台湾专利TW201319530A 光檢測器及其驅動方法

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本發明的目的是抑制雜訊造成的影響。本發明揭露一種光檢測器，該光檢測器包括光檢測電路、差分資料生成電路及資料輸入選擇電路。光檢測電路能夠生成光資料信號。另外，差分資料生成電路被輸入第一資料信號及第二資料信號且能夠生成第一資料信號的資料與第二資料信號的資料之間的差分資料。另外，資料輸入選擇電路能夠決定將光資料信號的資料是看作第一資料信號的資料還是看作第二資料信號的資料。
公开号:TW201319530A
申请号:TW101134297
申请日:2012-09-19
公开日:2013-05-16
发明作者:Munehiro Kozuma
申请人:Semiconductor Energy Lab；
IPC主号:H04N5-00

专利说明:
光檢測器及其驅動方法
本發明的一實施例係關於一種光檢測器。
近年來，對利用能夠生成對應於入射光的照度的值的資料的光檢測電路(也稱為光感測器)輸入資訊的光檢測器、利用該光檢測電路輸入資訊並根據輸入的資訊輸出資訊的光檢測器等的技術開發不斷進展。
作為光檢測器，例如可以舉出影像感測器。作為影像感測器，例如可以舉出CCD(Charge Coupled Device；電荷耦合器)影像感測器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor；互補型金屬氧化物半導體)影像感測器等(例如專利文獻1)。
另外，作為CMOS影像感測器的驅動方法，可以舉出捲簾快門(Rolling shutter)方式及全局快門(Global shutter)方式。捲簾快門方式是在按行列方向排列的多個光檢測電路中按行依次曝光的方式，而全局快門方式是在所有的行的光檢測電路中同時曝光的方式。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2007-104186號公報
習知的光檢測器有因受到雜訊的影響而使所生成的資料的偏差增加的問題。作為上述雜訊，可以舉出隨機雜訊及固定模式雜訊等。例如，作為隨機雜訊可以舉出復位雜訊。重設雜訊是包含在由光檢測電路生成的光資料信號中的雜訊。上述隨機雜訊例如因光檢測電路中的各元件之間的連接電阻而產生。另外，固定模式雜訊例如因光檢測器中的元件的電特性的偏差而產生。
例如，在光檢測器中，如果光檢測電路的受光面積減小，則對應於受光量生成的光電流的量減小。因此，洩漏電流或雜訊的影響會增大，從而難以得到正確的資料(也稱為成像)。例如，由於安裝在行動電話等小型設備中的光檢測器的微型化進展，所以受光量對洩漏電流或雜訊造成的影響是更深刻的問題。
本發明的一實施例的目的是降低雜訊造成的影響。
在本發明的一實施例中，生成由光檢測電流生成的各不相同的兩個期間的資料之間的差分資料。藉由生成差分資料，去除資料中的起因於雜訊的變化的部分。
本發明的一實施例是具有光檢測電路、差分資料生成電路及資料輸入選擇電路的光檢測器。
光檢測器具有生成光資料信號的功能。
差分資料生成電路被輸入第一資料信號及第二資料信號。另外，差分資料生成電路具有生成第一資料信號的資料與第二資料信號的資料之間的差分資料的功能。
資料輸入選擇電路具有如下功能：決定將光資料信號的資料是看作第一資料信號的資料還是看作第二資料信號的資料。
根據本發明的一實施例，可以從所生成的資料中去除起因於雜訊的變化的部分，所以能夠抑制雜訊造成的影響。
下面，參照圖式對用來說明本發明的實施方式的一個例子進行說明。注意，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是實施方式的內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不侷限於以下所示的實施方式所記載的內容中。
另外，各實施方式的內容可以彼此適當地組合。此外，各實施方式的內容可以適當地互換。
另外，“第一”、“第二”等序數詞是為了避免構成要素的混同而附加的，各構成要素的數目不侷限於序數詞的數目。實施例1
在本實施例中，參照圖1A、圖1B-1和圖1B-2對能夠生成差分資料的光檢測器的例子進行說明。
圖1A所示的光檢測器具備光檢測電路PS、差分資料生成電路Dif及資料輸入選擇電路DIS。
光檢測電路PS能夠生成光資料信號。例如，在成像期間中所得到的光資料信號的資料對應於入射到光檢測電路的光的照度的值(對應於受光量的值)。另外，也可以將多個光檢測電路設置在光檢測器中。
光檢測電路PS使用光電轉換元件及場效應電晶體構成。
差分資料生成電路Dif的第一輸入端子及第二輸入端子分別被輸入資料信號S11及資料信號S12。差分資料生成電路Dif能夠生成資料信號S11的資料與資料信號S12的資料之間的差分資料。
差分資料生成電路Dif使用能夠進行資料信號S11的資料與資料信號S12的資料的減法處理的電路構成。差分資料生成電路Dif例如可以使用差動放大器或減法器等。
資料輸入選擇電路DIS能夠決定將由光檢測電路PS生成且被輸入到差分資料生成電路Dif的光資料信號的資料是看作資料信號S11的資料還是看作資料信號S12的資料。
資料輸入選擇電路DIS例如使用開關Sw1及開關Sw2構成。開關Sw1能夠控制是否將光資料信號的資料作為資料信號S11的資料輸入到差分資料生成電路Dif。另外，開關Sw2能夠控制是否將光資料信號的資料作為資料信號S12的資料輸入到差分資料生成電路Dif。另外，也可以使用多個元件分別構成開關Sw1及開關Sw2。
接著，作為本實施例的光檢測器的驅動方法的例子，參照圖1B-1及圖1B-2的工作示意圖對圖1A所示的光檢測器的驅動方法的例子進行說明。
在圖1A所示的光檢測器的驅動方法的例子中，由光檢測電路PS生成光資料信號。此時，當光資料信號的資料為期間TA的資料時，將光資料信號的資料(也稱為D_PD)稱為DA(D_PD=DA)。另外，當光資料信號的資料為期間TB的資料時，將光資料信號的資料(也稱為D_PD)稱為DB(D_PD=DB)。期間TA例如為光檢測電路PS處於重設模式的期間(也稱為復位期間)。另外，期間TB例如為光檢測電路PS處於成像狀態的期間(也稱為成像期間)。
另外，為DA的光資料信號的資料及為DB的光資料信號的資料分別包含共同的雜訊成分。
當光資料信號的資料為DA(D_PD=DA)時，如圖1B-1所示那樣由資料輸入選擇電路DIS將光資料信號的資料作為資料信號S12的資料輸入到差分資料生成電路Dif。例如，藉由使開關Sw2處於導通狀態並使開關Sw1處於截止狀態，可以將光資料信號的資料作為資料信號S12的資料輸入到差分資料生成電路Dif。
當光資料信號的資料為DB(D_PD=DB)時，如圖1B-2所示那樣由資料輸入選擇電路DIS將光資料信號的資料作為資料信號S11的資料輸入到差分資料生成電路Dif。例如，藉由使開關Sw1處於導通狀態並使開關Sw2處於截止狀態，可以將光資料信號的資料作為資料信號S11的資料輸入到差分資料生成電路Dif。
另外，由差分資料生成電路Dif生成資料信號S11的資料與資料信號S12的資料之間的差分資料。由此，從所生成的資料中去除分別包含在資料信號S11的資料(DB)及資料信號S12的資料(DA)中的起因於共同的雜訊的變化的部分。
再者，由差分資料生成電路Dif將所生成的差分資料作為信號輸出。
前面所述的是圖1A所示的光檢測器的驅動方法的例子。
如參照圖1A、圖1B-1和圖1B-2所說明那樣，在本實施例的光檢測器的一例中，生成由光檢測電路生成的兩個不同的期間的光資料信號之間的差分資料。由於兩個期間的光資料信號的資料分別包含共同的雜訊成分，所以藉由生成差分資料，可以去除起因於雜訊的變化的部分。由此，可以抑制雜訊造成的影響。此外，可以提高成像影像的品質。另外，上述起因於雜訊的變化的部分的去除方法也被稱為相關雙取樣(CDS：Correlated Double Sampling)。
另外，在本實施例的光檢測器的一例中，資料輸入選擇電路根據由光檢測電路生成的光資料信號的資料決定將該資料是看作第一資料信號的資料還是看作第二資料信號的資料。由此，由於可以利用一種光資料信號生成差分資料，所以可以減少光檢測電路的元件數。從而，可以提高光檢測器的孔徑比。實施例2
在本實施例中，參照圖2A至圖4B對實施例1所示的光檢測器的結構例子進行說明。注意，關於與實施例1所示的光檢測器同樣的部分可以參照實施例1所示的光檢測器的說明，所以在本實施例中省略說明。
圖2A所示的光檢測器與圖1A所示的光檢測器同樣具備光檢測電路PS、差分資料生成電路Dif及資料輸入選擇電路DIS。並且，圖2A所示的光檢測器還具備資料匯流排DB及開關Sw_BR。
光檢測電路PS具有光電轉換元件110、場效應電晶體121至場效應電晶體125、電容器131及電容器132。
光電轉換元件110具有第一電流端子及第二電流端子，並且根據入射光的照度在第一電流端子與第二電流端子之間流過電流(也稱為光電流)。
光電轉換元件110的第一電流端子被輸入為脈衝信號的光檢測重設信號。另外，也可以將單位電位的電位Vx供應到光電轉換元件110的第一電流端子。
光電轉換元件110例如可以使用光電二極體或光電電晶體等。當採用光電二極體時，光電二極體的陽極和陰極中的一者相當於光電轉換元件的第一電流端子，光電二極體的陽極和陰極中的另一者相當於光電轉換元件的第二電流端子；當採用場效應光電電晶體時，光電電晶體的源極和汲極中的一者相當於光電轉換元件的第一電流端子，光電電晶體的源極和汲極中的另一者相當於光電轉換元件的第二電流端子。另外，不侷限於此，也可以使用雙極光電電晶體。
場效應電晶體121的源極和汲極中的一者與光電轉換元件110的第二電流端子連接，場效應電晶體121的閘極被輸入為脈衝信號的第一電荷轉移控制信號。場效應電晶體121能夠控制對應於入射到光電轉換元件110的光的照度的電荷的轉移。此時，將具有上述功能的電晶體也稱為電荷轉移控制電晶體。
場效應電晶體122的源極和汲極中的一者與光電轉換元件110的第二電流端子連接，場效應電晶體122的閘極被輸入為脈衝信號的第二電荷轉移控制信號。場效應電晶體122能夠控制對應於入射到光電轉換元件110的光的照度的電荷的轉移。
電容器131的一對電極中的一者與場效應電晶體121的源極和汲極中的另一者電連接。另外，電位Vc被供應到電容器131的一對電極中的另一者。電位Vc為任意值的電位。電容器131用作第一電荷儲存電容。
電容器132的一對電極中的一者與場效應電晶體122的源極和汲極中的另一者電連接。另外，單位電位的電位Vc被供應到電容器132的一對電極中的另一者。電容器132用作第二電荷儲存電容。
場效應電晶體123的源極和汲極中的一者與場效應電晶體121的源極和汲極中的另一者電連接。另外，場效應電晶體123的閘極被輸入為脈衝信號的第三電荷轉移控制信號。另外，將場效應電晶體123的源極和汲極中的一者與場效應電晶體121的源極和汲極中的另一者的連接部分稱為節點FD1。場效應電晶體123能夠控制對應於入射到光電轉換元件110的光的照度的電荷的轉移。
單位電位的電位Vb被供應到場效應電晶體124的源極和汲極中的一者。另外，場效應電晶體124的閘極與場效應電晶體122的源極和汲極中的另一者及場效應電晶體123的源極和汲極中的另一者電連接。另外，將場效應電晶體124的閘極與場效應電晶體122的源極和汲極中的另一者及場效應電晶體123的源極和汲極中的另一者的連接部分稱為節點FD2。另外，根據在場效應電晶體124的源極與汲極之間流過的電流設定光資料信號的電位。場效應電晶體124能夠放大對應於光電轉換元件110的光電流的資料。將具有上述功能的電晶體稱為放大電晶體。
場效應電晶體125的源極和汲極中的一者與場效應電晶體124的源極和汲極中的另一者電連接。另外，場效應電晶體125的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB電連接。另外，場效應電晶體125的閘極被輸入為脈衝信號的輸出選擇信號。場效應電晶體125能夠選擇是否輸出由光檢測電路PS生成的光資料信號。將具有上述功能的電晶體稱為輸出選擇電晶體。另外，將場效應電晶體125的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB的連接部分稱為節點FD3。
差分資料生成電路Dif具備差動放大器140。
差動放大器140具有負輸入端子(也稱為端子IN-)、正輸入端子(也稱為端子IN+)及輸出端子(也稱為端子Out)。差動放大器140能夠生成藉由負輸入端子(端子IN-)輸入的信號的資料與藉由正輸入端子(端子IN+)輸入的信號的資料之間的差分資料並將對應於該差分資料的電位的信號藉由輸出端子(端子Out)輸出。
資料輸入選擇電路DIS具備場效應電晶體126及場效應電晶體127。
場效應電晶體126的源極和汲極中的一者與資料匯流排DB電連接。因此，場效應電晶體126的源極和汲極中的一者與場效應電晶體125的源極和汲極中的另一者電連接。另外，場效應電晶體126的源極和汲極中的另一者與差動放大器140的負輸入端子電連接。另外，場效應電晶體126的閘極被輸入為脈衝信號的第一資料輸入選擇信號。場效應電晶體126能夠選擇是否對差分資料生成電路Dif輸入資料。將具有上述功能的電晶體稱為資料輸入選擇電晶體。
另外，場效應電晶體127的源極和汲極中的一者與資料匯流排DB電連接。因此，場效應電晶體127的源極和汲極中的一者與場效應電晶體125的源極和汲極中的另一者電連接。另外，場效應電晶體127的源極和汲極中的另一者與差動放大器140的正輸入端子電連接。另外，場效應電晶體127的閘極被輸入為脈衝信號的第二資料輸入選擇信號。場效應電晶體127能夠選擇是否對差分資料生成電路Dif輸入資料。
作為場效應電晶體121至場效應電晶體127中的一個或多個，例如可以使用截止電流低的場效應電晶體。此時，場效應電晶體121至場效應電晶體127的每通道寬度1μm的截止電流為10aA(1×10^-17A)以下，較佳為1aA(1×10^-18A)以下，更佳為10zA(1×10^-20A)以下，進一步較佳為1zA(1×10^-21A)以下，更進一步較佳為100yA(1×10^-22A)以下。
作為上述截止電流低的場效應電晶體，例如可以使用能隙比矽寬的例如能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上且通道形成在半導體層中的場效應電晶體。作為上述能隙寬的場效應電晶體，例如可以使用包括形成有通道的氧化物半導體層的場效應電晶體等。
上述氧化物半導體層例如可以使用In類氧化物(例如氧化銦等)、Sn類氧化物(例如氧化錫等)、Zn類氧化物(例如氧化鋅等)等。
另外，上述氧化物半導體層例如可以使用四元金屬氧化物、三元金屬氧化物、二元金屬氧化物等的金屬氧化物。另外，上述氧化物半導體層可以含有作為用來降低特性不均勻的穩定劑的鎵。另外，能夠用於上述氧化物半導層的金屬氧化物也可以含有錫作為上述穩定劑。另外，能夠用作上述氧化物半導體層的金屬氧化物也可以含有鉿作為上述穩定劑。另外，能夠用作上述氧化物半導體層的金屬氧化物也可以含有鋁作為上述穩定劑。另外，能夠用作上述氧化物半導體層的金屬氧化物也可以含有鑭系元素的鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和鑥中的一個或多個作為上述穩定劑。另外，能夠用作上述氧化物半導體層的金屬氧化物也可以含有氧化矽。
例如，作為四元金屬氧化物，可以使用In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物等。
另外，作為三元金屬氧化物，例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物等。
另外，作為二元金屬氧化物，例如可以使用In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Sn類氧化物、In-Ga類氧化物等。
另外，作為上述氧化物半導體層，也可以使用含有CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：C軸配向結晶氧化物半導體)的氧化物半導體層。
CAAC-OS為結晶區和非晶區的混相結構，在該結構的結晶區的結晶中，c軸垂直於半導體層的被形成面或半導體層表面，在從垂直於ab面的方向看時具有三角形狀或六角形狀的原子排列，在垂直於c軸的方向看時金屬原子排列為層狀或者金屬原子和氧原子排列為層狀。因此，CAAC-OS既不是完全的單晶，又不是完全的非晶。另外，當CAAC-OS具有多個結晶區時，多個結晶區的結晶的a軸及b軸可以朝向彼此不同的方向。
另外，在很多情況下CAAC-OS中的結晶區存在於一個邊長小於100nm的三維區域中。另外，當利用透射電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)對CAAC-OS進行觀察時，CAAC-OS中的結晶區與非晶區的邊界不一定明確。並且，在CAAC-OS中觀察不到晶粒邊界。因此，在CAAC-OS中，起因於晶粒邊界的電子遷移率的降低被抑制。
另外，CAAC-OS中的結晶區可以在層的深度方向上不均勻地分佈。例如，當從氧化物半導體層的表面一側進行結晶生長來形成含有CAAC-OS的氧化物半導體層時，有時在CAAC-OS部分中的氧化物半導體層表面附近的部分中結晶區所占的比例高，並在CAAC-OS部分中的氧化物半導體層的被形成面附近的部分中非晶區所占的比例高。
另外，由於CAAC-OS中的結晶區中的結晶的c軸垂直於CAAC-OS部分中的氧化物半導體層的被形成面或氧化物半導體層表面，因此有時根據CAAC-OS部分中的氧化物半導體層的形狀(被形成面的剖面形狀或表面的剖面形狀)c軸朝向不同的方向。另外，CAAC-OS中的結晶區的c軸大致垂直於CAAC-OS部分中的氧化物半導體層的被形成面或氧化物半導體層表面。
CAAC-OS例如可以藉由使用多晶的氧化物半導體濺射靶材的濺射法形成。當離子碰撞到濺射靶材時，有時包含在濺射靶材中的結晶區沿著a-b面劈開，即具有平行於a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子有時剝離。此時，藉由使平板狀的濺射粒子在保持結晶狀態的情況下到達基板，使濺射靶材的結晶狀態轉置到基板上。由此形成CAAC-OS。
另外，為了形成CAAC-OS，採用如下條件是較佳的。
例如，藉由降低雜質濃度形成CAAC-OS，可以抑制由雜質導致的氧化物半導體的結晶狀態的破壞。例如，較佳的是降低存在於沉積室內的雜質(氫、水、二氧化碳及氮等)。另外，較佳的是降低成膜氣體中的雜質。例如，較佳的是使用露點為-80℃以下，較佳為-100℃以下的成膜氣體。
另外，藉由增高成膜時的基板加熱溫度，在濺射粒子附著於基板之後發生濺射粒子的遷移。明確而言，在將基板加熱溫度設定為100℃以上且740℃以下，較佳為200℃以上且500℃以下的狀態下進行成膜。藉由增高成膜時的基板加熱溫度，當平板狀的濺射粒子到達基板時，在基板上發生遷移，於是平板狀的濺射粒子的平坦的面附著到基板。
另外，較佳的是，藉由增高成膜氣體中的氧比例並對電力進行最優化來減輕成膜時的電漿損傷。將成膜氣體中的氧比例設定為30vol%以上，較佳為100vol%。
下面，作為上述濺射靶材的一個例子示出In-Ga-Zn-O化合物靶材。
將InO_X粉末、GaO_Y粉末及ZnO_Z粉末以指定的比率混合，進行加壓處理，然後在1000℃以上且1500℃以下的溫度下進行加熱處理，由此形成多晶的In-Ga-Zn-O化合物靶材。注意，X、Y及Z為任意正數。在此，InO_X粉末、GaO_Y粉末及ZnO_Z粉末的指定的比率為2：2：1、8：4：3、3：1：1、1：1：1、4：2：3或3：1：2(莫耳數比)。另外，粉末的種類及混合比率可以根據所製造的濺射靶材適當地改變。
藉由將含有CAAC-OS的氧化物半導體層用於場效應電晶體的形成通道的層，可以抑制因可見光或紫外光的照射導致的場效應電晶體的電特性變動，由此可以提高場效應電晶體的可靠性。
另外，場效應電晶體121至場效應電晶體127的特性可以彼此不同。
另外，在光檢測器中，也可以設置用來遮擋入射到場效應電晶體121至場效應電晶體127的光的遮光層。藉由設置遮光層，可以抑制場效應電晶體的電特性的變動。
資料匯流排DB能夠傳輸由光檢測電路PS生成的光資料信號的資料。
開關Sw_BR能夠控制是否對資料匯流排DB進行重設。另外，也可以使用多個元件構成開關Sw_BR。
另外，圖2B所示的光檢測器與圖2A所示的光檢測器的不同點在於場效應電晶體123的連接關係及電容器131的連接關係。
在圖2B所示的光檢測器中，場效應電晶體123及場效應電晶體132設置在光檢測電路PS的外側。場效應電晶體123的源極和汲極中的一者與場效應電晶體127的源極和汲極中的另一者電連接。另外，電容器132的一對電極中的一者與場效應電晶體123的源極和汲極中的另一者電連接。另外，電位Vc被供應到電容器132的一對電極中的另一者。另外，場效應電晶體124的閘極與場效應電晶體121的源極和汲極中的另一者及場效應電晶體122的源極和汲極中的另一者電連接。
圖3A所示的光檢測器使用場效應電晶體125_1及場效應電晶體125_2代替圖2A所示的光檢測器的場效應電晶體125。另外，圖3B所示的光檢測器使用場效應電晶體125_1及場效應電晶體125_2代替圖2B所示的光檢測器的場效應電晶體125。
在此情況下，光檢測器還具備資料匯流排DB_1及資料匯流排DB_2代替資料匯流排DB。另外，還具備用來控制是否對資料匯流排DB_1進行重設的Sw_BR1及用來控制是否對資料匯流排DB_2進行重設的Sw_BR2代替開關Sw_BR。
場效應電晶體125_1及場效應電晶體125_2的各個的源極和汲極中的一者與場效應電晶體124的源極和汲極中的一者電連接。另外，場效應電晶體125_1的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB_1電連接。另外，場效應電晶體125_2的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB_2電連接。另外，場效應電晶體126的源極和汲極中的一者與資料匯流排DB_1電連接。另外，場效應電晶體127的源極和汲極中的一者與資料匯流排DB_2電連接。另外，將場效應電晶體125_1的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB_1的連接部分稱為節點FD3_1。另外，將場效應電晶體125_2的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB_2的連接部分稱為節點FD3_2。
接著，作為本實施例的光檢測器的驅動方法的例子，參照圖4B的時序圖對圖4A所示的光檢測器的驅動方法的例子進行說明。在圖4A所示的光檢測器中，使用光電二極體作為圖2A所示的光電轉換元件110，使用場效應電晶體128作為開關Sw_BR，場效應電晶體121至場效應電晶體128分別為N通道型電晶體。
在此，為光電轉換元件110的光電二極體的陽極與用來輸入光檢測重設信號的光檢測重設信號線PR電連接。
另外，場效應電晶體121的源極和汲極中的一者與光電轉換元件110的陰極電連接。另外，場效應電晶體121的閘極與用來輸入第一電荷轉移控制信號的第一電荷轉移控制信號線TX1電連接。
另外，場效應電晶體122的源極和汲極中的一者與光電轉換元件110的陰極電連接。另外，場效應電晶體122的閘極與用來輸入第二電荷轉移控制信號的第二電荷轉移控制信號線TX2電連接。
另外，場效應電晶體123的閘極與用來輸入第三電荷轉移控制信號的第三電荷轉移控制信號線TX3電連接。
另外，場效應電晶體125的閘極與用來輸入輸出選擇信號的輸出選擇信號線Sel電連接。
另外，場效應電晶體126的閘極與用來輸入第一資料輸入選擇信號的第一資料輸入選擇信號線Select1電連接。
另外，場效應電晶體127的閘極與用來輸入第二資料輸入選擇信號的第二資料輸入選擇信號線Select2電連接。
另外，單位電位的電位Va被供應到場效應電晶體128的源極和汲極中的一者。另外，場效應電晶體128的源極和汲極中的另一者與資料匯流排DB電連接。另外，場效應電晶體128的閘極與用來輸入匯流排重設信號的匯流排重設信號線BR電連接。
另外，電位Va為低電位，電位Vb為高電位，電位Vc為地電位。高電位為與2值的數位信號的高位準的電位同等的值，低電位為與2值的數位信號的低位準的電位同等的值。另外，低電位的值為與地電位同等的值。
另外，每當將匯流排重設信號線BR設定為高電位時資料匯流排DB被重設。
在圖4A所示的光檢測器的驅動方法的例子中，在時刻T11(復位工作開始時刻)中，如圖4B所示那樣將光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1及第二電荷轉移控制信號線TX2設定為高電位(也稱為VH)並將第三電荷轉移控制信號線TX3、輸出選擇信號線Sel、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2設定為低電位(也稱為VL)。
此時，有正向電流流過光電轉換元件110，電荷儲存在電容器131及電容器132中，從而節點FD1及節點FD2的電位成為與高電位同等的值。由此，光檢測電路PS成為重設模式。
接著，在時刻T12(復位工作結束時刻)中，將第二電荷轉移控制信號線TX2設定為低電位。另外，光檢測重設信號線PR及第一電荷轉移控制信號線TX1仍然處於高電位。另外，第三電荷轉移控制信號線TX3、輸出選擇信號線Sel、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，節點FD2成為浮動狀態，而節點FD2的電位保持為與高電位同等的值。
接著，在時刻T13(成像工作開始時刻)中，將光檢測重設信號線PR設定為低電位。另外，第一電荷轉移控制信號線TXI仍然處於高電位。另外，第二電荷轉移控制信號線TX2、第三電荷轉移控制信號線TX3、輸出選擇信號線Sel、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，光電轉換元件110成為施加有逆向偏壓的狀態。因此，在光電轉換元件110中根據入射光的照度生成光電流。再者，根據所生成的光電流的量失去儲存在電容器131中的電荷。另一者面，由於第二電荷轉移控制信號線TX2處於低電位，所以電容器132的電荷被保持。由此使光檢測電路PS成為成像狀態。
接著，在時刻T14(成像工作結束時刻)中，將第一電荷轉移控制信號線TX1設定為低電位。另外，光檢測重設信號線PR、第二電荷轉移控制信號線TX2、第三電荷轉移控制信號線TX3、輸出選擇信號線Sel、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，成像工作結束。另外，由於光電流節點FD1的電位成為VA。VA的值取決於光電轉換元件110中的光電流的值。另外，節點FD2的電位保持為與高電位同等的值。
另外，當在多個圖框期間中驅動本實施例的光檢測電路時，在某個圖框期間的復位開始時刻到下一個圖框期間的復位開始時間之間，重設模式下的光檢測電路的光資料信號的資料及成像狀態下的光資料信號的資料包含共同的雜訊成分。
接著，在時刻T15(光檢測電路選擇工作開始時刻)中，將輸出選擇信號線Sel設定為高電位，並將匯流排重設信號線BR設定為高電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2、第三電荷轉移控制信號線TX3、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，節點FD3的電位成為VD。VD取決於場效應電晶體124、場效應電晶體125及場效應電晶體128的每一個的通道電阻及佈線電阻，VD的值為Va與Vb之間的電位。
接著，在時刻T16(第一選擇工作開始時刻)中，將匯流排重設信號線BR設定為低電位並將第二資料輸入選擇信號線Select2設定為高電位。另外，輸出選擇信號線Sel仍然處於高電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2、第三電荷轉移控制信號線TX3及第一資料輸入選擇信號線Select1仍然處於低電位。
此時，節點FD3的電位及差動放大器140的正輸入端子(端子IN+)的電位發生變化。然後，節點FD3的電位及差動放大器140的正輸入端子(端子IN+)的電位成為VC。VC的值對應於在場效應電晶體124的源極與汲極之間流過的電流。換言之，由於正輸入端子(端子IN+)的電位的值對應於場效應電晶體124的閘極的電位，所以正輸入端子(端子IN+)的電位的值對應於重設模式下的場效應電晶體124的閘極的電位。
接著，在時刻T17(第一選擇工作結束時刻)中，將第二資料輸入選擇信號線Select2設定為低電位。另外，輸出選擇信號線Sel仍然處於高電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2、第三電荷轉移控制信號線TX3及第一資料輸入選擇信號線Select1仍然處於低電位。
此時，差動放大器140的正輸入端子(端子IN+)的電位保持為VC。另一方面，節點FD3的電位直到下次的資料匯流排DB的重設工作為止上升。此時的節點FD3的最大電位為VH。
接著，在時刻T18(成像資料讀出工作開始時刻)中，將第三電荷轉移控制信號線TX3及匯流排重設信號線BR設定為高電位。另外，輸出選擇信號線Sel仍然處於高電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，節點FD1與節點FD2處於導通狀態。此時的節點FD1(FD2)的電位為(C131/C131+C132)×VFD1+(C132/C131+C132)×VFD2。另外，VFD1為第一電荷轉移控制信號線TX1被設定為低電位之後且節點FD1與節點FD2導通之前的節點FD1的電位(時刻T14至時刻T18的節點FD1的電位)，並且VFD2為第一電荷轉移控制信號線TX1被設定為低電位之後且節點FD2與節點FD1導通之前的節點FD2的電位(時刻T14至時刻T18的節點FD2的電位)。如此，上述節點的電位取決於電容器131與電容器132的容量比。例如，當要使此時的節點FD1(FD2)的電位接近於同等於第一電荷轉移控制信號線TX1被設定為低電位之後且節點FD1與節點FD2導通之前的節點FD1的電位(時刻T14至時刻T18的節點FD1的電位)的值時，將電容器131的容量設定為大於電容器132的容量即可。
另外，在時刻T18中，節點FD3的電位成為VE。此時，VE的值低於VC。
接著，在時刻T19(第二選擇工作開始時刻)中，將匯流排重設信號線BR設定為低電位並將第一資料輸入選擇信號線Select1設定為高電位。另外，第三電荷轉移控制信號線TX3及輸出選擇信號線Sel仍然處於高電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，節點FD3的電位及差動放大器140的負輸入端子(端子IN-)的電位發生變化。然後，節點FD3的電位及差動放大器140的負輸入端子(端子IN-)的電位成為VB。VB的值對應於在場效應電晶體124的源極與汲極之間流過的電流。換言之，由於負輸入端子(端子IN-)的電位的值對應於場效應電晶體124的閘極的電位，所以負輸入端子(端子IN-)的電位的值對應於入射到光電轉換元件110的光的照度。
接著，在時刻T20(第二選擇工作結束時刻)中，將第一資料輸入選擇信號線Select1設定為低電位。另外，第三電荷轉移控制信號線TX3及輸出選擇信號線Sel仍然處於高電位。另外，匯流排重設信號線BR、光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
此時，差動放大器140的負輸入端子(端子IN-)的電位保持為VB。另一者面，節點FD3的電位直到下次的資料匯流排DB的重設工作為止上升。此時的節點FD3的最大電位為VH。
接著，在時刻T21(光檢測電路選擇工作結束時刻)中，將匯流排重設信號線BR設定為高電位並將第三電荷轉移控制信號線TX3及輸出選擇信號線Sel設定為低電位。另外，光檢測重設信號線PR、第一電荷轉移控制信號線TX1、第二電荷轉移控制信號線TX2、第一資料輸入選擇信號線Select1及第二資料輸入選擇信號線Select2仍然處於低電位。
由此，光檢測電路選擇工作結束。
再者，當差動放大器140的負輸入端子(端子IN-)成為VB(成像期間的光資料信號的資料)，並且差動放大器140的正輸入端子(端子IN+)成為VC(重設期間的光資料信號的資料)時，差動放大器140的輸出端子(端子Out)的電位成為VC-VB。例如，在圖4A所示的光檢測器的驅動方法的例子中，在時刻T20(第二選擇工作結束時刻)中差動放大器140的輸出端子(端子Out)的電位被設定。
前面所述的是圖4A所示的光檢測器的驅動方法的例子。
如參照圖2A至圖4B說明那樣，在本實施例的光檢測器的一例中，生成重設模式下的光資料信號的資料與成像狀態下的光資料信號的資料之間的差分資料。在同一圖框期間中，該兩個資料包含相同的雜訊。例如，當重設模式下的光資料信號的資料為Vr+Vz(Vz為起因於雜訊的變化的部分)，成像狀態下的光資料信號的資料為Vr+Vz-Vp或Vr+Vz+Vp時，如果生成兩個資料之間的差分資料，則該差分資料的值為Vp或-Vp，所以該資料的值不依賴於Vz。從而，藉由生成差分資料可以去除雜訊成分，由此可以抑制雜訊造成的影響。
另外，在本實施例的光檢測器的一例中，對於一個光電轉換元件使用多個電荷轉移控制電晶體，該多個電荷轉移控制電晶體的閘極分別被輸入不同的信號。由此，可以利用一種光資料信號生成差分資料，所以可以減少光檢測電路的元件數。從而，可以提高光檢測器的孔徑比。另外，兩個光資料信號都是類比信號，所以可以利用兩個類比信號的資料生成差分資料，與利用數位信號的資料生成差分資料的情況相比，可以提高從所生成的資料中去除起因於雜訊的變化的部分的精度。
另外，在本實施例的光檢測器的一例中，藉由作為電荷轉移控制電晶體使用截止電流低的電晶體，可以降低起因於電晶體的洩漏電流，由此可以減小復位電位儲存電容。由此，可以擴大光電轉換元件的面積，所以可以抑制雜訊造成的影響。實施例3
在本實施例中，對光檢測器的例子進行說明。
首先，參照圖5對本實施例的光檢測器的結構例子進行說明。圖5為示出本實施例的光檢測器的結構例子的方塊圖。
圖5所示的光檢測器為能夠利用光輸入資訊的輸入裝置。
圖5所示的光檢測器具有光檢測部(也稱為Photo)401、控制部(也稱為Ctl)402以及資料處理部(也稱為DataP)403。
另外，圖5所示的光檢測器還具有光檢測驅動電路(也稱為PSDrv)411、多個光檢測電路(也稱為PS)412、資料輸入選擇電路(也稱為SCtl)413、差分資料生成電路(也稱為Dif)414、讀出電路(也稱為Read)415、A/D轉換電路(也稱為A/D)416、光檢測控制電路421及影像處理電路(也稱為ImgP)431。
光檢測驅動電路411設置在光檢測部401中。光檢測驅動電路411為用來控制光檢測工作的電路。
光檢測驅動電路411至少輸出為脈衝信號的光檢測重設信號、為脈衝信號的電荷儲存控制信號及為脈衝信號的輸出選擇信號。
光檢測驅動電路411例如至少具有三個移位暫存器。此時，光檢測驅動電路411藉由使第一移位暫存器輸出脈衝信號來輸出光檢測重設信號；藉由使第二移位暫存器輸出脈衝信號來輸出電荷儲存控制信號；藉由使第三移位暫存器輸出脈衝信號來輸出輸出選擇信號。
在光檢測部401的像素部Pix中多個光檢測電路412在行列方向上排列。另外，在圖5所示的光檢測器中，由一個以上的光檢測電路412構成一個像素。光檢測電路412生成的光資料信號具有根據入射光的照度的值的電位。
光檢測電路412可以使用實施例1的光檢測器中的光檢測電路的任何一個。另外，也可以將冷卻單元設置在光檢測電路412中。藉由設置冷卻單元，可以抑制因熱引起的雜訊的產生。
另外，作為多個光檢測電路412可以設置接收紅色光的光檢測電路、接收綠色光的光檢測電路以及接收藍色光的光檢測電路，利用各光檢測電路生成光資料信號，並對生成的光資料信號的資料進行合成以生成全彩色的影像信號的資料。另外，還可以在上述光檢測電路的基礎上設置接收藍綠色光、紫紅色光及黃色光中的一種或多種的光檢測電路。藉由設置接收藍綠色光、紫紅色光及黃色光中的一種或多種的光檢測電路，可以增加根據生成的影像信號的影像所能夠呈現的顏色種類。例如，藉由在光檢測電路中設置透過特定顏色的光的著色層並隔著該著色層使光入射到光檢測電路，可以生成其電位對應於呈現特定顏色的光的照度的值的光資料信號。
資料輸入選擇電路413設置在像素部中的光檢測電路的每一列。光資料信號從所述每一個列的光檢測電路412被輸入到資料輸入選擇電路413。作為資料輸入選擇電路413，可以使用實施例1的光檢測器中的資料輸入選擇電路。
差分資料生成電路414被設置於每一列以與像素部中的各列的資料輸入選擇電路413電連接。作為差分資料生成電路414，可以使用實施例1的光檢測器中的差分資料生成電路。
讀出電路415設置在光檢測部401中。讀出電路415能夠從光檢測電路讀出資料。讀出電路415與各差分資料生成電路414的輸出端子電連接。
讀出電路415例如使用選擇電路構成。例如，選擇電路具有電晶體並可以在根據該電晶體被輸入光資料信號時讀出光資料信號的資料。
A/D轉換電路416設置在光檢測部401中。A/D轉換電路416能夠將從讀出電路415輸入的類比資料轉換為數位資料。注意，不需要一定將A/D轉換電路416設置在光檢測部401中。
光檢測控制電路421設置在控制部402中。光檢測控制電路421能夠控制用來進行光檢測工作的電路的工作。
影像處理電路431設置在資料處理部403中。影像處理電路431能夠使用由光檢測部生成的光資料信號進行影像資料的生成。
另外，也可以將顯示電路設置在像素部中。由此可以使光檢測器具有觸控螢幕的功能。
接著，對圖5所示的光檢測器的驅動方法的例子進行說明。
在圖5所示的光檢測器中，由光檢測電路412生成光資料信號。此時，藉由利用全局快門方式在多個光檢測電路412中進行成像，能夠抑制所生成的影像的變形。
再者，由資料輸入選擇電路413將光檢測電路412處於重設模式的光資料信號輸入到差分資料生成電路414的第一輸入端子，並將光檢測電路412處於成像狀態的光資料信號輸入到差分資料生成電路414的第二輸入端子。
再者，由差分資料生成電路414生成差分資料。
再者，由讀出電路415讀出差分資料。
再者，利用A/D轉換電路416將所讀出的差分資料轉換為數位資料。該資料例如被影像處理電路431用於指定的處理。
前面所述的是圖5所示的光檢測器的驅動方法的例子的說明。
如參照圖5所說明那樣，在本實施例的光檢測器的一例中，藉由按列生成差分資料，能夠減小差分資料生成電路的數目。
另外，在本實施例的光檢測器的一例中，在生成為類比資料的差分資料之後將其轉換為數位資料，由此可以提高從所生成的資料中去除起因於雜訊的變化的部分的精度。從而，可以提高成像影像的品質。實施例4
在本實施例中，對具備上述實施例的光檢測器的電子裝置的例子進行說明。
使用圖6A至圖7B對本實施例的電子裝置的結構例子進行說明。
圖6A所示的電子裝置為數位相機。圖6A所示的數位相機具備外殼1001a、鏡頭1002a、快門按鈕1003、電源按鈕1004及閃光燈1005。
並且，外殼1001a的內部設置有上述實施例的光檢測器。由此，例如可以藉由按快門按鈕1003利用光檢測器檢測藉由鏡頭1002a入射的光來進行撮影等。
圖6B所示的電子裝置為攝像機。圖6B所示的攝像機具備外殼1001b、鏡頭1002b及顯示部1006。
並且，外殼1001b內部包括上述實施例的光檢測器。由此，例如可以利用光檢測器檢測藉由鏡頭1002b入射的光來進行撮影等。
再者，圖7A和圖7B所示的電子裝置是折疊式資訊終端的例子，圖7A是外觀示意圖，圖7B是方塊圖。
圖7A和圖7B所示的電子裝置如圖7A示出那樣，具備外殼1600a、外殼1600b、面板1601a、面板1601b、軸部1602、按鈕1603、連接端子1604、儲存介質插入部1605及鏡頭1608。另外，圖7A和圖7B所示的電子裝置如圖7B所示那樣，具有電源部1611、無線通信部1612、運算部1613、聲音部1614、面板部1615及成像部1616。
面板1601a設置在外殼1600a中。
面板1601b設置在外殼1600b中。另外，外殼1600b由軸部1602連接到外殼1600a。
面板1601a及面板1601b具有顯示面板的功能。例如，面板1601a及面板1601b可以顯示彼此不同的影像或連屏影像。
另外，面板1601a及面板1601b中的一者或兩者也可以具有觸控螢幕的功能。此時，例如可以在面板1601a及面板1601b中的一者或兩者上顯示鍵盤的影像，藉由用指頭1609等觸摸鍵盤的影像，來進行輸入操作。此外，也可以將顯示面板及觸控螢幕層疊構成面板1601a及面板1601b中的一者或兩者。此外，也可以使用具備顯示電路及光檢測電路的輸入輸出面板來構成面板1601a及面板1601b中的一者或兩者。
由於圖7A所示的電子裝置具有軸部1602，所以例如藉由轉動外殼1600a或外殼1600b使外殼1600a重疊於外殼1600b，而可以折疊電子裝置。
按鈕1603設置在外殼1600b。另外，按鈕1603也可以設置在外殼1600a。此外，還可以將多個按鈕1603設置在外殼1600a及外殼1600b中的一者或兩者。例如當設置有電源按鈕的按鈕1603時，藉由按下按鈕1603可以控制電子裝置是否處於導通狀態。
連接端子1604設置在外殼1600a。另外，連接端子1604也可以設置在外殼1600b。此外，還可以將多個連接端子1604設置在外殼1600a及外殼1600b中的一者或兩者。例如藉由使用連接端子1604連接個人電腦和電子裝置，可以使用個人電腦重寫儲存在電子裝置中的資料的內容。
儲存介質插入部1605設置在外殼1600a。另外，儲存介質插入部1605也可以設置在外殼1600b。此外，還可以將多個儲存介質插入部1605設置在外殼1600a及外殼1600b中的一者或兩者。例如藉由將卡型儲存介質插入儲存介質插入部中，可以將卡型儲存介質中的資料讀出並寫入電子裝置中或者可以將電子裝置中的資料寫入卡型儲存介質中。
鏡頭1608設置在外殼1600b。另外，鏡頭1608也可以設置在外殼1600a。此外，還可以將多個鏡頭1608設置在外殼1600a和外殼1600b中的一者或兩者。
另外，外殼1600a及外殼1600b的內部設置有上述實施例的光檢測器。可以利用光檢測器檢測藉由鏡頭1608入射的光來進行靜態圖或運動影像的攝影等。另外，也可以在面板1601a及面板1601b中設置上述實施例的光檢測器。作為光檢測器，例如可以使用實施例2所示的光檢測器。
另外，電源部1611能夠控制用來操作電子裝置的電力的供應。例如從電源部1611對無線通信部1612、運算部1613、聲音部1614以及面板部1615供應電力。電源部1611例如具備蓄電裝置。蓄電裝置設置在外殼1600a及外殼1600b中的一者或兩者的內部。另外，也可以將生成用來操作電子裝置的電源電壓的電源電路設置在電源部1611。此時，使用從蓄電裝置供應的電力在電源電路中生成電源電壓。此外，也可以將電源部1611連接到商用電源。
無線通信部1612能夠收發電波。例如無線通信部1612具備天線、解調變電路以及調變電路等。此時，例如藉由使用天線收發電波，進行與外部的資料交換。另外，也可以在無線通信部1612中設置多個天線。
運算部1613例如能夠根據從無線通信部1612、聲音部1614、面板部1615及成像部1616輸入的指令信號進行運算處理。例如，在運算部1613中設置有CPU、邏輯電路以及儲存電路等。
聲音部1614能夠控制為音頻資料的聲音的輸入輸出。例如，聲音部1614具備揚聲器和麥克風。
電源部1611、無線通信部1612、運算部1613及聲音部1614例如設置在外殼1600a及外殼1600b中的一者或兩者的內部。
面板部1615能夠控制面板1601a(也稱為面板A)及面板1601b(也稱為面板B)的工作。另外，也可以在面板部1615中設置用來控制面板1601a及面板1601b的驅動的驅動電路，來控制面板1601a及面板1601b的工作。
成像部1616具有光檢測器1610。成像部1616能夠控制光檢測器1610的工作。
另外，也可以在電源部1611、無線通信部1612、運算部1613、聲音部1614、面板部1615及成像部1616中的一個或多個中設置控制電路，使用該控制電路來控制工作。此外，還可以在運算部1613中設置控制電路，使用運算部1613的該控制電路來控制電源部1611、無線通信部1612、聲音部1614、面板部1615及成像部1616中的一個或多個的工作。
另外，也可以在電源部1611、無線通信部1612、聲音部1614、面板部1615以及成像部1616中的一個或多個中設置儲存電路，使用該儲存電路儲存當進行工作時所需要的資料。由此，可以提高工作速度。
另外，圖7A和圖7B所示的電子裝置既可以接受來自商用電源的電力供給，又可以使用儲存在蓄電裝置中的電力。因此，即使在因停電等而不能從商用電源接受電力供給的情況下，也藉由將蓄電裝置用作電源，可以驅動電子裝置。
藉由採用圖7A和圖7B所示的結構，圖7A和圖7B所示的電子裝置例如可以具有電話機、電子書閱讀器、個人電腦及遊戲機中的一個或多個的功能。
如參照圖6A至圖7B所說明那樣，本實施例的電子裝置的一個例子可以使用上述實施例的光檢測器。藉由使用上述光檢測器，能夠提供實現了高精度的攝影的電子裝置。實施例5
在本實施例中，對實際製造的光檢測器進行說明。
本實施例中的光檢測器具備在行列方向上排列的多個光檢測電路、被輸入各列的光檢測電路的光資料信號的多個差分資料生成電路以及控制各差分資料生成電路的輸入端子的電位的多個資料輸入選擇電路。另外，該光檢測電路的行數為150行。
接著，參照圖8A和圖8B對包含第n行(n為2以上的自然數)的光檢測電路的光檢測器的電路結構進行說明。
圖8A所示的光檢測器具備光檢測電路PS、差分資料生成電路Dif、資料輸入選擇電路DIS、列線CB1、列線CB2、場效應電晶體9028_1及場效應電晶體9028_2。
光檢測電路PS具備光電二極體9010、場效應電晶體9021至場效應電晶體9024、電容器9031、電容器9032、場效應電晶體9025_1及場效應電晶體9025_2。
光電二極體9010的陰極與光檢測重設信號線PR連接。
場效應電晶體9021的源極和汲極中的一者與光電二極體9010的陽極連接。另外，場效應電晶體9021的閘極與第一電荷轉移控制信號線TX1連接。
場效應電晶體9022的源極和汲極中的一者與光電二極體9010的陽極連接。另外，場效應電晶體9022的閘極與第二電荷轉移控制信號線TX2連接。
電容器9031的一對電極中的一者與場效應電晶體9021的源極和汲極中的另一者連接。另外，地電位供應到電容器9031的一對電極中的另一者。
電容器9032的一對電極中的一者與場效應電晶體9022的源極和汲極中的另一者連接。另外，地電位供應到電容器9032的一對電極中的另一者。
場效應電晶體9023的源極和汲極中的一者與場效應電晶體9021的源極和汲極中的另一者連接。另外，場效應電晶體9023的閘極與資料輸入選擇信號線Select1[n]連接。
電位Vpi被供應到場效應電晶體9024的源極和汲極中的一者。另外，場效應電晶體9024的閘極與場效應電晶體9022的源極和汲極中的另一者及場效應電晶體9023的源極和汲極中的另一者連接。
場效應電晶體9025_1的源極和汲極中的一者與場效應電晶體9024的源極和汲極中的另一者連接。另外，場效應電晶體9025_1的源極和汲極中的另一者與列線CB1連接。另外，場效應電晶體9025_1的閘極與資料輸入選擇信號線Select1[n]連接。
場效應電晶體9025_2的源極和汲極中的一者與場效應電晶體9024的源極和汲極中的另一者連接。另外，場效應電晶體9025_2的源極和汲極中的另一者與列線CB2連接。另外，場效應電晶體9025_2的閘極與資料輸入選擇信號線Select2[n]連接。
差分資料生成電路Dif具備差動放大器(也稱為Differential Amp)9040。
資料輸入選擇電路DIS具備場效應電晶體9026及場效應電晶體9027。
場效應電晶體9026的源極和汲極中的一者與列線CB1連接。另外，場效應電晶體9026的源極和汲極中的另一者與差分資料生成電路Dif中的差動放大器9040的負輸入端子電連接。另外，場效應電晶體9026的閘極與資料輸入選擇信號線SelectP連接。
場效應電晶體9027的源極和汲極中的一者與列線CB2連接。另外，場效應電晶體9027的源極和汲極中的另一者與差分資料生成電路Dif中的差動放大器9040的正輸入端子電連接。另外，場效應電晶體9027的閘極與資料輸入選擇信號線SelectD連接。
電位Vp0被供應到場效應電晶體9028_1的源極和汲極中的一者。另外，場效應電晶體9028_1的源極和汲極中的另一者與列線CB1連接。另外，場效應電晶體9028_1的閘極與電壓供應線Bias連接。
電位Vp0被供應到場效應電晶體9028_2的源極和汲極中的一者。另外，場效應電晶體9028_2的源極和汲極中的另一者與列線CB2連接。另外，場效應電晶體9028_2的閘極與電壓供應線Bias連接。
另外，電容器9033及電容器9034是寄生電容。
接著，參照圖8B的時序圖對本實施例的光檢測器的驅動方法進行說明。
如圖8B所示，首先藉由輸入光檢測重設信號線PR的脈衝、第一電荷轉移控制信號線TX1的脈衝及第二電荷轉移控制信號線TX2的脈衝來使光檢測電路PS成為重設模式。
接著，利用第二電荷轉移控制信號線TX2的脈衝使場效應電晶體9022成為截止狀態來保持節點FD2的電荷。
接著，利用第一電荷轉移控制信號線TX1的脈衝使場效應電晶體9021成為截止狀態來保持節點FD1的電荷。
在每一個光檢測電路中進行上述工作。
接著，輸入資料輸入選擇信號線Select2[K(K為1以上且150以下的自然數)]的脈衝來對列線CB2輸出光資料信號。此時的光資料信號的資料為光檢測電路PS處於重設模式時的資料。
接著，輸入資料輸入選擇信號線Select1[K(K為1以上且150以下的自然數)]的脈衝來對列線CB1輸出光資料信號。此時的光資料信號的資料為光檢測電路PS處於成像狀態時的資料。
利用資料輸入選擇信號線SelectP的脈衝將藉由列線CB1輸入的光資料信號輸出到差分資料生成電路Dif中的差動放大器9040，並利用資料輸入選擇信號線SelectD的脈衝將藉由列線CB2輸入的光資料信號輸出到差分資料生成電路Dif中的差動放大器9040。
差分資料生成電路Dif中的差動放大器9040生成藉由列線CB1輸入的光資料信號的資料與藉由列線CB2輸入的光資料信號的資料之間的差分資料，並將該差分資料作為輸出信號輸出到A/D轉換器。
前面所述的是本實施例的光檢測器的驅動方法。
接著，參照圖9A和圖9B對圖8A所示的光檢測器中的光檢測電路的結構進行說明。圖9A是平面示意圖。圖9B是沿著圖9A的線A-B截取的剖面示意圖。另外，圖9A和圖9B所示的構成要素的尺寸有時與實際上的尺寸不同。另外，為了方便起見，沿著圖9A中的線A-B截取的剖面的一部分在圖9B中被省略。
圖9A和圖9B所示的光檢測電路具有光電二極體9010、場效應電晶體9021、場效應電晶體9022、電容器9031、電容器9032、場效應電晶體9023、場效應電晶體9024、場效應電晶體9025_1及場效應電晶體9025_2。
場效應電晶體9021至場效應電晶體9023為N通道型電晶體，該電晶體包括形成有通道的氧化物半導體層。另外，場效應電晶體9024、場效應電晶體9025_1、場效應電晶體9025_2為N通道型電晶體，該電晶體包括形成有通道的矽半導體層。另外，光電二極體9010為使用矽半導體層構成的橫向接合型的PIN二極體。
另外，如圖9B所示，光檢測電路包含半導體層9513a、半導體層9513b、絕緣層9516、導電層9517、絕緣層9518、氧化物半導體層9519、導電層9520a至導電層9520e、絕緣層9521、導電層9522a至導電層9522c、絕緣層9523以及導電層9524。
半導體層9513a及半導體層9513b隔著絕緣層9502設置在基板9500上。
基板9500使用單晶矽基板。
絕緣層9502使用厚度為400nm的氧化矽層、厚度為50nm的氮氧化矽層及厚度為100nm的氧化矽層的疊層。
半導體層9513a包含N型區9514a及P型區9515。
半導體層9513b包含N型區9514b及N型區9514c。
半導體層9513b使用厚度為130nm的單晶矽層。另外，半導體層9513a使用對厚度為130nm的單晶矽層進行蝕刻而形成的厚度為60nm的單晶矽層。
絕緣層9516設置在半導體層9513a及半導體層9513b上。絕緣層9516使用厚度為20nm的氧化矽層。
導電層9517隔著絕緣層9516設置在半導體層9513b上。導電層9517使用厚度為30nm的氮化鉭層與厚度為170nm的鎢層的疊層。
絕緣層9518設置在絕緣層9516及導電層9517上。絕緣層9518使用厚度為50nm的氧氮化矽層與厚度為500nm的氧化矽層的疊層。
氧化物半導體層9519設置在絕緣層9518上。氧化物半導體層9519使用厚度為20nm的IGZO層。
導電層9520a藉由以穿過絕緣層9516及絕緣層9518的方式設置的開口部與半導體層9513a中的N型區9514a接觸。
導電層9520b藉由以穿過絕緣層9516及絕緣層9518的方式設置的開口部與半導體層9513a中的P型區9515接觸。另外，導電層9520b與氧化物半導體層9519接觸。
導電層9520c與氧化物半導體層9519接觸。
導電層9520d藉由以穿過絕緣層9516及絕緣層9518的方式設置的開口部與半導體層9513b中的N型區9514b接觸。
導電層9520e藉由以穿過絕緣層9516及絕緣層9518的方式設置的開口部與半導體層9513b中的N型區9514c接觸。
導電層9520a至導電層9520e使用厚度為100nm的鎢層。
絕緣層9521設置在絕緣層9518、氧化物半導體層9519及導電層9520a至導電層9520e上。
絕緣層9521使用厚度為30nm的氧氮化矽層。
導電層9522a隔著絕緣層9521設置在氧化物半導體層9519上。
導電層9522b隔著絕緣層9521與導電層9520c重疊。
導電層9522c設置在絕緣層9521上。
導電層9522a至導電層9522c使用厚度為30nm的氮化鉭層與厚度為135nm的鎢層的疊層。
絕緣層9523設置在絕緣層9521及導電層9522a至導電層9522c上。
絕緣層9523使用厚度為50nm的氧化鋁層與厚度為300nm的氧氮化矽層的疊層。
導電層9524藉由以穿過絕緣層9523的方式設置的開口部與導電層9522b接觸。
導電層9524使用厚度為50nm的鈦層、厚度為200nm的鋁層及厚度為50nm的鈦層的疊層。
包含氧化物半導體層的場效應電晶體(例如場效應電晶體9021)設置在包含光電二極體9010及矽半導體層的場效應電晶體(例如場效應電晶體9024)上。由此，可以抑制面積的增大。
前面所述的是圖8A所示的光檢測器中的光檢測電路的結構的說明。
如參照圖8A至圖9B所說明那樣，在本實施例的光檢測器中，藉由使用矽半導體層形成光電二極體及場效應電晶體並在矽半導體層上使用氧化物半導體層形成場效應電晶體，可以製造本實施例的光檢測器。
110‧‧‧光電轉換元件
121‧‧‧場效應電晶體
122‧‧‧場效應電晶體
123‧‧‧場效應電晶體
124‧‧‧場效應電晶體
125‧‧‧場效應電晶體
125_1‧‧‧場效應電晶體
125_2‧‧‧場效應電晶體
126‧‧‧場效應電晶體
127‧‧‧場效應電晶體
128‧‧‧場效應電晶體
131‧‧‧電容器
132‧‧‧電容器
140‧‧‧差動放大器
401‧‧‧光檢測部
402‧‧‧控制部
403‧‧‧資料處理部
411‧‧‧光檢測驅動電路
412‧‧‧光檢測電路
413‧‧‧資料輸入選擇電路
414‧‧‧差分資料生成電路
415‧‧‧讀出電路
416‧‧‧A/D轉換電路
421‧‧‧光檢測控制電路
431‧‧‧影像處理電路
1001a‧‧‧外殼
1001b‧‧‧外殼
1002a‧‧‧鏡頭
1002b‧‧‧鏡頭
1003‧‧‧快門按鈕
1004‧‧‧電源按鈕
1005‧‧‧閃光燈
1006‧‧‧顯示部
1600a‧‧‧外殼
1600b‧‧‧外殼
1601a‧‧‧面板
1601b‧‧‧面板
1602‧‧‧軸部
1603‧‧‧按鈕
1604‧‧‧連接端子
1605‧‧‧儲存介質插入部
1608‧‧‧鏡頭
1609‧‧‧指頭
1610‧‧‧光檢測器
1611‧‧‧電源部
1612‧‧‧無線通信部
1613‧‧‧運算部
1614‧‧‧聲音部
1615‧‧‧面板部
1616‧‧‧成像部
9010‧‧‧光電二極體
9021‧‧‧場效應電晶體
9022‧‧‧場效應電晶體
9023‧‧‧場效應電晶體
9024‧‧‧場效應電晶體
9025_1‧‧‧場效應電晶體
9025_2‧‧‧場效應電晶體
9026‧‧‧場效應電晶體
9027‧‧‧場效應電晶體
9028_1‧‧‧場效應電晶體
9028_2‧‧‧場效應電晶體
9031‧‧‧電容器
9032‧‧‧電容器
9033‧‧‧電容器
9034‧‧‧電容器
9040‧‧‧差動放大器
9500‧‧‧基板
9502‧‧‧絕緣層
9513a‧‧‧半導體層
9513b‧‧‧半導體層
9514a‧‧‧N型區
9514b‧‧‧N型區
9514c‧‧‧N型區
9515‧‧‧P型區
9516‧‧‧絕緣層
9517‧‧‧導電層
9518‧‧‧絕緣層
9519‧‧‧氧化物半導體層
9520a‧‧‧導電層
9520b‧‧‧導電層
9520c‧‧‧導電層
9520d‧‧‧導電層
9520e‧‧‧導電層
9521‧‧‧絕緣層
9522a‧‧‧導電層
9522b‧‧‧導電層
9522c‧‧‧導電層
9523‧‧‧絕緣層
9524‧‧‧導電層
在圖示中：圖1A、圖1B-1和圖1B-2是說明光檢測器的例子的圖；圖2A和圖2B是說明光檢測器的例子的圖；圖3A和圖3B是說明光檢測器的例子的圖；圖4A和圖4B是說明光檢測器的例子的圖；圖5是說明光檢測器的例子的圖；圖6A和圖6B是說明電子裝置的例子的圖；圖7A和圖7B是說明電子裝置的例子的圖；圖8A和圖8B是說明光檢測器的例子的圖；圖9A和圖9B是說明光檢測器的例子的圖。
PS‧‧‧光檢測電路
S11‧‧‧資料信號
S12‧‧‧資料信號
Dif‧‧‧差分資料生成電路
DIS‧‧‧資料輸入選擇電路
Sw1‧‧‧開關
Sw2‧‧‧開關

权利要求:
Claims (10)
[1] 一種光檢測器，包括：配置以生成光資料信號的光檢測電路；包括第一輸入端子及第二輸入端子的差分資料生成電路，該差分資料生成電路係配置以生成輸入到該第一輸入端子的資料與輸入到該第二輸入端子的資料之間的差分資料；以及配置以決定將該光資料信號輸入到該第一輸入端子還是該第二輸入端子的資料輸入選擇電路。
[2] 一種光檢測器，包括：光電轉換元件；差動放大器；資料匯流排；與該資料匯流排電連接的開關；第一電晶體；第二電晶體；第三電晶體；第四電晶體；第五電晶體；以及第六電晶體，其中，該第一電晶體的源極和汲極中的一者與該光電轉換元件電連接，其中，該第二電晶體的源極和汲極中的一者與該光電轉換元件電連接，其中，該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第三電晶體的閘極電連接，其中，該第三電晶體的源極和汲極中的一者與該第四電晶體的源極和汲極中的一者電連接，其中，該第四電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該資料匯流排電連接，其中，該第五電晶體的源極和汲極中的一者與該資料匯流排電連接，其中，該第六電晶體的源極和汲極中的一者與該資料匯流排電連接，其中，該第五電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該差動放大器的第一輸入端子電連接，以及其中，該第六電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該差動放大器的第二輸入端子電連接。
[3] 根據申請專利範圍第2項之光檢測器，還包括：第一電容器；第二電容器；以及第七電晶體，其中，該第一電容器的電極與該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第二電容器的電極與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，以及其中，該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者藉由該第七電晶體與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接。
[4] 根據申請專利範圍第2項之光檢測器，還包括：第一電容器；第二電容器；以及第七電晶體，其中，該第一電容器的電極與該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第七電晶體的源極和汲極中的一者與該差動放大器的該第二輸入端子電連接，以及其中，該第七電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第二電容器的電極電連接。
[5] 根據申請專利範圍第2項之光檢測器，其中該第一電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
[6] 一種光檢測器，包括：光電轉換元件；差動放大器；第一資料匯流排；第二資料匯流排；與該第一資料匯流排電連接的第一開關；與該第二資料匯流排電連接的第二開關；第一電晶體；第二電晶體；第三電晶體；第四電晶體；第五電晶體；第六電晶體；以及第七電晶體，其中，該第一電晶體的源極和汲極中的一者與該光電轉換元件電連接，其中，該第二電晶體的源極和汲極中的一者與該光電轉換元件電連接，其中，該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第三電晶體的閘極電連接，其中，該第三電晶體的源極和汲極中的一者與該第四電晶體的源極和汲極中的一者電連接，其中，該第四電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第一資料匯流排電連接，其中，該第五電晶體的源極和汲極中的一者與該第一資料匯流排電連接，其中，該第六電晶體的源極和汲極中的一者與該第二資料匯流排電連接，其中，該第五電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該差動放大器的第一輸入端子電連接，其中，該第六電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該差動放大器的第二輸入端子電連接，其中，該第七電晶體的源極和汲極中的一者與該第三電晶體的該源極和該汲極中的一者電連接，以及其中，該第七電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第二資料匯流排電連接。
[7] 根據申請專利範圍第6項之光檢測器，還包括：第一電容器；第二電容器；以及第八電晶體，其中，該第一電容器的電極與該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第二電容器的電極與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，以及其中，該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者藉由該第八電晶體與該第二電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接。
[8] 根據申請專利範圍第6項之光檢測器，還包括：第一電容器；第二電容器；以及第八電晶體，其中，該第一電容器的電極與該第一電晶體的該源極和該汲極中的另一者電連接，其中，該第八電晶體的源極和汲極中的一者與該差動放大器的該第二輸入端子電連接，以及其中，該第八電晶體的該源極和該汲極中的另一者與該第二電容器的電極電連接。
[9] 根據申請專利範圍第6項之光檢測器，其中該第一電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
[10] 一種光檢測器的驅動方法，該光檢測器包括：配置以生成光資料信號的光檢測電路；包括第一輸入端子及第二輸入端子的差分資料生成電路，該差分資料生成電路係配置以生成輸入到該第一輸入端子的資料與輸入到該第二輸入端子的資料之間的差分資料；以及配置以決定將該光資料信號輸入到該第一輸入端子還是該第二輸入端子的資料輸入選擇電路，該方法包括：將在重設期間中得到的該光資料信號輸入到該差分資料生成電路的該第二輸入端子；以及將在成像期間中得到的該光資料信號輸入到該差分資料生成電路的該第一輸入端子。

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法律状态:
2022-02-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

JP2011206899||2011-09-22||

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