JPH02260968A - Image sensor - Google Patents

Image sensor

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JPH02260968A
JPH02260968A JP1081971A JP8197189A JPH02260968A JP H02260968 A JPH02260968 A JP H02260968A JP 1081971 A JP1081971 A JP 1081971A JP 8197189 A JP8197189 A JP 8197189A JP H02260968 A JPH02260968 A JP H02260968A
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signal current
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tft
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Takushi Nakazono
中園 卓志
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve sensitivity and response speed of a sensor by composing an image sensor of a first switching element, which applys a signal current from a sensor driving power source according to a photoelectric converting current value, and a second switching element, which switches off the first switching element at the time of discharging element capacity and grounds a light receiving element. CONSTITUTION:A counter bias is impressed to a photo diode 11 by a sensor driving power source Vb, a sensor current detected by the photo diode 11 is supplied to a signal current thin film transistor(TFT) 14, the gate of the signal current TFT 14 is opened by the sensor current, and the signal currents supplied from a drain electrode 14c according to the sensor current. The signal current is charged to element capacity 15 in an accumulating time, and the charge is read from a read electrode 15 by an external circuit. At the same timing as the read operation of the signal current, the gate of a reset switching TFT 13 is opened, a gate electrode 14a of a signal current TFT 14 is grounded, the gate of the signal current TFT 14 is closed, and only the charge accumulated in the element capacity 15 is applied to a read electrode 16.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、画像処理装置の颯像情報人力部に使用される
イメージセンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an image sensor used in an image processing unit of an image processing device.

(従来の技術) 近年、ファクシミリ等に用いられる画像読み取り装置を
小型化するために、密着型イメージセンサの開発が盛ん
である。
(Prior Art) In recent years, contact type image sensors have been actively developed in order to downsize image reading devices used in facsimiles and the like.

このイメージセンサとは、原稿と同一幅に所望の解像度
で光電変換素子(受光素子)を−列に配し、原稿を近接
させて画像情報を読み取る装置である。
This image sensor is a device that reads image information by arranging photoelectric conversion elements (light receiving elements) in a negative row with the same width as the original and a desired resolution, and bringing the original close to the original.

一般にイメージセンサの基本構成は、ライン状に多数列
設された光信号を電気信号に変換するための光電変換素
子と、この先1!変換素子から時系列に電気/i号を読
み取る駆動部とからなる。即ち、イメージセンサの構成
は、ガラス基板上に下部電極としての個別電極が複数段
けられ、この個別電極の一部を被覆する如< a−81
等の光電変換層が設けられ、この光電変換層をこの個別
電極と共にサンドイッチ状1.こはさむ1.T、o、等
の共通電極からなる。そして個々の個別電極と、この光
電変換層と、この共通電極とから画素としての光電変換
素子が構成される。
In general, the basic configuration of an image sensor is to have a large number of photoelectric conversion elements arranged in a line for converting optical signals into electrical signals, and 1! It consists of a drive unit that reads the electricity/i number from the conversion element in time series. That is, the configuration of the image sensor is such that a plurality of individual electrodes as lower electrodes are arranged on a glass substrate, and a part of the individual electrodes is covered.
A photoelectric conversion layer such as 1. Kohasamu 1. It consists of common electrodes such as T, o, etc. Each individual electrode, this photoelectric conversion layer, and this common electrode constitute a photoelectric conversion element as a pixel.

このようなイメージセンサとしては、第3図に示すよう
なダイレクトドライブ型イメージセンサがある。
As such an image sensor, there is a direct drive type image sensor as shown in FIG.

同図において、光電変換素子1は、フォトダイオード1
aおよびコンデンサ1bより構成されており、受光量に
応じてコンデンサ1bに蓄積された電荷を放出し、一定
期間毎にシフトレジスタ2により信号読出し用のアナロ
グスイッチ3を順次閉じてコンデンサ1bを再充電し、
その際の電圧または電流を信号読取り端子4から読出す
ことにより光信号を検出するように構成されている。
In the figure, the photoelectric conversion element 1 is a photodiode 1.
A and a capacitor 1b, the charge accumulated in the capacitor 1b is released according to the amount of light received, and the analog switch 3 for signal readout is sequentially closed by the shift register 2 at regular intervals to recharge the capacitor 1b. death,
The optical signal is detected by reading out the voltage or current from the signal reading terminal 4 at that time.

このようなイメージセンサの駆動部は、装置小型化に対
応するために近年薄膜にて形成することが盛んに行われ
ている。
In recent years, the drive section of such an image sensor is often formed of a thin film in order to cope with the miniaturization of the device.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来のイメージセンサでは、フ
ォトダイオード1aのセンサ電流が微少であることから
、このセンサ電流が配線容量5等に蓄積されて読取り信
号として取り出せる成分が小さくなり、感度の低下、S
/N比の悪化を招くという問題があり、また信号の応答
速度が遅くなるという問題もあった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional image sensor described above, since the sensor current of the photodiode 1a is minute, this sensor current is accumulated in the wiring capacitor 5, etc., and a component that can be extracted as a read signal is becomes smaller, decreases sensitivity, S
There was a problem that the /N ratio deteriorated, and there was also a problem that the signal response speed became slow.

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、良好な読取り信号を得ることができ、感度
、応答速度の向上が図れるイメージセンサを提供するこ
とを目的とするものである。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and aims to provide an image sensor that can obtain good read signals and improve sensitivity and response speed. be.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明のイメージセンサは、高低抗体基板上にセンサ駆
動電源により駆動される複数の光電変換部を列設し、こ
れら光電変換部からの電流を読取り用電極により読取る
ように構成されたイメージセンサにおいて、上記光電変
換部を、前記センサ駆動電源に接続された受光素子と、
一方端が前記センサ駆動電源と接続され他方端が前記読
取り用電極と接続され、前記受光素子からの光電変換電
流によりスイッチONt、て前記センサ駆動電源からの
信号電流を前記光電変換電流値に応じて流す第1のスイ
ッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の出力側
と読取り用電極間に介挿され、前記信号電流を蓄積する
素子容量と、前記受光素子の電流出力側に接続され、前
記素子容量放電時に前記第1のスイッチング素子のスイ
ッチOFFをするとともに前記受光素子を接地する第2
のスイッチング素子とから構成したことを特徴とするも
のである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The image sensor of the present invention has a plurality of photoelectric conversion units driven by a sensor drive power source arranged in a row on a high-low antibody substrate, and current from these photoelectric conversion units is In the image sensor configured to read by a reading electrode, the photoelectric conversion section is connected to a light receiving element connected to the sensor driving power source,
One end is connected to the sensor driving power source and the other end is connected to the reading electrode, and a switch is turned ON by the photoelectric conversion current from the light receiving element, and the signal current from the sensor driving power source is converted according to the photoelectric conversion current value. a first switching element that allows the signal current to flow, an element capacitor that is inserted between the output side of the first switching element and the reading electrode and that stores the signal current; A second switching element that turns off the first switching element and grounds the light receiving element when the element capacitance is discharged.
The device is characterized in that it is composed of a switching element.

また、上記第1のスイッチング素子としては、poly
−81T F Tのアナログスイッチが、そして上記第
2のスイッチング素子はa−3iで形成されるTPTの
アナログスイッチが好適である。
Further, as the first switching element, poly
-81T F T analog switch is preferred, and the second switching element is preferably a TPT analog switch formed of a-3i.

(作 用) 本発明は、受光素子からの光電変換電流を第1のスイッ
チング素子のゲートに入れる。そして、光電変換電流値
に応じてセンサ駆動電源からの信号電流を流し、この信
号電流を一旦素子容量に蓄積した後、外部回路に読み出
す。
(Function) According to the present invention, the photoelectric conversion current from the light receiving element is input to the gate of the first switching element. Then, a signal current from the sensor drive power source is caused to flow in accordance with the photoelectric conversion current value, and after this signal current is temporarily stored in the element capacitance, it is read out to an external circuit.

また読出し時に第2スイツチをONすることで第1のス
イッチング素子のゲートを0FFL、て受光素子をリセ
ットする。
Furthermore, by turning on the second switch during reading, the gate of the first switching element is set to 0FFL, thereby resetting the light receiving element.

ここで、受光素子からの光電変換電流は10−’A程度
であるが、第2のスイッチング素子から容量に流れ込む
電流は10’A程度と大きいため配線容量等による感度
の低下、S/N比の悪化を防止できる。また蓄積モード
であるため応答速度も向上する。
Here, the photoelectric conversion current from the light receiving element is about 10-'A, but the current flowing into the capacitor from the second switching element is as large as about 10'A, so the sensitivity decreases due to wiring capacitance, etc., and the S/N ratio can prevent deterioration. Also, since it is in accumulation mode, response speed is also improved.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例の光電変換部の等価回路を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an equivalent circuit of a photoelectric conversion section of an example.

受光素子例えばショットキーフォトダイオード11のア
ノード電極11aは共通電極12を介してセンサ駆動電
源vbのマイナス電極側に接続されており、そのカソー
ド電極11bはリセット用アナログスイッチング素子例
えば薄膜トランジスタ(以下、TPT)13のソース電
極13Hに接続されている。
The anode electrode 11a of a light receiving element such as a Schottky photodiode 11 is connected to the negative electrode side of the sensor drive power supply vb via a common electrode 12, and its cathode electrode 11b is connected to a reset analog switching element such as a thin film transistor (hereinafter referred to as TPT). 13 source electrode 13H.

また、上記フォトダイオード11とリセット用TPT1
3間には、信号電流用アナログスイッチング素子例えば
TFT14のゲート電極14aが接続されており、この
信号電流用TFT14のソース電極14bは共通電極1
2に接続され、ドレイン電極14cは素子容量15を有
する信号読取り電極16に接続されている。
In addition, the photodiode 11 and the reset TPT1
A gate electrode 14a of a signal current analog switching element, for example, a TFT 14, is connected between the common electrode 1 and the source electrode 14b of the signal current TFT 14.
2, and the drain electrode 14c is connected to a signal reading electrode 16 having an element capacitance 15.

第2図はこのようなイメージセンサの光電変換部の構成
を示す断面図で、高低抗基板例えばガラス基板17上に
は、信号電流用TFT14を構成するソース電極14b
1 ドレイン電極14cおよびpo I y−8i層1
8が順次形成されている。このドレイン電極が信号読取
り電極16となるが、その一部に素子容量15が形成さ
れている。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a photoelectric conversion section of such an image sensor.
1 Drain electrode 14c and po I y-8i layer 1
8 are formed in sequence. This drain electrode becomes a signal reading electrode 16, and an element capacitor 15 is formed in a part thereof.

そしてこのpo I y−31層18上には、絶縁膜1
9を介してクロム薄膜等からなる配線パターン層20、
光電変換層となるa−3i層21.1.T、o、膜22
が形成されており、これら各層によりショットキーフォ
トダイオード11が形成されている。このショットダイ
オード11のカソード11bが、信号電流用TFT14
のゲート電極14aとなっている。
Then, on this po I y-31 layer 18, an insulating film 1 is formed.
9, a wiring pattern layer 20 made of a thin chromium film or the like;
a-3i layer 21.1 serving as a photoelectric conversion layer. T, o, membrane 22
are formed, and a Schottky photodiode 11 is formed by each of these layers. The cathode 11b of this shot diode 11 is connected to the signal current TFT 14.
This is the gate electrode 14a.

さらに、1.T、0.膜22上には、リセット用TPT
13のゲート電極13bが形成されており、上記ショッ
トキーダイオード11のカソード電極11bがこのa−
8i層21により形成されるリセット用TPT13のソ
ース電極13aとなっている。
Furthermore, 1. T, 0. On the film 22, there is a TPT for resetting.
13 gate electrodes 13b are formed, and the cathode electrode 11b of the Schottky diode 11 is connected to this a-
The 8i layer 21 serves as a source electrode 13a of the reset TPT 13.

尚、1.T、0.膜22および信号電流用TFT14の
ソース電極14bはスルーホールである共通電極12に
接続されている。
Furthermore, 1. T, 0. The film 22 and the source electrode 14b of the signal current TFT 14 are connected to the common electrode 12, which is a through hole.

このような構成のイメージセンサの動作について以下に
説明する。
The operation of the image sensor having such a configuration will be described below.

フォトダイオード11にはセンサ駆動電源vbにより逆
バイアスが印加されており、フォトダイオード11によ
り検出したセンサ電流は、信号電流用TFT14に流れ
、このセンサ電流によって信号電流用TFT14のゲー
トが開いてドレイン電極14cからセンサ電流に応じた
信号電流が流れる。この信号電流は蓄積時間内で素子容
量15に充電され、その後素子容量15に充電された電
荷は図示を省略した外部回路により読取り電極15から
読取られる。
A reverse bias is applied to the photodiode 11 by the sensor drive power supply vb, and the sensor current detected by the photodiode 11 flows into the signal current TFT 14. This sensor current opens the gate of the signal current TFT 14, and the drain electrode A signal current according to the sensor current flows from 14c. This signal current charges the element capacitor 15 within the storage time, and then the charge charged in the element capacitor 15 is read from the read electrode 15 by an external circuit (not shown).

この信号電流の読取り動作と同じタイミングで、リセッ
トスイッチ用TPT13のゲートが開いて信号電流用T
FT14のゲート電極14aが接地された状態となり、
信号電流用TFT14のゲートが閉じて読取り電極16
には、素子容量15に充電された電荷のみが流れる。こ
のときフォトダイオード11のカソード電極11bも接
地された状態となってリセットされる。
At the same timing as this signal current reading operation, the gate of the reset switch TPT13 opens and the signal current TPT13 opens.
The gate electrode 14a of the FT 14 is in a grounded state,
The gate of the signal current TFT 14 is closed and the read electrode 16
Only the charge charged in the element capacitor 15 flows through. At this time, the cathode electrode 11b of the photodiode 11 is also grounded and reset.

こうして上述動作を繰り返すことにより、遂次画像を読
み取る。
By repeating the above-mentioned operations in this manner, images are successively read.

このようなイメージセンサによれば、従来フォトダイオ
ードからのセンサ電流が高々1O−9A程度であるのに
対し、本実施例の信号電流用TPTI4からの信号電流
は10’A程度と配線容量に比べ十分大きく、感度の劣
下がない。また、素子容量15に電荷を蓄積しそれを読
み出す蓄積モード駆動のため高速応答が可能となる。さ
らに、リセットスイッチ用TPT13の作用により、信
号読出し時には、信号電流用TFT14のゲートが閉じ
て、共通電極12と信号読取電極間を遮断する。
According to such an image sensor, while the sensor current from the conventional photodiode is about 10-9A at most, the signal current from the signal current TPTI 4 of this embodiment is about 10'A, which is lower than the wiring capacitance. It is sufficiently large and there is no deterioration in sensitivity. Furthermore, high-speed response is possible due to the accumulation mode driving in which charge is accumulated in the element capacitor 15 and read out. Further, due to the action of the reset switch TPT 13, the gate of the signal current TFT 14 is closed during signal reading, thereby cutting off the common electrode 12 and the signal reading electrode.

そのため信号のS/N比の劣下は生じない。またこれと
同時にフォトダイオード11をリセットするため残像成
分が残らない。
Therefore, no deterioration of the S/N ratio of the signal occurs. Furthermore, since the photodiode 11 is reset at the same time, no afterimage components remain.

尚、リセットスイッチ用TPT13は、流れる゛電流量
が少ないためa−3iからなるTFTでもよいため、フ
ォトダイオード11と同一成膜で作製することができ、
製造工程が繁雑化するようなことはない。
Note that the TPT 13 for the reset switch may be a TFT made of a-3i because the amount of flowing current is small, so it can be manufactured using the same film formation as the photodiode 11.
The manufacturing process will not become complicated.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のイメージセンサによれば
、S/N比の劣下がなく、高感度、高速応答のイメージ
センサが実現できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the image sensor of the present invention, an image sensor with high sensitivity and high speed response without deterioration of the S/N ratio can be realized.

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

第1図は本発明による実施例の光電変換部の等価回路を
示す図、第2図は実施例の光電変換部の構成を示す断面
図、第3図は従来装置における光電変換部の等価回路を
示す図ある。 11・・・・・・・・・ショットキーフォトダイオード
12・・・・・・・・・共通電極 13・・・・・・・・・リセットスイッチ用TPT14
・・・・・・・・・信号電流用TPT15・・・・・・
・・・素子容量 16・・・・・・・・・読取り電極 vb・・・・・・・・・センサ駆動電源17・・・・・
・・・・ガラス基板 出願人      株式会社 東芝 代理人 弁理士  須 山 佐 − 第1図 第2図
FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of a photoelectric conversion section in an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a photoelectric conversion section in an embodiment, and FIG. 3 is an equivalent circuit of a photoelectric conversion section in a conventional device. There is a diagram showing this. 11... Schottky photodiode 12... Common electrode 13... TPT 14 for reset switch
...... TPT15 for signal current...
...Element capacitance 16...Reading electrode vb...Sensor drive power supply 17...
...Glass substrate applicant Toshiba Corporation Representative Patent attorney Satoshi Suyama - Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 高低抗体基板上にセンサ駆動電源により駆動される複数
の光電変換部を列設し、これら光電変換部からの電流を
読取り用電極により読取るように構成されたイメージセ
ンサにおいて、 上記光電変換部を、 前記センサ駆動電源に接続された受光素子と、一方端が
前記センサ駆動電源と接続され他方端が前記読取り用電
極と接続され、前記受光素子からの光電変換電流により
スイッチONして前記センサ駆動電源からの信号電流を
前記光電変換電流値に応じて流す第1のスイッチング素
子と、前記第1のスイッチング素子の出力側と読取り用
電極間に介挿され、前記信号電流を蓄積する素子容量と
、 前記受光素子の電流出力側に接続され、前記素子容量放
電時に前記第1のスイッチング素子のスイッチOFFを
するとともに前記受光素子を接地する第2のスイッチン
グ素子 とから構成したことを特徴とするイメージセンサ。
[Claims] An image sensor configured such that a plurality of photoelectric conversion units driven by a sensor drive power source are arranged in a row on a high-low antibody substrate, and current from these photoelectric conversion units is read by a reading electrode, The photoelectric conversion section is connected to a light receiving element connected to the sensor driving power source, one end is connected to the sensor driving power source and the other end is connected to the reading electrode, and the switch is turned on by the photoelectric conversion current from the light receiving element. a first switching element that causes a signal current from the sensor drive power source to flow in accordance with the photoelectric conversion current value; a second switching element connected to the current output side of the light-receiving element to switch off the first switching element and ground the light-receiving element when the element capacitance is discharged; An image sensor featuring:
JP1081971A 1989-03-31 1989-03-31 Image sensor Expired - Lifetime JP2660046B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399889A (en) * 1992-05-22 1995-03-21 Fuji Xerox Co., Ltd. Image sensor providing output image signal with reduced offset

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5399889A (en) * 1992-05-22 1995-03-21 Fuji Xerox Co., Ltd. Image sensor providing output image signal with reduced offset

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