专利名称：固态摄像器件、其驱动方法和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态摄像器件、其驱动方法和电子装置，尤其涉及具有R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)滤色器的固态摄像器件、其驱动方法和电子装置。
背景技术：
诸如数码摄像电子器件或数码相机电子器件等电子装置包括诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS (互补金属氧化物硅晶体管)图像传感器等固态摄像器件。在固态摄像器件中，多个像素在半导体基板上的水平和垂直方向上布置成矩阵形状。此外，在半导体基板上形成光接收表面。在光接收表面中，例如，各个像素设置有传感器，传感器是诸如光电二极管等光电转换部。在光接收表面上形成有集光结构，该集光结构将物体图像的光聚集到各个像素的传感器。在此，集光结构接收物体图像的光，并将所接收的光进行光电转换以产生信号电荷，从而获得像素信号。在现有技术的C⑶或CMOS图像传感器中，光电二极管对入射到传感器部件的光进行光电转换，从而将入射光转换为电荷，由此获得图像信号。此类器件具有如下结构，即，该结构将在一定曝光时间内入射的光转换为电荷，并进行累积。由于累积的电荷量是有限的，所以例如当入射光为强时，电荷饱和，使得黑白灰度变得不充分。也就是说，固态摄像器件具有一定的入射光量范围，以便获得合适的输出信号，但该范围显著窄于摄像目标。因此，期望提供一种能扩大固态摄像器件的动态范围的技术。在现有技术中的扩大动态范围的技术中，“2005IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors P. 169, P. 173，，公开了一禾中t艮据入射光量改变光电转换的增量的技术。此外，日本专利文献JP-A-2008-167004公开了一种根据入射光量来设定增益的方法。此外，日本专利文献JP-A-2006-333439公开了一种固态摄像器件，该固态摄像器件包括用于为光电转换部遮光的遮光部件和用于使用MEMS驱动该遮光部件的致动器。除了这些尝试使用器件配置来扩大动态范围的技术之外，还提出了通过使用材料来扩大动态范围的技术。例如，日本专利文献JP-A-1-75602和JP-A-9-U9859公开了在封装(package)上设置电致变色(electrochromic)材料的器件。
此外，日本专利文献JP-A-8-294059公开了一种在像素的整个表面上方设置电致变色材料并控制各个像素的透射率的器件。此外，日本专利文献JP-A-2008-124941公开了一种如下技术，即，该技术在像素区中设置用于改变透射率的电致变色材料，以便改变可见光和近红外光情况下的透射率。此外，在透射率控制的方面，日本专利文献JP-A-11-234575公开了一种通过改变累积时间来增加视在动态范围(apparent dynamic range)的技术。日本专利文献JP-A-2001-35M90公开了一种通过重复读取长曝光时间信号和短曝光时间信号来增加动态范围的技术。日本专利文献JP-A-2007-329721公开了一种通过将多个具有不同像素灵敏度的信号进行组合来扩大动态范围的技术。例如，在如日本专利文献JP-A-11-234575、JP-A-2001-352490 和 JP-A-2007-329721所披露的技术中，即，在信号处理时使用高灵敏度信号和低灵敏度信号来扩大动态范围的技术中，由于使用累积时间差异来获得该高灵敏度信号和低灵敏度信号，所以移动物体的图像会变得不自然。此外，如日本专利文献JP-A-2008-124941所披露的使用中性密度滤光器(ND filter)的技术中，难以改变动态范围的扩大因数。在日本专利文献JP-A-8-294059中，公开了一种通过反馈各个像素的像素输出信号来调节电致变色材料的透射率的方法。根据此技术，能够解决上述问题。但是，在此技术中，由于能够向各个像素的电致变色材料施加电压的时间仅是与数据速率相对应的时间，所以需要将反馈系统的频率特性增强至上述程度。因此，难以实现这类器件。即使能够实现这类设备，但也增加了功耗。
发明内容
在现有技术的固态摄像器件中，难以在不产生功耗增加、图像变不自然等问题的情况下扩大动态范围。本发明的一个实施例提供一种固态摄像器件，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在选自所述像素的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方。在此实施例的固态摄像器件中，在选自所述像素的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述半导体基板包括所述光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成。所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从所述第一透射率变为所述第二透射率。所述下电极形成在所述电致变色膜下方，且所述上电极形成在所述电致变色膜上方。本发明的另一实施例提供一种固态摄像器件，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电
6转换部形成；电致变色膜，在至少一部分所述像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极，其形成在所述电致变色膜下方；上电极，其形成在所述电致变色膜上方；和电压施加部，其检测所述光电转换部中所累积的电荷量，并根据所述电荷量向所述电致变色膜施加所述电压。在此实施例的固态摄像器件中，在至少一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，半导体基板包括，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成。所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从所述第一透射率变为所述第二透射率。所述下电极形成在所述电致变色膜下方，且所述上电极形成在所述电致变色膜上方。此外，所述电压施加部设置成检测所述光电转换部中所累积的电荷量，并根据所述电荷量向所述电致变色膜施加电压。本发明的又一实施例提供一种固态摄像器件的驱动方法，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在选自所述像素中的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极， 其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方。所述驱动方法包括在所述固态摄像器件中，选择所施加的电压，使得所述电致变色膜的所述光透射率成为预定值；且将所述电压施加到所述电致变色膜。在此实施例的驱动方法中，在所述固态摄像器件中，在选自所述像素中的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述半导体基板包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从所述第一透射率变为所述第二透射率；所述下电极形成在所述电致变色膜下方，且所述上电极形成在所述电致变色膜上方。在所述驱动方法中，选择所施加的电压，使得所述电致变色膜的所述光透射率变为预定值，并将所述电压施加到所述电致变色膜。本发明的又一实施例提供一种固态摄像器件的驱动方法，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分并是由光电转换部形成；电致变色膜，在至少一部分所述像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方。所述驱动方法包括在所述固态摄像器件中，检测所述光电转换部中所累积的电荷量；且根据所述电荷量向所述电致变色膜施加电压。在此实施例的驱动方法中，在所述固态摄像器件中，在至少一部分所述像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述半导体基板包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成，所述电致变色膜的光透射率根据所施加的电压从所述第一透射率变为所述第二透射率，所述下电极形成在所述电致变色膜下方，且所述上电极形成在所述电致变色膜上方。在所述驱动方法中，检测累积在所述光电转换部中的电荷量，并根据所述电荷向所述电致变色膜施加电压。本发明的又一实施例提供一种电子装置，其包括前述固态摄像器件；光学系统， 其将入射光引导至所述固态摄像器件的摄像部；和信号处理电路，其处理所述固态摄像器件的输出信号。根据本发明实施例的固态摄像器件，由于采用了电致变色膜，所以能够在防止功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，扩大动态范围。根据本发明实施例的固态摄像器件的驱动方法，由于适当地向电致变色膜施加电压，所以能够在防止出现功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，扩大动态范围。根据本发明各实施例的电子装置，能够实现在防止功耗增加、图像变得不自然等问题的同时扩大动态范围的电子装置。
图1是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的平面图；图2A是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的平面图，图2B和图2C是图2A中的光接收表面的部分放大图；图3A和图;3B是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的剖面图；图4是表示本发明第一实施例的固态摄像器件的电致变色膜的光透射率的时间响应特性的曲线图；图5是表示本发明第一实施例的固态摄像器件的电致变色膜的光透射率的波长特性示例的曲线图；图6A和图6B是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的动态范围扩大的原因的图示；图7是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的剖面图；图8是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的剖面图；图9是示意性表示本发明第一实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的剖面图；图10是示意性表示本发明第二实施例的固态摄像器件的剖面图；图IlA和图IlB是示意性表示本发明第二实施例的固态摄像器件制造方法中的制造过程的剖面图；图12A和图12B是示意性表示本发明第二实施例的固态摄像器件制造方法中的制造过程的剖面图；图13是示意性表示本发明第三实施例的固态摄像器件的剖面图；图14是示意性表示本发明第四实施例的固态摄像器件的剖面图；图15A是示意性表示本发明第五实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的平面图，图15B是其剖面图16是示意性表示本发明第六实施例的固态摄像器件的剖面图；图17是示意性表示本发明第七实施例的固态摄像器件的剖面图；图18A 18C是示意性表示本发明第七实施例的固态摄像器件的像素输出的图示；图19是示意性表示本发明第八实施例的电子装置结构的图示。
具体实施例方式下文参考
本发明的固态摄像器件和电子装置的实施例。以下述顺序进行说明。1.第一实施例(在具有滤色器的固态摄像器件的一部分像素上形成电致变色膜的结构)2.第二实施例(在具有滤色器的固态摄像器件中的每种颜色的滤色器形成不同电致变色膜的结构)3.第三实施例(应用到不具有滤色器的固态摄像器件的结构)4.第四实施例(电致变色膜的详细结构)5.第五实施例(根据各行像素的电荷量向电致变色膜施加电压的结构)6.第六实施例(根据各行像素的电荷量向电致变色膜施加电压的结构)7.第七实施例(电致变色膜和光致变色膜彼此堆叠的结构)8.第八实施例(在电子装置中的应用)1.第一实施例固态摄像器件的结构图1是示意性表示本发明实施例的固态摄像器件的平面图。例如，在半导体基板上形成光接收表面Cl、驱动电路C2和外围电路C3，光接收表面Cl划分成以矩阵形状布置的像素，并通过作为光电转换部的光电二极管形成。在下文中，光电转换部代表性地称作光电二极管。例如，驱动电路C2进行信号处理，以便驱动形成在光接收表面Cl上的像素。在外围电路C3的结构中，适当地布置各种电路，例如包括相关双采样电路 (correlated double sampling circuit)、方文大器、A/D 转换器、用于伽马校正(gamma correction)和白平衡等的信号处理电路和时钟电路等。图2A是示意性表示本实施例的固态摄像器件的光接收表面的布局的平面图，图 2B和图2C是图2A中的光接收表面的部分放大图。在此实施例中，设置有像素集合CSl和像素集合CS2，像素集合CSl包括具有电致变色膜的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bi，像素集合CS2包括不具有电致变色膜的红色像素R2、绿色像素G2和蓝色像素B2。像素集合CSl和像素集合CS2均包括一个红色像素、两个绿色像素和一个蓝色像素。图2B是像素集合CSl的放大图，其中，像素集合CSl包括具有电致变色膜的红色像素Rl、绿色像素Gl和蓝色像素Bi。图2C是像素集合CS2的放大图，其中，像素集合CS2包括不具有电致变色膜的红色像素R2、绿色像素G2和蓝色像素B2。在此实施例中，像素集合CSl布置在光接收表面的中心部分，像素集合CS2布置在光接收表面的外围部分。图3A和图;3B是示意性表示本实施例固态摄像器件的剖面图。图3A是像素集合CSl (即，红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bi)的剖面图。例如，在半导体基板10上形成光电二极管11R、1IG和11B，光电二极管11R、1IG和 IlB根据形成为矩阵形状的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bl中各个像素进行划分， 并用作各个红色像素、绿色像素和蓝色像素中的光电转换部。例如，在半导体基板10的整个表面上形成由氧化硅、氮化硅、树脂或它们的堆叠体等制成的第一绝缘膜12，第一绝缘膜12覆盖光电二极管IlRUlG和IlB等。例如，在第一绝缘膜12上形成由氮氧化硅等制成的第二绝缘膜13。例如，在第二绝缘膜13上形成由氮化硅等制成的第三绝缘膜14。例如，在第三绝缘膜14上形成下电极15、电致变色膜16和上电极17。例如，下电极15和上电极17是由ITO (铟锡氧化物)或诸如石墨烯(graphene)、 碳纳米管等纳米碳材料制成的透明电极。电致变色膜16形成在光电二极管11的光入射路径上，其包括电致变色材料，该电致变色材料根据施加到电致变色材料上的电压改变光透射率。在此，光透射率根据所施加的电压从第一透射率变为第二透射率。稍后将说明形成电致变色膜的电致变色材料、光透射性等特性。例如，在上电极17上形成有对应于各颜色的滤色器18R、18G和18B，在滤色器 18R、18G和18B上形成有片上透镜19。图;3B是像素集合CS2 (即，红色像素R2、绿色像素G2和蓝色像素B》的剖面图。图;3B中的结构基本上与图3A中的结构相同，但与图3的不同在于没有形成电致变色膜16。在像素集合CS2中，形成平坦化膜20，平坦化膜20缓和由电致变色膜16的厚度引起的台阶(step)。平坦化膜20是由诸如聚苯乙烯树脂或丙烯酸树脂等其光透射率在可见光区域中近似为零的树脂制成。在图;3B的剖面图中，像素集合CS2中包含下电极15和上电极17像素集合，但在像素集合CS2的像素中也可省略下电极15和上电极17。图4是表示本实施例固态摄像器件的电致变色膜的光透射率的时间响应特性的曲线图。如图4所示，例如，如果在时间点、处从接地电位开始施加正电压，则光透射率从第一透射率T1增加到第二透射率τ2。此外，例如，如果在时间点t2处，正电压返回到负电压，则光透射率从第二透射率T2开始减小并返回到第一透射率1\。根据上述电致变色膜的结构和材料以及所施加电压等确定图4中的特性。此外，根据电致变色膜的结构和材料、以及上述所施加电压等，确定基于施加到电致变色膜的电压将电致变色膜的光透射率从第一透射率变为第二透射率所需的时间。优选地，从第一透射率到第二透射率的变化所需的时间短于1秒。
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图5是表示本发明第一实施例的固态摄像器件的电致变色膜的光透射率的波长特性(光透射率波谱)示例的曲线图。在图5中，实线“a”和虚线“b”中的电致变色膜具有不同材料。此外，对于光透射率的波长特性，优选地，光透射率在可见光区域中一致地变化。例如，上述材料的示例可使用包括氧化钨的材料。在使用氧化钨的电致变色材料中，光透射率从第一透射率变为第二透射率所需的时间少于1秒。此外，众所周知，氧化钨可以使光透射率在整个可见光区域上有些倾斜地一致变化，因此，优选使用氧化钨。此外，也可优选使用钛镁合金、镍镁合金等。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%以上的光透射率，所以存在如下问题，S卩，在明亮的摄像场景中，可能降低光透射率。在此情况下，可使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%以上的光透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，从而解决了光透射率降低的问题。动杰范围的扩大图6A和图6B是示意性表示本实施例固态摄像器件的动态范围扩大的原因的示意图。图6A表示像素响应于照射像素的光的亮度而输出的信号强度。在图6A中，高灵敏度信号-亮度曲线“a”对应于未形成有电致变色膜的像素或具有电致变色膜但没有通过施加电压降低光透射率的像素。低灵敏度信号-亮度曲线“b”对应于形成有电致变色膜且通过施加电压降低光透射率的像素。例如，假定电致变色膜具有50%的光透射率。如图6A中的曲线“a”，在没有形成光致变色膜的情况下，在亮度S1处，信号强度到达100% (饱和信号Ssat)而饱和。D1表示曲线“a”情况下的动态范围。然而，在形成光致变色膜的曲线“b”中，降低了光透射率，且例如，在亮度S1处，信号强度仅达到饱和信号强度的50%。在亮度&处，信号强度达到100% (饱和信号SSAT)。 然而，由于实际存在噪声，所以低亮度侧的信号混合在噪声中。D2表示曲线“b”情况下的动态范围。因此，对高灵敏度像素和低灵敏度像素的信号进行组合。即，分别地，在高灵敏度信号的曲线“a”(动态范围D1)中补偿高亮度侧的输出，在低灵敏度信号的曲线“b”(动态范围D2)中补偿低亮度侧的输出。由此，动态范围变为D3。当将D3与D1和D2进行比较时， 可以看出，通过组合高灵敏度像素信号和低灵敏度像素信号扩大了动态范围。优选地，在低亮度侧提供高灵敏度信号输出的像素不具有电致变色膜。原因在于， 如果所有像素均具有电致变色膜，则需要将两种电压施加到电致变色膜上，因此用于将上述电压施加到电致变色膜的布线变得复杂。此外，在不具有电致变色膜的像素中，能够省略形成在电致变色膜上方和下方的上电极和下电极，并能够使用不同的替代透明材料，由此能够去除与具有电极的像素有关的台阶，从而保证平坦化特性。低灵敏度信号-亮度曲线“b”表示高亮度的输出，低灵敏度信号-亮度曲线“b” 的倾斜度变得平缓，以至于高亮度侧的输出信号不饱和。在本实施例的固态摄像器件中，由于设置有具有电致变色膜的像素和不具有电致变色膜的像素，所以能够获得高灵敏度信号-亮度曲线“a”和低灵敏度信号-亮度曲线 “b”。由于使用这两条曲线，所以能够扩大动态范围。此外，由于基于场景确定最佳动态范围的扩大因数，所以优选地，低灵敏度信号-亮度曲线“b”的倾斜度是可变的。例如，如图6A中的本实施例的信号-亮度曲线“C”所示，优选地，能够通过所施加的电压来改变信号-亮度曲线“b”有关的信号强度与亮度之间曲线的倾斜度。由于改变了信号强度与亮度之间曲线的倾斜度，所以能够改变动态范围的扩大因数。此外，如果电致变色膜的光透射率在施加到电致变色膜的电压处于1 3V(其是在像素读取时通常使用的电位)的范围内的情况下充分变化，则不需要特别地设置用于向电致变色膜施加电压的装置。在此情况下，能够通过位于图像传感器芯片的视场角(field angle)的外围部中的晶体管向电致变色膜施加电压。在此情况下，施加到电致变色膜的电压通常在整个电致变色膜上都是相同的，然而，也可以使用不同的晶体管向电致变色膜施加不同电压。图6B表示能够本实施例的固态摄像器件中扩大的动态范围(亮度单位(Lx))。例如，Ll(IO1Lx)对应于蜡烛的亮度级，Ls(IO2Lx)对应于白炽灯的亮度级，L3 (IO3Lx)对应于荧光灯的亮度级，L4(IO14Lx以上)对应于太阳的亮度级。也就是说，在现有技术的固态摄像器件能够在约IO1Lx IO4Lx的亮度范围内进行摄像的情况下，如果使用本实施例的固态摄像器件，则能够在太阳的亮度或更高亮度 (IO14Lx或更高)的环境下进行摄像。在能够与固态摄像器件的动态范围相对应的普通场景下，不需要扩大动态范围。 换句话说，由于物体的动态范围在摄像环境过亮(强阳光下、雪山上、天气晴朗的海上等) 时较大，所以摄像需要设定较大的动态范围。能够以如下方式设计本实施例的固态摄像器件用户能够根据物体的动态范围来选择动态范围的扩大因数。例如，将基于用户所选择的扩大因数的电位施加到电致变色膜， 从而改变电致变色膜的光透射率。例如，可以连续改变扩大因数(其对应于图6A中的信号-亮度曲线的倾斜度)。本实施例的固态摄像器件能够实现与摄像器件的帧速率相对应的透射率控制。此外，由于符合抗热性或耐热性等制造规格，所以能够通过上述材料调整入射到像素的光的量。由此，能够控制传感器的饱和光量，并能够扩大动态范围。此外，由于亮度和信号强度之间关系的倾斜度基于所施加的电压而发生变化，所以能够改变动态范围的扩大因数。根据本实施例的固态摄像器件，能够在防止诸如功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。对于本实施例的电致变色膜，可使用能够做出电致变色响应的所有材料，例如，由电致变色材料形成的膜、通过将电致变色材料添加到普通树脂膜中获得的材料等。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以可能存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。固杰摄像器件的驱动方法本实施例固态摄像器件的驱动方法是用于驱动具有上述结构的固态摄像器件的方法。选择所施加的电压，使得电致变色膜的光透射率成为预定值，并将该电压施加到电致变色膜上。根据本实施例固态摄像器件的驱动方法，能够在防止诸如功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，扩大动态范围。固杰摄像器件的制造方法下文将说明本实施例固态摄像器件的制造方法。首先，例如，在半导体基板10上形成光电二极管11R、1IG和11B，光电二极管11R、 IlG和IlB根据形成为矩阵形状的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bl中各个像素而进行划分，并在各个红色像素、绿色像素和蓝色像素中用作光电转换部。然后，例如，使用CVD(化学气相沉积)法等，在半导体10的整个表面上形成由氧化硅、氮化硅、树脂或它们的堆叠体等制成的第一绝缘膜12，第一绝缘膜12覆盖光电二极管 IlRUlG 和 IlB 等。然后，例如，使用CVD法等，在第一绝缘膜12上形成由氮氧化硅等制成的第二绝缘膜13。接着，例如，使用CVD法等，在第二绝缘膜13上形成由氮化硅等制成的第三绝缘膜 14。然后，例如，使用溅射法等，在第三绝缘膜14上形成由ITO或诸如石墨烯或碳纳米管等纳米碳材料等制成的膜，从而形成下电极15。然后，例如，使用CVD法等，在下电极15上形成包括诸如氧化钨等电致变色材料的电致变色膜16。然后，形成图案化的抗蚀剂膜，该抗蚀剂膜用于保护具有电致变色膜的像素集合 CSl的区域，并向不具有电致变色膜的像素集合CS2的区域开口，然后进行干式蚀刻过程等。因此，移除了像素集合CS2区域中的电致变色膜16。接着，例如，形成由聚苯乙烯树脂或丙烯酸树脂等树脂制成的膜，移除形成在具有电致变色膜的像素集合CSl区域中的树脂，并在其中形成平坦化膜20。平坦化膜20形成为具有与电致变色膜16大致相同的厚度。接着，例如，使用溅射法等，在电致变色膜16和平坦化膜20上形成由ITO或诸如石墨烯或碳纳米管等纳米碳材料等制成的膜，由此形成上电极17。然后，例如，在上电极17上形成各个颜色的滤色器18R、18G和18B，并然后在滤色器18R、18G和18B上形成片上透镜19。以此方式，能够制造本实施例的固态摄像器件。像素布局的变化例在此实施例中，具有光致变色膜的像素集合CSl和不具有光致变色膜的像素集合 CS2的图案可具有如下布局。
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图7是示意性表示本实施例的固态摄像器件的布局的剖面图。在此实施例中，在均包括两行像素的每个像素组中，交替布置有具有光致变色膜的像素集合CSl和不具有光致变色膜的像素集合CS2。以此方式，像素组包括以多行布置的像素，且各个像素组形成有公共的光致变色膜。图8是示意性表示本实施例固态摄像器件的布局和结构的剖面图。在此实施例中，在均包括四行像素的每个像素组中，交替布置有具有光致变色膜的像素集合CSl和不具有光致变色膜的像素集合CS2。以此方式，像素组包括以多行布置的像素，且各个像素组形成有公共的光致变色膜。图9是示意性表示本实施例固态摄像器件的布局和结构的剖面图。在此实施例中，像素集合CSl和像素集合CS2分别在水平方向和垂直方向上交替布置。也就是说，在均包括四个像素(一个红色像素R、两个绿色像素G和一个蓝色像素)的被称为拜耳排列(Bayer arrangement)的每个像素集合中，交替布置有具有光致变色膜的像素集合CSl和不具有光致变色膜的像素集合CS2。根据本实施例的固态摄像器件，光致变色膜具有基于入射光的光量变化的光透射率，并获得高灵敏度和低灵敏度两个输出。光透射率在高亮度处减小，并在低亮度处增加。 能够获得低灵敏度信号和高灵敏度信号两种信号。因此，以与第一实施例相同的方式，能够扩大动态范围。2.第二实施例固态摄像器件的结构图10是示意性表示本实施例的固态摄像器件的剖面图。第二实施例的结构与第一实施例的大体相同，但与第一实施例的不同在于各个颜色的滤色器形成有不同的电致变色膜。也就是说，在本实施例的固态摄像器件中，形成有根据红色像素R1、绿色像素Gl 和蓝色像素Bl中各个像素划分的红色像素电致变色膜16R、绿色像素电致变色膜16G和蓝色像素电致变色膜16B。如图5所示，电致变色膜的光透射率可基于波长发生变化，因此，可使用使红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bl中各个像素所适用的且光透射率发生变化的电致变色材料。以与第一实施例类似的方式，本实施例的固态摄像器件能够在防止诸如功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。下部电极15和上部电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物 (ITO)。然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。固态摄像器件的制造方法下文将说明本实施例固态摄像器件的制造方法。
图11A、图11B、图12A和图12B是示意性表示本实施例固态摄像器件的制造方法中的制造过程的剖面图。首先，如图1IA所示，例如，在半导体基板10上形成光电二极管11R、1IG和11B，光电二极管IlRUlG和IlB根据在各个红色像素、绿色像素和蓝色像素中布置成矩阵形状的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bl中的各个像素而进行划分。接着，例如，使用CVD(化学气相沉积)法等，在半导体10的整个表面上形成由氧化硅、氮化硅、树脂、以及它们的堆叠体等制成的第一绝缘膜12，第一绝缘膜12覆盖光电二极管IlRUlG和IlB等。接着，例如，使用CVD法等，在第一绝缘膜12上形成由氮氧化硅等制成的第二绝缘膜13。接着，例如，使用CVD法等，在第二绝缘膜13上形成由氮化硅等制成的第三绝缘膜 14。接着，例如，使用溅射法等，在第三绝缘膜14上形成由石墨烯或碳纳米管等纳米碳材料或ITO等制成的膜，从而形成下电极15。如图IlB所示，例如，使用CVD法等，在下电极15上形成蓝色像素电致变色膜16B。 形成图案化的抗蚀剂膜，所述抗蚀剂膜向除蓝色像素之外的区域开口，接着进行干式蚀刻过程等。由此，仅在蓝色像素的区域中形成蓝色像素电致变色膜16B。接着，如图12A所示，例如，使用CVD法等，在下电极15和蓝色像素电致变色膜16B 上形成绿色像素电致变色膜16G。接着，形成图案化的抗蚀剂膜，该抗蚀剂膜向除绿色像素之外的区域开口，然后进行干式蚀刻过程等。由此，仅在绿色像素的区域中形成绿色像素电致变色膜16G。接着，如图12A所示，例如，使用CVD法等，在下电极15、蓝色像素电致变色膜16B 和绿色像素电致变色膜16G上形成红色像素电致变色膜16R。接着，形成图案化的抗蚀剂膜，该抗蚀剂膜向除红色像素之外区域开口，然后进行干式蚀刻过程等。由此，仅在红色像素的区域中形成红色像素电致变色膜16R。接着，例如，使用溅射法等，在各个颜色像素的电致变色膜16B、16G和16R上形成由ITO或诸如石墨烯或碳纳米管等纳米碳材料等制成的膜，由此形成了上电极17。在随后过程中，例如，以类似于第一实施例的方式，在上电极17上形成各个颜色的滤色器18R、18G和18B，并在各个颜色的滤色器18R、18G和18B上形成片上透镜19 (如果有的话)。以此方式，能够制造本实施例的固态摄像器件。3.第三实施例固态摄像器件的结构图13是示意性表示本实施例固态摄像器件的剖面图。本实施例固态摄像器件的结构基本上与第一实施例固态摄像器件的结构相同，但其与第一实施例固态摄像器件的不同点在于不在像素上设置滤色器。
也就是说，在本实施例的固态摄像器件中，电致变色膜16形成在固态摄像器件中的用于单色摄像的一些像素上。与第一实施例类似的方式，本实施例的固态摄像器件能够在防止诸如功耗增加、 图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。4.第四实施例固杰摄像器件的结构图14是示意性表示本实施例的固态摄像器件的剖面图。本实施例固态摄像器件的结构基本上与第一实施例固态摄像器件的结构相同，但其与第一实施例固态摄像器件的不同点在于电致变色膜16是包括电致变色材料层16a、固体电解质层16b和离子存储层16c的堆叠体。电致变色材料层16a中包含诸如氧化钨等电致变色材料，因此能够实现如下电致变色膜，即，该电致变色膜的光透射率根据施加到该电致变色膜上的电压而发生变化。以与第一实施例类似的方式，本实施例的固态摄像器件能够在防止诸如功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。本实施例也可应用到第一至第三实施例的固态摄像器件。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。5.第五实施例固态摄像器件的结构图15A是示意性表示本实施例的固态摄像器件的光接收表面布局的平面图。在此实施例中，像素集合CSl包括具有电致变色膜的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bi，像素集合CSl布置在光接收表面的整个表面的上方。此外，根据各行像素的电荷量，向电致变色膜施加电压。在此实施例中，例如，设有电荷检测部30，电荷检测部30用于检测各像素的光电二极管中所累积的电荷量，而且包括多个像素的各个像素行均设有电压施加部31，电压施加部31用于根据该电荷量向电致变色膜16施加电压。由于电压施加部31向电致变色膜施加电压，所以电压施加部31也可称作电致变色膜驱动部。图15B是示意性表示本实施例的固态摄像器件的剖面图。在此实施例中，由于红色像素、绿色像素和蓝色像素基本上具有相同结构，所以使用相同的结构来说明红色像素、绿色像素和蓝色像素。例如，在半导体基板10上形成光电二极管11，光电二极管11根据布置成矩阵形状的红色像素R1、绿色像素Gl和蓝色像素Bl中各像素而进行划分，并用作各个红色像素、绿色像素和蓝色像素中的光电二极管。
例如，在半导体基板10的整个表面上形成由氧化硅、氮化硅、树脂或它们的堆叠等制成的第一绝缘膜12，第一绝缘膜12覆盖光电二极管11等。例如，在第一绝缘膜12上形成由氮氧化硅等制成的第二绝缘膜13。例如，在第二绝缘膜13上形成由氮化硅等制成的第三绝缘膜14。例如，在第三绝缘膜14上堆叠下电极15、电致变色膜16和上电极17。例如，下电极15和上电极17是由ITO(铟锡氧化物)或诸如石墨烯、碳纳米管等纳米碳材料制成的透明电极。电致变色膜16的结构与第一实施例中的电致变色膜的结构相同。电致变色膜16形成在光电二极管11的光入射路径上，并包括根据施加到电致变色膜16上的电压而改变光透射率的电致变色材料。在此，光透射率根据所施加的电压从第
一透射率变为第二透射率。优选地，在电致变色膜16中，光透射率从第一透射率变为第二透射率所需的时间少于1秒。例如，上述材料的示例可使用包含氧化钨的材料。例如，在上电极17上形成各个颜色的滤色器18，且在该滤色器18上形成片上透镜 19。在此实施例中，在各个像素中设置用于检测光电二极管11中所累积的电荷量的电荷检测部30。在此，例如，电荷检测部30包括称作浮动扩散部的杂质区域(其形成在半导体基板上)和称作源极跟随器(source follower)的晶体管。此外，包含多个像素的各个像素行均设置有用于根据电荷检测部30所检测的电荷量向电致变色膜16施加电压的电压施加部31。此外，电压施加部31根据光电二极管11中所累积的电荷量对随后施加到电致变色膜16的电压进行设定，并施加该电压。例如，电压施加部31针对各个像素行计算该像素行中像素中所累积的电荷量的总和，并根据计算结果来设定电压。在此，例如，电压施加部31包括放大电路等。基于此结构，由于在光电二极管11饱和之前就降低了电致变色膜的光透射率，所以减少了入射到光电二极管的光。因此，能够增加饱和光量。此外，电压保持部32连接到电压施加部31，电压保持部32用于保持施加到电致变色膜16的电压。电压保持部32例如是由静电电容元件(electrostatic capacitative element) 形成。如果电致变色膜16具有在所需时间内维持电位的特性，则不需要电压保持部32。在本实施例的固态摄像器件中，基于像素的光电二极管11中所累积的电荷量确定电致变色膜16的透射率。此外，例如，对于包含多个像素的像素行，可设置有用于检测光电二极管中所累积电荷量的电荷检测部30和用于根据该电荷量向电致变色膜16施加电压的电压施加部31。在此情况下，例如，将构成像素行的各个像素的源极跟随器的源极端子连接到一个电荷检测部和一个电压施加部。此外，通过一个电压施加部将预定电压施加到各个像素行中各个像素的电致变色膜。
在通过一个电荷检测部和一个电压施加部产生施加到所有像素的电致变色膜的电压的情况下，能够向各个像素的电致变色膜施加电压的时间仅是与数据速率相对应的时间。因此，需要增加反馈系统的频率特性，由此存在难以实现该器件的问题，或者即使实现了该器件也存在功耗增加的问题。与此相反，此实施例采用了下述方法以行为单位进行输出信号电压的读取及该信号电压的放大，由此以行为单位向电致变色膜施加电压。因此，能够向电致变色膜施加电压的时间可设定成1个高电平时段。因此，能够将反馈系统的频率特性设定成低状态，与现有技术中的方法相比，可显著减少功耗。由此，能够实现具有高动态范围和低功耗的器件。在此实施例中，各个像素行均设置一个电致变色膜驱动电路，但如果所有像素行均设置一个电压施加部，则电压施加部的面积会增力卩。在此情况下，可基于与功耗较低效果之间平衡的考虑，来确定设定方法，例如，每多行像素可设置一个电压施加部。此外，以与第一实施例相似的方式，通过改变用于构成各个像素中电压施加部的放大电路的放大因数，能够改变动态范围的放大因数。根据本实施例的固态摄像器件，能够在防止诸如功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。此实施例可应用到不具有滤色器的单色器件中。本实施例的电致变色膜可使用能够表现出电致变色响应的所有材料，例如，由电致变色材料形成的膜、通过将电致变色材料添加到普通树脂膜而获得的材料等。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。固态摄像器件的驱动方法本实施例固态摄像器件的驱动方法是驱动具有上述结构的固态摄像器件的方法。在上述实施例的固态摄像器件中，检测光电二极管11中所累积的电荷，并根据该电荷的量向电致变色膜16施加电压。在此实施例中，根据电荷的量向包含多个像素的各个像素行的电致变色膜施加电压。根据本实施例的固态摄像器件的驱动方法，能够在防止功耗增加、图像变得不自然等问题的同时，扩大动态范围。6.第六实施例固态摄像器件的结构图16是示意性表示本实施例的固态摄像器件的剖面图。第六实施例的结构与第五实施例中的结构大体相同，其与第五实施例中的结构的不同之处在于，根据各个像素的电荷，向电致变色膜施加电压。在图16中，不同地示出了红色像素、绿色像素和蓝色像素，在各个像素中，通过电压施加部31向电致变色膜16施加电压。在图中，虽然电致变色膜16 —体地形成在像素上方，但在需要时可以针对各个像素进行划分。
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在现有技术中，在通过一个电荷检测部和一个电压施加部来产生施加到所有像素的电致变色膜的电压的情况下，能够向各个像素的电致变色膜施加电压的时间仅是与数据速率相对应的时间。因此，需要增加反馈系统的频率特性。因此，难以实现该器件。即使实现了该器件，也会增加功耗。为解决上述问题，在此实施例中，例如，由于在像素单元中进行反馈，所以在像素单元中对电致变色膜的光透射率进行控制。在此情况下，向各个像素的电致变色膜施加电压，从而改变各个像素的电致变色膜的透射率。在将电压正常施加到各个像素的电致变色膜的情况下，例如，即使在读取电压是IV的情况下，此时流过的电流对应于总像素数目的多倍，从而所施加的电压变为几百伏以上。在此实施例中，例如，通过使用线选择脉冲向各个像素的电致变色膜施加电压的时间设定为短于1个高电平时段。因此，能够缩短向各个像素的电致变色膜施加电压的时间，并使用于反馈的电致变色膜驱动电路的频带变窄。因此，与现有技术的方法相比，能够显著降低功耗。与第五实施例的区别在于，此实施例的各个像素均设置有电压施加部31，从而进一步增强了功耗的降低效果。在图16中，连接到各个像素的电荷检测部30的输出侧连接到电压施加部31，以便向电致变色膜施加电压。通过电荷检测部30检测各个像素的输出信号，且通过电压施加部31检测并放大输出信号，由此确定施加到电致变色膜16的电压。对于每个像素行的电致变色膜上的如下布线的布置时间，其在第五实施例是必需的，而在本实施例中是没必要的用于从各个像素行上的各个像素读取信号电压的布线，或用于反馈输出信号的垂直反馈布线。能够将用于驱动电致变色膜的电压施加部31的频率特性设定为低至上述程度， 从而与第五实施例相比，能够进一步降低功耗。此外，如第五实施例所述，在考虑到电压施加部所占用面积增加的情况下，与所有像素均设置有电压施加部的情况不同，替代地，可以以多个像素为单位设置电压施加部，或从不需要的位置部分地移除电压施加部。考虑到图像质量、功耗和电压施加部的占用面积， 可将最佳数量的电压施加部设置在适当位置。该适当位置是指在基于功耗的考虑而限制数量的情况下，电压施加部在有效像素区中的均勻布置。此外，以类似于第五实施例的方式，通过改变用于形成像素行中的电压施加部的放大电路的放大因数，可以以类似于第一实施例的方式改变动态范围的扩大因数。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，能够通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。7.第七实施例固态摄像器件的结构图17是示意性变色本实施例的固态摄像器件的剖面图。
第七实施例大体上具有与第一实施例相同的结构，其与第一实施例的区别在于， 在下电极15和上电极17之间设置光致变色膜21，光致变色膜21层叠在电致变色膜16上， 且其光透射率根据入射光量从第三透射率变为第四透射率。电致变色膜可与第一实施例具有相同的结构。此外，用于形成光致变色膜的材料例如可使用六亚甲基双咪唑衍生物。接下来，将说明通过电致变色膜和光致变色膜所进行的光透射率的调整。通过像素信号读取电路读取各个有效像素的光电二极管中所累积的电荷量，并计算该电荷量平均值，由此，根据该平均值确定电致变色膜所要设定的光透射率。为了实现所获得的光透射率，向整个像素区域施加必要的电压。上述方式就是用于入射到有效像素的光的自动光圈(auto iris)功能。接着，穿过电致变色膜和光致变色膜的光入射到各个像素。在此，光致变色膜与入射到各个像素的光发生反应，由此改变了光致变色膜的光透射率。在此实施例的固态摄像器件中，首先，由于设置有自动光圈，所以能够增加各个像素的饱和亮度。此外，与仅使用光致变色膜的器件相比，能够通过由光致变色膜所产生的动态范围扩大效果来增加高亮度侧的灰阶。如上所述，通过使用本实施例的固态摄像器件，能够在不影响低亮度侧上的灵敏度的情况下，扩大高亮度侧上的动态范围。图18A 18C是示意性表示本实施例固态摄像器件的像素输出的图示。图18A 18C表示各像素在明亮场景和黑暗场景中的输出。图18A表示像素在明亮场景时的输出，图18B表示像素在黑暗场景时的输出。如图所示，由于明亮场景和黑暗场景时的输出大小彼此不同，所以如果在同一视场角(field angle)中存在对比部分，则通常在信号处理中进行非线性校正处理。在此实施例中，能够改善信号的非线性。例如，图18C的左侧表示明亮时的输出信号，右侧表示黑暗时的输出信号。通常通过非线性处理来补偿左侧输出信号和右侧输出信号的差异，然而，在此实施例中，如图18C 所示，根据入射光量设定基准电位，从而输出信号是连续的。由于对信号台阶的非线性进行了补偿，所以能够防止图像闪烁等，并能够获得高清晰的移动图像。在此实施例的固态摄像器件中，至少需要一个电致变色膜驱动电路才能实现该功能。此外，如果在基于光致变色膜的透射率的考虑下最终获得的传感器输出对应于通过使用光致变色材料的光量和其透射率之间关系而进行的信号处理，则不需要设置额外的器件，而且也不需考虑功耗和占用面积。在此实施例中使用的光致变色材料和电致变色材料并不分别限于包括六亚甲基双咪唑(hexabisimidazole)衍生物或氧化钨的多层膜，只要所使用的材料能够获得期望的功能，就能够使用任何种类的材料。此外，在图17中，光致变色膜21设置在电致变色膜16和上部电极17之间，然而， 光致变色膜21的位置并不限于上述设置。此外，光致变色膜21可设置在光电二极管的光入射路径的任何位置。
与第一实施例类似的方式，本实施例的固态摄像器件能够在防止诸如功耗增加、 图像变得不自然等问题的同时，通过使用电致变色膜的结构来扩大动态范围。本实施例可应用到第一至第六实施例的固态摄像器件中。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，可通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。8.第八实施例在电子装置中的应用图19是示意性表示本实施例的电子装置的结构的图示。此实施例的电子装置是用于静态摄像或动态摄像的视频电子器件的示例。此实施例的电子装置包括图像传感器(固态摄像器件)50、光学系统51和信号处理电路53等。在此实施例中，图像传感器50可采用第一实施例中的固态摄像器件。光学系统51将来自物体的图像光(入射光)成像在图像传感器50的摄像表面上。 因此，在预定的时间内，将对应的信号电荷累积在图像传感器50内部。将所累积的信号电荷作为输出信号Vout取出。快门器件控制对图像传感器50的光照时间和遮光时间。图像处理部提供驱动信号，该驱动信号用于控制图像传感器50的传输操作和快门器件的快门操作。通过图像处理部所提供的驱动信号(时序信号)，进行图像传感器50 的信号传输。信号处理电路53对图像传感器50的输出信号Vout进行各种信号处理，以输出作为图像信号的结果。经过信号处理的图像信号被存储在诸如存储器等存储媒体中，或被输出到监视器。根据此实施例的电子装置，例如在具有用于拍摄彩色图像(尤其是具有3 μ m以下级别的单位间距(cell Pitch))的固态摄像器件的电子装置中，可降低入射到光接收表面的光的光干涉强度变化，并控制颜色的不均勻性。本实施例可适用第一至第七实施例的固态摄像器件。下电极15和上电极17的材料可使用通常用作透明电极材料的铟锡氧化物(ITO)。 然而，由于ITO难以实现90%或更高的透射率，所以存在透射率在明亮的摄像场景中降低的问题。在此情况下，可通过使用诸如石墨烯或碳纳米管等具有95%或更高透射率的纳米碳材料作为透明电极材料，来解决透射率降低的问题。此外，本发明的应用并不限于用于检测可见光的入射光量以形成图像的固态摄像器件，其还可以应用到对红外线、X射线或微利等的入射量的分布进行摄像的固态摄像器件、诸如指纹检测传感器等用于检测诸如压力、静电电容等不同物理量的分布以形成图像的广义固态摄像器件(物理量分布检测器件)等。此外，本发明并不限于应用到固态摄像器件，其还可以应用到数码照相电子器件、 摄像电子器件、诸如移动电话等具有摄像功能的电子装置等。此外，模块类型的器件(即， 设置在电子装置上的电子器件模块)也可以用作摄像器件。在诸如摄像电子器件、数码照相电子器件、或用于诸如移动电话等移动器件的电子器件模块等摄像器件中，可使用上述实施例的图像传感器50作为固态摄像器件。本发明不限于上述说明。例如，本实施例可应用到CMOS传感器或CXD器件。此外，可以在不背离本发明精神的范围内进行各种修改。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
1.一种固态摄像器件，其包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在选自所述像素的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率； 下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方。
2.如权利要求1所述的固态摄像器件，其中，根据施加到所述电致变色膜的所述电压将所述电致变色膜的所述光透射率从所述第一透射率变为所述第二透射率所需的时间少于一秒。
3.如权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述像素包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，所述固态摄像器件还包括滤色器，在形成有所述红色像素、所述绿色像素和所述蓝色像素中每个像素且传输红色、绿色和蓝色波长区域的光的区域中，所述滤色器在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上。
4.如权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述电致变色膜是堆叠体，所述堆叠体包括电致变色材料层、固体电解质层和离子存储层。
5.如权利要求1所述的固态摄像器件，其中，在除形成有所述电致变色膜的所述一部分像素之外的其余像素中形成平坦化膜，所述平坦化膜缓和由所述电致变色膜的厚度引起的台阶。
6.如权利要求1所述的固态摄像器件，其还包括光致变色膜，所述光致变色膜在所述下电极和所述上电极之间形成为与所述电致变色膜堆叠，所述光致变色膜的光透射率根据入射光的量从第三透射率变为第四透射率。
7.如权利要求1所述的固态摄像器件，其中，所述上电极和所述下电极是由ITO或包括石墨烯或碳纳米管的纳米碳材料制成。
8.一种固态摄像器件，其包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在至少一部分所述像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率； 下电极，其形成在所述电致变色膜下方； 上电极，其形成在所述电致变色膜上方；和电压施加部，其检测所述光电转换部中所累积的电荷量，并根据所述电荷量向所述电致变色膜施加所述电压。
9.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，根据施加到所述电致变色膜的所述电压将所述电致变色膜的所述光透射率从所述第一透射率变为所述第二透射率所需的时间少于一秒。
10.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述像素包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，所述固态摄像器件还包括滤色器，在形成有所述红色像素、所述绿色像素和所述蓝色像素中每个像素且传输红色、绿色和蓝色波长区域的光的区域中，所述滤色器在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上。
11.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述电致变色膜是堆叠体，所述堆叠体包括电致变色材料层、固体电解质层和离子存储层。
12.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述电压施加部根据包括多个所述像素的各行像素中的所述电荷量，向所述电致变色膜施加所述电压。
13.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述电压施加部根据各个像素中的所述电荷量，向所述电致变色膜施加所述电压。
14.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述电压施加部连接到电压保持部，所述电压保持部保持施加到所述电致变色膜的所述电压。
15.如权利要求8所述的固态摄像器件，其还包括光致变色膜，所述光致变色膜在所述下电极和所述上电极之间形成为与所述电致变色膜堆叠，所述光致变色膜的光透射率根据入射光的量从第三透射率变为第四透射率。
16.如权利要求8所述的固态摄像器件，其中，所述上电极和所述下电极是由ITO或包括石墨烯或碳纳米管的纳米碳材料制成。
17.一种固态摄像器件的驱动方法，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在选自所述像素的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方，所述驱动方法包括在所述固态摄像器件中，选择所施加的电压，使得所述电致变色膜的所述光透射率成为预定值；且将所述电压施加到所述电致变色膜。
18.根据权利要求17所述的驱动方法，其中，所述上电极和所述下电极是由ITO或包括石墨烯或碳纳米管的纳米碳材料制成，且选择所述电压使得所述电致变色膜的所述光透射率成为预定值，并将所述电压施加到所述电致变色膜。
19.一种固态摄像器件的驱动方法，所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在至少一部分所述像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率； 下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方， 所述驱动方法包括在所述固态摄像器件中，检测所述光电转换部中所累积的电荷量；且根据所述电荷量向所述电致变色膜施加电压。
20.根据权利要求19所述的驱动方法，其中，根据包括多个所述像素的各行像素中的所述电荷量，向所述电致变色膜施加所述电压。
21.根据权利要求19所述的驱动方法，其中，根据各个像素中的所述电荷量，向所述电致变色膜施加所述电压。
22.根据权利要求19所述的驱动方法，其中，所述上电极和所述下电极是由ITO或包括石墨烯或碳纳米管的纳米碳材料制成，且选择所述电压使得所述电致变色膜的所述光透射率成为预定值，并将所述电压施加到所述电致变色膜。
23.一种电子装置，其包括 固态摄像器件；光学系统，其将入射光引导至所述固态摄像器件的摄像部；和信号处理电路，其处理所述固态摄像器件的输出信号，其中，所述固态摄像器件是前述权利要求1-16中任一权利要求所述的固态摄像器件。
全文摘要
本发明涉及一种固态摄像器件、其驱动方法和电子装置。所述固态摄像器件包括半导体基板，其包括光接收表面，所述光接收表面根据布置成矩阵形状的像素进行划分，并是由光电转换部形成；电致变色膜，在选自所述像素的一部分像素中，所述电致变色膜在所述半导体基板上形成为位于所述光电转换部对应的光入射路径上，所述电致变色膜的光透射率根据施加到所述电致变色膜的电压从第一透射率变为第二透射率；下电极，其形成在所述电致变色膜下方；和上电极，其形成在所述电致变色膜上方。本发明能够在不产生功耗增加、图像变不自然等问题的同时扩大动态范围。
文档编号H01L27/146GK102347341SQ20111020811
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年7月30日
发明者出羽恭子, 原田耕一 申请人:索尼公司