JP3117171B2 - 光電変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置、デ
ジタル複写機等の画像読み取り装置に用いられる光電変
換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、本従来例及び本実施例の光電変
換装置の回路図である。但しここでは９個の光センサを
有する光センサアレイの場合を一例として、取り上げ
る。

【０００３】同図において、光センサＳ１１，Ｓ１２，
Ｓ１３は３個で１ブロックを構成し、Ｓ１１〜Ｓ３３の
３ブロックで光センサアレイを構成している。光センサ
Ｓ１１〜Ｓ３３に各々対応している蓄積コンデンサＣＳ
１１〜ＣＳ３３、スイッチングトランジスタＴ１１〜Ｔ
３３も同様である。

【０００４】また光センサＳ１１〜Ｓ３３の各ブロック
内で同一順番を有する個別電極は、各々スイッチングト
ランジスタＴ１１〜Ｔ３３を介して、共通線１０１〜１
０３の一つに接続されている。

【０００５】詳細にいえば、各ブロックの第１のスイッ
チングトランジスタＴ１１、Ｔ２１、Ｔ３１が共通線１
０１に各ブロックの第２のスイッチングトランジスタＴ
１２、Ｔ２２、Ｔ３２が共通線１０２に、そして各ブロ
ックの第３のスイッチングトランジスタＴ１３、Ｔ２
３、Ｔ３３が共通線１０３に、それぞれ接続されている
（このような接続をマトリクス接続と呼ぶ）。

【０００６】スイッチングトランジスタＴ１１〜Ｔ３３
のゲート電極は、ブロック毎に共通接続され、ブロック
ごとにシフトレジスタ２０１の並列出力端子に接続され
ている。したがって、シフトレジスタ２０１のシフトタ
イミングによってスイッチングトランジスタＴ１１〜Ｔ
３３はブロック毎に順次ＯＮ状態となる。共通線１０１
〜１０３は、各々スイッチングトランジスタＴＳ１〜Ｔ
Ｓ３を介して、アンプ２０４に接続されている。

【０００７】また図３において、共通線１０１〜１０３
は、それぞれ負荷コンデンサＣＬ１〜ＣＬ３を介して設
置され、且つスイッチングトランジスタＲＳ１〜ＲＳ３
を介して接地されている。

【０００８】負荷コンデンサＣＬ１〜ＣＬ３の容量は蓄
積コンデンサＣＳ１１〜ＣＳ３３のそれよりも十分大き
くとっておく。スイッチングトランジスタＲＳ１〜ＲＳ
３の各ゲート電極は共通に接続され、端子１０４に接続
されている。すなわち、端子１０４にハイレベルが印加
されることで、スイッチングトランジスタＲＳ１〜ＲＳ
３は同時にオン状態となり共通線１０１〜１０３が接地
されることになる。

【０００９】次にこのような構成を有する従来例の動作
を図４に示すスイッチングトランジスタＲＳ１〜ＲＳ３
のタイミングチャートを用いて説明する。ただし図４で
は、各スイッチングトランジスタがオン状態となるタイ
ミングを示しているが、むろんこのタイミングはシフト
レジスタ２０１、および２０３から出力されるハイレベ
ルのタイミングでもある。

【００１０】まず光センサＳ１１〜Ｓ３３に光が入射す
ると、その強度に応じて電源１０５からコンデンサＣＳ
１１〜ＣＳ３３に電荷が蓄積される。そして、まずシフ
トレジスタ２０１の第１の並列端子からハイレベルが出
力され、スイッチングトランジスタＴ１１〜Ｔ１３がオ
ン状態になる〔図４（ａ）〕。

【００１１】スイッチングトランジスタＴ１１〜Ｔ１３
がオン状態となることで、コンデンサＣＳ１１〜ＣＳ１
３に蓄積されていた電荷が、それぞれコンデンサＣＬ１
〜ＣＬ３へ転送される。

【００１２】続いて、シフトレジスタ２０３から出力さ
れるハイレベルがシフトして、スイッチングトランジス
タＴＳ１〜ＴＳ３が順次オン状態となる〔図４（ｄ）〜
（ｆ）〕。

【００１３】これによって、コンデンサＣＬ１〜ＣＬ３
に転送され蓄積された第１ブロックの光情報がアンプ２
０４を通って順次読み出される。第一ブロックの情報が
読み出されると、端子１０４にハイレベルが印加され、
スイッチングトランジスタＲＳ１〜ＲＳ３は同時にオン
状態となる〔図４（ｇ）〕。

【００１４】この動作により、コンデンサＣＬ１〜ＣＬ
３の残留電荷が完全に放電される。コンデンサＣＬ１〜
ＣＬ３の残留電荷が完全に放電された時点で、シフトレ
ジスタ２０１がシフトし、第２の並列端子からハイレベ
ルが出力される。これによってスイッチングトランジス
タＴ２１〜Ｔ２３がオン状態になり〔図４（ｂ）〕、第
２ブロックのコンデンサＣＳ２１〜Ｃ２３に蓄積されて
いる電荷がコンデンサＣＬ〜ＣＬ３へ転送される。

【００１５】そして第２ブロックの場合は第１ブロック
の場合と同様に、シフトレジスタ２０３のシフトのよ
り、スイッチングトランジスタＴＳ１〜ＴＳ３が順次オ
ン状態となり、コンデンサＣＬ１〜ＣＬ３に蓄積されて
いる第２ブロックの光情報が順次読み出される〔図４
（ｄ）〜（ｆ）〕。

【００１６】第３ブロックの場合も同様に、転送動作
〔図４（ｃ）〕が行なわれ〔図４（ｉ）〕、以下同様
に、上記動作がブロックごとに繰り返される。図２およ
び図５は本従来例の光電変換装置に係る光電変換部の摸
式的な断面図および平面図であり、図５は８ビット毎７
ブロックで構成され、その中の１ブロック分の端３ビッ
トずつを示してある。

【００１７】本従来例ではａ−Ｓｉ：Ｈを用いて、光電
変換素子部１、蓄積コンデンサ部２、ＴＦＴ部３、マト
リクス信号配線部５、ゲート駆動配線部６および共通コ
ンデンサ部７等が透光性絶縁基板１０上に同一プロセス
により一体的に形成されている。

【００１８】絶縁基板１０上には、Ａｌ、Ｃｒ等の第１
の導電体層２４、ＳｉＮ等の第１の絶縁層２５、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈからなる光導電性半導体層２６、ｎ＋型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈのオーミックコンタクト層２７、Ａｌ、Ｃｒ等の
第２の導電体層２８が形成されている。

【００１９】光電変換素子部１において、３０および３
１は上層電極配線である。原稿Ｐで反射された信号光
Ｌ’はａ−Ｓｉ：Ｈからなる光導電性半導体層２６の導
電率を変化させ、くし状に対向する上層電極配線３０、
３１間に流れる電流を変化させる。なお、３２は金属の
遮光層であり、適宜の駆動源に接続して、主電極３０
（ソ−ス電極あるいはドレイン電極）および３１（ドレ
イン電極あるいはソース電極）に対向する制御電極（ゲ
ート電極）となるようにしてもよい。又、センサバイア
ス電極をＶＳ線として示している。

【００２０】蓄積コンデンサ部２は、下層電極配線３３
と、この下層電極配線３３上に形成された第１の絶縁層
２５と光導電性半導体２６と、光導電性半導体２６上に
形成され光電変換部１の上層電極配線３１に連続した配
線とから構成される。この蓄積コンデンサ部２の構造は
いわゆるＭＩＳコンデンサの構造である。バイアス条件
は正負いずれでも用いることができるが、下層電極配線
３３を常に負にバイアスする状態で用いることにより、
安定な容量と周波数特性を得ることができる。本従来例
においては、逆に上層電極配線３１を常に負にバイアス
する状態で用いる事により、単位面積あたり高い容量値
を得ている。

【００２１】ＴＦＴ部３は、ゲート電極たる下層電極配
線３４と、ゲート絶縁層をなす第２の絶縁層２５と、半
導体層２６と、ソース電極たる上層電極配線３５と、ド
レイン電極たる上層電極配線３６等とから構成される。

【００２２】マトリクス信号配線部５においては、基板
１０上に第１の導電層からなる個別信号配線２２、個別
信号配線を被う絶縁層２５、半導体層２６、オーミック
コンタクト層２７、そして個別信号配線と交差して第２
の導電層からなる共通信号配線３７が順次積層されてい
る。３８は、個別信号配線２２と共通信号配線３７とオ
ーミックコンタクトをとるためのコンタクトホール、３
９は蓄積コンデンサ部２の接地配線である。

【００２３】ＴＦＴ駆動用ゲート線の配線部６において
は、基板１０上に第１の導電層２４からなるゲート駆動
引出線４０、ゲート駆動引出線を被う絶縁層２５、半導
体層２６、オーミックコンタクト層２７、そしてゲート
駆動引出線４０と交差して、第２の導電層２８からなる
共通ゲート配線４１が順次積層されている。４２はゲー
ト駆動引出線４０と共通ゲート配線４１とのオーミック
コンタクトを取るためのコンタクトホールである。

【００２４】コンタクトホール４２により接続されるゲ
ート駆動引出線４０以外のゲート駆動引出線４０’は、
ゲート駆動配線部６における他ブロック用の共通ゲート
配線４１とのクロス部の上下メタル間でのショートによ
る製造歩留り低下を防ぐ為、ＴＦＴ部３のゲート電極た
る下層電極配線３４と接続し、共通ゲート配線４１とは
接続しない。

【００２５】共通ゲート配線４１と直接接続しないゲー
ト駆動引出線４０’は、両側に配置される光センサ及び
蓄積コンデンサとの間に容量をもつ為、ＴＦＴ駆動パル
スのオン、オフの切替時において出力信号を変化させる
効果を、１ブロック内に存在するすべてのビットに対し
て均等にもたらすことを可能とする。

【００２６】又、光センサ間より進入する迷光を遮光す
る事により、１ブロック内に存在するすべてのビットに
対して均等に、主走査方向の解像度を向上させる事がで
きる。

【００２７】共通コンデンサ部７は、個別信号配線たる
下層電極配線２２と、この下層電極配線２２上に形成さ
れた第１の絶縁層２５と光導電性半導体２６と、光導電
性半導体２６上に第２導電層２８からなる上層電極配線
４３とから構成される。この共通コンデンサ部７の構造
は蓄積コンデンサ部２と同様のＭＩＳコンデンサの構造
である。バイアス条件は正負いずれでも用いることがで
きるが、上層電極配線４３を常に正にバイアスする状態
で用いることにより、安定な容量と周波数特性を得るこ
とができる。

【００２８】以上のように本従来例の光電変換装置は、
光電変換素子部、蓄積コンデンサ部、ＴＦＴ部、マトリ
クス信号配線部、ゲート駆動配線部および共通コンデン
サ部のすべてが光導電性半導体層および絶縁層、導電体
層等の積層構造を有するので、各部を同一プロセスによ
り同時形成されている。

【００２９】更に、第２の導電層２８上には、主として
光電変換素子部１およびＴＦＴ部３、４の半導体層表面
の保護安定化のためにＳｉＮ等からなるパッシべーショ
ン層１１、原稿Ｐとの摩擦から光電変換素子等を保護す
るためにマイクロシートガラス等からなる耐摩耗層８が
形成されている。

【００３０】パッシべーション層１１と耐摩耗層８と間
には、透光性導電層からなる静電気対策層１５が形成さ
れている。

【００３１】静電気対策層１５は、原稿Ｐと耐摩耗層８
との摩擦により発生する静電気が光電変換素子等に悪影
響を及ぼさないようにするために配置されている。静電
気対策層１５の材料としては、照明光Ｌおよび信号光
Ｌ’を透過させる必要があるため、ＩＴＯ等の酸化物半
導体透明導電膜が用いられる。

【００３２】本従来例では静電気対策層を形成した対摩
耗層を接着層によりパッシベーション層１１の上に接着
し、静電気対策層１５を接地して用いている。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ゲート駆動引出線４０、４０’は、ＴＦＴを
駆動するタイミングで、オフ時０Ｖ、オン時約１０Ｖと
いう大きな電位差で変動する。

【００３４】この為、長期使用すると、ゲート駆動引出
線４０、４０’と隣接する蓄積コンデンサ部２の下層電
極配線３３及び光電変換素子部１の遮光層３２との間に
おいて、平面方向の高電位差及び電位差の変動による、
イオンの移動に起因する金属腐蝕が生じ、その結果導通
が起こり、正確な光情報としての出力信号を得られない
というような欠点があった。

【００３５】［発明の目的］本発明の目的は、長期使用
しても金属腐食によるショートが生じず、正確な出力信
号の得られる光電変換装置を提供することにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、主走査方向に配置される
複数の光電変換部と、該光電変換部の出力信号を蓄積す
る蓄積手段と、該蓄積手段に蓄積された出力信号をｎ個
ずつ１ブロックとして順次とり出すスイッチ手段と、該
スイッチ手段を駆動するための駆動配線部と、前記蓄積
手段を横断して前記駆動配線部と前記スイッチ手段を接
続する駆動引出線とを有し、且つ副走査方向の素子配列
が、前記駆動配線部、前記光電変換部、前記蓄積手段、
前記スイッチ手段の順である光電変換装置において、前
記駆動引出線を前記各ブロックあたり１本にするととも
に、該駆動引出線の通る前記蓄積手段の下層電極配線間
の間隔が、前記駆動引出線の通らない前記下層電極配線
間の間隔より大きくなっていることを特徴とする光電変
換装置を提供するものである。

【００３７】また、前記１ブロックあたりｎ本の駆動引
出線が、副走査方向の前記駆動配線部と前記光電変換部
との間で接続され、且つ、前記１ブロックあたりｎ−１
本の駆動引出線が、副走査方向の前記光電変換部と前記
蓄積手段との間で切断されていることを特徴とする光電
変換装置を提供するものでもある。

【００３８】また、上記光電変換部の素子の主走査方向
における配置ピッチと、上記蓄積手段の各蓄積領域の主
走査方向における配置ピッチが異なることを特徴とする
光電変換装置を提供するものでもある。

【００３９】

【作用】本発明によれば、１ブロックあたりｎ本の駆動
引出線が、副走査方向の前記駆動配線部と前記光電変換
素子の間で接続され、且つ、１ブロックあたりｎ−１本
の駆動引出線が副走査方向の前記光電変換素子と、前記
蓄積手段の間で切断し、蓄積手段の間を引き回す駆動引
出線を１ブロックあたり１本に減少させ、主走査方向に
おける各蓄積コンデンサの配置ピッチを、上記光電変換
手段の各素子の配置ピッチと異ならせることにより、こ
の１本の駆動引出線と各蓄積コンデンサの下層配線との
間隔を、駆動引出線の無い下層配線間よりも大きくとる
ことができる。

【００４０】このため、駆動引出線と蓄積コンデンサ下
層配線との間に生じる容量値を減少させることができ、
蓄積コンデンサに蓄積された出力信号を、ＴＦＴ駆動パ
ルスのオン、オフの切替時に変化させる不具合を防止す
ることができる。

【００４１】また、駆動引出線と隣接する蓄積手段及び
光電変換素子との間におけるイオンの移動に起因する金
属腐蝕の発生率を減少させることができ、信頼性の高い
光電変換装置を提供する事が可能になる。

【００４２】

【実施例】図１及び図２は本実施例の光電変換装置に係
る光電変換部の模式的な平面図及び断面図である。図１
及び図２において図５の従来例と同一符号は、同一又は
相当部分を示す。又、図１は図５と同様に、任意のブロ
ックにおける両端３ビットずつを示している。

【００４３】本実施例の動作に関しては、従来例と同様
に図３、図４を用いて説明できるので省略する。

【００４４】図１において、ＴＦＴのゲート電極３４
は、ゲート駆動配線部６とコンタクトホール４２を介し
て、１本のゲート駆動引出線４０により接続している。
他のゲート駆動引出線４０’は、ゲート駆動配線部６と
センサバイアス線ＶＳとの間ですべて接続し、各光セン
サ間に配置してある為、センサ間に進入する迷光を遮光
する効果及び各光センサとゲート駆動引出線４０、４
０’との間に生じる容量に起因する、出力信号を変化さ
せる効果は、１ブロック内に存在するすべてのビットに
対して均等にもたらす事を可能としている。以上の効果
は従来例と同様の効果である。

【００４５】従来例と異なる点は、ＴＦＴのゲート電極
３４とゲート駆動配線４１を接続している１本のゲート
駆動引出線４０以外は、副走査方向における光電変換素
子部１と蓄積コンデンサ部２の間で切断されており、従
来例と比較してゲート駆動引出線４０’が削除された
分、各蓄積コンデンサ間の間隔及び、前記述べた１本の
ゲート駆動引出線４０と隣接して配置される蓄積コンデ
ンサの下層電極配線３３との間隔も蓄積コンデンサの容
量値即ち上下層電極の重なり面積を小さくする事なく拡
げている。

【００４６】次に、図１における副走査方向の寸法を具
体的な構成例として示す。実際に製品となって世に出て
いるファクシミリＧ３規格に準ずる光電変換装置におい
ては、光電変換素子部１が約１００〜１５０μｍであ
り、蓄積コンデンサ部２は各ビット約１０ＰＦ〜１５Ｐ
Ｆである為、ＭＩＳコンデンサの半導体層に電荷を蓄積
して使用しても約７００〜１０００μｍとなる。

【００４７】その為、各蓄積コンデンサ間のゲート駆動
引出線４０、４０’を１本に減少させる事及び、１本の
ゲート駆動引出線４０と下層電極配線３３との間隔を拡
げる事により、平面方向の高電位差及び電位差の変動に
基づくイオンの移動に起因する金属腐蝕率が大幅に減少
した。

【００４８】又、上記１本のゲート駆動引出線４０と、
隣接配置される下層電極配線３３との間隔を約７μｍか
ら約２０μｍへ拡げる事により、それらの間に生じる容
量値は、約０．０３ＰＦから約０．０１ＰＦまで減少
し、蓄積コンデンサに蓄積された出力信号を、ＴＦＴ駆
動パルスのオン、オフの切替時に変化させる不具合も生
じない。

【００４９】以上説明したように、蓄積コンデンサ間に
引き回すゲート駆動引出線の本数を、１ブロックあたり
１本に減らす事及び、１本のゲート駆動引出線４０と下
層電極配線３３との間隔を拡げる事により、平面方向の
高電位差及び電位差の変動に基づくイオンの移動に起因
する金属腐蝕率を大幅に減少させる事ができ、コストを
上げる事なく信頼性の高い光電変換装置を提供する事が
可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、１ブロックあたり
ｎ本のゲート駆動引出線が、副走査方向の前記ゲート駆
動配線部と前記光センサの間で接続され且つ、１ブロッ
クあたりｎ−１本のゲート駆動引出線を、副走査方向の
前記光センサと、前記蓄積手段の間で切断する事によ
り、前記ゲート駆動引出線と隣接する蓄積手段及び隣接
する光センサとの間におけるイオンの移動に起因する金
属腐蝕の発生率を減少させ、信頼性を高める効果があ
る。

【００５１】又、上記ｎ−１本のゲート駆動引出線を除
いた１本のゲート駆動引出線と隣接する蓄積手段との間
隔のみを拡げる、即ち、上記光センサの主走査方向にお
ける配置ピッチと上記蓄積手段の主走査方向における配
置ピッチを異ならせることにより、上記箇所におけるイ
オンの移動に起因する金属腐蝕の発生率をさらに減少さ
せ、より信頼性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電変換装置に係る光電変換部の摸式
的な平面図

【図２】本発明および従来例の光電変換装置に係る光電
変換部の摸式的な断面図

【図３】本発明および従来例の光電変換装置の等価回路
図

【図４】本発明および従来例の光電変換装置の動作を説
明するためのタイミングチャート

【図５】従来例の光電変換装置に係る光電変換部の摸式
的な平面図

【符号の説明】

１ 光電変換素子部 ２ 蓄積コンデンサ部（蓄積手段） ３ ＴＦＴ部（スイッチ手段） ５ マトリクス信号配線部 ６ ゲート駆動配線部 ７ 共通コンデンサ部 ３３ 蓄積コンデンサ部の下層電極配線 ３４ ＴＦＴ部の下層電極配線（ゲート電極） ３９ 蓄積コンデンサ部の接地配線 ４０，４０’ ゲート駆動引出線 ４１ ゲート駆動配線部 ４２ コンタクト部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に配置される複数の光電変換
   部と、該光電変換部の出力信号を蓄積する蓄積手段と、
   該蓄積手段に蓄積された出力信号をｎ個ずつ１ブロック
   として順次とり出すスイッチ手段と、該スイッチ手段を
   駆動するための駆動配線部と、前記蓄積手段を横断して
   前記駆動配線部と前記スイッチ手段を接続する駆動引出
   線とを有し、且つ副走査方向の素子配列が、前記駆動配
   線部、前記光電変換部、前記蓄積手段、前記スイッチ手
   段の順である光電変換装置において、 前記駆動引出線を前記各ブロックあたり１本にするとと
   もに、該駆動引出線の通る前記蓄積手段の下層電極配線
   間の間隔が、前記駆動引出線の通らない前記下層電極配
   線間の間隔より大きくなっていることを特徴とする光電
   変換装置。
2. 【請求項２】 前記１ブロックあたりｎ本の駆動引出線
   が、副走査方向の前記駆動配線部と前記光電変換部との
   間で接続され、 且つ、前記１ブロックあたりｎ−１本の駆動引出線が、
   副走査方向の前記光電変換部と前記蓄積手段との間で切
   断されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変
   換装置。
3. 【請求項３】 上記光電変換部の素子の主走査方向にお
   ける配置ピッチと、上記蓄積手段の各蓄積領域の主走査
   方向における配置ピッチが異なることを特徴とする請求
   項１に記載の光電変換装置。