KR101976228B1 - 광 검출 장치 및 광 검출 장치의 구동 방법 - Google Patents

광 검출 장치 및 광 검출 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

노이즈의 악영향이 저감된다. 광 검출 회로, 차분 데이터 생성 회로 및 데이터 입력 선택 회로가 포함된다. 광 검출 회로는 광 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 제1 데이터 신호와 제2 데이터 신호는 차분 데이터 생성 회로에 입력되고, 차분 데이터 생성 회로는 제1 데이터 신호의 데이터와 제2 데이터 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성하는 기능을 갖는다. 데이터 입력 선택 회로는, 광 데이터 신호의 데이터를, 제1 데이터 신호의 데이터 또는 제2 데이터 신호의 데이터로 간주할지를 결정하는 기능을 갖는다.

Description

광 검출 장치 및 광 검출 장치의 구동 방법{PHOTODETECTOR AND METHOD FOR DRIVING PHOTODETECTOR}
본 발명의 일 실시형태는 광 검출 장치에 관한 것이다.
최근, 입사하는 광의 조도에 따른 값의 데이터를 생성하는 것이 가능한 광 검출 회로(광 센서라고도 함)를 사용해서 데이터를 입력하는 광 검출 장치, 상기 광 검출 회로를 사용해서 데이터를 입력하고, 입력한 데이터에 따라서 데이터를 출력하는 광 검출 장치 등의 기술 개발이 진행되고 있다.
광 검출 장치의 예로서는, 이미지 센서를 들 수 있다. 이미지 센서의 예로서는, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등을 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
CMOS 이미지 센서의 구동 방식으로서는, 롤링 셔터 방식과 글로벌 셔터 방식이 있다. 롤링 셔터 방식에서는, 행렬 방향으로 배열된 복수의 광 검출 회로가 행마다 노광된다. 글로벌 셔터 방식에서는, 모든 행의 광 검출 회로가, 일괄적으로 노광된다.
일본 특허 공개 제2007-104186호 공보
그러나, 종래의 광 검출 장치는, 노이즈 등으로 인해 생성되는 데이터의 변동이 크다고 하는 문제가 있다. 노이즈의 예로서는, 랜덤 노이즈 또는 고정 패턴 노이즈가 있다. 예를 들어, 랜덤 노이즈로서는, 리셋 노이즈를 들 수 있다. 리셋 노이즈는, 광 검출 회로에 의해 생성되는 광 데이터 신호에 포함된다. 랜덤 노이즈는, 예를 들어 광 검출 회로 내의 소자 간의 접속 저항 때문에 발생한다. 고정 패턴 노이즈는, 예를 들어 광 검출 장치 내의 소자의 전기 특성에 있어서의 변동 때문에 발생한다.
예를 들어, 광 검출 장치 내의 광 검출 회로에 있어서의 수광 면적이 작으면, 수광량에 따라서 생성되는 광 전류의 양이 적어진다. 따라서, 누설 전류 및 노이즈의 악영향이 커지는데, 이는 정확한 데이터를 취득하는 것을 어렵게 한다. 데이터를 취득하는 것은 "촬상"이라고도 한다. 예를 들어, 휴대 전화 등의 소형 기기에 탑재되는 광 검출 장치가 작아지고, 따라서 수광량에 영향을 끼치는 누설 전류 및 노이즈의 악영향이 보다 심각한 문제가 된다.
본 발명의 일 실시형태의 목적은, 노이즈의 악영향을 저감하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 광 검출 회로에 의해 생성되는 상이한 2개의 기간의 데이터의 차분 데이터를 생성한다. 차분 데이터를 생성함으로써, 노이즈에 의한 변화량은 데이터로부터 제거된다.
본 발명의 일 실시형태는, 광 검출 회로, 차분 데이터 생성 회로 및 데이터 입력 선택 회로를 포함하는 광 검출 장치이다.
광 검출 회로는 광 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다.
차분 데이터 생성 회로에는, 제1 데이터 신호 및 제2 데이터 신호가 입력된다. 또한, 차분 데이터 생성 회로는, 제1 데이터 신호의 데이터와 제2 데이터 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성하는 기능을 갖는다.
데이터 입력 선택 회로는, 광 데이터 신호의 데이터를 제1 데이터 신호의 데이터로 간주할지 또는 제2 데이터 신호의 데이터로 간주할지를 결정하는 기능을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 생성된 데이터로부터 노이즈에 의한 변화량을 제거할 수 있으므로, 노이즈에 의한 악영향을 저감할 수 있다.
도 1의 (a), (b-1) 및 (b-2)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a) 및 (b) 각각은 전자 기기의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b) 각각은 전자 기기의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 광 검출 장치의 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 설명하기 위한 실시형태의 일례에 대해서, 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 실시형태의 세부 사항이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 방법으로 변형될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 당업자들이라면 알 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 설명에 한정되지 않는다.
상이한 실시형태의 내용을 서로 적절히 조합할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 실시형태의 내용을 서로 적절히 치환할 수 있다.
또한, "제1" 및 "제2" 등의 서수는, 구성 요소 간의 혼동을 피하기 위해서 사용되며, 각 구성 요소의 수를 제한하지 않는다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 차분 데이터의 생성이 가능한 광 검출 장치의 예에 대해서, 도 1의 (a), (b-1) 및 (b-2)를 참조해서 설명한다.
도 1의 (a)에 나타내는 광 검출 장치는, 광 검출 회로 PS, 차분 데이터 생성 회로 Dif 및 데이터 입력 선택 회로 DIS를 포함한다.
광 검출 회로 PS는, 광 데이터 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 촬상 기간에 취득한 광 데이터 신호의 데이터는, 광 검출 회로에 입사하는 광의 조도(수광량)에 대응한다. 복수의 광 검출 회로가 광 검출 장치에 제공될 수 있다.
광 검출 회로 PS는, 광전 변환 소자와 전계 효과 트랜지스터를 포함한다.
차분 데이터 생성 회로 Dif의 제1 입력 단자 및 제2 입력 단자에는, 데이터 신호 S11 및 데이터 신호 S12가 각각 입력된다. 차분 데이터 생성 회로 Dif는, 데이터 신호 S11의 데이터와 데이터 신호 S12의 데이터의 차분 데이터를 생성하는 기능을 갖는다.
차분 데이터 생성 회로 Dif는, 데이터 신호 S11의 데이터와 데이터 신호 S12의 데이터의 감산 처리를 행하는 기능을 갖는 회로를 포함한다. 차분 데이터 생성 회로 Dif로서는, 예를 들어, 차동 증폭기, 감산기 등을 사용할 수 있다.
데이터 입력 선택 회로 DIS는, 광 검출 회로 PS에 의해 생성되어, 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력되는 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S11의 데이터로 간주할지 또는 데이터 신호 S12의 데이터로 간주할지를 결정하는 기능을 갖는다.
데이터 입력 선택 회로 DIS는, 예를 들어, 스위치 Sw1 및 스위치 Sw2를 포함한다. 스위치 Sw1은, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S11의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력할 지의 여부를 결정하는 기능을 갖는다. 스위치 Sw2는, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S12의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력할 지의 여부를 결정하는 기능을 갖는다. 스위치 Sw1 및 스위치 Sw2 각각이, 복수의 소자를 이용해서 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
이어서, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치를 구동하기 위한 방법의 예로서, 도 1의 (a)에 나타내는 광 검출 장치를 구동하기 위한 방법의 예가, 도 1의 (b-1) 및 도 1의 (b-2)를 참조하여 설명된다.
도 1의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에서는, 광 검출 회로 PS에 의해 광 데이터 신호를 생성한다. 이때, 광 데이터 신호의 데이터가 기간 TA의 데이터인 경우에는, 광 데이터 신호의 데이터(D_PD라고도 함)는 DA이다(D_PD=DA). 또한, 광 데이터 신호의 데이터가 기간 TB의 데이터인 경우에는, 광 데이터 신호의 데이터(D_PD라고도 함)는 DB이다(D_PD=DB). 기간 TA는, 예를 들어, 광 검출 회로 PS가 리셋 모드에 있을 때의 기간(리셋 기간이라고도 함)이다. 기간 TB는, 광 검출 회로 PS가 촬상 모드에 있을 때의 기간(촬상 기간이라고도 함)이다.
또한, DA인 광 데이터 신호의 데이터, 및 DB인 광 데이터 신호의 데이터에는, 공통의 노이즈 성분이 포함된다.
광 데이터 신호의 데이터가 DA(D_PD=DA)일 때, 도 1의 (b-1)에 도시한 바와 같이, 데이터 입력 선택 회로 DIS는, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S12의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력한다. 예를 들어, 스위치 Sw2를 온 상태로 하고, 스위치 Sw1을 오프 상태로 함으로써, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S12의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력할 수 있다.
광 데이터 신호의 데이터가 DB(D_PD=DB)일 때, 도 1의 (b-2)에 도시한 바와 같이, 데이터 입력 선택 회로 DIS는, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S11의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력한다. 예를 들어, 스위치 Sw1을 온 상태로 하고, 스위치 Sw2를 오프 상태로 함으로써, 광 데이터 신호의 데이터를, 데이터 신호 S11의 데이터로서 차분 데이터 생성 회로 Dif에 입력할 수 있다.
또한, 차분 데이터 생성 회로 Dif는, 데이터 신호 S11의 데이터와 데이터 신호 S12의 데이터의 차분 데이터를 생성한다. 생성된 차분 데이터로부터, 데이터 신호 S11의 데이터 DB와 데이터 신호 S12의 데이터 DA에 포함되어 있던 공통의 노이즈에 대응하는 변화량이 제거된다.
또한, 차분 데이터 생성 회로 Dif는, 생성된 차분 데이터를 신호로서 출력한다.
이상은, 도 1의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 일례이다.
도 1의 (a), (b-1) 및 (b-2)를 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 예에서는, 광 데이터 신호의 차분 데이터는 광 검출 회로에서, 상이한 2개의 기간에 생성된다. 2개의 기간에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터는 공통의 노이즈 성분을 포함하므로; 차분 데이터를 생성함으로써, 노이즈에 의한 변화량을 제거할 수 있다. 따라서, 노이즈에 의한 악영향을 억제할 수 있다. 또한, 촬상 화상의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 노이즈에 의한 변화량을 제거하기 위한 상기 방법을 상관 이중 샘플링(CDS라고도 함)이라고도 한다는 점에 유의해야 한다.
본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 예에서는, 광 검출 회로에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터에 따라, 데이터 입력 선택 회로는 상기 데이터를, 제1 데이터 신호의 데이터로 간주할지 또는 제2 데이터 신호의 데이터로 간주할지를 결정한다. 이러한 구성으로 인해, 한 종류의 광 데이터 신호에 의해 차분 데이터를 생성할 수 있기 때문에, 광 검출 회로에서의 소자의 수를 적게 할 수 있다. 따라서, 광 검출 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 나타내는 광 검출 장치의 구성 예에 대해서, 도 2의 (a) 및 (b), 도 3의 (a) 및 (b), 및 도 4의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한다. 실시형태 1에 나타내는 광 검출 장치와 동일한 부분의 설명에 대해서는, 실시형태 1에 나타내는 광 검출 장치의 설명을 적절히 원용할 수 있기 때문에, 본 실시형태에서는 생략한다는 점에 유의해야 한다.
도 2의 (a)에 나타내는 광 검출 장치는, 도 1의 (a)에 나타내는 광 검출 장치와 마찬가지로, 광 검출 회로 PS, 차분 데이터 생성 회로 Dif 및 데이터 입력 선택 회로 DIS를 포함한다. 또한, 도 2의 (a)에 나타내는 광 검출 장치는, 데이터 버스 DB와 스위치 Sw_BR를 포함한다.
광 검출 회로 PS는, 광전 변환 소자(110), 전계 효과 트랜지스터(121 내지 125), 및 용량 소자(131 및 132)를 포함한다.
광전 변환 소자(110)는, 제1 전류 단자 및 제2 전류 단자를 포함하고, 입사하는 광의 조도에 따라 제1 전류 단자와 제2 전류 단자 사이에 전류(광 전류라고도 함)가 흐른다.
광전 변환 소자(110)의 제1 전류 단자에는, 펄스 신호인 광 검출 리셋 신호가 입력된다. 광전 변환 소자(110)의 제1 전류 단자에는, 단위 전위인 전위 Vx가 공급될 수 있다.
광전 변환 소자(110)는, 예를 들어 포토 다이오드, 포토 트랜지스터 등일 수 있다. 포토 다이오드의 경우, 포토 다이오드의 애노드와 캐소드 중 하나가 광전 변환 소자의 제1 전류 단자에 대응한다. 또한, 포토 다이오드의 애노드와 캐소드 중 다른 하나는 광전 변환 소자의 제2 전류 단자에 대응한다. 전계 효과 포토 트랜지스터의 경우, 전계 효과 포토 트랜지스터의 소스와 드레인 중 하나가 광전 변환 소자의 제1 전류 단자에 대응한다. 또한, 전계 효과 포토 트랜지스터의 소스와 드레인 중 다른 하나는 광전 변환 소자의 제2 전류 단자에 대응한다. 광전 변환 소자(110)는, 이것에 한정되지 않고, 바이폴라 포토 트랜지스터일 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 광전 변환 소자(110)에 있어서의 제2 전류 단자에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 제1 전하 전송 제어 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(121)는, 광전 변환 소자(110)에 입사하는 광의 조도에 따른 전하의 전송을 제어하는 기능을 갖는다. 이 경우, 그러한 기능을 갖는 트랜지스터를 전하 전송 제어 트랜지스터라고도 한다.
전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 광전 변환 소자(110)에 있어서의 제2 전류 단자에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 제2 전하 전송 제어 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(122)는, 광전 변환 소자(110)에 입사하는 광의 조도에 따른 전하의 전송을 제어하는 기능을 갖는다.
용량 소자(131)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(131)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 다른 하나에는, 전위 Vc가 공급된다. 전위 Vc는, 임의의 값의 전위이다. 용량 소자(131)는, 제1 전하 유지 용량으로서의 기능을 갖는다.
용량 소자(132)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(132)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 다른 하나에는, 단위 전위인 전위 Vc가 공급된다. 용량 소자(132)는, 제2 전하 유지 용량으로서의 기능을 갖는다.
전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 제3 전하 전송 제어 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나와 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와의 접속 부분을 노드 FD1이라고도 한다는 점에 유의해야 한다. 전계 효과 트랜지스터(123)는, 광전 변환 소자(110)에 입사하는 광의 조도에 따른 전하의 전송을 제어하는 기능을 갖는다.
전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에는, 단위 전위인 전위 Vb가 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 게이트는, 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와, 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 게이트, 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나, 및 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와의 접속 부분을 노드 FD2이라고도 한다는 점에 유의해야 한다. 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류에 따라 광 데이터 신호의 전위가 설정된다. 전계 효과 트랜지스터(124)는, 광전 변환 소자(110)의 광 전류에 따른 데이터를 증폭하는 기능을 갖는다. 이러한 기능을 갖는 트랜지스터를 증폭 트랜지스터라고도 한다.
전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 데이터 버스 DB에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 출력 선택 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(125)는, 광 검출 회로 PS에 의해 생성하는 광 데이터 신호를 출력할 지의 여부를 선택하는 기능을 갖는다. 이러한 기능을 갖는 트랜지스터를 출력 선택 트랜지스터라고도 한다. 전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와 데이터 버스 DB와 접속 부분을 노드 FD3이라고도 한다는 점에 유의해야 한다.
차분 데이터 생성 회로 Dif는, 차동 증폭기(140)를 포함한다.
차동 증폭기(140)는, 네가티브 입력 단자(단자 IN-라고도 함), 포지티브 입력 단자(단자 IN+라고도 함) 및 출력 단자(단자 Out라고도 함)를 포함한다. 차동 증폭기(140)는, 네가티브 입력 단자(단자 IN-)를 통해서 입력되는 신호의 데이터와, 포지티브 입력 단자(단자 IN+)를 통해서 입력되는 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성하고, 출력 단자(단자 Out)를 통해서 상기 차분 데이터에 따른 전위의 신호를 출력하는 기능을 갖는다.
데이터 입력 선택 회로 DIS는, 전계 효과 트랜지스터(126)와 전계 효과 트랜지스터(127)를 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 데이터 버스 DB에 전기적으로 접속된다. 따라서, 전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 차동 증폭기(140)에 있어서의 네가티브 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 제1 데이터 입력 선택 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(126)는, 차분 데이터 생성 회로 Dif에 데이터를 입력할 지의 여부를 결정하는 기능을 갖는다. 이러한 기능을 갖는 트랜지스터를 데이터 입력 선택 트랜지스터라고도 한다.
전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 데이터 버스 DB에 전기적으로 접속된다. 따라서, 전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 게이트에는, 펄스 신호인 제2 데이터 입력 선택 신호가 입력된다. 전계 효과 트랜지스터(127)는, 차분 데이터 생성 회로 Dif에의 데이터의 입력을 선택하는 기능을 갖는다.
1개 이상의 전계 효과 트랜지스터(121 내지 127)는, 예를 들어, 오프 전류가 낮은 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이 경우, 전계 효과 트랜지스터(121 내지 127)의 채널 폭 1μm당 오프 전류는, 10aA(1×10-17A) 이하, 바람직하게는 1aA(1×10-18A) 이하, 더욱 바람직하게는 10zA(1×10-20A) 이하, 더욱 바람직하게는 1zA(1×10-21A) 이하, 더욱 바람직하게는 100yA(1×10-22A) 이하이다.
오프 전류가 낮은 상기 전계 효과 트랜지스터로서는, 예를 들어, 실리콘보다 밴드 갭이 넓게, 예를 들어 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 보다 바람직하게는 3eV 이상이며, 채널이 형성되어 있는 반도체층을 포함하는 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있다. 상기 밴드 갭이 넓은 전계 효과 트랜지스터로서는, 예를 들어, 채널이 형성되어 있는 산화물 반도체층을 포함하는 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있다.
산화물 반도체층으로서는, 예를 들어, In계 산화물(예를 들어, 산화인듐), Sn계 산화물(예를 들어, 산화주석), 및 Zn계 산화물(예를 들어, 산화아연)을 들 수 있다.
또는, 산화물 반도체층으로서는, 예를 들어, 4원계 금속 산화물, 3원계 금속 산화물, 또는 2원계 금속 산화물을 사용할 수도 있다. 산화물 반도체층은, 특성의변동을 저감시키기 위한 스테빌라이저로서 갈륨을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체층으로서 사용가능한 금속 산화물은, 스테빌라이저로서 주석을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체층으로서 사용가능한 금속 산화물은, 스테빌라이저로서 하프늄을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체층으로서 사용가능한 금속 산화물은, 스테빌라이저로서 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체층으로서 사용가능한 금속 산화물은, 스테빌라이저로서 다음의 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 란타노이드인, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀 및 루테튬. 또한, 상기 산화물 반도체층으로서 사용가능한 금속 산화물은, 산화 실리콘을 포함할 수 있다.
4원계 금속 산화물의 예로서는, In-Sn-Ga-Zn계 산화물, In-Hf-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Hf-Zn계 산화물, 및 In-Hf-Al-Zn계 산화물이 있다.
3원계 금속 산화물의 예로서는, In-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Zn계 산화물, In-Al-Zn계 산화물, Sn-Ga-Zn계 산화물, Al-Ga-Zn계 산화물, Sn-Al-Zn계 산화물, In-Hf-Zn계 산화물, In-La-Zn계 산화물, In-Ce-Zn계 산화물, In-Pr-Zn계 산화물, In-Nd-Zn계 산화물, In-Sm-Zn계 산화물, In-Eu-Zn계 산화물, In-Gd-Zn계 산화물, In-Tb-Zn계 산화물, In-Dy-Zn계 산화물, In-Ho-Zn계 산화물, In-Er-Zn계 산화물, In-Tm-Zn계 산화물, In-Yb-Zn계 산화물, 및 In-Lu-Zn계 산화물이 있다.
2원계 금속 산화물의 예로서는, In-Zn계 산화물, Sn-Zn계 산화물, Al-Zn계 산화물, Zn-Mg계 산화물, Sn-Mg계 산화물, In-Mg계 산화물, In-Sn계 산화물, 및 In-Ga계 산화물이 있다.
상기 산화물 반도체층은, CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor)을 포함하는 산화물 반도체층일 수 있다.
CAAC-OS는, 결정 영역과 비정질 영역의 혼합 상 구조이다. 또한, 결정 영역에 포함된 결정에 있어서, c축은 반도체층이 형성되는 면 또는 반도체층의 표면에 수직인 방향으로 배열되고, a-b면에 수직인 방향으로부터 보아서 삼각 형상 또는 육각 형상의 원자 배열이 형성되며, c축에 수직인 방향으로부터 볼 때 금속 원자가 층상(層狀)으로 배열되거나 금속 원자와 산소 원자가 층상으로 배열된다. 따라서, CAAC-OS는, 완전한 단결정도 아니고, 완전한 비정질도 아니다. CAAC-OS가 복수의 결정 영역을 갖는 경우, 복수의 결정 영역의 결정의 a-축 및 b-축의 방향이 상이할 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
대부분의 경우에는, CAAC-OS의 결정 영역은, 한 변이 100nm 미만의 큐브 내에 들어간다. 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 얻어진 관찰 화상으로부터, CAAC-OS에 있어서의 결정 영역과 비정질 영역 간의 경계가 항상 명확하지는 않다. 또한, CAAC-OS에 있어서의 결정립계는 확인되지 않는다. 따라서, CAAC-OS에 있어서, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 방지된다.
CAAC-OS에 있어서, 결정 영역의 분포는 층의 깊이 방향에 있어서 반드시 균일할 필요는 없다. 예를 들어, 산화물 반도체층의 표면측으로부터 결정 성장이 발생하여 CAAC-OS의 산화물 반도체층을 형성하는 경우, 일부 경우에는, CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층의 표면 근방에서의 결정 부분의 비율이 높고, CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층이 형성되는 표면 근방에서의 비정질 부분의 비율이 높다.
CAAC-OS의 결정 영역에 포함된 결정의 c축이, CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층이 형성되는 표면 또는 CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층의 표면에 수직이기 때문에, CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층의 형상(CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층이 형성되는 표면의 단면 형상 또는 CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층의 표면의 단면 형상)에 따라, 결정 부분의 c축의 방향은 상이할 수 있다. CAAC-OS의 결정 영역에서의 c축은, CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층이 형성되는 표면 또는 CAAC-OS 부분에 있어서의 산화물 반도체층의 표면에 대략 수직이라는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 다결정 산화물 반도체 스퍼터링용 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 CAAC-OS를 형성할 수 있다. 스퍼터링용 타겟과 이온이 충돌하면, 스퍼터링용 타겟에 포함되는 결정 영역이 a-b면을 따라 타겟으로부터 분리될 수 있고; 즉, a-b면에 평행한 면을 갖는 스퍼터링 입자(평판 형상의 스퍼터링 입자 또는 펠릿 형상의 스퍼터링 입자)가 스퍼터링 타겟으로부터 박리될 수 있다. 이 경우, 평판 형상의 스퍼터링 입자가, 결정 상태를 유지한 채 기판에 도달함으로써, 스퍼터링용 타겟의 결정 상태가 기판에 전사된다. 이런 방식으로, CAAC-OS가 형성된다.
CAAC-OS를 증착하기 위해서는, 이하의 조건을 적용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 불순물 농도가 감소하면서 CAAC-OS가 형성됨으로써, 불순물에 의해 산화물 반도체의 결정 상태가 붕괴되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 증착실 내에 존재하는 불순물(예를 들어, 수소, 물, 이산화탄소 또는 질소)을 저감하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 증착 가스로서, 노점이 -80℃ 이하, 바람직하게는 -100℃ 이하인 증착 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
증착 시의 기판 가열 온도를 높임으로써, 스퍼터링 입자가 기판 표면에 부착된 후에 스퍼터링 입자의 마이그레이션(migration)이 발생하기 쉽다. 구체적으로는, 증착 시의 기판 가열 온도는 100℃ 이상 740℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상 500℃ 이하이다. 증착 시의 기판 가열 온도를 높임으로써, 평판 형상의 스퍼터링 입자가 기판에 도달할 경우, 기판 표면 위에서 마이그레이션이 발생하여, 평판 형상의 스퍼터링 입자의 평평한 면이 기판에 부착된다.
또한, 증착 시의 플라즈마 손상을 경감시키기 위해서는, 증착 가스 내의 산소 비율을 높이고, 전력을 최적화하는 것이 바람직하다. 증착 가스 내의 산소 비율은, 30 체적% 이상, 바람직하게는 100 체적 %이다.
스퍼터링용 타겟의 일례로서, In-Ga-Zn-O 화합물 타겟이 이하에 설명된다.
InOX 분말, GaOY 분말 및 ZnOZ 분말을 소정의 비율로 혼합하고, 가압 처리하며, 1000℃ 이상 1500℃ 이하의 온도로 가열 처리를 함으로써, 다결정인 In-Ga-Zn-O 화합물 타겟을 형성한다. X, Y 및 Z는 임의의 양수임에 유의해야 한다. 여기서, InOX 분말의 GaOY 분말 및 ZnOZ 분말에 대한 소정의 비율은, 예를 들어, 2:2:1, 8:4:3, 3:1:1, 1:1:1, 4:2:3 또는 3:1:2이다. 분말의 종류 및 분말 혼합 비율은, 원하는 스퍼터링용 타겟에 따라 적절히 결정될 수 있다.
채널이 형성되는 전계 효과 트랜지스터의 반도체층 내에 CAAC-OS를 포함하는 산화물 반도체층을 사용함으로써, 가시광이나 자외선을 이용한 조사에 의한 전계 효과 트랜지스터의 전기 특성의 변동을 억제할 수 있고, 전계 효과 트랜지스터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전계 효과 트랜지스터(121 내지 127)는 서로 다른 특성의 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
광 검출 장치에는, 전계 효과 트랜지스터(121 내지 127)에 입사하는 광을 차광하는 차광층이 제공될 수 있다. 차광층으로 인해, 전계 효과 트랜지스터의 전기 특성의 변동을 억제할 수 있다.
데이터 버스 DB는, 광 검출 회로 PS에 의해 생성되는 광 데이터 신호의 데이터를 전송하는 기능을 갖는다.
스위치 Sw_BR는, 데이터 버스 DB를 리셋할 것인가 아닌가를 결정하는 기능을 갖는다. 스위치 Sw_BR은 복수의 소자를 사용해서 형성된다는 점에 유의해야 한다.
도 2의 (b)에 나타내는 광 검출 장치는, 전계 효과 트랜지스터(123)의 접속 관계 및 용량 소자(131)의 접속 관계에 있어서 도 2의 (a)에 나타내는 광 검출 장치와는 다르다.
도 2의 (b)에 나타내는 광 검출 장치에 있어서, 전계 효과 트랜지스터(123) 및 용량 소자(132)는, 광 검출 회로 PS가 아닌 부분에 제공된다. 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(132)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(132)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 다른 하나에는, 전위 Vc가 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 게이트는, 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나, 및 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 전기적으로 접속된다.
도 3의 (a)에 나타내는 광 검출 장치는, 도 2의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 전계 효과 트랜지스터(125) 대신에 전계 효과 트랜지스터(125_1) 및 전계 효과 트랜지스터(125_2)를 포함한다. 도 3의 (b)에 나타내는 광 검출 장치는, 도 2의 (b)에 나타내는 광 검출 장치의 전계 효과 트랜지스터(125) 대신에 전계 효과 트랜지스터(125_1) 및 전계 효과 트랜지스터(125_2)를 포함한다.
이때, 광 검출 장치는, 데이터 버스 DB 대신에 데이터 버스 DB_1과, 데이터 버스 DB_2를 더 포함한다. 또한, 스위치 Sw_BR 대신에, 광 검출 장치는, 데이터 버스 DB_1을 리셋할 것인가 아닌가를 결정하는 스위치 Sw_BR1과, 데이터 버스 DB_2를 리셋할 것인가 아닌가를 결정하는 스위치 Sw_BR2를 더 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(125_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나, 및 전계 효과 트랜지스터(125_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(124)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에 전기적으로 접속된다. 또한, 전계 효과 트랜지스터(125_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 데이터 버스 DB_1에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(125_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 데이터 버스 DB_2에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 데이터 버스 DB_1에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 데이터 버스 DB_2에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(125_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와 데이터 버스 DB_1의 접속 부분을 노드 FD3_1이라고도 한다. 전계 효과 트랜지스터(125_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나와 데이터 버스 DB_2의 접속 부분을 노드 FD3_2이라고도 한다.
이어서, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 구동 방법의 예로서, 도 4의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에 대해서, 도 4의 (b)의 타이밍 차트를 참조해서 설명한다. 도 4의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 경우에는, 도 2의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 광전 변환 소자(110)가 포토 다이오드이고, 스위치 Sw_BR가 전계 효과 트랜지스터(128)이며, 전계 효과 트랜지스터(121 내지 128)는 n-채널형 트랜지스터이다.
이때, 광전 변환 소자(110)인 포토 다이오드에 있어서의 애노드는, 광 검출 리셋 신호를 입력하기 위한 광 검출 리셋 신호선 PR에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 광전 변환 소자(110)에 있어서의 캐소드에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(121)에 있어서의 게이트는, 제1 전하 전송 제어 신호를 입력하기 위한 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 광전 변환 소자(110)에 있어서의 캐소드에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(122)에 있어서의 게이트는, 제2 전하 전송 제어 신호를 입력하기 위한 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(123)에 있어서의 게이트는, 제3 전하 전송 제어 신호를 입력하기 위한 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(125)에 있어서의 게이트는, 출력 선택 신호를 입력하기 위한 출력 선택 신호선 Sel에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(126)에 있어서의 게이트는, 제1 데이터 입력 선택 신호를 입력하기 위한 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(127)에 있어서의 게이트는, 제2 데이터 입력 선택 신호를 입력하기 위한 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2에 전기적으로 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(128)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에는, 단위 전위인 전위 Va가 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(128)의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 데이터 버스 DB에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(128)에 있어서의 게이트는, 버스 리셋 신호를 입력하기 위한 버스 리셋 신호선 BR에 전기적으로 접속된다.
전위 Va는 로우 레벨의 전위이고, 전위 Vb는 하이 레벨의 전위이며, 전위 Vc는 접지 전위이다. 하이 레벨의 전위는, 2치의 디지털 신호의 하이 레벨의 전위와 동등하거나 거의 동등하다. 로우 레벨의 전위는, 2치의 디지털 신호의 로우 레벨의 전위와 동등하거나 거의 동등하다. 로우 레벨의 전위는, 접지 전위와 동등하거나 거의 동등하다.
버스 리셋 신호선 BR의 전위가 하이 레벨이 될 때마다, 데이터 버스 DB는 리셋된다.
도 4의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 시각 T11(리셋 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서, 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1 및 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2는 하이 레벨의 전위(VH라고도 함)를 갖게 되고; 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3, 출력 선택 신호선 Sel, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위(VL이라고도 함)를 갖게 된다.
이 경우, 광전 변환 소자(110)가 순방향 바이어스되면, 용량 소자(131) 및 용량 소자(132)에 전하가 축적되므로; 노드 FD1 및 노드 FD2의 전위가 하이 레벨의 전위와 동등하거나 거의 동등하게 된다. 그 결과, 광 검출 회로 PS는, 리셋 모드 상태에 있게 된다.
이어서, 시각 T12(리셋 동작 완료 시각이라고도 함)에 있어서는, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2는 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 광 검출 리셋 신호선 PR 및 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1은, 하이 레벨의 전위를 유지한다. 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3, 출력 선택 신호선 Sel, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이 경우, 노드 FD2는 부유 상태가 되고, 노드 FD2의 전위는, 하이 레벨의 전위와 동등하거나 거의 동등한 레벨로 유지된다.
이어서, 시각 T13(촬상 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서는, 광 검출 리셋 신호선 PR은 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1은, 하이 레벨의 전위를 유지한다. 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3, 출력 선택 신호선 Sel, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이 경우, 광전 변환 소자(110)는, 역 바이어스된다. 이로 인해, 광전 변환 소자(110)에서는, 입사하는 광의 조도에 따라 광 전류가 생성된다. 또한, 용량 소자(131)에 축적된 전하가 광 전류에 따라 상실된다. 한편, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2이 로우 레벨의 전위를 유지하기 때문에, 용량 소자(132) 내의 전하는 유지된다. 그 결과, 광 검출 회로 PS는, 촬상 모드의 상태에 있게 된다.
이어서, 시각 T14(촬상 동작 완료 시각이라고도 함)에 있어서, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1은 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3, 출력 선택 신호선 Sel, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다.
이 경우, 촬상 동작이 완료된다. 또한, 광 전류는, 노드 FD1의 전위가 VA가 되게 한다. VA의 값은, 광전 변환 소자(110)의 광 전류에 따라 좌우된다. 노드 FD2의 전위는, 하이 레벨의 전위와 동등하거나 거의 동등하게 유지된다.
복수의 프레임 기간에, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 회로를 구동시키는 경우, 어떤 프레임 기간에 있어서의 리셋 개시 시각으로부터 다음 프레임 기간에 있어서의 리셋 개시 시각까지의 시간 동안, 리셋 모드에 있어서의 광 검출 회로의 광 데이터 신호의 데이터, 및 촬상 모드에 있어서의 광 검출 회로의 광 데이터 신호의 데이터는, 공통된 노이즈 성분을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
이어서, 시각 T15(광 검출 회로 선택 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서, 출력 선택 신호선 Sel 및 버스 리셋 신호선 BR은 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다.
이때, 노드 FD3의 전위가 VD가 된다. VD는, 전계 효과 트랜지스터(124), 전계 효과 트랜지스터(125) 및 전계 효과 트랜지스터(128)의 각각의 채널 저항, 및 배선 저항에 의존한다. VD는, Va보다는 높고, Vb보다는 낮다.
이어서, 시각 T16(제1 선택 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서, 버스 리셋 신호선 BR은 로우 레벨의 전위를 갖게 되고, 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 출력 선택 신호선 Sel은, 하이 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1은 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이 경우, 노드 FD3의 전위와 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자(단자 IN+)의 전위가 변화한다. 그 후, 노드 FD3의 전위와 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자(단자 IN+)의 전위는 VC가 된다. VC는, 전계 효과 트랜지스터(124)의 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류의 값에 좌우된다. 즉, 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자(단자 IN+)의 전위가 전계 효과 트랜지스터(124)의 게이트의 전위에 대응하게 되므로; 포지티브 입력 단자(단자 IN+)의 전위는 리셋 모드에 있어서의 전계 효과 트랜지스터(124)의 게이트의 전위에 대응하게 된다.
이어서, 시각 T17(제1 선택 동작 완료 시각이라고도 함)에 있어서, 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 출력 선택 신호선 Sel은, 하이 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1은 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이 경우, 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자(단자 IN+)의 전위가 VC로 유지된다. 한편, 노드 FD3의 전위는, 데이터 버스 DB의 다음 리셋 동작이 행해질 때까지 상승한다. 이때의 노드 FD3의 최대 전위는, VH이다.
이어서, 시각 T18(촬상 데이터 판독 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 버스 리셋 신호선 BR은 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 출력 선택 신호선 Sel은, 하이 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이때, 노드 FD1과 노드 FD2는 도통 상태가 된다. 노드 FD1(FD2)의 전위는, (C131/C131+C132)×VFD1+(C132/C131+C132)×VFD2이 된다. VFD1은, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1이 로우 레벨의 전위를 갖게 된 후와, 노드 FD1이 노드 FD2와 도통 상태가 되기 전의 노드 FD1의 전위(시각 T14로부터 시각T18까지의 노드 FD1의 전위)이며, VFD2는, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1이 로우 레벨의 전위를 갖게 된 후와, 노드 FD2가 노드 FD1과 도통 상태가 되기 전의 노드 FD2의 전위(시각 T14로부터 시각 T18까지의 노드 FD2의 전위)라는 점에 유의해야 한다. 이런 방식으로, 노드의 전위는, 용량 소자(131)의 용량과 용량 소자(132)의 용량의 용량비에 좌우된다. 예를 들어, 이때 노드 FD1(FD2)의 전위를, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1이 로우 레벨의 전위를 갖게 된 후와, 노드 FD1이 노드 FD2와 도통 상태가 되기 전의 노드 FD1의 전위(시각 T14로부터 시각 T18까지의 노드 FD1의 전위)에 근접하게 하기 위해서, 용량 소자(131)의 용량을 용량 소자(132)의 용량보다 크게 한다.
시각 T18에 있어서, 노드 FD3의 전위가 VE가 된다. 이 경우, VE는, VC보다도 낮게 된다.
이어서, 시각 T19(제2 선택 동작 개시 시각이라고도 함)에 있어서, 버스 리셋 신호선 BR은 로우 레벨의 전위를 갖게 되고, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1은 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 출력 선택 신호선 Sel은, 하이 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이때, 노드 FD3의 전위와 차동 증폭기(140)에 있어서의 네가티브 입력 단자(단자 IN-)의 전위가 변화한다. 그 후, 노드 FD3의 전위와 차동 증폭기(140)에 있어서의 네가티브 입력 단자(단자 IN-)의 전위가 VB가 된다. VB는, 전계 효과 트랜지스터(124)의 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류의 값에 대응한다. 즉, 네가티브 입력 단자(단자 IN-)의 전위가 전계 효과 트랜지스터(124)의 게이트의 전위에 대응하므로; 네가티브 입력 단자(단자 IN-)의 전위는 광전 변환 소자(110)에 입사하는 광의 조도에 대응한다.
이어서, 시각 T20(제2 선택 동작 완료 시각이라고도 함)에 있어서, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1은 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 출력 선택 신호선 Sel은, 하이 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다. 버스 리셋 신호선 BR, 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다.
이 경우, 차동 증폭기(140)에 있어서의 네가티브 입력 단자(단자 IN-)의 전위가 VB로 유지된다. 한편, 노드 FD3의 전위는, 데이터 버스 DB의 다음 리셋 동작이 행해질 때까지 상승한다. 이때의 노드 FD3의 최대 전위는, VH이다.
이어서, 시각 T21(광 검출 회로 선택 동작 완료 시각이라고도 함)에 있어서, 버스 리셋 신호선 BR은 하이 레벨의 전위를 갖게 되고, 제3 전하 전송 제어 신호선 TX3 및 출력 선택 신호선 Sel은 로우 레벨의 전위를 갖게 된다. 광 검출 리셋 신호선 PR, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2, 제1 데이터 입력 선택 신호선 Select1 및 제2 데이터 입력 선택 신호선 Select2는 로우 레벨의 전위를 유지한다는 점에 유의해야 한다.
이런 방식으로, 광 검출 회로 선택 동작이 완료된다.
또한, 차동 증폭기(140)에 있어서의 네가티브 입력 단자(단자 IN-)가 VB(촬상 기간에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터)를 유지하고, 차동 증폭기(140)에 있어서의 포지티브 입력 단자(단자 IN+)가 VC(리셋 기간에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터)를 유지하는 시점부터, 차동 증폭기(140)에 있어서의 출력 단자(단자 Out)의 전위는, VC-VB가 된다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에서는, 차동 증폭기(140)에 있어서의 출력 단자(단자 Out)의 전위는, 시각 T20(제2 선택 동작 완료 시각)에 결정된다.
이상은, 도 4의 (a)에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 일례이다.
도 2의 (a) 및 (b), 도 3의 (a) 및 (b), 및 도 4의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 예에서는, 리셋 모드에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터와 촬상 모드에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성한다. 동일한 프레임 기간에 있어서, 2개의 데이터는, 공통의 노이즈를 포함한다. 예를 들어, 리셋 모드에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터가 Vr+Vz(Vz는, 노이즈에 의한 변화량)이고, 촬상 모드에 있어서의 광 데이터 신호의 데이터가 Vr+Vz-Vp 또는 Vr+Vz+Vp인 경우에, 2개의 데이터의 차분 데이터가 생성되고, 차분 데이터는, Vp 또는 -Vp이 되는데, 이는 Vz에 의존하지 않는다. 차분 데이터를 생성함으로써, 노이즈 성분은 생성될 데이터로부터 제거될 수 있기 때문에, 노이즈에 의한 악영향을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 일례에서는, 각각의 광전 변환 소자에 대하여, 게이트에 상이한 신호가 입력되는 복수의 전하 전송 제어 트랜지스터를 사용함으로써, 하나의 광 데이터 신호에 기초하여 차분 데이터를 생성할 수 있으므로; 광 검출 회로의 소자의 수를 적게 할 수 있다. 따라서, 광 검출 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다. 2개의 광 데이터 신호는 아날로그 신호이기 때문에, 2개의 아날로그 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성할 수 있다. 디지털 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성하는 경우에 비해, 생성된 데이터로부터 노이즈에 의한 변화량을 제거하는 정밀도를 높일 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 일례에서는, 전하 전송 제어 트랜지스터로서 오프 전류가 낮은 트랜지스터를 사용함으로써, 트랜지스터의 누설 전류를 적게 할 수 있으므로; 리셋 전위 유지 용량을 작게 할 수 있다. 따라서, 광전 변환 소자의 면적을 크게 할 수 있다. 그 결과, 노이즈에 의한 악영향을 억제할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 광 검출 장치의 예에 대해서 설명한다.
우선, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 구성예에 대해서, 도 5를 참조해서 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 5에 나타내는 광 검출 장치는, 광에 의해 데이터의 입력이 가능한 입력 장치이다.
도 5에 나타내는 광 검출 장치는, 광 검출부(Photo라고도 함)(401), 제어부(Ctl이라고도 함)(402), 및 데이터 처리부(DataP라고도 함)(403)를 포함한다.
또한, 도 5에 나타내는 광 검출 장치는, 광 검출 구동 회로(PSDrv라고도 함)(411), 복수의 광 검출 회로(PS라고도 함)(412), 데이터 입력 선택 회로(SCtl이라고도 함)(413), 차분 데이터 생성 회로(Dif라고도 함)(414), 판독 회로(Read라고도 함)(415), A/D 변환 회로(A/D라고도 함)(416), 광 검출 제어 회로(421), 및 화상 처리 회로(ImgP라고도 함)(431)를 포함한다.
광 검출 구동 회로(411)는, 광 검출부(401)에 제공된다. 광 검출 구동 회로(411)는, 광 검출 동작을 제어하기 위한 회로이다.
광 검출 구동 회로(411)는, 적어도, 펄스 신호인 광 검출 리셋 신호, 전하 축적 제어 신호 및 출력 선택 신호를 출력한다.
광 검출 구동 회로(411)는, 예를 들어 적어도 3개의 시프트 레지스터를 포함한다. 이 경우, 광 검출 구동 회로(411)는, 광 검출 리셋 신호를 출력하기 위해서 제1 시프트 레지스터로부터 펄스 신호를 출력하고, 전하 축적 제어 신호를 출력하기 위해서 제2 시프트 레지스터로부터 펄스 신호를 출력하며, 출력 선택 신호를 출력하기 위해서 제3 시프트 레지스터로부터 펄스 신호를 출력한다.
복수의 광 검출 회로(412)는, 광 검출부(401)의 화소부 Pix에 있어서 행렬 방향으로 제공된다. 도 5에 나타내는 광 검출 장치에서는, 1개 이상의 광 검출 회로(412)가 1개의 화소를 형성한다는 점에 유의해야 한다. 광 검출 회로(412)는, 입사하는 광의 조도에 따른 값의 전위를 갖는 광 데이터를 생성한다.
광 검출 회로(412)로서는, 실시형태 1의 광 검출 장치에 있어서의 광 검출 회로를 사용할 수 있다. 광 검출 회로(412)에는 냉각 수단이 제공될 수 있는데, 이는 열에 의한 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
복수의 광 검출 회로(412)로서, 적색 광을 수광하는 광 검출 회로, 녹색 광을 수광하는 광 검출 회로, 및 청색 광을 수광하는 광 검출 회로를 제공하고, 이들 광 검출 회로에 의해 광 데이터 신호를 생성하며, 생성한 광 데이터 신호의 데이터를 합성함으로써, 풀 컬러의 화상 신호의 데이터를 생성할 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 상기 광 검출 회로 이외에, 시안, 마젠타 및 옐로우 색의 광을 수광하는 하나 이상의 광 검출 회로가 제공될 수 있다. 시안, 마젠타 및 옐로우 중 하나 이상의 색의 광을 수광하는 하나 이상의 광 검출 회로를 제공함으로써, 생성된 화상 신호에 기초하여, 표시된 화상에 재현가능한 색의 수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 광 검출 회로에, 특정한 색의 광을 투과하는 착색층을 제공하고, 상기 착색층을 통해 광 검출 회로에 광을 입사시킴으로써, 특정한 색의 광의 조도에 따른 값을 갖는 전위인 광 데이터 신호를 생성할 수 있다.
데이터 입력 선택 회로(413)는, 화소부의 광 검출 회로의 각 열마다 제공된다. 데이터 입력 선택 회로(413)에는, 열 내에 있는 광 검출 회로(412)로부터 광 데이터 신호가 입력된다. 데이터 입력 선택 회로(413)로서는, 실시형태 1의 광 검출 장치에 있어서의 데이터 입력 선택 회로를 사용할 수 있다.
차분 데이터 생성 회로(414)는, 화소부의 열 내에 있는 데이터 입력 선택 회로(413)에 전기적으로 접속되도록 각 열마다 제공된다. 차분 데이터 생성 회로(414)로서는, 실시형태 1의 차분 데이터 생성 회로를 사용할 수 있다.
판독 회로(415)는, 광 검출부(401)에 제공된다. 판독 회로(415)는, 광 검출 회로로부터 광 데이터를 판독하는 기능을 갖는다. 판독 회로(415)는, 각각의 차분 데이터 생성 회로(414)의 출력 단자에 전기적으로 접속된다.
판독 회로(415)는, 예를 들어, 선택 회로를 포함한다. 예를 들어, 선택 회로는, 트랜지스터를 포함하며, 상기 트랜지스터의 동작에 따라 광 데이터 신호가 선택 회로에 입력될 때에 광 데이터 신호의 데이터를 판독할 수 있다.
A/D 변환 회로(416)는, 광 검출부(401)에 제공된다. A/D 변환 회로(416)는, 판독 회로(415)로부터 입력되는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 기능을 갖는다. A/D 변환 회로(416)는 반드시 광 검출부(401)에 제공될 필요는 없다는 점에 유의해야 한다.
광 검출 제어 회로(421)는, 제어 유닛(402)에 제공된다. 광 검출 제어 회로(421)는, 광 검출 동작을 행하기 위한 회로의 동작을 제어하는 기능을 갖는다.
화상 처리 회로(431)는, 데이터 처리 유닛(403)에 제공된다. 화상 처리 회로(431)는, 광 검출부에서 생성된 광 데이터 신호를 사용해서 화상 데이터를 생성하는 기능을 갖는다.
화소부는 표시 회로를 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 구성으로 인해, 광 검출 장치는 터치 패널의 기능을 가질 수 있다.
이어서, 도 5에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에 대해서 설명한다.
도 5에 나타내는 광 검출 장치는, 광 검출 회로(412)에 있어서, 광 데이터 신호를 생성한다. 글로벌 셔터 방식에 의해, 복수의 광 검출 회로(412)에 있어서 촬상을 행함으로써, 생성될 화상의 왜곡을 억제할 수 있다.
또한, 데이터 입력 선택 회로(413)를 사용하여, 리셋 모드에 있어서의 광 검출 회로(412)의 광 데이터 신호를 차분 데이터 생성 회로(414)의 제1 입력 단자에 입력하고, 촬상 모드에 있어서의 광 검출 회로(412)의 광 데이터 신호를 차분 데이터 생성 회로(414)의 제2 입력 단자에 입력한다.
차분 데이터 생성 회로(414)는 차분 데이터를 생성한다.
차분 데이터는 판독 회로(415)에 의해 판독된다.
판독된 차분 데이터는 A/D 변환 회로(416)에 의해 디지털 데이터로 변환된다. 데이터는, 예를 들어, 화상 처리 회로(431) 등에 의해 소정의 처리에 사용된다.
이상은, 도 5에 나타내는 광 검출 장치의 구동 방법의 예에 대한 설명이다.
도 5를 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 일례에서는, 각 열마다 차분 데이터를 생성하기 때문에, 차분 데이터 생성 회로의 수를 적게 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 광 검출 장치의 일례에서는, 아날로그 차분 데이터를 변환하여 디지털 차분 데이터를 생성함으로써, 생성된 데이터로부터 노이즈에 의한 변화량을 제거하는 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, 촬상 화상의 품질을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 설명된 광 검출 장치를 각각 포함하는 전자 기기의 예에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 전자 기기의 구성예에 대해서, 도 6의 (a) 및 (b)와, 도 7의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한다.
도 6의 (a)에 나타내는 전자 기기는, 디지털 카메라이다. 도 6의 (a)에 나타내는 디지털 카메라는, 하우징(1001a), 렌즈(1002a), 셔터 버튼(1003), 전원 버튼(1004) 및 플래쉬 라이트(1005)를 포함한다.
또한, 하우징(1001a)은 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치를 포함한다. 이러한 구성으로 인해, 예를 들어, 셔터 버튼(1003)을 누르는 것에 의해, 렌즈(1002a)를 통해서, 입사하는 광이 광 검출 장치에 의해 검출되어, 촬영이 행해질 수 있다.
도 6의 (b)에 나타내는 전자 기기는, 비디오 카메라이다. 도 6의 (b)에 나타내는 비디오 카메라는, 하우징(1001b), 렌즈(1002b) 및 표시부(1006)를 포함한다.
또한, 하우징(1001b)은 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치를 포함한다. 이러한 구성으로 인해, 예를 들어, 렌즈(1002b)를 통해서, 입사하는 광이 광 검출 장치에 의해 검출되어, 촬영이 행해질 수 있다.
도 7에 나타내는 전자 기기는, 절첩식의 정보 단말기의 일례이다. 도 7의 (a)는 외관 모식도이며, 도 7의 (b)는 블록도이다.
도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 전자 기기는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 하우징(1600a), 하우징(1600b), 패널(1601a), 패널(1601b), 축부(1602), 버튼(1603), 접속 단자(1604), 기록 매체 삽입부(1605) 및 렌즈(1608)를 포함한다. 또한, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 전자 기기는, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 전원부(1611), 무선 통신부(1612), 연산부(1613), 음성부(1614), 패널부(1615) 및 촬상부(1616)를 포함한다.
패널(1601a)은, 하우징(1600a)에 제공된다.
패널(1601b)은, 하우징(1600b)에 제공된다. 하우징(1600b)은, 축부(1602)에 의해 하우징(1600a)에 접속된다.
패널(1601a) 및 패널(1601b) 각각은, 표시 패널의 기능을 갖는다. 예를 들어, 패널(1601a) 및 패널(1601b)은, 서로 다른 화상 또는 하나의 화상을 표시할 수 있다.
또한, 패널(1601a) 및 패널(1601b) 중 한쪽 또는 양쪽은 터치 패널의 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 패널(1601a) 및 패널(1601b) 중 한쪽 또는 양쪽에 표시되는 키보드의 화상을 손가락(1609) 등으로 접촉하는 것에 의해, 입력 동작이 행해질 수 있다. 표시 패널 및 터치 패널을 적층해서, 패널(1601a) 및 패널(1601b) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다. 표시 회로 및 광 검출 회로를 포함하는 입출력 패널을 사용해서, 패널(1601a) 및 패널(1601b) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
도 7의 (a)에 나타내는 전자 기기는, 축부(1602)를 갖기 때문에, 예를 들어, 하우징(1600a) 또는 하우징(1600b)을 움직여서 하우징(1600a)을 하우징(1600b)과 중첩시킬 수 있다; 즉, 전자 기기를 접을 수 있다.
버튼(1603)은, 하우징(1600b)에 제공된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하우징(1600a)에 버튼(1603)이 제공될 수 있다. 대안적으로, 복수의 버튼(1603)이, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽에 제공될 수 있다. 예를 들어, 전원 버튼이 버튼(1603)으로서 제공되면, 버튼(1603)을 누름으로써 전자 기기를 온 또는 오프 상태로 할 수 있다.
접속 단자(1604)는, 하우징(1600a)에 제공된다. 또는, 하우징(1600b)에는 접속 단자(1604)가 제공될 수 있다. 또는, 복수의 접속 단자(1604)는, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽에 제공될 수 있다. 예를 들어, 접속 단자(1604)를 통해서 퍼스널 컴퓨터가 전자 기기에 접속되어, 퍼스널 컴퓨터에 의해, 전자 기기에 기억된 데이터가 재기입될 수 있다.
기록 매체 삽입부(1605)는, 하우징(1600a)에 제공된다. 또는, 하우징(1600b)에는 기록 매체 삽입부(1605)가 제공될 수 있다. 또는, 복수의 기록 매체 삽입부(1605)가 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽에 제공될 수 있다. 예를 들어, 기록 매체 삽입부에 카드형 기록 매체가 삽입되어, 카드형 기록 매체로부터 전자 기기로 데이터가 판독될 수 있고, 또는 전자 기기 내에 기억된 데이터가 카드형 기록 매체에 기입될 수 있다.
렌즈(1608)는, 하우징(1600b)에 제공된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하우징(1600a)에 렌즈(1608)가 제공될 수 있다. 복수의 렌즈(1608)는, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽에 제공될 수 있다.
또한, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 각각은 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치를 포함한다. 광 검출 장치는, 렌즈(1608)를 통해서 입사하는 광을 검출함으로써, 정지 화상 또는 동화상이 촬영될 수 있다. 또한, 패널(1601a) 및 패널(1601b)에는 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치가 각각 제공될 수 있다. 광 검출 장치로서는, 예를 들어, 실시형태 2에 나타내는 광 검출 장치를 사용할 수 있다.
전원부(1611)는, 전자 기기를 구동하기 위한 전력의 공급을 제어하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 전원부(1611)로부터 무선 통신부(1612), 연산부(1613), 음성부(1614) 및 패널부(1615)에 전력이 공급된다. 전원부(1611)에는, 예를 들어 축전 장치가 제공된다. 축전 장치는, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽의 내부에 제공된다. 전자 기기를 구동하기 위한 전원 전압을 생성하는 기능을 갖는 전원 회로가 전원부(1611)에 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이 경우, 축전 장치로부터 공급되는 전력을 사용해서, 전원 회로에서 전원 전압이 생성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전원부(1611)는 상용 전원에 접속될 수 있다.
무선 통신부(1612)는, 전파의 송수신을 행하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 무선 통신부(1612)는, 안테나, 복조 회로, 변조 회로 등을 포함한다. 이 경우, 예를 들어, 안테나에 의한 전파의 송수신을 사용해서 외부와의 데이터의 교환이 행해진다. 무선 통신부(1612)에는 복수의 안테나가 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
연산부(1613)는, 예를 들어, 무선 통신부(1612), 음성부(1614), 패널부(1615) 및 촬상부(1616)로부터 입력되는 명령 신호에 따라 연산 처리를 행하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 연산부(1613)는, CPU, 논리 회로, 메모리 회로 등을 포함한다.
음성부(1614)는, 음성 데이터인 소리의 입출력을 제어하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 음성부(1614)는, 스피커 및 마이크를 포함한다.
예를 들어, 하우징(1600a) 및 하우징(1600b) 중 한쪽 또는 양쪽은, 전원부(1611), 무선 통신부(1612), 연산부(1613) 및 음성부(1614)를 포함한다.
패널부(1615)는, 패널(1601a)(패널 A라고도 함) 및 패널(1601b)(패널 B라고도 함)의 동작을 제어하는 기능을 갖는다. 패널부(1615)에는, 패널(1601a) 및 패널(1601b)의 동작을 제어하기 위해 패널(1601a) 및 패널(1601b)의 구동을 제어하기 위한 구동 회로가 제공될 수 있다.
촬상부(1616)는, 광 검출 장치(1610)를 포함한다. 촬상부(1616)는, 광 검출 장치(1610)의 동작을 제어하는 기능을 갖는다.
전원부(1611), 무선 통신부(1612), 연산부(1613), 음성부(1614), 패널부(1615) 및 촬상부(1616) 중 하나 이상에는 제어 회로가 제공되어, 제어 회로에 의해 동작이 제어될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 제어 회로가 연산부(1613)에 제공되어, 전원부(1611), 무선 통신부(1612), 음성부(1614), 패널부(1615) 및 촬상부(1616) 중 하나 이상의 동작을 제어할 수 있다.
전원부(1611), 무선 통신부(1612), 음성부(1614), 패널부(1615) 및 촬상부(1616) 중 하나 이상에는 메모리 회로가 제공되어, 동작 시 필요한 데이터가 메모리 회로에 기억된다. 따라서, 동작 속도를 빠르게 할 수 있다.
도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 전자 기기는, 상용 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있고, 또한 축전 장치에 축적된 전력을 사용할 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 정전 등에 의해 상용 전원으로부터 전력을 공급받을 수 없는 경우라도, 축전 장치를 전원으로서 사용함으로써 전자 기기를 구동시킬 수 있다.
도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 구성으로 인해, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타내는 전자 기기는, 예를 들어, 전화기, 전자 서적, 퍼스널 컴퓨터 및 게임 기기 중 하나 이상의 기능을 가질 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)와, 도 7의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 전자 기기의 예에서는, 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치를 사용할 수 있다. 상기 광 검출 장치를 사용함으로써, 정밀도가 높은 촬상이 가능한 전자 기기를 제공할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 실제로 제조된 광 검출 장치에 대해서 설명한다.
본 실시예에 있어서의 광 검출 장치는, 행렬 방향으로 배열된 복수의 광 검출 회로, 각 열의 광 검출 회로의 광 데이터 신호가 입력되는 복수의 차분 데이터 생성 회로, 및 각 차분 데이터 생성 회로의 입력 단자의 전위를 제어하기 위한 복수의 데이터 입력 선택 회로를 포함한다. 광 검출 회로의 행의 수는 150이라는 점에 유의해야 한다.
또한, 제n 행(n은 2 이상의 자연수)의 광 검출 회로를 포함하는 광 검출 장치의 회로 구성에 대해서는, 도 8의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한다.
도 8의 (a)에 나타내는 광 검출 장치는, 광 검출 회로 PS, 차분 데이터 생성 회로 Dif, 데이터 입력 선택 회로 DIS, 칼럼 버스 CB1, 칼럼 버스 CB2, 전계 효과 트랜지스터(9028_1), 및 전계 효과 트랜지스터(9028_2)를 포함한다.
광 검출 회로 PS는, 포토 다이오드(9010), 전계 효과 트랜지스터(9021 내지 9024), 용량 소자(9031), 용량 소자(9032), 전계 효과 트랜지스터(9025_1), 및 전계 효과 트랜지스터(9025_2)를 포함한다.
포토 다이오드(9010)의 캐소드는, 광 검출 리셋 신호선 PR에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9021)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 포토 다이오드(9010)에 있어서의 애노드에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9021)에 있어서의 게이트는, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9022)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 포토 다이오드(9010)에 있어서의 애노드에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9022)에 있어서의 게이트는, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2에 접속된다.
용량 소자(9031)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(9021)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다. 용량 소자(9031)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 다른 하나에는, 접지 전위가 공급된다.
용량 소자(9032)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(9022)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다. 용량 소자(9032)에 있어서의 한 쌍의 전극 중 다른 하나에는, 접지 전위가 공급된다.
전계 효과 트랜지스터(9023)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(9021)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9023)에 있어서의 게이트는, 데이터 입력 선택 신호선 Select1[n]에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9024)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에는, 전위 Vpi가 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(9024)에 있어서의 게이트는, 전계 효과 트랜지스터(9022)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나, 및 전계 효과 트랜지스터(9023)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9025_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(9024)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9025_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 칼럼 버스 CB1에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9025_1)에 있어서의 게이트는, 데이터 입력 선택 신호선 Select1[n]에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9025_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 전계 효과 트랜지스터(9024)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9025_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 칼럼 버스 CB2에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9025_2)에 있어서의 게이트는, 데이터 입력 선택 신호선 Select2[n]에 접속된다.
차분 데이터 생성 회로 Dif는, 차동 증폭기(Differential Amp라고도 함)(9040)를 포함한다.
데이터 입력 선택 회로 DIS는, 전계 효과 트랜지스터(9026), 및 전계 효과 트랜지스터(9027)를 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(9026)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 칼럼 버스 CB1에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9026)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 차분 데이터 생성 회로 Dif에 있어서의 차동 증폭기(9040)의 네가티브 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9026)에 있어서의 게이트는, 데이터 입력 선택 신호선 SelectP에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9027)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나는, 칼럼 버스 CB2에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9027)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 차분 데이터 생성 회로 Dif에 있어서의 차동 증폭기(9040)의 포지티브 입력 단자에 전기적으로 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9027)에 있어서의 게이트는, 데이터 입력 선택 신호선 SelectD에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9028_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에는, 전위 Vp0이 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(9028_1)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 칼럼 버스 CB1에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9028_1)에 있어서의 게이트는, 전압 공급선 Bias에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(9028_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 하나에는, 전위 Vp0이 공급된다. 전계 효과 트랜지스터(9028_2)에 있어서의 소스와 드레인 중 다른 하나는, 칼럼 버스 CB2에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(9028_2)에 있어서의 게이트는, 전압 공급선 Bias에 접속된다.
용량 소자(9033) 및 용량 소자(9034)는, 기생 용량이다.
이어서, 본 실시예에 있어서의 광 검출 장치의 구동 방법에 대해서 도 8의 (b)의 타이밍 차트를 참조해서 설명한다.
도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 광 검출 리셋 신호선 PR의 펄스, 제1 전하 전송 제어 신호선 TX1의 펄스, 및 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2의 펄스가 입력되어, 광 검출 회로 PS가 리셋 모드로 되게 한다.
이어서, 제2 전하 전송 제어 신호선 TX2의 펄스에 의해 전계 효과 트랜지스터(9022)가 오프 상태로 되어, 노드 FD2의 전하가 유지된다.
제1 전하 전송 제어 신호선 TX1의 펄스에 의해 전계 효과 트랜지스터(9021)가 오프 상태로 되어, 노드 FD1의 전하가 유지된다.
상기 동작은 광 검출 회로마다 행해진다.
이어서, 데이터 입력 선택 신호선 Select2[K(K는 1 이상 150 이하의 자연수)]의 펄스가 입력되어, 칼럼 버스 CB2에 광 데이터 신호가 출력된다. 광 데이터 신호의 데이터는, 광 검출 회로 PS가 리셋 모드일 때에 있어서의 데이터이다.
그 다음, 데이터 입력 선택 신호선 Select1[K(K는 1 이상 150 이하의 자연수)]의 펄스가 입력되어, 칼럼 버스 CB1에 광 데이터 신호가 출력된다. 광 데이터 신호의 데이터는, 광 검출 회로 PS가 촬상 모드일 때에 있어서의 데이터이다.
데이터 입력 선택 신호선 SelectP의 펄스에 의해, 칼럼 버스 CB1을 통해서 입력되는 광 데이터 신호는 차분 데이터 생성 회로 Dif에 있어서의 차동 증폭기(9040)에 출력된다. 데이터 입력 선택 신호선 SelectD의 펄스에 의해, 칼럼 버스 CB2를 통해서 입력되는 광 데이터 신호는 차분 데이터 생성 회로 Dif에 있어서의 차동 증폭기(9040)에 출력된다.
차분 데이터 생성 회로 Dif에 있어서의 차동 증폭기(9040)은, 칼럼 버스 CB1을 통해서 입력된 광 데이터 신호의 데이터와 칼럼 버스 CB2를 통해서 입력된 광 데이터 신호의 데이터의 차분 데이터를 생성하고, 상기 차분 데이터를 출력 신호로서 A/D 변환기에 출력한다.
이상은, 본 실시예에 있어서의 광 검출 장치의 구동 방법이다.
이어서, 도 8의 (a)에 나타내는 광 검출 장치에 있어서의 광 검출 회로의 구조에 대해서는, 도 9의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한다. 도 9의 (a)는, 평면 모식도이고, 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)에 있어서의 선분 A-B를 따라 절취한 단면 모식도이다. 도 9의 (a) 및 (b)에서 나타내는 구성 요소는, 실제 크기와 다른 크기의 구성 요소를 포함한다는 점에 유의해야 한다. 편의를 위해, 도 9의 (b)에서는, 도 9의 (a)에 있어서의 선분 A-B의 단면의 일부가 도시되지 않는다.
도 9의 (a) 및 (b)에 나타내는 광 검출 회로는, 포토 다이오드(9010), 전계 효과 트랜지스터(9021), 전계 효과 트랜지스터(9022), 용량 소자(9031), 용량 소자(9032), 전계 효과 트랜지스터(9023), 전계 효과 트랜지스터(9024), 전계 효과 트랜지스터(9025_1) 및 전계 효과 트랜지스터(9025_2)를 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(9021 내지 9023)는, 채널이 형성되는 산화물 반도체층을 각각 포함하는 n-채널형 트랜지스터이다. 전계 효과 트랜지스터(9024), 전계 효과 트랜지스터(9025_1) 및 전계 효과 트랜지스터(9025_2)는, 채널이 형성되는 실리콘 반도체층을 각각 포함하는 n-채널형 트랜지스터이다. 포토 다이오드(9010)은, 실리콘 반도체층을 포함하는 횡 접합형의 PIN 다이오드이다.
도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 광 검출 회로는, 반도체층(9513a), 반도체층(9513b), 절연층(9516), 도전층(9517), 절연층(9518), 산화물 반도체층(9519), 도전층(9520a 내지 9520e), 절연층(9521), 도전층(9522a 내지 9522c), 절연층(9523), 및 도전층(9524)을 포함한다.
반도체층(9513a) 및 반도체층(9513b)은 기판(9500) 위에 제공되고, 그 사이에는 절연층(9502)이 놓여 있다.
기판(9500)으로서는, 단결정 실리콘 기판을 사용했다.
절연층(9502)으로서는, 두께 400nm의 산화 실리콘층, 두께 50nm의 질화산화 실리콘층 및 두께 100nm의 산화 실리콘층의 적층을 사용했다.
반도체층(9513a)은, N형 영역(9514a) 및 P형 영역(9515)을 포함한다.
반도체층(9513b)은, N형 영역(9514b) 및 N형 영역(9514c)을 포함한다.
반도체층(9513b)으로서는, 두께 130nm의 단결정 실리콘층을 사용했다. 반도체층(9513a)으로서는, 두께 130nm의 단결정 실리콘층을 에칭하여 형성된 두께 60nm의 단결정 실리콘층을 사용했다.
절연층(9516)은, 반도체층(9513a) 및 반도체층(9513b) 위에 제공된다. 절연층(9516)으로서는, 두께 20nm의 산화 실리콘층을 사용했다.
도전층(9517)은 반도체층(9513b) 위에 제공되고, 그 사이에는 절연층(9516)이 놓여 있다. 도전층(9517)으로서는, 두께 30nm의 질화 탄탈륨층과 두께 170nm의 텅스텐층의 적층을 사용했다.
절연층(9518)은, 절연층(9516) 및 도전층(9517) 위에 제공된다. 절연층(9518)으로서는, 두께 50nm의 산화질화 실리콘층과 두께 500nm의 산화 실리콘층의 적층을 사용했다.
산화물 반도체층(9519)은, 절연층(9518) 위에 제공된다. 산화물 반도체층(9519)으로서는, 두께 20nm의 IGZO층을 사용했다.
도전층(9520a)은, 절연층(9516) 및 절연층(9518)을 관통하는 개구부를 통해서 반도체층(9513a)의 N형 영역(9514a)과 접해 있다.
도전층(9520b)은, 절연층(9516) 및 절연층(9518)을 관통하는 개구부를 통해서 반도체층(9513a)의 P형 영역(9515)과 접해 있다. 또한, 도전층(9520b)은, 산화물 반도체층(9519)과 접해 있다.
도전층(9520c)은, 산화물 반도체층(9519)과 접해 있다.
도전층(9520d)은, 절연층(9516) 및 절연층(9518)을 관통하는 개구부를 통해서 반도체층(9513b)의 N형 영역(9514b)과 접해 있다.
도전층(9520e)은, 절연층(9516) 및 절연층(9518)을 관통하는 개구부를 통해서 반도체층(9513b)의 N형 영역(9514c)에 접해 있다.
도전층(9520a 내지 9520e)의 각각으로서는, 두께 100nm의 텅스텐층을 사용했다.
절연층(9521)은, 절연층(9518), 산화물 반도체층(9519), 및 도전층(9520a 내지 9520e) 위에 제공된다.
절연층(9521)으로서는, 두께 30nm의 산화질화 실리콘층을 사용했다.
도전층(9522a)은, 산화물 반도체층(9519) 위에 제공되고, 그 사이에는 절연층(9521)이 놓여 있다.
도전층(9522b)은, 도전층(9520c)과 중첩되고, 그 사이에는 절연층(9521)이 놓여 있다.
도전층(9522c)은, 절연층(9521) 위에 제공된다.
도전층(9522a 내지 9522c)의 각각으로서는, 두께 30nm의 질화 탄탈륨층과 두께 135nm의 텅스텐층의 적층을 사용했다.
절연층(9523)은, 절연층(9521) 및 도전층(9522a 내지 9522c) 위에 제공된다.
절연층(9523)으로서는, 두께 50nm의 산화 알루미늄층과 두께 300nm의 산화질화 실리콘층의 적층을 사용했다.
도전층(9524)은, 절연층(9523)을 관통하는 개구부를 통해서 도전층(9522b)과 접해 있다.
도전층(9524)으로서는, 두께 50nm의 티타늄층과 두께 200nm의 알루미늄층과 두께 50nm의 티타늄층의 적층을 사용했다.
산화물 반도체층을 포함하는 전계 효과 트랜지스터(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터(9021))는, 포토 다이오드(9010), 및 실리콘 반도체층을 포함하는 전계 효과 트랜지스터(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터(9024)) 위에 제공된다. 따라서, 면적의 증대를 억제할 수 있다.
이상은, 도 8의 (a)에 나타내는 광 검출 장치에 있어서의 광 검출 회로의 구조에 대한 설명이다.
도 8의 (a) 및 (b)와, 도 9의 (a) 및 (b)를 참조해서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 광 검출 장치에서는, 상기 실시형태에 있어서의 광 검출 장치가 형성될 수 있는데, 여기에서는 실리콘 반도체층을 사용해서 포토 다이오드 및 전계 효과 트랜지스터가 형성되고, 또한 실리콘 반도체층 위에 산화물 반도체층을 사용해서 전계 효과 트랜지스터가 형성된다.
110: 광전 변환 소자
121: 전계 효과 트랜지스터
122: 전계 효과 트랜지스터
123: 전계 효과 트랜지스터
124: 전계 효과 트랜지스터
125: 전계 효과 트랜지스터
125_1: 전계 효과 트랜지스터
125_2: 전계 효과 트랜지스터
126: 전계 효과 트랜지스터
127: 전계 효과 트랜지스터
128: 전계 효과 트랜지스터
131: 용량 소자
132: 용량 소자
140: 차동 증폭기
401: 광 검출부
402: 제어부
403: 데이터 처리부
411: 광 검출 구동 회로
412: 광 검출 회로
413: 데이터 입력 선택 회로
414: 차분 데이터 생성 회로
415: 판독 회로
416: A/D 변환 회로
421: 광 검출 제어 회로
431: 화상 처리 회로
1001a: 하우징
1001b: 하우징
1002a: 렌즈
1002b: 렌즈
1003: 셔터 버튼
1004: 전원 버튼
1005: 플래쉬 라이트
1006: 표시부
1600a: 하우징
1600b: 하우징
1601a: 패널
1601b: 패널
1602: 축부
1603: 버튼
1604: 접속 단자
1605: 기록 매체 삽입부
1608: 렌즈
1609: 손가락
1610: 광 검출 장치
1611: 전원부
1612: 무선 통신부
1613: 연산부
1614: 음성부
1615: 패널부
1616: 촬상부
9010: 포토 다이오드
9021: 전계 효과 트랜지스터
9022: 전계 효과 트랜지스터
9023: 전계 효과 트랜지스터
9024: 전계 효과 트랜지스터
9025_1: 전계 효과 트랜지스터
9025_2: 전계 효과 트랜지스터
9026: 전계 효과 트랜지스터
9027: 전계 효과 트랜지스터
9028_1: 전계 효과 트랜지스터
9028_2: 전계 효과 트랜지스터
9031: 용량 소자
9032: 용량 소자
9033: 용량 소자
9034: 용량 소자
9040: 차동 증폭기
9500: 기판
9502: 절연층
9513a: 반도체층
9513b: 반도체층
9514a: N형 영역
9514b: N형 영역
9514c: N형 영역
9515: P형 영역
9516: 절연층
9517: 도전층
9518: 절연층
9519: 산화물 반도체층
9520a: 도전층
9520b: 도전층
9520c: 도전층
9520d: 도전층
9520e: 도전층
9521: 절연층
9522a: 도전층
9522b: 도전층
9522c: 도전층
9523: 절연층
9524: 도전층
본 출원은 2011년 9월 22일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2011-206899호에 기초하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 원용된다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 광 검출 장치로서,
    광전 변환 소자;
    차동 증폭기;
    데이터 버스;
    상기 데이터 버스에 전기적으로 접속된 스위치;
    제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터;
    제3 트랜지스터;
    제4 트랜지스터;
    제5 트랜지스터; 및
    제6 트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽은 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
    상기 제3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제4 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제6 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제6 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 용량 소자;
    제2 용량 소자; 및
    제7 트랜지스터
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용량 소자의 전극은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 용량 소자의 전극은 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽은 상기 제7 트랜지스터를 경유하여 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    제1 용량 소자;
    제2 용량 소자; 및
    제7 트랜지스터
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용량 소자의 전극은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 차동 증폭기의 상기 제2 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제2 용량 소자의 전극에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 채널 형성 영역을 포함하는 산화물 반도체층을 포함하는, 광 검출 장치.
  6. 광 검출 장치로서,
    광전 변환 소자;
    차동 증폭기;
    제1 데이터 버스;
    제2 데이터 버스;
    상기 제1 데이터 버스에 전기적으로 접속된 제1 스위치;
    상기 제2 데이터 버스에 전기적으로 접속된 제2 스위치;
    제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터;
    제3 트랜지스터;
    제4 트랜지스터;
    제5 트랜지스터;
    제6 트랜지스터; 및
    제7 트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽은 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
    상기 제3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제4 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제1 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제1 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제6 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제2 데이터 버스에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제6 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제2 데이터 버스에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 용량 소자;
    제2 용량 소자; 및
    제8 트랜지스터
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용량 소자의 전극은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 용량 소자의 전극은 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽은 상기 제8 트랜지스터를 경유하여 상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    제1 용량 소자;
    제2 용량 소자; 및
    제8 트랜지스터
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용량 소자의 전극은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제8 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 차동 증폭기의 상기 제2 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제8 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제2 용량 소자의 전극에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 채널 형성 영역을 포함하는 산화물 반도체층을 포함하는, 광 검출 장치.
  10. 삭제
  11. 광 검출 장치로서,
    차분 데이터 생성 회로;
    광전 변환 소자;
    제1 트랜지스터;
    제2 트랜지스터; 및
    제3 트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 광전 변환 소자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 게이트에 전기적으로 접속되고,
    상기 제3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 차분 데이터 생성 회로의 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 트랜지스터는 채널이 형성되는 산화물 반도체층을 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터는 채널이 형성되는 영역을 포함하고,
    상기 산화물 반도체층은 절연층 위에 있고,
    상기 영역은 상기 절연층 아래에 있는, 광 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    제4 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽은 상기 제4 트랜지스터를 경유하여 상기 제3 트랜지스터의 상기 게이트에 전기적으로 접속되고,
    상기 제4 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 다른 쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제4 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 게이트에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    데이터 입력 선택 회로를 더 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽은 상기 데이터 입력 선택 회로를 경유하여 상기 차분 데이터 생성 회로의 상기 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    데이터 입력 선택 회로 및 제5 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽은 상기 데이터 입력 선택 회로 및 상기 제5 트랜지스터를 경유하여 상기 차분 데이터 생성 회로의 상기 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제5 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 데이터 입력 선택 회로를 경유하여 상기 차분 데이터 생성 회로의 상기 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 입력 선택 회로는 제6 트랜지스터 및 제7 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제6 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제6 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차분 데이터 생성 회로의 상기 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제3 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 상기 한쪽에 전기적으로 접속되고,
    상기 제7 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인 중 다른 쪽은 상기 차분 데이터 생성 회로의 제2 입력 단자에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    제8 트랜지스터 및 데이터 버스를 더 포함하고,
    상기 데이터 버스는 상기 데이터 입력 선택 회로를 경유하여 상기 차분 데이터 생성 회로의 상기 제1 입력 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제8 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 데이터 버스에 전기적으로 접속되는, 광 검출 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 절연층은 단결정 실리콘 기판 위에 있는, 광 검출 장치.
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