JPS6037161A - 光電変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は光電変換素子に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 光電変換素子は光量を電荷邦、導電率の変化等の電気的
ｉ）　ｃ変換する素子であり、ファクシミリ。

複写機等の画像読取装置Ｃニルいられる。

この光電変換素子の構造としては例えば第１図≦ユ示す
様なものがある。第１邸１（ａ）は光電変換素子を示す
部分平面図、第１図（ｂ）は同図（ａ）中Ａ　−Ａ’で
切断した時の断面図である。

との光電変換素子は基板（１）上に分割された複数の電
極（２）が直線状Ｃ二配列され、とのτ［Ｌ極（２）を
恍うように光電変換層（８）が設けられ、さら≦二元電
変換Ｉｆ４（８１上Ｃ二迭光性電極（４）が設けられた
構造をとる。

また一般Ｃ二透光性電極（４）の電気伝導度は低いので
、この導゛電性を良好とするため補助電極（６）が設け
られている。

この様な構成をとる光電変換素子においては、光を検知
する部分は電極（２）、光電変換層（８）及び透光性電
極（４）の３Ｍが重なりあった部分であり、この３層が
重なりあった部分のみが光を検知する部分となるように
設計される。しかしながら透光性電極（４）を電極（２
）のみと瀘なりあう様５二位置決めするのは容易ではな
く、通常マスクスパッタ法を用いて行なわれるが、この
マスクスパッタ法では２００μｍ程度の狛腿誤走が生じ
、極めて高’ＡＭ度の製造技術をシする。このため、本
来光を検知する部分として期待されていない電極（２）
の信号引出部分（２ａ）と透光性市、　＠（４）との重
なりあう部分が生じ、この部分も光を検知すること（二
なり、ノイズが生じてしまうという問題点があった。

また近年高精細な１ｉＩＩＩ像読取が要求されており、
これに伴ない第１図中の電極（ａ）を細分割し、密度を
大きくすることが望まれている。

しかしながら第１図ｆ二示す様なイ１ｂ告では、′電極
（２）の信号引出部分（２ａ）が片・１Ｑｌｌ　Ｉ−の
み集中し、信号引出部分（２ａ）の密度が高くなり実装
の面から電極（２）の！７度にＦｉ限界があった。すな
わち光電変−ド線を導出するが、隣接する＜ｔ４号引出
部分（２ａ）とのショート等の問題があり、この１′；
ｉ＋ｊ引出部分（２ａ）の密度は８本／ｒＩＲ程度がｌ
ｉｌ＋界であり、このため電極（２）の密度も８個／　
ＩＩＪ　８度が限界であるのでこれ以上の高鞘細化は非
電ｌ′−は１雛なものであつｆｒ−Ｏ １ｆｃ高精卸１化が進むＣ二つれ、配紳が高密度となり
、配線相互間の静電容９が増加１７、容量結合度が大き
くなる。従って、例えば光量を蓄積モードで読み出す場
合等では丙接するイ１１号引出部分間の電荷のリークが
増大してしｔｆ′）という問題点があるＯ ［発明の目的］ 本発明は以上の点を考旙凡てなされたもので、ノイズが
少なく、面精細化可能な光電変換素子を提供することを
目的とする。

［発明の概要コ 本発明し１、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成さ
れた光電変換部とを具備し、 前記光＠変換部は、複数の電極と、前記電極から信号を
導出するため前記電極の配列方向に対し左右ｌ二振り分
けて設けられた４Ｍ号引出部分と、少なくとも前記電極
上Ｃ二股けられた光電変換層と、少なくとも前記光電変
換層上【二設けられた透光性電極と、 少なくとも前記透光性電極及び前記光電変換層を覆うよ
うに形成された透光性絶縁層と、前記光電変換層と信号
引出１ｔｊｓ分とが接触する部分を二照射される光を遜
蔽するようＳ二前記透光性絶線層上Ｉ：設けられた遮光
性導電層とを備え、前記透光性絶縁層は、前記μへ光性
導電層と透光性電極とを電気的Ｃ二接続する１ｃめの孔
を有することを％徴とじた光電変換素子である。

絶縁性基板としては、セラミック、ガラス等が用いられ
る。またセラミックを用いた場合、多孔性であるので表
面ｆ；グレーズ層を設は表面を平坦化したものを用いて
も良い。

次に、光電変換部について設、明する。

電極、信号１、引出（ｔｔ４分としては、一般に用いら
れているＡＪ、＋　Ｃｒ＋　Ｔ　ｒ　＋　Ｖ＋　Ｉ　ｎ
等各紳４ｉｊｊ４を蒸着法、スパッタリング法等で設け
たものが用いられる。この電極は光電変換層で変換され
ｆｒ、　′１′（：＋、気的量を検出するため（二設け
られたものであり、仏号引出部分はこの電極からの信号
を例えば基イナ４端部まで導出するために設けられたも
のである。一般Ｃ二両者一体５二形成されている。

光電変換層としては、光量を電荷＠　、導電率の変化等
の電気的祉に変換するものとして一般（二知られている
アモルファス５ｉ（ａ−８ｉ）、アモルファス８ｉＣ，
ポリＳｉ等無機感光材料およびメロシアニン、フタロシ
アニン、ビリリウム、スクアリウム等有機色素を用いた
ものや、ポルフィリン、ルテニウムトリスビピリジン錯
体、酸化チタンとメチルビオロゲン等を用いた有機光導
電材料等を使用することができる。透光性電極としては
一般に知られているネサ膜、　ＩＴＯ膜、金薄膜等の導
電性を有し光が透過するものを使用することができる。

透光性絶縁層としては、８７０２．Ａ１２０８　＋　Ｓ
’　Ｃ＋　８’　８Ｎ４等の各種無機質薄膜又は紫外線
硬化樹脂等の有機物を用いることができる。有機物を用
いる場合、Ｎａ＋等の可動イオン発生源となる不純物の
含有量が少ないものを用いることが好ましい。この透光
性絶縁層は、透光性電極と遮光性導電層との電気的接続
を行なうための孔を有する。例えば上記無機物を用いた
場合はＣＶＤ法、蒸着、スパッタリングキｆの通常の方
法で＋Ｓ形成を行ない、エツチング、リフトオフ等の方
法で所望の形状Ｃ：形成することができる。しかしなが
ら酸又はアルカリ液を用いたエツチングに比べ、有機溶
剤等を用いるリフトオフ法の方が光電変換層、透光性電
極を劣化さ１七る恐れが少ないため好ましい。

壕だ有機物、例えば感光性樹脂の場合は、ロールコート
、スピンコード等で朽形成後％所卵の部分のみを硬化し
た後に、溶剤で除去することが可遮光性導電層は、透光
性電極の導１［１１性を補ないつつ信号引出部分と光電
変換ルラとが接触している部分への光の照射を遮蔽する
ため５二設けられるものである。この遮光性導管、層は
、ｋＪ、　Ａ、ｕ、　Ｍｏ、　Ｍｎ　。

Ｎｉ、　Ｃｒ、　’Ｃｕ、　Ｔｉ、　Ｖ、　Ｗ、　Ａｇ
、　Ｐｄ、　Ｐｔ、　Ｉｎ、　Ｐｂ等各種金属を用いる
ことができる。蒸着法、スパッタリング法等の通常の方
法で膜形成を行なってエツチング、リフトオフ等の方法
ζ二より所望の形状Ｃ膜形成する。

エツチング液はこの遮５１Ｌ性導電層を選択的に除去す
るものを用いるが、前述と同様にリフトオフ法の方が好
ましい。

本発明の構成をとる光電変換素子では、本来光を検知す
ることを目的としていない部分、すなわち信号引出部分
と光電変換層と透光性電極とが重なり合った部分Ｃ二照
射される光を遮蔽することができるので、この部分から
生ずるノイズを減少することかできる。またこの遮蔽の
ために用いる遮光性導電層により透光性電極の゛傅電率
を補なうことができるので、従来用いられていた補助電
極を新たに設ける必要がない。

さらｆ二このようＣ；遮光性導電層を設けることによす
、信号引出部分は電極の配列方向に対し一方向のみでは
なく、左右ｆ；振りわけて設けることができるので、信
号引出部分の密度をあけることができる。例えば、電極
を直線状Ｃ二配列し、各々の電極の信号引出部分を交互
Ｃ二左右Ｃ二ふりわけて設けることｆ二より、信号引出
部分の密度は従来と同数の電極ζニした場合で１／２と
なり、電極なさらに細分割できるととｌ二なる。従って
光電変換素子の高精細化が可能となる。

また透光性絶縁Ｎ　を二より、遮光性導電層と、光電変
換層及び透光性電極は大部分が絶縁される。

従って光検知部分以外の部分からの暗電流慕二よって生
ずるノイズは極めて小さくなる。信号引出部分の形状に
もよるが、透光性絶縁層がない場合Ｓニルべ、暗電流は
１／１０以下Ｃ二小さくすることが可能となる。また信
号引出部分と遮光性導電層との重なりあった部分Ｃ二介
在する透光性絶縁膜により得られる静電容量は、隣接す
る信号引出部分間シ：生じる配線間静電容量に比較して
例えば３０倍以上大きいため、容量カップリングによる
隣接する信号引出部分間のリークが極めて低減される。

さら（＝、光電変換層及び透光性′ｒ４Ｌ極は透光性絶
縁層ｆ二より保護されているため、外部からの酸。

アルカリ、不純物イオン等の侵入を阻止することができ
、素子の劣化、暗電流の増加等を防ぐことができる。

また光電変換素子を蓄積モードで使用する場合、電極と
透光性電極間Ｃ二信号を電荷として蓄えるため、を極−
透光性電極間の容ｉ＋１が小さいと、蓄積時間が長い場
合や、入射光景が大きい場合等は電荷が飽和し易い。し
かしながら本発明−二おける透光性絶縁層を設けること
Ｃ二より、仁の透光性絶縁層が信号引出部分と遮光性導
電層とＣ二よりはさまれた部分が容量として加算される
ため、新たＣ二容世を付加することなく必要ｇニルじ所
望の容量な作り出すことができる。

以上のような構成の光電変換部を基板上に形成する。仁
の時、例えば基板とは反対側から光を入射する場合は、
電極（信号引出部分を含めて）。

光電変換層、透光性電極、透光性絶帽１遮光性導電層を
順次基板上に形成すれば良い。また基板側から光を入射
する場合は、基板として所望の波長帯域の光を透過する
透明な基板を用い、遮光性導電層、透光性絶縁層、透光
性電極、光電変換１＝。

電極の順５二基板上に形成すれば良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明Ｃ二よれば、ノイズが低減さ
れ、高梢細化可能な光電変換素子を得ることができ、密
着型イメージセンサとして好適である。また、銹光性絶
縁膜により、隣接する信号読出部分間の容量結合を小さ
くすることができるため、信号の小さい蓄積モードで使
用する密着型イメージセンサとして好適である。

［発明の実施例］ 本発明の実施例を以下説明する。

第２図は本発明光電変換素子の実施例を示す図であり、
同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中Ａ　−
Ａ′にて切断したときの断面図である０セラミツク基栃
上（；グレーズ層を用いたもの又はガラスを基板（１）
と１て用いこの基板（１）上じＣｒを蒸着し、直線状Ｃ
二配列された製ノ数の電極（２）及びこの直線Ｃ二対し
交互に左右に振りわけられた信号引出部分（２ａ）を形
成する。この信号引出部分（２ａ）のうち透光性電極（
４）と対向しない部分（２ａ’）は他の部分Ｃニルべ幅
広Ｃ膜形成する。続いて、少なくともこの電極（２）を
恨うごとく（ニフ”ラズマＣＶＤ法Ｃ；工りａ　−Ｓ　
＋からなる光電変換層（８）を設け、さらＣ二この光電
変換層（８１上にＩＴＯ族をスノくツタ≠リング法又は
スプレー法にて設け、エツチング法、リフトオフ法等ｉ
二より所望の形状の透光性電極（４）とする。又、　ａ
’ＩＮｈｓｒ　ｉ　５　ＪＪ　−８酌＝ｌ　＊ｘクスｌ
）−夕５＠　ｔ　肩□、Ｌ／　！Ｌ　、＋　ｅ次いでＳ
　ｉ０２．　Ａｊ２０Ｂ等をスパッタリング法、蒸着法
等により、光電変換層（Ｓ＋、ａ光性電極（剣及び信号
引出部分（２ａ）（２ａ’）を覆うようじ形成し、透光
性Ｎ！Ｘ緑層（６）とする０この透光性絶縁層（６）形
成の際、リフトオフ法により電極（２）の配列方向の幅
より多少大きい間隔をおいて２本のスリットを形成し、
透光性電極（４）と遮光性導電層（５）との導通用の孔
（６ａ）とする。この孔（６ａ）は透光性電極（４）が
存在する範囲で電極（２）の配列方向（二延びた形で形
成光性等電層（５′）を形成する。この時遮光性導電層
（６′）をリフトオフ法ぎ二より、電極（２）が配列さ
れた方向にこの電極（２）幅のスリット部（５’ａ）を
有する形状とする。リフトオフ法は、レジストパターン
を形成して行なうが、位置合わせは数μｍのオーダで可
能であり、高精度の位置合わせができる。

このような構成をとる光電変換素子では、信号引出部分
（２ａ）と光電変換層（８）と透光性電極（４）との爪
なりあった部分ｌ二照射される光（ｈν）が、遮光性導
電Ｅ４（５）　ｌ二より遮蔽されるので、この部分から
のノイズの発生を防止できる。

捷た信号引出部分（２ａ）を交互（二左右Ｃ二振りわけ
て設けたことＣ：、より、信号引出部分（２ａ）の密度
を従来の１／２Ｉニすることができるので％電極（２）
の密度を従来のものＣニル較して２倍程度１で高めるこ
とができる。従来法によれは実装の面から信号引出部分
（２ａ）の密度は８本／屑宥程度が限界でありこれに伴
ない電極（２）も８個／ｌ１ｌＩが限界であった。しか
しながら本発明のようζ二信号引出部分（２ａ）を左右
、４二振りわけたことにより、信号引出部分（２ａ）の
密度を従来と同様８本／關ししても電極（２ａ）は、１
６個／　ＩＩＪＩ程度までｉノ１１分割可能であるので
、例えば１２個／酵程度以」二の電極（２）を設けるこ
とができ、従来の８個／１ｌＪ８度【二比べ高精細な光
電変換素子を得ることができる。

−１：た遮光性導電膜（鴎は透光性絶縁層）の導電率を
袖なうことができるので、従来用いられていた補助電極
を新たに設ける必要がない。また密着型イメージセ／す
では、ロッドアレイレンズ等Ｃ二より光を絞って光電変
換索子Ｃ：照射するが、このよう１ニスリット部（５’
ａ）を有する遮光性導電層間を設けた本発明の光電変換
素子を用いれば、この遮光性導電層（ｉ）　ｒ二より不
必要な部分に照射される光を遮断することができ、非常
区：有効である。

さらに透光性絶縁層（６）を設けたこと６二より、電極
（２ｊ、光電変換＃　（８１、透光性電極（４）が重な
り合つｌこ光検知部分以外の光電変換層（８）は、遮光
性導電層（５′）と電気的Ｃ−絶縁されているため、光
検知部分以外から生ずる暗電流Ｃ二起因するノイズを極
めて低減することができる。また、信号引出部分（２ａ
）と遮光性導電層（５′）とが透光性絶縁層（０）を介
して対向する部分に生ずる容量（Ａ）は、隣接する信号
引出部分（２ａ）間５二生ずる容ｉ　（Ｂ）に比べて大
きいため、この信号引出部分（２ａ）間の容量カップリ
ングが低減され、クロストークが小さくなる。また光電
変換素子を蓄積タイプで動作させる場合、容量（Ａ）は
電極（２）、光電変換層（８）、透光性電極（４）によ
って形成される容ｉ　（Ｃ）に並列に接続されることに
なるため、実質的に容量（Ｃ）が大きくなったのと同様
の効果を得ることができる。従って入射光猾が大きい場
合でも電荷が飽和しＩ：＜＜、検知可能な光量領域を広
げることができる。前記容量（Ａ）は、透光性絶縁層（
０）を介して対向する信号引出部分（２ａ）　、遮光性
導電層（５′）の対向面積をかえることにより変化させ
ることができるため、所望の容量（Ａ）を容易に得るこ
とができる。このように種々の効果を生み出す透光性絶
縁層（６）は、例えば、８　Ａ０２やＡＪ２０８等の無
’ｊＰ　＊　＃　ｉｉ９の場合０．２μｍ〜３μｍ程度
の厚さが好ましい。この範囲以下だとピンボールが生じ
やすく、又この範囲を越えると亀裂が生じやすい。また
あまり厚すぎると容量が形成されなくなる。

例えば信号引出部分（２ａ）のうち幅広の部分（２ａ’
）の幅を５０μｍ、透光性乾糸イ：層（６）としてのＡ
４４０８層０．８μｍ厚を介して遮光性′市極（ｇ）と
対向する部分の厚さ５＋ｕとすると、その間に形成され
る容量は３０ＰＦ程度で４）る。一方電極（２）を５０
μｍ角（１６本７．、（二相当）とすると１μｍ厚のａ
−８ｉを光電変換層（８）とした場合、　０．５ＰＦ’
程度である。１個当りの容量はこの和となるため、大幅
に容量を増加することができる。またイシ号引出部分（
２ａ）のピッチを１２５７７ｍ　（８本／ＩＩＪＩに相
当）とすると隣接する信号引出部分（２ａ）間の容量は
工ＰＦ未満であり、クロストークはほとんど無視できる
。

本実施例では、漏れ電流を少なくしかつ容量を介して遮
光性導ｔ　ｔａｉ　ｔ５′＋と対向する部分（図中２ａ
′）は幅広とした。（２ａ’）部分の幅は３０μｍ以上
程度特Ｃ二５０μｍ以上が好ましい０またその間隔も歩
留等を考慮して（２ａ’）と同等程度の幅が好ましい０
本発明の構成の光電変換素子では、遮光性導Ｘ層（５′
）−二より例えば−個の電極（２）に照゛射される光を
遮蔽し、この遮蔽された電極（２）から導出される出力
を暗時出力として用いれば、いつでも容易に暗時出力を
得ることができる。

捷だ２個以上でも同様の効果を得ることは明らかである
。

このような構成をとれば、遮光性導電層（ｇ）で核われ
た電極＜ｉ）は常に暗時出力を出し、環境の変化ζ：よ
り暗時出力が変化した場合でも、非常に上動である。

また特に遮光性導電層（５）で電極（２）を覆わなくて
も、比較的低温で硬化するイウ１脂で不透明シリコーン
樹脂、不透明エポキシ樹脂等を滴下、印刷、塗布等の手
段により遮光膜として設けてもよい０この場合硬化温度
は、アモルファス８ｉ等の光電変換層の特性を変えない
ように比較的低温、例えば１００℃以下程度が好ましい
。捷だ紫外線硬化型樹脂を用いれば、加熱を少しないの
で特に有効である。′１次不透明粘着テープを貼着する
ととＣ二よっても可能でおる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の′ｙｔ、を変換素子を示す平面図及び断
面図、８２図は本発明の光電変換素子を示す平面図及び
断面図０ １・・・基板　２・・・臂１．極 ２ａ・・・イざ号引出部分　３・・・光電変換層４・・
・透光性電極　５′・・・遮光性導電層５′ａ・・・ス
リット部　６・・・透光性絶縁層６ａ・・・孔 第１図 （ｃＬ） （！：）） 第　２　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板と、前記絶縁性基板上ｌユ形成された
   光電変換部とを具備し、 前記光電変換部は、複数の電極と、前記電極から信号を
   導出するため前記電極の配列方向５二対し左右に振り分
   けて設けられた信号引出部分と、少なくとも前記電極上
   （二設けられた光電変換層と、前記光電変換層上Ｃ′″
   −設けられた透光性電極と、少なくとも前記透光性電極
   及び前記光電変換層をαうようＣ二形成された透光性絶
   縁層と、前記光電変換〜と信号引出部分とが接触する部
   分に照射される光を毀薮するように前記透光性絶縁層上
   に設けられた遮光性導電層とを備え、前記透光性絶縁層
   は、前記連光性導電層と透光性電極とを電気的冨二接続
   するための孔を有することを特徴とした光電変換素子。
2. （２）前記＠倹が直線状に複数個配列され、前記電極の
   信号引出部分が電極の配列方向に対し左右Ｃ二交互に導
   出され、前記遮光性導電層が１ｆｉ＆に光が照射される
   スリット部を有することを％童とした特許請求の範囲第
   １項記載の光電変換素子。
3. （３）前記孔が前記スリット部の両側Ｃ二平行してスリ
   ット状５：形成されたことを！ｒテ徴とする特許請求の
   範囲第２功記載の光電変換素子。