KR101951486B1 - 신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템 - Google Patents

신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템 Download PDF

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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

신호 전달 장치는, 신호의 입력 동작 및 출력 동작중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 복수의 화소와, 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선을 포함하는 복수의 배선과, 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터 및 용량 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와, 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고 있다. 정전기 보호 회로에서는, 제 1 트랜지스터의 게이트가, 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고, 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인중의 한쪽이, 하나의 신호선 및 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 다른 하나의 배선에 접속되고, 용량 소자의 타단이, 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있다.

Description

신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템{SIGNAL TRANSMISSION APPARATUS AND IMAGING DISPLAY SYSTEM}
본 발명은, 신호의 입력 동작 및 출력 동작중의 적어도 한쪽의 동작(신호 전달 동작)을 행하는 신호 전달 장치, 및 신호의 입력 동작(촬상 동작)을 행하는 촬상 장치를 구비한 촬상 표시 시스템에 관한 것이다.
촬상 장치나 표시 장치 등의 신호 전달 장치에서는, ESD(Electro-Static Discharge ; 정전기 방전) 현상에 기인한 외부로부터의 정전기 입력에 대해 내부의 소자(회로)를 보호하기 위해, 일반적으로, 정전기 보호 회로(ESD 보호 회로)가 마련되어 있다. 예를 들면 특허 문헌 1에는, 신호선 사이에 정전기 보호 회로를 마련하도록 한 촬상 장치가 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2007-294900호 공보
그러나, 상기 특허 문헌 1의 정전기 보호 회로에서는, 정전기로부터의 유효한 보호가 이루어지지 않는 경우도 있을 수 있기 때문에, 정전기로부터의 보호를 보다 확실하게 행하는 것을 가능하게 하는 방법의 제안이 요망된다.
본 발명은 이들의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 정전기로부터 보호를 보다 확실하게 행하는 것이 가능한 신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시의 형태인 신호 전달 장치는, 신호의 입력 동작 및 출력 동작중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 복수의 화소와, 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과, 이 신호선을 포함하는 복수의 배선과, 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터 및 용량 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와, 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비한 것이다. 상기 정전기 보호 회로에서는, 제 1 트랜지스터의 게이트가, 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고, 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고, 용량 소자의 타단이, 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있다.
본 발명의 다른 실시의 형태인 촬상 표시 시스템은, 촬상 장치와, 이 촬상 장치에 의해 얻어진 촬상 신호에 의거한 화상 표시를 행하는 표시 장치를 구비하고, 상기 촬상 장치는 촬상 동작을 행하는 복수의 화소와, 상기 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과, 상기 신호선을 포함하는 복수의 배선과, 상기 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터 및 용량 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와, 상기 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고, 상기 정전기 보호 회로에서는, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트가, 상기 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 상기 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고, 상기 용량 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있다.
본 발명의 실시의 형태에 관한 신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템에서는, 예를 들면 장치 전원이 오프 상태일 때에, 상기 하나의 신호선 및 상기 다른 하나의 배선중의 한쪽의 배선에 대해 정전기가 입력하면, 이들의 배선 사이에 배설된 정전기 보호 회로가 유효 상태(액티브 상태)가 된다. 구체적으로는, 그 정전기가 정전하(正電荷)로 이루어지는 경우 및 부전하(負電荷)로 이루어지는 경우의 어느 것에서도, 정전기 보호 회로 내의 제 1 트랜지스터가 온 상태가 되고, 상기 하나의 신호선 및 상기 다른 하나의 배선중의 다른쪽의 배선측에, 정전기의 전하가 방출된다.
본 발명의 실시의 형태에 관한 신호 전달 장치 및 촬상 표시 시스템에 의하면, 상기 하나의 신호선 및 상기 다른 하나의 배선의 사이에 상기 정전기 보호 회로를 마련하도록 하였기 때문에, 이들의 배선중의 한쪽의 배선에 대해 정전하 또는 부전하의 정전기가 입력된 경우의 어느것에 있어서도, 다른쪽의 배선측에 그 정전기의 전하를 방출할 수 있다. 따라서, 정전기로부터의 보호를 보다 확실하게 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 신호 전달 장치로서의 촬상 장치의 전체 구성례를 도시하는 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 촬상부의 개략 구성례를 도시하는 모식도.
도 3은 도 1에 도시한 화소의 상세 구성례를 도시하는 회로도.
도 4는 도 1에 도시한 정전기 보호부의 상세 구성례를 도시하는 회로도.
도 5는 도 4에 도시한 트랜지스터의 특성례를 도시하는 도면.
도 6은 도 4에 도시한 트랜지스터에서의 전위 설정례를 도시하는 모식도.
도 7은 비교례 1에 관한 정전기 보호부의 구성례를 도시하는 회로도.
도 8은 도 7에 도시한 트랜지스터의 특성례를 도시하는 도면.
도 9는 비교례 2에 관한 정전기 보호부의 구성례를 도시하는 회로도.
도 10은 도 4에 도시한 정전기 보호부에서의 장치 전원이 온 상태일 때의 동작례를 도시하는 회로도.
도 11의 A 및 도 11의 B는 도 4에 도시한 정전기 보호부에서의 장치 전원이 오프 상태일 때(정전하의 정전기 입력시)의 동작례를 도시하는 회로도.
도 12의 A 및 도 12의 B는 도 4에 도시한 정전기 보호부에서의 장치 전원이 오프 상태일 때(부전하의 정전기 입력시)의 동작례를 도시하는 회로도.
도 13은 변형례 1에 관한 정전기 보호부의 구성례를 도시하는 회로도.
도 14는 도 13에 도시한 트랜지스터의 특성례를 도시하는 도면.
도 15는 변형례 2에 관한 정전기 보호부의 구성례를 도시하는 회로도.
도 16은 변형례 3에 관한 정전기 보호부의 구성례를 도시하는 회로도.
도 17의 A 내지 도 17의 C는 변형례 4 내지 6에 관한 촬상부의 개략 구성례를 도시하는 모식도.
도 18은 적용례에 관한 촬상 표시 시스템의 개략 구성례를 도시하는 모식도.
도 19는 본 발명의 다른 변형례에 관한 신호 전달 장치로서의 표시 장치의 전체 구성례를 도시하는 블록도.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시의 형태(N형의 제 1 트랜지스터, 용량 소자, 저항 소자를 갖는 단위 회로의 예)
2. 변형례
변형례 1(P형의 제 1 트랜지스터, 용량 소자, 저항 소자를 갖는 단위 회로의 예)
변형례 2(저항 소자를 제 2 트랜지스터에 의해 구성한 단위 회로의 예)
변형례 3(제 1 트랜지스터, 용량 소자를 갖는 단위 회로의 예)
변형례 4 내지 6(촬상부의 다른 구성례)
3. 적용례(실시의 형태 및 각 변형례의 촬상 장치를 구비한 촬상 표시 시스템의 예)
4. 기타의 변형례(정전기 보호부의 표시 장치에의 적용례 등)
<실시의 형태>
[촬상 장치(1)의 구성]
도 1은, 본 개시된 한 실시의 형태에 관한 신호 전달 장치로서의 촬상 장치(촬상 장치(1))의 전체의 블록 구성을 도시하는 것이다. 촬상 장치(1)는, 신호의 입력 동작(촬상 동작)을 행하는 것이고, 구체적으로는, 촬상광에 의거하여 피사체의 정보를 판독하도록(피사체를 촬상하도록) 되어 있다. 이 촬상 장치(1)는, 촬상부(11), 행 주사부(13), A/D 변환부(14), 열 주사부(15), 시스템 제어부(16) 및 정전기 보호부(18)를 구비하고 있다.
(촬상부(11))
촬상부(11)는, 입사한 촬상광에 응하여 전기 신호를 발생하는 촬상 영역이다. 이 촬상부(11)에는, 입사한 촬상광의 광량에 응한 전하량의 광전하를 발생하여 내부에 축적한 광전 변환부(후술하는 광전 변환 소자(21))를 갖는 화소(촬상 화소)(20)가, 행렬형상(매트릭스형상)으로 2차원 배치되어 있다. 환언하면, 이들 복수의 화소(20)에서는, 신호의 입력 동작(촬상 동작)이 이루어지도록 되어 있다. 또한, 도 1중에 도시한 바와 같이, 이하, 촬상부(11) 내에서의 수평 방향(행 방향)을 "H"방향으로 하고, 수직 방향(열방향)을 "V"방향으로 하여 설명한다.
도 2는, 이 촬상부(11)의 개략 구성례를 도시한 것이다. 촬상부(11)에서는, 상기한 화소(20)가 행렬형상으로 배치되고 이루어지는 광전 변환층(111)이 마련되어 있다. 이 광전 변환층(111)에서는, 도면중에 도시한 바와 같이, 입사한 촬상광(Lin)에 의거한 정보의 판독을 행하도록 되어 있다.
도 3은, 화소(20)의 회로 구성례를 도시한 것이다. 화소(20)에는, 하나의 광전 변환 소자(21)와, 하나의 트랜지스터(22)가 마련되어 있다. 이 화소(20)에는 또한, H방향에 따라서 연재되는 판독 제어선(Lread)과, V방향에 따라서 연재되는 신호선(Lsig)이 접속되어 있다.
광전 변환 소자(21)는, 예를 들면 PIN(Positive Intrinsic Negative)형의 포토 다이오드로 이루어지고, 입사광(촬상광(Lin))의 광량에 응한 전하량의 신호 전하를 발생하도록 되어 있다. 그리고, 이 광전 변환 소자(21)의 캐소드는, 축적 노드(N)에 접속되어 있다.
트랜지스터(22)는, 판독 제어선(Lread)으로부터 공급되는 행 주사 신호에 응하여 온 상태가 됨에 의해, 광전 변환 소자(21)에서 발생한 신호 전하(입력 전압(Vin))를 신호선(Lsig)에 출력하는 트랜지스터이다. 이 트랜지스터(22)는, 여기서는 N채널형(N형)의 전계 효과 트랜지스터(FET)에 의해 구성되어 있다. 단, 트랜지스터(22)가 P채널형(P형)의 FET 등에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이 트랜지스터(22)는 또한, 예를 들면, 미결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 실리콘계 반도체를 이용하여 구성되어 있다. 또는, 산화 인듐갈륨아연(InGaZnO) 또는 산화 아연(ZnO) 등의 산화물 반도체를 이용하여 구성하여도 좋다. 미결정 실리콘, 다결정 실리콘(폴리실리콘) 및 산화물 반도체는, 어모퍼스 실리콘에 비하여 이동도(μ)가 높기 때문에, 예를 들면 트랜지스터(22)에 의한 신호의 고속 판독이 가능해진다.
이 화소(20)에서는, 트랜지스터(22)의 게이트가 판독 제어선(Lread)에 접속되고, 소스가 신호선(Lsig)에 접속되고, 드레인이, 광전 변환 소자(21)의 캐소드(축적 노드(N))에 접속되어 있다. 또한, 광전 변환 소자(21)의 애노드는, 그라운드(접지)에 접속되어 있다.
(정전기 보호부(18))
정전기 보호부(18)는, ESD 현상에 기인한 외부로부터의 정전기 입력에 대해, 내부의 소자(구체적으로는, 화소(20) 내의 트랜지스터(22)나 광전 변환 소자(21) 등)를 보호하는 기능(ESD 보호 기능)을 갖고 있다. 구체적으로는, 신호선(Lsig) 등을 통하여 입력하는 정전기에 대해 내부의 소자를 보호하는 역할을 담당하고 있다. 또한, 여기서는, 정전기 보호부(18)가 촬상 영역(촬상부(11)) 내에 마련되어 있는 경우의 예를 나타내고 있지만, 이것으로 한정되지는 않는다.
도 4는, 이 정전기 보호부(18)의 회로 구성례를 도시한 것이다. 정전기 보호부(18)는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(180)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다. 또한, 여기서는 편의상, 도면중에 도시한 6개의 신호선을, Lsig1 내지 Lsig6으로서 나타내고 있다.
단위 회로(180)는, 신호선(Lsig), 그라운드선(Lgnd)(접지선) 및 전원선(도시 생략)으로 이루어지는 복수의 배선중의, 하나의 신호선(Lig)과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되어 있다. 구체적으로는, 하나의 신호선(Lig)과 다른 하나의 신호선(Lig)과의 사이(인접하는 한 쌍의 신호선(Lsig)의 사이), 하나의 신호선(Lsig)과 하나의 그라운드선(Lgnd)과의 사이, 또는, 하나의 신호선(Lsig)과 하나의 전원선과의 사이(도시 생략)에, 단위 회로(180)가 배설되어 있다. 도 4에 도시한 예에서는, 신호선(Lsig1, Lsig2)의 사이, 신호선(Lsig2, Lsig3)의 사이, 신호선(Lsig3, Lsig4)의 사이, 신호선(Lsig4, Lsig5)의 사이 및 신호선(Lsig5, Lsig6)의 사이에, 단위 회로(180)가 배설되어 있다(본 개시에서의 "제 1 보호 회로" 의 한 구체예에 대응). 또한, 신호선(Lsig6)과 그라운드선(Lgnd)과의 사이에, 단위 회로(180)가 배설되어 있다(본 개시에서의 "제 2 보호 회로"의 한 구체예에 대응). 이와 같이, 도 4에 도시한 정전기 보호부(18)에서는, 복수의 단위 회로(180)(상기한 "제 1 보호 회로" 및 "제 2 보호 회로")가, 인접하는 복수의 배선(여기서는, 복수의 신호선(Lsig1 내지 Lsig6) 및 그라운드선(Lgnd) 등)의 사이에서, 연속적으로(서로 이웃하여) 배설되어 있다. 또한, 상기한 그라운드선(Lgnd)이나 전원선(도시 생략)은, 예를 들면 촬상부(11) 내의 단부(端部) 영역(예를 들면 H방향에 따른 우단부나 좌단부)에 마련되어 있다.
단위 회로(180)는, 하나의 트랜지스터(Tr1)(제 1의 트랜지스터)와, 하나의 용량 소자(C1)와, 하나의 저항 소자(R1)를 갖고 있다. 트랜지스터(Tr1)는, 여기서는 N채널형(N형)의 FET에 의해 구성되어 있다. 또한, 트랜지스터(Tr1)에서의 게이트, 소스, 드레인은 각각, 도 4중에서 "G", "S", "D"로서 나타내고 있고, 이후의 다른 도면에서도 마찬가지이다. 각 단위 회로(180)에는 또한, H방향에 따라서 연재되는 보호 제어선(Lctl1)(제 1의 제어선)이 접속되어 있다.
이 단위 회로(180)에서는, 트랜지스터(Tr1)의 게이트가, 저항 소자(R1)를 통하여 보호 제어선(Lctl1)과 간접적으로 접속되어 있다. 즉, 저항 소자(R1)의 일단이 보호 제어선(Lctl1)에 접속되고, 저항 소자(R1)의 타단이 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(Tr1)에서의 소스 및 드레인중의 한쪽(여기서는 드레인)이, 하나의 신호선(Lsig) 및 용량 소자(C1)의 일단에 접속되고, 다른쪽(여기서는 소스)이, 전술한 다른 하나의 배선(여기서는 신호선(Lsig) 또는 그라운드선(Lgnd))에 접속되어 있다. 용량 소자(C1)의 타단은, 트랜지스터(Tr1)의 게이트 및 저항 소자(R1)의 타단에 접속되어 있다.
여기서, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)는, 촬상 장치(1)의 전원(장치 전원)이 온 상태(장치 동작 상태)일 때에 트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 되도록, 설정되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 트랜지스터(Tr1)에서의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)<0을 충족시키도록, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)가 신호선(Lsig)의 전위(신호 전압)(Vsig)보다도 낮게 설정되어 있다. 또한, 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이, 신호선(Lsig)의 전위(Vsig)(트랜지스터(Tr1)의 소스 전위에 대응)가 변화(여기서는, 0V 내지 1V의 사이에서 변화)한 경우에도 Vgs<0을 충족시키도록, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)(트랜지스터(Tr1)의 게이트 전위에 대응)가 설정되어 있다. 이에 의해, 도 5중의 화살표(P11)로 도시한 바와 같이, 트랜지스터(Tr1)에서의 임계치 전압(Vth)이 마이너스측(부측)으로 다소 변동한 경우라도, 이 트랜지스터(Tr1)에서의 리크 전류(오프 상태일 때의 누설 전류)를 낮게 억제할 수 있다. 따라서 장치 전원이 온 상태일 때에, 그와 같은 트랜지스터(Tr1)에서의 리크 전류에 기인한 각 화소(20)로부터의 신호(전하)의 판독 동작에의 악영향(전하량의 저감 등)이 억제되도록 되어 있다. 즉, 화소(20)가 이른바 패시브형의 회로 구성(화소(20) 내에 소스 팔로워 회로 등의 앰프가 마련되지 않은 구성)이라도, 신호선(Lsig)에서의 전위 변동(전하 소실)이 저감 또는 회피되도록 되어 있다.
도 1에 도시한 행 주사부(13)는, 예를 들면 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되어 있고, 촬상부(11) 내의 각 화소(20)를 예를 들면 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 이와 같은 행 단위로의 구동은, 상기한 판독 제어선(Lread)을 통하여, 상기한 행 주사 신호를 공급함에 의해 이루어진다.
A/D 변환부(14)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수(여기서는 4개)의 신호선(Lsig)때마다 1개 마련된 복수의 열 선택부(17)를 갖고 있고, 신호선(Lsig)을 통하여 입력한 신호 전압에 의거하여 A/D 변환(아날로그/디지털 변환)을 행하는 것이다. 또한, 각 열 선택부(17)는, 예를 들면, 앰프, 용량 소자(콘덴서), 스위치, 샘플 홀드(S/H) 회로, 수평 선택 스위치 및 A/D 컨버터(모두 도시 생략) 등을 포함하여 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해 A/D 변환부(14)에서는, 디지털 신호로 이루어지는 출력 데이터(Dout)(촬상 신호)가 생성되고, 외부에 출력되도록 되어 있다.
열 주사부(15)는, 예를 들면 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등을 포함하여 구성되어 있고, 상기한 열 선택부(17) 내의 각 수평 선택 스위치(도시 생략)를 주사하면서 순번대로 구동하는 것이다. 이 열 주사부(15)에 의한 선택 주사에 의해, 신호선(Lsig)의 각각을 통하여 전송된 각 화소(20)의 신호(상기한 출력 데이터(Dout))가 순번대로 출력되도록 되어 있다.
시스템 제어부(16)는, 상기한 행 주사부(13), A/D 변환부(14) 및 열 주사부(15) 등의 동작을 제어하는 것이다. 구체적으로는, 시스템 제어부(16)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 갖고 있고, 이 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로, 행 주사부(13), A/D 변환부(14) 및 열 주사부(15) 등의 구동 제어를 행한다. 이와 같이 하여, 시스템 제어부(16)의 제어에 의거하여, 행 주사부(13), A/D 변환부(14) 및 열 주사부(15)가 각각 촬상부(11) 내의 복수의 화소(20)에 대한 촬상 구동(순차 주사)을 행함에 의해, 촬상부(11)로부터 출력 데이터(Dout)가 취득되도록 되어 있다.
[촬상 장치(1)의 작용 및 효과]
(1. 기본 동작)
이 촬상 장치(1)에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 촬상광(Lin)이 촬상부(11)에 입사하면, 광전 변환층(111)(도 3에 도시한 각 화소(20) 내의 광전 변환 소자(21))에서는, 이 촬상광(Lin)이 신호 전하로 변환(광전 변환)된다. 이 광전 변환에 의해 발생한 전하에 의해, 축적 노드(N)에서는 축적 노드 용량에 응한 전압 변화가 생긴다. 구체적으로는, 축적 노드 용량을 "Cs", 발생한 전하를 "q"라고 하면, 축적 노드(N)에서는 (q/Cs)의 분만큼 전압이 저하된다. 이와 같은 전압 변화에 응하여, 트랜지스터(22)의 드레인에는 입력 전압(Vin)(광전 변환 소자(21)에서 발생한 신호 전하)이 인가된다. 이 트랜지스터(22)에 공급되는 입력 전압(Vin)은, 판독 제어선(Lread)으로부터 공급되는 행 주사 신호에 응하여 트랜지스터(22)가 온 상태가 되면, 그 전하가 신호선(Lsig)에 출력된다(판독된다).
이와 같이 하여 판독된 신호는, 신호선(Lsig)을 통하여 복수(여기서는 4개)의 화소열마다, A/D 변환부(14) 내의 열 선택부(17)에 입력된다. 열 선택부(17)에서는, 우선, 각 신호선(Lsig)으로부터 입력된 신호 전하마다 차지 앰프 등에서 Q-V 변환을 행하여, 신호 전하로부터 신호 전압으로의 변환을 행한다. 뒤이어, 변환된 신호 전압마다 A/D 변환을 행하여, 디지털 신호로 이루어지는 출력 데이터(Dout)(촬상 신호)를 생성한다. 이와 같이 하여, 각 열 선택부(17)로부터 출력 데이터(Dout)가 순번대로 출력되고, 외부에 전송된다.
(2. 정전기 보호부의 작용)
다음에, 본 실시의 형태에서의 특징 부분의 하나인, 정전기 보호부(18)(단위 회로(18))의 작용에 관해, 비교례(비교례 1, 2)와 비교하면서 상세히 설명한다.
(2-1. 비교례 1)
도 7은, 비교례 1에 관한 정전기 보호부의 회로 구성을 도시한 것이다. 이 비교례 1의 정전기 보호부는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(108)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다.
단위 회로(108)는, N채널형(N형)의 FET로 이루어지는 2개의 트랜지스터(Tr101, 102)를 갖고 있다. 또한, 각 단위 회로(108)에는, V방향에 따라서 연재되는 신호선(Lsig)과, H방향에 따라서 연재되는 전원선(VDD) 및 전원선(VSS)(그라운드선)이 접속되어 있다. 이 단위 회로(108)에서는, 트랜지스터(Tr101)의 게이트 및 소스가 모두 신호선(Lsig)에 접속되고, 트랜지스터(Tr101)의 드레인이 전원선(VDD)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(Tr102)의 게이트 및 소스가 함께 전원선(VSS)에 접속되고, 트랜지스터(Tr102)의 드레인이 신호선(Lsig)에 접속되어 있다. 이와 같은 회로 구성에 의해, 트랜지스터(Tr101, Tr102)는 각각, 도면중에 파선으로 도시한 방향의 다이오드(정류 소자)로서 기능하도록 되어 있다. 즉, 애노드가 전원선(VDD)에 접속됨과 함께 캐소드가 신호선(Lsig)에 접속된 다이오드와, 애노드가 신호선(Lsig)에 접속됨과 함께 캐소드가 전원선(VSS)에 접속된 다이오드가 배치되어 있는 것에 상당한다.
이와 같은 구성에 의해 단위 회로(108)에서는, 신호선(Lsig)에 대해 정전하의 정전기가 입력하면, 그 정전기의 전하는, 트랜지스터(Tr101)를 통하여 전원선(VDD)에 방출된다. 또한, 신호선(Lsig)에 대해 부전하의 정전기가 입력하면, 그 정전기의 전하는, 트랜지스터(Tr102)를 통하여 전원선(VSS)에 방출된다. 이와 같이 하여 비교례 1에서는, 신호선(Lsig)을 통하여 입력하는 정전기에 대해 내부의 소자가 보호되도록 되어 있다.
그런데, 이 비교례 1의 정전기 보호부에서는, 트랜지스터(Tr101, Tr102)에서 각각, 소스와 게이트가 서로 접속되어 있고, 항상 Vgs=0V에 설정되어 있는 것에 기인하여, 이하의 문제가 생긴다. 즉, 예를 들면 도 8중의 화살표(P101)로 도시한 바와 같이, 트랜지스터(Tr101, Tr102)에서의 임계치 전압(Vth)이 마이너스측으로 다소라도 변동하면, 트랜지스터(Tr101, Tr102)에서의 리크 전류가 현저하게 증가해 버린다(도 8중의 화살표(P102) 참조). 이 때문에, 그와 같은 트랜지스터(Tr101, Tr102)에서의 리크 전류에 기인하여, 각 화소(20)로부터의 신호(전하)의 판독 동작할 때에, 신호선(Lsig)에서의 전위 변동(전하 소실)이 생겨 버린다. 이 때문에, 특히 전술한 패시브형의 화소 회로 구성의 경우, 촬상 화상에서 선(線)결함 등의 화질 열화가 발생하여 버리게 된다.
또한, 이 비교례 1의 정전기 보호부에서는, 각 신호선(Lsig)과 2개의 전원선(VDD, VSS)이 교차하고 있기 때문에, 이하의 문제도 생긴다. 즉, 이들의 배선 사이에 형성된 기생 용량(Cp)(도 7중에 파선으로 도시)이 커져서, 소비 전력이 증가하거나, 신호선(Lsig)에서의 전압 파형이 무디어져 버리거나 한다.
(2-2. 비교례 2)
도 9는, 비교례 2에 관한 정전기 보호부의 회로 구성을 도시한 것이다. 이 비교례 2의 정전기 보호부는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(208)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다. 각 단위 회로(208)에는, V방향에 따라서 연재되는 복수의 신호선(여기서는, 3개의 신호선(Lsig201 내지 Lsig203)을 도시)과, H방향에 따라서 연재되는 하나의 보호 제어선(Lctl1)이 접속되어 있다. 또한, 각 단위 회로(208)는, 인접하는 한 쌍의 신호선 사이(여기서는, 신호선(Lsig201, Lsig202) 사이 및 신호선(Lsig202, Lsig203) 사이)에 배설되어 있다.
단위 회로(208)는, N채널형(N형)의 FET로 이루어지는 하나의 트랜지스터(Tr201)를 갖고 있다. 이 단위 회로(208)에서는, 트랜지스터(Tr201)의 게이트가 보호 제어선(Lctl1)에 접속되고, 소스가 상기 한 쌍의 신호선중의 한쪽의 신호선에 접속되고, 드레인이 다른쪽의 신호선에 접속되어 있다.
이와 같은 구성에 의해 단위 회로(208)에서는, 예를 들면 장치 전원이 오프 상태(장치 정지 상태)일 때에, 한쪽의 신호선에 대해 부전하의 정전기가 입력하면, Vgs>0이 되여 트랜지스터(Tr201)가 온 상태가 되기 때문에, 그 정전기의 전하가 다른쪽의 신호선측으로 방출된다. 이에 의해 비교례 2에서는, 신호선(Lsig)을 통하여 입력한 부전하의 정전기에 대해서는, 내부의 소자가 보호되도록 되어 있다.
그런데, 예를 들면 장치 전원이 오프 상태일 때에, 한쪽의 신호선에 대해 정전하의 정전기가 입력한 경우에는, Vgs<0인 채이기(Vgs>0으로는 되지 않기) 때문에, 트랜지스터(Tr201)가 온 상태로는 되지 않고, 그 정전기의 전하가 다른쪽의 신호선측으로 방출되지 않는다. 즉, 이 비교례 2의 정전기 보호부에서는, 정전기가 부전하인 경우에는 유효하게 동작하는(내부의 소자가 유효하게 보호되는) 것이지만, 정전기가 정전하인 경우에는, 유효하게 동작하지 않는다(내부의 소자가 유효하게 보호되지 않는다). 이와 같이 비교례 2에서는, 장치 전원이 오프 상태일 때에, 정전기로부터의 유효한 보호가 이루어지지 않는 경우도 있을 수 있는 것이다.
또한, 이 비교례 2의 정전기 보호부에서는, 본 실시의 형태의 정전기 보호부(18)와는 달리, 단위 회로(208)의 모두가 한 쌍의 신호선 사이에 배치되어 있는(단위 회로(208)가 전원선이나 그라운드선에 접속되어 있지 않는) 것이기 때문에, 이하의 문제도 생길 수 있다. 즉, 신호선을 통하여 입력된 정전기의 전하의 최종적인 방출 경로가 존재하지 않기 때문에, 전계의 방출 효과(정전기로부터의 보호 기능)가 불충분하게 되고, 경우에 따라서는 일부의 소자가 완전히 보호되지 않을 우려가 있다.
(2-3. 본 실시의 형태)
이에 대해 본 실시의 형태에서는, 도 4에 도시한 구성의 복수의 단위 회로(180)가 정전기 보호부(18) 내에 마련되어 있음에 의해, 각 단위 회로(180)에서는 이하 상세히 기술하는 동작이 이루어지고, 그 결과, 상기 비교례 1, 2에 비하여 정전기로부터의 보호가 보다 확실하게 행하여진다.
(A. 장치 전원이 온 상태일 때)
우선, 장치 전원이 온 상태일 때에는, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)가, 트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 되도록 설정되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이, 장치 전원이 온 상태일 때에는, 정전기 보호부(18) 내의 각 단위 회로(180)에서는, 트랜지스터(Tr1)가 항상 오프 상태가 된다. 즉, 장치 전원이 온 상태일 때에는, 정전기 보호부(18)는 무효 상태(비액티브 상태)가 된다. 여기서, 도 10 및 후술하는 도 11의 A, 도 11의 B 및 도 12의 A, 도 12의 B에서는 각각, 편의상, 각 트랜지스터(Tr1)를 스위치로서 도시하고 있다.
(B. 장치 전원이 오프 상태일 때)
한편, 장치 전원이 오프 상태일 때에는, 각 신호선(Lsig) 및 보호 제어선(Lctl1)이 각각 플로팅 상태가 되고, 이하의 도 11의 A, 도 11의 B 및 도 12의 A, 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 정전기 보호부(18)가 유효 상태(액티브 상태)가 된다. 또한, 촬상부(11)에 대해 아무것도 접속되지 않은 경우(예를 들면, 촬상부(11)의 제조 공정중의 경우)에도, 마찬가지이다. 그리고, 이들의 도 11의 A, 도 11의 B 및 도 12의 A, 도 12의 B에서는, 편의상, 정전기 보호부(18) 내에 도시한 6개의 단위 회로(180)를, 단위 회로(180-1 내지 180-6)로서 나타내고 있다.
(정전하의 정전기가 입력한 경우)
여기서, 예를 들면 도 11의 A에 도시한 바와 같이, 신호선(Lsig5)을 통하여 정전하의 정전기가 입력하면(도면중의 화살표(P21) 참조), 단위 회로(180-5) 내의 트랜지스터(Tr1)에서, 소스-드레인 사이의 전압(Vds)>0이 된다. 또한, 그에 수반하여, 용량 소자(C1)에 의한 용량 결합에 의해, 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전위도 상승하고(도면중의 화살표(P22) 참조), 게이트-소스 사이의 전압(Vgs)>0이 된다. 따라서 이 단위 회로(180-5) 내의 트랜지스터(Tr1)가 선택적으로 온 상태가 되고, 신호선(Lsig5)을 통하여 단위 회로(180-5) 내에 입력한 정전기의 전하(정전하)가, 트랜지스터(Tr1)의 소스측(신호선(Lsig6)측)으로 방출된다(도면중의 화살표(P21) 참조). 즉, 인접하는 2개의 신호선(Lsig5, Lsig6) 사이가, 전기적으로 단락 상태(쇼트 상태)가 된다. 또한, 이때, 단위 회로(180-5) 내의 저항 소자(R1)에 의해, 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 보호 제어선(Lctl1)과의 전위차가 일정 기간 유지되기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버릴(오프 상태가 되어 버릴) 우려가 회피되다. 그리고, 이때 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버리면, 신호선(Lsig5)에 입력한 정전기의 전하를 신호선(Lsig6)에 방출할 수가 없게 되어 버린다.
뒤이어, 예를 들면 도 11의 B에 도시한 바와 같이, 신호선(Lsig6)측으로 방출된 정전기의 전하(정전하)는, 단위 회로(180-5)와 인접하는 단위 회로(180-6)에 입력된다(도면중의 화살표(P23) 참조). 그러면, 이 단위 회로(180-6)에서도, 상기한 바와 마찬가지로 하여 트랜지스터(Tr1)가 선택적으로 온 상태가 된다. 즉, Vds>0이 됨과 함께, 용량 소자(C1)에 의한 용량 결합에 의해 게이트 전위도 상승하고(도면중의 화살표(P24) 참조), Vgs>0이 된다. 따라서 단위 회로(180-5)측부터 단위 회로(180-6) 내에 입력한 정전기의 전하(정전하)가, 트랜지스터(Tr1)의 소스측(그라운드선(Lgnd)측)으로 방출된다(도면중의 화살표(P23) 참조). 즉, 인접하는 신호선(Lsig6) 및 그라운드선(Lgnd)끼리가 전기적으로 단락 상태가 되고, 정전기의 전하(정전하)가 최종적으로 그라운드선(Lgnd)으로 방출된다. 이와 같이 하여, 장치 전원이 오프 상태일 때에 신호선(Lsig)을 통하여 정전하의 정전기가 입력되면, 정전기 보호부(18) 내의 단위 회로(180)에서, 계속해서(순차적으로) 트랜지스터(Tr1)가 온 상태가 되고, 최종적으로 전원선(도시 생략) 또는 그라운드선(Lgnd)으로 방출된다. 이때, 전하가 계속해서 분배되어 가기 때문에, 전위는 점차로 저하되어 가게 된다. 그 결과, 상기 비교례 1, 2에 비하여, 정전기로부터의 보호가 보다 확실하게 행하여진다.
(부전하의 정전기가 입력한 경우)
한편, 예를 들면 도 12의 A에 도시한 바와 같이, 신호선(Lsig5)을 통하여 부전하의 정전기가 입력하면(도면중의 화살표(P31) 참조), 상기한 정전하의 경우와는 역방향인 단위 회로(180-4) 내의 트랜지스터(Tr1)에서, Vds>0이면서 Vgs>0이 된다. 따라서 이 단위 회로(180-4) 내의 트랜지스터(Tr1)가 선택적으로 온 상태가 되고, 신호선(Lsig5)을 통하여 단위 회로(180-4) 내에 입력한 정전기의 전하(부전하)가, 트랜지스터(Tr1)의 드레인측(신호선(Lsig4)측)으로 방출된다(도면중의 화살표(P31) 참조). 즉, 인접하는 2개의 신호선(Lsig5, Lsig4)끼리가, 전기적으로 단락 상태가 된다. 또한, 이때에도 단위 회로(180-4) 내의 저항 소자(R1)에 의해, 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 보호 제어선(Lctl1)과의 전위차가 일정 기간 유지되기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버릴 우려가 회피된다.
뒤이어, 예를 들면 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 신호선(Lsig4)측으로 방출된 정전기의 전하(부전하)는, 단위 회로(180-4)와 인접하는 단위 회로(180-3)에 입력된다(도면중의 화살표(P32) 참조). 그러면, 이 단위 회로(180-3)에서도, 상기한 바와 마찬가지로 하여 Vds>0이면서 Vgs>0이 되어, 트랜지스터(Tr1)가 선택적으로 온 상태가 된다. 따라서 단위 회로(180-4)측에서 단위 회로(180-3) 내에 입력한 정전기의 전하(부전하)가, 트랜지스터(Tr1)의 드레인측(신호선(Lsig3)측)으로 방출된다(도면중의 화살표(P32) 참조). 즉, 인접하는 신호선(Lsig4, Lsig3)끼리가 전기적으로 단락 상태가 된다. 또한, 이후도 마찬가지 동작이 연속적으로 행해짐에 의해, 정전기의 전하(부전하)가, 최종적으로 전원선(도시 생략) 또는 그라운드선(Lgnd)으로 방출된다. 이와 같이 하여, 장치 전원이 오프 상태일 때에 신호선(Lsig)을 통하여 부전하의 정전기가 입력되면, 정전기 보호부(18) 내의 단위 회로(180)에서, 계속해서(순차적으로) 트랜지스터(Tr1)가 온 상태가 되고, 최종적으로 전원선(도시 생략) 또는 그라운드선(Lgnd)으로 방출된다. 이때도 전하가 계속해서 분배되어 가기 때문에, 전위는 점차로 저하되고 가게 된다. 그 결과, 이 경우도 상기 비교례 1, 2에 비하여, 정전기로부터의 보호가 보다 확실하게 행하여진다.
이상과 같이 본 실시의 형태에서는, 신호선(Lsig), 그라운드선(Lgnd)(접지선) 및 전원선(도시 생략)으로 이루어지는 복수의 배선중의 하나의 신호선(Lig)과 다른 하나의 배선과의 사이에, 단위 회로(180)를 갖는 정전기 보호부(18)를 마련하도록 하였기 때문에, 이들의 배선중의 한쪽의 배선에 대해 정전하 또는 부전하의 정전기가 입력된 경우의 어느것에서도, 다른쪽의 배선측에 그 정전기의 전하를 방출할 수 있다. 따라서, 정전기로부터의 보호를 보다 확실하게 행하는 것이 가능해지고(정전 내압을 향상시킬 수 있고), 정전기에 의한 소자의 특성 변화를 저감하거나 수율을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 정전기 보호부(18)에서는, 상기한 바와 같이, 정전기 자신의 전하를 이용하여 그 정전기의 전하를 방출시키도록 하고 있기 때문에, 특수한 디바이스를 별도 마련하는 일 없고, 정전 내압을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 장치 전원이 온 상태일 때에는, 트랜지스터(Tr1)의 임계치 전압(Vth) 등이 흐트러져도 리크 전류가 작아지도록 제어되어 있기 때문에, 각 화소(20)로부터의 신호(전하)의 판독 동작할 때에, 신호선(Lsig)에서의 전위 변동(전하 소실)을 억제할 수 있다. 따라서, 화소(20)가 전술한 패시브형의 회로 구성이라도, 촬상 화상에서의 선결함 등의 화질 열화의 발생을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 단위 회로(180) 내에 저항 소자(R1)를 마련하도록 하였기 때문에, 트랜지스터(Tr1)의 게이트와 보호 제어선(Lctl1)과의 전위차를 일정 기간 유지할 수 있고, 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버리는 것을 회피하여, 정전기 보호부(18)를 보다 확실하게 동작시키는 것이 가능해진다.
더하여, 복수의 단위 회로(180)가, 인접하는 복수의 배선(여기서는, 복수의 신호선(Lsig1 내지 Lsig6) 및 그라운드선(Lgnd) 등)의 사이에서 연속적으로 배설되어 있도록 하였기 때문에, 정전기의 전하를 최종적으로 전원선(도시 생략) 또는 그라운드선(Lgnd)으로 방출할 수 있고, 정전기로부터의 보호를 더욱 확실하게 행하는 것이 가능해진다.
<변형례>
계속해서, 상기 실시의 형태의 변형례(변형례 1 내지 6)에 관해 설명한다. 그리고, 실시의 형태에서의 구성 요소와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
(변형례 1)
도 13은, 변형례 1에 관한 정전기 보호부(정전기 보호부(18A))의 회로 구성을 도시한 것이다. 본 변형례의 정전기 보호부(18A)는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(180A)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다.
본 변형례의 단위 회로(180A)는, 상기 실시의 형태의 단위 회로(180)에서, N채널형(N형)의 FET로 이루어지는 트랜지스터(Tr1) 대신에, P채널형(P형)의 FET로 이루어지는 트랜지스터(Tr1)를 이용하도록 한 것이다.
또한, 본 변형례에서도, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)는, 장치 전원이 온 상태일 때에 트랜지스터(Tr1)가 오프 상태가 되도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 트랜지스터(Tr1)에서의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)>0을 충족시키도록, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)가 신호선(Lsig)의 전위(신호 전압)(Vsig)보다도 높게 설정되어 있다. 또한, 이때에도, 신호선(Lsig)의 전위(Vsig)가 변화한 경우에도 Vgs>0을 충족시키도록, 보호 제어선(Lctl1)의 전위(Lctl1)가 설정되어 있다. 이에 의해, 도 14중의 화살표(P41)로 도시한 바와 같이, 트랜지스터(Tr1)에서의 임계치 전압(Vth)이 플러스측(정측)으로 다소 변동한 경우라도, 이 트랜지스터(Tr1)에서의 리크 전류(오프 상태일 때의 누설 전류)를 낮게 억제할 수 있다. 따라서 본 변형례에서도 상기 실시의 형태와 마찬가지로, 장치 전원이 온 상태일 때에, 그와 같은 트랜지스터(Tr1)에서의 리크 전류에 기인한 각 화소(20)로부터의 신호(전하)의 판독 동작에의 악영향(전하량의 저감 등)이 억제되도록 되어 있다.
이와 같이 하여 본 변형례에서도, 상기 실시의 형태와 같은 작용에 의해 같은 효과를 얻는 것이 가능하다. 단, 특히 트랜지스터(Tr1)가 다결정 반도체(다결정 실리콘 등)를 이용하여 구성되어 있는 경우, P채널형보다도 N채널형쪽이, 일반적으로 리크 전류가 적기 때문에, 상기 실시의 형태와 같이 트랜지스터(Tr1)가 N채널형인 쪽이 바람직하다.
(변형례 2)
도 15는, 변형례 2에 관한 정전기 보호부(정전기 보호부(18B))의 회로 구성을 도시한 것이다. 본 변형례의 정전기 보호부(18B)는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(180B)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다.
본 변형례의 단위 회로(180B)는, 상기 실시의 형태의 단위 회로(180)에서, 저항 소자(R1) 대신에 트랜지스터(Tr2)(제 2의 트랜지스터)를 마련하고, 이 트랜지스터(Tr2)는 저항 소자로서 기능한다. 환언하면, 이 단위 회로(180B)에서는, 저항 소자가 트랜지스터(Tr2)에 의해 구성되어 있다. 또한, 각 단위 회로(180B)에는, 지금까지 설명한 보호 제어선(Lctl1)에 더하여, H방향에 따라서 연재되는 보호 제어선(Lctl2)(제 2의 제어선)도 접속되어 있다.
이 단위 회로(180B)에서는, 트랜지스터(Tr1)의 게이트가, 트랜지스터(Tr2)의 드레인 및 소스(저항 소자의 일단 및 타단)를 통하여, 보호 제어선(Lctl1)과 간접적으로 접속되어 있다. 즉, 트랜지스터(Tr2)의 소스가 보호 제어선(Lctl1)에 접속되고, 트랜지스터(Tr2)의 드레인이 트랜지스터(Tr1)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(Tr2)의 게이트는, 보호 제어선(Lctl2)에 접속되어 있다. 트랜지스터(Tr1)에서의 소스 및 드레인중의 한쪽(여기서는 드레인)은, 하나의 신호선(Lsig) 및 용량 소자(C1)의 일단에 접속되고, 다른쪽(여기서는 소스)이, 전술한 다른 하나의 배선(여기서는 신호선(Lsig) 또는 그라운드선(Lgnd))에 접속되어 있다. 용량 소자(C1)의 타단은, 트랜지스터(Tr1)의 게이트 및 트랜지스터(Tr2)의 드레인에 접속되어 있다.
또한, 본 변형례에서는, 상기한 보호 제어선(Lctl2)의 전위는, 장치 전원이 온 상태일 때에 트랜지스터(Tr2)가 온 상태가 되도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 트랜지스터(Tr2)에서의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)>0을 충족시키도록, 보호 제어선(Lctl2)의 전위가 설정되어 있다. 이와 같이 하여 본 변형례에서는, 보호 제어선(Lctl2)을 이용하여, 장치 전원이 온 상태일 때에 트랜지스터(Tr2)가 확실하게 온 상태가 되도록 설정하는 것이 가능하게 되어 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 변형례의 정전기 보호부(18B)에서는, 장치 전원이 온 상태일 때에는, 상기한 바와 같이 각 단위 회로(180B) 내의 트랜지스터(Tr2)가 온 상태가 되기 때문에, 저항 소자로서의 저항치가 상대적으로 낮아진다. 따라서 촬상 동작할 때에 신호 전압(Vsig)이 변화하고, 용량 소자(C1)에 의한 용량 결합에 의해 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전위도 변동한 경우에 있어서, 리크 전류가 증대하지 않도록 게이트 전위를 되돌리는 작용을 크게 하는 것이 가능해진다.
한편, 장치 전원이 오프 상태일 때에는, 보호 제어선(Lctl2)도 플로팅 상태가 되기 때문에, 상기와는 역으로 Vgs≒0이 되기 때문에, 각 단위 회로(180B) 내의 트랜지스터(Tr2)가 오프 상태가 된다. 따라서 역으로 저항 소자로서의 저항치가 상대적으로 높아지기 때문에, 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버리는 것을 보다 확실하게 회피하고, 정전기 보호부(18B)를 보다 확실하게 동작시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 변형례에서는, 트랜지스터(Tr1, Tr2)가 모두 N채널형의 FET에 의해 구성되어 있는 경우에 관해 설명하였지만, 예를 들면, 이들의 트랜지스터(Tr1, Tr2)중의 적어도 한쪽을 P채널형의 FET에 의해 구성하여도 좋다.
(변형례 3)
도 16은, 변형례 3에 관한 정전기 보호부(정전기 보호부(18C))의 회로 구성을 도시한 것이다. 본 변형례의 정전기 보호부(18C)는, H방향에 따라서 연재되는 복수의 단위 회로(180C)(정전기 보호 회로)를 갖고 있다.
본 변형례의 단위 회로(180C)는, 상기 실시의 형태의 단위 회로(180)에서, 저항 소자(R1)를 마련하지 않도록 한(생략한) 것이고, 다른 구성은 마찬가지로 되어 있다. 이에 의해, 각 단위 회로(180C)에서는, 트랜지스터(Tr1)의 게이트가, 보호 제어선(Lctl1)과 직접 접속되어 있다.
이와 같이, 경우에 의해서는, 정전기 보호부에서의 각 단위 회로에서 저항 소자를 마련하지 않도록 하여도 좋다. 단, 전술한 바와 같이, 트랜지스터(Tr1)가 순식간에 오프하여 버리는 것을 회피하고, 정전기 보호부를 보다 확실하게 동작시키는 것이 가능해지기 때문에, 저항 소자를 마련한 쪽이 바람직하다.
또한, 본 변형례에서는, 트랜지스터(Tr1)가 N채널형의 FET에 의해 구성되어 있는 경우에 관해 설명하였지만, 예를 들면 상기 변형례 1과 마찬가지로, 트랜지스터(Tr1)를 P채널형의 FET에 의해 구성하여도 좋다.
(변형례 4 내지 6)
도 17의 A 내지 도 17의 C는 각각, 변형례 4 내지 6에 관한 촬상부(촬상부 (11A 내지 11C))의 개략 구성례를 모식적으로 도시한 것이다.
우선, 도 17의 A에 도시한 변형례 4에 관한 촬상부(11A)는, 상기 실시의 형태의 촬상부(11)에서의 광전 변환층(111) 대신에, 촬상 소자(112) 및 축소 광학계(113)를 갖고 있다. 촬상 소자(112)는, 촬상광(Lin)을 검출하여 출력 데이터(Dout)(촬상 신호)를 취득하는 소자이다. 이와 같은 촬상 소자(112)는, 예를 들면, CCD(Charge-Coupled Devices) 이미지센서나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지센서 등의 이미지센서를 이용하여 구성하는 것이 가능하다. 축소 광학계(113)는, 촬상 소자(112)의 수광면측에 마련되어 있고, 예를 들면 마이크로 렌즈 어레이 등으로 이루어진다. 이와 같은 구성에 의해, 본 변형례의 촬상부(11A)에서도 상기 실시의 형태의 촬상부(11)와 마찬가지로, 입사한 촬상광(Lin)에 의거한 정보의 판독을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편, 도 17의 B에 도시한 변형례 5에 관한 촬상부(11B)는, 상기 실시의 형태에서 설명한 광전 변환층(111)에 더하여, 파장 변환층(114)을 또한 갖고 있다. 구체적으로는, 광전 변환층(111)상(촬상부(11B)의 수광측)에, 파장 변환층(114)이 마련되어 있다. 또한, 도 17의 C에 도시한 변형례 6에 관한 촬상부(11C)는, 상기 변형례 4에서 설명한 촬상 소자(112) 및 축소 광학계(113)에 더하여, 파장 변환층(114)을 또한 갖고 있다. 구체적으로는, 축소 광학계(113)상(촬상부(11C)의 수광측)에, 파장 변환층(114)이 마련되어 있다.
파장 변환층(114)은, 방사선(Rrad)(α선, β선, γ선, X선 등)을, 광전 변환층(111) 또는 촬상 소자(112)의 감도역(感度域)으로 파장 변환하는 것이고, 이에 의해 광전 변환층(111) 및 촬상 소자(112)에서는, 이 방사선(Rrad)에 의거한 정보를 판독하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 파장 변환층(114)은, 예를 들면 X선 등의 방사선을 가시광으로 변환하는 형광체(예를 들면, 신틸레이터(scintillator))로 이루어진다. 이와 같은 파장 변환층(114)은, 예를 들면 광전 변환층(111) 또는 축소 광학계(113)의 상부에, 유기 평탄화막, 스핀 온 글라스 재료 등으로 이루어지는 평탄화막을 형성하고, 그 상부에 형광체막을 CsI, NaI, CaF2 등에 의해 형성함에 의해 얻어진다.
이와 같은 구성의 촬상부(11B, 11C)를 구비한 변형례 5, 6에 관한 촬상 장치에서는, 촬상부(11B, 11C)가, 입사한 방사선(Rrad)에 응하여 전기 신호를 발생하는 것으로 되어 있고, 방사선 촬상 장치로서 구성되어 있다. 이와 같은 방사선 촬상 장치는, 예를 들면 의료 기기(Digital Radiography 등의 X선 촬상 장치)나, 공항 등에서 사용되는 휴대물 검사용 X선 촬영 장치, 공업용 X선 촬상 장치(예를 들면, 컨테이너 내의 위험물 등의 검사나, 가방 등의 내용물의 검사를 행하는 장치) 등에 적용하는 것이 가능하다.
<적용례>
계속해서, 상기 실시의 형태 및 각 변형례(변형례 1 내지 6)에 관한 촬상 장치의 촬상 표시 시스템에의 적용례에 관해 설명한다.
도 18은, 적용례에 관한 촬상 표시 시스템(촬상 표시 시스템(5))의 개략 구성례를 모식적으로 도시한 것이다. 이 촬상 표시 시스템(5)은, 상기 실시의 형태 등에 관한 촬상부(11)(11A 내지 11C) 등을 갖는 촬상 장치(1)와, 화상 처리부(52)와, 표시 장치(4)를 구비하고 있고, 이 예에서는 방사선을 이용한 촬상 표시 시스템으로서 구성되어 있다.
화상 처리부(52)는, 촬상 장치(1)로부터 출력되는 출력 데이터(Dout)(촬상 신호)에 대해 소정의 화상 처리를 시행함에 의해, 화상 데이터(D1)를 생성하는 것이다. 표시 장치(4)는, 화상 처리부(52)에서의 생성된 화상 데이터(D1)에 의거한 화상 표시를, 소정의 모니터 화면(40)상에서 행하는 것이다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 촬상 표시 시스템(5)에서는, 촬상 장치(1)(여기서는 방사선 촬상 장치)가, 방사선원(예를 들면 X선원)(51)으로부터 피사체(50)를 향하여 조사된 방사선에 의거하여, 피사체(50)의 화상 데이터(Dout)를 취득하고, 화상 처리부(52)에 출력한다. 화상 처리부(52)는, 입력된 화상 데이터(Dout)에 대해 상기한 소정의 화상 처리를 시행하고, 그 화상 처리 후의 화상 데이터(표시 데이터)(D1)를 표시 장치(4)에 출력한다. 표시 장치(4)는, 입력된 화상 데이터(D1)에 의거하여, 모니터 화면(40)상에 화상 정보(촬상 화상)를 표시한다.
이와 같이, 본 적용례의 촬상 표시 시스템(5)에서는, 촬상 장치(1)에서 피사체(50)의 화상을 전기 신호로서 취득 가능하기 때문에, 취득한 전기 신호를 표시 장치(4)에 전송함으로써, 화상 표시를 행할 수가 있다. 즉, 종래와 같은 방사선 사진 필름을 이용하는 일 없이, 피사체(50)의 화상을 관찰하는 것이 가능해지고, 또한, 동화 촬영 및 동화 표시에도 대응하는 것이 가능해진다.
또한, 본 적용례에서는, 촬상 장치(1)가 방사선 촬상 장치로서 구성되어 있고, 방사선을 이용한 촬상 표시 시스템으로 되어 있는 경우를 예로 들어서 설명하였지만, 본 개시된 촬상 표시 시스템은, 다른 방식의 촬상 장치를 이용한 것에도 적용하는 것이 가능하다.
<기타 변형례>
이상, 실시의 형태, 변형례 및 적용 예를 들어서 본 기술을 설명하였지만, 본 기술은 이들의 실시의 형태 등으로 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시의 형태 등에서는, 정전기 보호부 내에 단위 회로(정전기 보호 회로)가 복수 마련되어 있는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로는 한정되지 않고, 정전기 보호부 내에 단위 회로가 1개만 마련되어 있도록 하여도 좋다.
또한, 촬상부에서의 화소의 회로 구성은, 상기 실시의 형태 등에서 설명한 것(화소(20)의 회로 구성)으로는 한정되지 않고, 다른 회로 구성이라도 좋다. 즉, 예를 들면, 광전 변환 소자(21)의 애노드가 축적 노드(N)에 접속되어 있음과 함께, 캐소드가 전원(VDD)에 접속되어 있도록 하여도 좋다. 또한, 예를 들면 화소 내에, 소정의 소스 팔로워 회로가 마련되어 있도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시의 형태 등에서 설명한 촬상부(11), 행 주사부(13), A/D 변환부(14)(열 선택부(17)), 열 주사부(15) 및 정전기 보호부(18)는 각각, 동일 기판상에 형성되어 있도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면 저온 다결정 실리콘(Si) 등의 다결정 반도체를 이용함에 의해, 이들의 회로 부분에서의 스위치 등도 동일 기판상에 형성할 수 있기 때문에, 예를 들면 외부의 시스템 제어부(16)로부터의 제어 신호에 의거하여 동일 기판상에서의 구동 동작이 가능해진다.
더하여, 상기 실시의 형태 등에서는, 본 기술에서의 "신호 전달 장치"의 한 예로서, 복수의 화소(촬상 화소)가 신호의 입력 동작(촬상 동작)을 행하는 촬상 장치를 들어서 설명하였지만, 이것으로는 한정되지 않는다. 즉, 상기 실시의 형태 등에서 설명한 정전기 보호부(정전기 보호 회로)는, 복수의 화소에서 신호의 입력 동작(촬상 동작) 및 출력 동작(표시 동작)중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 신호 전달 장치에서 적용하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 예를 들면 도 19에 도시한 표시 장치(3)(신호 전달 장치)에서는, 복수의 화소(60)(표시 화소)가 신호의 출력 동작(표시 동작)을 행하도록 되어 있다. 이 표시 장치(3)는, 복수의 화소(60)를 갖는 표시부(31)와, 신호선(Lsig)에 대해 영상 신호를 공급하는 신호선 구동부(32)(데이터 드라이버)와, 기록 제어선(Lwrite)(게이트선)을 V방향으로 순차적으로 주사하는 행 주사부(33)(게이트 드라이버)와, 시스템 제어부(34)를 구비하고 있다. 표시 장치(3)에는 또한, 상기 실시의 형태 등에서 설명한 정전기 보호부(18)(18A 내지 18C)가 마련되어 있다. 시스템 제어부(34)는, 신호선 구동부(32) 및 행 주사부(33)의 동작을 제어하는 것이다. 또한, 각 화소(60)에는, 표시 소자(61)(예를 들면 액정 소자나 유기 EL(Electro Luminescence) 소자 등)와, 스위칭 소자로서의 트랜지스터(62)가 마련되고, 신호선(Lsig) 및 기록 제어선(Lwrite)이 접속되어 있다. 이와 같은 구성의 표시 장치(3)에서도, 상기 실시의 형태와 같은 작용에 의해 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성을 취하는 것도 가능하다.
(1) 신호의 입력 동작 및 출력 동작중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 복수의 화소와,
상기 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과,
상기 신호선을 포함하는 복수의 배선과,
상기 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터 및 용량 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와,
상기 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고,
상기 정전기 보호 회로에서는,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트가, 상기 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 상기 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고,
상기 용량 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 신호 전달 장치.
(2) 상기 정전기 보호 회로는, 저항 소자를 또한 가지며,
상기 저항 소자의 일단은, 상기 제 1 제어선에 접속되고,
상기 저항 소자의 타단은, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 및 상기 용량 소자의 타단에 접속되어 있는 상기 (1)에 기재된 신호 전달 장치.
(3) 상기 저항 소자가, 제 2 트랜지스터에 의해 구성되어 있는 상기 (2)에 기재된 신호 전달 장치.
(4) 상기 저항 소자의 일단 및 타단이, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인이고,
상기 제 2 트랜지스터의 게이트에는, 제 2 제어선이 접속되어 있는 상기 (3)에 기재된 신호 전달 장치.
(5) 장치 전원이 온 상태일 때에 상기 제 2 트랜지스터가 온 상태가 되도록, 상기 제 2 제어선의 전위가 설정되어 있는 상기 (4)에 기재된 신호 전달 장치.
(6) 장치 전원이 온 상태일 때에 상기 제 1 트랜지스터가 오프 상태가 되도록, 상기 제 1 제어선의 전위가 설정되어 있는 상기 (1)에 기재된 신호 전달 장치.
(7) 상기 다른 하나의 배선이, 상기 복수의 배선중의, 다른 하나의 신호선, 하나의 전원선 또는 하나의 접지선인 상기 (1) 내지 (6)의 어느 한 항에 기재된 신호 전달 장치.
(8) 상기 복수의 정전기 보호 회로가,
상기 하나의 신호선과 상기 다른 하나의 신호선과의 사이에 배설된, 하나 또는 복수의 제 1 보호 회로와,
상기 하나의 신호선과, 상기 하나의 전원선 또는 상기 하나의 접지선과의 사이에 배설된, 하나 또는 복수의 제 2 보호 회로로 이루어지는 상기 (7)에 기재된 신호 전달 장치.
(9) 상기 제 1 보호 회로 및 상기 제 2 보호 회로가, 인접하는 복수의 배선 사이에서 연속적으로 배설되어 있는 상기 (8)에 기재된 신호 전달 장치.
(10) 상기 복수의 화소는, 신호의 입력 동작으로서의 촬상 동작을 행하는 것이고, 촬상 장치로서 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (9)의 어느 한 항에 기재된 신호 전달 장치.
(11) 상기 복수의 화소는, 상기 촬상 동작으로서, 입사한 방사선에 응하여 전기 신호를 발생하는 것이고, 방사선 촬상 장치로서 구성되어 있는 상기 (10)에 기재된 신호 전달 장치.
(12) 상기 방사선이 X선인 상기 (11)에 기재된 신호 전달 장치.
(13) 상기 복수의 화소는, 신호의 출력 동작으로서의 표시 동작을 행하는 것이고, 표시 장치로서 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (9)의 어느 한 항에 기재된 신호 전달 장치.
(14) 촬상 장치와, 이 촬상 장치에 의해 얻어진 촬상 신호에 의거한 화상 표시를 행하는 표시 장치를 구비하고,
상기 촬상 장치는,
촬상 동작을 행하는 복수의 화소와,
상기 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과,
상기 신호선을 포함하는 복수의 배선과,
상기 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터 및 용량 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와,
상기 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고,
상기 정전기 보호 회로에서는,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트가, 상기 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인 중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 상기 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고,
상기 용량 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있는 촬상 표시 시스템.
1 : 촬상 장치(신호 전달 장치)
11, 11A 내지 11C : 촬상부
111 : 광전 변환층
112 : 촬상 소자
113 : 축소 광학계
114 : 파장 변환층
13 : 행 주사부
14 : A/D 변환부
15 : 열 주사부
16 : 시스템 제어부
17 : 열 선택부
18, 18A 내지 18C : 정전기 보호부
180, 180-1 내지 180-6, 180A 내지 180C : 단위 회로(정전기 보호 회로)
20 : 화소(촬상 화소)
21 : 광전 변환 소자
22 : 트랜지스터
3 : 표시 장치(신호 전달 장치)
31 : 표시부
32 : 신호선 구동부
33 : 행 주사부
34 : 시스템 제어부
4 : 표시 장치
40 : 모니터 화면
5 : 촬상 표시 시스템
50 : 피사체
51 : 방사선원
52 : 화상 처리부
60 : 화소(표시 화소)
61 : 표시 소자
62 : 트랜지스터
Vin : 입력 전압
Lread : 판독 제어선
Lsig, Lsig1 내지 Lsig6 : 신호선
Lgnd : 그라운드선(접지선)
Lctl1, Lctl2 : 보호 제어선
Lwrite : 기록 제어선(게이트 선)
Dout : 출력 데이터(촬상 신호)
D1 : 촬상 신호
N : 축적 노드
Lin : 촬상광
Rrad : 방사선
Tr1, Tr2 : 트랜지스터
C1 : 용량 소자
R1 : 저항 소자

Claims (14)

  1. 신호의 입력 동작 및 출력 동작중의 적어도 한쪽의 동작을 행하는 복수의 화소와,
    상기 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과,
    상기 신호선을 포함하는 복수의 배선과,
    상기 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터, 용량 소자 및 제 2 트랜지스터에 의해 구성된 저항 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와,
    상기 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고,
    상기 정전기 보호 회로에서는,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트가, 상기 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고,
    상기 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인 중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 상기 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고,
    상기 용량 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있고,
    상기 저항 소자의 일단이, 상기 제 1 제어선에 접속되고,
    상기 저항 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 및 상기 용량 소자의 타단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 소자의 일단 및 타단이, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인이고,
    상기 제 2 트랜지스터의 게이트에는, 제 2 제어선이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    장치 전원이 온 상태일 때에 상기 제 2 트랜지스터가 온 상태가 되도록, 상기 제 2 제어선의 전위가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    장치 전원이 온 상태일 때에 상기 제 1 트랜지스터가 오프 상태가 되도록, 상기 제 1 제어선의 전위가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다른 하나의 배선이, 상기 복수의 배선중의, 다른 하나의 신호선, 1의 전원선 또는 1의 접지선인 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 정전기 보호 회로가,
    상기 하나의 신호선과 상기 다른 하나의 신호선과의 사이에 배설된, 하나 또는 복수의 제 1 보호 회로와,
    상기 하나의 신호선과, 상기 하나의 전원선 또는 상기 하나의 접지선과의 사이에 배설된, 하나 또는 복수의 제 2 보호 회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 보호 회로 및 상기 제 2 보호 회로가, 인접하는 복수의 배선 사이에서 연속적으로 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 신호의 입력 동작으로서의 촬상 동작을 행하는 것이고, 촬상 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 상기 촬상 동작으로서, 입사한 방사선에 응하여 전기 신호를 발생하는 것이고, 방사선 촬상 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방사선이 X선인 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 신호의 출력 동작으로서의 표시 동작을 행하는 것이고, 표시 장치로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 신호 전달 장치.
  12. 촬상 장치와, 이 촬상 장치에 의해 얻어진 촬상 신호에 의거한 화상 표시를 행하는 표시 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는,
    촬상 동작을 행하는 복수의 화소와,
    상기 화소에 접속된 하나 또는 복수의 신호선과,
    상기 신호선을 포함하는 복수의 배선과,
    상기 복수의 배선중의 하나의 신호선과 다른 하나의 배선과의 사이에 배설되고, 제 1 트랜지스터, 용량 소자 및 제 2 트랜지스터에 의해 구성된 저항 소자를 갖는 하나 또는 복수의 정전기 보호 회로와,
    상기 정전기 보호 회로에 접속된 제 1 제어선을 구비하고,
    상기 정전기 보호 회로에서는,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트가, 상기 제 1 제어선과 직접 또는 간접적으로 접속되고,
    상기 제 1 트랜지스터에서의 소스 및 드레인중의 한쪽이, 상기 하나의 신호선 및 상기 용량 소자의 일단에 접속됨과 함께, 다른쪽이 상기 다른 하나의 배선에 접속되고,
    상기 용량 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 접속되어 있고,
    상기 저항 소자의 일단이, 상기 제 1 제어선에 접속되고,
    상기 저항 소자의 타단이, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 및 상기 용량 소자의 타단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 표시 시스템.
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