JPH07176711A - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

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JPH07176711A
JPH07176711A JP5320290A JP32029093A JPH07176711A JP H07176711 A JPH07176711 A JP H07176711A JP 5320290 A JP5320290 A JP 5320290A JP 32029093 A JP32029093 A JP 32029093A JP H07176711 A JPH07176711 A JP H07176711A
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JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
electrode
bias
conversion device
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5320290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Kobayashi
功 小林
Noriyuki Umibe
紀之 海部
Shinichi Takeda
慎市 竹田
Hidemasa Mizutani
英正 水谷
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5320290A priority Critical patent/JPH07176711A/en
Publication of JPH07176711A publication Critical patent/JPH07176711A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a photoelectric conversion device at low cost with a high S/N a small variation, and a high productive yield. CONSTITUTION:A photoelectric conversion unit Sn has a first electrode put opposite to an optical conductive layer and receiving a voltage from a power supply, a second electrode for generating a converted charge and a third electrode put on the optical conductive layer with an insulating layer in between. A photoelectric conversion device includes the photoelectric conversion unit Sn, a bias transistor Rn for applying a bias to the third electrode at the photoelectric conversion unit Sn, a bias capacitor Cgsn located between the second electrode and the third electrode, a storage capacitor Csn, for storing a charge converted photoelectrically, and a transfer transistor Tn for transferring the charge stored in the capacitor. In addition, the bias transistor Rn and the transfer transistor Tn are driven by the same signal.

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、バーコードリーダ、フ
ァクシミリ、デジタル複写機等に用いられる光電変換装
置に係り、特に、半導体層に絶縁層を介してゲート電極
を設けて構成される薄膜トランジスタ(以下TFTと言
う)型の光電変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion device used in bar code readers, facsimiles, digital copying machines, and the like, and more particularly to a thin film transistor (thin film transistor formed by providing a semiconductor layer with a gate electrode via an insulating layer). Hereinafter, referred to as a TFT) type photoelectric conversion device.

【0002】[0002]

【従来の技術】初めに、従来のTFT型の光センサの構
成例として、平面図を図7に、図7のX−X’断面図を
図8に示す。図において、1はガラス等の基板、2はゲ
ート電極、3は絶縁層、4は光導電性の半導体層、6お
よび7はそれぞれソース、ドレイン電極、5は半導体層
4と、ソース、ドレイン電極6・7とオーミック接触す
る為のn+ 層である。
2. Description of the Related Art First, as a configuration example of a conventional TFT type optical sensor, a plan view is shown in FIG. 7 and a sectional view taken along line XX 'of FIG. 7 is shown in FIG. In the figure, 1 is a substrate such as glass, 2 is a gate electrode, 3 is an insulating layer, 4 is a photoconductive semiconductor layer, 6 and 7 are source and drain electrodes, and 5 is a semiconductor layer 4 and source and drain electrodes. It is an n + layer for making ohmic contact with 6 and 7.

【0003】TFT型センサはゲート電極にバイアス電
圧を印加することにより絶縁層界面の影響を制御し、暗
電流を抑制できるため、光電変換出力の光量依存特性
(以下γと呼ぶ)が1に近い良好な特性を持つ。また、
センサのゲート・ソース間に安定した負のバイアスを印
加できるので、電子・ホールの再結合時間を実効的に短
くすることが可能となり、光応答の立ち下がりが速い良
好な特性が得られる。更に、再現性も良く、ロット内及
びロット間のバラツキが少ないという特徴も有してい
る。
Since the TFT type sensor can control the influence of the interface of the insulating layer and suppress the dark current by applying a bias voltage to the gate electrode, the light quantity dependence characteristic of the photoelectric conversion output (hereinafter referred to as γ) is close to 1. Has good characteristics. Also,
Since a stable negative bias can be applied between the gate and source of the sensor, the recombination time of electrons and holes can be effectively shortened, and good characteristics in which the optical response falls quickly can be obtained. Further, it is characterized by good reproducibility and less variation within and between lots.

【0004】図9は、TFT型センサを用いた蓄積モー
ドの読出し回路を示す(特開昭63−161666号公
報参照)。
FIG. 9 shows a storage mode readout circuit using a TFT type sensor (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-161666).

【0005】図9の回路では、転送スイッチsw2の他
に蓄積コンデンサCs の転送残りを放電するためのリセ
ット用スイッチsw1−aを設けている。また、光電変
換部のドレイン電極Dにはセンサ電極VS が接続され、
ゲート電極には、前記スイッチsw1−aと連動するゲ
ートバイアス用スイッチsw1−bが接続されている。
In the circuit of FIG. 9, in addition to the transfer switch sw2, a reset switch sw1-a for discharging the transfer residue of the storage capacitor C s is provided. Further, the sensor electrode V S is connected to the drain electrode D of the photoelectric conversion unit,
A gate bias switch sw1-b interlocking with the switch sw1-a is connected to the gate electrode.

【0006】次に図9の回路構成による光電変換装置の
動作について図10を用いて説明する。
Next, the operation of the photoelectric conversion device having the circuit configuration shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG.

【0007】スイッチsw1−a,bがONになると、
蓄積コンデンサCs の電荷が放電され、VC =0(V)
となる。同時にバイアス用コンデンサCgsは−VB に充
電される。スイッチsw1−a,bがOFFになると、
光電変換部で生じた光電流i s は、蓄積コンデンサCs
に充電される。蓄積コンデンサCs の電位VC は充電さ
れるに従い上昇する。一方、バイアス用コンデンサCgs
はスイッチsw1−bがOFF状態であるため、電流の
流れる経路はない。
When the switches sw1-a and b are turned on,
Storage capacitor Cs Is discharged and VC = 0 (V)
Becomes At the same time, the bias capacitor CgsIs -VB Devoted to
Be charged. When the switches sw1-a and b are turned off,
Photocurrent i generated in the photoelectric conversion unit s Is the storage capacitor Cs 
Will be charged. Storage capacitor Cs Potential VC Is charged
It rises as it goes. On the other hand, the bias capacitor Cgs
Switch SW1-b is in OFF state,
There is no flow path.

【0008】従って、ゲート電極Gの電位VG はゲート
・ソース間電圧ΔVGS=VG −VCを一定に保った状態
で蓄積コンデンサCs の電位VC の変化に追従するよう
に動作する。
Therefore, the potential V G of the gate electrode G operates so as to follow the change in the potential V C of the storage capacitor C s while keeping the gate-source voltage ΔV GS = V G -V C constant. .

【0009】蓄積時間Ts 後に転送スイッチsw2がO
N状態となる。この時、蓄積コンデンサCs の充電電圧
C は負荷容量CL へ転送され、負荷容量CL の充電電
圧V L は図10の破線で示す。
Storage time Ts Later, the transfer switch sw2 is O
The N state is set. At this time, the storage capacitor Cs Charging voltage
VC Is the load capacity CL Transferred to the load capacity CL Charging power
Pressure V L Is shown by a broken line in FIG.

【0010】この構成例ではゲート電極Gとソース電極
S間の電位ΔVGSは常に一定値(−VB )に保たれる。
従って光電変換部のゲート・ソース間バイアスは、どの
ような入射光量・蓄積時間等の条件下でも最適値に設定
することが可能となり、電位ΔVGSの変化に伴う過渡的
な光電流が流れることなく、さらに絶縁層界面の影響を
極力おさえた良好な特性を引き出すことができる。
In this configuration example, the potential ΔV GS between the gate electrode G and the source electrode S is always kept at a constant value (-V B ).
Therefore, the gate-source bias of the photoelectric conversion part can be set to an optimum value under any conditions such as the amount of incident light and the storage time, and a transient photocurrent flows due to the change of the potential ΔV GS. In addition, good characteristics can be brought out with the influence of the interface of the insulating layer suppressed as much as possible.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】これらの特性は、個別
センサ(以下単ビットセンサともいう)の駆動条件では
好ましい結果を示すが、通常ラインセンサ等に用いるよ
うな複数ビットセンサの動作即ち、センサをn×m個の
アレー状に配置してブロック駆動して用いた場合には問
題点があった。以下、その問題点について述べる。
Although these characteristics show preferable results under the driving conditions of individual sensors (hereinafter also referred to as single-bit sensors), the operation of a multi-bit sensor such as that normally used for a line sensor, that is, a sensor. However, there is a problem when the blocks are arranged in an n × m array and used as a block drive. The problems will be described below.

【0012】図11に、図9に示した光電変換装置をn
×m個アレー状に配置して構成したラインセンサ型の光
電変換装置の等価回路を示す。
FIG. 11 shows the photoelectric conversion device shown in FIG.
An equivalent circuit of a line sensor type photoelectric conversion device configured by arranging xm arrays is shown.

【0013】S1 〜Sn*m はTFT型の光電変換部、C
gs1 〜Cgsn*m はゲートバイアス用コンデンサ、R1
n*m はゲートバイアス用TFT、Cs1〜Csn*mは蓄積
コンデンサ、U1 〜Un*m はリセット用TFT、T1
n*m は転送用TFTである。
S 1 to S n * m are TFT type photoelectric conversion units, C
gs1 ~C gsn * m the gate bias capacitor, R 1 ~
R n * m is a gate bias TFT, C s1 to C sn * m are storage capacitors, U 1 to U n * m are reset TFTs, and T 1 to
T n * m is a transfer TFT.

【0014】上記素子群は、n個ずつmブロックに分け
られm+1本のゲート駆動線とn本の信号線とにマトリ
ックス接続される。図中11はゲート線VG1〜VGm+1
電圧を順次印加するためのドライバー部、12は信号線
1 〜Ln の信号電圧を取り出すための信号処理部であ
る。また、VS はセンサバイアス、VR は蓄積コンデン
サのリセット電圧である。
The above-mentioned element group is divided into m blocks by n, and is matrix-connected to m + 1 gate drive lines and n signal lines. In the figure, 11 is a driver unit for sequentially applying voltages to the gate lines V G1 to V Gm + 1 , and 12 is a signal processing unit for extracting the signal voltages of the signal lines L 1 to L n . Further, V S is the sensor bias and V R is the reset voltage of the storage capacitor.

【0015】この光電変換装置ではリセット用TFT;
Uと、ゲートバイアス用TFT;Rのゲート電極は次の
ブロック転送用TFT;Tのゲート電極と共通に接続さ
れている。ドライバー部11の電圧パルスのシフトによ
り次のブロックの信号が転送されると同時に前ブロック
のリセットが行われる。
In this photoelectric conversion device, a reset TFT;
The gate electrode of U and the gate bias TFT; R is commonly connected to the gate electrode of the next block transfer TFT; T. By shifting the voltage pulse of the driver unit 11, the signal of the next block is transferred, and at the same time, the previous block is reset.

【0016】ここで、ドライバー部11の電圧パルスを
印加する配線パターンに注目するとVG1とVG2、…VGm
とVGm+1が交わる箇所が存在する(図11の破線で丸く
囲んだ箇所)。
Here, paying attention to the wiring pattern for applying the voltage pulse of the driver section 11, V G1 and V G2 , ... V Gm
And V Gm + 1 intersect (the place circled by the broken line in FIG. 11).

【0017】これらの配線の交点について、作製プロセ
ス及びパターン例を用いて以下に説明する。
The intersections of these wirings will be described below with reference to manufacturing processes and pattern examples.

【0018】図11の回路は、同一基板上にすべて構成
することができる。特に、光導電性半導体材料としてグ
ロー放電法によるa−Si:H膜を用いることによりT
FT型光電変換部、蓄積及びバイアス用コンデンサ、転
送・リセット及びバイアス用TFT、配線部等を下電
極、a−SiN:H絶縁層、a−Si:H層、n+ 層、
上電極の積層構成により同時プロセスにて実現できる。
以下この種のプロセスによるラインセンサ型の光電変換
装置のパターン例を示す。
All the circuits shown in FIG. 11 can be formed on the same substrate. In particular, by using an a-Si: H film by the glow discharge method as the photoconductive semiconductor material, T
FT-type photoelectric conversion unit, storage and bias capacitor, transfer / reset and bias TFT, wiring part, etc., lower electrode, a-SiN: H insulating layer, a-Si: H layer, n + layer,
This can be realized by a simultaneous process due to the laminated structure of the upper electrode.
An example of a pattern of a line sensor type photoelectric conversion device by this type of process will be shown below.

【0019】図12に図11の回路の1ビット分の構成
パターン図を示す。ただし、図が煩雑になるのを避ける
ため、上下配線パターンとコンタクトホール部のみ示
す。図中13は信号線マトリックス部、14は光電変換
部、15はゲートバイアス用コンデンサ、16は蓄積コ
ンデンサ、17はゲートバイアス用TFT、18は転送
用TFT、19はリセット用TFT、20はゲート駆動
線の配線部である。ここで、ゲート駆動線Gj とGj+1
の重なり部を破線で丸く囲んで示したが、この重なり部
が、図11の破線で丸く囲んだ箇所に相当する。この重
なり部により作られる寄生容量は、a−SiN:H絶縁
層及びa−Si:H層の誘電率と膜厚及び重なり面積に
よって決まるが、一般的な作製条件においては重なり容
量1つにおいて0.01〜0.02PFが生ずる。
FIG. 12 shows a one-bit configuration pattern diagram of the circuit of FIG. However, in order to avoid complication of the drawing, only the upper and lower wiring patterns and contact hole portions are shown. In the figure, 13 is a signal line matrix part, 14 is a photoelectric conversion part, 15 is a gate bias capacitor, 16 is a storage capacitor, 17 is a gate bias TFT, 18 is a transfer TFT, 19 is a reset TFT, and 20 is a gate drive. It is the wiring part of the line. Here, the gate drive lines G j and G j + 1
The overlapping part is surrounded by a broken line, but this overlapping part corresponds to the part surrounded by a broken line in FIG. The parasitic capacitance created by this overlapping portion is determined by the dielectric constant, the film thickness, and the overlapping area of the a-SiN: H insulating layer and the a-Si: H layer, but is 0 for one overlapping capacitance under general manufacturing conditions. 0.01 to 0.02 PF occurs.

【0020】ここで、再度負荷容量CL の両端の電圧V
L に注目すると、電圧VL は電圧V C を転送する為、C
L ≫Cs 及び単ビットセンサ駆動の条件下では前述した
ように、ある時間内でほぼ完全に信号電荷を転送でき
る。この時の電圧VL の様子を図10の破線で示す。
Here, again, the load capacity CL Voltage V across
L Pay attention to the voltage VL Is the voltage V C To transfer C
L ≫ Cs And under the condition of single-bit sensor drive,
Thus, in a certain time, the signal charge can be transferred almost completely.
It Voltage V at this timeL This is shown by the broken line in FIG.

【0021】しかしながら、実際に図11の回路で駆動
したところ電圧VL は図10の実線で示したような歪ん
だ波形となった。この原因は図9における転送sw2が
ONした時に誘発されるゲート駆動の重なり容量による
クロストークである。詳細には、転送sw2がONした
時にこのクロストークによりセット用スイッチsw1−
aのゲート電位を上昇させ、信号電荷のリークを引き起
こす。即ち、蓄積コンデンサCs に蓄積されていた信号
電荷の一部(図10の斜線で示された電荷量)を負荷容
量CL に転送できない為、単ビットセンサ駆動時に得ら
れる負荷容量C L の電位VL に比べて小さな電位VL
か得ることができなくなる。このクロストークによる信
号電荷のリーク電流は転送sw2がONしている間では
定常的にはほとんど影響はない。しかし、転送sw2が
ONした時に急峻にリセット用スイッチsw1−aのゲ
ート電極電圧が上昇し、突入電流としてリークが生じ
る。その結果、信号出力電位である負荷容量CL の電位
L が低下し、S/N比が悪くなる。
However, it is actually driven by the circuit of FIG.
Voltage VL Is the distortion as shown by the solid line in FIG.
It became a waveform. This is due to the transfer sw2 in FIG.
It depends on the overlap capacity of the gate drive that is triggered when it is turned on.
Crosstalk. In detail, transfer sw2 turned on.
Sometimes this crosstalk causes a switch for setting sw1-
Raise the gate potential of a, causing leakage of signal charge.
Rub That is, the storage capacitor Cs Signal accumulated in
Part of the electric charge (the amount of electric charge shown by the diagonal lines in FIG. 10) is the load capacity.
Quantity CL Since it cannot be transferred to the
Load capacity C L Potential VL Smaller potential V thanL Shi
You will not be able to get it. The confidence of this crosstalk
While the transfer sw2 is ON, the leak current of the signal charge is
There is almost no effect on a steady basis. But the transfer sw2
When it is turned on, the switch sw1-a for reset is suddenly turned on.
Gate electrode voltage rises, causing leakage as inrush current
It As a result, the load capacitance C which is the signal output potentialL Potential of
VL Deteriorates and the S / N ratio deteriorates.

【0022】[発明の目的]本発明は、前述した問題点
を解決し、センサ部と同一基板上に容易に作ることがで
きる駆動回路を提案し、TFT型センサの特徴である高
S/N比とバラツキ分布が少ない特性を生かし、低コス
ト、高歩留りの光電変換装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention proposes a driving circuit which solves the above-mentioned problems and can be easily formed on the same substrate as a sensor section, and has a high S / N characteristic of a TFT type sensor. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device with low cost and high yield by taking advantage of the characteristic that the ratio and the variation distribution are small.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の光電変換装置
は、光導電層と該光導電層と対向して設けられ電源電圧
が印加される第1の電極及び光電変換された電荷を得る
第2の電極と、前記光導電層に絶縁層を介して設けられ
た第3の電極とで構成された光電変換部と、該光電変換
部の第3電極にバイアスを印加するバイアス用トランジ
スタと、前記第2の電極と第3の電極の間に設けるバイ
アス用コンデンサと前記光電変換された電荷を蓄積する
蓄積コンデンサと、該蓄積コンデンサに蓄積された電荷
を転送する転送用トランジスタと、を有する光電変換装
置において、前記バイアス用トランジスタと前記転送用
トランジスタを同一の信号によって駆動することを特徴
とする光電変換装置である。
A photoelectric conversion device according to the present invention comprises a photoconductive layer, a first electrode provided opposite to the photoconductive layer, to which a power source voltage is applied, and a photoelectric conversion device for obtaining photoelectrically converted charges. A second electrode and a third electrode provided on the photoconductive layer via an insulating layer, and a bias transistor for applying a bias to the third electrode of the photoelectric conversion unit, A photoelectric converter including a bias capacitor provided between the second electrode and the third electrode, a storage capacitor that stores the photoelectrically converted charge, and a transfer transistor that transfers the charge stored in the storage capacitor. In the conversion device, the bias transistor and the transfer transistor are driven by the same signal, which is a photoelectric conversion device.

【0024】[0024]

【作用】本発明の光電変換装置によれば、蓄積コンデン
サに蓄積されている信号電荷の転送動作と、蓄積コンデ
ンサ及び光電変換部の第3の電極のバイアス動作を同時
に行うことができることから、前記の信号電荷のリーク
電流が流れないようにでき、S/N比の高い再現性のす
ぐれた光電変換装置を得ることができる。
According to the photoelectric conversion device of the present invention, the transfer operation of the signal charge accumulated in the storage capacitor and the bias operation of the storage capacitor and the third electrode of the photoelectric conversion portion can be performed at the same time. The leak current of the signal charge can be prevented from flowing, and a photoelectric conversion device having a high S / N ratio and excellent reproducibility can be obtained.

【0025】又、前記リセット用スイッチ(リセット用
TFT)を設ける必要がなくなる為、低コスト・高歩留
りの光電変換装置を提供することが可能となる。また、
更に前記リセット用スイッチを駆動する時間も必要がな
くなる為、光電流is を蓄積コンデンサCs に充電する
時間を長くすることが可能となり、その結果信号電荷が
増し、S/N比の高い優れた光電変換装置を得ることが
できる。
Further, since it is not necessary to provide the reset switch (reset TFT), it is possible to provide a photoelectric conversion device of low cost and high yield. Also,
Further, since it is not necessary to drive the reset switch, it is possible to prolong the time for charging the photocurrent i s to the storage capacitor C s . As a result, the signal charge is increased and the S / N ratio is excellent. It is possible to obtain an improved photoelectric conversion device.

【0026】[0026]

【実施例】本発明の実施例の等価回路図を図1に示す。FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【0027】図1の回路では図9で示した従来例と同様
に、転送スイッチsw−aにより蓄積コンデンサCs
信号電荷を負荷容量CL (CL ≫Cs )にほぼ完全に転
送できる。言い換えれば、前記転送により、蓄積コンデ
ンサCs の電位VC は負荷容量CL の電位VL にほぼ完
全にリセットされる。また、光電変換部のゲート電極に
は、前記転送スイッチsw−aと連動するゲートバイア
ス用スイッチsw−bが接続されている。
In the circuit of FIG. 1, similar to the conventional example shown in FIG. 9, the transfer switch sw-a can almost completely transfer the signal charge of the storage capacitor C s to the load capacitance C L (C L >> C s ). . In other words, the transfer causes the potential V C of the storage capacitor C s to be almost completely reset to the potential V L of the load capacitance C L. Further, a gate bias switch sw-b interlocking with the transfer switch sw-a is connected to the gate electrode of the photoelectric conversion unit.

【0028】次に図2に動作タイミングを示す。Next, FIG. 2 shows the operation timing.

【0029】スイッチsw−a,bが、ONになると、
蓄積コンデンサCs の電荷が負荷コンデンサCL へほぼ
完全に転送され、VC ≒VL となる。同時にバイアス用
コンデンサCgsは−VB に充電される。スイッチsw−
a,bがOFFになると、光電変換部で生じた光電流i
s は、蓄積コンデンサCs に充電される。蓄積コンデン
サCs の電位VC は充電されるに従い上昇する。一方、
バイアス用コンデンサCgsはスイッチsw−bがOFF
状態であるため、電流の流れる経路はない。
When the switches sw-a and b are turned on,
The charge on the storage capacitor C s is almost completely transferred to the load capacitor C L and V C ≈V L. At the same time a bias capacitor C gs is charged to -V B. Switch sw-
When a and b are turned off, the photocurrent i generated in the photoelectric conversion unit
s is charged in the storage capacitor C s. The potential V C of the storage capacitor C s rises as it is charged. on the other hand,
The switch sw-b of the bias capacitor C gs is OFF.
Since there is a state, there is no path for current to flow.

【0030】従って、従来例と同様に、ゲート電極Gの
電位VG はゲート・ソース間電圧ΔVGS=VG −VC
一定に保った状態で、蓄積コンデンサCs の電位VC
変化に追従するように動作する。
Therefore, similarly to the conventional example, the potential V G of the gate electrode G changes in the potential V C of the storage capacitor C s while keeping the gate-source voltage ΔV GS = V G -V C constant. Operates to follow.

【0031】蓄積時間Ts 後に再び転送スイッチsw−
a,bがON状態となり、前記動作が繰り返される。
[0031] The storage time T s again after transfer switch sw-
The a and b are turned on, and the above operation is repeated.

【0032】このように本実施例では、蓄積コンデンサ
s の信号電荷を転送スイッチsw−aにより、ほぼ完
全に転送する。その為、蓄積コンデンサCs の残留電荷
がほとんど存在しないので、蓄積コンデンサCs を放電
させるリセット用スイッチを設ける必要がない。更に前
記リセット用スイッチを設ける必要がない為、バイアス
用コンデンサCgsを−VB に充電するゲートデバイス用
スイッチsw−bを転送スイッチsw−aと同時に駆動
することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the signal charge of the storage capacitor C s is almost completely transferred by the transfer switch sw-a. Therefore, the residual charge of the storage capacitor C s is almost no, there is no need to provide a reset switch to discharge the storage capacitor C s. Further, since it is not necessary to provide the reset switch, the gate device switch sw-b for charging the bias capacitor C gs to −V B can be driven simultaneously with the transfer switch sw-a.

【0033】以上のように、本実施例においては前記リ
セット用スイッチを設ける必要がない為、低コスト・高
歩留りの光電変換装置を提供することが可能となる。ま
た、更に前記リセット用スイッチを駆動する時間も必要
がなくなる為、光電流is を蓄積コンデンサCs に充電
する時間を長くすることが可能となり、その結果信号電
荷が増し、S/N比の高い優れた光電変換装置を得るこ
とができる。
As described above, since it is not necessary to provide the reset switch in this embodiment, it is possible to provide a photoelectric conversion device of low cost and high yield. Further, since the time for driving the reset switch is not necessary, the time for charging the photocurrent i s to the storage capacitor C s can be lengthened, and as a result, the signal charge is increased and the S / N ratio is increased. A highly excellent photoelectric conversion device can be obtained.

【0034】この実施例ではゲート電極Gとソース電極
S間の電位ΔVGSは常に一定値(−VB )に保たれる。
従って光電変換部のゲート・ソース間バイアスは、どの
ような入射光量・蓄積時間等の条件下でも最適値に設定
することが可能となり、電位ΔVGSの変化に伴う過渡的
な光電流が流れることなく、さらに絶縁層界面の影響を
極力おさえた良好な特性を引き出すことができ、このよ
うな効果は従来例と同様である。
In this embodiment, the potential ΔV GS between the gate electrode G and the source electrode S is always kept at a constant value (-V B ).
Therefore, the gate-source bias of the photoelectric conversion unit can be set to an optimum value under any conditions such as the amount of incident light and the accumulation time, and a transient photocurrent flows due to the change in the potential ΔV GS. In addition, good characteristics can be brought out with the influence of the insulating layer interface being suppressed as much as possible, and such effects are similar to those of the conventional example.

【0035】図3に、図1に示した光電変換装置をn×
m個アレー状に配置して構成したラインセンサ型の光電
変換装置の等価回路を示す。
FIG. 3 shows the photoelectric conversion device shown in FIG.
An equivalent circuit of a line sensor type photoelectric conversion device configured by arranging m pieces in an array is shown.

【0036】図3において、図11の従来例と同一符号
は同一又は相当部分を示す。又、各素子の名称及び光電
変換装置の構成の説明については、図11の従来の技術
で説明した内容と同様の箇所は省略する。
In FIG. 3, the same reference numerals as in the conventional example of FIG. 11 indicate the same or corresponding portions. Further, with respect to the names of the respective elements and the description of the configuration of the photoelectric conversion device, the same parts as those described in the related art in FIG. 11 will be omitted.

【0037】図3において、従来例の図11と異なる点
は、第一に蓄積コンデンサCs 〜C sn*mの残留電荷を放
電するリセット用TFT;U1 〜Un*m が削除されてい
る点であり、第二にゲートバイアス用TFT;R1 〜R
n*m を駆動するゲート駆動線がm+1本からm本に減ら
されている点であり、第三に各ゲート駆動線は同じビッ
トの転送用TFT;T1 〜Tn*m と同じゲート駆動線に
接続されているという点である。この第一及び第三の異
なる点により、等価回路上、ゲート駆動線どうしが重な
ることがなくなる。
FIG. 3 is different from FIG. 11 of the conventional example.
Is the storage capacitor Cs ~ C sn * mReleasing the residual charge of
Reset TFT to turn on; U1 ~ Un * m Has been deleted
Second, the gate bias TFT; R1 ~ R
n * m The number of gate drive lines for driving
Third, each gate drive line must have the same bit.
Transfer TFT; T1 ~ Tn * m To the same gate drive line as
The point is that they are connected. This first and third difference
Therefore, the gate drive lines do not overlap in the equivalent circuit.
Will not be lost.

【0038】ゲート駆動線どうしの重なりがなくなるこ
と、即ち重なり容量がなくなることにより前述した問題
点であるクロストークがなくなる。詳細には、転送sw
がONした時にリセット用スイッチswのゲート電位を
上昇させ、信号電荷のリークを引き起こすことがなくな
る。即ち、蓄積コンデンサCs に蓄積されていた信号電
荷の一部(図10の斜線で示された電荷量)を負荷容量
L にほぼ完全に転送できる為、単ビットセンサ駆動時
に得られる負荷容量CL の電位VL と同様の正確な電位
L を得ることができる。
By eliminating the overlap between the gate drive lines, that is, eliminating the overlap capacitance, crosstalk, which is the above-mentioned problem, is eliminated. In detail, transfer sw
When is turned on, the gate potential of the reset switch sw is raised, and the leakage of signal charges is not caused. That is, since a part of the signal charge accumulated in the storage capacitor C s (the charge amount shown by the slanted line in FIG. 10) can be almost completely transferred to the load capacitance C L , the load capacitance obtained when the single-bit sensor is driven. it is possible to obtain an accurate potential V L of the same as the potential V L of C L.

【0039】このようにゲート駆動線の重なり容量に基
づくクロストークによる信号電荷のリーク電流がなくな
る為、信号出力電位である負荷容量CL の電位VL が正
常値を示し、S/N比を向上させる。
Since the leak current of the signal charge due to the crosstalk due to the overlapping capacitance of the gate drive lines is eliminated in this way, the potential V L of the load capacitance C L which is the signal output potential shows a normal value and the S / N ratio is increased. Improve.

【0040】本発明の光電変換装置は従来例での説明と
同様に同一基板、同時プロセスによるラインセンサ型の
光電変換装置に好適に適用できる。以下この種のライン
センサ型光電変換装置のパターン例を示す。
The photoelectric conversion device of the present invention can be suitably applied to a line sensor type photoelectric conversion device by the same substrate and simultaneous process as in the conventional example. An example of a pattern of this type of line sensor type photoelectric conversion device will be shown below.

【0041】図4に、図3の回路の1ビット分の構成パ
ターン図を示す。図4においても、図3と同様に、図1
2の従来例と同一符号は同一又は相当部分を示し、従来
の技術で説明した内容と同様の箇所は省略する。
FIG. 4 shows a one-bit configuration pattern diagram of the circuit of FIG. Also in FIG. 4, as in FIG.
The same reference numerals as those of the conventional example 2 denote the same or corresponding portions, and the same portions as those described in the conventional technique are omitted.

【0042】図4において、図12と異なる点は、第一
に蓄積コンデンサ16の残留電荷を放電するリセット用
TFT19及び蓄積コンデンサのリセット電圧配線VR
が削除されている点であり、第二にゲートバイアス用T
FT17を駆動するゲート駆動線がGj+1 ではなく、同
じビットの転送用TFT18と同じゲート駆動線がG j
と接続されている点である。この為、実パターン上にお
いてもゲート駆動線どうしが重なることがなくなる。
4 is different from FIG. 12 in that
For resetting to discharge the residual charge of the storage capacitor 16
Reset voltage wiring V of the TFT 19 and the storage capacitorR 
The second point is that the gate bias T has been deleted.
The gate drive line that drives the FT17 is Gj + 1 Not the same
The same gate drive line as the transfer TFT 18 of the same bit is G j 
It is a point connected with. Therefore, on the actual pattern
However, the gate drive lines will not overlap each other.

【0043】図3の等価回路における負荷コンデンサC
Li(i=1〜n)は図4には示されていないが、その容
量は信号線マトリックス部13で生じる信号線L1 〜L
n 間の浮遊容量に対し、通常10〜数百倍に設定され
る。もちろん負荷容量CLiを用いずに、直接電流の形で
読み出してもよいことは言うまでもない。
The load capacitor C in the equivalent circuit of FIG.
Although Li (i = 1 to n) is not shown in FIG. 4, its capacitance is equal to that of the signal lines L 1 to L generated in the signal line matrix unit 13.
The stray capacitance between n is usually set to 10 to several hundred times. Needless to say, the data may be directly read out in the form of current without using the load capacitance C Li .

【0044】なお、この例では結像用レンズを用いずに
原稿をセンサ部に直接密着させて読み取るいわゆるレン
ズレスの構成を採用している。そのため、原稿を照明す
るための窓21を設け、さらに光電変換部の下ゲート電
極は不透明な材料で形成され、遮光膜をかねている。
In this example, a so-called lensless structure is adopted without directly using the image forming lens to read the original by directly adhering it to the sensor section. Therefore, a window 21 for illuminating the original is provided, and the lower gate electrode of the photoelectric conversion portion is formed of an opaque material and also serves as a light shielding film.

【0045】図5に図4のX−X’断面図、図6に図5
のY−Y’断面図を示す。図中、1はガラス基板、2は
下電極で図5ではコンデンサの下電極、図6ではTFT
のゲート電極となっている。3は絶縁層でSiN:H膜
・SiO2 膜等で形成される。4は光導電半導体層で、
a−Si:H等で形成され、5は上電極とオーミック接
合をとる為のn+ 層である。6・7は上電極で、図5で
はコンデンサの上電極、図6ではTFTのソース・ドレ
イン電極となっている。
FIG. 5 is a sectional view taken along line XX 'in FIG. 4, and FIG.
YY 'sectional drawing of is shown. In the figure, 1 is a glass substrate, 2 is a lower electrode, a lower electrode of a capacitor in FIG. 5, and a TFT in FIG.
Gate electrode. An insulating layer 3 is formed of a SiN: H film / SiO 2 film or the like. 4 is a photoconductive semiconductor layer,
Reference numeral 5 denotes an n + layer formed of a-Si: H or the like to form an ohmic contact with the upper electrode. 6 and 7 are upper electrodes, which are the upper electrodes of the capacitor in FIG. 5 and the source / drain electrodes of the TFT in FIG.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ゲート・ソース間にコンデンサを設置したTFT型
光電変換部の信号電荷を転送する転送用TFTに、ソー
ス電位をリセットするリセットTFTの機能を兼ね備え
たので、転送用TFTとゲートバイアス用TFTを同一
信号により駆動できる。
As described above, according to the present invention, the transfer TFT for transferring the signal charge of the TFT type photoelectric conversion part in which the capacitor is provided between the gate and the source is used for the reset TFT for resetting the source potential. Since it also has a function, the transfer TFT and the gate bias TFT can be driven by the same signal.

【0047】この結果、 ゲートバイアス駆動線の重なり容量がなくなりクロス
トークが誘発されないので、信号電荷のリーク電流がな
くなり、単ビット動作と同じS/N比が得られる。 ソース電位のリセット用TFTを設ける必要がないの
で、パターン的に光電変換装置を小型化することが可能
となり、低コスト・高歩留りである生産性の良好な光電
変換装置が得られる。 リセット用TFTを駆動する時間が必要ないので、光
電流を充電する時間を長くすることが可能となりS/N
比の高い高性能な光電変換装置が実現できる。 等の諸効果がある。
As a result, the overlapping capacitance of the gate bias drive lines is eliminated and crosstalk is not induced, so that the leak current of signal charges is eliminated and the same S / N ratio as that of the single bit operation can be obtained. Since it is not necessary to provide the TFT for resetting the source potential, the photoelectric conversion device can be miniaturized in a pattern, and a photoelectric conversion device with low cost and high yield and good productivity can be obtained. Since the time for driving the reset TFT is not required, it is possible to lengthen the time for charging the photocurrent.
A high-performance photoelectric conversion device having a high ratio can be realized. There are various effects such as.

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

【図1】本発明の実施例の等価回路図。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の動作タイミング図。FIG. 2 is an operation timing chart of the embodiment of the invention.

【図3】本発明によって構成したラインセンサ型の光電
変換装置の一部等価回路図。
FIG. 3 is a partial equivalent circuit diagram of a line sensor type photoelectric conversion device configured according to the present invention.

【図4】本発明によって構成したラインセンサ型の光電
変換装置の一部のパターン図。
FIG. 4 is a partial pattern diagram of a line sensor type photoelectric conversion device configured according to the present invention.

【図5】図4中X−X’線における断面図。5 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ in FIG.

【図6】図4中Y−Y’線における断面図。6 is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ in FIG.

【図7】従来の光電変換装置のパターン図。FIG. 7 is a pattern diagram of a conventional photoelectric conversion device.

【図8】図7中のX−X’線における断面図。8 is a sectional view taken along line X-X ′ in FIG. 7.

【図9】従来の光電変換装置の等価回路図。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of a conventional photoelectric conversion device.

【図10】従来の光電変換装置の動作タイミング図。FIG. 10 is an operation timing chart of the conventional photoelectric conversion device.

【図11】従来の発明によって構成したラインセンサ型
の光電変換装置の一部等価回路図。
FIG. 11 is a partial equivalent circuit diagram of a line sensor type photoelectric conversion device configured according to a conventional invention.

【図12】従来の発明によって構成したラインセンサ型
の光電変換装置の一部のパターン図。
FIG. 12 is a partial pattern diagram of a line sensor type photoelectric conversion device constructed according to a conventional invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ゲート電極 3 絶縁層 4 光導電層 6・7 ソース・ドレイン電極 14 光電変換部 C コンデンサ R 抵抗 sw スイッチ 1 substrate 2 gate electrode 3 insulating layer 4 photoconductive layer 6.7 source / drain electrode 14 photoelectric conversion unit C capacitor R resistance sw switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 英正 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hidemasa Mizutani 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導電層と対向して設けられ電源電圧が
印加される第1の電極、及び光電変換された電荷を得る
第2の電極、及び前記光導電層に絶縁層を介して設けら
れた第3の電極を含んで構成された光電変換部と、該光
電変換部の第3の電極にバイアスを印加するバイアス用
トランジスタと、前記第2の電極と第3の電極の間に設
けるバイアス用コンデンサと、前記光電変換された電荷
を蓄積する蓄積コンデンサと、該蓄積コンデンサに蓄積
された電荷を転送する転送用トランジスタと、を有する
光電変換装置において、 前記バイアス用トランジスタと前記転送用トランジスタ
を同一の信号によって駆動することを特徴とする光電変
換装置。
1. A first electrode provided opposite to the photoconductive layer to which a power supply voltage is applied, a second electrode for obtaining photoelectrically converted charges, and provided on the photoconductive layer via an insulating layer. And a bias transistor for applying a bias to the third electrode of the photoelectric conversion unit, and a photoelectric conversion unit including the third electrode formed between the second electrode and the third electrode. A photoelectric conversion device comprising a bias capacitor, a storage capacitor that stores the photoelectrically converted charges, and a transfer transistor that transfers the charges stored in the storage capacitor, wherein the bias transistor and the transfer transistor Are driven by the same signal.
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