JPH0262922A - Optical sensor - Google Patents

Optical sensor

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Publication number
JPH0262922A
JPH0262922A JP63215883A JP21588388A JPH0262922A JP H0262922 A JPH0262922 A JP H0262922A JP 63215883 A JP63215883 A JP 63215883A JP 21588388 A JP21588388 A JP 21588388A JP H0262922 A JPH0262922 A JP H0262922A
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JP
Japan
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photoconductive
amorphous semiconductor
semiconductor layer
light
conductive films
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Pending
Application number
JP63215883A
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Japanese (ja)
Inventor
Noritoshi Yamaguchi
文紀 山口
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To output signals equal in sensitivity from respective photoconductive areas with simple structure by setting a conductive film to specific area so that the quantities of light which are incident through color filters of red, green, and blue are corrected among respective photoconductive areas. CONSTITUTION:The photoconductive areas R, G, and B are formed on a transparent substrate 1 corresponding to the color filters 5R, 5G, and 5B. In the area R (G and B), conductive films 4Ra and 4Rb are formed on an amorphous semiconductor layer 3 of P-I-N junction in specific shapes at a specific interval. When the conductive films 4Ra and 4Rb are applied with bias voltages and irradiated with light through the filter 5R from the side of the substrate 1, a current between the conductive films 4Ra and 4Rb varies and they operates as an optical sensor. At such a time, the conductive films 4Ra and 4Ba are made about 4.7 and 2.5 times as large as the film 4Ga so as to equalize the product of the intensity of spectral sensitivity, the light transmissivity of a color filter, and the area of the conductive film to that of the area G, thereby equalizing the relative intensity of a light current among the areas R, G, and B.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業の利用分野〕 本発明は、異なる色のカラーフィルターを有する光セン
サーに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical sensor having color filters of different colors.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

本発明者は、先に透明導電膜を被着した透明基板上に、
P−1−N接合した非晶質半導体層及び金属電極から成
る積層体を複数個形成して構成された光センサーを提案
した(特願昭62−331620号)。第5図(a)、
(b)はその光センサーの構造を示す断面図及び平面図
である。
The present inventor has discovered that on a transparent substrate on which a transparent conductive film has been previously deposited,
We have proposed an optical sensor constructed by forming a plurality of laminates consisting of P-1-N bonded amorphous semiconductor layers and metal electrodes (Japanese Patent Application No. 62-331620). Figure 5(a),
(b) is a sectional view and a plan view showing the structure of the optical sensor.

透明基板51はガラス、透光性セラミックなどから成り
、該透明基板51の一主面には透明導電膜52が被着さ
れている。
The transparent substrate 51 is made of glass, translucent ceramic, or the like, and a transparent conductive film 52 is adhered to one main surface of the transparent substrate 51 .

透明導電膜52は酸化錫、酸化インジウム、酸化インジ
ウム・錫などの金属酸化物膜で形成され、透明基板51
の一主面の少な(とも積層体x、  yに共通の膜とな
るように形成されている。
The transparent conductive film 52 is formed of a metal oxide film such as tin oxide, indium oxide, indium/tin oxide, etc.
(Both are formed so that they are a common film to the laminates x and y.)

非晶質半導体層53は、少なくとも金属電極54x、5
4yが形成される積層体X+7部分には、P−I−N接
合が形成されている。
The amorphous semiconductor layer 53 has at least metal electrodes 54x, 5
A P-I-N junction is formed in the X+7 portion of the stacked body where 4y is formed.

金属電極54x、54yは、非晶質半導体層53上に矩
形形状で所定間隔を置いて形成されている。そして、金
属電極54x、54y間に外部回路(図示せず)から一
定のバイアス電圧を印加される。
The metal electrodes 54x, 54y are formed on the amorphous semiconductor layer 53 in a rectangular shape and spaced apart from each other by a predetermined distance. A constant bias voltage is applied between the metal electrodes 54x and 54y from an external circuit (not shown).

上述の構成の光センサーは、P−1−N接合された積層
体x、  yであるダイオードが抱き合わされた構造に
なっている。
The optical sensor having the above-mentioned structure has a structure in which diodes, which are P-1-N junction laminated bodies x and y, are tied together.

今、積層体Xの金属電極54xに+、積層体yの金属電
極54yに−でバイアス電圧をかけておくと、積層体X
側には逆バイアス、積層体y側には順バイアスがかかる
ことになる。
Now, if a + bias voltage is applied to the metal electrode 54x of the laminate X and a - bias voltage is applied to the metal electrode 54y of the laminate y, the laminate
A reverse bias is applied to the y side of the stack, and a forward bias is applied to the y side of the stack.

バイアス印加による電流は、積層体Xの金属電極54x
−非晶質半導体層の8層53N−I層531−2層53
P−透明導電膜52−積層体yの非晶質半導体層の2層
53P−I層53I−NFt53N−金属電極54yに
流れる。即ち金属電極54x、54y間の抵抗は積層体
Xの逆方向抵抗と積層体yの順方向抵抗の和になるが、
明状態においては、積層体X及び積層体yに光起電力が
生じるが、互いに逆電位であるため相殺され、実際には
光起電流は流れないものの、導電膜Xに+、導電膜yに
−のバイアス電圧が印加されているので、積層体Xには
逆方向光電流(明電流)が発生し、積層体Xの逆方向光
電流の変化が、光センサーの抵抗変化(バイアス電圧/
明電流)としてハタラく。このため、光センサー全体に
おいて、見かけ上光照射により抵抗が下がったことにな
り、光導電型センサーのようにはたらく。これにより照
度−抵抗値特性がリニアとなる。
The current due to the bias application is applied to the metal electrode 54x of the laminate X.
- 8 layers of amorphous semiconductor layer 53N-I layer 531-2 layer 53
P--transparent conductive film 52--two layers of amorphous semiconductor layer 53P--I layer 53I--NFt 53N--metal electrode 54y of laminate y. That is, the resistance between the metal electrodes 54x and 54y is the sum of the reverse resistance of the laminate X and the forward resistance of the laminate y,
In the bright state, a photovoltaic force is generated in the laminated body X and the laminated body y, but since they are at opposite potentials, they cancel each other out. Since a bias voltage of - is applied, a reverse photocurrent (bright current) is generated in the stack X, and a change in the reverse photocurrent of the stack
Light current) as Hataraku. Therefore, the resistance of the entire optical sensor appears to decrease due to light irradiation, and it functions like a photoconductive sensor. This makes the illuminance-resistance value characteristic linear.

そして、近時、光センサーは、単に光が照射される入射
光強度は検出できるだけでなく、光の波長の分光強度を
検出する、即ちカラーセンサーの需要が増大している。
Recently, there has been an increasing demand for optical sensors that can detect not only the intensity of incident light but also the spectral intensity of wavelengths of light, that is, color sensors.

第6図は、従来のカラーセンサーの断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a conventional color sensor.

従来のカラーセンサーは、該支持体62上に、非晶質半
導体層からなる光導電層63を挟持するように、各画素
に対応する一対の対向電極65.65”が形成されてい
る。そして、R(赤)、G(緑)、B(青)の1色のカ
ラーフィルター64が光導電層63上に被着形成されて
いる(特開昭57−141956号公報参照)。
In the conventional color sensor, a pair of opposing electrodes 65.65'' corresponding to each pixel are formed on the support 62 so as to sandwich a photoconductive layer 63 made of an amorphous semiconductor layer. , R (red), G (green), and B (blue) color filters 64 are deposited on the photoconductive layer 63 (see Japanese Patent Laid-Open No. 141956/1983).

そして、該センサーの受光面側から光が照射されると、
カラーフィルター64を通して、光導電層63に所定波
長の光の強度に対応した光電流が出力される。
Then, when light is irradiated from the light-receiving surface side of the sensor,
A photocurrent corresponding to the intensity of light of a predetermined wavelength is output to the photoconductive layer 63 through the color filter 64 .

ところが、受光面側から照射される一般的な光には、あ
らゆる波長の光が混在しており、非晶質半導体層の分光
感度によれば、550nm付近にピークがあり、同一感
度のカラーフィルターを用いると、緑のみが高感度にな
ってしまう。このため、従来のカラーセンサーでは、カ
ラーフィルターの分光感度分布と感度を任意にコントロ
ールして、各フィルターを介して非晶質半導体層に入射
される光量を制御していた。
However, general light irradiated from the light-receiving surface side contains light of all wavelengths, and according to the spectral sensitivity of the amorphous semiconductor layer, there is a peak around 550 nm, so color filters with the same sensitivity If you use , only green will have high sensitivity. For this reason, in conventional color sensors, the spectral sensitivity distribution and sensitivity of color filters are arbitrarily controlled to control the amount of light incident on the amorphous semiconductor layer through each filter.

即ち、カラーフィルターの分光感度分布や感度を制御す
るためにフィルターの成分材料、光学的な特性など複雑
な選定を行っていた。
That is, in order to control the spectral sensitivity distribution and sensitivity of the color filter, complicated selections such as filter component materials and optical characteristics have been made.

さらに、各カラーフィルターが光導電領域に一対一に対
応しているため、光導電領域からの出力信号が導出され
る端子及び導線が増加し、出力信号を処理する検出回路
が複雑になる。
Furthermore, since each color filter corresponds one-to-one to a photoconductive region, the number of terminals and conductors from which output signals from the photoconductive regions are derived increases, making the detection circuitry for processing the output signals complex.

〔本発明の目的〕[Object of the present invention]

本発明は、上述の光センサーの背景に鑑み案出されたも
のであり、その目的は極めて面単な構造で各カラーフィ
ルターに対応する光導電領域から等しい感度の出力信号
が出力できるダイオード抱き合わせの光センサーを提供
するものである。
The present invention has been devised in view of the background of the above-mentioned optical sensor, and its purpose is to provide a diode-tied structure which has an extremely simple structure and can output an output signal of equal sensitivity from the photoconductive region corresponding to each color filter. It provides an optical sensor.

〔問題点を解決するための具体的な手段〕本発明によれ
ば、上述の目的を達成するために、透明基板上に、透明
導電膜、P−I−N接合した非晶質半導体層及びバイア
ス電圧を印加するための2つの導電膜から成る光導電領
域を複数個形成し、さらに、該光導電領域に異なるカラ
ーフィルターを形成した光センサーにおいて、該光導電
領域のバイアス電圧に対してP−I−N接合した非晶質
半導体層が逆方向となる一方の導電膜を、各光導電領域
間でカラーフィルターを介して入射される光量を補正す
るように所定面積に設定した光センサーが提供される。
[Specific means for solving the problem] According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a transparent conductive film, a P-I-N bonded amorphous semiconductor layer, and a P-I-N bonded amorphous semiconductor layer are provided on a transparent substrate. In an optical sensor in which a plurality of photoconductive regions made of two conductive films for applying a bias voltage are formed, and different color filters are formed in the photoconductive regions, P -I-N bonded amorphous semiconductor layers are arranged in opposite directions, and one of the conductive films is set to a predetermined area between each photoconductive region so as to correct the amount of light incident through a color filter. provided.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の光センサーを図面に基づいて詳細に説明
する。
Hereinafter, the optical sensor of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第1図(a)は本発明に係る光センサーの構造を示す平
面図であり、第1図(b)は同図(a)のX−X線断面
構造図である。
FIG. 1(a) is a plan view showing the structure of the optical sensor according to the present invention, and FIG. 1(b) is a cross-sectional structural view taken along line X--X of FIG. 1(a).

本発明の光センサーは、透明基板1上に形成した異なる
色例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィ
ルター5R,5C,,5Bに対応するように3つの光導
電領域R,G、 Bが形成されている。
The optical sensor of the present invention has three photoconductive conductors formed on a transparent substrate 1 to correspond to color filters 5R, 5C, and 5B of different colors, for example, red (R), green (G), and blue (B). Regions R, G, and B are formed.

光導電領域R,G、 Bを構成する1つの光導電領域R
は、透明基板l上のカラーフィルター5Rに透明導電膜
2Rが被着され、さらに、該透明導電膜2R上にP−I
−N接合した非晶質半導体層3が被着され、そして、P
−I−N接合した非晶質半導体層3上にバイアス電圧が
印加される導電膜4Ra、4Rbが形成されている。
One photoconductive region R that constitutes photoconductive regions R, G, and B
, a transparent conductive film 2R is deposited on a color filter 5R on a transparent substrate l, and a P-I film is further applied on the transparent conductive film 2R.
-N junction amorphous semiconductor layer 3 is deposited, and P
Conductive films 4Ra and 4Rb to which a bias voltage is applied are formed on the -IN junction amorphous semiconductor layer 3.

その他の光導電領域G、  Bも同様な構造であるが、
透明導電膜2G、2B上に被着された非晶半導体層3は
、各光導電領域R,G、 Bに共通な膜として形成され
ている。
The other photoconductive regions G and B have similar structures, but
The amorphous semiconductor layer 3 deposited on the transparent conductive films 2G and 2B is formed as a film common to each of the photoconductive regions R, G, and B.

透明基板1はガラス、透光性セラミックなどから成り、
該透明基板1の一生面にはカラーフィルター5R,5G
、5Bが、各光導電領域R,G。
The transparent substrate 1 is made of glass, translucent ceramic, etc.
Color filters 5R and 5G are provided on the entire surface of the transparent substrate 1.
, 5B are the respective photoconductive regions R,G.

Bに対応してそれぞれ独立して被着されている。They are applied independently in correspondence to B.

カラーフィルター5R,5G、5Bは、透明基板1上に
ゼラチン、ポリイミド樹脂などの有機樹脂を所定の色料
で着色したもので、例えば、赤にはアシッドレッド25
7、緑にはソルベントイエロー77及びアシッドブルー
フ、青にはソルベントブルー42などが使用される。ま
た、顔料を使用したものや、干渉フィルターも使用でき
る。
The color filters 5R, 5G, and 5B are made by coloring organic resin such as gelatin or polyimide resin on a transparent substrate 1 with a predetermined colorant. For example, Acid Red 25 is used for red.
7. Solvent Yellow 77 and Acid Blue are used for green, and Solvent Blue 42 is used for blue. In addition, those using pigments and interference filters can also be used.

なお、有機樹脂に所定色料で一着色したのち、耐熱性の
向上及び色料の流出を防ぐために酸化珪素、窒化珪素な
どの保護膜(図示せず)で、全体を覆ってもよい。
Incidentally, after the organic resin is colored with a predetermined colorant, the whole may be covered with a protective film (not shown) such as silicon oxide or silicon nitride in order to improve heat resistance and prevent the colorant from flowing out.

透明導電膜2R,2G、2Bは酸化錫、酸化インジウム
、酸化インジウム錫などの金属酸化物膜で形成され、透
明基板1の一生面に形成された各カラーフィルター5R
,5G、5B上に夫々独立して形成されている。具体的
には透明基板1の一生面上にマスクを装着した後、上述
の金属酸化物膜を被着したり、絶縁基板1の一生面上に
金属酸化物膜を被着した後、レジスト・工、7チング処
理したりして所定形状に構成されている。
The transparent conductive films 2R, 2G, and 2B are formed of metal oxide films such as tin oxide, indium oxide, and indium tin oxide, and each color filter 5R is formed on the entire surface of the transparent substrate 1.
, 5G, and 5B, respectively. Specifically, after attaching a mask on the entire surface of the transparent substrate 1, the above-mentioned metal oxide film is deposited, or after depositing a metal oxide film on the entire surface of the insulating substrate 1, a resist film is applied. It is formed into a predetermined shape by machining and cutting.

非晶質半導体層3は、各光導電領域R,G、 Bに連続
して形成され、基板側から第1の導電型、第2の導電型
、第3の導電型を接合、即ちP−I−N接合が形成され
ている。具体的には、非晶質半導体層3はシラン、ジシ
ランなどのシリコン化合物ガスをグロー放電によって分
解するプラズマCVD法や光CVD法等で被着される非
晶質シリコンなどから成り、P層はシランガスにジポラ
ンなどのP型ドーピングガスを混入した反応ガスで形成
され、IJ’5はシランガスを反応ガスとして形成され
 NF4はシランガスにフォスフインなどのN型ドーピ
ングガスを混入した反応ガスで形成される。
The amorphous semiconductor layer 3 is formed continuously in each of the photoconductive regions R, G, and B, and connects the first conductivity type, the second conductivity type, and the third conductivity type from the substrate side, that is, P- An I-N junction is formed. Specifically, the amorphous semiconductor layer 3 is made of amorphous silicon deposited by a plasma CVD method or a photo CVD method in which silicon compound gas such as silane or disilane is decomposed by glow discharge. IJ'5 is formed using a reactive gas containing silane gas mixed with a P-type doping gas such as diporane, and IJ'5 is formed using a reactive gas containing silane gas mixed with an N-type doping gas such as phosphine.NF4 is formed using a reactive gas containing silane gas mixed with an N-type doping gas such as phosphine.

導電膜4Ra、4Ga、4Ba、4Rb、4Gb、4B
bは、非晶質半導体層3上に所定形状、所定間隔に形成
されている。即ち、光導電領域Rの透明導、電膜2Rに
対応する非晶質半導体層3上に、導電膜4Raと4Rb
が形成され、光導電領域Gの透明導電IPA2Gに対応
する非晶質半導体層3上に、導電膜4Gaと4Gbが形
成され、光導電領域Bの透明導電膜2Bに対応する非晶
質半導体層3上に、導電膜4Baと4Bbが形成されて
いる。具体的には、導電膜4Ra、4Ga、4Ba、4
Rb、4Gb、4Bbは非晶質半導体層3上にマスクを
装着した後、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム
等の金属を被着したり、非晶質半導体層3上にニッケル
、アルミニウム、チタン、クロム等の金属膜を被着した
後、レジスト・エツチング処理、YAGレーザーによる
レーザー溶断処理などで所定パターンに形成される。
Conductive film 4Ra, 4Ga, 4Ba, 4Rb, 4Gb, 4B
b are formed on the amorphous semiconductor layer 3 in a predetermined shape and at predetermined intervals. That is, conductive films 4Ra and 4Rb are formed on the amorphous semiconductor layer 3 corresponding to the transparent conductive and conductive film 2R of the photoconductive region R.
are formed, conductive films 4Ga and 4Gb are formed on the amorphous semiconductor layer 3 corresponding to the transparent conductive IPA2G of the photoconductive region G, and the amorphous semiconductor layer corresponding to the transparent conductive film 2B of the photoconductive region B is formed. 3, conductive films 4Ba and 4Bb are formed. Specifically, the conductive films 4Ra, 4Ga, 4Ba, 4
For Rb, 4Gb, and 4Bb, a mask is attached on the amorphous semiconductor layer 3, and then a metal such as nickel, aluminum, titanium, or chromium is deposited on the amorphous semiconductor layer 3, or a metal such as nickel, aluminum, titanium, or After depositing a metal film such as chromium, it is formed into a predetermined pattern by resist etching treatment, laser fusing treatment using a YAG laser, or the like.

上述の構成の光センサーは、各光導電領域R2G、  
B内でP−I−N接合された積層体Ra−Rb、Ga−
GbXBa−Bbであるダイオードが互いに逆向きに抱
き合わされた構造になっている。
The optical sensor configured as described above includes each photoconductive region R2G,
Laminate Ra-Rb, Ga-
It has a structure in which GbXBa-Bb diodes are tied together in opposite directions.

第1図(b)に示される光導電領域Rを用いてその動作
を説明する。
The operation will be explained using the photoconductive region R shown in FIG. 1(b).

等測的には、導電膜4Raと導電膜4Rbとの間では、
積層体Raの抵抗R1と積層体Rbの抵抗R2とが直列
的に接続され、さらに、抵抗R1と抵抗R2との合成さ
れた抵抗に並列的に積層体Raと積層体Rbとの間の非
晶質半導体層3での抵抗R3が接続されていることにな
る。
Isometrically, between the conductive film 4Ra and the conductive film 4Rb,
A resistor R1 of the laminate Ra and a resistor R2 of the laminate Rb are connected in series, and a resistance between the laminates Ra and Rb is connected in parallel to the combined resistance of the resistors R1 and R2. This means that the resistor R3 in the crystalline semiconductor layer 3 is connected.

今、積層体Raの導電膜4Raに+、積層体Rbの導電
膜4Rbに−でバイアス電圧をかけておくと、積層体R
a側の非晶質半導体M 3 Raには逆バイアス、積層
体す側の非晶質半導体Ff3Rbには順バイアスがかか
ることになる。
Now, if a + bias voltage is applied to the conductive film 4Ra of the laminate Ra and a - bias voltage is applied to the conductive film 4Rb of the laminate Rb, the laminate R
A reverse bias is applied to the amorphous semiconductor M 3 Ra on the a side, and a forward bias is applied to the amorphous semiconductor Ff3Rb on the side of the stack.

暗状態において、導電膜4Ra、4Rb間の抵抗は積層
体Raの逆方向抵抗R1と積層体Rbの順方向抵抗R2
の和になり、導電膜4Ra、4Rb間に流れる電流は、
該抵抗(R1+R2)に対応する。上述の光センサーの
透明基板1側よりカラーフィルター5Rを介して光照射
される明状態では、積層体Ra及び積層体Rbに光起電
力が生じるが、互いに逆電位であるため相殺され、実際
には光起電流は流れないものの、導電膜4Raに士、導
電膜4Rbに−でバイアス電圧を印加されているので、
積層体Raに逆方向光電流が発生する。なお、積層体R
hはダイオードの順方向抵抗から成る抵抗体となる。
In the dark state, the resistance between the conductive films 4Ra and 4Rb is the reverse resistance R1 of the laminate Ra and the forward resistance R2 of the laminate Rb.
The current flowing between the conductive films 4Ra and 4Rb is
This corresponds to the resistance (R1+R2). In the bright state in which light is irradiated from the transparent substrate 1 side of the above-mentioned optical sensor through the color filter 5R, photovoltaic force is generated in the laminate Ra and the laminate Rb, but since they are at opposite potentials, they cancel each other out and actually Although no photovoltaic current flows, since a bias voltage is applied to the conductive film 4Ra and - to the conductive film 4Rb,
A reverse photocurrent is generated in the stacked body Ra. In addition, the laminate R
h is a resistor consisting of a forward resistance of a diode.

そして、2つの導電膜4Ra、ARb間の電流はvi、
屠体Raの導電膜4Ra−非晶質半導体層3aのN層−
1層−2層−透明導電膜2−積層体Rbの非晶質半導体
層3bの2層−1層−N層−導電膜4Rbに流れる。
The current between the two conductive films 4Ra and ARb is vi,
Conductive film 4Ra of carcass Ra - N layer of amorphous semiconductor layer 3a -
The flow flows from layer 1 to layer 2 to transparent conductive film 2 to layer 2 of the amorphous semiconductor layer 3b of the laminate Rb, layer 1, layer N, and conductive film 4Rb.

ここで、光導電領域Rにおいて見かけ上、光照射によっ
て抵抗が低下したことになり、光導電型センサーのよう
にはたらく。これにより、照度抵抗値特性がリニアとな
り、γ値が約1となる。
Here, the resistance in the photoconductive region R appears to be reduced by the light irradiation, and it functions like a photoconductive type sensor. As a result, the illuminance resistance value characteristic becomes linear, and the γ value becomes approximately 1.

即ち、カラーフィルター5Rを介して光照射される例え
ば、長波長側の光の照度(光量)に応じて2つの導電膜
4. Ra、ARb間の電流が変化し、光センサーとし
て作用する。
That is, the two conductive films 4., 4., 4., 4., 4., 4., 4., 4., 4., 4., 4. The current between Ra and ARb changes and acts as a light sensor.

これは、他の光導電領域G、 Bについても同様である
This also applies to the other photoconductive regions G and B.

ここで、上述の非晶質半導体層3に用いた非晶質シリコ
ンは、光学的禁制帯幅が約1.8eVであるため、分光
感度は、第2図のように、550nmをピークに700
nmが限界波長となる。このとき、青(B) 450n
m 、緑(G) 550nm 、赤(R) 650nm
の強度は、それぞれ約50χ、100χ、35zである
Here, since the amorphous silicon used for the above-mentioned amorphous semiconductor layer 3 has an optical forbidden band width of about 1.8 eV, the spectral sensitivity is 700 nm with a peak of 550 nm as shown in FIG.
nm is the limiting wavelength. At this time, blue (B) 450n
m, green (G) 550nm, red (R) 650nm
The intensities of are approximately 50χ, 100χ, and 35z, respectively.

これを同一受光面積を有する上述の光センサーに照射す
ると、緑(G)の光導電領域Gから出力される明電流の
みが突出してしまう。緑(G)の光導電領域Gから出力
される明電流を100とすると、青(B)の光導電領域
Bは約40、赤(R)の光導電領域Rは約20となって
しまう。
If this is applied to the above-mentioned optical sensor having the same light receiving area, only the bright current output from the green (G) photoconductive region G will protrude. If the bright current output from the green (G) photoconductive region G is 100, then the blue (B) photoconductive region B is about 40, and the red (R) photoconductive region R is about 20.

このため、光導電領域R,G、Bの明電流の相対強度(
光量に対する感度)が同一になるように、逆バイアスと
なる積層体Ras Ga、Baの面積(実際には、導電
膜4Ra、4Ga、4Baの面積)を所定大きさに設定
することが極めて重要となる。
Therefore, the relative intensity of the bright currents in the photoconductive regions R, G, and B (
It is extremely important to set the area of the stacked body Ras Ga, Ba (actually, the area of the conductive films 4Ra, 4Ga, 4Ba) to a predetermined size so that the sensitivity (sensitivity to light amount) is the same. Become.

ここで、第1図(a)に示すように、光導亀頭Jl、G
、Bの逆バイアスとなる積層体Ra、Ga、Baの面積
、導電膜4Ra、4Ga、4Baの面積がそれぞれ異な
っている。
Here, as shown in FIG. 1(a), the light guiding glans Jl, G
, B, and the areas of the stacked bodies Ra, Ga, and Ba, which serve as reverse biases, and the areas of the conductive films 4Ra, 4Ga, and 4Ba are different from each other.

導電膜4Ra、4Ga、4Baの面積の設定方法として
、各光導電領域R,G、Bの非晶質半導体層3に到達さ
れる入射光量を同一にしなくてはならない。即ち、各光
導電領域で、非晶質半導体層3の分光感度での強度とカ
ラーフィルターでの透光率と導電膜の面積との積が同一
になるようにする。例えば、光導電領域Gについて導電
膜4Gaを1、緑(G) 550nmの分光感度強度を
1、カラーフィルター5Gの透光率を1とすると、その
積はlとなる。
As a method of setting the areas of the conductive films 4Ra, 4Ga, and 4Ba, the amount of incident light reaching the amorphous semiconductor layer 3 in each photoconductive region R, G, and B must be made the same. That is, in each photoconductive region, the product of the spectral sensitivity intensity of the amorphous semiconductor layer 3, the light transmittance of the color filter, and the area of the conductive film is made to be the same. For example, in the photoconductive region G, if the conductive film 4Ga is 1, the spectral sensitivity intensity of green (G) 550 nm is 1, and the light transmittance of the color filter 5G is 1, the product is 1.

光導電領域Rについて、赤(R) 650nmの分光感
度強度は、緑(G) 550nmの分光感度強度に対し
て0.35であり、カラーフィルター5Rの透光率は製
造方法の違いにもよるが、カラーフィルター5Gの透光
率に対して(16である。このため分光感度の強度とカ
ラーフィルターでの透光率と導電膜の面積との積が光導
電領域Gと同一になるようにするためには、導電膜4R
aの面積を約4.7とすればよい。
Regarding the photoconductive region R, the spectral sensitivity intensity of red (R) 650 nm is 0.35 compared to the spectral sensitivity intensity of green (G) 550 nm, and the light transmittance of color filter 5R also depends on the difference in manufacturing method. is 16 for the light transmittance of the color filter 5G. Therefore, the product of the intensity of the spectral sensitivity, the light transmittance of the color filter, and the area of the conductive film is the same as that of the photoconductive region G. In order to do so, conductive film 4R
The area of a should be approximately 4.7.

同様に、光導電領域Bについて、青(B) 450nm
の分光感度強度は、緑、 (G) 550nmの分光感
度強度に対して0.5であり、カラーフィルター5Bの
透光率はカラーフィルター5Gの透光率に対して0.8
である。このため分光感度の強度とカラーフィルターで
の透光率と導電膜の面積との積が光導電領域Gと同一に
なるようにするために、導電膜4Baの面積を約2.5
とすればよい。
Similarly, for photoconductive region B, blue (B) 450 nm
The spectral sensitivity intensity of green (G) is 0.5 with respect to the spectral sensitivity intensity of 550 nm, and the light transmittance of color filter 5B is 0.8 with respect to the light transmittance of color filter 5G.
It is. Therefore, in order to make the product of the intensity of spectral sensitivity, the light transmittance of the color filter, and the area of the conductive film the same as the photoconductive region G, the area of the conductive film 4Ba is set to about 2.5
And it is sufficient.

第3図は第1図(a)に示した光センサーの導電膜4R
a、4Rb、4Ga、4Gb、4Ba。
Figure 3 shows the conductive film 4R of the optical sensor shown in Figure 1(a).
a, 4Rb, 4Ga, 4Gb, 4Ba.

4Bb及び非晶質半導体層3上に出力端子のみを露出し
て、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの絶縁保護膜6を
形成した状態の平面図である。
4Bb and the amorphous semiconductor layer 3 with only the output terminals exposed and an insulating protective film 6 made of epoxy resin, acrylic resin, etc. formed thereon. FIG.

光センサーは、各光導電領域に2端子づつ合計6つの出
力端子が形成されている。
The optical sensor has a total of six output terminals, two terminals in each photoconductive region.

第4図は本発明の他の実施例の光センサーの平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view of an optical sensor according to another embodiment of the present invention.

本実施例では、各光導電領域R,G、Bの順バイアスと
なる積層体Rb、Gb、Bbの導電膜を共通の膜4bと
した。
In this embodiment, the conductive film of the laminated body Rb, Gb, and Bb, which serves as the forward bias for each photoconductive region R, G, and B, is a common film 4b.

これにより、第3図に示すように絶縁保護膜6で被覆し
、全体で4端子で済ませることができ、出力信号の制御
を行う外部回路(図示せず)の構成が極めて面素化でき
る。
As a result, as shown in FIG. 3, it is possible to cover with the insulating protective film 6 and use only four terminals in total, and the configuration of an external circuit (not shown) for controlling the output signal can be extremely simplified.

上述の実施例では、透明基板上にRGBの3つの光導電
領域を1つの光センサーとして説明したが、さらに透明
基板上にRGBの3つの光導電領域をアレイ状に多数配
列形成しても構わない。
In the above embodiment, the three RGB photoconductive regions on the transparent substrate were explained as one optical sensor, but it is also possible to form a large number of the three RGB photoconductive regions in an array on the transparent substrate. do not have.

また、導電膜の面積は、光センサーに用いるカラーフィ
ルターの光透過率、非晶質半導体層の分光感度によって
適宜設定されるものである。
Further, the area of the conductive film is appropriately set depending on the light transmittance of the color filter used in the optical sensor and the spectral sensitivity of the amorphous semiconductor layer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明は透明基板上に、透明導電膜、P
−I−N接合した非晶質半導体層及びバイアス電圧を印
加するための2つの導電膜から成る光導電領域を複数個
形成し、さらに、該光導電領域に異なるカラーフィルタ
ーを形成した光センサーにおいて、該光導電領域のバイ
アス電圧に対してP−1−N接合した非晶質半導体層が
逆方向となる一方の導電膜を、各光導電領域間でカラー
フィルターを介して入射される光量を補正するように所
定面積に設定するという構造上の操作により、カラーフ
ィルターに対応する光導電領域から出力される出力信号
の感度(相対強度)が一定に導出できる。
As described above, the present invention provides a transparent conductive film, a P
-In an optical sensor in which a plurality of photoconductive regions each consisting of an amorphous semiconductor layer with an I-N junction and two conductive films for applying a bias voltage are formed, and different color filters are formed in the photoconductive regions. , one conductive film in which the P-1-N junction amorphous semiconductor layer is in the opposite direction with respect to the bias voltage of the photoconductive region, and the amount of light incident through the color filter between each photoconductive region is controlled. The structural operation of setting a predetermined area in a corrective manner makes it possible to derive a constant sensitivity (relative intensity) of the output signal output from the photoconductive region corresponding to the color filter.

さらに、1つの光導電領域が逆方向のフォトダイオード
と順方向のフォトダイオードとが互いに抱き合わされた
構造であるため、高い電圧がかかっても、P−I−N接
合した非晶質半導体層が破壊されることがなく、幅広い
照度の変化に対して抵抗値の変化が良好な直線性応答が
得られ、T値が約1となる。
Furthermore, since one photoconductive region has a structure in which a photodiode in the opposite direction and a photodiode in the forward direction are hugged together, even when a high voltage is applied, the amorphous semiconductor layer with the P-I-N junction remains intact. It is not destroyed, and a linear response with good resistance change over a wide range of illuminance changes is obtained, with a T value of about 1.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は本発明の光センサーの構造を示す平面図
であり、第1図(b)は、同図(a)のX−X線の断面
図である。 第2図は、非晶質半導体層の分光感度の強度をしめず特
性図である。 第3図は本発明の光センサーの発展的な構造を示す非受
光面側の平面図である。 第4図は本発明の他の実施例を示す平面図である。 第5図(a)、  (b)は従来のフォトダイオード抱
き合わせ型光センサーの構造を示す断面図及び平面図で
ある。 第6図は、従来のカラーセンサーの断面図である。 ■・・・・−・・・・透明基板 2・・・・・・・・・透明導電膜 3・・・・・・・・・非晶質半導体層 4Ra、4Rb、4Ga、4Gb、4Ba、4Bb ・
−導電膜5R,5G、5B・・カラーフィルターR,G
、  B・・・・・光導電領域 a、  b・−・・・・・・積層体
FIG. 1(a) is a plan view showing the structure of the optical sensor of the present invention, and FIG. 1(b) is a sectional view taken along line X--X in FIG. 1(a). FIG. 2 is a characteristic diagram showing the intensity of the spectral sensitivity of the amorphous semiconductor layer. FIG. 3 is a plan view of the non-light receiving surface side showing an advanced structure of the optical sensor of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the present invention. FIGS. 5(a) and 5(b) are a sectional view and a plan view showing the structure of a conventional photodiode combined type optical sensor. FIG. 6 is a sectional view of a conventional color sensor. ■...Transparent substrate 2...Transparent conductive film 3...Amorphous semiconductor layer 4Ra, 4Rb, 4Ga, 4Gb, 4Ba, 4Bb・
-Conductive films 5R, 5G, 5B...color filters R, G
, B...Photoconductive areas a, b...Laminated body

Claims (1)

【特許請求の範囲】 透明基板上に、透明導電膜、P−I−N接合した非晶質
半導体層及びバイアス電圧を印加するための2つの導電
膜から成る光導電領域を複数個形成し、さらに、該光導
電領域に異なるカラーフィルターを形成した光センサー
において、 前記光導電領域のバイアス電圧に対してP−I−N接合
した非晶質半導体層が逆方向となる一方の導電膜を、各
光導電領域間でカラーフィルターを介して入射される光
量を補正するように所定面積に設定したことを特徴とす
る光センサー。
[Scope of Claims] A plurality of photoconductive regions each consisting of a transparent conductive film, an amorphous semiconductor layer with a P-I-N junction, and two conductive films for applying a bias voltage are formed on a transparent substrate, Furthermore, in a photosensor in which different color filters are formed in the photoconductive region, one of the conductive films in which the amorphous semiconductor layer connected by P-I-N is in the opposite direction with respect to the bias voltage of the photoconductive region, A light sensor characterized in that a predetermined area is set between each photoconductive region so as to correct the amount of light incident through a color filter.
JP63215883A 1988-08-30 1988-08-30 Optical sensor Pending JPH0262922A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006003843A1 (en) * 2004-07-05 2006-01-12 Hamamatsu Photonics K.K. Photodetector

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