JPH10108074A - 高感度イメージセンサアレイ - Google Patents

高感度イメージセンサアレイ

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JPH10108074A
JPH10108074A JP9217511A JP21751197A JPH10108074A JP H10108074 A JPH10108074 A JP H10108074A JP 9217511 A JP9217511 A JP 9217511A JP 21751197 A JP21751197 A JP 21751197A JP H10108074 A JPH10108074 A JP H10108074A
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージセンサアレイにおいて高い信号対雑
音比を生み出すことにより、感度とダイナミックレンジ
を改善する新規なピクセル設計を提供する。 【解決手段】 イメージセンサアレイは、複数の行ライ
ン、前記複数の行ラインをアドレスする行デコーダ、複
数の列ライン、前記複数の列ラインをアドレス行デコー
ダ、および行ラインと列ラインの各交点にピクセルを置
くやり方で配列したピクセルのアレイから成っている。
各ピクセルは、1)バイアスが印加される第1ノード
と、制御信号に応答してスイッチング動作を行う薄膜ト
ランジスタ・スイッチを介して電気信号をデータライン
に出力する第2ノードをもつ感光素子と、2)前記感光
素子の電気信号を増幅する増幅器であって、感光素子の
電気信号を受け取る第1ノードと増幅した電気信号を出
力する第2ノードをもつ増幅器とから成っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にはイメージセン
サアレイ、より詳細には高感度センサアレイの製造を可
能にする新規なピクセル設計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大面積の2次元イメージセンサアレイは
医療用イメージング装置や光学式走査装置として広く応
用されている。典型的なイメージング装置または走査装
置の核心にあるのが画素(ピクセル)のアレイである。
各ピクセルは一般にセンサとパストランジスタから構成
されている。センサは一般に逆バイアス付きフォトダイ
オードであり、パス・トランジスタは一般に非晶質シリ
コン薄膜電界効果トランジスタ(TFT)である。バイ
アスラインはセンサに逆バイアスを与える。センサはデ
ータラインに接続されたパストランジスタに直列に接続
されている。パストランジスタのゲート電極はゲート制
御ラインによって制御される。バイアスラインが水平方
向に延びており、ゲート制御ラインが垂直方向に延びて
いると仮定すれば、決められた行に沿ったすべてのピク
セルは同じデータラインに接続されているのに対し、決
められた列に沿ったパストランジスタのすべてのゲート
電極は同じゲート制御ラインに接続されている。
【0003】イメージセンサは一般に行と列の2次元ア
レイとして構成される。ピクセルアレイからのイメージ
の読出しは、行デコーダと列デコーダによって行われ
る。列デコーダは一度に1つのゲート制御ラインをアド
レスするのに対し、行デコーダは同じゲート制御ライン
に接続されたすべてのデータラインをアドレスする。ア
レイのデータラインは電荷を感知する読出し増幅器に接
続されているのに対し、アレイのゲート制御ラインは外
部電圧スイッチング回路に接続されている。電圧スイッ
チング回路はそれらのゲート制御ラインを独立して正ま
たは負電圧に保つことができる。典型的なイメージセン
サアレイが“amorphous Silicon Sensor Arrays for Ra
diation Imaging ”, Street et al., Mat. Res. Soc.
Symp. Proc. Vol. 192, p.441 (1990) に記載されてい
る。
【0004】イメージング中、ゲートラインはパストラ
ンジスタをオフ状態にするバイアスに保たれる。光がセ
ンサアレイに当たると、入射光の強度に対応する電荷が
発生し、フォトダイオードセンサに格納される。
【0005】読出しサイクル中、一度に1本のゲートラ
インが、そのゲートラインに沿ったすべてのパストラン
ジスをオンにし、そのゲートラインに沿ったピクセルに
格納された電荷を同時に読み出すことができる電圧にさ
れる。信号が読み出された後、そのゲートラインは低位
になり、パストランジスタをオフにする。全2次元アレ
イを外部エレクトロニクスへ読み出すために、各連続す
るゲートラインを順次オンに、次にオフにすることによ
って、このプロセスが繰り返される。
【0006】センサアレイの感度またはダイナミックレ
ンジを向上させるために、センサアレイは高い信号対雑
音比(比較的弱い信号の検出および測定を可能にする)
をもつことが重要である。センサアレイのダイナミック
レンジは測定可能な最小信号(qmin )と最大信号(q
max )の比で表される。たとえば、医療用イメージング
装置の場合、典型的な目標ダイナミックレンジは400
0である。すなわち、測定可能な最小信号(qmin )は
最大信号(qmax )よりも少なくとも4000倍小さい
であろう。センサアレイの電子雑音は測定可能な最小信
号(qmin )の主要な制限要因であることが多い。もし
雑音すなわちイメージに関係のない電荷がピクセルの電
荷容量のかなりの部分に相当していれば、センサアレイ
の感度および有益なダイナミックレンジは低下するであ
ろう。
【0007】センサアレイの雑音のレベルは多くの発生
源に由来している。支配的な雑音源はデータラインに接
続された読出し増幅器である。この雑音は読出し増幅器
へのデータラインの入力キャパシタンスが原因である。
データラインの一般的な入力キャパシタンスは50〜1
00ピコファラッドである。現在、この雑音源は高品質
の増幅では約1000〜2000電子に達する。対照的
に、アレイ自身に関連する固有の発生源は一般に数百電
子のオーダーである。この雑音はトランジスタ抵抗とセ
ンサキャパシタンスの熱雑音(“kTC”雑音)が原因
である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】センサアレイの雑音を
最小にするために、アレイのキャパシタンスを減らすこ
とと、読出し増幅器を再設計することに相当な努力が注
がれた。しかし、信号と競合する支配的な雑音源はピク
セルレベルにおいて生じないが、増幅器とそれらの入力
ラインから生じるので、読出しエレクトロニクスに関連
する雑音を増加させずにピクセルレベルにおける信号を
改善する手法は、センサアレイの感度およびダイナミッ
クレンジを高めることができる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、イメージセン
サアレイにおいて高い信号対雑音比を生み出すことによ
って、その感度とダイナミックレンジを改善するピクセ
ル設計を提供する。このピクセル設計は、信号を増幅す
るが、それに対応してセンサアレイの全雑音に及ぼす影
響が最小であるピクセル内増幅器を含んでいる。詳しく
述べると、このピクセル設計は信号対雑音比を高めるピ
クセル内単一トランジスタ増幅器を含んでいる。
【0010】本発明の第1の利点は、多くの点で非常に
効率的な設計であることである。このピクセル設計は、
2トランジスタ回路を使用することにより多くの競合す
る要求を満たす。このピクセル設計は、そのサイズへの
悪影響を最小にして、ピクセルの増幅、読出し、および
リセットを行う。
【0011】このピクセル設計の第2の利点は、その高
いピクセル充填係数である。ピクセル充填係数は感光性
のあるアレイの小領域を表す。一般に、増幅器の追加
は、増幅器がセンサに利用できる貴重な空間を増幅器が
占めるので、ピクセル充填係数が低下する。しかし、効
率的なピクセル設計のため、本発明はセンサによって占
められる非常に小さい領域をピクセル内に確保する。
【0012】第3の利点は、アレイを横切る追加のゲー
トラインまたはバイアスラインの費用なしに、ピクセル
内増幅器が追加されることである。本発明は1ピクセル
当たり1本のゲートラインを使用してアレイのすべての
読出しおよびリセット機能を実行する。読出しサイクル
中は、1本のゲートラインがピクセルの読出しと、前に
読み出したピクセルのリセットの両方を実行する。
【0013】本発明の第4の利点は、新規なピクセル設
計がセンサアレイの現在の製造プロセスと両立すること
である。一般に、増幅器の追加は、追加プロセスを必要
とするので、標準の製造プロセスから逸脱するであろ
う。しかし、このピクセル設計は、アレイの製造能力を
犠牲にしないために現在の製造プロセスを用いてピクセ
ル内増幅器を作ることができる。
【0014】本発明の利点および目的は、以下の発明の
詳細な説明、発明の好ましい実施例、添付図面、および
特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に、センサアレイの信号対雑
音比を高めるためにピクセル内単一トランジスタ増幅器
を使用する本発明の実施例の等価回路を示す。単一トラ
ンジスタ増幅器はTFTである。TFTは現在の製造技
術を用いて容易にピクセルに集積される。この方法によ
って、各ピクセルはセンサ(S)102、リセットトラ
ンジスタ(R)104、パストランジスタ(P)10
6、および共通ソース増幅器トランジスタ(A)108
から成っている。センサ102はCs の関連キャパシタ
ンスをもつn−i−p非晶質シリコンフォトダイオード
である。ここで、“n”と“p”はそれぞれnドープ非
晶質シリコン層とpドープ非晶質シリコン層を示す。各
ドープ層の厚さは一般に10〜100ナノメートルであ
る。“i”は厚さ約1〜2μmの真性非晶質シリコン層
である。センサ102のpドープ領域はバイアスライン
に接続されており、その負電圧(VB )がセンサ102
を動作させるのに必要な逆バイアスを与える。もしこの
実施例においてp−i−nフォトダイオードを使用すれ
ば、負の代わりに正の電圧がセンサのn型領域へ供給さ
れるであろう。
【0016】図1に示すように、センサ102の出力
(点X)は増幅器(A)108のゲートを駆動し、セン
サ102に格納された信号に対し望ましい増幅を行う。
パストランジスタ(P)106は増幅器(A)108に
直列に接続されているので、ゲートライン(Gn )11
2が高位になると、パストランジスタ(P)106はオ
ンにスイッチし、電流が増幅器(A)108およびパス
トランジスタ(P)106を通ってデータライン114
へ流れる。両トランジスタを通って流れる電流はセンサ
102に格納された電荷を反映している。ゲート電極が
次のゲートラインGn+1 116に接続されたリセットト
ランジスタ(R)104は読出し期間後センサ102を
リセットする。
【0017】センサ102のキャパシタンスCS は一般
にピコファラッドのオーダーである。バイアス電圧VB
は数ボルトの大きさである。センサ102に関連する電
荷(q)はそのキャパシタンスCS とセンサをまたぐ電
圧(VS )の積である。一般に、CS とVS の積(セン
サ102が格納できる最大電荷量(qmax ))は約1〜
5ピコクーロンである。たとえば、もしCS とVS の積
が1ピコファラッドであれば、qmax は5×106 電子
のオーダーである。目標ダイナミックレンジを4000
と仮定すれば、望ましい検出可能な最小信号(qmin
は約1250電子(1×10-15 クーロン以下になる)
であろう。従って、望ましい感度とダイナミックレンジ
を達成するため、センサによって検出可能な最小信号
(qmin )はせいぜい1250電子のオーダーにするべ
きである。
【0018】前に述べたように、信号と競合する支配的
な雑音源はピクセルレベルにおいて生じないで、増幅器
とそれらの入力データラインから生じる。各データライ
ンの入力キャパシタンスは一般に50〜100ピコファ
ラッドであり、読出し増幅器と関連エレクトロニクスの
品質によっては、約1000〜3000電子の雑音レベ
ルに達する。他方、ピクセルのキャパシタンスに関連す
る雑音は通常は数百電子のオーダーである。従って、ピ
クセルのキャパシタンスに関連する雑音の大きさは読出
しエレクトロニクスに関連する雑音に比べて小さい。
【0019】図1に示した共通ソース増幅器(A)10
8によって形成されたピクセル内TFT増幅器は、増幅
がピクセルレベルにおいて起きるので、アレイの信号対
雑音比を高める。読出しエレクトロニクスに関連する雑
音はそれに対応して増幅されない。一般に、信号対雑音
比(S/N)は、ピクセルの信号をピクセルレベルおよ
び読出しレベルにおける雑音の加重和で割ったものに等
しい。すなわち、 S/N=信号pixel /〔(雑音pixel 2 +(雑音
readout 2 1/2 ピクセル内増幅器の利得をGpixel と仮定すれば、信号
対雑音比は次式で表される。 S/N=Gpixel ×信号pixel /〔(Gpixel ×雑音
pixel 2+(雑音readout 2 1/2 =信号pixel /〔(雑音pixel 2+(雑音readout
pixel 2 1/2 上式は、利得が信号対雑音比における読出し雑音の寄与
を抑制することを示している。しかし、(雑音readout
/Gpixel )が(雑音pixel )よりはるかに小さくなる
ほど、Gpixel が大きくなると、ピクセルの雑音が優勢
になり、信号対雑音比のそれ以上の向上はごく小さい。
【0020】一例として、雑音pixel =200電子、雑
readout =200電子、およびTFT増幅器の利得=
10と仮定すれば、ピクセルレベルにおける信号と同様
に雑音も10倍に増幅される。ピクセルレベルにおける
雑音は200電子から2000電子へ10倍に増加する
のに対し、増幅器に関連する支配的な雑音は1.4倍に
増加するに過ぎない。言い換えると、ピクセルレベルに
おける雑音の10倍の増加は全雑音の10倍の増加にな
らない。一般に、信号の利得が全雑音の増加によって対
応して相殺されると、ブレークイーブン点が生じる。上
例の場合、ピクセルの雑音が優勢なるほど増幅が大きい
とき、すなわち(利得×200)>2000のとき、ブ
レークイーブン点が生じる。
【0021】上の計算は、さらに、本発明が著しい利得
をもつ増幅器を必要としないことを示している。実際
に、上例の場合、もしピクセルレベルにおける利得が1
0よりはるかに大きければ、その以上の利益はない。
【0022】図2に、本発明に係るイメージセンサアレ
イを略図で示す。図2に示すように、各ゲートラインは
決められた列に沿ったすべてのピクセルを読み取るのに
対し、各データラインは決められた行に沿ったすべての
ピクセルの信号を運ぶ。ゲートラインは、各ラインに正
または負のバイアス電圧を加えることができる外部電圧
スイッチング回路に接続されている。データラインは電
荷を感知する読出し積分器232に接続されている。電
圧増幅器を使用することもできる。
【0023】光がセンサSn 202に当たると、センサ
の出力(点X)における電圧がバイアス電圧VB のほう
に増加する。点XがVB に達すると、センサ102に関
連するキャパシタンスCs が飽和する。点Xにおける電
圧は、照明がないときの0電圧に近い値から、センサが
飽和したときの約VB へ変化する。
【0024】イメージング中、すべてのゲートラインは
低位に保たれ、アレイ内のすべてのトランジスタはオフ
状態になる。光がセンサSn 202に当たると、電荷が
発生し、格納され、点Xにおける電圧をVX へ上昇させ
る。イメージングの後、センサSn 202に格納された
電荷を読み出すために、ゲートラインGn 200が高位
にされる。トランジスタAn 206のしきい値電圧が0
であると仮定すれば、ゲートラインGn 200が高位に
なると、増幅器トランジスタAn 206とパストランジ
スタPn 208が共にオンにスイッチして、電流がデー
タライン230へ流れるのを許す。データライン230
へ流れる電流は点Xにおける電圧によって決まり、そし
て選定した時間の間外部積分器232によって積分され
る。
【0025】ピクセルn+1を読み出すため、センサS
n+1 212に格納された電荷が読み出されるようにゲー
トラインGn+1 210が高位になる。ゲートラインG
n+1 210が高位になると、パストランジスタPn+1
オンになるほか、前に読み取ったピクセルのリセットト
ランジスタRn 204がオンになり、センサSn 202
をリセットする。言い換えると、ゲートラインGn+1
10は、ピクセルn+1を読み出すためと、前に読み取
ったピクセルをリセットするために使用される。
【0026】図3に、ピクセルの等価回路を略図で示
す。等価回路には、リセットトランジスタ(R)104
のフィードスルー・キャパシタンスが示してある。図3
に示すように、リセットトランジスタ(R)104のソ
ースとゲート領域の間に寄生キャパシタンス(Cgs)3
02が存在し、ドレインとゲート領域の間に寄生キャパ
シタンス(Cgd)304が存在する。これらの寄生キャ
パシタンスのために、ゲートラインGn+1 116が高位
になったとき、リセットトランジスタ(R)104が正
確にアースへリセットされない。リセットトランジスタ
(R)104のソース接点とドレイン接点をまたぐ電圧
はVR (一般にリセット電圧と呼ばれる)である。電荷
がセンサ102から転移した後、ゲートラインGn+1
16が低位になると、一般にフィードスルー電荷は点X
を約−0.5ボルトの電圧VR へリセットする。
【0027】図4は、図3のデータライン114を通る
電流(IF )と点Xにおける電圧の関係を示す。読出し
サイクル中、図3の増幅器(A)108は、そのゲート
電圧VG がそのドレイン電圧VD より低いので、一般に
その飽和領域内で動作している。増幅器(A)108が
0ボルトのしきい値電圧をもつと仮定すれば、増幅器
(A)108を通る電流IF は次式で表される。 IF =CG μ(Qs −Qsat 2 /Cs 2 W/(2L) ここで、CG は増幅器(A)108のチャンネルキャパ
シタンス、μはキャリヤ移動度、Wは幅、Lは長さ、Q
s はセンサに格納された電荷の量、Qsat は飽和電荷で
ある。
【0028】一例として、100〜150μm2 のピク
セルサイズに特有な1ピコファラッドのセンサキャパシ
タンス、4のW/L比、5ボルトのゲート電圧、および
5×10-8ファラッド/cm2 のゲートキャパシタンス
を仮定する。それに加えて、増幅器(A)108のゲー
ト電極に関連するキャパシタンスと、リセットトランジ
スタ(R)104および増幅器(A)108に関連する
寄生キャパシタンスは無視できると仮定する。仮定した
パラメータの場合、Qs が0であるとき、電流(IF
は約2.5μAであり、もし積分時間が約20μ秒であ
れば、50ピコクーロンの全出力電荷が生じる。5ピコ
クーロンの典型的なqmax と比べると、この出力電荷は
約10の利得を表しており、非晶質シリコンイメージン
グ装置の性能を劇的に向上させるはずである。トランジ
スタの設計しだいで、飽和領域におけるリセットトラン
ジスタ(R)104とパストランジスタ(P)106の
オン抵抗は、一般に約1MΩである。
【0029】図4に示すように、図3のデータライン1
14を通る電流(IF )と点Xにおける電圧との関係
は、単調で、かつ非線形である。さらに、信号は極性が
反転されている。信号が大きいとき、データライン11
4の電流(IF )は少ない。信号に対しソフトウェア利
得補正とオフセット補正が定期的に行われるので、一般
に、信号の極性反転はセンサアレイ設計では重要な点で
はない。さらに、ピクセル設計は余分に複雑になるが、
信号をより線形にすることができる。もしより高いソー
スバイアスを増幅器(A)108に加えれば、ゲートと
ソース間の電圧の相対的変化が減少して、応答はより線
形になる。これは、センサ102と増幅器(A)108
へ異なるバイアス電圧を加えることができる第2バイア
スラインを追加することによって達成できるであろう。
しかし、非線形性は一定の用途では重要な点でないこと
もある。たとえば、線形性は一般にX線光子カウンタで
は重要ではない。
【0030】図5に、図2に示したアレイの読出しサイ
クルのための考えられるタイミング図を示す。このタイ
ミング図は、時間に対するゲートラインGn 200上の
電圧の大きさを示す。一般にゲートラインを読み取るの
にかかる時間は「ライン時間」と呼ばれ、30〜100
μ秒のオーダーである。すべてのゲートラインの完全な
読出しを行うのに要する時間は「フレーム時間」と呼ば
れ、ミリ秒から秒にわたる。このアレイ内の読出しエレ
クトロニクスのRC時定数は一般に2〜5μ秒である。
【0031】読出しプロセスは一般に二重相関サンプリ
ング手法を使用する。このサンプリング手法はすべての
余分の信号を除去する2つの連続する測定を含んでい
る。図2のピクセルnを読み取る前に、前のピクセル
(n−1)が読み出されており、そのあとtOFF(n-1)
らtONまでの時間間隔の間、すべてのゲートラインはオ
フのままである。ゲートラインGn 200がtONにおい
て高位になった後、そして前に読み出されたピクセルが
正しくリセットされた後、最初の測定がt1 に行われ
る。期間tONからt1 までの期間中、図2のデータライ
ン230の電圧はアース電位に保たれ、そして図2に示
したフィードバックスイッチ231を閉じることによっ
て積分器232が使用不能にされる。最初のリセット期
間は一般に5μ秒続く。t1 において、フィードバック
スイッチ231を開くことによって、積分器232が起
動され、その時点で最初の測定が行われる。積分時間の
終端のt 2 において、フィードバックスイッチ231が
再び閉じられる前に、第2の測定が行われる。2つの測
定値の差が記録される。2つの測定値を格納するサンプ
リング・キャパシタは図面に示してない。それらは一般
に図2に示した外部積分器232の一部分である。その
測定法のもとで、すべての余分な信号が除去される。t
2 において第2の測定を行った後、センサ(Sn-1 )2
20の出力(点Xn- 1 )を異なる電圧にリセットできる
ように、ゲートラインGn 200はtOFF まで高位のま
までもよい。最後に、ゲートラインG200がtOFF
おいて低位になると、次のゲートラインGn+1 210が
ON(n+1) においてオンになり、その時点で読出しサイ
クルが繰り返される。
【0032】図6に、非晶質シリコンセンサアレイ用の
現在の製造プロセスを使用して作り出すことができる本
発明のピクセル・レイアウトを示す。現在の製造プロセ
スは、一般に3つの金属層を用いて、相互接続ライン
と、センサと表面接触させる追加の透明な金属膜を形成
する。TFTのゲート電極を形成する相互接続層は「ゲ
ート金属」層101である。そのゲート金属層101の
上に、TFTのソース領域とドレイン領域の電極を形成
するもう1つの金属層103がある。この金属層103
は、通常、ソース/ドレイン金属すなわち「S/D金
属」と呼ばれる。S/D金属層103の上に、一般に
「上部金属」層105と「InSnO」または「IT
O」層107と呼ばれる2つの追加の金属層がある。
【0033】図6に示すように、リセットトランジスタ
(R)104、増幅器(A)108、およびパストラン
ジスタ(P)のゲート電極は、ゲート金属層101で形
成され、そして上部金属層105を用いて形成されたバ
イアスライン(VB )110で被覆されている。バイア
スライン110はトランジスタのゲート電極を照明から
遮蔽する。この実施例の場合、ゲートラインGn+1 11
6はリセットトランジスタ(R)104のゲートに接続
されているのに対し、ゲートラインGn 112はパスト
ランジスタ(P)106のゲートに接続されている。ピ
クセルのピッチは一般に100〜500μmである。
【0034】増幅器トランジスタ(A)108のゲート
電極は導体602を介してセンサ102の最下部電極に
接続されている。増幅器トランジスタ(A)108のゲ
ート電極はゲート金属層101で形成されているのに対
し、センサ102の底部電極はS/D金属層103で形
成されている。導体602はゲート金属層101とS/
D金属層103の間に短絡回路を提供する。
【0035】センサ102の底部電極は、それほかに、
図6に示すように、リセットトランジスタ(R)104
のソース領域を形成している。他方、リセットトランジ
スタ(R)104のドレイン領域はS/D金属層103
で形成され、導体600を介してデータライン114に
接続されている。導体600はS/D金属層103と上
部金属層105とを接続する。
【0036】データライン114は別の導体606を介
してパストランジスタ(P)106のドレインに接続さ
れている。導体606は、S/D金属層103を上部金
属層105に接続するという点で、導体600に似てい
る。さらに、図6に示すように、パストランジスタ
(P)106のソースを形成しているS/D金属層10
3の一部は、そのほかに、増幅器トランジスタ(A)1
08のドレインを形成している。
【0037】図6から判るように、センサ102は15
0μm2 のピクセルの面積の50%以上(これは適度な
センサ充填係数を示す)を占めることがある。一般に、
ピクセルサイズが大きければ大きいほど、より高い充填
係数を達成することができる。もしTFTの上にセンサ
層を置いてアレイを作れば、より小さいピクセルサイ
ズ、すなわちより複雑な回路を含むことができるであろ
う。
【0038】図7に、第2バイアスラインを使用した本
発明の代替実施例を示す。この第2バイアスラインはゲ
ート金属層101で形成されている。この手法のもと
で、増幅器トランジスタ(A)108のソースをバイア
スからセンサ102へ別個にバイアスすることができ
る。さらに、センサの出力点を+5ボルトにリセットす
ることに結びつけられた、より低いバイアス(たとえば
−2ボルト)は、充填係数の低下なしに、よりすぐれた
線形性を与える。
【0039】この手法のもとで、第2バイアスを与える
ため、追加の導体710が必要である。増幅器トランジ
スタ(A)108のソース領域は導体710を介して第
2バイアスライン700に接続されている。導体710
はS/D金属層103をゲート金属層101に接続して
いるする。図6の導体604と異なり、導体712はセ
ンサ102の上部電極をバイアスライン110に接続す
るだけである。導体714は図6に示した導体600と
機能的に同じである。
【0040】以上、特定の実施例について発明を説明し
たが、以上の説明からこの分野の専門家が多くの代替
物、修正物、および均等物を容易に思いつくことは明ら
かである。従って、本発明は、発明の精神および特許請
求の範囲に入るすべての代替物、修正物、および均等物
を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るピクセル設計の等価回路の回路図
である。
【図2】本発明に係るイメージセンサアレイの回路図で
ある。
【図3】リセットトランジスタのフィードスルー・キャ
パシタンスを示すピクセル設計の等価回路の回路図であ
る。
【図4】ピクセル内のセンサの出力端における電圧とデ
ータライン上の電流の関係を示すグラフである。
【図5】アレイの読出しサイクルの考えられるタイミン
グ図である。
【図6】本発明に係るピクセル設計のレイアウトを示す
図である。
【図7】ピクセルの各列ごとに追加のバイアスラインを
有するピクセル設計の別のレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
101 ゲート金属層 102 センサ 103 S/D金属層 104 リセットトランジスタ 105 上部金属層 106 パストランジスタ 107 ITO層 108 増幅器トランジスタ 110 バイアスライン 112 ゲートライン 114 データライン 116 ゲートライン 200,210,220 ゲートライン 202,212,222 センサ 206,216,226 増幅器トランジスタ 208,218,228 パス・トランジスタ 230 データライン 231 フィードバック・スイッチ 232 外部積分器 600,602,604,606 導体 700,710,712,714 導体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の行ラインと、該複数の行ラインを
    アドレスする行デコーダと、複数の列ラインと、該複数
    の列ラインをアドレスする列デコーダと、前記行ライン
    と前記列ラインの各交点にピクセルを置くように配列し
    たピクセルのアレイとから成るイメージセンサにおい
    て、 前記各ピクセルが、 バイアスが印加される第1ノードと、制御信号に応答し
    てスイッチング動作を行う薄膜トランジスタ・スイッチ
    を介して電気信号をデータラインに出力する第2ノード
    とを有する感光素子と、 前記感光素子の電気信号を増幅する増幅器であって、前
    記感光素子の電気信号を受け取る第1ノードと、増幅し
    た電気信号を出力する第2ノードとを有する増幅器とか
    ら成ることを特徴とするイメージセンサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のイメージセンサにおい
    て、前記トランジスタが薄膜トランジスタであることを
    特徴とするイメージセンサ。
  3. 【請求項3】 複数の行ラインと、該複数の行ラインを
    アドレスする行デコーダと、複数の列ラインと、該複数
    の列ラインをアドレスする列デコーダと、前記行ライン
    と前記列ラインの各交点にピクセルを置くように配列し
    たピクセルのアレイとから成るイメージセンサにおい
    て、 前記各ピクセルが、 バイアスが印加される第1ノードと、電気信号を出力す
    る第2ノードとを有する感光素子と、 前記感光素子の第2ノードに接続されていて、第1制御
    信号に応答して前記感光素子を放電させる第1スイッチ
    ング素子と、 前記感光素子の電気信号を増幅する増幅器であって、バ
    イアスが印加される第1ノードと、前記感光素子の電気
    信号を受け取る第2ノードと、第2制御信号に応答して
    スイッチング動作を行う第2スイッチング素子に介して
    増幅した電気信号をデータラインへ出力する第3ノード
    とを有する増幅器とから成ることを特徴とするイメージ
    センサ。
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