DE3752072T2

DE3752072T2 - Photoelektrischer Wandler

Info

Publication number: DE3752072T2
Application number: DE3752072T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Hatanaka; Toshihiro Saika
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2007-08-13
Also published as: EP0256850A2; EP0256850B1; EP0256850A3; JPS6344759A; DE3752072D1; US5027176A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen photoelektrischen Wandler. Ein derartiger photoelektrischer Wandler kann beispielsweise zum Bildlesen bei einem Faksimilegerät, einem Bildlesegerät, einem digitalen Kopierer oder einer elektronischen Anzeigetafel verwendet werden.
Zur Verringerung der Größe und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Faksimile- oder Bildlesegeräten hat die Entwicklung zu einem Zeilensensor der Netz-Bauart mit einem optischen System mit Einheitsvergrößerung als photoelektrischem Wandler geführt. Bisher weist ein derartiger Zeilensensor eine regelmäßige lineare Anordnung von photoelektrischen Wandlerelementen mit einem signalverarbeitenden IC (Integriertem Schaltkreis) auf, der aus mit den Wandlerelementen verbundenen Schaltelementen besteht. Jedoch beläuft sich die Anzahl derartiger photoelektrischer Wandlerelemente für die Größe A4 gemäß der Faksimile G3 Spezifikation auf 1728, und deshalb ist eine große Anzahl von signalverarbeitenden IC's erforderlich. Folglich steigt die Anzahl der Unterbringungsschritte für die Baugruppen, wobei Herstellungskosten und Zuverlässigkeit nicht zufriedenstellend sind. Andererseits wurde zur Verringerung der Anzahl der signalverarbeitenden IC's und der Anzahl der Unterbringungsschritte für die Baugruppen eine Matrixverdrahtung vorgesehen.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines matrixverdrahteten photoelektrischen Wandlers. Bezugszahl 1 bezeichnet eine photoelektrische Wandlerelementeinheit, Bezugszahl 2 bezeichnet eine Antasteinheit, Bezugszahl 3 bezeichnet eine Signalverarbeitungseinheit und Bezugszahl 4 bezeichnet eine Matrixverdrahtungseinheit. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine dem Stand der Technik gemäße Matrixverdrahtungseinheit, und Fig. 3(a) und 3(b) zeigen jeweils Schnittansichten entlang der Linien A-A' und B-B' in Fig. 2.
In Fig. 3(a) und 3(b) bezeichnet Bezugszahl 601 ein Substrat, Bezugszahlen 602 bis 605 bezeichnen einzelne Elektroden, Bezugszahlen 607 bis 609 bezeichnen gemeinsame Leitungen und Bezugszahl 610 bezeichnet eine Durchgangsöffnung zur ohmschen Kontaktierung der einzelnen Elektroden mit den gemeinsamen Leitungen.
Bei einem derartigen matrixverdrahteten photoelektrischen Wandler kann die Anzahl der Signalverarbeitungschaltungen in der Signalverarbeitungseinheit 3 gleich der Anzahl der Ausgangsleitungen der Matrix sein. Auf diese Weise kann die Signalverarbeitungseinheit kompakt sein, wodurch eine Kostenverringerung des photoelektrischen Wandlers erreicht wird.
Jedoch ergeben sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten matrixverdrahteten photoelektrischen Wandlern nachstehende Probleme:
Da schwache Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlerelemente durch die Matrixverdrahtung ausgelesen werden, tritt ein Übersprechen zwischen den Ausgangssignalen auf, wenn Streukapazitäten an isolierten Kreuzungspunkten der einzelnen Ausgangselektroden der photoelektrischen Wandlerelemente und der gemeinsamen Leitungen der Matrix nicht hinreichend klein sind. Dies stellt eine schwerwiegende Einschränkung hinsichtlich der Auswahl des Zwischenschicht-Isolationsmaterials und des Entwurfs der Abmessungen der Matrix dar.
Da die gemeinsamen Leitungen der Matrix in Längsrichtung angeordnet sind, können sie für einen A4-Zeilensensor bis zu 210 mm lang sein. Demgemäß tritt das Übersprechen zwischen den Ausgangssignalen auf, wenn eine Zwischenleitungskapazität zwischen den gemeinsamen Leitungen nicht hinreichend klein ist. Dies führt zu einem Ansteigen der Größe der Matrixeinheit.
Ein Abstand der einzelnen Ausgangselektroden der photoelektrischen Wandlerelemente kann bei dem photoelektrischen Wandler mit einer Auflösung von 8 Linien/mm 125 µm betragen. Demgemäß tritt das Übersprechen zwischen den Ausgangssignalen auf, wenn die Zwischenleitungskapazität der einzelnen Elektroden nicht hinreichend klein ist.
Es ist folglich Aufgabe der Erfindung einen photoelektrischen Wandler mit einer kompakten Matrixverdrahtung zu schaffen, bei der Übersprechen zwischen Ausgangssignalen zumindest verringert und vorzugsweise im wesentlichen verhindert ist.
Ein erfindungsgemäßer photoelektrischer Wandler ist in Patentanspruch 1 angegeben. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Patentansprüchen 2-9 definiert.
Gemäß besonderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein photoelektrischer Wandler mit einer Vielzahl von linear angeordneten photoelektrischen Wandlerelementen, einer Vielzahl von gemeinsamen Leitungen, von denen jede mindestens zwei einzelne Ausgangselektroden der photoelektrischen Wandlerelemente miteinander verbindet, einer leitenden Schicht zur Beibehaltung eines konstanten Potentials an Kreuzungspunkten der einzelnen Ausgangselektroden und der gemeinsamen Leitungen und einer Verdrahtung zur Beibehaltung eines konstanten Potentials zwischen den getrennten Elektroden und den gemeinsamen Elektroden geschaffen.
Es sei angemerkt, daß die JP-A-60-178663 einen großen Bildsensor mit Matrixverdrahtung derselben Bauart wie die Erfindung beschreibt. Bei diesem bekannten Sensor werden Maßnahmen ergriffen um sicherzustellen, daß die kapazitive Kopplung zwischen Leitern jeder Gruppe gleichförmig über alle Leiter ist. Es sei ebenso angemerkt, daß das IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 21, Nr. 12 (Mai 1979) auf Seite 4827 eine Möglichkeit zur Verringerung der kapazitiven Kopplung zwischen benachbarten dielektrisch gestützten Leitern beschreibt. Gemäß dem IBM-Artikel werden parallele Leiter durch eine Oxidisolation auf einem dotierten Siliziumsubstrat gestützt, und in dem dotierten Substrat werden Stege ausgebildet, die aufwärts durch die Isolationsschicht in Richtung der Zwischenräume zwischen parallelen Leitern hervorragen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines matrixverdrahteten photoelektrischen Wandlers,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine dem Stand der Technik gemäße Matrixverdrahtung,
Fig. 3(a) und 3(b) zeigen jeweils Schnittansichten entlang der Linien A-A' und B-B' in Fig. 2,
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer Matrixverdrahtungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5(a) und 5(b) zeigen jeweils Schnittansichten entlang der Linien A-A'. und B-B' in Fig. 4, und
Fig. 6(a) bis 6(f) zeigen Herstellungsschritte der Matrixverdrahtung der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Matrixverdrahtungseinheit eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und Fig. 5(a) und 5(b) zeigen Schnittansichten entlang der Linien A-A' und B-B' in Fig. 4. Photoelektrische Wandlerelementeinheit, Abtasteinheit und Signalverarbeitungseinheit sind identisch mit jenen aus Fig. 1 und sind deshalb ausgelassen.
In Fig. 5, bezeichnet Bezugszahl 201 ein Substrat, Bezugszahlen 202 - 205 bezeichnen auf dem Substrat 201 ausgebildete einzelne Elektroden, Bezugszahl 206 bezeichnet eine erste die einzelnen Elektroden 202 - 205 bedeckende Isolatorschicht, Bezugszahl 211 bezeichnet eine auf der ersten Isolatorschicht 206 ausgebildete und an eine (nicht gezeigte) Spannungsversorgungsquelle mit einem konstanten Potential angeschlossene Leitungsschicht, Bezugszahl 207 bezeichnet eine auf der Leiterschicht 211 ausgebildete zweite Isolatorschicht, Bezugszahlen 208 - 210 bezeichnen auf der zweiten Isolatorschicht 207 ausgebildete gemeinsame Leitungen, Bezugszahl 212 bezeichnet eine Durchgangsöffnung zum Herstellen eines ohinschen Kontaktes zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen, Bezugszahlen 213 - 215 bezeichnen zwischen den einzelnen Elektroden ausgebildete Zwischenleitungsverdrahtungen, und Bezugszahlen 216 - 218 bezeichnen zwischen den gemeinsamen Leitungen ausgebildete Zwischenleitungsverdrahtungen. Die Zwischenleitungsverdrahtungen 213 -215 und 216 - 218 sind an eine Spannungsversorgungsquelle mit einem konstanten Potential angeschlossen.
Fig. 6 zeigt einen Herstellungsvorgang der Matrixverdrahtungseinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6(a) werden die einzelnen Aluminiumelektroden 202 - 205 und die Zwischenleitungsverdrahtungen 213 - 215 auf dem isolierenden Substrat 201 ausgebildet.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6(b) wird dann die erste Isolatorschicht 206 ausgebildet, die aus anorganischem Material wie SiO&sub2; oder SiN:H oder organischem Material wie Polyimid bestehen kann.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6(c) wird dann die Aluminiumleiterschicht 211 (mit Ausnahme der ohmschen Kontaktflächen) ausgebildet, und gemäß der Darstellung in Fig. 6(d) wird die aus SiO&sub2;, SiN:H oder Polyimid bestehende zweite Isolator schicht 207 ausgebildet. Gemäß der Darstellung in Fig. 6(e) wird dann eine dem ohmschen Kontakt entsprechende Fläche der ersten Isolatorschicht 206 und der zweiten Isolatorschicht 207 weggeätzt und somit die Durchgangsöffnung 212 ausgebildet.
Wie in Fig. 6(f) abschließend gezeigt werden die gemeinsame Aluminiumleitung 208 und die (nicht gezeigten) Zwischenleitungsverdrahtungen 216 - 218 derart auf der zweiten Isolatorschicht 207 ausgebildet, daß ohmsche Kontakte zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen durch die Durchgangsöffnung 212 ausgebildet werden. Auf diese Weise wird die gewünschte Matrixverdrahtungseinheit fertiggestellt.
Die ersten und zweiten Isolatorschichten können geschichtete Strukturen aus SiO&sub2;/SIN:H oder anorganischem Material /organischem Material sein.
Durch die an den isolierten Kreuzungspunkten der einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen ausgebildete und auf konstantem Potential gehaltene Leiterschicht wird das Auftreten der Streukapazität zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen verhindert. Weiter werden durch die auf konstanten Potential gehaltenen zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen ausgebildeten Verdrahtungen Zwischenleitungskapazitäten zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Elektroden vermieden, wodurch die kapazitive Kopplung der Leitungen verhindert ist. Folglich ist das Übersprechen zwischen den Ausgangssignalen verhindert.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist durch die an den Kreuzungspunkten der einzelnen Ausgangselektroden und den gemeinsamen Elektroden der photoelektrischen Wandlerelemente ausgebildete und auf konstantem Potential gehaltene Leiterschicht das Auftreten der Streukapazität an den isolierten Kreuzungspunkten der einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen verhindert, wobei durch die auf konstantem Potential gehaltenen zwischen den einzelnen Elektroden und den gemeinsamen Leitungen ausgebildeten Verdrahtungen die Kapazität zwischen den Elektroden und den Leitungen verhindert ist.

Claims

1. Photoelektrischer Wandler mit

einer regelmäßigen linearen Anordnung von photoelektrischen Wandlerelementen, von denen jedes an eine jeweils verschiedene einer Vielzahl von Ausgangselektroden (202, 203, 204, 205) angeschlossen ist,

einer Vielzahl von ersten Leitern (208, 209, 210), von denen jeder mindestens zwei der Ausgangselektroden kontaktiert und die anderen Ausgangselektroden überkreuzt, ohne diese zu kontaktieren um eine gemeinsame Ausgangsleitung für die dabei kontaktierten Ausgangselektroden auszubilden, wobei die mindestens zwei durch die jeweiligen ersten Leiter kontaktierten Ausgangselektroden sich von den durch die anderen ersten Leiter kontaktierten Ausgangselektroden unterscheiden, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von gegenüber allen der Ausgangselektroden isolierten und jeweils zwischen benachbarten der ersten Leiter auf derselben Isolationsschicht (207) wie die ersten Leiter (208, 209, 210) ausgebildeten zweiten Leitern (216, 217, 218), sowie Einrichtungen zum Anschließen der zweiten Leiter an eine Konstantpotentialquelle während des Betriebs des Gerätes zum Bildlesen, so daß die zweiten Leiter kapazitive Kopplungen zwischen den ersten Leitern verringern.

2. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der zweiten Leiter (216, 217, 218 ) in einem konstanten Abstand zwischen den ersten Leitern vorgesehen sind.

3. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine auf einem konstanten Potential gehaltene leitende Schicht (211), die sich zwischen einem ersten Leiter (208) und einer Ausgangselektrode (203) erstreckt, wo diese einander kreuzen ohne sich gegenseitig zu kontaktieren, wobei die leitende Schicht sowohl gegenüber dem ersten Leiter als auch der Ausgangselektrode isoliert ist.

4. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (211) durch eine Isolatorschicht (206, 207) aus Siliziumdioxid, SiN:H oder Polyimid von den ersten Leitern oder von den Ausgangselektroden isoliert ist.

5. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von dritten Leitern (213, 214, 215) zwischen benachbarten Ausgangselektroden (202, 203) und Einrichtungen zum Anschließen der dritten Leiter an eine Konstantpotentialquelle während des Betriebs des Gerätes zum Bildlesen, um die kapazitive Kopplung zwischen den Ausgangselektroden zu verringern.

6. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der dritten Leiter (213, 214, 215 ) in konstantem Abstand zwischen den Ausgangselektroden vorgesehen ist.

7. Photoelektrischer Wandler nach jedem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangselektroden (202, 203, 204, 205), die ersten Leiter (208, 209, 210), die zweiten Leiter (216, 217, 218), die leitfähige Schicht (211) und die dritten Leiter (213, 214, 215), an Stellen, an denen sie jeweils vorgesehen sind, aus demselben leitenden Material hergestellt sind.

8. Bildleser mit einem photoelektrischem Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Beibehalten der zweiten Leiter (216, 217, 218) auf einem konstanten Potential während eines Bildlesevorgangs des Bildlesers.

9. Faksimilegerät mit photoelektrischem Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Beibehalten der zweiten Leiter (216, 217, 218) auf einem konstanten Potential während eines Bildlesevorgangs des Faksimilegerätes.