isolierschicht,
635: Isolierschicht,
636: leitende Schicht,
637: Isolierschicht,
638: Isolierschicht,
639: leitende Schicht,
641: Isolierschicht,
642: Isolierschicht,
643: Isolierschicht,
644: Isolierschicht,
645: Isolierschicht,
646: leitende Schicht,
647: Isolierschicht,
648: Isolierschicht,
651: Isolierschicht,
652: Isolierschicht,
653: Isolierschicht,
654: Isolierschicht,
655: leitende Schicht,
661: Isolierschicht,
662: Isolierschicht,
664: Isolierschicht,
665: Isolierschicht,
671: lichtundurchlässige Schicht,
672: optische Umwandlungsschicht,
673: Mikrolinsenarray,
701: Gate-Elektrode,
702: Gate-Isolierfilm,
703: Source-Bereich,
704: Drain-Bereich,
705: Source-Elektrode,
706: Drain-Elektrode,
707: Oxidhalbleiterschicht,
911: Gehäuse,
912: Anzeigeabschnitt,
913: Lautsprecher,
919: Kamera,
932: Anzeigeabschnitt,
933: Gehäuse/Armband,
939: Kamera,
951: Trägerbasis,
952: Kameraeinheit,
953: Schutzabdeckung,
961: Gehäuse,
962: Auslöseknopf,
963: Mikrofon,
965: Linse,
967: Licht emittierender Abschnitt,
971: Gehäuse,
972: Gehäuse,
973: Anzeigeabschnitt,
974: Bedientaste,
975: Linse,
976: Gelenk,
977: Lautsprecher,
978: Mikrofon,
981: Gehäuse,
982: Anzeigeabschnitt,
983: Bedienknopf,
984: externer Verbindungsanschluss,
985: Lautsprecher,
986: Mikrofon,
987: Kamera

Claims

Abbildungsvorrichtung, die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich in einem Abbildungsbereich umfasst, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich jeweils eine Vielzahl von Pixeln umfassen, deren Anzahl einander gleich ist, wobei die Vielzahl von Pixeln in dem ersten Bereich ein erstes Pixel und ein zweites Pixel umfasst, wobei die Vielzahl von Pixeln in dem zweiten Bereich ein zweites Pixel umfasst, wobei erste Bilddaten entsprechend einem Abbildungssignal erzeugt werden, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird, wobei zweite Bilddaten entsprechend einem Abbildungssignal erzeugt werden, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird, und wobei ein erstes Imagebild entsprechend den ersten Bilddaten und den zweiten Bilddaten erzeugt wird.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Bilddaten durch eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts des Abbildungssignals erzeugt werden, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird, und wobei die zweiten Bilddaten durch eine Verarbeitung zum Ermitteln des Durchschnitts des Abbildungssignals erzeugt werden, das von der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, jeweils eine Funktion zum Umwandeln des Abbildungssignals, das von der Vielzahl von Pixeln ausgegeben wird, in ein erstes Abbildungssignal durch Hinzufügen eines Gewichtskoeffizienten aufweist, wobei die Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, jeweils eine Funktion zum Umwandeln des Abbildungssignals, das von der Vielzahl von Pixeln ausgegeben wird, in ein zweites Abbildungssignal durch Hinzufügen des Gewichtskoeffizienten aufweist, wobei die ersten Bilddaten durch Addieren des ersten Abbildungssignals erzeugt werden, das von jedem der Vielzahl von Pixeln, die in dem ersten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird, und wobei die zweiten Bilddaten durch Addieren des zweiten Abbildungssignals erzeugt werden, das von jedem der Vielzahl von Pixeln, die in dem zweiten Bereich enthalten sind, ausgegeben wird.
Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich die Pixel beinhalten, die derart ausgewählt werden, dass eine ganzzahlige Zeile und eine ganzzahlige Spalte als Einheit der Auswahl verwendet werden.
Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine erste Schaltung umfasst, wobei die erste Schaltung eine Funktion zum Halten eines Potentials aufweist, und wobei die erste Schaltung eine Funktion als Ersatz für das Pixel in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich aufweist.
Abbildungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Transistor, der in dem Pixel enthalten ist, ein Metalloxid in einer Halbleiterschicht umfasst.
Abbildungssystem, das einen Abbildungsbereich umfasst, in dem eine Vielzahl von Pixeln bereitgestellt wird, wobei die Vielzahl von Pixeln in dem Abbildungsbereich ein erstes Pixel, ein zweites Pixel und ein drittes Pixel umfasst, wobei das Abbildungssystem umfasst: einen Schritt zum Erhalten von Abbildungssignalen durch die Vielzahl von Pixeln; einen Schritt zum Einstellen eines ersten Bereichs, der das erste bis dritte Pixel umfasst, in dem Abbildungsbereich; einen Schritt zum Erzeugen von ersten Phasenimagedaten entsprechend den Abbildungssignalen, die von dem ersten Pixel und dem zweiten Pixel, die in dem ersten Bereich enthalten sind, erhalten werden; einen Schritt zum Erzeugen von zweiten Phasenimagedaten entsprechend den Abbildungssignalen, die von dem zweiten Pixel und dem dritten Pixel, die in dem ersten Bereich enthalten sind, erhalten werden; und einen Schritt zum Erzeugen von ersten Imagedaten durch Berechnung von den ersten Phasenimagedaten und den zweiten Phasenimagedaten.
Abbildungssystem nach Anspruch 7, wobei es sich bei den ersten Imagedaten um ein Bild handelt, das durch Extrahieren von Merkmalen aus dem Abbildungssignal erhalten wird.