DE4244160B4

DE4244160B4 - Kontaktbildsensor-Modul

Info

Publication number: DE4244160B4
Application number: DE4244160A
Authority: DE
Inventors: Chung Jae Kim
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2012-12-25
Also published as: KR930015633A; DE4244160A1; KR940006933B1; JPH0678113A; JP2930824B2; US5363216A

Abstract

Kontaktbildsensor-Modul mit:
– einer Vielzahl von Blöcken (BL1 bis BLm) zum Umwandeln von Licht, das darauf einfällt, in Bilddaten, wobei die Blöcke (BL1 bis BLm) eine Vielzahl von Einheitszellen (UC1, 1 bis UCm, n) haben, wobei eine Einheitszelle (UC1, 1 bis UCm, n) einen lichtelektronischen Umwandler (PD1, 1 bis PDm, n) und ein Schaltelement (TR1, 1 bis TRm, n) umfasst;
– einer Vielzahl gemeinsamer Leitungen (CL1 bis CLn) zum Zuführen einer Treiberspannung für die lichtelektronischen Umwandler (PD1, 1 bis PDm, n) mit einem ersten vorbestimmten Wert und einer Treiberspannung für die Schaltelemente (TR1, 1 bis TRm, n) mit einem zweiten vorbestimmten Wert, wobei jede gemeinsame Leitung der Vielzahl gemeinsamer Leitungen (CL1 bis CLn) verbunden ist mit einem Gate einer entsprechenden Einheitszelle und einem lichtelektronischen Umwandler einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block;
– einer Treiberschaltung (G1 bis Gn) zum Anlegen der Treiberspannung in nacheinanderfolgender Reihenfolge an jede gemeinsame...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Kontaktbildsensor-Module in Faksimiles oder Personal Computern zum Lesen von Schriftzeichen und Bildern auf Dokumenten und insbesondere auf ein Kontaktbildsensor-Modul hoher Qualität, welches in der Lage ist, ein Überkreuzen zwischen Metalleitungen perfekt zu beseitigen, welches unvermeidbar ist bei einer Matrixschaltungs-Verdrahtungsart.
Im allgemeinen ist ein Kontaktbildsensor eine Vorrichtung, welche benutzt wird, um ein Schriftzeichen oder ein Bild auf einem Dokument bei Übertragung und Empfang des Dokumentinhalts in einem Faksimile zu erfassen. Die Funktionstüchtigkeit des Kontaktbildsensors hängt ab von der Signalverarbeitungszeit, in der ein genaues Signal ohne Rauschen ausgegeben werden kann.
Ein linearer Kontaktbildsensor der Matrixschaltungs-Verdrahtungsart besteht aus Dünnschichtvorrichtungen, welche jüngst entwickelt worden sind und konzentriert wirksam sind in einem Informationszeitalter. Mit dem linearen Kontaktbildsensor der Matrixschaltungs-Verdrahtungsart können Daten ausgelesen werden durch nur einen Auslese-IC und die Herstellung eines kompakten Systems ist möglich, was in der Reduzierung der Herstellungskosten des Sensors und einer Erhöhung der Ausbeute davon resultiert.

Die JP 3-143159 A befasst sich mit der Problematik der parasitären Kapazitäten an Überkreuzungen im Layout eines Bildsensors. Aus der US 5,070,236 ist ein Bildsensor bekannt, wie er im nachfolgenden unter Bezug auf 1 beschrieben wird.

In 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer Parallelausleseart gezeigt, welcher herkömmlicherweise am meisten angewandt worden ist. Das Bezugszeichen UC bezeichnet eine Einheitszelle, welche aus einer Photodiode PD als optische Erfassungseinrichtung zum Empfangen von Licht, welches darauf von einem Dokument einfällt, und zum Erzeugen einer Photoladung und einem Dünnfilmtransistor (TFT) TR als Schalteinrichtung zum Durchlassen der von der Photodiode PD erzeugten Photoladung. Das Bezugszeichen Ci in der Einheitszelle UC bezeichnet eine interne Kapazität in der Photodiode PD, welche gezeigt ist in Form einer Äquivalentschaltung.

Wie in 1 gezeigt, umfasst der lineare Kontaktbildsensor der Parallelausleseart eine Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLn, welche aufeinanderfolgend und linear angeordnet sind. Jeder der Blöcke BL1 bis BLn hat m Einheitszellen UC1 bis UCm. Jeder einer Vielzahl von Gateadressleitungen GALT bis GALn ist gemeinsam verbunden mit Gateanschlüssen von m TFTs TR1 bis TRm in den m Einheitszellen UC1 bis UCm in einem entsprechenden der Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLn, um eine Vorspannung von einer Treiberschaltung DC an den entsprechenden Block anzulegen. Jede einer Vielzahl von Datenleitungen DL1 bis DLm ist verbunden mit einem Drainanschluß eines entsprechenden TFTs TR1 bis TRm in den m Einheitszellen UC1 bis UCm in jedem Block, um Daten simultan zu übertragen, die von dem entsprechenden Block für eine Ausleseschaltung RC ausgegeben werden.

Beim Betrieb empfangen die Photodioden PD der Vielzahl von Einheitszellen UC1, 1-UCn, m in der Vielzahl der Blöcke BL1 bis BLn das Licht, das einfällt von dem Dokument, und erzeugen die resultierenden Photoladungen. Dabei wird die Gatevorspannung von der Treiberschaltung DC an einen entsprechenden der Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLn über eine entsprechende der Vielzahl von Gateadreßleitungen GAL1 bis GALn angelegt. Zum Beispiel werden, falls die Gatespannung von der Treiberschaltung DC angelegt wird an den i-ten Block BLi, die m Einheitszellen UCi, 1-UCi, m in dem i-ten Block BL1 gleichzeitig adressiert. Daraus resultierend werden m Daten parallel ausgegeben von dem i-ten Block BLi. Die m Daten von dem i-ten Block BL1 werden übertragen durch die m Datenleitungen DL1 bis DLm an die Ausleseschaltung RC, welche dann die durch die Datenleitungen DL1 bis DLm übertragenen Daten verarbeitet.

In 1 ist gezeigt, daß eine Photodioden-Rückwärtsspannung VPD gleichzeitig an die n Blöcke BL1 bis BLn durch eine einzelne Photodioden-Rückwärtsspannungzuführungsleitung PBL angelegt wird. Da die Photodioden PD1, 1-PDn, m der Vielzahl von Einheitszellen UC1, 1-UCn, m in der Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLn alle mit der Rückwärtsspannung VPD versorgt werden, erzeugen die Photodioden PD1, 1-PDn, m die Photoladungen entsprechend der Intensität des Lichts, das von dem Dokument einfällt und geben reinen Photostrom resultierend aus den erzeugten Photoladungen aus.

Jedoch hat der herkömmliche lineare Kontaktbildsensor der Parallelausleseart einen Nachteil, als daß Überkreuzungen (Abschnitte a in 1) zwischen den nebeneinanderliegenden Datenleitungen DL gebildet werden, was in der Bildung parasitärer Kapazitäten resultiert. Die parasitären Kapazitäten verursachen Übersprechen und Lecken zwischen den Datenleitungen, was in der Erzeugung einer Verzerrung und eines Rauschens in dem Datensignal resultiert. Daraus resultierend werden die Daten ungenau. Ebenfalls werden Überkreuzungen (Abschnitte b in 1) zwischen den nebeneinanderliegenden Gateadreß- und Datenleitungen GAL und DL gebildet, was in der Bildung parasitärer Kapazitäten resultiert. Die parasitären Kapazitäten absorbieren einen Teil der Datensignalladungen, die über die Datenleitungen an die Ausleseschaltung übertragen werden und verursachen dadurch, daß die Ausgabedaten ungenau werden. Weiterhin kann, um die absorbierten Ladungen zu entladen und dann die entladenden Ladungen an die Ausleseschaltung RC zu übertragen, eine konstante Ladungsübertragungszeit nach dem Abschalten der Gatevorspannung erforderlich sein. Das resultiert in einem unnötigen Anstieg in der Datenauslesezeit.

Mit Bezug auf 2 ist ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer selektiven Ausleseart gezeigt. Der lineare Kontaktbildsensor der selektiven Ausleseart in 2 ist ein Sensor zur Verbesserung in dem linearen Kontaktbildsensor der Parallelausleseart. Hierbei besteht eine Einheitszelle UC aus einer lichterfassenden Photodiode PD und einem Dünnfilmschalttransistor (TFT) TR.

Wie in 2 gezeigt, umfaßt der lineare Kontaktbildsensor der selektiven Ausleseart eine Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLm, welche hintereinanderfolgend und linear angeordnet sind. Jeder der Blöcke BL1 bis BLm hat n Einheitszellen UC1 bis UCn. Der lineare Kontaktbildsensor der selektiven Ausleseart umfaßt ebenfalls n Gateadreßleitungen GAL1 bis GALn entsprechend den Einheitszellen UC1 bis UCn in jedem Block und m Datenleitungen DL1 bis DLm entsprechend den Blöcken BL1 bis BLm.

Dabei ist jede der n Gateadreßleitungen GAL1 bis GALn verbunden mit einem Gateanschluß eines entsprechenden TFTs TR1 bis TRn in den n Einheitszellen UC1 bis UCn in jedem Block und jede der Datenleitungen DL1 bis DLm ist gemeinsam verbunden mit Drainanschlüssen der n TFTs TR1 bis TRn in den n Einheitszellen UC1 bis UCn in einem entsprechenden der Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLm.

Beim Betrieb empfangen die Photodioden PD1, 1-PDm, n der Vielzahl von Einheitszellen UC1, 1-UCm, n in der Vielzahl von Blöcken BL1 bis BLm das Licht, das darauf von dem Dokument einfällt und erzeugen die resultierenden Photoladungen. Dabei wählt die Treiberschaltung DC eine der Vielzahl von Gateadreßleitungen GAL1 bis GALn, um dadurch einen entsprechenden der TFTs TR1 bis TRn in den n Einheitszellen UC1 bis UCn in jedem Block anzuschalten. Daraus resultierend werden Daten ausgegeben von der Einheitszelle in jedem Block entsprechend der ausgewählten Gateadreßleitung. Es wird nämlich ein Datenwert selektiv ausgegeben in der Einheit des Blocks und die Daten, die von den Blöcken selektiv ausgegeben werden, werden durch die entsprechenden Datenleitungen DL1 bis DLm jeweils angelegt an die Ausleseschaltung RC.

In 2 ist ähnlich wie in 1 gezeigt, daß eine Photodioden-Rückwärtsvorspannung VPD gleichzeitig angelegt ist an die Photodioden PD1, 1-PDm, n der Vielzahl von Einheitszellen UC1, 1-UCm, n in der m Blöcken BL1 bis BLm durch eine einzelne Photodioden-Rückwärtsspannung-Zuführungsleitung PBL.

Bei dem linearen Kontaktbildsensor von 2 werden beispielsweise die Daten ausgegeben von der i-ten Einheitszelle UC1, i-UCn, i in den Blöcken BL1 bis BLm entsprechend der ausgewählten Gateadreßleitung GALi und die Ausgabedaten werden jeweils übertragen durch die entsprechenden Datenleitungen. Daraus resultierend werden die Überkreuzungen zwischen den nebeneinanderliegenden Datenleitungen DL, wie gezeigt in 1, nicht gebildet, was nicht in einer Bildung parasitärer Kapazitäten resultiert.

Jedoch gibt es bei dem linearen Kontaktbildsensor von 2, ähnlich wie bei dem in 1, noch ein Problem, daß die parasitären Kapazitäten aufgrund den Überkreuzungen (Abschnitte c in 2) zwischen den nebeneinanderliegenden Daten- und Gateadreßleitungen DL und GAL noch vorhanden sind. Das resultiert in der Erzeugung eines Rauschens in dem Datensignal und somit eines unnötigen Anwachsens in der Datenauslesezeit.

Andererseits können bei dem linearen Kontaktbildsensor von 2 im Unterschied zu dem von 1 parasitäre Kapazitäten aufgrund Überkreuzungen (Abschnitte d in 2) zwischen nebeneinanderliegenden Gateadreßleitungen GAL gebildet werden. Diese parasitären Kapazitäten sind von keiner direkten Relevanz für die Datenleitungen DL und somit haben sie keinen Effekt auf das Datensignal, solange kein Kurzschlußausfall erzeugt wird.

Mit Bezug auf 3 ist ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer Mäanderleitungsart gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, besteht jede der Einheitszellen UC1 bis UCm aus einer Photodiode PD und einem Dünnfilmtransistor (TFT) TR. Gateanschlüsse der TFTs TR1 bis TRm in den m Einheitszellen UC1 bis UCm sind gemeinsam verbunden mit einer Gateadreßleitung GAL, welche verbunden ist in der Einheit des Blocks. Daraus resultierend sind die insgesamt 38 Adreßleitungen GAL1 bis GAL38 so vorgesehen, daß sie gleichzeitig die m Einheitszellen UC1 bis UCm in der Einheit des Blocks BL adressieren. Eine der m Einheitszellen UC1 bis UC38, m in den 38 Blöcken BL1 bis BL38 ist in der Einheit des Blocks ausgewählt und Drainanschlüsse der TFTs TR der 38 Einheitszellen UC, welche so gewählt sind, werden gemeinsam verbunden, um dadurch eine Datenleitung DL zu bilden.

Bei dem linearen Kontaktbildsensor der Mäanderleitungsart in 2 sind die Drainanschlüsse der TFTs in den Einheitszellen, welche an der gleichen Position in der Einheit zweier Blöcke angeordnet sind, miteinander verbunden, um dadurch eine Datenleitung der Mäanderstruktur zu bilden. Zum Beispiel können die Datenleitungen der Mäanderstruktur wie folgt gebildet werden: die erste Datenleitung DL1 wird gebildet durch nacheinanderfolgendes Verbinden des Drainanschlusses des TFT TR1, 1 der erste Einheitszelle UC1, 1 in dem ersten Block BL1, des Drainanschlusses des TFT TR2, m der m-ten Einheitszelle UC2, m in dem zweiten Block BL2, ..., dem Drainanschluß des TFT TR37, 1 der ersten Einheitszelle UC37, 1 in dem 37-sten Block BL1 und dem Drainanschluß des TFT TR38, m der m-ten Einheitszelle UC38, m in dem 38-ten Block BL38.

Andererseits werden die m Datenleitungen DL1 bis DLm mit Drainanschlüssen der TFTs TR1, 1 bis TR38, m der m Einheitszellen UC1, 1-UC38, m in den 38 Blöcken BL1 bis BL38 jeweils verbunden. Zum Beispiel wird in dem ersten BLock BL1 die erste Einheitszelle UC1, 1 verbunden mit der ersten Datenleitung DL1, die zweite Einheitszelle UC1, 2 verbunden mit der zweiten Datenleitung DL2, ...., die m-1-te Einheitszelle UC1, m-1 verbunden mit der m-l-ten Datenleitung DLm-1 und die m-te Einheitszelle UC1 verbunden mit der m-ten Datenleitung DLm. In dem zweiten Block BL2 wird in umgekehrter Reihenfolge mit dem ersten Block BL1 die erste Einheitszelle UC2, 1 verbunden mit der m-ten Datenleitung DLm, die zweite Einheitszelle UC2, 2 verbunden mit der m-1-ten Datenleitung DLm-1, ...., die m-1-te Einheitszelle UC2, m-1 verbunden mit der zweiten Datenleitung DL2 und die m-te Einheitszelle UC2, m verbunden mit der ersten Datenleitung DL1.

Mit anderen Worten werden die ungeraden Blöcke BL1, BL3, ... und BL37, die Datenleitungen DL1 bis DLm sequentiell jeweils mit den Einheitszellen UC1 bis UCm verbunden und in den geraden Blöcken BL2, BL4, ... und BL38 die Datenleitungen DL1 bis DLm in umgekehrter Reihenfolge verbunden mit den Einheitszellen UC1 bis UCm. Aus diesem Grunde werden erste und zweite Ausleseschaltungen RC1 und RC2 jeweils verbunden mit den Datenleitungen DL1 bis DL38 der ungeraden und geraden Blöcke BL1, BL3, ... und BL37 und BL2, BL4, ... und BL38, um jeweils Daten daraus auszulesen. Daraus resultierend werden die Daten von den ungeraden Blöcken BL1, BL3, ... und BL37 ausgelesen durch die erste Ausleseschaltung RC1 und die Daten von den geraden Blöcken BL2, BL4, ... und BL38 ausgelesen durch die zweite Ausleseschaltung RC2. Das ermöglicht das Verarbeiten genauer Daten.

Obwohl der lineare Kontaktbildsensor der Mäanderleitungsart in 3 gewünscht ist, da die Erzeugung parasitärer Kapazitäten aufgrund der Überkreuzungen zwischen den nebeneinanderliegenden Datenleitungen vermieden werden können, jedoch ein Nachteil als daß es noch die parasitären Kapazitäten aufgrund von Überkreuzungen (Abschnitt e in 3) zwischen den nebeneinanderliegenden Daten und Gateadreßleitungen DL und GAL gibt. Das resultiert in der Erzeugung eines Rauschens in dem Datensignal und somit eines unnötigen Anstiegs in der Datenauslesezeit. Es gibt ebenfalls parasitäre Kapazitäten aufgrund von Überkreuzungen (Abschnitt f in 3) zwischen den nebeneinanderliegenden Daten und Photodioden-Rückwärtsspannungszuführuntgsleitungen DL und PBL. Diese parasitären Kapazitäten absorbieren einen Teil der Datensignalladungen, die übertragen werden durch die Datenleitungen an die Ausleseschaltungen, was in einer Ungenauigkeit in den Ausgabedaten und Erzeugung eines Rauschens darin resultiert.

Andererseits kann es parasitäre Kapazitäten aufgrund von Überkreuzungen (Abschnitt g in 3) zwischen den nebeneinanderliegenden Gateadreß- und Photodioden-Rückwärtsspannungs-Zuführungsleitungen GAL und PBL geben. Diese parasitären Kapazitäten haben keine direkte Relevanz für die Datenleitungen DL ähnlich denen aufgrund der Überkreuzungen zwischen den nebeneinanderliegenden Gateadreßleitungen GAL, und haben somit keinen Effekt auf das Datensignal, solange kein Kurzschlußausfall erzeugt wird.

Der lineare Kontaktbildsensor der Mäanderleitungsart hat insbesondere einen Nachteil, als die Photodioden, welche mit konstantem Abstand auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, in der Größe reduziert sind, da die Datenleitungen DL1 bis DL38 zwischen den Einheitszellen durchgeführt werden. Das resultiert in einer Erniedrigung einer Lichtempfangsfläche entsprechend einer effektiven Fläche des Bildsensors. Aus diesem Grund degradiert die Mäanderleitungsart nicht nur die Qualität des Bildsensors, sondern ist auch nicht anwendbar für einen Hochauflösungs-Bildsensor.

Deshalb wurde die vorliegende Erfindung in Anbetracht der obigen Probleme geschaffen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kontaktbildsensor-Modul hoher Qualität zu schaffen, welches in der Lage ist, perfekt Überkreuzungen zwischen Datenmetalleitungen und zwischen Datenmetalleitungen und anderen Metalleitungen perfekt zu beseitigen, welche unvermeidbar sind in einer Matrixschaltungs-Verdrahtungsart.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch ein Kontaktbildsensor-Modul mit: einer Vielzahl von Blöcken zum Umwandeln von Licht, das darauf einfällt, in Bilddaten, wobei die Blöcke eine Vielzahl von Einheitszellen haben, wobei eine Einheitszelle einen lichtelektronischen Umwandler und ein Schaltungselement umfaßt; einer Vielzahl gemeinsamer Leitungen zum Anlegen einer Treiberspannung für die lichtelektronischen Umwandler mit einem ersten vorbestimmten Wert und einer Treiberspannung für die Schaltelemente mit einem zweiten vorbestimmten Wert, wobei jede gemeinsame Leitung der Vielzahl von gemeinsamen Leitungen verbunden ist mit einem Gate (Treiberteil) einer entsprechenden Einheitszelle und ein lichtelektronischer Umwandler einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block; einer Treiberschaltung zum Schaffen der Treiberspannung in aufeinanderfolgender Reihenfolge für jede gemeinsame Leitung für das Schaltungselement eine vorbestimmte Zeit lang, während des Schaffens der Treiberspannung für den lichtelektronischen Umwandler für die Vielzahl von gemeinsamen Leitungen mit Ausnahme einer gemeinsamen Leitung, die versehen ist mit der Spannung für das Schaltungselement, wodurch die Schaltungselemente der entsprechenden Einheitszellen in jedem Block betrieben werden; einer Vielzahl von Datenleitungen zum Übertragen der Bilddaten, wobei jede Datenleitung der Vielzahl von Datenleitungen verbunden ist mit allen Schaltelementen eines entsprechenden Blocks; und einer Einrichtung zum Empfangen der Bilddaten über die Vielzahl von Datenleitungen zum Auslesen.

Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
1 ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer Parallelausleseart;
2 ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer selektiven Ausleseart;
3 ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen linearen Kontaktbildsensors einer Mäanderleitungsart;
4 ein Schaltungsdiagramm eines linearen Kontaktbildsensors einer überkreuzungsfreien Metalleitungsart in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
5 ein Layoutdiagramm von Einheitszellen in einem Block in dem Sensor von 4;
6 eine Querschnittsansicht aufgenommen entlang der Linie A-A' von 5;
7 eine Querschnittsansicht aufgenommen entlang der Linie A-A'' von 5; und
8A bis 8G Zeitablaufpläne eines Signals von der i-ten Einheitszelle in jedem Block in dem Sensor von 4.
Mit Bezug auf 4 ist ein Schaltungsdiagramm eines linearen Kontaktbildsensors einer nicht überkreuzenden Metalleitungsart in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das lineare Kontaktbildsensor-Modul der überkreuzungsfreien Metalleitungsart der vorliegenden Erfindung umfaßt m Blöcke zum Erkennen eines Dokumentenbildes. Jeder der m Blöcke hat n Einheitszellen, wobei jede ein Schaltelement und einen lichtelektronischen Umwandler, welcher mit dem Schaltelement verbunden ist, umfaßt. Der lineare Kontaktbildsensor der vorliegenden Erfindung umfaßt ebenfalls n gemeinsame Leitungen CL1 bis CLn entsprechend den Einheitszellen in jedem Block. Jede der gemeinsamen Leitungen CL1 bis CLn ist verbunden mit einem Gate des Schaltelements einer entsprechenden der Einheitszellen und einer Anode des lichtelektronischen Umwandlers einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block. Zum Beispiel ist die i-te gemeinsame Leitung CLi verbunden mit dem Gate des Schaltelements der i-ten Einheitszelle UCx, i (wobei x eine zufällige Zahl ist) und der Anode des lichtelektronischen Umwandlers der i-1-ten Einheitszelle UCx, i-1 in jedem Block. Die gemeinsame Leitung CL1 ist nämlich verbunden mit dem Gate des Schaltelements der ersten Einheitszelle UCx, 1 und der Anode des lichtelektronischen Umwandlers der n-ten Einheitszelle UCx, n in jedem Block.
Der lineare Kontaktbildsensor der vorliegenden Erfindung umfaßt ebenfalls eine Treiberschaltung zum Anlegen von Rückwärtsvorspannungen und aufeinanderfolgender Schaltelement-Treiberspannungen G1 bis Gn an die Einheitszellen in jedem Block über die gemeinsamen Leitungen Cl1 bis CLn.
Der lineare Kontaktbildsensor nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ebenfalls eine Vielzahl von Datenleitungen, die jeweils verbunden sind mit allen Schaltelementen eines entsprechenden Blocks und eine Ausleseschaltung, welche mit den Datenleitungen verbunden ist.
Der Betrieb des linearen Kontaktbildsensors mit dem oben erwähnten Aufbau in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird im weiteren detailliert beschrieben werden.
Anschlüsse G1/VPD, n-Gn/VPD, n-1 der Treiberschaltung sind jeweils verbunden mit gemeinsamen Leitungen CL1 bis CLn, von denen jede verbunden ist mit dem Gate des Schaltelements einer entsprechenden Einheitszelle und der Anode des lichtelektronischen Umwandlers einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block.
Anfangs werden die Rückwärtsvorspannungen erzeugt von allen Anschlüssen G1/VPD, n-Gn/VPD, n-1 der Treiberschaltung. Zu dieser Zeit speichern die lichtelektronischen Umwandler der Einheitszellen in jedem Block darauf Photoladungen entsprechend dem Licht, das darauf einfällt. Unter dieser Bedingung auf Anlegen der Schaltelement-Treiberspannung des erwünschten Werts von dem Anschluß G1/VPD, n der Treiberschaltung an die entsprechende gemeinsame Leitung CL1 wird das Schaltelement TRx, 1 der entsprechenden Einheitszelle in jedem Block eingeschaltet. Daraus resultierend wird die auf dem lichtelektronischen Übertrager PDx, 1 gespeicherte Photoladung in der entsprechenden Einheitszelle übertragen über das Schaltelement TRx, 1 an eine entsprechende Datenleitung DL1 bis DLn. Zu dieser Zeit wird der lichtelektronische Umwandler einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block in seinem Aus-Zustand gehalten während des Anlegens der Schaltelement-Treiberspannung G1 von dem Anschluß G1/VPD, n der Treiberschaltung.
Auf diese Art und Weise werden die Schaltelement-Treiberspannung G2 bis Gn sequentiell angelegt an entsprechende gemeinsame Leitungen CL2 bis CLn, um dadurch die Bilddaten an die Ausleseschaltung zu übertragen.
Dabei bezeichnen die Indizes in den Bezugszeichen VPD, 1-VPD, n die Rückwärtsvorspannungen und nicht eine Differenz zwischen den Rückwärtsvorspannungen, sondern unterscheiden die Einheitszellen in jedem Block voneinander. Das gilt ähnlich für die Referenzzeichen G1 bis Gn, die die Schaltelement-Treiberspannungen bezeichnen.
8A bis 8G sind Zeitablaufpläne zum Illustrieren eines Betriebs der i-ten Einheitszelle UCx, i (wobei x = 1 – m) in jedem Block im Sensor von 4 ist. Der lichtelektronische Umwandler PDx, i der i-ten Einheitszelle UCx, i speichert auf sich eine Photoladung entsprechend dem Licht, das auf ihn einfällt während des Anlegens der Rückwärtsvorspannung. In 8A ist tst die Zeit, während die Photoladung auf dem lichtelektronischen Umwandler PDx, i gespeichert wird. Dabei wird bei Erzeugen der Schaltelement-Treiberspannung von dem Anschluß Gi/VPD, i-1 der Treiberschaltung die Treiberspannung Gi angelegt durch die entsprechende gemeinsame Leitung CLi an das Gate des Schaltelements TRi der i-ten Einheitszelle UCx, i in jedem Block. Daraus resultierend wird das Schaltelement TRi angetrieben, während der Zeit, während die Treiberspannung G1 angelegt ist, wie in 8B gezeigt.
Wenn das Schaltelement TRi angetrieben wird, wird die auf dem lichtelektronischen Umwandler PDx, i gespeicherte Photoladung transferiert an einen Kondensator Cst in der Ausleseschaltung, wie in 8D gezeigt. Hierbei ist t_trans die Zeit, während der das Schaltelement TRi angetrieben wird, i.e. die Photoladung auf dem lichtelektronischen Umwandler PDx, i wird an den Kondensator Cst in der Ausleseschaltung übertragen.
Dann wird ein Schalter SW1, x in der Ausleseschaltung eingeschaltet, um dadurch zu veranlassen, daß die auf dem Kondensator Cst gespeicherte Ladung oder die Bilddaten ausgelesen werden, wie gezeigt in den 8E bis 8F. Wenn der Schalter SW1, x ausgeschaltet wird, und ein Schalter SW2, x eingeschaltet wird, wird die verbleibende Ladung entladen, wie in 8G gezeigt. Es sei dabei bemerkt, daß ein Rauschen in den zuvor ausgelesenen Daten enthalten sein kann. Aus diesem Grund gibt es eine Notwendigkeit zum separaten Auslesen der Rauschdaten und Subtrahieren der ausgelesenen Rauschdaten von den zuvor ausgelesenen Daten, um somit reine Bilddaten zu erhalten. Deshalb werden die Rauschdaten ausgelesen, wenn der Schalter SW2, x ausgeschaltet ist und der Schalter SW1, x wieder eingeschaltet ist.
Darauf wird die Schaltelement-Treiberspannung Gi + 1 angelegt an das Schaltelement TRx, i + 1 der i-ten Einheitszelle in jedem Block während der Zeit ttrans. Dabei verursacht das die Schaltelement-Treiberschaltung Gi + 1 eine kleine Änderung in der Photoladung, die gespeichert ist auf dem lichtelektronischen Umwandler PDx, i der i-ten Einheitszelle UCx, i in jedem Block nach dem Entladen der zuvor gespeicherten Ladung. Dann beginnt bei Anlegen der Rückwärtsvorspannung an die gemeinsame Leitung CLi + 1 der lichtelektronische Umwandler PDx, i die Photoladung entsprechend des Lichts, das darauf einfällt, zu speichern, wie gezeigt in den 8A und 8C.
Bemerkenswerterweise ist die Ladungstransferzeit ttrans eine ignorierbare kurze Zeit verglichen mit der Zeit t_st, während der die Photoladung auf der Photodiode PD gespeichert wird. Die kleine Änderung der Photoladung wird erzeugt unmittelbar nach dem Auslesen der Daten von der i-ten Einheitszelle. Die Menge der Photoladung, die auf der Photodiode PD gespeichert wird, hängt nicht ab von der Ladungsspeicherzeit tst, sondern hängt ab von der Wellenlänge und Intensität des Lichts, das auf die Photodiode PD einfällt.
Deshalb hat die kleine Änderung der Photoladung keinen Effekt auf die Daten der Gruppe i.
Mit Bezug auf 5 ist ein Layoutdiagramm der Einheitszelle in einem Zufallsblock in dem Sensor von 4 gezeigt. Wie oben erwähnt mit Bezug auf 4 ist die i-te gemeinsame Leitung CLi verbunden mit dem Gate des i-ten Schaltelements (TFT) und des i-1-ten lichtelektronischen Umwandlers (Photodiode). Daraus resultierend ist in 5 vorausgesetzt, daß die zentrale gemeinsame Leitung die i-te gemeinsame Leitung CLi ist, die zentrale Photodiode, die mit der zentralen gemeinsamen Leitung verbunden ist, die i-1-te Photodiode PD-1. Dabei ist eine Source 60 des i-1-ten Schaltelements (TFT) TRi-1 verbunden mit einer unteren Metallelektrode 50 der i-1-ten Photodiode PDi-1 und ein Gate 80 des i-ten Schaltelements (TFT) TRi ist verbunden mit der i-ten gemeinsamen Leitung CLi über eine obere ITO transparente Elektrode 70 der i-ten Photodiode PDi.
6 ist eine Querschnittsansicht aufgenommen entlang der Linie A-A' von 5. In dieser Zeichnung ist die Verbindung der Sourceelektrode 60 des i-1-ten Schaltelements (TFT) Tri-1 und der unteren Metallelektrode 50 der i-1-ten Photodiode PDi-1 und die Verbindung der gemeinsamen Leitung Cli und der oberen ITO transparenten Elektrode 70 der i-1-ten Photodiode PDi-1 gezeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht aufgenommen entlang der Linie A-A'' von 5. In dieser Zeichnung ist die Konstruktion der Gateelektrode 80 des i-ten TFT Tri der i-ten Einheitszeille UCi und der oberen ITO transparenten Elektrode 70 der i-ten Photodiode PDi-1 der vorhergehenden Einheitszelle UCi-1 und die Verbindung der gemeinsamen Leitung CLi und der oberen ITO transparenten Elektrode 70 der i-1-ten Photodiode PDi-1 gezeigt.
Wie im vorigen beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Überkreuzungen zwischen den Datenmetalleitungen und zwischen den Datenmetalleitungen und anderen Metalleitungen perfekt entfernt werden, welche unvermeidbar bei der Matrixschaltungs-Verdrahtungsart sind. Deshalb kann die Erzeugung von Rauschen aufgrund parasitärer Kapazitäten resultierend aus Überkreuzungen und die unnötige Datenauslesezeit somit reduziert werden. Daraus resultierend ist es möglich, einen Kontakbildsensor hoher Qualität zu erhalten.

Claims

Kontaktbildsensor-Modul mit: – einer Vielzahl von Blöcken (BL1 bis BLm) zum Umwandeln von Licht, das darauf einfällt, in Bilddaten, wobei die Blöcke (BL1 bis BLm) eine Vielzahl von Einheitszellen (UC1, 1 bis UCm, n) haben, wobei eine Einheitszelle (UC1, 1 bis UCm, n) einen lichtelektronischen Umwandler (PD1, 1 bis PDm, n) und ein Schaltelement (TR1, 1 bis TRm, n) umfasst; – einer Vielzahl gemeinsamer Leitungen (CL1 bis CLn) zum Zuführen einer Treiberspannung für die lichtelektronischen Umwandler (PD1, 1 bis PDm, n) mit einem ersten vorbestimmten Wert und einer Treiberspannung für die Schaltelemente (TR1, 1 bis TRm, n) mit einem zweiten vorbestimmten Wert, wobei jede gemeinsame Leitung der Vielzahl gemeinsamer Leitungen (CL1 bis CLn) verbunden ist mit einem Gate einer entsprechenden Einheitszelle und einem lichtelektronischen Umwandler einer vorhergehenden Einheitszelle in jedem Block; – einer Treiberschaltung (G1 bis Gn) zum Anlegen der Treiberspannung in nacheinanderfolgender Reihenfolge an jede gemeinsame Leitung (CL1 bis CLn) für das Schaltelement (TR1, 1 bis TRm, n) während einer vorbestimmten Zeit, während des Vorsehens der Treiberspannung für den lichtelektronischen Umwandler (PD1, 1 bis PDm, n) für die Vielzahl gemeinsamer Leitungen mit Ausnahme einer gemeinsamen Leitung, die versehen ist mit der Spannung für das Schaltelement, wodurch die Schaltelemente entsprechender Einheitszellen in jedem Block angesteuert werden; – einer Vielzahl von Datenleitungen (DL1 bis DLm) zum Übertragen der Bilddaten, wobei jede Datenleitung (DL1 bis DLm) der Vielzahl von Datenleitungen (DL1 bis DLm) mit allen Schaltelementen eines entsprechenden Blocks verbunden ist; und – einer Einrichtung zum Empfangen der Bilddaten (RC) über die Vielzahl von Datenleitungen (DL1 bis DLm) zum Auslesen.
Kontaktbildsensor-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtelektronische Umwandler eine Photodiode (PD1, 1 bis PDm, n) ist.
Kontaktbildsensor-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (TR1, 1 bis TRm, n) ein Dünnfilmtransistor ist.