JP2930824B2 - コンタクト映像センサのモジュール - Google Patents
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/701—Line sensors
Description
ーソナルコンピュータなどにおける文書上の文字や画像
を読出すコンタクト映像センサのモジュール(Contact
image sensormodule)に関し、特に、マトリックス回路
配線方式の難点であるメタルライン間のクロスオーバー
(cross over)を完全に除去した高画質(High qualit
y)のコンタクト映像センサのモジュールに関する。
ファクシミリにおいて文書内容を送受信する場合、文書
上の文字や画像を感知するために使用されるデバイス
で、どの位速い信号処理時間でノイズがない正確な信号
を出力できるかによってその性能が左右される。
なされている薄膜素子で構成されるマトリックス配線方
式のリニアーコンタクト映像センサは、1つのリードア
ウト(Read Out)用ICだけでデータをリードすること
ができ、コンパクトなシステムが作れるので、センサの
コスト節減ができ、かつスループットの向上ができた。
図1は、従来、主に使用された並列リードアウト(Pa
rallel read out )方式のリニア−映像センサの回路図
である。
れて入いる光を受けて光電荷(Photo charge)を発生さ
せるための光感知手段であるフォトダイオード(PD)
と、この前記フォトダイオード(PD)で発生した光電
荷を通過させるためのスイッチング手段である薄膜トラ
ンジスタ(Thin Film Transister:TFT)(TR)とから
なる。単位セル(UC)において符号Ci は、フォトダ
イオード(PD)の内部キャパシタンス(capacitance)
を等価回路的に示したものである。
サは、各々m個の単位セル(UC1−UCm)を有す
る、連続的に線形配列された画像認識用複数のブロック
(BL1−BLn)と、各ゲートアドレスラインが前記
複数のブロック(BL1−BLn)中、対応するブロッ
クを構成するm個の単位セル(UC1−UCm)のm個
のTFT(TR1−TRm)の共通接続されたゲートに
連結される、駆動回路(DC)から発生されたバイアス
をその対応するブロックに印加するための複数のゲート
アドレスライン(GAL1−GALn)と、各データラ
インが各ブロックのn個の単位セル(UC1−UCm)
のTFT(TR1−TRm)のドレーン端子に各々連結
され、複数のブロック(BL1−BLn)中該当ブロッ
クから同時に出力されるデータを読出回路(RC)に電
送するための複数のデータライン(DL1−DLm)と
からなる。
は、複数のブロック(BL1 −BLn)の複数の単位セ
ル(UC1.1 −UCn.m )のフォトダイオード(PD)
は、文書から反射される光を感知して光電荷を発生す
る。この時、駆動回路(DC)から発生された複数のゲ
ートアドレスライン(GAL1 −GALn )中、1つの
該当ゲートアドレスラインを介して複数のブロック(B
L1 −BLn )中、該当ブロックに印加される。
ゲートバイアスが印加されると、i番目のブロック(B
Li )のm個の単位セル(UCi.1 −UCi.m )が同時
にアドレスされ、1つのブロック(BLi )からm個の
データが並列に出力され、m個のデータライン(DL1
−DLm )を介して読出回路(RC)に電送され、読出
回路(RC)はデータライン(DL1 −DLm )を介し
て入力されるデータを処理する。
イアス(VPD)がブロックの区分がなく1つのフォトダ
イオード逆バイアス印加ライン(PBL)を介してn個
のブロックに同時に印加される。
Ln )を構成する複数の単位セル(UC1.1 −U
Cn.m )のフォトダイオード(PD1.1 −PDn.m )
は、全ての逆バイアス(VPD)が印加されておるので、
フォトダイオード(PD1.1 −PDn. m )は文書から反
射される光の強さにより光電荷を発生し、光電荷による
純粋な光電流のみを出力する。
像センサは、映像センサにおいて、データライン(D
L)間のクロスオーバ(a部分)が生じ、このようなク
ロスオーバによる寄生キャパシタンスによってデータラ
イン間のクロストーク(crosstalk:漏話)およびリー
ク(leak)原因になり、データ信号の歪曲およびノイズが
発生され、これにより正確なデータが得られないという
問題点があった。
データライン(DL)の間のクロスオーバ(b部分)が
発生して寄生キャパシタンスが存在することとなる。
ライン(DL)間のクロスオーバによる寄生キャパシタ
ンスは、データ信号電荷の中、一部がデータラインを介
して読出回路へ伝達される途中吸収されて出力データが
不正確になる。
を、さらに放電させて読出回路(RC)へ伝達させるた
めには、ゲートバイアスがオフされた後、一定の電荷伝
達時間(Charge transfer time)を必要とするので、不
必要なデータ読出時間(Dataread out time)がかかる
問題点があった。
リニア−映像センサ回路図である。
e Read out)方式のリニア−映像センサは、図1の並列
リードアウト方式のリニア−映像センサにおいて発生さ
れる問題点を改善させたセンサである。
光感知用フォトダイオード(PD)およびスイッチング
用TFT(TR)からなり、n個の単位セル(UC1 −
UCn )を有するm個のブロック(BL1 −BLm )が
連続的に線形配列された構造を有する。
(BL1 −BLm )のn個の単位セル(UC1 −U
Cn )に対応するn個のゲートアドレスライン(GAL
1 −GALn )を有し、各ブロック(BL1 −BLm )
に対応するm個のデータライン(DL1 −DLm )を有
する。すなわち、各ブロック(BL1 −BLm )におい
て、i番目に配列された単位セル(UCi.1 −U
Cm.i )のTFT(TRi.1 −TRm.i )のゲート電極
が共通接続されてn個のゲートアドレスライン(GAL
1−GALn )中、該当するゲートアドレスライン(G
ALi )に連結され、各ブロック毎にn個の単位セルの
TFTのドレーン電極が共通接続され、m個のデータラ
イン(DL1 −DLm )中、該当データラインに連結さ
れる。
ロック(BL1 −BLm )を構成する複数の単位セル
(UC1.1 −UCm.n )のフォトダイオード(PD1.1
−PDm.n )が文書から反射される光を感知して光電荷
を発生する。駆動回路(DC)により複数のゲートアド
レスライン(GAL1 −GALn )中、1つのゲートア
ドレスラインが選択され、この選択されたゲートアドレ
スラインに対応する各ブロックの単位セルのTFTがオ
ンされる。
スラインに対応する各ブロックの単位セルからデータが
出力されるので、各ブロック当り1つのデータが選択的
に出力され、選択的に出力されたデータが各データライ
ン(DL1 −DLm )を介して読出回路(RC)に印加
されて処理される。
ダイオード逆バイアス(VPD)が1つのフォトダイオー
ド逆バイアス印加ライン(PBL)を介してブロックの
区分がなくて全ての単位セル(UC1.1 −UCm.n )の
フォトダイオード(PD1.1−PDm.n )に共通に印加
される。
1 −BLm )を構成するn個の単位セル(UC1 −UC
n )中、1つの選択されたゲートアドレスライン(GA
Li)に対応する各ブロック当りのi番目の単位セル
(UC1.i −UCn.i )からデータが出力され、各ブロ
ックから出力されるデータが各ブロックのデータライン
を介して出力されるので、図1のようなデータライン
(DL)間のクロスオーバ(a部分)が発生しないの
で、これによる寄生キャパシタンスは存在しない。
L)とゲートアドレスライン(GAL)間のクロスオー
バ(図2のc部分)による寄生キャパシタンスが依然と
して存在してデータ信号にノイズが発生し、不必要なデ
ータの読出時間に遅延が招来する。
ライン(GAL)間のクロスオーバ(図2d′部分)に
よる寄生キャパシタンスが形成される。この寄生キャパ
シタンスはデータライン(DL)とは直接的に関連がな
く、短絡(Short failure )発生がないだけデータ信号
には影響がない。
−映像センサの回路図である。Meander ライン方式のリ
ニア−映像センサは、m個の単位セル(UC1 −U
Cm )のTFT(TR1 −TRm )のゲートに共通接続
され、1つのゲートアドレスライン(GAL)に接続さ
れる。
ートアドレスライン(GAL)が連結されるので38個
のゲートアドレスライン(GAL1 −GAL38)で構成
され、各ブロック(BL)を単位としてm個の単位セル
(UC1 −UCm )が同時にアドレスされる。
L38)を各々構成するm個の単位セル(UC1.1 −UC
38.m)中で、1つのブロック当り1つの単位セルが選択
されて38個の単位セル(UC)のTFT(TR)のド
レーン端子が共通接続され1つのデータライン(DL)
を形成する。
イアス(VPD)がブロックの区分がなく1つのフォト
ダイオード逆バイアス印加ライン(PBL)を介してn
個のブロックに同時に印加される。図3を参照すれば、
Meander構造のリニア−映像センサは、2ブロッ
ク毎に同一位置に配列されている単位セルのTFTのド
レーン端子が連結されてMeander構造の1つのデ
ータライン(DL)を形成し、1つのデータラインを形
成する方法は、例えば第1データライン(DL1)は第
1ブロック(BL1)においては第1単位セル(UC
1.1)のTFT(TR1.1)、第2ブロック(BL
2)においては第m単位セル(UC2.m)のTFT
(TR2.m)…第37ブロック(BL37)において
は第1単位セル(UC37.1)のTFT(TR37.
1)および第38ブロック(BL38)においては第m
単位セル(UC38.m)TFT(TR38.m)のド
レーン端子が順次連結されてMeander構造のデー
タラインを形成する。
ると、38個のブロック(BL1 −BL38)を各々構成
するm個の単位セル(UC1.1 −UC38.m)のドレーン
端子がm個のデータライン(DL1 −DLm )に各々連
結される。例えば、第1ブロック(BL1 )では第1単
位セル(UC1.1 )に第1データライン(DL1 )が、
第2単位セル(UC1.2 )では第2データライン(DL
2 )が…第m-1 単位セル(UC1.m-1 )に第m-1 データ
ライン(DLm-1 )および第m単位セル(UC1.m )に
第mデータライン(DLm )が各々連結され、第2ブロ
ック(BL2 )では第1ブロックとは逆順序で第1単位
セル(UC2.1 )に第mデータライン(DLm )が、第
2単位セル(UC2.2 )に第m-1 データライン(DL
m-1 )…第m-1 単位セル(UC2.m-1 )は第2データラ
イン(DL2 )および第m単位セル(UC2.m )は第1
データライン(DL1 )に各々連結される。
L1 ,BL3 …BL37)では、データライン(DL1 −
DLm )と単位セル(UC1 −UCm )が順次連結さ
れ、偶数番目のブロック(BL2 ,BL4 …BL38)で
は、データライン(DL1 −DLm)と単位セル(UC
1 −UCm )が逆順に連結される。
ロック(BL1 ,BL3 …BL37)(BL2 ,BL4 …
BL38)のデータを各々読出しするために、奇数番目お
よび偶数番目のブロック(BL1 ,BL3 …BL37)お
よび(BL2 ,BL4 …BL38)のデータライン(DL
1 −DL38)に各々読出されるRC1 ,RC2 を装着し
なければならない。
L1 ,BL3 …BL37)のデータは、第1読出回路(R
C1 )で読出し、偶数番目のブロック(BL2 ,BL4
…BL38)のデータは、第2読出回路(RC2 )で読出
すことが正確なデータを読出すこととなる。
リニア−映像センサでは、データライン(DL)とデー
タライン(DL)間のクロスオーバによる寄生キャパシ
タンスの発生は防止できるが、ゲートアドレスライン
(GAL)とデータライン(DL)間のクロスオーバ
(e部分)は依然として存在してデータ信号にノイズが
発生し、データ読出時間が不必要に遅延された。
ン(PBL)とデータ(DL)間のクロスオーバ(f部
分)の寄生キャパシタンスが存在してデータラインを介
して読出回路に伝達される電荷を一部吸収してしまうの
で、データが不正確になり、ノイズが発生する問題点が
あった。
イン(PBL)とゲートアドレス印加ライン(GAL)
間のクロスオーバ(g部分)による寄生キャパシタンス
が存在するが、この寄生キャパシタンスも前記ゲートア
ドレスライン(GAL)間の寄生キャパシタンスと同様
にデータライン(DL)には直接的に影響を及ぼさな
い。
映像センサでは、全てのデータライン(DL1 −D
L38)が単位セルの間を通過するので、半導体基板上に
一定のピッチで配列されるフォトダイオードの大きさを
減少させることになって映像センサの実効面積(Effect
ive area)に該当する受光面積が減少することとなる。
らず、高解像度(Higf resolution)用映像センサには
適用できない問題点があった。
センサにおいて問題になっているマトリックス回路方式
で発生されるデータメタルライン間のクロスオーバおよ
びデータメタルラインと他のデータメタルライン間のク
ロスオーバを除去した高画質のコンタクト映像センサを
提供することにある。
めに、本発明は、各々、スイッチング手段および光感知
手段を有し、複数のブロックで区分される画像認識用複
数の単位セルと、複数のバイアスを発生する駆動回路
と、各バイアスを各ブロック内の対応する単位セルに印
加する複数の共通ラインと、バイアスが印加された単位
セルから出力されるデータを電送する複数のデータライ
ンと、前記複数のデータラインを介して印加されるデー
タを読み出す読出回路と、を備えたことを特徴とするも
のである。
する。図4は本発明のノン−クロシングメタルライン方
式のリニア−映像センサの回路図である。
式のリニア−映像センサのモジュールは、文書画像を認
識するためのm個のブロックを有する。このm個のブロ
ックは各々スイッチング素子とcoupleされた光変換素子
とからなるn個のユニットセルで構成される。
のユニットセルに相応するn個の共通ライン(CL1 −
CLn )を有する。この各々の共通ライン(CL1 −C
Ln)は、該当ユニットセルのスイッチング素子のゲー
トおよび該当ユニットセルの直前のユニットセルの光電
変換素子のアノードに連結されている。例えば、i番目
の共通ライン(CLi )は、各ブロックのi番目の単位
セルUCx.i (ここではxは任意である)のスイッチン
グ素子のゲートおよびUCx.i-1 の光電変換素子のアノ
ードに連結されている。
素子およびUCx.n の光電変換素子に連結される。
インを介して各ブロックのユニットセルに逆バイアス電
圧を印加したのち、スイッチング素子の駆動電圧(G1
−Gn )を順次印加する駆動回路を有する。かつ、各ブ
ロック別に全てのスイッチング素子のドレーンが連結さ
れ、データラインをなし、各ブロック別のデータライン
は読出回路に連結されている。
明する。駆動回路の各端子(G1 /VPD.n−Gn /V
PD.n-1)は、各々共通ライン(CL1 −CLn )に連結
されており、各共通ラインは該当ユニットセルのスイッ
チング素子のゲートおよび該当ユニットセルの以前(pr
eceeding)のユニットセルの光電変換素子のアノードに
連結されている。
には逆バイアス電圧が印加されるようになっている。す
なわち、読出回路RCはキャパシタ(Cst.1〜C
st.m)を有しており、図4にはその接続状態の図示
が省略されているが、これらのキャパシタによって逆バ
イアス電圧が印加されるようになっている。例えば、光
電変換素子(PDx.1)の逆バイアス電圧はキャパシ
タCst.1の端子電圧に基づいており、この端子は、
スイッチング素子TRx.1のターンオン時にはTR
x.1に接続されないようになっている。
は、光電変換素子が受光する光に相当するフォトチャー
ジ(photo charge)を蓄積する。
所定値を有するスイッチング素子の駆動電圧が各ブロッ
クの該当共通ライン(CL1 )が印加すると、各ブロッ
クの該当ユニットセルのスイッチング素子(TRx.1 )
がオンとなり、該当ユニットセルの光電変換素子(PG
x.1 )で蓄積されたフォトチャージ(photo charge)
は、スイッチング素子(TRx.1 )を介して該当データ
ライン(DL1 −DLn)に各々電送される。
(preceeding)のユニットセルの光電変換素子はG1 が
印加される間にオフ状態を維持する。
の駆動電圧(G2 −Gn )が順次印加されて上記のよう
な方法により画像データが読出回路へ電送される。
PD.1−VPD.n)およびスイッチング素子駆動電圧(G1
−Gn )において、各添字は各ブロックの各ユニットセ
ルを区分するためのものであり、各逆バイアス電圧が互
に異なるとする意味はない(スイッチング素子の駆動電
圧(G1 −Gn )の場合にも同様である。)図8は各ブ
ロックのi番目ユニットセルUCx.i (xは1-m )の動
作を説明するタイミングチャートである。
は逆バイアス電圧が印加される間、この駆動回路によっ
ては電流が流れない。この場合、各フォトダイオード
は、一種のキャパシタを形成しているので、そのそれぞ
れの容量に、入射光に対応するフォトチャージが蓄積さ
れる。
る時間である(図8(A)参照)。
においてスイッチング素子駆動電圧が発生すると、駆動
電圧(Gi )は該当共通ライン(CLi )を介して各ブ
ロックのi番目ユニットセル(UCx.i )のスイッチン
グ素子(TRi )のゲートに印加され、前記駆動電圧
(Gi )が印加される時間の間、TRi が駆動される
(図8(B)参照)。この結果、前記フォトチャージが
読出回路のCstへ移送される(図8(D)参照)。
れる時間、すなわち、前記フォトチャージがCstへ移送
される時間を意味する。
がオンとなってCstに蓄積された電荷、すなわちイメー
ジデータをリードすることとなる(図8(E)(F)参
照)。
itch(SW2.x )をonすれば残留電荷をディスチャージ
(discharge )させる(図8(G)参照)。
スイッチ(SW1.x )がさらにオンとなりノイズデータ
をリードする。
含まれるので、ノイズのみを別にリードして1番目のデ
ータリードにおいて2番目のノイズリードを減らして純
粋なイメージデータを得るためである。
セルのスイッチング素子(TRx.i+1)にttra
ns時間の間、スイッチング素子駆動電圧(Gi+1)
が印加される。この時、直前に蓄積された電荷を生じさ
せた後スイッチング素子駆動電圧(Gi+1)が各ブロ
ックのi番目のユニットセルの光電変換素子(PDi)
に蓄積される光電荷に微少な変化を及ぼす。
され始めると、PDi は入射光に相応するように、フォ
トチャージを蓄積し始める(図8(A)(C)参照)。
トダイオード(PD)が、このようなフォトチャージを
蓄積する時間(Tst)に比べて無視される短時間である
ので、このような微少な変化の時点が、i番目の単位セ
ルのデータリードアウトされた直後であり、フォトダイ
オード(PD)に蓄積されるフォトチャージの量はチャ
ージ蓄積時間(tst)に依存しない。フォトダイオード
(PD)に入射する光の波長および強さに依存するの
で、i番目のデータには全く影響を及ぼさない。
対するレイアウト構成図である。図5を、図4を参照し
て説明する。図4に示すように、i番目の共通ライン
(CLi )は、i番目のスイッチング素子(TFT)の
ゲートおよびi−1番目の光電変換素子(フォトダイオ
ード)に連結されている。
いえば、このCLi に連結された中間のフォトダイオー
ドはi−1番目のフォトダイオード、すなわちPDi-1
であろう。
連結されたものは、図4に示すように、i−1番目のス
イッチング素子、すなわちTRi-1 のソース(60)で
あろう。
(70)を介してCLi に連結されたi番目のTR、す
なわちTRi のゲート(80)であろう。
である。図6はスイッチング素子(TFT)(T
Ri-1 )のソース(60)がフォトダイオード(PD
i-1 )の下部メタル電極(50)が連結されるものと、
共通ライン(CLi )とフォトダイオード(PDi-1 )
の上部ITO透明電極(70)が連結されたものであ
る。
である。図7は1つのユニットセルのTFT(TRi )
のゲート電極(80)が、以前のユニットセル(UC
i-1 )のフォトダイオード(PDi-1 )の上部ITO透
明電極(70)に連結されたものと、共通ライン(CL
i )とフォトダイオード(PDi-1 )の上部ITO透明
電極(70)が互いに連結されたものである。
次のような効果が得られる。
クス配線方式のTFTコンタクト映像センサにおいて、
マトリックスカイロ配線方式によっては難しいデータラ
イン間のクロスオーバおよびデータラインと他のメタル
ライン間のクロスオーバ部分を除去することにより、こ
のようなクロスオーバ部分で形成される寄生キャパシタ
ンスによるノイズ発生を除去することができ、かつ不必
要な読出時間の遅延を減らすことができ、これにより、
高画質のコンタクト映像センサを得られる効果がある。
サの回路図である。
ンサの回路図である。
の回路図である。
リニア映像センサの回路図である。
る。
出力処理を示すタイミングチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】各々、1つのスイッチング素子と1つの光
電変換素子とからなる複数のユニットセルを含み、光を
受けてイメージデータと変換する複数のブロックと、 各ブロック毎に1つの共通ラインが複数のユニットセル
中、該当するユニットセルのスイッチング手段と前記該
当するユニットセルの以前のユニットセルの光電変換素
子に連結される複数の共通ラインと、 前記複数の共通ラインに前記光電変換素子の駆動電圧を
印加しながら、順次に各々の複数の共通ラインに前記ス
イッチング素子の駆動電圧を所定時間の間印加する駆動
回路と、 前記スイッチング素子が駆動される時、このスイッチン
グ素子に該当する光電変換素子から出力される映像デー
タを電送するブロック別データラインと、 前記ブロック別データラインを介して伝達されるデータ
を読み出す読出回路と、 を備えたことを特徴とするコンタクト映像センサのモジ
ュール。 - 【請求項2】光電変換素子は、フォトダイオードである
ことを特徴とする請求項1記載のコンタクト映像センサ
のモジュール。 - 【請求項3】スイッチング素子は、TFTであることを
特徴とする請求項1記載のコンタクト映像センサのモジ
ュール。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019910024473A KR940006933B1 (ko) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 콘택 영상 센서 |
KR24473/1991 | 1991-12-26 |
Publications (2)
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