摄像面板及摄像装置

技术领域

本发明的一个方式涉及一种摄像面板、摄像装置或半导体装置。

注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。

背景技术

已知将采用TOF方式的三维距离测量传感器用于动作识别装置的结构(专利文献1)。通过利用这结构，实现位置变化信息、形状变化信息的检测的简化。另外，实现高速移动的检测对象的位置变化信息及形状变化信息的检测的简化。动作识别基于模式匹配进行。从三维距离测量传感器取得用于模式匹配的摄像数据。从随着时间变化的检测对象的摄像数据选出物体数据，根据被选出的物体数据的时间变化推测出动作数据。动作识别装置执行基于从动作数据生成的输出数据被定义的操作。

另外，已知一种距离测量装置，该距离测量装置包括包含受光元件、第一晶体管及第二晶体管的光电传感器、布线、信号线及电源线，布线与受光元件的一个电极电连接，信号线与第一晶体管的栅电极电连接，电源线与第二晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接，第一晶体管的源电极和漏电极中的一个与第二晶体管的栅电极电连接，第一晶体管的源电极和漏电极中的另一个与受光元件的另一个电极及第二晶体管的源电极和漏电极中的另一个电连接(专利文献2)。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2013-175160号公报

[专利文献2]日本专利申请公开第2013-224931号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的一个方式的目的之一是提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖摄像面板、新颖摄像装置或新颖半导体装置。

注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。并且，本发明的一个方式不需要实现所有上述目的。上述目的以外的目的可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从该描述中抽取上述目的以外的目的。

解决技术问题的手段

(1)本发明的一个方式是一种包括摄像区域的摄像面板。

摄像区域包括光电转换元件、第一像素、第一导电膜、第二导电膜、第三导电膜、第四导电膜及第五导电膜。

第一像素包括第一像素电路，第一像素提供第一图像信号。另外，第一导电膜被提供第一图像信号。

光电转换元件包括与第二导电膜电连接的第一端子及与第一像素电路电连接的第二端子。

第一像素电路包括第一开关、第二开关、第三开关、晶体管及电容器。

第一开关包括与光电转换元件的第二端子电连接的第一端子以及与节点电连接的第二端子。

晶体管包括与节点电连接的栅电极以及与第三导电膜电连接的第一电极。

第二开关包括与晶体管的第二电极电连接的第一端子以及与第一导电膜电连接的第二端子。

第三开关包括与第四导电膜电连接的第一端子以及与节点电连接的第二端子。

电容器包括与节点电连接的第一电极以及与第五导电膜电连接的第二电极。

由此，可以根据曝光度改变节点的电位。另外，可以将曝光度记录在节点上。另外，可以利用第五导电膜的电位改变节点的电位。另外，可以将第五导电膜的电位和节点的电位相加。另外，可以在第一像素中进行运算。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

(2)另外，本发明的一个方式是上述摄像面板，其中第一开关包括第一晶体管，第一晶体管包含氧化物半导体，第二开关包括第二晶体管，第二晶体管包含氧化物半导体。

由此，与将硅用于半导体的晶体管相比，可以使非导通状态下流过第一开关及第二开关的电流更小。另外，保持节点的电位的时间可以更长。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

(3)另外，本发明的一个方式是上述摄像面板，其中第一像素电路包括第四开关。

第四开关包括与第四导电膜电连接的第一端子以及与第一开关的第一端子电连接的第二端子。

由此，无论第一开关的导通状态如何，都可以使节点的电位初始化。另外，可以使工作高速化。另外，可以降低噪声。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

(4)另外，本发明的一个方式是上述摄像面板，其中第一像素包括光电转换元件。

(5)另外，本发明的一个方式是上述摄像面板，其中摄像区域包括第二像素。

第二像素包括第二像素电路，第二像素提供第二图像信号。另外，第一导电膜被提供第二图像信号。

光电转换元件包括与第二像素电路电连接的第二端子。

(6)另外，本发明的一个方式是上述摄像面板，其中摄像区域包括一组像素、其他一组像素、第一布线、第二布线及第三布线。

一组像素配置在行方向上，一组像素包括像素。

其他一组像素配置在与行方向交叉的列方向上，其他一组像素包括像素。

第一布线与一组像素电连接。

第二布线与一组像素电连接。

第三布线与一组像素电连接。

第一导电膜与其他一组像素电连接。

第五导电膜与其他一组像素电连接。

(7)另外，本发明的一个方式是包括选择线驱动电路、信号线驱动电路及读出电路的上述摄像面板。

选择线驱动电路提供第一选择信号、第二选择信号及第三选择信号。

信号线驱动电路提供权重数据。

读出电路被提供第一图像信号，读出电路提供图像数据。

第一布线被提供第一选择信号，第二布线被提供第二选择信号，第三布线被提供第三选择信号，第五导电膜被提供权重数据。

第一开关基于第一选择信号工作，第二开关基于第二选择信号工作，第三开关基于第三选择信号工作。

由此，可以记录图像。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

(8)另外，本发明的一个方式是一种包括光源、上述摄像面板及控制部的摄像装置。

光源基于控制信号射出脉冲状的光，摄像面板基于控制信号进行摄像。

控制部被提供控制信息及图像数据，控制部基于控制信息提供控制信号，控制部基于图像数据提供图像信息。

由此，可以记录从发光到摄像的时间。另外，可以测量出从摄像装置到拍摄对象的距离。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像装置。

在本说明书的附图中，根据其功能对构成要素进行分类而示出为彼此独立的方框的方框图，但是，实际上的构成要素难以根据其功能完全划分，而一个构成要素会涉及多个功能。

在本说明书中，晶体管所具有的源极和漏极的名称根据晶体管的极性及施加到各端子的电位的高低互相调换。一般而言，在n沟道型晶体管中，将被施加低电位的端子称为源极，而将被施加高电位的端子称为漏极。另外，在p沟道型晶体管中，将被施加低电位的端子称为漏极，而将被施加高电位的端子称为源极。在本说明书中，尽管为方便起见在一些情况下假定源极和漏极是固定的来描述晶体管的连接关系，但是实际上，源极和漏极的名称根据上述电位关系而相互调换。

在本说明书中，晶体管的源极是指用作活性层的半导体膜的一部分的源区域或与上述半导体膜连接的源电极。与此同样，晶体管的漏极是指上述半导体膜的一部分的漏区域或与上述半导体膜连接的漏电极。另外，栅极是指栅电极。

在本说明书中，晶体管串联连接的状态是指例如第一晶体管的源极和漏极中只有一个只与第二晶体管的源极和漏极中的一个连接的状态。另外，晶体管并联连接的状态是指第一晶体管的源极和漏极中的一个与第二晶体管的源极和漏极中的一个连接且第一晶体管的源极和漏极中的另一个与第二晶体管的源极和漏极中的另一个连接的状态。

在本说明书中，连接是指电连接，相当于能够供应或传送电流、电压或电位的状态。因此，连接状态不一定必须是指直接连接的状态，而在其范畴内还包括能够供应或传送电流、电压或电位的通过布线、电阻器、二极管、晶体管等电路元件间接地连接的状态。

即使在本说明书中电路图上独立的构成要素彼此连接时，实际上也有一个导电膜兼具有多个构成要素的功能的情况，例如布线的一部分用作电极的情况等。本说明书中的连接的范畴内包括这种一个导电膜兼具有多个构成要素的功能的情况。

另外，在本说明书中，晶体管的第一电极和第二电极中的其中一个是源电极，而另一个是漏电极。

发明效果

根据本发明的一个方式，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖摄像面板、新颖摄像装置或新颖半导体装置。

注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个实施方式并不需要实现所有上述效果。上述效果以外的效果从说明书、附图、权利要求书等的描述中是显而易见的，并可以从所述描述中抽取。

附图简要说明

[图1]说明根据实施方式的摄像面板的结构的俯视图。

[图2]说明根据实施方式的摄像面板的结构的截面图及电路图。

[图3]说明根据实施方式的摄像面板的结构的方框图。

[图4]说明根据实施方式的摄像面板的驱动方法的时序图。

[图5]说明根据实施方式的摄像面板的结构的电路图。

[图6]说明根据实施方式的摄像面板的结构的电路图。

[图7]说明根据实施方式的摄像面板的结构的电路图。

[图8]说明根据实施方式的摄像面板的结构的电路图及说明驱动方法的时序图。

[图9]说明摄像装置的像素的结构的图。

[图10]说明摄像装置的像素的结构的图。

[图11]说明晶体管的图。

[图12]说明摄像装置的像素的结构的图。

[图13]说明晶体管的图。

[图14]说明摄像装置的像素的结构的图。

[图15]容纳摄像装置的封装及模块的立体图。

[图16]说明电子设备的图。

[图17]说明根据实施方式的摄像装置的结构的图。

实施发明的方式

本发明的一个方式的摄像面板包括摄像区域，摄像区域包括光电转换元件、像素、第一导电膜、第二导电膜、第三导电膜、第四导电膜及第五导电膜。像素包括像素电路并提供图像信号。第一导电膜被提供图像信号，光电转换元件包括与第二导电膜电连接的第一端子及与像素电路电连接的第二端子。像素电路包括第一开关、第二开关、第三开关、晶体管及电容器。第一开关包括与光电转换元件的第二端子电连接的第一端子以及与节点电连接的第二端子。晶体管包括与节点电连接的栅电极以及与第三导电膜电连接的第一电极。第二开关包括与晶体管的第二电极电连接的第一端子以及与第一导电膜电连接的第二端子。第三开关包括与第四导电膜电连接的第一端子以及与节点电连接的第二端子。电容器包括与节点电连接的第一电极以及与第五导电膜电连接的第二电极。

由此，可以根据曝光度改变节点的电位。另外，可以将曝光度记录在节点上。另外，可以利用第五导电膜的电位改变节点的电位。另外，可以将第五导电膜的电位和节点的电位相加。另外，可以在像素中进行运算。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于下面说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。另外，在下面所说明的发明的结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。

(实施方式1)

在本实施方式中，参照图1至图3、图5及图6说明本发明的一个方式的摄像面板的结构。

图1是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的俯视图。

图2是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的图。图2A是本发明的一个方式的摄像面板的截面图，图2B是说明像素的结构的电路图。

图3是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的方框图。

图5是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的电路图。

图6是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的电路图。

注意，在本说明书中，有时将取1以上的整数的值的变数用于符号。例如，有时将包含取1以上的整数的值的变数p的“(p)”用于指定最大为p个构成要素中的任一个的符号的一部分。另外，例如，有时将包含取1以上的整数的值的变数m及变数n的“(m,n)”用于指定最大为m×n个构成要素中的任一个的符号的一部分。

<摄像面板的结构例子1>

本实施方式中说明的摄像面板800包括摄像区域241(参照图1)。

《摄像区域241的结构例子1》

摄像区域241包括光电转换元件PD(i,j)及像素802(i,j)(参照图1及图2A)。另外，摄像区域241包括导电膜WX(j)、导电膜VCOM、导电膜VPI、导电膜VR及导电膜BW(j)(参照图2B)。

《像素802(i,j)的结构例子1》

像素802(i,j)包括像素电路430(i,j)(参照图2A)。

像素802(i,j)提供第一图像信号，导电膜WX(j)被提供第一图像信号(参照图2B)。

《光电转换元件PD(i,j)》

光电转换元件PD(i,j)包括与导电膜VCOM电连接的第一端子及与像素电路430(i,j)电连接的第二端子。

《像素电路430(i,j)的结构例子1》

像素电路430(i,j)包括开关SW1、开关SW2、开关SW3、晶体管M及电容器C1。

开关SW1包括与光电转换元件PD(i,j)的第二端子电连接的第一端子以及与节点FD1(i,j)电连接的第二端子。

晶体管M包括与节点FD1(i,j)电连接的栅电极以及与导电膜VPI电连接的第一电极。

开关SW2包括与晶体管M的第二电极电连接的第一端子及与导电膜WX(j)电连接的第二端子。

开关SW3包括与导电膜VR电连接的第一端子及与节点FD1(i,j)电连接的第二端子。

电容器C1包括与节点FD1(i,j)电连接的第一电极及与导电膜BW(j)电连接的第二电极。

由此，可以根据曝光度改变节点FD1(i,j)的电位。另外，可以将曝光度记录在节点FD1(i,j)上。另外，可以利用导电膜BW(j)的电位改变节点FD1(i,j)的电位。另外，可以将导电膜BW(j)电位和节点FD1(i,j)的电位相加。另外，可以在像素802(i,j)中进行运算。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

《开关SW1及开关SW2的结构例子1》

开关SW1包括第一晶体管，第一晶体管含有氧化物半导体。

开关SW2包括第二晶体管，第二晶体管含有氧化物半导体。

由此，与将硅用于半导体的晶体管相比，可以使非导通状态下流过开关SW1及开关SW2的电流更小。另外，保持节点FD1(i,j)的电位的时间可以更长。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

《像素电路430(i,j)的结构例子2》

另外，像素电路430(i,j)包括开关SW4(参照图5)。

开关SW4包括与导电膜VR电连接的第一端子及与开关SW1的第一端子电连接的第二端子。此外，第二端子在节点FD2(i,j)处与开关SW1的第一端子电连接。

由此，无论开关SW1的导通状态如何，都可以使节点FD2(i,j)的电位初始化。另外，可以使工作高速化。另外，可以降低噪声。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

《像素802(i,j)的结构例子2》

另外，像素802(i,j)包括光电转换元件PD(i,j)。换言之，各像素包括光电转换元件。

《摄像区域241的结构例子2》

另外，摄像区域241包括像素802(i+1,j)。

《像素802(i+1,j)的结构例子3》

像素802(i+1,j)包括像素电路430(i+1,j)。

像素802(i+1,j)提供第二图像信号，导电膜WX(j)被提供第二图像信号。

《光电转换元件PD(i,j)》

光电转换元件PD(i,j)包括与像素电路430(i+1,j)电连接的第二端子(参照图6)。换言之，多个像素共享一个光电转换元件。由此，可以扩大光电转换元件PD(i,j)的受光面积。或者，可以利用两个像素电路记录入射到一个光电转换元件PD(i,j)的光的变化。或者，可以利用两个像素电路记录在两个期间入射到一个光电转换元件PD(i,j)的光。

《像素电路430(i,j)的结构例子3》

参照图7说明本发明的一个方式的摄像面板的其他结构。

图7是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的电路图。

参照图7说明的摄像面板的像素电路430(i,j)与使用图2B说明的像素面板的不同之处在于：开关SW3包括与开关SW1的第一端子电连接的第二端子。

由此，即使在暗电流流过光电转换元件PD(i,j)的情况下，也可以使节点FD2(i,j)的电位初始化。或者，可以抑制节点FD2(i,j)的电位的不均匀。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

《摄像区域241的结构例子3》

另外，摄像区域241包括一组像素802(1,j)至802(m,j)以及其他一组像素802(i,1)至802(i,n)(参照图3)。另外，包括布线TX(i)、布线SE(i)及布线RS(i)(参照图2B)。

一组像素802(i,1)至802(i,n)配置在行方向(附图中以箭头ROW表示的方向)上，并包括像素802(i,j)。

一组像素802(1,j)至802(m,j)配置在与行方向交叉的列方向(附图中以箭头COL表示的方向)上，并包括像素802(i,j)。

《布线TX(i)的结构例子》

布线TX(i)与配置在行方向上的一组像素802(i,1)至802(i,n)电连接。

《布线SE(i)的结构例子》

布线SE(i)与配置在行方向上的一组像素802(i,1)至802(i,n)电连接。

《布线RS(i)的结构例子》

布线RS(i)与配置在行方向上的一组像素802(i,1)至802(i,n)电连接。

《导电膜WX(j)的结构例子》

导电膜WX(j)与配置在列方向上的一组像素802(1,j)至802(m,j)电连接。

《导电膜BW(j)的结构例子》

导电膜BW(j)与配置在列方向上的一组像素802(1,j)至802(m,j)电连接。

由此，可以记录图像。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

《摄像区域241的结构例子4》

参照图8说明本发明的一个方式的摄像面板的其他结构。

图8是说明本发明的一个方式的摄像面板的结构的图。图8A是说明本发明的一个方式的摄像面板的像素电路的结构的电路图，图8B是说明使用图8A说明的摄像面板的驱动方法的时序图。

参照图8说明的摄像面板的与使用图2B说明的像素面板的不同之处在于：像素电路430(i,j)包括开关SW5；像素电路430(i,j)包括电容器C2；以及摄像区域241包括布线CT(i)。在此，对不同之处进行详细说明，关于能够使用与上述结构相同的结构的部分援用上述说明。

《像素电路430(i,j)的结构例子》

开关SW5包括与节点FD1(i,j)电连接的第一端子(参照图8)。

开关SW1包括与开关SW5的第二端子电连接的第二端子。

电容器C2包括与导电膜VCOM2电连接的第一电极及与开关SW5的第二端子电连接的第二电极。此外，导电膜VCOM2例如可以供应接地电位。

《布线CT(i)的结构例子》

布线CT(i)与配置在行方向上的一组像素802(i,1)至802(i,n)电连接。

由此，可以抵消在使用开关SW3使节点FD1(i,j)初始化时产生的噪声。或者，可以利用包括两级相关双采样电路的读出电路取得与像素802(i,j)的曝光度EXP(i,j)和权重数据W(i,j)之积成比的包括权重的数据。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

注意，本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

(实施方式2)

在本实施方式中，参照图3及图4说明本发明的一个方式的摄像面板的结构。

图4是说明本发明的一个方式的摄像面板的驱动方法的图。图4A是说明本发明的一个方式的摄像面板的驱动方法的时序图，图4B是说明本发明的一个方式的摄像面板的像素所包括的节点的电位的变化的时序图。

<摄像面板的结构例子1>

本实施方式中说明的摄像面板800包括选择线驱动电路GD、信号线驱动电路BWD及读出电路RD(参照图3)。

《选择线驱动电路GD的结构例子》

选择线驱动电路GD包括驱动电路RSD、驱动电路TXD及驱动电路SED，并具有提供第一选择信号、第二选择信号及第三选择信号的功能。

《信号线驱动电路BWD的结构例子》

信号线驱动电路BWD提供权重数据。

《读出电路RD的结构例子》

读出电路RD被提供第一图像信号，读出电路RD提供图像数据。

《布线TX(i)的结构例子》

布线TX(i)被提供上述第一选择信号。

《布线SE(i)的结构例子》

布线SE(i)被提供上述第二选择信号。

《布线RS(i)的结构例子》

布线RS(i)被提供上述第三选择信号。

《导电膜BW(j)的结构例子》

导电膜BW(j)被提供上述权重数据。

《开关SW1的结构例子》

开关SW1基于第一选择信号工作。

《开关SW2的结构例子》

开关SW2基于上述第二选择信号工作。

《开关SW3的结构例子》

开关SW3基于上述第三选择信号工作。

由此，可以记录图像。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像面板。

<摄像面板800的驱动方法1>

说明使用摄像面板800记录曝光度EXP(i,j)至曝光度EXP(i+2,j)的方法(参照图4)。注意，在图4A中以符号1Write表示记录期间。

[第一步骤]

在第一步骤中，使像素802(i,j)初始化。

例如，在期间T0，布线RS(i)供应使像素802(i,j)的开关SW3处于导通状态的电位，使用导电膜VR所供应的电位使节点FD1(i,j)的电位初始化(参照图4B)。

[第二步骤]

在第二步骤中，将期间T1中的曝光度EXP(i,j)记录在像素802(i,j)上。

例如，在期间T1，布线TX(i)供应使像素802(i,j)的开关SW1处于非导通状态的电位(参照图4A)。光电转换元件PD(i,j)根据曝光度EXP(i,j)使电流流过，节点FD1(i,j)的电位增高。

具体而言，节点FD1(i,j)保持比导电膜VR所供应的电位r高电压x的电位(参照图4B)。注意，例如，电压x包含来源于固定的环境光的成分，在附图中记载为k。

此外，当在期间T1光入射到像素802(i,j)时，该光还入射到像素802(i+1,j)，两个像素都记录来源于该光的曝光度。

[第三步骤]

在第三步骤中，将期间T1及期间T2中的曝光度EXP(i+1,j)记录在像素802(i+1,j)上。此外，可以使期间T2比期间T0十分短。另外，提供到布线TX(i+1)的信号的上升也可以不与提供到布线TX(i)的信号的上升一致。例如，提供到布线TX(i+1)的信号的上升也可以迟于提供到布线TX(i)的信号的上升。具体而言，可以以比10ns短的期间推迟。或者，可以使提供到布线TX(i+1)的脉冲状信号的宽度与提供到布线TX(i+1)的脉冲状信号的宽度相同。

例如，在期间T2，布线TX(i+1)提供使像素802(i+1,j)的开关SW1处于非导通状态的电位(参照图4A)。光电转换元件PD(i+1,j)根据曝光度EXP(i+1,j)使电流流过，节点FD1(i+1,j)的电位增高。

具体而言，节点FD1(i+1,j)保持比导电膜VR所供应的电位r高电压(x+d)的电位(参照图4B)。注意，例如，电压d是来源于固定的环境光的成分。

期间T2优选为10ns以下。在10ns中，光移动3m左右。另外，当光在期间T2入射到像素802(i+1,j)时，像素802(i+1,j)记录该光而像素802(i,j)不记录该光。

由此，可以计算出到离摄像面板3m以内存在的拍摄对象的距离。

[第四步骤]

在第四步骤中，将期间T1至期间T3中的曝光度EXP(i+2,j)记录在像素802(i+2,j)上。

例如，在期间T3，布线TX(i+2)供应使像素802(i+2,j)的开关SW1处于非导通状态的电位(参照图4A)。光电转换元件PD(i+2,j)根据曝光度EXP(i+2,j)使电流流过，节点FD1(i+2,j)的电位增高。

具体而言，节点FD1(i+2,j)保持比导电膜VR所供应的电位r高电压(x+2d+p)的电位(参照图4B)。注意，例如，电压2d是来源于在期间T2及期间T3入射的固定的环境光的成分，电压p是来源于在期间T3入射的脉冲光的成分。另外，在图4B中示出在期间T0至期间T4入射的光之量LUMI。

由此，像素802(i,j)记录期间T1中的曝光度EXP(i,j)，像素802(i+1,j)记录期间T2中的曝光度EXP(i+1,j)，像素802(i+2,j)记录期间T3中的曝光度EXP(i+2,j)。

<摄像面板800的驱动方法2>

说明从流过导电膜WX(j)的电流取得与像素802(i,j)的曝光度EXP(i,j)和权重数据W(i,j)之积成比的包括权重的信息的方法。

具体而言，说明利用流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i,j)的有无而产生的变化量I

[第一步骤]

在第一步骤中，测量出在不使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j，0)。

例如，在期间T11，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)将基准电位供应到电容器C1(参照图4A)。由此，可以形成不加权重数据W(i,j)的状态。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j，0)(参照图2B及图3)。换言之，使用读出电路RD读出第一图像信号。

例如，流过导电膜WX(j)的电流I(i,j，0)与以下述算式(1)表示的函数成比。注意，在算式中，r+x是期间T11中的节点FD1(i,j)的电位，Vth是晶体管M的阈值。

[算式1]

(r+x-Vth)

[第二步骤]

在第二步骤中，测量出在使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j,w)。

例如，在期间T12，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)供应包括权重数据W(i,j)的电压(参照图4A)。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j,w)(参照图2B及图3)。

例如，流过导电膜WX(j)的电流I(i,j,w)与以下述算式(2)表示的函数成比。注意，在算式中，r+x是期间T11中的节点FD1(i,j)的电位，w是包括权重数据W(i,j)的电压，Vth是晶体管M的阈值。

[算式2]

(r+x+w-Vth)

[第三步骤]

在第三步骤中，取得流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i，j)的有无而产生的变化量I

例如，利用差分电路从电流I(i，j，0)减去电流I(i，j，w)，由此取得流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i，j)的有无而产生的变化量I

注意，流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i，j)的有无而产生的变化量I

[算式3]

(r+x-Vth)

＝(r+x-Vth+r+x+w-Vth)(r+x-Vth-r-x-w+Vth)

＝-w(2r+2x+w-2Vth)···(3)

[第四步骤]

在第四步骤中，从第三步骤中取得的变化量I

注意，也可以将没有曝光的像素的流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i，j)的有无而产生的变化量用于没有曝光时的变化量I

具体而言，利用运算装置从变化量I

注意，没有曝光时的变化量I

[算式4]

(r-Vth)

＝(r-Vth+r+w-Vth)(r-Vth-r-w+Vth)

＝-W(2r+w-2Vth)···(4)

I

[算式5]

-w(2r+2x+w-2Vth)+w(2r+w-2Vth)

＝-2wx···(5)

由此，根据运算结果，可以取得与像素802(i，j)的曝光度EXP(i，j)和权重数据W(i，j)之积成比的包括权重的信息。

<摄像面板800的驱动方法3>

说明减去来源于入射到摄像面板800的固定光的成分的方法。例如，可以利用像素802(i，j)、像素802(i+1，j)及像素802(i+2，j)减去来源于入射到这些像素的固定的环境光的成分。

注意，像素802(i,j)记录期间T1中入射的光，像素802(i+1,j)记录期间T1及期间T2中入射的光，像素802(i+2,j)记录期间T1至期间T3中入射的光。

[第一步骤]

在第一步骤中，例如，利用运算装置计算出像素802(i,j)的I

具体而言，以w为权重数据W(i,j)，从变化量I

[第二步骤]

在第二步骤中，例如，利用运算装置计算出像素802(i+1,j)的I

具体而言，以-2w为权重数据W(i+1,j)，从变化量I

[第三步骤]

在第三步骤中，例如，利用运算装置计算出像素802(i+2,j)的I

具体而言，以w为权重数据W(i+2,j)，从变化量I

[第四步骤]

在第四步骤中，例如，利用运算装置计算出在第一步骤至第三步骤计算出的I

[算式6]

w(r+x)-2w(r+x+d)+w(r+x+2d+p)

＝w(r+x-2r-2x-2d+r+x+2d+p)

＝wp···(6)

由此，可以从在指定期间入射的光减去来源于固定光的成分来提取其余的成分。或者，可以从在指定期间入射的光减去来源于固定光的成分，例如提取脉冲光的成分。

<摄像面板800的驱动方法4>

说明使用图8A说明的摄像面板的驱动方法(参照图8B)。注意，在图8B中以符号1Write表示记录期间。在图8B中，符号1Read表示取得包括权重的信息的期间。

[第一步骤]

在第一步骤中，使像素802(i，j)初始化。

例如，在期间T0，布线RS(i)供应使开关SW3处于导通状态的电位，布线CT(i)供应使开关SW5处于导通状态的电位。由此，使用导电膜VR所供应的电位使节点FD1(i，j)的电位及节点FD2(i，j)的电位初始化。

[第二步骤]

在第二步骤中，将期间T1中的曝光度EXP(i,j)记录在像素802(i,j)上。

例如，在期间T1，布线TX(i)供应使像素802(i,j)的开关SW1处于非导通状态的电位(参照图8B)。光电转换元件PD(i,j)根据曝光度EXP(i,j)使电流流过，节点FD2(i,j)的电位增高。

具体而言，节点FD2(i,j)保持比导电膜VR所供应的电位r高电压x的电位。

[第三步骤]

在第三步骤中，测量出在没有曝光的影响且不使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j，0)。

例如，在期间T11，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)将基准电位供应到电容器C1(参照图8B)。由此，可以形成不加权重数据W(i,j)的状态。

另外，使用布线CT(i)供应保持开关SW5的非导通状态的电位。由此，可以避免曝光影响节点FD1(i,j)的电位。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j，0)(参照图8A及图3)。换言之，使用读出电路RD读出没有受到曝光的影响的节点FD1(i,j)的电位。

[第四步骤]

在第四步骤中，测量出在没有曝光的影响且使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j,w)。

例如，在期间T12，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)供应包括权重数据W(i,j)的电压(参照图8B)。

另外，使用布线CT(i)供应保持开关SW5的非导通状态的电位。由此，可以避免曝光影响节点FD1(i,j)的电位。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j,w)(参照图8A及图3)。

[第五步骤]

在第五步骤中，取得在没有曝光的影响的情况下流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i,j)的有无而产生的变化量I

例如，利用差分电路从电流I(i,j，0)减去电流I(i,j,w)，由此取得流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i,j)的有无而产生的变化量I

[第六步骤]

在第六步骤中，测量出在被曝光且使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j，0)。

例如，在期间T13，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)将基准电位供应到电容器C1(参照图8B)。由此，可以形成不加权重数据W(i,j)的状态。

另外，使用布线CT(i)供应使开关SW5处于导通状态的电位。由此，可以使节点FD1(i,j)的电位变为被曝光的状态的电位。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j，0)(参照图8A及图3)。换言之，使用读出电路RD读出被曝光的状态的节点FD1(i,j)的电位。

[第七步骤]

在第七步骤中，测量出在被曝光且使用权重数据W(i,j)时流过导电膜WX(j)的电流I(i,j，w)。

例如，在期间T14，使用布线SE(i)供应使开关SW2处于导通状态的电位，使用导电膜BW(j)供应包括权重数据W(i,j)的电压(参照图8B)。

另外，使用布线CT(i)供应使开关SW5处于导通状态的电位。由此，可以使节点FD1(i,j)的电位变为被曝光的状态的电位。

另外，使用读出电路RD测量出从导电膜WX(j)流到导电膜VPI的电流I(i,j,w)(参照图8A及图3)。

[第八步骤]

在第八步骤中，取得被曝光时流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i,j)的有无而产生的变化量I

例如，利用差分电路从电流I(i,j，0)减去电流I(i,j,w)，由此取得流过导电膜WX(j)的电流伴随权重数据W(i,j)的有无而产生的变化量I

注意，本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

(实施方式3)

在本实施方式中对本发明的一个方式的摄像装置的结构例子等进行说明。

图9A和图9B例示出摄像装置所具有的像素的结构。图9A示出像素具有层2561及层2562的叠层结构的例子。

层2561包括光电转换元件PD(i,j)。如图9C所示，光电转换元件PD(i,j)可以为层2565a、层2565b与层2565c的叠层。

图9C所示的光电转换元件PD(i,j)是pn结型光电二极管，例如，作为层2565a可以使用p

上述pn结型光电二极管或pin结型光电二极管可以使用单晶硅而形成。另外，pin结型光电二极管可以使用非晶硅、微晶硅、多晶硅等的薄膜而形成。

另外，层2561中的光电转换元件PD(i,j)可以如图9D所示地采用层2566a、层2566b、层2566c和层2566d的叠层。图9D所示的光电转换元件PD(i,j)是雪崩光电二极管的一个例子，层2566a、层2566d相当于电极，层2566b、层2566c相当于光电转换部。

层2566a优选使用低电阻金属层等。例如，可以使用铝、钛、钨、钽、银或其叠层。

层2566d优选使用对可见光具有高透光性的导电层。例如，可以使用铟氧化物、锡氧化物、锌氧化物、铟锡氧化物、镓锌氧化物、铟镓锌氧化物或石墨烯等。另外，可以省略层2566d。

光电转换部的层2566b、2566c例如可以具有硒类材料作为光电转换层的pn结型光电二极管的结构。优选的是，作为层2566b使用p型半导体的硒类材料，作为层2566c使用n型半导体的镓氧化物等。

使用硒类材料的光电转换元件对可见光具有高外部量子效率。该光电转换元件可以利用雪崩倍增而增加相对于入射光的量的电子放大量。另外，硒类材料具有高光吸收系数，所以在生产上具有优点，诸如可以以薄膜制造光电转换层等，。硒类材料的薄膜可以通过真空蒸镀法或溅射法等形成。

作为硒类材料可以使用单晶硒或多晶硒等结晶性硒、非晶硒、铜、铟、硒的化合物(CIS)或者铜、铟、镓、硒的化合物(CIGS)等。

n型半导体优选由带隙宽且对可见光具有透光性的材料形成。例如，可以使用锌氧化物、镓氧化物、铟氧化物、锡氧化物或者上述物质混在一起的氧化物等。另外，这些材料也具有空穴注入阻挡层的功能，可以减少暗电流。

另外，层2561中的光电转换元件PD(i,j)可以如图9E所示地采用层2567a、层2567b、层2567c、层2567d和层2567e的叠层。图9D所示的光电转换元件PD(i,j)是有机光导电膜的一个例子，层2567a及层2567e相当于电极，层2567b、层2567c、层2567d相当于光电转换部。

光电转换部的层2567b和层2567d中的一个可以为空穴传输层、另一个可以为电子传输层。另外，层2567c可以为光电转换层。

作为空穴传输层，例如可以使用氧化钼等。作为电子传输层，例如可以使用C

作为光电转换层，可以使用n型有机半导体和p型有机半导体的混合层(本体异质结结构)。

图9A所示的层2562例如可以使用硅衬底。该硅衬底包括Si晶体管等。通过使用该Si晶体管除了可以形成像素电路之外还可以形成驱动该像素电路的电路、图像信号的读出电路、图像处理电路等。具体而言，可以将实施方式1或实施方式2所说明的像素电路及外围电路(像素802(i,j)、选择线驱动电路GD、信号线驱动电路BWD及读出电路RD等)所包括的晶体管的一部分或全部设置在层2562中。

另外，像素也可以如图9B所示地采用层2561、层2563及层2562的叠层结构。

层2563可以包括OS晶体管(例如，像素802(i,j)的开关SW1、开关SW3等)。此时，层2562优选包括Si晶体管(例如，像素802(i,j)的晶体管M、开关SW2等)。另外，也可以将实施方式1或实施方式2所说明的外围电路所包括的一部分晶体管设置在层2563中。

通过采用该结构，可以使构成像素电路的构成要素及外围电路分散到多个层，将该构成要素彼此重叠或者该构成要素与该外围电路重叠而设置，所以可以减小摄像装置的面积。另外，在图9B的结构中，也可以将层2562作为支撑衬底且在层2561及层2563设置像素802(i,j)及外围电路。

作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS中构成晶体的原子稳定，适用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性，适用于进行高速驱动的晶体管等。

由于OS晶体管的半导体层具有大能隙，所以呈现极低的关态电流特性，仅为几yA/μm(每沟道宽度1μm的电流值)。与Si晶体管不同，OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成具有高耐压性和高可靠性的电路。此外，Si晶体管所引起的起因于结晶性的不均匀的电特性不均匀不容易产生在OS晶体管中。

作为OS晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(选自铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。

当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn氧化物的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。

作为半导体层，使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×10

注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。

当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×10

另外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×10

另外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×10

另外，当构成半导体层的氧化物半导体包含氢时，氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时在氧化物半导体中形成氧空位。在氧化物半导体中的沟道形成区域包含氧空位的情况下，晶体管有可能具有常开启特性。再者，有时氢进入氧空位中而成的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外，氢的一部分键合到与金属原子键合的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含较多的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。

氢进入氧空位中而成的缺陷会被用作氧化物半导体的供体。然而，定量地评价该缺陷是困难的。于是，在氧化物半导体中，有时不是根据供体浓度而是根据载流子浓度进行评价。由此，在本说明书等中，有时作为氧化物半导体的参数，不采用供体浓度而采用假定为不被施加电场的状态的载流子浓度。也就是说，本说明书等所记载的“载流子浓度”有时可以称为“供体浓度”。

由此，优选尽可能减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，利用二次离子质谱(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的氢浓度低于1×10

另外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。

非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物半导体膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。

此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。

下面，对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。

CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。

氧化物半导体优选至少包含铟。尤其优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。

例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InO

换言之，CAC-OS是具有以GaO

注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO

上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。

另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域，一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域，并且，这些区域以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。

CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。

注意，有时观察不到以GaO

在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。

CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外，成膜时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。

CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰值。也就是说，根据X射线衍射测定，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。

另外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。

另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)图像，可确认到：具有以GaO

CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaO

在此，以In

另一方面，以GaO

因此，当将CAC-OS用于半导体元件时，通过起因于GaO

另外，使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。

图10A是说明图9A所示的像素的截面的一个例子的图。作为光电转换元件PD(i,j)，层2561包括以硅用作光电转换层的pn结型光电二极管。层2562包括Si晶体管，图10A例示出构成像素电路的开关SW1、开关SW3。

在光电转换元件PD(i,j)中，可以将层2565a为p

图10A所示的Si晶体管是在硅衬底2540中具有沟道形成区域的鳍型晶体管，图11A示出沟道宽度方向的截面。Si晶体管也可以是图11B所示的平面型晶体管。

另外，如图11C所示Si晶体管也可以是包括硅薄膜的半导体层2545的晶体管。例如，半导体层2545可以使用在硅衬底2540上的绝缘层2546上形成的单晶硅(SOI(Siliconon Insulator：绝缘体上硅))。

图10A示出通过贴合技术使层2561的构成要素与层2562的构成要素电连接的例子。

层2561上设置有绝缘层2542、导电层2533及导电层2534。导电层2533及导电层2534具有埋入绝缘层2542中的区域。导电层2533与层2565a电连接。导电层2534与区域2536电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层2542、导电层2533以及导电层2534的表面被平坦化。

层2562上设置有绝缘层2541、导电层2531及导电层2532。导电层2531及导电层2532具有埋入绝缘层2541中的区域。导电层2531与电源线电连接。导电层2532与用于开关SW1的晶体管的源极或漏极电连接。另外，以其高度都一致的方式绝缘层2541、导电层2531以及导电层2532的表面被平坦化。

在此，导电层2531及导电层2533的主要成分优选为相同的金属元素。导电层2532及导电层2534的主要成分优选为相同的金属元素。另外，绝缘层2541及绝缘层2542优选由相同的成分构成。

例如，作为导电层2531、导电层2532、导电层2533、导电层2534可以使用Cu、Al、Sn、Zn、W、Ag、Pt或Au等。从接合的容易性的观点来看，优选使用Cu、Al、W或Au。另外，绝缘层2541、2542可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮化钛等。

换言之，优选的是，作为导电层2531和导电层2533的组合以及导电层2532和导电层2534的组合都使用与上述金属材料相同的金属材料。另外，优选的是，作为绝缘层2541及绝缘层2542都使用与上述绝缘材料相同的绝缘材料。通过采用上述结构，可以进行以层2561和层2562的边界为贴合位置的贴合。

通过上述贴合工序，可以获得导电层2531与导电层2533的组合及导电层2532与导电层2534的组合的各电连接。另外，可以获得绝缘层2541与绝缘层2542的有机械强度的连接。

当接合金属层时，可以利用表面活化接合法。在该方法中，通过溅射处理等去除表面的氧化膜及杂质吸附层等并使清洁化且活化了的表面接触而接合。或者，可以利用并用温度及压力使表面接合的扩散接合法等。上述方法都可以发生原子级的结合，因此可以获得电气上和机械上都优异的接合。

另外，当接合绝缘层时，可以利用亲水性接合法等，在该方法中，在通过抛光等获得高平坦性之后，使利用氧等离子体等进行过亲水性处理的表面接触而暂时接合，利用热处理进行脱水，由此进行正式接合。亲水性接合法也发生原子级的结合，因此可以获得机械上优异的接合。

在贴合层2561与层2562的情况下，由于在各接合面绝缘层与金属层是混合的，所以，例如，组合表面活化接合法及亲水性接合法即可。

例如，可以采用在进行抛光之后使表面清洁化，对金属层的表面进行防氧化处理，然后进行亲水性处理来进行接合的方法等。另外，也可以作为金属层的表面使用Au等难氧化性金属，进行亲水性处理。另外，也可以使用上述方法以外的接合方法。

图10B是作为图9A所示的像素的层2561使用以硒类材料用作光电转换层的pn结型光电二极管时的截面图。作为一个电极包括层2566a，作为光电转换层包括层2566b、2566c，作为另一个电极包括层2566d。

在此情况下，层2561可以直接设置在层2562上。层2566a与用于开关SW1的晶体管的源极或漏极电连接。层2566d通过导电层2537与电源线电连接。在将有机光导电膜用于层2561的情况下，与晶体管的连接方式同于上述方式。

图12A是说明图9B所示的像素的截面的一个例子的图。层2561包括作为光电转换元件PD(i,j)的以硅用作光电转换层的pn结型光电二极管。层2562包括Si晶体管，图12A示出构成像素电路的晶体管M及开关SW2。层2562包括OS晶体管，图12A示出构成像素电路的开关SW1及开关SW3。并且，示出层2561与层2563通过贴合工序得到电连接的结构例子。

图13A示出详细的OS晶体管。图13A所示的OS晶体管具有通过在氧化物半导体层及导电层的叠层上设置绝缘层而设置到达该半导体层的槽来形成源电极2205及漏电极2206的自对准型结构。

除了形成在氧化物半导体层的沟道形成区域、源区域2203及漏区域2204以外，OS晶体管还可以包括栅电极2201、栅极绝缘膜2202。在该槽中至少设置栅极绝缘膜2202及栅电极2201。在该槽中也可以还设置氧化物半导体层2207。

如图13B所示，OS晶体管也可以采用使用栅电极2201作为掩模在半导体层形成源区域及漏区域的自对准型结构。

或者，如图13C所示，可以采用具有源电极2205或漏电极2206与栅电极2201重叠的区域的非自对准型的顶栅极型晶体管。

用于开关SW1的晶体管、用于开关SW3的晶体管包括背栅极2535，但也可以不包括背栅极。如图13D所示的晶体管的沟道宽度方向的截面图那样，背栅极2535也可以与相对的晶体管的前栅极电连接。作为一个例子，图13D中以图12A所示的晶体管为例进行图示，其他结构的晶体管也是同样的。另外，也可以采用能够对背栅极2535供应与前栅极不同的固定电位的结构。

在形成OS晶体管的区域和形成Si晶体管的区域之间设置具有防止氢的扩散的功能的绝缘层2543。设置在晶体管M及用于开关SW2的晶体管的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢使硅的悬空键终结。另一方面，设置在用于开关SW1的晶体管及用于开关SW3的晶体管的沟道形成区域附近的绝缘层中的氢有可能成为在氧化物半导体层中生成载流子的原因之一。

通过由绝缘层2543将氢封闭在一个层中，可以提高晶体管M及用于开关SW2的晶体管的可靠性。同时，由于抑制氢从一个层扩散到另一个层，所以可以提高用于开关SW1的晶体管及用于开关SW3的晶体管的可靠性。

绝缘层2543例如可以使用氧化铝、氧氮化铝、氧化镓、氧氮化镓、氧化钇、氧氮化钇、氧化铪、氧氮化铪、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)等。

图12B是说明作为图9B所示的像素的层2561使用以硒类材料用作光电转换层的pn结型光电二极管的情况的截面图。层2561可以直接设置在层2563上。层2561、2562、2563的详细内容可以参照上述说明。注意，在将有机光导电膜用于层2561的情况下，与晶体管的连接方式同于上述方式。

图14A是示出在本发明的一个方式的摄像装置的像素上附加滤色片等的例子的立体图。该立体图还示出多个像素的截面。在形成光电转换元件PD(i,j)的层2561上形成绝缘层2580。绝缘层2580可以使用对可见光具有高透光性的氧化硅膜等。此外，也可以作为钝化膜层叠氮化硅膜。另外，也可以作为抗反射膜层叠氧化铪等的介电膜。

在绝缘层2580上也可以形成有遮光层2581。遮光层2581具有防止透过上部的滤色片的光的混合的功能。作为遮光层2581，可以使用铝、钨等的金属层。另外，也可以层叠该金属层与具有抗反射膜的功能的介电膜。

在绝缘层2580及遮光层2581上也可以设置被用作平坦化膜的有机树脂层2582。另外，在每个像素中形成滤色片2583(滤色片2583a、2583b、2583c)。例如，使滤色片2583a、2583b及2583c具有R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)、Y(黄色)、C(青色)和M(品红色)等颜色，由此可以获得彩色图像。

在滤色片2583上也可以设置对可见光具有透光性的绝缘层2586等。

此外，如图14B所示，也可以使用光学转换层2585代替滤色片2583。通过采用这种结构，可以形成能够获得各种各样的波长区域内的图像的摄像装置。

例如，当作为光学转换层2585使用阻挡可见光线的波长以下的光的滤光片时，可以获得红外线摄像装置。当作为光学转换层2585使用阻挡近红外线的波长以下的光的滤色片时，可以获得远红外线摄像装置。另外，当作为光学转换层2585使用阻挡可见光线的波长以上的光的滤光片，可以获得紫外线摄像装置。

另外，通过将闪烁体用于光学转换层2585，可以形成用于X射线摄像装置等的获得使辐射强度可视化的图像的摄像装置。当透过拍摄对象的X射线等辐射线入射到闪烁体时，由于光致发光现象而转换为可见光线或紫外光线等的光(荧光)。通过由光电转换元件PD(i,j)检测该光来获得图像数据。此外，也可以将该结构的摄像装置用于辐射探测器等。

闪烁体含有：当闪烁体被照射X射线或伽马射线等辐射线时吸收该辐射线的能量而发射可见光或紫外线的物质。例如，可以使用将Gd

另外，在使用硒类材料的光电转换元件PD(i,j)中，由于可以将X射线等辐射线直接转换为电荷，因此可以不使用闪烁体。

另外，如图14C所示，在滤色片2583上也可以设置有微透镜阵列2584。透过微透镜阵列2584所具有的各透镜的光经由设置在其下的滤色片2583而照射到光电转换元件PD(i,j)。此外，也可以在图14B所示的光学转换层2585上设置有微透镜阵列2584。

以下，说明收纳图像传感器芯片的封装及相机模块的一个例子。作为该图像传感器芯片可以使用上述摄像装置的结构。

图15A1是收纳图像传感器芯片的封装的顶面一侧的外观立体图。该封装包括使图像传感器芯片2450固定的封装衬底2410、玻璃盖板2420及贴合它们的粘合剂2430等。

图15A2是该封装的底面一侧的外观立体图。在封装的底面包括以焊球为凸块2440的BGA(Ball grid array；球栅阵列)。注意，不局限于BGA，也可以包括LGA(Land gridarray：地栅阵列)、PGA(Pin Grid Array：针栅阵列)等。

图15A3是省略玻璃盖板2420及粘合剂2430的一部分而图示的封装的立体图。在封装衬底2410上形成电极焊盘2460，电极焊盘2460通过通孔与凸块2440电连接。电极焊盘2460通过引线2470与图像传感器芯片2450电连接。

另外，图15B1是将图像传感器芯片收纳在透镜一体型封装的相机模块的顶面一侧的外观立体图。该相机模块包括使图像传感器芯片2451固定的封装衬底2411、透镜盖2421及透镜2435等。另外，在封装衬底2411与图像传感器芯片2451之间设置有具有摄像装置的驱动电路及信号转换电路等的功能的IC芯片2490，具有作为SiP(System in package：系统封装)的结构。

图15B2是该相机模块的底面一侧的外观立体图。封装衬底2411的底面及侧面具有设置有收纳用连接盘2441的QFN(Quad flat no-lead package：四侧无引脚扁平封装)的结构。注意，该结构是一个例子，也可以设置QFP(Quad flat package：四侧引脚扁平封装)或上述BGA。

图15B3是省略透镜盖2421及透镜2435的一部分而图示的模块的立体图。连接盘2441与电极焊盘2461电连接，电极焊盘2461通过引线2471与图像传感器芯片2451或IC芯片2490电连接。

通过将图像传感器芯片收纳在上述那样的方式的封装，容易安装在印刷电路板等，由此可以将图像传感器芯片组装在各种半导体装置、电子设备。

本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。

(实施方式4)

作为可以使用根据本发明的一个方式的摄像装置的电子设备，可以举出显示装置、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置或图像再现装置、移动电话机、包括便携式的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码照相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图16A至图16F示出这些电子设备的具体例子。

图16A是移动电话机的一个例子，该移动电话机包括外壳2981、显示部2982、操作按钮2983、外部连接接口2984、扬声器2985、麦克风2986、摄像头2987等。该移动电话机在显示部2982具有触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部2982可以进行打电话或输入文字等各种操作。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该移动电话机中用来获取图像的要素。

图16B是便携式数据终端，该便携式数据终端包括外壳2911、显示部2912、扬声器2913、摄像头2919等。通过显示部2912所具有的触摸面板功能可以输入且输出信息。另外，可以从由摄像头2919获取的图像中识别出文字等，并可以使用扬声器2913以语音输出该文字。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该便携式数据终端中用来获取图像的要素。

图16C是监控摄像机，该监控摄像机包括支架2951、摄像单元2952及保护罩2953等。在摄像单元2952中设置旋转机构等，通过设置在天花板可以拍摄周围。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该摄像单元中用来获取图像的要素。注意，“监控摄像机”是一般名称，不局限于其用途。例如，具有作为监控摄像机的功能的装置被称为摄影机或视频摄像机。

图16D是视频摄像机，该视频摄像机包括第一外壳2971、第二外壳2972、显示部2973、操作键2974、透镜2975、连接部2976、扬声器2977、麦克风2978等。操作键2974及透镜2975设置在第一外壳2971中，显示部2973设置在第二外壳2972中。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该视频摄像机中用来获取图像的构成要素。

图16E是数码照相机，该数码照相机包括外壳2961、快门按钮2962、麦克风2963、发光部2967以及透镜2965等。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该数码照相机中用来获取图像的构成要素。

图16F是手表型信息终端，该手表型信息终端包括显示部2932、外壳兼腕带2933以及摄像头2939等。显示部2932也可以包括用来进行信息终端的操作的触摸面板。显示部2932及外壳兼腕带2933具有柔性，并且适合佩戴于身体。本发明的一个方式的摄像装置及其工作方法可以适用于在该信息终端中用来获取图像的构成要素。

本实施方式可以与其他实施方式的记作适当地组合。

(实施方式5)

在本实施方式中，参照图17说明本发明的一个方式的摄像装置的结构。

图17是说明本发明的一个方式的摄像装置的结构的图。

<摄像装置的结构例子1>

本实施方式中说明的摄像装置包括光源249、摄像面板800及控制部248(参照图17A)。

《光源249的结构例子》

例如，可以将发光二极管用于光源249。具体而言，将激光二极管用于光源249。例如，可以使用近红外激光二极管。

光源249基于控制信号SP射出脉冲状的光。

《摄像面板800的结构例子》

摄像面板800基于控制信号SP进行摄像。

《控制部248的结构例子》

控制部248被提供控制信息CI及图像数据ID。

控制部248基于控制信息CI提供控制信号SP。

控制部248基于图像数据ID提供图像信息II。

由此，可以记录从发光到摄像的时间。另外，可以利用飞行时间法(Time-Of-Flight法)测量出从摄像装置到拍摄对象的距离。其结果是，可以提供一种方便性或可靠性高的新颖摄像装置。

<摄像装置的结构例子2>

本实施方式中说明的摄像装置5200B包括运算装置5210、显示部5230、输入部5240、检测部5250以及通信部5290，并具有提供操作信息的功能以及被提供图像信息的功能。例如，可以将本发明的一个方式的摄像面板用于检测部5250。

具体而言，可以将本发明的一个方式的摄像面板用于数码相机(参照图17B)。或者，可以将本发明的一个方式的摄像面板用于便携式信息通信设备(参照图17C)。或者，可以将本发明的一个方式的摄像面板用于增强现实显示装置(参照图17D)。

注意，本实施方式可以与本说明书所示的其他实施方式适当地组合。

例如，在本说明书等中，当明确地记载为“X与Y连接”时，在本说明书等中公开的情况包括：X与Y电连接的情况；X与Y在功能上连接的情况；以及X与Y直接连接的情况。因此，不局限于附图或文中所示的连接关系等预定的连接关系，附图或文中所示的连接关系以外的连接关系也在附图或文中公开了。

在此，X和Y为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。

作为X与Y直接连接的情况的一个例子，可以举出在X与Y之间没有连接能够电连接X与Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件和负载等)的情况，以及X与Y不通过能够电连接X与Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件和负载等)而连接的情况。

作为X和Y电连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够电连接X和Y的元件(例如开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、显示元件、发光元件、负载等)。此外，开关具有控制导通关闭的功能。换言之，开关具有控制成为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)而控制是否使电流流过的功能。或者，开关具有选择并切换电流路径的功能。另外，X和Y电连接的情况包括X与Y直接连接的情况。

作为X和Y在功能上连接的情况的一个例子，可以在X和Y之间连接一个以上的能够在功能上连接X和Y的电路(例如，逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换电路(DA转换电路、AD转换电路、γ(伽马)校正电路等)、电位电平转换电路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平转换器电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、缓冲器电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。注意，例如，即使在X与Y之间夹有其他电路，当从X输出的信号传送到Y时，就可以说X与Y在功能上是连接着的。另外，X与Y在功能上连接的情况包括X与Y直接连接的情况及X与Y电连接的情况。

此外，当明确地记载为“X与Y电连接”时，在本说明书等中公开的情况包括：X与Y电连接的情况(换言之，以中间夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)；X与Y在功能上连接的情况(换言之，以中间夹有其他电路的方式在功能上连接X与Y的情况)；以及X与Y直接连接的情况(换言之，以中间不夹有其他元件或其他电路的方式连接X与Y的情况)。换言之，当明确记载为“电连接”时，表示在本说明书等中公开的内容中包括与只明确记载为“连接”的情况相同的内容。

注意，例如，晶体管的源极(或第一端子等)通过Z1(或没有通过Z1)与X电连接，晶体管的漏极(或第二端子等)通过Z2(或没有通过Z2)与Y电连接的情况下以及在晶体管的源极(或第一端子等)与Z1的一部分直接连接，Z1的另一部分与X直接连接，晶体管的漏极(或第二端子等)与Z2的一部分直接连接，Z2的另一部分与Y直接连接的情况可以表示为如下。

例如，可以表示为“X、Y、晶体管的源极(或第一端子等)及晶体管的漏极(或第二端子等)互相电连接，并按X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)及Y的顺序电连接”。或者，可以表示为“晶体管的源极(或第一端子等)与X电连接，晶体管的漏极(或第二端子等)与Y电连接，X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)、Y依次电连接”。或者，可以表示为“X通过晶体管的源极(或第一端子等)及漏极(或第二端子等)与Y电连接，X、晶体管的源极(或第一端子等)、晶体管的漏极(或第二端子等)、Y依次设置为相互连接”。通过使用与这种例子相同的表达方法规定电路结构中的连接顺序，可以区别晶体管的源极(或第一端子等)与漏极(或第二端子等)而决定技术范围。

另外，作为其他表达方法，例如可以表示为“晶体管的源极(或第一端子等)至少通过第一连接路径与X电连接，上述第一连接路径不具有第二连接路径，上述第二连接路径是晶体管的源极(或第一端子等)与晶体管的漏极(或第二端子等)之间的经过晶体管的路径，上述第一连接路径是通过Z1的路径，晶体管的漏极(或第二端子等)至少通过第三连接路径与Y电连接，上述第三连接路径不具有上述第二连接路径，上述第三连接路径是通过Z2的路径”。或者，也可以表示为“晶体管的源极(或第一端子等)至少在第一连接路径上通过Z1与X电连接，上述第一连接路径不具有第二连接路径，上述第二连接路径具有通过晶体管的连接路径，晶体管的漏极(或第二端子等)至少在第三连接路径上通过Z2与Y电连接，上述第三连接路径不具有上述第二连接路径”。或者，也可以表示为“晶体管的源极(或第一端子等)至少经过第一电路径，通过Z1与X电连接，上述第一电路径不具有第二电路径，上述第二电路径是从晶体管的源极(或第一端子等)到晶体管的漏极(或第二端子等)的电路径，晶体管的漏极(或第二端子等)至少经过第三电路径，通过Z2与Y电连接，上述第三电路径不具有第四电路径，上述第四电路径是从晶体管的漏极(或第二端子等)到晶体管的源极(或第一端子等)的电路径”。通过使用与这些例子同样的表达方法规定电路结构中的连接路径，可以区别晶体管的源极(或第一端子等)和漏极(或第二端子等)来确定技术范围。

注意，这种表达方法是一个例子，不局限于上述表达方法。在此，X、Y、Z1及Z2为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜及层等)。

另外，即使在电路图上示出独立的构成要素彼此电连接，也有时一个构成要素兼有多个构成要素的功能。例如，在布线的一部分用作电极时，一个导电膜兼有布线和电极的两个构成要素的功能。因此，本说明书中的“电连接”的范畴内还包括这种一个导电膜兼有多个构成要素的功能的情况。

[符号说明]

C1：电容器、C2：电容器、FD1(i,j)：节点、FD2(i,j)：节点、ID：图像数据、IS：图像信号、SW1：开关、SW2：开关、SW3：开关、SW4：开关、SW5：开关、T0：期间、T1：期间、T2：期间、T3：期间、T11：期间、T12：期间、T13：期间、T14：期间、241：摄像区域、248：控制部、249：光源、430(i,j)：像素电路、800：摄像面板、802(i,j)：像素、2201：栅电极、2202：栅极绝缘膜、2203：源区域、2204：漏区域、2205：源电极、2206：漏电极、2207：氧化物半导体层、2410：封装衬底、2411：封装衬底、2420：玻璃盖板、2421：透镜盖、2430：粘合剂、2435：透镜、2440：凸块、2441：连接盘、2450：图像传感器芯片、2451：图像传感器芯片、2460：电极焊盘、2461：电极焊盘、2470：引线、2471：引线、2490：IC芯片、2531：导电层、2532：导电层、2533：导电层、2534：导电层、2535：背栅极、2536：区域、2540：硅衬底、2541：绝缘层、2542：绝缘层、2543：绝缘层、2545：半导体层、2546：绝缘层、2561：层、2562：层、2563：层、2565a：层、2565b：层、2565c：层、2566a：层、2566b：层、2566c：层、2566d：层、2567a：层、2567b：层、2567c：层、2567d：层、2567e：层、2580：绝缘层、2581：遮光层、2582：有机树脂层、2583：滤色片、2583a：滤色片、2583b：滤色片、2583c：滤色片、2584：微透镜阵列、2585：光学转换层、2586：绝缘层、2911：外壳、2912：显示部、2913：扬声器、2919：摄像头、2932：显示部、2933：外壳兼腕带、2939：摄像头、2951：支架、2952：摄像单元、2953：保护罩、2961：外壳、2962：快门按钮、2963：麦克风、2965：透镜、2967：发光部、2971：外壳、2972：外壳、2973：显示部、2974：操作键、2975：透镜、2976：连接部、2977：扬声器、2978：麦克风、2981：外壳、2982：显示部、2983：操作按钮、2984：外部连接端口、2985：扬声器、2986：麦克风、2987：摄像头、5200B：摄像装置、5210：运算装置、5230：显示部、5240：输入部、5250：检测部、5290：通信部。