JP3231893B2 - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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JP3231893B2
JP3231893B2 JP13104993A JP13104993A JP3231893B2 JP 3231893 B2 JP3231893 B2 JP 3231893B2 JP 13104993 A JP13104993 A JP 13104993A JP 13104993 A JP13104993 A JP 13104993A JP 3231893 B2 JP3231893 B2 JP 3231893B2
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信義 宮崎
啓 石原
雅敏 加藤
忠彦 浜口
岳 竹田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、有機系の光導電材料を
用いた光導電層を有する光電変換素子により画像読み取
りを行うイメージセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor for reading an image with a photoelectric conversion element having a photoconductive layer using an organic photoconductive material.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファクシミリやイメージスキャナ等の画
像入力装置に用いるラインイメージセンサは、高性能
化,低価格化を目指して数種のイメージセンサが提案さ
れている。これらのイメージセンサに使用されるセンサ
材料としてはa−Si(アモルファス・シリコン),C
dS,CCD(Charge Coupled Dev
ice)および有機系の光導電材料等があるが、有機系
の光導電材料を用いたイメージセンサは、成膜が容易で
あり、生産性に優れていること、大面積化が容易である
ことなどいくつかの利点を有している。そのため、有機
材料を使用したイメージセンサの例がいくつか知られて
いる。(例えば特開昭61−285262号公報,特開
昭61−291657号公報,特開昭1−184961
号公報等参照) また、イメージセンサをその構造で分類すると、センサ
の各素子毎に駆動用のスイツチを付ける非マトリクス型
と、センサの全素子を複数のブロックに分けマトリクス
配線を施したマトリクス型とに分けられる。特に、光導
電型のマトリクス型イメージセンサは、駆動用ICの数
を減らすことができてコスト削減が計られるという点で
優れているが、1本のマトリクス配線に複数の素子が接
続されているため各素子間に電流の回り込みが生じる。
このため、各素子毎に電流回り込み防止のブロッキング
ダイオードを付加したものが多い。このセンサの光信号
検出方式としては抵抗を負荷としてこれに光電流を流
し、この抵抗に発生する電圧を検出する方式や、センサ
から流れる電荷を配線の浮遊容量等に蓄積し、この蓄積
電荷を検出する方式等があるが、センサ電流が微小の場
合はノイズに強い後者の方が有利である。
2. Description of the Related Art Several types of line image sensors for use in image input devices such as facsimile machines and image scanners have been proposed with the aim of achieving higher performance and lower cost. Sensor materials used for these image sensors are a-Si (amorphous silicon), C
dS, CCD (Charge Coupled Dev)
ice) and an organic photoconductive material, but an image sensor using an organic photoconductive material is easy to form a film, excellent in productivity, and easy to increase in area. It has several advantages. For this reason, some examples of image sensors using an organic material are known. (For example, JP-A-61-285262, JP-A-61-291657, and JP-A-1-184961.
In addition, when image sensors are classified according to their structure, a non-matrix type in which a driving switch is provided for each element of the sensor, and a matrix type in which all elements of the sensor are divided into a plurality of blocks and subjected to matrix wiring. And divided into In particular, a photoconductive matrix image sensor is excellent in that the number of driving ICs can be reduced and cost can be reduced, but a plurality of elements are connected to one matrix wiring. Therefore, a current spills between the elements.
For this reason, a blocking diode for preventing current from flowing around is often added to each element. The optical signal detection method of this sensor is to use a resistor as a load, apply a photocurrent to this, detect the voltage generated at this resistor, or store the charge flowing from the sensor in the stray capacitance of the wiring, etc. There are detection methods and the like, but when the sensor current is small, the latter, which is more resistant to noise, is more advantageous.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、電流回り込み
防止のブロッキングダイオードをイメージセンサの各素
子毎に付加することは、製造工程が増え歩留り低下の要
因となっていた。また、これを取り除くと各素子間の電
流の回り込みが発生し、このためSN比が悪化し、正確
な画像情報が得られないという問題点があった。
However, the addition of a blocking diode for preventing current from flowing into each element of the image sensor increases the number of manufacturing steps and causes a reduction in yield. In addition, if this is removed, current sneak around between the elements occurs, which causes a problem that the SN ratio deteriorates and accurate image information cannot be obtained.

【0004】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたもので、光信号検出時の順バイアス電圧を印加
したときの素子抵抗値に比べて、光照射時の逆バイアス
電圧印加における素子の抵抗値が十分大きな特性を有す
る有機の光導電材料からなる光電変換素子を、マトリク
ス型イメージセンサに用いることにより、このイメージ
センサからの信号を読み取るに際し、各素子毎にブロッ
キングダイオードを付加せずにセンサの各素子間の電流
の回り込み防止を可能にして、正確な画像が得られるイ
メージセンサを得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which a reverse bias voltage is applied during light irradiation compared with a device resistance value when a forward bias voltage is applied during light signal detection. By using a photoelectric conversion element made of an organic photoconductive material having a sufficiently large resistance value for the element in a matrix image sensor, a blocking diode is added to each element when reading a signal from this image sensor. It is another object of the present invention to obtain an image sensor capable of preventing an electric current from flowing between the elements of the sensor without causing the current to circulate, thereby obtaining an accurate image.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるイメージ
センサは、各光電変換素子として光照射時に逆バイアス
電圧を印加したときの抵抗値が、順バイアス電圧を印加
したときの抵抗値に比べて100倍以上大きい有機の光
導電層を有するものである。
In the image sensor according to the present invention, the resistance value when a reverse bias voltage is applied during light irradiation as each photoelectric conversion element is smaller than the resistance value when a forward bias voltage is applied. It has an organic photoconductive layer that is 100 times or more larger.

【0006】[0006]

【作用】本発明においては、光電変換素子の光導電層に
有機の光導電材料を使用したので、順バイアス電圧を印
加し各光電変換素子の抵抗値を低くして光信号検出を行
い、光照射時に逆バイアス電圧を印加して光電変換素子
抵抗値が、順バイアス電圧を印加したときの光電変換素
子の抵抗値に比べて100倍以上大きくなり、各光電素
子間の電流の回り込みが抑えられる。
In the present invention, since an organic photoconductive material is used for the photoconductive layer of the photoelectric conversion element, an optical signal is detected by applying a forward bias voltage to lower the resistance of each photoelectric conversion element. When a reverse bias voltage is applied at the time of irradiation, the resistance value of the photoelectric conversion element becomes 100 times or more larger than the resistance value of the photoelectric conversion element when a forward bias voltage is applied, and the sneak current between the photoelectric elements is suppressed. .

【0007】[0007]

【実施例】まず、本発明のイメージセンサで用いる光電
変換素子のうち、いわゆるサンドイッチ型素子の実施例
を図1によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a so-called sandwich type element among photoelectric conversion elements used in an image sensor according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0008】図1(a)は、本発明のイメージセンサに
使用する光電変換素子の構成例を示す平面図、図1
(b)は図1(a)のIーI線による断面図である。図
1において、個別電極1を設けた支持体4の上にブロッ
キング層2と光導電層3とが形成され、さらにその上に
共通電極5が設けられる。この場合、ブロッキング層2
は正電極となる個別電極1に直接接して設けられる。個
別電極1の1つおよびこれが対向する電極対、ならびに
電極対の間に介在する光導電層3とブロッキング層2と
で1つの光電変換素子が構成され、個別の光電変換素子
の光に応じた信号を取り出せる。光導電層3ならびにブ
ロッキング層2は各光電変換素子共通でよい。また、少
なくとも一方の電極、すなわち個別電極1(または共通
電極5)は光の入射通路になるので十分光を透過する透
明電極であることが必要である。透明電極としては、酸
化インジウム,酸化スズ,インジウム・スズ酸化物膜な
どの金属酸化物,また、金,アルミニウムなどの金属の
薄い膜が挙げられる。もう一方の対向する電極、すなわ
ち共通電極5(または個別電極1)には種々の金属が使
用でき、例えばアルミニウム,チタン,金,銀,銅,ニ
ッケル,クロム,モリブデン,タンタル,タングステン
などが挙げられる。支持体4側から露光を行う場合、支
持体4も充分光を透過することが必要である。有機の光
導電層3の電荷発生物質としてはアゾ顔料,フタロシア
ニン顔料,多環キノン顔料,ペリレン顔料,メロシアニ
ン顔料,スクウエアリウム顔料等が、また、電荷移動物
質としてはヒドラゾン誘導体,ピラゾリン誘導体,カル
バゾール,インドール,オキサジアゾール等の複素環誘
導体,トリフェニルアミン等の誘導体,スチルベンゼン
誘導体,側鎖あるいは主鎖に上記の化合物を有する高分
子化合物などが挙げられる。なかでもヒドラゾン誘導
体,アリールアミン類,スチルベンゼン誘導体はより好
ましい電荷移動物質である。有機の光導電層3としては
前記の電荷発生物質をバインダ中に分散させた層構成、
電荷発生物質および電荷移動物質を有効成分として含有
し、両物質をバインダ樹脂に分散した層構成、また、電
荷発生層、電荷移動層を積層した層構成が挙げられる。
なかでも、少なくとも電荷発生物質を含有する電荷発生
層と電荷移動物質を含有する電荷移動層とからなる光導
電層が好ましい。
FIG. 1A is a plan view showing a configuration example of a photoelectric conversion element used in the image sensor of the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II of FIG. In FIG. 1, a blocking layer 2 and a photoconductive layer 3 are formed on a support 4 on which individual electrodes 1 are provided, and a common electrode 5 is further provided thereon. In this case, the blocking layer 2
Is provided directly in contact with the individual electrode 1 serving as a positive electrode. One photoelectric conversion element is constituted by one of the individual electrodes 1, an electrode pair facing the individual electrode, and the photoconductive layer 3 and the blocking layer 2 interposed between the pair of electrodes, and corresponds to the light of the individual photoelectric conversion element. Signal can be taken out. The photoconductive layer 3 and the blocking layer 2 may be common to each photoelectric conversion element. Further, at least one of the electrodes, that is, the individual electrode 1 (or the common electrode 5) is required to be a transparent electrode that sufficiently transmits light because it serves as a light incident path. Examples of the transparent electrode include metal oxides such as indium oxide, tin oxide, and indium tin oxide films, and thin films of metals such as gold and aluminum. Various metals can be used for the other opposing electrode, that is, the common electrode 5 (or the individual electrode 1), and examples thereof include aluminum, titanium, gold, silver, copper, nickel, chromium, molybdenum, tantalum, and tungsten. . When exposure is performed from the side of the support 4, it is necessary that the support 4 also sufficiently transmits light. As the charge generating substance of the organic photoconductive layer 3, azo pigments, phthalocyanine pigments, polycyclic quinone pigments, perylene pigments, merocyanine pigments, squarium pigments, etc., and as the charge transfer substances, hydrazone derivatives, pyrazoline derivatives, carbazole, Examples include heterocyclic derivatives such as indole and oxadiazole, derivatives such as triphenylamine, stilbene derivatives, and high molecular compounds having the above compound in the side chain or main chain. Among them, hydrazone derivatives, arylamines, and stilbenzene derivatives are more preferable charge transfer materials. A layer configuration in which the above-described charge generation material is dispersed in a binder as the organic photoconductive layer 3;
A layer configuration in which a charge generation material and a charge transfer material are contained as effective components, and both materials are dispersed in a binder resin, and a layer configuration in which a charge generation layer and a charge transfer layer are laminated are exemplified.
Above all, a photoconductive layer comprising at least a charge generation layer containing a charge generation substance and a charge transfer layer containing a charge transfer substance is preferable.

【0009】本発明のイメージセンサの各光電変換素子
は有機の光導電材料からなり、順バ7イアス電圧を印加
して光信号検出を行い、光照射時に逆バイアス電圧を印
加したときの光電変換素子抵抗値が、順バイアス電圧を
印加したときの光電変換素子の抵抗値に比べて十分大き
な特性を有するが、ここで十分大きな特性とは、例えば
光照射(通常15μW/cm2程度)時、逆バイアス電圧
(通常6V以下)における光電変換素子の抵抗値が通常
光信号検出時に光電変換素子に印加する順バイアス電圧
(通常10V から40V 程度)における光電変換素子の
抵抗値に比べて100倍以上であり、より好ましくは2
000倍以上を有する特性である。このため、このよう
な特性が得られる電荷発生層,電荷移動層を積層した層
構成が特に好ましい。また、上記光電変換素子の光信号
検出は通常光信号検出時に印加する電圧(通常10Vから4
0V 程度)を印加した場合に、光照射時の光電流(明電
流)が光非照射時の光電流(暗電流)に比べて十分大き
い(50倍以上)場合に可能となるが、この光信号検出
時に素子に印加する電圧を順バイアス電圧、これと正負
逆向きの電圧を逆バイアス電圧とする。
Each photoelectric conversion element of the image sensor of the present invention
Is made of an organic photoconductive material and a forward bias voltage of 7 is applied.
To detect the optical signal and apply a reverse bias voltage during light irradiation.
The resistance value of the photoelectric conversion element when applied increases the forward bias voltage.
Sufficiently larger than the resistance value of the photoelectric conversion element when applied
Although the characteristic is sufficiently large here, for example,
Light irradiation (normally 15μW / cmTwoAbout), reverse bias voltage
The resistance value of the photoelectric conversion element at
Forward bias voltage applied to photoelectric conversion element when optical signal is detected
(Usually about 10V to 40V)
It is 100 times or more the resistance value, more preferably 2 times.
This is a characteristic having 000 times or more. Therefore, like this
Layer with charge generation layer and charge transfer layer that can provide various characteristics
A configuration is particularly preferred. Also, the optical signal of the photoelectric conversion element
Detection is usually performed by applying a voltage (normally 10 V to 4
0V ), The photocurrent (light current)
Current) is sufficiently larger than the photocurrent (dark current) when light is not irradiated.
(50 times or more) is possible, but this optical signal detection
Sometimes the voltage applied to the device is a forward bias voltage, which is positive and negative
The reverse voltage is defined as a reverse bias voltage.

【0010】次に、本発明のイメージセンサの電荷蓄
方式での 駆動例を説明する。図2は本発明のイメージセ
ンサの駆動回路図であり、図3は図2の回路の駆動タイ
ミング図である。図2においてS11〜SMNは図1の光電
変換素子であり、N×M個並んで光電変換素子列を形成
しており、M個のブロックに分割されており、各ブロッ
クは共通電極側配線K1 〜KM に接続されている。ま
た、この光電変換素子の個別電極1側はマトリクス配線
L1 〜LN に接続されている。C11〜CMNは素子容
量、R11〜RMNは素子抵抗、L-C1〜L-CN は前記マ
トリクス配線L1〜LN の浮遊容量、VSはセンサ駆動
電源(この例の場合、センサの順バイアス電圧は負電
圧)、X1 〜XM は電源側スイッチ、Y1 〜YN は電
荷リセットスイッチ、A1 〜ANはインピーダンス変換
用アンプ、Z1 〜ZN は読取り側スイッチ、GNDは電
源グランドである。
Next, the charge storage of the image sensor of the present invention will be described. product
In the scheme A driving example will be described. FIG. 2 shows an image sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a driving circuit diagram of the circuit shown in FIG.
FIG. In FIG. 2, S11 to SMN are the photoelectric converters of FIG.
It is a conversion element, and a photoelectric conversion element row is formed by arranging N × M pieces.
And is divided into M blocks.
Are connected to the common electrode side wirings K1 to KM. Ma
The individual electrode 1 side of the photoelectric conversion element is a matrix wiring.
L1 to LN. C11 to CMN are element capacitors
R11 to RMN are element resistances, and LC1 to L-CN are
The stray capacitance and VS of the trix lines L1 to LN are the sensor drive
Power supply (in this example, the forward bias voltage of the sensor is negative
X1 to XM are power switches, and Y1 to YN are power switches.
Load reset switch, A1 to AN are impedance conversion
Amplifiers, Z1 to ZN are read-side switches, GND is
Source ground.

【0011】図3において、電源側スイッチX1 〜XM
はパルスが“H”の状態がセンサ駆動電源VS側で、
“L”の状態が電源グランド(GND)側である。ま
た、電荷リセットスイッチY1 〜YN はパルスが“H”
の状態がオンするものとする。
In FIG. 3, power source switches X1 to XM
Indicates that the pulse is in the “H” state on the sensor drive power supply VS side,
The state of “L” is the power ground (GND) side. In addition, the charge reset switches Y1 to YN output pulses "H".
State is turned on.

【0012】まず、電荷リセットスイッチY1 〜YN は
全てオン、電源側スイッチX1 〜XM-1は全て電源グラ
ンドGND側、XM はセンサ駆動電源VS側、読取り側
スイッチZ1 〜ZN は全てオフになっている状態で、電
源側スイッチX1を電源グランドGND側からセンサ駆
動電源VS側に切り替え、電源側スイッチXM をセンサ
駆動電源VS側から電源グランドGNA側に切り替え
る。すると、光電変換素子S11〜S1Nに電圧が印加さ
れ、素子容量C11〜C1Nは充電される。次に、電荷リセ
ットスイッチY1 〜YN を1クロック毎に順次オフに切
り替えて行く。光電変換素子S11〜S1Nにはそれぞれ光
量に応じた光電流が発生しているため、電荷リセットス
イッチY1〜YN がオフになった直後から、この光電流
に応じて素子容量C11〜C1Nに充電された電荷が放電さ
れ、また、配線の浮遊容量L-C1 〜L-CN に電荷が蓄
積される。このため、マトリクス配線L1 〜LN に電圧
が発生する。
First, the charge reset switches Y1 to YN are all turned on, the power supply switches X1 to XM-1 are all turned to the power ground GND, XM is the sensor drive power supply VS, and the reading switches Z1 to ZN are all turned off. In this state, the power switch X1 is switched from the power ground GND to the sensor driving power VS, and the power switch XM is switched from the sensor driving power VS to the power ground GNA. Then, a voltage is applied to the photoelectric conversion elements S11 to S1N, and the element capacitors C11 to C1N are charged. Next, the charge reset switches Y1 to YN are sequentially turned off every clock. Since the photoelectric conversion elements S11 to S1N generate photocurrents corresponding to the respective light amounts, the element capacitors C11 to C1N are charged according to the photocurrents immediately after the charge reset switches Y1 to YN are turned off. The discharged charges are discharged, and the charges are accumulated in the floating capacitances L-C1 to L-CN of the wiring. Therefore, a voltage is generated in the matrix wirings L1 to LN.

【0013】一方、光電変換素子S11〜S1Nはそれぞれ
マトリクス配線L1 〜LN によって、個別電極1側で第
2ブロックから第Mブロックまでの対応する各素子に接
続されており、これらのブロックの共通電極5側は電源
グランドGND側であるため、第2ブロックから第Mブ
ロックの各光電変換素子S21〜SMNにはマトリクス配線
L1 〜LN に発生する電圧により逆バイアス電圧が印加
され、これらの光電変換素子S21〜SMNに電流が流れ
る。これが前記のセンサ素子間の電流の回り込みであ
り、このため時間tが経過するとマトリクス配線L1 〜
LN にそれぞれの電荷量に応じて次式に示す電圧が発生
する。
On the other hand, the photoelectric conversion elements S11 to S1N are connected to corresponding elements from the second block to the Mth block on the individual electrode 1 side by matrix wirings L1 to LN, respectively. Since the fifth side is the power ground GND side, a reverse bias voltage is applied to each of the photoelectric conversion elements S21 to SMN of the second to Mth blocks by the voltage generated in the matrix wirings L1 to LN. A current flows through S21 to SMN. This is the sneak of the current between the sensor elements, and when the time t elapses, the matrix wirings L1 to L1.
A voltage expressed by the following equation is generated in LN according to the amount of each charge.

【0014】[0014]

【数1】 Vout=VS・( r2 / (r1+r2 ))・( 1 -exp ( -t/τ )) ここで、r= 1 / ( 1/r1 + 1 /r2 ), c= c1 +
c2 + c3 τ(時定数)=c・r 〔数1〕において、r1 はセンサ駆動電源VSにおける
選択素子抵抗(選択素子はセンサ信号検出対象の素
子)、r2 は選択素子にマトリクス配線で接続されてい
る全ての非選択素子抵抗の逆バイアス電圧Vout におけ
る並列抵抗、c1 は選択素子容量、c2 は選択素子と個
別電極1側のマトリクス配線で接続されている全非選択
素子容量の並列容量、c3 はマトリクス配線の浮遊容
量、VSはセンサ駆動電源、tは蓄積時間である。
Vout = VS1 (r2 / (r1 + r2)) ・ (1-exp (-t / τ)) where r = 1 / (1 / r1 + 1 / r2), c = c1 +
c 2 + c 3 τ (time constant) = c · r [Equation 1], r 1 is a selected element resistance (the selected element is a sensor signal detection target element) in the sensor drive power supply VS, and r 2 is connected to the selected element by matrix wiring. The parallel resistance at the reverse bias voltage Vout of all the non-selected element resistances, c1 is the selection element capacitance, c2 is the parallel capacitance of all the non-selection element capacitances connected to the selection element and the matrix wiring on the individual electrode 1 side, c3 Is the stray capacitance of the matrix wiring, VS is the sensor drive power supply, and t is the accumulation time.

【0015】なお、本発明に使用される光電変換素子S
11〜SMNの素子抵抗は、一定光量照射時に非線形抵抗で
あるため、素子抵抗値は素子印加電圧の関数となる。例
えば選択素子がS12の場合、この選択素子S12にマトリ
クス配線で接続されている各非選択素子はS22〜SM2と
なり、選択素子抵抗r1 はセンサ駆動電源VSにおける
R12、非選択素子抵抗R22〜RM2の逆バイアス電圧Vou
t における全並列抵抗がr2、選択素子容量c1 はC12、
非選択の素子容量C22〜CM2の全並列容量がc2 、配線
の浮遊容量L−C2 がマトリクス配線の浮遊容量c3 と
なる。
The photoelectric conversion element S used in the present invention
Since the element resistances of 11 to SMN are non-linear resistances at the time of irradiating a constant amount of light, the element resistance value is a function of the element applied voltage. For example, when the selection element is S12, the non-selection elements connected to the selection element S12 by matrix wiring are S22 to SM2, and the selection element resistance r1 is the resistance of R12 and the non-selection element resistance R22 to RM2 in the sensor drive power supply VS. Reverse bias voltage Vou
At t, the total parallel resistance is r2, the selected element capacitance c1 is C12,
The total parallel capacitance of the unselected element capacitances C22 to CM2 is c2, and the stray capacitance LC2 of the wiring is the stray capacitance c3 of the matrix wiring.

【0016】〔数1〕において、センサの各光電変換素
子S11〜SMN間の電流の回り込みは並列抵抗r2 がある
ために発生するが、r2 >>r1 の場合は、式(1) は次
式のように近似できる。
In Equation (1), the sneak current between the photoelectric conversion elements S11 to SMN of the sensor occurs due to the presence of the parallel resistor r2. In the case of r2 >> r1, equation (1) is expressed by the following equation. Can be approximated as follows.

【0017】[0017]

【数2】Vout=VS・( 1−exp(−t/τ)) ここで、τ(時定数)=c・r1 、 c= c1 +c2 +
c3 この〔数2〕にはr2 が含まれていないため、この場合
には電流の回り込みは無視できる。また〔数1〕におい
て、時定数τ(τ=c・rでrはr1 とr2 の並列抵
抗)が蓄積時間tに比べて十分大きい場合、式(1) は次
式のように近似できる。
Vout = VS2 (1-exp (-t / τ)) where τ (time constant) = cr1 and c = c1 + c2 +
c3 Since [Equation 2] does not include r2, in this case, the current wraparound can be ignored. Also, in [Equation 1], when the time constant τ (τ = cr, where r is the parallel resistance of r1 and r2) is sufficiently larger than the accumulation time t, Equation (1) can be approximated as the following equation.

【0018】[0018]

【数3】Vout=Vs・t/(c・r1 ) ここで、c=c1 + c2 + c3 この〔数3〕にもr2 が含まれていないため、この場合
にも電流の回り込みは無視できる。
Vout = Vs · t / (c · r1) Here, c = c1 + c2 + c3 Since r2 is not included in [Equation 3], the sneak current can be ignored in this case as well. .

【0019】本発明のイメージセンサの各光電変換素子
S11〜SMNは、光照射時に逆バイアス電圧Vout の印加
における素子抵抗値が順バイアス電圧印加における素子
抵抗値に比べて十分大きな特性を有するため、選択素子
が明(光照射)で、この選択素子にマトリクス配線で接
続している非選択素子が全て明の場合(この場合が並列
抵抗r2 の値が最小となり、電流の回り込みが最大とな
る)、通常のセンサ駆動条件(通常センサ駆動電源VS
は−10Vから−40V程度で使用)においてはr2>>r1と
なり、時定数τの値に関わらず逆バイアス電圧Vout は
〔数2〕で近似でき、素子間の電流の回り込みは無視で
きる。これに対して、このような特性を有さない、例え
ば各素子抵抗が一定光量照射時に線形抵抗であるセンサ
では、同様の条件の場合にr2 >>r1 とはならず電流
の回り込みは無視できなくなる。また、選択素子が暗
(光非照射)で選択素子にマトリクス配線で接続してい
る非選択素子が全て明(光照射)の場合、通常のセンサ
駆動条件においてはr2 >>r1 とはならないが、〔数
1〕におけるr1 およびr2 の値は十分大きく、時定数
τは蓄積時間t(本駆動方式では通常数百μsec 〜100m
sec 程度)に比べて十分大きくなる。このため、この場
合の出力は〔数3〕で近似でき、電流の回り込みは無視
できる。これに対して、各素子抵抗が一定光量照射時に
線形抵抗値であるセンサでは、同様の条件の場合に〔数
1〕における時定数τが蓄積時間tに比べて十分大きく
はなくなる。このため電流の回り込みは無視できなくな
る。結局、本発明のイメージセンサでは電流の回り込み
が最大となる場合、つまり選択素子にマトリクス配線で
接続している非選択素子が全て明の場合でも、選択素子
の状態によらず電流の回り込みが無視ができることにな
る。
Each of the photoelectric conversion elements S11 to SMN of the image sensor according to the present invention has a characteristic that the element resistance value when applying a reverse bias voltage Vout during light irradiation is sufficiently larger than the element resistance value when applying a forward bias voltage. When the selected element is bright (light irradiation) and all non-selected elements connected to the selected element by matrix wiring are bright (in this case, the value of the parallel resistance r2 is minimum and the current sneak is maximum). , Normal sensor drive conditions (normal sensor drive power supply VS
R2 >> r1), the reverse bias voltage Vout can be approximated by [Equation 2] regardless of the value of the time constant τ, and the sneak current between the elements can be ignored. On the other hand, in a sensor which does not have such characteristics, for example, in which each element resistance is a linear resistance when irradiating a constant amount of light, under the same condition, r2 >> r1 is not satisfied, and the current sneak can be ignored. Disappears. When the selected element is dark (no light irradiation) and all the non-selected elements connected to the selected element by matrix wiring are light (light irradiation), r2 >> r1 does not hold under normal sensor driving conditions. , [1], the values of r1 and r2 are sufficiently large, and the time constant τ is the accumulation time t (typically several hundred μsec to 100 m in the present driving method).
sec). For this reason, the output in this case can be approximated by [Equation 3], and the wraparound of the current can be ignored. On the other hand, in a sensor in which each element resistance has a linear resistance value when irradiating a constant amount of light, the time constant τ in [Equation 1] does not become sufficiently larger than the accumulation time t under the same condition. For this reason, the current wraparound cannot be ignored. After all, in the image sensor of the present invention, when the current sneak is maximum, that is, even when all the non-selected elements connected to the selected element by the matrix wiring are clear, the current sneak is ignored regardless of the state of the selected element. Can be done.

【0020】上記マトリクス配線に発生する逆バイアス
電圧Vout が光電変換素子S11〜S1Nの信号出力とな
り、これをアンプA1 〜AN でインピーダンス変換後、
電荷リセットスイッチZ1 〜ZN を順次切り替えて、こ
れらの信号出力を読み取って行く。ここで光電変換素子
S11〜S1Nの各素子の信号出力の読み取り直後に電荷リ
セットスイッチY1 〜YN を各素子の蓄積時間t(リセ
ットスイッチがOFFの期間)が一定になるように1ク
ロック毎に順次オンに切り替えて行き、蓄積電荷をリセ
ットする。次にこれらの電荷リセットスイッチY1 〜Y
N が全てオンになった後に電源側スイッチX1 をセンサ
駆動電源VS側から電源グランドGND側に切り替え、
これと同時に電源側スイッチX2 を電源グランドGND
側からセンサ駆動電源VS側に切り替え、第1ブロック
内素子の信号出力の読み取りと同様の操作で第2ブロッ
ク内素子の信号出力を読み取って行く。以後、同様の操
作を全ブロックについて行い全素子の信号出力を読み取
って行く。 具体例1 共重合ナイロン(ダイセル(株)製、商品名ダイアミドT1
71)をn−プロパノールに溶解し、インジウム・スズ酸
化物(ITO )の透明電極を図1の個別電極1として1mm
あたり8素子(8dot/mm ,1素子あたりの面積は0.01m
m2)、全体で1728素子を一次元状にパターンニング
したガラス板上に、乾燥後0.3μm の膜厚に浸漬塗布し
た。次に、電荷発生物質としてオキシチタニウムフタロ
シアニン10g をジメトキシエタンでサンドグラインダに
よって分散処理し、ポリビニルブチラール樹脂(積水化
学(株)製、商品名エスレックBH-3)5g をジメトキシエタ
ンに溶解した液と混合し塗布液を得た。この塗布液を浸
漬法によって上記ナイロン層からなるブロッキング2層
上に塗布乾燥し、0.4 μm の電荷発生層を設けた。次に
ポリカーボネート(商品名ノバレックス7025A、三菱化成
(株)製)100g、〔化1〕で表される化合物160g,〔化
2〕で表される化合物40g をジオキサン中に溶解し、上
記電荷発生層上に浸漬塗布し、乾燥後0.5μmの電荷移動
層を設けた。さらにこの上にアルミニウムを真空蒸着し
対向電極を設け、図1のサンドイッチ型の光電変換素子
を作成した。
The reverse bias voltage Vout generated in the matrix wiring becomes a signal output of the photoelectric conversion elements S11 to S1N, which is subjected to impedance conversion by the amplifiers A1 to AN.
These signal outputs are read by sequentially switching the charge reset switches Z1 to ZN. Here, immediately after the signal output of each of the photoelectric conversion elements S11 to S1N is read, the charge reset switches Y1 to YN are sequentially turned on every clock so that the accumulation time t (period when the reset switch is OFF) of each element becomes constant. Switch on and reset the stored charge. Next, these charge reset switches Y1 to Y
After all N are turned on, the power switch X1 is switched from the sensor driving power source VS to the power ground GND,
At the same time, connect the power switch X2 to the power ground GND.
Is switched to the sensor drive power supply VS side, and the signal output of the element in the second block is read by the same operation as the reading of the signal output of the element in the first block. Thereafter, the same operation is performed for all blocks, and the signal outputs of all elements are read. Specific Example 1 Copolymerized nylon (manufactured by Daicel Co., Ltd., trade name: Daiamide T1)
71) was dissolved in n-propanol, and a transparent electrode of indium tin oxide (ITO) was used as the individual electrode 1 of FIG.
8 elements per unit (8dot / mm, area per element is 0.01m
m 2 ) A total of 1728 devices were dried and dip-coated to a thickness of 0.3 μm on a glass plate on which a one-dimensionally patterned 1728 element was formed. Next, 10 g of oxytitanium phthalocyanine as a charge generating substance was dispersed with dimethoxyethane by a sand grinder, and mixed with a solution of 5 g of polyvinyl butyral resin (trade name: Slek BH-3, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) in dimethoxyethane. Then, a coating solution was obtained. This coating solution was applied on the two blocking layers composed of the nylon layer by an immersion method and dried to provide a 0.4 μm charge generation layer. Next, polycarbonate (product name Novalex 7025A, Mitsubishi Kasei
100 g, 160 g of the compound represented by Chemical Formula 1 and 40 g of the compound represented by Chemical Formula 2 were dissolved in dioxane, dip-coated on the charge generating layer, dried, and dried to a thickness of 0.5 μm. A charge transfer layer was provided. Further, aluminum was vacuum-deposited thereon to provide a counter electrode, and the sandwich-type photoelectric conversion element shown in FIG. 1 was produced.

【0021】[0021]

【化1】 Embedded image

【0022】[0022]

【化2】 測定のため上記と同様の方法で製作した電極が一対の光
電変換素子の電圧、電流特性の一例を図4に示す。図4
(a)はLED(スタンレー電気(株)製;HPY5566 、ピ
ーク波長570nm)光源より直径4mm の光電変換素子面が15
μW/cm2になるように光を照射した場合の素子印加電圧
(この場合、順バイアス電圧は正電圧)と光電流(明電
流)の関係を示した図であり、図4(b)は図4(a)
と同条件でLEDを消灯した場合の素子印加電圧と光電
流(暗電流)の関係を示した図である。
Embedded image FIG. 4 shows an example of voltage and current characteristics of a photoelectric conversion element having a pair of electrodes manufactured by the same method as above for measurement. FIG.
(A) shows an LED (manufactured by Stanley Electric Co., Ltd .; HPY5566, peak wavelength 570 nm) having a photoelectric conversion element surface with a diameter of 4 mm having a diameter of 15 mm.
FIG. 4B is a diagram showing a relationship between a device applied voltage (in this case, a forward bias voltage is a positive voltage) and a photocurrent (bright current) when light is irradiated so as to be μW / cm 2 , and FIG. FIG. 4 (a)
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an element applied voltage and a photocurrent (dark current) when an LED is turned off under the same conditions as in FIG.

【0023】この光電変換素子の順バイアス電圧20V 印
加、逆バイアス電圧6.0V印加、逆バイアス電圧4.6 印
加、および逆バイアス電圧2.0V印加の場合の明電流の測
定値はそれぞれ 1.3×10-6A 、-5.8×10-11A、-3.1×10
-11A、および-3.2×10-12Aであり、暗電流の測定値はそ
れぞれ8.8 ×10-10A、-5.6×10-11A、-2.8×10-11Aおよ
び-3.0×10-12Aであり、明電流の測定値より素子面積0.
01mm2あたりの素子抵抗値を算出すると、それぞれ 1.9
×1010Ω、 1.3×1014Ω、 1.9×1014Ω、および7.9×1
014Ωとなる。よってこの光電変換素子は光照射時、逆
バイアス電圧(6.0V以下)印加における素子抵抗値が通
常光信号検出時に印加する順バイアス電圧20V における
素子抵抗値に比べて十分大きい(約7千倍以上)事が確
認された。 具体例2 実施例1の光電変換素子(8dot/mm 、1素子あたりの面
積は0.01mm2)を18ブロックで構成されるマトリクス型
イメージセンサに用いて前記駆動方式で信号読み取りを
行う場合を想定して、式(1) におけるr1 およびr2 を
具体例1の測定結果を用いて求める。
When a forward bias voltage of 20 V, a reverse bias voltage of 6.0 V, a reverse bias voltage of 4.6, and a reverse bias voltage of 2.0 V were applied to the photoelectric conversion element, the measured bright current was 1.3 × 10 −6 A. , -5.8 × 10 -11 A, -3.1 × 10
-11 A, and -3.2 is × 10 -12 A, measurements respectively 8.8 × 10 -10 A dark current, -5.6 × 10 -11 A, -2.8 × 10 -11 A and -3.0 × 10 - It is 12 A, and the element area is 0.
After calculating the element resistance value per 01mm 2, respectively 1.9
× 10 10 Ω, 1.3 × 10 14 Ω, 1.9 × 10 14 Ω, and 7.9 × 1
0 14 Ω. Therefore, in this photoelectric conversion element, the element resistance value when applying a reverse bias voltage (6.0 V or less) at the time of light irradiation is sufficiently larger than the element resistance value at a forward bias voltage of 20 V normally applied at the time of detecting an optical signal (about 7,000 times or more). ) The thing was confirmed. Specific Example 2 It is assumed that the photoelectric conversion element (8 dots / mm, the area per element is 0.01 mm 2 ) of Example 1 is used for a matrix type image sensor composed of 18 blocks to read signals by the above-described driving method. Then, r1 and r2 in the equation (1) are obtained by using the measurement result of the specific example 1.

【0024】選択素子が明(光照射)および暗(光非照
射)の場合のr1 をそれぞれr1 (明)およびr1
(暗)とすると、センサ駆動電源VSが-20Vの場合(前
記駆動方式ではセンサの順バイアス電圧は負電圧)、r
1 (明)は 1.9×1010Ω、r1 (暗)は 2.9×1013Ωと
なる。またセンサの各素子間の電流の回り込みが最も大
きくなる場合は、選択素子にマトリクス配線で接続して
いる全ての非選択素子が明(光照射)の場合であり、こ
の場合のr2 をr2 (明)とし、電流の回り込みが最も
小さくなる場合は選択素子にマトリクス配線で接続して
いる全ての非選択素子が暗(光非照射)の場合であり、
この場合のr2 をr2 (暗)とすると、Vout が-4.6V
の場合、r2 (明)は 1.1×1013Ω、r2 (暗)は1.2
×1013Ω、Vout が-2.0V の場合、r2(明) は、4.6 ×
1013Ω、r2 (暗)は4.9 ×1013Ωとなる。なお、セン
サ印加逆バイアス電圧が1.0V以下では、光電流値が微小
のため測定が不可能であった。このためVout が-1.0V
以下の場合のr2 の値はVoutが-2.0V の場合のr2 と
同一とする。
When the selection element is bright (irradiated with light) and dark (not irradiated with light), r1 is defined as r1 (bright) and r1 respectively.
(Dark), when the sensor drive power supply VS is -20 V (the forward bias voltage of the sensor is a negative voltage in the above-described drive method), r
1 (bright) is 1.9 × 10 10 Ω and r1 (dark) is 2.9 × 10 13 Ω. Also, the case where the current wraparound between the elements of the sensor is the largest is when all the non-selected elements connected to the selected element by the matrix wiring are bright (light irradiation), and in this case, r2 is replaced by r2 ( And the current wraparound is the smallest when all non-selected elements connected to the selected element by matrix wiring are dark (light is not irradiated).
Assuming that r2 in this case is r2 (dark), Vout is -4.6V
In the case of, r2 (bright) is 1.1 × 10 13 Ω and r2 (dark) is 1.2
× 10 13 Ω, when Vout is -2.0V, r2 (bright) is 4.6 ×
10 13 Ω and r2 (dark) are 4.9 × 10 13 Ω. When the reverse bias voltage applied to the sensor was 1.0 V or less, measurement was impossible because the photocurrent value was very small. Therefore, Vout is -1.0V
In the following case, the value of r2 is the same as r2 when Vout is -2.0V.

【0025】次に、ここで算出したr1 (明)、r1
(暗)、r2 (明)、およびr2 (暗)より、上記想定
の場合の式(1) におけるr2 とr1 の比(r2/r1 )、
時定数τおよび出力Vout を次のA,BおよびCの場合
でそれぞれ算出して比較を行う。
Next, the calculated r1 (bright), r1
(Dark), r2 (bright), and r2 (dark), the ratio of r2 to r1 (r2 / r1) in equation (1) in the above assumption,
The time constant τ and the output Vout are calculated for the following cases A, B and C, respectively, and the comparison is performed.

【0026】A; 本発明のイメージセンサ使用の場合 B; Aの場合でイメージセンサの各素子間の電流回り
込みが無い場合(〔数1〕においてr2 を無限大にした
場合で、〔数2〕で算出できる) C; 素子抵抗が線形抵抗の場合(r1 (明))、r1
(暗)は前記算出した値を用い、r2 (明)およびr2
(暗)の値は、それぞれr1 (明)/17およびr1
(暗)/17となる。
A: In the case of using the image sensor of the present invention B: In the case of A, when there is no current sneak between the elements of the image sensor (when r 2 is made infinite in [Equation 1], [Equation 2] C: When the element resistance is a linear resistance (r1 (bright)), r1
(Dark) uses the values calculated above, and r2 (bright) and r2
The values of (dark) are r1 (bright) / 17 and r1 respectively.
(Dark) / 17.

【0027】ここで、Vsは-20V、蓄積時間tは100mse
c 、cは20PFとする。 (1)選択素子が明(光照射)で、これとマトリクス配
線で接続している全ての非選択素子が明の場合 Aの場合; r2/r1 :570, τ:380msec, V
out :-4.6V Bの場合; r2/r1 :無限大, τ:380msec, V
out :-4.6V Cの場合; r2/r1 :5.9 ×10-2, τ:21msec,
Vout :-1.1V (2)選択素子が明で、これとマトリクス配線で接続し
ている全ての非選択素子が暗(光非照射)の場合 Aの場合; r2/r1 :610, τ:380msec, Vo
ut :-4.6V Bの場合; r2/r1 :無限大, τ:380msec, Vo
ut :-4.6V Cの場合; r2/r1 :90, τ:380msec, Vo
ut :-4.6V (3)選択素子が暗で、これとマトリクス配線で接続し
ている全ての非選択素子が明の場合 Aの場合; r2/r1 :1.6, τ:350sec, V
out :-3.5mV Bの場合; r2/r1 :無限大, τ:570sec, V
out :-3.5mV Cの場合; r2/r1 :3.9 ×10-5, τ:22msec,
Vout :-0.8mV (4)選択素子が暗で、これとマトリクス配線で接続し
ている全ての非選択素子が暗の場合 Aの場合; r2/r1 :1.7, τ:360sec, V
out :-3.5mV Bの場合; r2/r1 :無限大, τ:570sec, V
out :-3.5mV Cの場合; r2/r1 :5.9 ×10-2, τ:32msec,
Vout :-0.5mV 以上の結果、Aの本発明センサ使用の場合は、(1)お
よび(2)の場合にはr2 >>r1 であり、このため前
記のように時定数τの値に関わらず電流の回り込みの影
響が無視でき、また(3)および(4)の場合にはr2
>>r1 ではないが、時定数τが蓄積時間に比べて十分
大きく、この場合も前記のように電流の回り込みの影響
が無視できる。結局、(1)〜(4)の場合で電流の回
り込みの影響が無視でき、Bの電流回り込みが無い場合
とほぼ同一の出力が得られた。
Here, Vs is -20 V, and the accumulation time t is 100 ms.
c and c are set to 20PF. (1) When the selected element is bright (light irradiation) and all the non-selected elements connected to this by matrix wiring are bright: A: r2 / r1: 570, τ: 380 msec, V
out: In the case of -4.6V B; r2 / r1: infinity, τ: 380msec, V
out: at -4.6V C; r2 / r1: 5.9 × 10 -2 , τ: 21 msec,
Vout: -1.1 V (2) When the selected element is bright, and all non-selected elements connected to this by matrix wiring are dark (no light irradiation) In the case of A: r2 / r1: 610, τ: 380 msec , Vo
ut: -4.6V B; r2 / r1: infinity, τ: 380msec, Vo
ut: -4.6V at C; r2 / r1: 90, τ: 380msec, Vo
ut: -4.6V (3) When the selected element is dark and all the non-selected elements connected to it by matrix wiring are light: In the case of A; r2 / r1: 1.6, τ: 350sec, V
out: In the case of -3.5mV B; r2 / r1: infinity, τ: 570sec, V
out: In the case of -3.5mV C; r2 / r1: 3.9 × 10-5 , τ: 22msec,
Vout: -0.8 mV (4) When the selected element is dark and all non-selected elements connected to this by matrix wiring are dark: A: r2 / r1: 1.7, τ: 360 sec, V
out: In the case of -3.5mV B; r2 / r1: infinity, τ: 570sec, V
out: -3.5mV C; r2 / r1: 5.9 × 10 -2 , τ: 32msec,
As a result of Vout: -0.5 mV or more, in the case of using the sensor of the present invention A, in the cases of (1) and (2), r2 >> r1. Therefore, regardless of the value of the time constant τ as described above, The effect of the current wraparound is negligible, and in the cases of (3) and (4), r2
>> r1, but the time constant τ is sufficiently larger than the accumulation time, and in this case also, the influence of the current sneak can be ignored as described above. As a result, in the cases (1) to (4), the influence of the current sneak was negligible, and almost the same output as in the case where the current sneak did not occur was obtained.

【0028】Cの素子抵抗が線形抵抗の場合は、(1)
の場合にはr2 >>r1 ではなく、また時定数τが蓄積
時間(100msec)に比べ小さいため、電流の回り込みの影
響が無視できず、Bの場合に比べて出力が大きく減少し
たが、(2)の場合にはr2>>r1であり、Bの場合と
ほぼ同様の出力が得られる。また、(3)の場合には時
定数τが蓄積時間に比べて小さく、またr2 >>r1 で
もないため電流の回り込みの影響が無視できず、Bの場
合に比べて出力が大きく減少したが、(4)の場合には
時定数τが蓄積時間に比べて十分大きくBの場合とほぼ
同様の出力が得られた。
When the element resistance of C is a linear resistance, (1)
In the case of (2), it is not r2 >> r1, and the time constant τ is smaller than the accumulation time (100 msec). Therefore, the influence of the current sneak cannot be ignored, and the output largely decreases as compared with the case of B. In the case of 2), r2 >> r1, and substantially the same output as in the case of B is obtained. In the case of (3), the time constant τ is smaller than the accumulation time, and since it is not r2 >> r1, the influence of the current sneak cannot be ignored, and the output is greatly reduced as compared with the case of B. , (4), the time constant τ was sufficiently larger than the accumulation time, and almost the same output as in the case of B was obtained.

【0029】結局、Cの素子抵抗が線形抵抗の場合は選
択素子が明,暗いずれの場合も選択素子とマトリクス配
線で接続している非選択素子の状態により電流の回り込
みの影響が異なり、出力が非選択素子の明,暗の状態に
より変化するが、Aの本発明のイメージセンサ使用の場
合は選択素子が明,暗いずれの場合も選択素子とマトリ
クス配線で接続している非選択素子の明,暗の状態によ
らず、センサの各素子間の電流の回り込みの影響が無視
でき、出力の減少が殆ど無いことが確認された。 比較例1 具体例1の光電変換素子において、素子中の有機の光導
電層を電荷発生層(膜厚は0.9μm )のみとした場合の
電極が一対の測定用の光電変換素子の電圧、電流特性の
一例を図5に示す。図5(a)はLED(スタンレー電
気(株)製;HPY5566、ピーク波長570nm )光源より直径4m
m の素子面が15μW/cm2になるように光を照射した場合
の素子印加電圧(この場合、順バイアス電圧は正電圧)
と光電流(明電流)の関係を示した図であり、図5
(b)は図5(a)と同条件でLEDを消灯した場合の
素子印加電圧と光電流(暗電流)の関係を示した図であ
る。
After all, when the element resistance of C is a linear resistance, the influence of the current sneak depends on the state of the non-selected element connected to the selected element and the matrix wiring regardless of whether the selected element is bright or dark. Varies depending on the light / dark state of the non-selected element. However, in the case of using the image sensor of the present invention A, the selected element is connected to the selected element by a matrix wiring regardless of whether the selected element is light or dark. Irrespective of the state of light and darkness, it was confirmed that the influence of the current wraparound between the elements of the sensor was negligible and the output was hardly reduced. Comparative Example 1 In the photoelectric conversion element of the specific example 1, when the organic photoconductive layer in the element was only a charge generation layer (thickness: 0.9 μm), the electrodes consisted of a pair of voltage and current of the photoelectric conversion element for measurement. FIG. 5 shows an example of the characteristic. FIG. 5 (a) shows a LED (manufactured by Stanley Electric Co., Ltd .; HPY5566, peak wavelength 570 nm) having a diameter of 4 m from a light source.
The element applied voltage when light is irradiated so that the element surface of m becomes 15 μW / cm 2 (in this case, the forward bias voltage is a positive voltage)
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the light current and the light current (bright current).
FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the element applied voltage and the photocurrent (dark current) when the LED is turned off under the same conditions as in FIG.

【0030】この光電変換素子の順バイアス電圧20V 印
加、逆バイアス電圧6.0V印加、逆バイアス電圧4.6V印
加、および逆バイアス電圧2.0V印加の場合の明電流の測
定値はそれぞれ2.9 ×10-7A ,-8.0×10-8A ,-5.0×10
-8A ,および-1.5×10-8A であり、この場合の素子面積
0.01mm2あたりの素子抵抗値はそれぞれ8.8 ×1010Ω,
9.4 ×1010Ω ,1.2 ×1011Ω ,および1.7 ×1011Ωと
なる。よってこの光電変換素子は光照射時、逆バイアス
電圧(6.0V以下)印加における素子抵抗値が通常光信号
検出時に印加する順バイアス電圧20V における素子抵抗
値に比べて十分大きくはない(2倍以下)。
When the forward bias voltage of 20 V, the reverse bias voltage of 6.0 V, the reverse bias voltage of 4.6 V, and the reverse bias voltage of 2.0 V were applied to the photoelectric conversion element, the measured bright current was 2.9 × 10 −7. A, -8.0 × 10 -8 A, -5.0 × 10
-8 A and -1.5 × 10 -8 A, and the element area in this case
The element resistance per 0.01 mm 2 is 8.8 × 10 10 Ω,
The values are 9.4 × 10 10 Ω, 1.2 × 10 11 Ω, and 1.7 × 10 11 Ω. Therefore, in this photoelectric conversion device, the device resistance value when applying a reverse bias voltage (6.0 V or less) at the time of light irradiation is not sufficiently larger than the device resistance value at a forward bias voltage of 20 V normally applied at the time of detecting a light signal (less than 2 times). ).

【0031】次に、上記光電変換素子と同様の層構成で
1mm あたり 8個の光電変換素子(8dot/mm,1素子あたりの
面積は0.01mm2)を18ブロックで構成されるマトリクス
型イメージセンサに用いて前記駆動方式で信号読み取り
を行う場合を想定して、光照射時の式(1) におけるr1
およびr2 を求めると、センサ駆動電源VSが-20Vの場
合、r1(明)は8.8 ×1010Ω、Vout が-2V の場合、r
2 (明)は9.6 ×109Ωとなる。この場合はr2 <r1
であり、Vout は式(2) のように近似できず、センサ各
素子間の電流の回り込みは無視できない。
Next, the same layer structure as that of the photoelectric conversion element is used.
Assuming a case where a signal is read by the above-described driving method using eight photoelectric conversion elements per 1 mm (8 dots / mm, the area per element is 0.01 mm 2 ) in a matrix type image sensor composed of 18 blocks. , R1 in equation (1) at the time of light irradiation
When r and r2 are obtained, r1 (bright) is 8.8 × 10 10 Ω when the sensor driving power supply VS is -20 V, and r is obtained when Vout is -2 V.
2 (bright) is 9.6 × 10 9 Ω. In this case, r2 <r1
Vout cannot be approximated as in the equation (2), and the current wraparound between the sensor elements cannot be ignored.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、各光電変
換素子の光電導層が光照射時に逆バイアス電圧を印加し
たときの抵抗値が、順バイアス電圧を印加したときの抵
抗値に比べて100倍以上大きな抵抗値を有する有機の
光導電材料で構成され、この光電変換素子をマトリクス
型イメージセンサに用いるので、このイメージセンサに
より読み取るのに際し、イメージセンサの各素子間の電
流の回り込みが防止でき、このため、SN比の悪化を防
止でき正確な画像情報が得られる。また、ブロッキング
ダイオードを各素子毎に付加する必要がなくなり、イメ
ージセンサの製造工程の簡略化が達成でき、歩留の向上
が計ることができる利点を有する。
As described above, according to the present invention, the resistance value when a reverse bias voltage is applied to the photoconductive layer of each photoelectric conversion element during light irradiation is smaller than the resistance value when a forward bias voltage is applied. Since this photoelectric conversion element is used for a matrix type image sensor, when reading with this image sensor, the sneak current between each element of the image sensor is obtained. Therefore, deterioration of the SN ratio can be prevented, and accurate image information can be obtained. In addition, there is no need to add a blocking diode for each element, so that the manufacturing process of the image sensor can be simplified and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明のイメージイメージセンサに使用
する光電変換素子の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a photoelectric conversion element used for an image sensor according to the present invention.

【図2】図2は本発明のイメージセンサの駆動回路図で
ある。
FIG. 2 is a drive circuit diagram of the image sensor of the present invention.

【図3】図3は図2の駆動回路の駆動タイミングを示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating drive timings of the drive circuit of FIG. 2;

【図4】図4は本発明のイメージセンサに用いた光電変
換素子中の有機の光導電層を電荷発生層,電荷移動層に
積層した光電変換素子の電圧、電流特性図である。
FIG. 4 is a voltage and current characteristic diagram of a photoelectric conversion element in which an organic photoconductive layer in the photoelectric conversion element used in the image sensor of the present invention is laminated on a charge generation layer and a charge transfer layer.

【図5】図5は光電変換素子中の有機の光導電層を電荷
発生層のみとした光電変換素子の電圧、電流特性図であ
る。
FIG. 5 is a voltage and current characteristic diagram of a photoelectric conversion element in which an organic photoconductive layer in the photoelectric conversion element has only a charge generation layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 個別電極 2 ブロッキング層 3 光導電層 4 支持体 5 共通電極 S11〜SMN 光電変換素子 C11〜CMN 素子容量 R11〜RMN 素子抵抗 K1 〜KM 共通電極側配線 L1 〜LN 個別電極側のマトリクス配線 L-C1〜L-CN マトリクス配線L1 〜LN の浮遊容
量 VS センサ駆動電源 X1 〜XM 電源側スイッチ Y1 〜YN 電荷リセットスイッチ A1 〜AN インピーダンス変換用アンプ Z1 〜ZN 読取り側スイッチ GND 電源グランド
REFERENCE SIGNS LIST 1 individual electrode 2 blocking layer 3 photoconductive layer 4 support 5 common electrode S11 to SMN photoelectric conversion element C11 to CMN element capacitance R11 to RMN element resistance K1 to KM common electrode side wiring L1 to LN individual electrode side matrix wiring L- C1 to L-CN Stray capacitance of matrix wirings L1 to LN VS Sensor driving power supply X1 to XM Power supply side switch Y1 to YN Charge reset switch A1 to AN Impedance conversion amplifier Z1 to ZN Reading side switch GND Power supply ground

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 啓 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社 総合研究所内 (72)発明者 加藤 雅敏 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 浜口 忠彦 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 竹田 岳 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (56)参考文献 特開 平2−155270(JP,A) 特開 平1−184961(JP,A) 特開 昭61−271868(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/146 H04N 1/028 H04N 5/335 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Kei Ishihara 1000 Kamoshita-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Mitsubishi Chemical Research Institute (72) Inventor Masatoshi Kato 2--14-40 Ofuna, Kamakura-shi, Kanagawa 3 Ryo Denki Co., Ltd., Living Systems Laboratory (72) Inventor Tadahiko Hamaguchi 2--14-40, Ofuna, Kamakura City, Kanagawa Prefecture Mitsui Electric Co., Ltd., Living Systems Laboratory (72) Inventor, Takeshi Takeda 2-14, Ofuna, Kamakura City, Kanagawa Prefecture No. 40: Mitsubishi Electric Corporation Living System Laboratory (56) References JP-A-2-155270 (JP, A) JP-A-1-184496 (JP, A) JP-A-61-271868 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/146 H04N 1/028 H04N 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 順バイアス電圧を印加して光信号検出を
行う光電変換素子を一列に複数個配列した光電変換素子
列を用い、前記各光電変換素子の一端を共通電極側に、
他端を個別電極側にマトリクス配線により接続したイメ
ージセンサにおいて、前記各光電変換素子は、光照射時
に逆バイアス電圧を印加したときの抵抗値が、順バイア
ス電圧を印加したときの抵抗値に比べて100倍以上大
きい有機の光導電層を有することを特徴とするイメージ
センサ。
1. A photoelectric conversion element array in which a plurality of photoelectric conversion elements for performing optical signal detection by applying a forward bias voltage are arranged in a line, and one end of each of the photoelectric conversion elements is provided on a common electrode side.
In the image sensor in which the other end is connected to the individual electrode side by a matrix wiring, each of the photoelectric conversion elements has a resistance value when a reverse bias voltage is applied during light irradiation, compared with a resistance value when a forward bias voltage is applied. An image sensor comprising an organic photoconductive layer that is at least 100 times as large as an organic photoconductive layer.
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