JPH022304B2 - - Google Patents

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JPH022304B2
JPH022304B2 JP55042211A JP4221180A JPH022304B2 JP H022304 B2 JPH022304 B2 JP H022304B2 JP 55042211 A JP55042211 A JP 55042211A JP 4221180 A JP4221180 A JP 4221180A JP H022304 B2 JPH022304 B2 JP H022304B2
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JP
Japan
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photoelectric conversion
transistor
thin film
transfer
receiving surface
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Katsunori Hatanaka
Yutaka Hirai
Naoki Ayada
Shunichi Uzawa
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Canon Inc
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電変換装置、殊にフアクシミリ、
デジタルコピア、レーザ記録装置等の光情報入力
部、パーコード読取装置やその他の文字や画像等
の読取装置等々に適用される固体化された光電変
換装置に関する。
最近、装置全体の小型化指向から、フアクシミ
リやデジタルコピア、レーザ記録装置等の光情報
入力部、或いはその他の、原稿に書かれた文字や
像を読取る装置に適用される光電変換装置として
再生される原画像のサイズに相等しいか若しくは
それに近いサイズの受光面を有し、且つ解像性に
優れ、原画像を忠実に読取り得、然もコンパクト
な所謂長尺化された受光面を有する光電変換装置
の開発の進展が著しい。
而乍ら、上記の様な長尺化された受光面を有す
る光電変換装置は、具備される光電変換部に附随
する信号処理回路部に大きな問題がある。
即ち、前記信号処理回路部が光電変換部に較べ
て非常に大きなスペースを占め、光電変換部を長
尺化することで光路長を短くすることが出来るこ
とにより生じた小型化の利点を生かし切れないと
いう点である。
通常この問題点を解決するための一手段として
光電変換部の画素(光電変換要素)群を複数個に
ブロツク化して各ブロツクをマトリクス配線し、
1ブロツク毎にこの信号処理回路部を動作させる
方式が取られる。
ここで、このマトリクス配線において問題とな
るのは光電変換要素と信号処理部を接続し外部に
信号を取り出すために、ボンデイング工程が必要
であるが、光電変換要素と信号処理部を一体化し
なければ、このボンデイング工程が極端に多くな
ることである。
通常この問題点を解決するために、結晶Si基板
上に信号処理部を設け、その上に、光電変換部を
作製し、一体化を計つている。
しかしながら、長尺化された受光面をもたせる
ため長尺な光電変換部に隣接した信号処理部を設
ける必要がありこの要求に対して結晶基板を用い
ることは充分答えるものではない。
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであつ
て、従来の光電変換装置の改良を計ることを目的
とし、又無欠陥で長尺な光電変換装置を提供する
ことも目的とする。
本発明の光電変換装置は受光面を有する光電変
換要素のN個が配されている光電変換部:前記光
電変換要素により光電変換された信号を蓄積する
蓄積手段;該蓄積手段に蓄積された信号電荷を転
送するための転送手段;該転送手段を時系列的に
駆動し複数のトランジスターが2次元マトリツク
ス配線されたトランジスタアレー;とで構成され
る信号処理回路部:とが同一基板上に具備され、
前記光電変換要素、前記転送手段、及び前記トラ
ンジスターの各半導体部が半導体薄膜で構成され
るとともに前記蓄積手段とに共有されている絶縁
層を有することを特徴とする。
以下本発明を図面に従つて説明する。
第1図には本発明の光電変換装置の等価回路が
示される。この光電変換装置は一列アレー状に並
ぶN個の光電変換要素(PE1,PE2,…,
PEN)各々の光電変換要素に接続され、該光電
変換要素の出力する電荷量による信号を蓄積する
為の蓄積手段であるn個の蓄積コンデンサー
(CE1,CE2,…CEN)、該蓄積コンデンサに貯
えられた電荷を出力端子OUTに順次転送するた
めの転送手段としてのn個の転送用トランジスタ
ー(SW1,SW2,…,SWN)、及びこれ等の
転送用トランジスターを時系列的に順次駆動する
ためのトランジスターアレー(S1,S2,…
SN)から構成される。
N個の光電変換要素PEはN個の独立した画素
電極と、N個の光電変換要素に共通に接続される
共通電極を持つ。共通電極は光電変換部の電源V
(+1〜+10V)に接続される。
N個の画素電極はそれぞれ蓄積コンデンサーに
接続され、蓄積コンデンサーの対極は接地され
る。さらに、画素電極は転送用トランジスター
SWのドレイン電極に接続され、転送用トランジ
スターSWのソース電極は、すべて出力端子
OUTに接続される。転送用トランジスターSW
のゲート電極はトランジスターアレ(S1…SN)
のドレイン電極に接続される。トランジスターア
レー(S1…SN)のゲート電極とソース電極は、
ソース電極側のM本信号線と電極側のL本の信号
線により、マトリツクス配線される。以下、ソー
ス電極側の信号線はブロツク選択線と呼び、ゲー
ト電極側の信号線をゲート選択線と呼ぶ。
受光面に入射された光情報は、光電変換要素
PEの抵抗を変調し、光電変換部の電源Vより蓄
積コンデンサーCEに流れ込む電流(電荷量)を
変化させる。一方蓄積コンデンサーCEに貯えら
れた電荷はN個の転送用トランジスターSWを、
1つずつ順番に導通するようにスイツチングする
ことにより順次、出力端子OUTから放電される。
すなわち、入射された光情報は、転送用トランジ
スターSWの導通状態から次の導通状態になるま
での間に、蓄積コンデンサーCEに貯えられた電
荷量として時系列的に出力端子OUTから取り出
される。
これ等の転送用トランジスターSWは、マトリ
ツクス配線された、トランジスターアレー(S
1,S2,…SN)により駆動される。すなわち、
ブロツク選択線群(D1,D2,…DM)及びト
ランジスターアレー(S1,S2,…SN)のゲ
ート選択線群(G1,G2,…GL)(ただしM×
L=N)により、唯一の転送用トランジスターが
選択され、導通状態に駆動される。
第2図には、転送用トランジスターSWの駆動
タイミングチヤートが示される。ゲート選択信号
G1,G2…GLの駆動周波数は、ブロツク選択
信号D1,D2,…DMの駆動周波数に対し、通
常L倍とされる。ブロツク選択信号D1,D2,
…DMのすべてが順次駆動されL×M=N個の光
電変換要素の出力が転送用トランジスタSWより
OUT端子に出力される。
この光電変換装置における光電変換要素、転送
用トランジスター及びトランジスターアレーはす
べて半導体薄膜で形成される。
また、光電変換要素、転送用トランジスター、
トランジスターアレー、蓄電コンデンサー、及び
マトリツクス配線はすべて同一基板上に一体化し
て構成される。
光電変換要素PEを構成する光受容体層は、例
えば、アモルフアス水素化シリコン(a一Si:H
と以後略記する)、PbO,CdSe,Sb2S3,Se,Se
−Te,Se−Te−As,Se−Bi,ZnCdTe,CdS,
Cu2S、アモルフアス水素化ゲルマニウム、アモ
ルフアス水素化GexSi(1−x)等の高感度の光
導電材料で構成される。
トランジスターSW,Sを構成する半導体薄膜
は、例えばCdSe,a−Si:H(アモルフアス水素
化シリコン)、a−Ge:H(アモルフアス水素化
ゲルマニウム)、アモルフアス水素化GexSi(1−
x)、多結晶、或いは結晶シリコン等で構成され
る。
本発明においては、N,P,As,Sb,Bi等の
周期律表第族Aの元素或いは、B,Al,Ga,
In,Tl等の周期律表第族Aの元素を不純物と
してドーピングする事によつてn型或いはp型に
することが出来ることの利点から、光受容体層及
び薄膜トランジスターをa−Si:Hで形成するの
が好適とされる。
本発明においては、光受容体層の層厚は、光情
報の入射によつて生ずるホトキヤリアの拡散の度
合により決定されるが通常4000Å〜2μm、好適
には6000Å〜1.5μmとされるのが望ましい。又、
薄膜トランジスターの半導体層の層厚は、絶縁層
を介して設けられるゲート電極に印加される電圧
により生じる空乏層領域の層厚よりも薄いことが
望ましく、通常1000Å〜1μmが好適とされる。
光電変換要素、及び薄膜トランジスターが形成
される基板は、例えば基板側より光電変換素子の
受光面に光情報が入射される場合には、透光性の
材質のものが採用されるが、基板とは反対面上に
形成された光電変換素子側よりその受光面に光情
報が入射される場合には、このような制限は除く
ことができる。
本発明において基板として使用される好適な材
料としては、平面性、表面平滑性、耐熱性、製造
時の諸薬品に対しての耐性に優れたものであれば
通常市販されている或いは入手し得るものの多く
が挙げられる。その様な基板形成材料としては、
具体的には例えば、ガラス、7059番ガラス(コー
ニング社製)、マグネシア、ベリリア、スピネル、
酸化イツトリユウム等の透光性材料、アルミニウ
ムモリブデン、特殊ステンレス鋼(JIS規格SuS)
タンタル等の非透光性金属材料が挙げられる。
第3図には、光電変換要素の構造を説明する模
式的斜視図が示される。この実施例では基板材料
としてガラスを用い、受光面は基板の光電変換要
素が作られている側に対し、反対側とする。この
ためN個の光受容体層に対し、共通に接続される
基板側受光面電極302は透光性の材質のものが
採用される。
例えばSnO2,ITO(インジウム錫酸化物)、
In2O3、等の透光性導電膜が使用される。
光受容体層303はnon dope,n型、或いは
i型のa−Si:Hで形成され、受光面側電極30
2、及び上部画素電極305の接合面304にお
いてn+型にdopeされる。このn+層304は、受
光面、及び上部画素電極と光受容体層との間にオ
ーミツクな接合をとるために設けられる。
上部上画素電極は、Al等の材料が用いられ、
蓄電コンデンサーCE、及び転送用トランジスタ
ーSWに接続される。
蓄積コンデンサーCEは絶縁層306の対極す
る電極307,308により構成される。絶縁層
306の材料としては例えば、グロー放電による
Si3N4,スパツタによるSiO2,CVDによるSiO2
挙げられ、本発明では半導体薄膜のa−Si:Hが
グロー放電で作製しうることから、グロー放電
Si3N4が好適とされる。
第4図には薄膜トランジスターの構造を説明す
る為の模式的斜視図が示される。non dope n
型、或いはi型a−Si:Hから成る絶縁層402
をはさんでゲート電極403を形成し、半導体薄
膜層404の上部にはn+型層405をはさんで
ソース電極406、ドレイン電極407が形成さ
れる。
絶縁層402の材料としてはグロー放電による
Si3N4、スパツタによるSiO2,CVDによるSiO2
が挙げられ、本発明ではグロー放電によるSi3N4
が好適とされる。ゲート電極403、ソース電極
406、及びドレイン電極407の材料としては
Al等が好適とされる。
薄膜トランジスター間の配線、及び薄膜トラン
ジスターと光電変換素子間の電気的な接続は、絶
縁層402で電気的に分離された2層の配線パタ
ーンにより接続される。また、これらの2層間の
接続は絶縁層の穴409によりスルーホールで接
続される。
本発明の光電変換装置は、第5図に示されるよ
うな長尺なガラス基板501上に、横1列に並ぶ
光電変換要素502、蓄積コンデンサー503、
光電変換出力転送用の薄膜トランジスター50
4、薄膜トランジスターアレー505、及びマト
リツクス配線506により構成される。
第6図には、本発明における上記の配線パター
ンの一例を説明する為の模式斜視図が示される。
光電変換要素602、蓄積コンデンサー603、
転送用トランジスター604、薄膜トランジスタ
ーアレー605から構成され、マトリツクス配線
606は絶縁層を介して2層配線されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光電変換装置の等価回路を示
す回路図、第2図は本発明の光電変換装置の動作
のタイミングを示すタイミングチヤート図、第3
図は本発明における光電変換要素の構造を示す模
式的斜視図、第4図は本発明における薄膜トラン
ジスターの構造を示す模式的斜視図、第5図は本
発明の装置の構成を示す概略図、第6図は本発明
に係わる配線パターンの一例を示す模式的斜視図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 受光面を有する光電変換要素のN個が配され
    ている光電変換部: 前記光電変換換要素により光電変換された信号
    を蓄積する蓄積手段; 該蓄積手段に蓄積された信号電荷を転送するた
    めの転送手段; 該転送手段を時系列的に駆動し、複数のトラン
    ジスターが2次元マトリツクス配線されたトラン
    ジスタアレー; とで構成される信号処理回路部: とが同一基板上に具備され、前記光電変換要素、
    前記転送手段、及び前記トランジスターの各半導
    体部が半導体薄膜で構成されるとともに前記トラ
    ンジスターと前記蓄積手段とに共有されている絶
    縁層を有することを特徴とする光電変換装置。
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