DE3546820C2

DE3546820C2 - Leseeinrichtung

Info

Publication number: DE3546820C2
Application number: DE3546820A
Authority: DE
Inventors: Hirotaka Arita
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2005-06-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leseeinrichtung.

Bei einer solchen Einrichtung ist es erwünscht, daß sowohl die Deutlichkeit bzw. der Kontrast als auch die Reproduzier barkeit des Lesebilds verbessert werden, um ein originalge treues Lesen des Bilds zu ermöglichen. Außerdem ist eine Verbesserung hinsichtlich der Produktivität bei der Herstel lung einer solchen Leseeinrichtung erwünscht. Der Stand der Technik bietet jedoch hinsichtlich der Deutlichkeit bzw. des Kontrasts, der Reproduzierbarkeit und der Produktivität keine ausreichenden Verbesserungen.

Seit einiger Zeit gibt es bei der Anmelderin Aktivitäten hinsichtlich der Ent wicklung von Fernkopierern vom Kontakttyp. Für eine solche Einrichtung wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, dabei wird einmal das von einem Original reflektierte Licht durch eine Anordnung von Fokussierstablinsen empfangen, und gemäß einem anderen Vorschlag werden die sehr gute Licht durchlässigkeit und Miniaturisierung ohne eine solche Anord nung erreicht.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Lichtempfangsteils 2 in einer bekannten Leseeinrichtung, die eine Fokussierstab- Linsenanordnung verwendet. Auf einem Substrat 5 sind dabei eine gemeinsame Elektrode 6, die gemeinsam für jedes licht elektrische Wandlerelement dient, ein Fotoleiter 7 sowie lichtdurchlässige Elektroden 3 in dieser Reihenfolge nach einander angeordnet. Ferner sind lichtabschließende Metall schichten 9 auf den lichtdurchlässigen Elektroden 8 mit Ausnahme der Lichteinführabschnitte 10 für reflektiertes Licht A vorgesehen. Eine lichtdurchlässige Schutzschicht 11 aus SiO₂ etc. ist so aufgebracht, daß sie die gemeinsame Elektrode 6, den Fotoleiter 7, die lichtdurchlässigen Elek troden 8 sowie die lichtabschließenden Metallschichten 9 überdeckt. Ein Ansteuerschaltungsteil 12, etwa ein Schiebe register, ist ebenfalls auf dem Substrat 5 vorgesehen.

Bei dieser Einrichtung durchsetzt das von einem Original 1 reflektierte Licht A die lichtdurchlässige Schutzschicht 11 und wird von den Lichteinführabschnitten 10 empfangen, und dann werden Lesebildelemente entsprechend den einzelnen Lichteinführabschnitten 10 erzeugt.

Die lichtdurchlässige Schutzschicht 11 aus SiO₂ wird durch Bedampfen im Vakuum oder durch Aufbringen von Alkoxidlösung und Erwärmen der so aufgebrachten Lösung auf ca. 400-500°C gebildet, was zur Ausbildung von Plasma oder zu einem Tempe raturanstieg führt. Durch derart harte Schichtbildungs- Bedingungen wird die Güte der freiliegenden Abschnitte des Fotoleiters 7 aus amorphem Silicium od. dgl., der bereits vorher ausgebildet wurde, verringert. Es hat sich gezeigt, daß der Dunkelstrom sehr stark ansteigt, wodurch der Rausch abstand verschlechtert wird.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht II-II von Fig. 1. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden sowohl die Abschnitte 7a zwischen den Elementen als auch die Abschnitte 7b nahe der lichtabschließenden Metallschicht 9 mit Licht bestrahlt. Infolgedessen sinkt der Widerstandswert der Zwischenabschnitt te 7a, so daß zwischen den angrenzenden Elementen Leckströme auftreten. Dadurch verschlechtert sich der Kontrast des Lesebildelements. Ferner nimmt der Widerstandswert der Ab schnitte 7b ab, so daß zwischen den Elektroden 6 und 8 Leckströme auftreten. Es wurde gefunden, daß der Dunkelstrom sehr stark ansteigt und infolgedessen der Rauschabstand verschlechtert wird.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung des Lichtempfangsteils 2, wie sie auf Überlegungen der Anmelderin beruht. Dabei sind auf einem licht durchlässigen Substrat 13 eine lichtabschließende Metall schicht 15 mit Lichtdurchtrittsöffnungen 14 zum Durchtritt des vom Original 1 reflektierten Lichts C, eine lichtdurch lässige, elektrisch isolierende Schicht 16, lichtdurchläs sige Einzelelektroden 17 in den jeweiligen lichtelektrischen Wandlerelementen, ein Fotoleiter 18 sowie eine gemeinsame Elektrode 19, die gemeinsam für alle lichtelektrischen Wand lerelemente vorgesehen ist, nacheinander in dieser Folge angeordnet. Ferner ist in diesem Lichtempfangsteil 2 eben falls eine Ansteuerschaltung 20 vorgesehen.

Bei dieser Einrichtung kommt das vom Original 1 reflektierte Licht C von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 13 und durchsetzt die Lichtdurchtrittsöffnungen 14 entsprechend den jeweiligen lichtelektrischen Wandlerelemen ten. Dann wird im Fotoleiter 8 ein Fotostrom erzeugt, so daß Lesebildelemente erhalten werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung dieser Einrichtung werden jedoch auf dem lichtdurchlässigen Substrat 13 die lichtab schließende Metallschicht 15, die üblicherweise aus Al, Cr od. dgl. besteht, durch Aufdampfen im Vakuum, die licht durchlässige elektrisch isolierende Schicht 16 aus SiO₂ od. dgl. durch Kathodenzerstäubung, die lichtdurchlässigen Ein zelelektroden 17 aus Zinn-Indium-Oxid od. dgl. durch Auf dampfen im Vakuum, der amorphe Silicium-Fotoleiter 18 durch ein Glimmentladungsverfahren und die gemeinsame Elektrode 19 aus Al, Cr und dgl. durch Aufdampfen im Vakuum nacheinander in dieser Folge ausgebildet. Es ist somit unmöglich, zwei von diesen fünf Schichten 15, 16, 17, 18 und 19 nacheinander mittels derselben Dünnfilmtechnik auszubilden. Zur Ausbil dung dieser Schichten ist es also erforderlich, je nach der zu bildenden Schicht die jeweils geeignete Dünnfilmerzeu gungsvorrichtung einzusetzen. Andererseits ist es natürlich erwünscht, zur Verminderung des Zeitaufwands bzw. zur Ver besserung des Wirkungsgrads des Verfahrens wenigstens zwei Schichten mittels derselben Dünnfilmtechnik herzustellen.

Die vorveröffentlichte US PS 44 19 696 beschreibt eine Leseeinrichtung mit

- einer Mehrzahl Fotodioden, die jeweils einen parallelgeschalteten Speicherkondensator als Ladungsspeicherelement aufweisen, wobei die Fotodioden bei Empfang von Licht elektrische Ladung in den Ladungsspeicherelementen speichern, und wobei Speicherkondensator und Fotodiode im wesentlichen einstückig aus amorphem Silicium- Fotoleitermaterial gebildet sind und der amorphe Fotoleiter ein PIN-Halbleiter ist;
- einer Mehrzahl von Schaltern, die jeweils mit einem Ende jeder Fotodiode reihenge schaltet sind;
- Mitteln zum Herausführen einer elek trischen Ladungsmenge in Form eines Signals, wenn die elektrische Ladung in den Ladungsspeicherelementen gespeichert ist,
- einer Vorspannungsquelle, die eine Spannung derart an die Photodioden anlegt, daß diese in Sperrichtung gepolt sind, und
- einer Ansteuerschaltung, die die Mehrzahl Schal ter nacheinander in zeitlicher Folge leitend macht.

Aus dieser US-Patentschrift ist es außerdem bekannt, mehrere Fotodioden mit dem ihnen jeweils zugeordneten Speicherkon densator zu einer Gruppe zusammenzufassen, wobei mehrere solcher Gruppen hintereinander vorgesehen sein können. Das Auslesen wird über ein gemeinsames Mittel zum Heraus führen der elektrischen Ladungsmenge durch geeignete Schal terstellungen bewirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Leseschaltung der bekannten Leseeinrichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

In den Unteransprüchen sind Merkmale bevorzugter Ausfüh rungsformen der erfindungsgemäßen Leseeinrichtung gekenn zeichnet.

Anhand der Zeichnung, wird die Erfindung und ihr Umfeld näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Lichtempfangsteils einer Kontakt-Leseeinrichtung unter Anwendung der Fokussierstablinsen gruppe;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines weiteren Lichtempfangsteils;

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild einer Leseein richtung nach der Erfindung;

Fig. 5 ein prinzipielles Schaltbild der elektrischen Schaltung einer lichtelektrischen Wandler gruppe vom Ladungsspeichertyp nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Leseeinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 7 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der Leseeinrichtung nach der Er findung;

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie X-X von Fig. 7;

Fig. 9 eine Perspektivansicht des Lichtempfangs teils;

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 9; und

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Lichtempfangs teils einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachstehend be vorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 4 ist das Schaltbild einer elektrischen Schaltung vom Ladungsspeichertyp. Fotodioden D11-D1i, D21-D2i, D31-D3i, . . . , Dn1-Dni, die als Halbleiter aus amorphem Silicium od. dgl. implementiert sind, sind in eine Mehrzahl von n Gruppen G1 bis Gn unterteilt. Die Fotodioden D11-D1i sind in einer Gruppe G1 mit einer gemeinsamen Elektrode P1 verbunden. Die gemeinsame Elektrode P1 ist mit einer Vorspannungsquelle 35 über einen Belastungswiderstand R1 verbunden. Die gemeinsame Elektrode P1 ist mit einem Trennverstärker A1 gekoppelt und gibt ein Signal auf eine Leitung 36. Die Fotodioden D11-D1i sind mit einer Leitung 37 über Analogschalter S11-S1i gekop pelt. Die Leitung 37 ist mit der anderen Klemme der Vorspan nungsquelle 35 verbunden und geerdet. Die Analogschalter S11-S1i sind mit einem Schieberegister SR gekoppelt. Diese Anordnung der Gruppe G1 gilt in gleicher Weise für die übrigen Gruppen G2, G3, . . . , Gn, so daß keine nochmalige Erläuterung notwendig ist; entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Analogschalter S11-S1i, S21-S2i, D31-S3i, . . . , Sn1-Sni werden jeweils einzeln nach einander leitend und werden in zeitlicher Folge vom Schiebe register SR abgetastet. D.h., es wird jeweils ein einziger Analogschalter zu einem Zeitpunkt leitend. Wenn der einzelne Analogschalter leitend ist, sind die übrigen Schalter nicht leitend. Die Fotodioden D11-D1i weisen jeweils eine dazu parallele Kapazität entsprechend den Speicherkondensatoren C11-C1i auf. Die Analogschalter S11-S1i weisen Eingangskapa zitäten SC11-SC1i auf. Die übrigen Gruppen G2, G3, . . . , Gn sind in gleicher Weise ausgelegt.

Es sei angenommen, daß z. B. der Analogschalter S11 leitend wird, während das Schieberegister SR die Analogschalter S11- Sni nacheinander leitend macht und abtastet. In diesem Fall fließt ein elektrischer Strom durch den Belastungswiderstand R1, die Fotodiode D11 und den Analogschalter S11 von der Vorspannungsquelle 35, wenn die Fotodiode D11 Licht empfängt. Die Spannung der gemeinsamen Elektrode P1, die einer von der Fotodiode D11 empfangenen Lichtmenge entspricht, wird dann durch den Trennverstärker A1 der Leitung 36 zugeführt. Auf diese Weise werden die übrigen Fotodioden D12-D1i gleicher maßen abgetastet. Dieser Vorgang findet auch für die übrigen Gruppen G2, G3, . . . , Gn statt.

Wenn der Analogschalter S11 leitend wird und gleichzeitig die Fotodiode D11 Licht empfängt, fließt die elektrische Ladung der Speicherkondensatoren C12-C1i, die mit den übri gen Fotodioden D12-D1i parallelgeschaltet sind, und der Eingangskapazitäten SC12-SC1i der übrigen Analogschalter S12-S1i der Gruppe G1 durch die Fotodiode D11. Infolgedessen nimmt der Wert des elektrischen Stroms, der durch den Bela stungswiderstand R1 von der Vorspannungsquelle 35 fließt, proportional zu der Größe dieser elektrischen Ladung ab. In dieser Schaltung sind die Fotodioden D11-Dni in die Mehrzahl von n Gruppen G1-Gn aufgeteilt. Infolgedessen ist die Anzahl Fotodioden, die z. B. zur Gruppe G1 gehören, die Anzahl i, die wesentlich kleiner als die Gesamtzahl der Fotodioden ist, und der elektrische Strom, der in die Licht empfangende Fotodiode D11 von den Speicherkondensatoren C12-C1i und den Eingangskapazitäten SC12-SC1i fließt, wenn der Analogschal ter S11 leitend gemacht wird, relativ gering. Infolgedessen kann eine Abnahme der Größe des elektrischen Stroms, der durch den Belastungswiderstand R1 fließt, verhindert werden, wodurch die Verbesserung der Empfindlichkeit der Einrichtung möglich wird.

Fig. 5 ist ein Prinzipschaltbild des Lesesystems vom La dungsspeichertyp gemäß Fig. 4. Eine Vorspannung von einer Vorspannungsquelle 35a wird an einen Speicherkondensator C angelegt, der mit einer Fotodiode D parallelgeschaltet ist. Somit wird also eine vorbestimmte elektrische Ladung darin gespeichert. Die Fotodiode D empfängt das vom Original re flektierte Licht, und die im Speicherkondensator C gespei cherte Ladung wird dann entsprechend der Größe der licht elektrischen Umwandlung durch diesen Lichtempfang entladen. Wenn dann der Analogschalter S geschlossen ist, wird die an dem Belastungswiderstand R erzeugte Spannung einer Ausgangs klemme T zum Zeitpunkt der Wiederaufladung des Kondensators C zugeführt. Auf diese Weise wird ein Lichtsignal erfaßt. Mit TC ist ferner ein Koppelkondensator bezeichnet, und SC ist die Kapazität des Analogschalters S. Mit FC ist ferner die äquivalente Streukapazität des Schalters bezeichnet. Die Streukapazität FC steigt mit steigender Anzahl n elektri scher Wandlerelemente gemäß Fig. 6. Die Streukapazität FC kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

mit C1 = Kapazität des Speicherkondensators C.

Auf der Grundlage des Ergebnisses des nachstehend aufgeführ ten Experiments wurde erkannt, daß dann, wenn der Wert von C1 größer als derjenige von SC gemacht wird, eine größere Ausgangsleistung erhalten wird, wodurch die Deutlichkeit bzw. der Kontrast eines Lesebilds verbessert wird.

Bei der Auslegung der elektrischen Schaltung nach Fig. 4 wurde ein Experiment durchgeführt, wobei die nachstehende Leseeinrichtung gebildet wurde.

Fig. 6 zeigt die vorgenannte Leseeinrichtung mit einem Lichtempfangsteil 2. Auf einem lichtdurchlässigen Substrat 48 aus Glas od. dgl. sind eine lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 49, z. B. aus Zinn-Indium-Oxid od. dgl., die mit jeweils einer Elektrode der lichtelektrischen Wandlerelemen te verbindbar ist, ferner eine lichtabschließende Metall schicht 51, z. B. aus einem aufgedampften Metall wie Al, Cr od. dgl., mit Lichtdurchtrittsöffnungen 50 für den Durchtritt des vom Original 1 reflektierten Lichts 1, ein Fotoleiter 52 aus amorphem Silicium od. dgl. sowie Einzel elektroden 53 aus einem aufgedampften Metall wie Al, Cr etc., die in den jeweiligen lichtelektrischen Wandlerelemen ten vorgesehen sind, in dieser Reihenfolge angebracht. Fer ner ist eine Schutzschicht 54 so aufgebracht, daß sie die lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 49, die lichtab schließende Metallschicht 51 und die Einzelelektroden 53 abdeckt. Die Schutzschicht 54 braucht nicht lichtdurchlässig zu sein. Bevorzugt hat die Schutzschicht 54 eine so geringe spezifische Durchlässigkeit, daß sie den Eintritt von Licht in Zwischenräume zwischen den Einzelelektroden 53 verhin dert, da hierdurch das Auflösungsvermögen der Lesebildele mente verschlechtert werden würde. Als Material für die Schutzschicht 54 kann relativ kostengünstiges Harz wie Sili konharz, Epoxidharz od. dgl. verwendet werden. Ferner ist eine Ansteuerschaltung 55, z. B. ein Schieberegister SR, vorgesehen.

Bei der beschriebenen Einrichtung kommt das vom Original 1 reflektierte Licht 1 von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 48. Das reflektierte Licht 1 passiert die Licht durchtrittsöffnungen 50 entsprechend den jeweiligen licht elektrischen Wandlerelementen. Dann wird das Licht 1 im Fotoleiter 52 in elektrischen Strom umgewandelt. Anschließend wird zwischen der lichtdurchlässigen gemeinsamen Elektrode 49 und den Einzelelektroden 53 ein Lesesignal erfaßt.

Ferner basiert die Erfindung auf der weiteren Erkenntnis, daß der Fotoleiter 52, der als amorpher Siliciumhalbleiter auf den gemeinsamen Elektroden P1, P2 implementiert ist, als Fotodioden D11-Dni dienen kann.

D.h., amorphes Silicium kann für den auf den gemeinsamen Elektroden auszubildenden Fotoleiter eingesetzt werden. Diese Verwendung von amorphem Silicium (a-Si) als Fotoleiter gewährleistet, daß das Verhältnis von Ip zu Id im wesentli chen groß gemacht werden kann, wobei Ip ein Fotostrom bei Lichtemission und Id ein Dunkelstrom bei fehlender Licht emission ist. Versuche haben gezeigt, daß das Verhältnis von Ip zu Id bis zu 10⁴ bei einer Beleuchtungsstärke von 100 1× erhöht werden kann, wenn im Halbleiter ein PIN-Übergang ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß kann als Speicherkondensator ein solcher a- Si-Fotoleiter verwendet werden. Ferner kann die Elektrode des lichtelektrischen Wandlerteils die Funktion der Elek trode des Kondensatorteils übernehmen und eine solche Elek trode dient dann als gemeinsame Elektrode.

Wenn die gemeinsame Elektrode so ausgebildet ist, ist die von der Elektrode, in der der a-Si-Fotoleiter angeordnet ist, eingenommene Fläche großer als die vom Lichtempfangs teil eingenommene Fläche. Infolgedessen besteht die Tendenz, daß der Dunkelstrom Id notwendigerweise groß ist. Wenn je doch der a-Si-Fotoleiter verwendet wird, kann das sehr gute Verhältnis Ip/Id < 10⁴ erzielt werden, wodurch jeder mögli che Nachteil bei der angegebenen Leseeinrichtung beseitigt wird.

Nachstehend ist ein Beispiel für das durchgeführte Experi ment ausgeführt.

Wenn z. B. die Größe des einfallenden Lichts 100 1× o.ä. ist, beträgt die zweckmäßigste Kapazität des Speicherkonden sators ca. 15 pF. Infolgedessen wird die Elektrodenfläche S (cm²) durch die folgende Gleichung bestimmt:

mit
C1 = Kapazität des Speicherkondensators C (F),
ε_r = spez. Dielektrizitätskonstante von a-Si (ca. 11),
S = Elektrodenfläche (cm²) und
d = Filmdicke des a-Si-Fotoleiters (m).

Die obige Elektrodenfläche S ist die durch die einander gegenüberliegenden Abschnitte der gemeinsamen Elektrode 49 und der Einzelelektroden 53 definierte Fläche.

S ist 2,3 × 10^-3 cm², wenn d ca. 1,5 µm ist. Wenn die Fläche des Lichtempfangsteils mit 100 µm × 100 µm = 10^-4 cm² be stimmt ist, kann das Verhältnis von Ip : Id trotzdem das Tausendfache sein, wie Fig. 11 zeigt. Dieser Wert kann ohne weiteres als der für den fotoelektrischen Wandlerteil erforderliche Wert akzeptiert werden. Ferner basiert nicht nur die Einrichtung nach der Erfindung auf der Erkenntnis, daß die Fotodiode und der Speicherkondensator einstückig ausgebildet sein können, wenn zu diesem Zweck der a-Si- Fotoleiter eingesetzt wird, sondern durch die wiederholt durchgeführten Experimente wurde auch überraschend erkannt, daß verschiedene Charakteristiken sowohl der Fotodiode als auch des Speicherkondensators weiter in effektiver Weise verbessert werden können, wenn die Filmdicke eines solchen A-Si-Fotoleiters innerhalb des Bereichs zwischen 0,4 und 3,0 µm festgelegt wird.

Der vorgenannte Bereich der Filmdicke des als Fotodiode eingesetzten a-Si-Fotoleiters entspricht z. B. den Anfor derungen an die Filmdicke, die von Natur aus notwendig ist, wenn der vorgenannte PIN-Übergang aufgebracht wird. Unter dem Begriff PIN-Übergang wird dabei ein Halbleiter übergang verstanden, bei dem zwischen der P-dotierten Zone und der N-dotierten Zone eine hochohmige intrinsische Zone vorgesehen ist. Aus dem Datenbuch: Optoelektronische Bauelemente, 1977, AEG-TELEFUNKEN Serienprodukte AG, S. A29 ist auch eine andere Sichtweise des Begriffs "PIN- Übergang" bekannt. Diese Tatsache ist am besten dadurch erklärbar, daß entsprechend der Gleichung (2) d = 1,5 µm ist.

Ferner wurde gefunden, daß auch ein Speicherkondensator mit einer Filmdicke in dem genannten Bereich realisierbar ist. Infolgedessen wird die Funktion von S zu d notwendigerweise bestimmt, da die optimale Kapazität der Fotodiode bei ca. 15 pF liegt. In bezug auf das Auslegungskriterium, daß das Leseelement 8 Bits/mm ist, kann der Wert für die Fläche S nicht frei gewählt werden. Insbesondere wurde gefunden, daß der Minimalwert der Fläche S, d. h. der Höchstwert der Film dicke d, bevorzugt unterhalb 3,0 µm festgelegt wird, wodurch keine Probleme bei der praktischen Anwendung auftreten und die Produktivität bei der Herstellung des a-Si-Films nicht herabgesetzt wird. Wenn andererseits die Dicke d unter 0,4 µm liegt, ist der Speicherkondensator in der Praxis weniger geeignet, da sein Spannungswiderstand sehr niedrig ist. Es wurde somit festgestellt, daß die Filmdicke des a-Si-Foto leiters zweckmäßigerweise zwischen 0,4 und 3,0 µm, bevorzugt im Bereich von 1,0-2,0 µm liegen sollte.

Das gleiche Ergebnis wie oben wurde erhalten, wenn die Leseeinrichtung nach den Fig. 7 und 8 anstelle der Einrich tung von Fig. 6 verwendet wurde.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den Lichtempfangsteil des Lesesy stems. Fig. 8 ist ein Querschnitt X-X von Fig. 7.

Die gemeinsamen Elektroden P1, P2 sind in einem Abstand auf dem Substrat 56 ausgebildet, das aus einem lichtdurchlässi gen durchscheinenden Werkstoff wie Glas besteht. Die gemein samen Elektroden P1 und P2 bestehen aus aufgedampftem Alumi nium, Chrom u. dgl. Der Fotoleiter 57, der z. B. ein amorpher Siliciumhalbleiter zur Bildung der Fotodioden D11-D1i, D21-D2i ist, ist auf den gemeinsamen Elektroden P1 und P2 ausge bildet. Transparente Elektroden 58 aus lichtdurchlässigem Werkstoff wie Zinn-Indium-Oxid sind auf dem Fotoleiter 57 durch Bedampfen oder Aufdampfen im Vakuum ausgebildet. Die transparenten Elektroden 58 sind in den jeweiligen Fotodio den D11-Dni vorgesehen. Die transparenten Elektroden 58 sind einzeln mit abgehenden Elektroden 59 gekoppelt. Die abgehen den Elektroden 59 bestehen aus aufgedampftem Chrom. Zuoberst ist eine Schutzschicht 60 aus einem lichtdurchlässigen, transparenten Werkstoff wie Glas vorgesehen. Lichtdurch trittsöffnungen 60 sind in den gemeinsamen Elektroden P1, P2, dem Fotoleiter 57 und den transparenten Elektroden 58 gebildet. Hinter dem Substrat 56 ist als Lichtquelle eine Leuchtstofflampe 4a angeordnet. Oberhalb der Schutzschicht 60 ist das Original 1 aufgelegt. Licht L wird von der Leuchtstofflampe 4a durch das Substrat 56 und die Schutzschicht 60 zum Original 1 emittiert. Das vom Original 1 reflektierte Licht durchsetzt dann die transparente Elek trode 58 in der Nähe der Lichtdurchtrittsöffnung 61. Dann wird das Licht 1 vom Fotoleiter 57 empfangen.

Die Fotodioden D11-Dni sind somit nahe den Lichtdurchtritts öffnungen 61 ausgebildet. Die Lichtdurchtrittsöffnungen 61 sind in Abständen über die Breitenrichtung des Originals 1, d. h. entlang der Axialrichtung der Leuchtstofflampe 4a ange ordnet. Auf dem Substrat 56 ist eine integrierte Schaltung, etwa ein Schieberegister SR, angeordnet.

Wie aus den beiden Arten von Leseeinrichtungen gemäß Fig. 8 bzw. den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, basiert die Erfindung auf der neuen Erkenntnis, daß der Fotoleiter, der ein auf den gemeinsamen Elektroden P1 und P2 ausgebildeter amorpher Siliciumhalbleiter od. dgl. ist, nicht nur als Fotodioden D11-Dni, sondern auch als Speicherkondensatoren C11-Cni nutzbar ist.

Wie bereits erwähnt, umfaßt die Kapazität SC des Analog schalters die Kombination der Leitungskapazität der Leiter bahnen auf dem Substrat, die einer von verschiedenen Fakto ren des Ausgangssignals ist. Infolgedessen muß die Anzahl Leiterbahnen möglichst klein gemacht werden, um dadurch den Einfluß der Leitungskapazität zu verringern. Gemäß der Er findung sind der Fotoleiter der Fotodiode und das Dielek trikum des Speicherkondensators aus im wesentlichen dem gleichen Werkstoff, und zwar dem Fotoleiter, einstückig ausgebildet, so daß die Verwendung von Zuleitungen für die Anschlüsse zwischen der Fotodiode und dem Speicherkondensa tor entfällt. Infolgedessen ist die auftretende Leitungs kapazität so vermindert, daß die Kapazität Sc geringer ist.

Ferner wird für den Fotoleiter ein Werkstoff mit relativ hohem Widerstandswert gewählt, um dadurch die Kapazität C1 zu erhöhen, wodurch wiederum die effektive Lösung der Aufga be der Erfindung erleichtert wird. Bei der vorhergehend erläuterten Ausführungsform wird amorphes Silicium als Foto leiter verwendet.

Durch den Einsatz des amorphen Silicium-Fotoleiters sowohl für die Fotodioden D11-Dni als auch die Speicherkondensato ren C11-Cni wird also eine Erhöhung des Verhältnisses von C1 zu SC erzielt, wodurch das hohe Ausgangssignal mit reduzier ter Schwankung erzeugt werden kann.

Fig. 9 ist eine Perspektivansicht eines Lichtempfangsteils 129. Fig. 10 ist ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 9. Wie diese Figuren zeigen, sind auf einem Substrat 71, dessen eine Oberfläche aus einem lichtdurchlässigen elektrisch isolierenden Werkstoff wie Glas besteht, eine lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 72 etwa aus Zinn- Indium-Oxid od. dgl., die mit einer Elektrode der jeweiligen lichtelektrischen Wandlerelemente zu verbinden ist, eine lichtabschließende Metallschicht 74 aus einem aufgedampften Metall wie Al, Cr od. dgl., die Lichtdurchtrittsöffnungen 73 zum Durchtritt des vom Original 1 reflektierten Lichts D aufweist, ein Fotoleiter 75 aus amorphem Silicium, CdS etc., sowie Einzelelektroden 76 aus aufgedampftem Metall wie Al, Cr u. dgl., die in den jeweiligen lichtelektrischen Wandler elementen vorgesehen sind, in dieser Reihenfolge angeordnet. Im übrigen kann das gesamte Substrat 71 aus einem licht durchlässigen elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen, oder es können von Glas verschiedene Werkstoffe dafür ver wendet werden. Ferner ist eine Schutzschicht 77 so aufge bracht, daß sie die lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 72, die lichtabschließende Metallschicht 74 und die Einzel elektroden 76 überdeckt. Die Schutzschicht 77 braucht nicht lichtdurchlässig zu sein. Bevorzugt hat die Schutzschicht 77 eine so niedrige spezifische Lichtdurchlässigkeit, daß sie das Eindringen von Licht in Zwischenräume zwischen den Ein zelelektroden 76 verhindert, da sonst das Auflösungsvermö gen der Lesebildelemente verschlechtern würde. Für die Schutzschicht 77 kann relativ kostengünstiges Harz wie etwa Silikonharz, Epoxidharz od. dgl. verwendet werden. Eine Ansteuerschaltung 78, etwa ein Schieberegister, ist auf dem Substrat 71 angeordnet und mit der gemeinsamen Elektrode 72 sowie mit den Einzelelektroden 76 gekoppelt, um den Lese betrieb zu ermöglichen.

Bei dieser Einrichtung kommt das vom Original 1 reflektierte Licht D von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 71. Das reflektierte Licht D durchsetzt die Lichtdurchtrittsöff nungen 73 entsprechend den jeweiligen lichtelektrischen Wandlerelementen. Dann wird das Licht D im Fotoleiter 75 in Strom umgewandelt. Anschließend wird zwischen der licht durchlässigen gemeinsamen Elektrode 72 und den Einzelelek troden 76 ein Lesesignal erfaßt.

Für die Herstellung der Leseeinrichtung nach der Erfindung kann zur aufeinanderfolgenden Bildung der fünf Schichten, also von der lichtdurchlässigen Schicht 72 bis zur Schutzschicht 77, auf dem Substrat 71 sowohl die lichtdurch lässige gemeinsame Elektrode 72 als auch die lichtabschließen de Metallschicht 74 durch Bedampfen im Vakuum hergestellt werden. Somit können die beiden Schichten 72 und 74 nachein ander durch gemeinsames Bedampfen im Vakuum gebildet werden. Somit kann eine Dünnfilm-Herstellungsvorrichtung zur Bildung von nur vier Schichten 72; 74; 75; 76; 77 verwendet werden, wodurch ein verbesserter Produktions-Wirkungsgrad aufgrund einer verringerten Herstellungszeit erreicht wird.

Ferner wird der Fotoleiter 75 aus amorphem Silicium, CdS od. dgl. durch Glimmentladung oder aus CdS durch Bedampfen im Vakuum, Aufdampfen im Vakuum oder chemische Abscheidung erzeugt. Die Einzelelektroden 76 werden aus Al, Cr u. dgl. durch Metallisieren im Vakuum hergestellt.

Die aus einem Harz od. dgl. bestehende Schutzschicht 77 wird dann auf dem freien Teil des Fotoleiters 75 durch Bedrucken oder Beschichten hergestellt. Dann werden diese Schichten auf 280°C oder weniger erwärmt, um auszuhärten. Dieser relativ lockere Zustand setzt z. B. die Charakteristik des amorphen Fotoleiters 75 nicht herab, so daß die Leseeinrich tung mit sehr gutem Rauschabstand und hoher Güte herstellbar ist.

Bei der angegebenen Leseeinrichtung kommt das reflektierte Licht D von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 71 und durchsetzt die in den jeweiligen lichtelektrischen Wand lerelementen ausgebildeten Lichtdurchtrittsöffnungen 73. Somit werden die Elemente nicht mit zusätzlichem Licht be leuchtet, und die nicht benützten Teile der Elemente werden nicht belichtet. Infolgedessen wird kein mit einer solchen Beleuchtung einhergehender Leckstrom erzeugt.

Ferner ist ersichtlich, daß das genaue Lesen der Elemente in der Einrichtung nach Fig. 3 auch dann nicht behindert wird, wenn in den lichtdurchlässigen gemeinsamen Elektroden 72 oder der lichtabschließenden Metallschicht 74 Feinlunker bzw. Nadelstiche (pinholes) auftreten.

Bei der angegebenen Einrichtung ist es nicht notwendig, die lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 72 großflächig auszu bilden, da die lichtabschließende Metallschicht 74 ein elek trischer Leiter ist. Die gemeinsame Elektrode 72 ist zusam men mit der lichtabschließenden Metallschicht 74 elektrisch leitend, solange die gemeinsame Elektrode 72 größer als jede Lichtdurchtrittsöffnung 73 ist, so daß in dieser Hinsicht keine Probleme auftreten.

Die Schnittdarstellung von Fig. 11 zeigt eine weitere Aus führungsform, die der vorhergehenden ähnlich ist. Entspre chende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei ist zu beachten, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 11 die Bildung der lichtdurchlässigen gemeinsamen Elektrode 72 und der lichtabschließenden Metallschicht 74 in umgekehrter Reihenfolge wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 stattfindet.

Dabei wird zuerst die lichtabschließende Metallschicht 74 auf dem lichtdurchlässigen Substrat 71 gebildet, und auf dieser wird die lichtdurchlässige gemeinsame Elektrode 72 ausgebildet. Mit dieser Ausnahme sind Aufbau und Herstel lungsverfahren dieser Ausführungsform gleich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das vom Original reflektierte Licht D von der Seite der Schutzschicht 77 kommen.

Claims

1. Leseeinrichtung mit

- einer Mehrzahl Fotodioden (D11-Dni), die jeweils einen parallelgeschalteten Speicherkondensator als Ladungsspeicherelement (C11-Cni) aufweisen, wobei die Fotodioden bei Empfang von Licht elektrische Ladung in den Ladungsspeicherelementen speichern, und wobei Speicherkondensator (C11-Cni) und Fotodiode (D11-Dni) im wesentlichen einstückig aus amorphem Silicium- Fotoleitermaterial gebildet sind und der amorphe Fotoleiter ein PIN-Halbleiter ist;
- einer Mehrzahl von Schaltern (S11-Sni), die jeweils mit einem Ende jeder Fotodiode (D11-Dni) reihenge schaltet sind;
- Mitteln (R₁-R_n, A₁-A_n) zum Herausführen einer elek trischen Ladungsmenge in Form eines Signals, wenn die elektrische Ladung in den Ladungsspeicherelementen (C11-Cni) gespeichert ist, wobei die Mittel (R₁-R_n, A₁-A_n) mit dem anderen Ende der Photodioden reihenge schaltet sind,
- einer Vorspannungsquelle (35), die über zumindest einen Belastungswiderstand (R₁-R_n) eine Spannung derart an die Photodioden (D11-Dni) anlegt, daß diese in Sperrichtung gepolt sind, und
- einer Ansteuerschaltung (SR), die die Mehrzahl Schal ter nacheinander in zeitlicher Folge leitend macht.

2. Leseeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Filmdicke des amorphen Silicium-Fotoleiters im Bereich von 0,4-3,0 µm festgelegt ist.

3. Leseeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Filmdicke des amorphen Silicium-Fotoleiters im Bereich von 1,0-2,0 µm festgelegt ist.

4. Leseeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Filmdicke des amorphen Silicium-Fotoleiters mit ca. 1,5 µm festgelegt ist.

5. Leseeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die Mittel (R₁-R_n, A₁-A_n) die vorhandenen Belastungswi derstände (R₁-R_n) sowie für jeden der Belastungswider stände je einen Trennverstärker (A₁-A_n) aufweisen.

6. Leseeinrichtung nach Anspruch 5, bei der mehrere (n) Belastungswiderstände (R₁-R_n) und mehrere (n) Trennverstärker (A₁-A_n) vorhanden sind, wobei jedem der Belastungswiderstände (R₁-R_n) mehrere (i) Schaltungen jeweils bestehend aus einer Fotodiode (D11), einem Speicherkondensator (C11) und einem Schal ter (S11) zugeordnet sind.