JPS5868966A - 固体光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入射光情報を電気信号として送り出す九゛鴫賀
侠装瀘に関するものでめ凱特にファクシミリ、デジタル
・コピア（以下ＤＣとｌｌ１ｉＩ記）、　　レープｍｌ
録＃Ｃ−尋の文字及び−一人力鋏直等に適した光＠尻侠
装置に関する。

梃米の光電変換装置は元電質洪慎−０Ｉする一案杯と、
該−素朴から出力されるｍ気値号を顔次暗ｓ　＆Ｑ　ｒ
Ｃａａ列でれた形で域−シ出す走ｆ機能をもつ１錯とｔ
包ゴするもので、フォトダイオードと１ｖｉＯ８−Ｆ’
ｇＴ　（Ｆムｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒ）　（ＭＯ８ｔｙｐｅと略記する）を構成要素とし
て包含するもの。

或いｒＪ：　ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ
　Ｌ）ｅｖｉｃｅＪ　やＢＢＬ）（Ｂａｃｋｅｔ　Ｂｒ
ｉｇａｄｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）、　　Ｊａｌち所＠　ＣＴ
Ｉ）（Ｃｈａｒｇｅ　’１’ｒａｎｓｆｅｒ　ｊＪｅｖ
ｉｃｅ）　ｔ　＃　ｉｉｔ　普巣として包゛ざするもの
尋々ｑ！ｒ４ｊｌｌｌの方式がおる。

１０１′トら、これ寺ＭＯ８ｔｙｐｅにしろ、ＣＴＤに
し／）δｉ単結晶（Ｃ−８ｉと略記する）ウェーノー−
基板を反出ｊる局に、九＃を変侠部の受光面の面積は。

Ｃ−８ｉ　＋７エーハー基板の大＠名で限定されて仕舞
う、、、即′Ｃ）、境時点に於いては、全碩域に於ける
拘−性ｔざめると棺々畝１ｎｃｈ橿度の大きさのＣ−５
ｔこの様なＣ−８１ウエーノ）一基板を使用するＭＯ８
ｔｙｐ・、虞いはＣＴＤ　ｒその構成豊水とする光電変
換装置に於いては、その受光−は、先のＣ−８ｉウェー
八−基板の大きさ會超え得るものではない。

従って、受光面がこの様な限られた小面積である光電変
換Ｓを有する光ｉｔ変換装置では９例えばディジタルコ
ピア（以後ＤＣと略記）の人力装置として適用する場合
、縮小倍率の大き９光学系を複写しようとする原稿と受
ｊｔ、ｍとの闇に介在δせ。

該光学系を介して原稿の光学像を受光面ＫＭ績させる必
要がある。

この様な場合、以下に述べる様［１１Ｉｌ像度會尚める
上で技術的な限度かめる。

即ち、光電変換部の１５１１ｍ！度が例えば１０本／−
０受光面の長手方向の長さが３国であるとし、　Ａ４サ
イズの原稿を複写しようとする場合、受ｉ面に結城され
る原稿の光宇饋は約ｌ／６９に縮小され。

Ａ４原椙に対する藺紀光電変懺部の冥質的な解像度は約
１．５本／−に低下して仕舞う。この様に％Ｘ的な解像
度は、慎与しようとする涼柚のサイズが大きくなるに従
って、　（受光面のサイズ）／（臘−のサイズ）の割合
で低下する。

健ってこの点を解決するＫは、この様な方式に於いては
、光電Ｒ換部の解像度を−めるｊｌ！遺技術が賢求姑れ
るが０元の様な限られた小面積で資求葛ｒＬ心解像度を
得るには、巣積缶縦を憾めて＾くし且つ構成嵩子に欠陥
がない様にしてｍ造しなけｔｒはならないが、肩かる装
造技術にも自と＠度かあ／）。

他万元域変換ｍ′ｆｔ複数配置して、全受光血の長手方
向の投塾が握写し得る最大サイズの原稿の主た車力１７
３］の黄もと、　　ｌ：１になる様にし、結城嘔オＬる
ｍｌ横の光学１１１１１！τ光電変換部の畝に分−して
夷實的な房掘匿の低下を磁けようとする方式が提案Ｂ　
７ｔでいる。

ＩＩ［１／［ら、＃かる方式に於いて一次に述べる橡な
不脅せちがある。即ち、光ＩＩＬ変洪部を値数配置する
と必然的に各元電震侠部閲に受光−の存在しない掘昇績
域が生じ、全体的に児る一曾、９：光面は連続′的でな
くなって仕舞い、＊桶の結懺姑れる光学＊は分断され、
且つ檎界域に相当する部分は。

光電変換部に人力されず、−写されて米る＆１ｉＩＩ諺
は１状に白抜けした或％／−ｈ／Ｉｉ鱒状に自抜けする
部分に相当する部分が除かれて結合嘔れた不完全なもの
となる。又、４１鋏の受光−に分割されて結像された光
学像は、各党光面に１１！？いて各々光学的反転像とな
っている為、全体稼は原横像の光学的ＢＬ転饋とは異っ
ている。従って、受光向に幀像芒れた光学１１１をその
まま舛生したのでは元の原福像τ丹現　・することは出
来ない。

この様に、従来の光電変換部を具備した光電変換装置に
於いては、その受光−が小もい為に一聯一度でｔｆｌ１
ｍｋ再現するのＩＩｉ惚めて１錯でるった。

従って、長尺化された受光−を４ｆＬ、且つ屏珈性に慣
れた光電変ａｍを有する光電変換装−が雇まれて−６゜
妹にファクシミリやＬ）ＣｃＬ）人力１Ｌ或いはその倫
の、鳳槁に畜かれた文字中−を成層る装ｄｌｋＫ適用す
る−のとしては、４生されるぷ横のサイズに相等しＶｈ
受光−ｋＷＬ、再生歇に豐求さＪＬ＾屏槍ｔｉ＊低下さ
せず、原槁を忠実に再生δゼｉＯ光電変侠都を共−した
光電変換装置が不−工欠でのる。

本発明は上記の一点に−み成されたものであって、での
目的とするところは、長尺化された受光圓電月−し且つ
＠胸揮琥化１局感度化δれた光電変換−を具備し、毬め
て軽輩化された光電変換装置を提供することにるる。

本発明の情轍処理装置はｎ個の光域変換要素が一タ１ｊ
アレー状とされ、該光域変換要素がｎ個に系層１４樵と
、ル１−の元電変候要素母に孤立して設りられたル個の
逆憾と、前記共通域憾と前記独立１懐との藺に九′＃Ｌ
震侠膚とを有する一次元艮尺光−ｉ侠部：人力さｎた元
信号に応答してｉσｍｌルーの九ｍ、Ｚ侠要素から出力
される電気１６号を並夕Ｕに人力し、直列ＶＣ出力する
走ｆ、Ｉｇ路部及びマトリックス記一部；とｔ包言する
ものである。

大に本発明の軸家を詳述丁れは、配線によって射光量に
対応した電流を出力し、放電時は朧バイアスされて低イ
ンピーダンス素子として放電機能とを併せ一つ　　　　
　−光電変換素子と、該光電変換素子の別の一端にそれ
ぞれ個別に電気的に接続された電荷蓄積中成と、該電荷
蓄積手段に変換項中出力が選択入力の配−に応じたマト
リックス配線されている事である。

以下本発明に於轄る走査１ｇｌ路の説明を行なう。

靭１図に本発＃４に於ける第１０ま査回路を−ける。

Ａ４短手方向に約８−巣／■のす縦での一律読みａｎを
実現する為に必要な１７２８　（＝５４Ｘ３２）の光電
変換素子Ｓニー。、〜Ｓ□−８、社外部バイヤス電源と
して図示されて＾るｖ３によシ給電されている。

従って電荷蓄積用のコンデンサＣ□−０〜ｃａ４−ｓ工
には各光１ｔＫ換素子への入射光ｔＫ応じた速度で電性
が蓄積もれていく。結果的に前記コンデンサＣｚ−Ｄ〜
Ｃ！１４−３１　の遇択町１１Ｆ、な増巾用ＭＯ８）ラ
ンジスタ　八よ−。〜Ａ６．−、Ｈのゲートへのｌ！絖
点点電位。

−頑の砥荷蓄積時閲に対しては入射光量に対応した魁會
待つ事になる。本走ｆ回路では電荷蓄積用コンデンｔは
一路的にはむしろ、光亀変侠累子内部抵抗とともに低周
波ＪＦＩＩＩ１．回路としての効果が期狩妊れている。

増巾用ＭＯ５）ランジスタの３２本毎に共通なドレイン
側配−１例えばブロック駆動紐す、　Ｋ排他的［′ｄｔ
圧を供給すれば、前記接続点の′−鼠億に応じて増巾用
ＭＯ８（又はＭＩＳ）　　）ランジスタ　Ａ　ＳＡ　　
はバイアスされているφに成１−９　　　　　ｈ−３ｘ す、谷増巾用ＭＯ８（又はＭｉｓ）　　）ランジスタは
個々に接続もれている光電変換素子への入射光量に対応
したチャンネル抵抗を持つ事になる。従って自ＭＪ的に
個別データｍＤ、〜Ｄ３、上へは光電変換系子５ｌ−０
〜Ｓユ４、への入射光量に対応した信号４眞が出力され
るＪＩＩ’ＩＣなる。上述の動作を確保する馬にｒｔ舖
別データｋＤ、〜Ｄ３．Ｉｆｉ電流増巾器等の低インピ
ーダンス人力ＬＩａｉ路へ接続子べ１！７は自明のφで
るる。ここで゛ｔａ分離分離用ダイオード−０−０〜Ｒ
−、、は個別データ＠６Ｃ接−された増巾用ＭＯ８（又
はＭＩＢ＞　）ランジスタ関の分離ｔ（藷に非選択時に
）確実にする為に設けられている。

さて引き続いて今ＩＩｊＬは第２の光電変換素子群Ｓニ
ーφ〜ｓ　ｉ　−３１からの出力を選択する４４Ｃｂ、
に１圧を排他的に供給している間に、゛ダイオード傳造
を持った光電変換素子群８０−０〜Ｓニー３□ＩＩｉ順
バイアスになる様に制御！１Ｉｉｆ／、に電圧を供給す
る事によって、電荷蓄積用コンデンサＣニー。〜Ｃ０−
３□に畜覆された電荷が該ダイオードを通して放電され
る事になる。放電完了後ダイオードを逆バイアスラる様
な電圧奢り、に供給しつづ叶れば、谷蓄槓コンデンサは
６光電変換素子への入射１ｌｔＷｃ応じた速度で１荷の
蓄積が始まる４になる。

走査回路の纂２の実施例を第２図に掲げる０第ｌ−に示
した第ｌの例は入射光量の絖み出し積置を多く要求しな
い場合、もしくは増巾用として使用するトランジスタが
同一ロット製品で伝達軸性特にスレッシ曹ルド電圧の分
布が小さ％／ｈ場合等には十分な効果が期待でき１回路
も簡単でるる。しかじながら’ｌＩＫ尚り梢良で光源情
報を絖み瑣る場８％には−σ記伝達時性の分布が問題に
成る場合がめる。第２図ｔｉｃ示し′た例ば上記の問題
を解決する為に１巾用トランジスタ八〇−。〜Ａ３４−
３１のソースｔｓ　Ｍ’　Ｋ抵抗を仲人し、電流→達に
よって複合した伝゛達→性の゛均一化を実現した例でる
る。回路−作の説明ｒｆ墳巾用トランジスタの動作に１
ｉｌＬ流婦遺を利用した負Ｎｊ還ｒ１′「用δせる事が
理解されれは第１ｑノＡｌ１１：愛回路の説明から明ら
かである。

本発明に於ける第３の走査回路例をｍ３図（ａ）。

＜ｂ＞ｔｔｃ掲げる。この例では前記の電流層ｆｆｉを
実現す０巣子として抵抗の代わりに非−形励作素子Ｐニ
ー。

〜Ｐｂ＆−３Ｌ　（図に一部のみを掲載）を用い、また
増巾用トランジスタのドレイン肯共通巌からの分離手段
とし、てＭＯＳ　　（又はＭｉｓ）　トランジスタ愛用
いてか凱特に増巾用トランジスタＡ、、−０〜Ａ６４−
３１．　””細ト７ンジスタＱニー。〜Ｑ５４−３１及
び分離用トランジスタ′ｐ、−０〜Ｔ、４−、□とｔ−
一」−テクノ四ジーで裏作される素子で構成するφによ
ｐ容易に集積化小米るという大きな幼果が生まれる。

建＃ＩＣ謳３−（−の場合には電訛贈成用トランジスタ
Ｐｌ−０〜ＰＩ４−８１へのＡ通ゲートバイアスＶ、へ
の給電々圧を変える４１［より、４１会した伝遜特性會
プ寵グラム出来る特徴を有する。櫨々の共通ゲートバイ
アス値に対する伝達脣性の変化′ｖｔ第４図に示す。

以上述べた走査回路では常に光電変換嵩子出力力を増巾
（上記例では電流に変換増巾している）してマトリック
ス妃−上に信号管送シ出している。一般にダイオード逆
バイアスを用いた光電変換素子導電率は可成ｐ低く、箇
た本光電変換手段の王なる用途であるディジタルコピア
、ファクシミリ尋で要求される兼尺化葛れた画像−みＩ
Ｒ）装置への応用に於ては、広いマ）リックス亜−を要
求され黴弱な電気信号を長ｍ＆！＆を通して処理するφ
になり良好なＳＮ比を゛期待出来ぬ場合が多重。本発明
の大きな特徴の一つは上側の様に光′ｆＩＬ液決系子出
力遥択素子に増重作用を持たせてお９．上ｍｌのマトリ
ックス布１ｌＩｌを低インピーダンスで駆動出来ゐ事に
なシ鑵音尋の愚影響を大きく低減せしめた参にある。

第５図に本発、明り光＃Ｌ変換映直の構成の模式的０ 祝明図會ボす。ガラス等の透明な基板←上に一列に作ら
れた光域ｆ：侠木子騨（菓子構造は後述）ＳＲ１〜ＳＢ
□は、やはち同じ基板上に浮編形成でｈ　、ｆｃ　、４
ｔｉｎ配−０及びコンダンを詳Ｃ８１〜ＣＢｏを則して
集積化された走査回路−板ｌ工〜１．４にワイヤ・ボン
ディングに畝って接続されている。まｆｃｉ、〜ｌｌ５
４からの出力−もやはりワイヤ・ボンディングによって
基板□上蒸着′＃を億に接続されマトリックス４練部５
１に導かれ竣゛終的に出力用電極＆Ｌ尋かれる。駆動Ｉ
ｖｔ）ｔ〜ｂ１４等外部制御−４やはり参恨上の１ｈ７
ＩＩ渾−電惚妃一を諭して一食回路基板に尋η為れる。

本夷織例で示されるノ１イブリッドー足の光−変換素子
も、以ドの実施例でポジれる七ノシリツクＪｍ造に於け
る光′１賀換素子と同−構埴紫Ｍするので七の除に畦細
に説明ｇ　ｔする。

−０図にホ讐実施丙は第１図に示された走査回路を孟て
薄膜蒸庸によつヤ一枚の基板上に実現したＡ％明の光電
変換装置の例である。゛ｉ６図−）社平ｊｌｋｆａ１．
Ｍ６ａｌｌｌＴｈ）は、落６１１；Ｊ＜＆）Ｋ示追れる
ｘ−ｘ’で示される位置でのＩＩ−図である。基板上に
は光電ｆＩＩ＆１１６φ１．電荷蓄積４１６ｏ２．選択
可能な増中ＩＬ６ｐ：４と１示されぬ紙−石＠ＷＣ位置
するマトリックス配！Ｉ都と信号入出力及び電源供給電
極が作製されている。マトリックメ配１部の概略図はり
０ １１１７１０で示される一般的なもので６ってｈ〜７４
等はスルーホール媛！１ｍ部を、７５は光導電部及び走
査回路部分に対応する。

通してきた光が入射可能な＊にインジウムｍｍ化物（Ｉ
ＴＯ）等の透明導電性蒸着［１６９５，及び−巣形状の
均一化の為のクロム（Ｃｒ）等の趣光用＃Ｌ極蒸着ｌｌ
６０？とをフォト・エツチングし一嵩毎［５立して作製
されている。

疵にｓ１１配−別電他上に、　　８ｉ１Ｌ４ガス、）ｉ
、ガス。

及び１１雪Ｈ＠ガスとのａ合気体中でグロー放電を発生
せしめＢｌｋｌ、、　Ｂ、ｋｉ・の分解によって堆積す
るｐｍ４電性を有するアモルファス水素化シリコン二Ｈ （以畿畠−８１と４記）層、史に８１Ｈａガス、Ｈ，ガ
ス八 混ＪＡ体中で上記グロー放電分層法を用いて其性：Ｈ 十寺唖特性をもったａ−８ＩＡ層をＳｉＨ，＆／ス、Ｈ
，ガス及びＰＭ、ガス中でｌ＆ｌＪ様にグロー放磁分解
法によ：ｈ ってル盛導ｇ任ｒ４！′するａ−Ｓｔ−を幀次連続的に
堆稍”３′る事によりに’ＩＮ構造ホトダイｌ−ド緘を
作成した。引＠就いてＡｔ　ｍ　（Ｄ雀属薄−を蒸着後
フォトエツチングＶＣより画素毎に分離した麺でホトダ
イオード動作倉−する光−ｆ侠巣子金形成し、　Ａｔ静
＊ｋＪ４博膜によって放′域制御−６０８（〕、〜ｈ４
にパリ゛７′る）を配線した。− １−１４上呂己の如くグロー放磁分解法に於てｉｄ　Ｓ
ｉＨ，。

ｔ−ｔ、　ｙｉミスにｋｌ、ｌ（・もしくｒｉＰｉ（、
ガスを適当濃度で混入させる事によリムい範囲のドーピ
ング−を持り、Ｐ緘りるーはル型尋電籍注をもったａ−
８ｉ博膜二Ｈ ２拌装置−る◆が出来、　　ａ−８ｔ−は外気に触れる
墨なく連−的に谷尋’ａｔｍのノーを堆積できる大きな
時機２″−ｊ６°　　　　　　　　　　　：Ｆ−１元っ
て以秋の説明では各尋’ａｍのａ−８ｉ層の成膜へ 汰Ｇよ一々触れない。

ａて゛−付荷４槓６０２はパターン・エラｆ：／／さＳ
ｉ易ＮＡ　ｉＡ着薄膜６１８をはさんで接地電゛蝿６０
９を＊＊配鰻する事によって作られたコンデンサで構成
される。

６？？は電荷蓄積部６０２に蓄積された電荷により発生
する電位を該ＭＩＳ構造トランジスタのゲートに供給す
る。トランジスタ←１２の選択用ドレｏ１ｙ イン電極部６１１＃ｉ亀−８ｌ博膜のエツチング速度が
ドープしたＰ原子濃度に依存する事を利用して一層をＩ
ＩＲす去るてお）ドレイン電極６１Ｇの材料としてムＵ
等の金属を用いる、事によシ、第１図Ｒ，。

〜Ｒ，，−，，で示される分離ダイオードとしての嶺部
を持つシ曹ットキー・バリヤ・ダイオードを形成してい
る。またソース惰電礁（６１３）接触部分は電層が・残
されておシ抵抗性接触を保ってい−る。絶Ｉｌ＆部から
の出力−でめる鐘光電極６０？との靜電結せを小さくす
る目的で形成されている。

第８図（ａ）、　（ｂ）＆Ｃ示す例ＩＩ′ｉ！　２１１
４　Ｋ　示す＜ｔｉｔｂｉｔ用抵抗ｒ゛０．〜’１１４
−３□を挿入した例でるる。部材配賦は第６図とほぼ同
じであり、異なる点は抵抗の酸化物、ホウ化物、窒化物
等を用いて構成されてもよい。

４ｆｔｍ還素子としてＭＩＳ）ランジスタを、又分層用
とじてやはＤＭＩＳ）ランジスタを薄膜て作製した列を
１１９図（鮎（ｂ）に示す。対応する走査回路＆ゴ第３
図で既に動作につｈては説明した。本実施例に綬ては絹
６図に示した部材配電と異なる点は配し、かつ分離用ト
ランジスタ９０１＊＆びｔｍ婦逆用トランジスタ９０２
と′ｔＨ立に設置した点とである。尚増巾用Ｍｉｓ　）
ランジスタロ１２（１ｍ６図）と９６４とが異なる点＃
′ｉ９ｏ４ＭＩｓ）ランジスタドレイ゛ンが電極金属と
抵抗ａ接触を保つよう＃／ｃ設計されている。また分艦
用ＭＩＳ）ランジスタ　ゲート＃ｉ辿択信号＠ＩＪの人
力−９９２と共用して、更に゛ドレインｌ１ｌｒｔ）ラ
ンジスタ′慝諒細ＶＤと共用して使われる番を１図への
禰足睨明と以上実施例で示した如く本発明では従来多畝
の光情報を走査し出力する光を賀換装置に於て、黄く 尺化が糟ｆＪＬＡ実現可能で、４１巾機能を持つ走査回
路を構成する４ＧＫよって、インピーダンスの尚い、光
電変換素子を広く配置した礪仕に問題となる雑音ｄ影曽
を大きく低減した元゛−変供装置を作成する事を可能な
らしめた。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図乃至ｍ３図（ａ）、　（ｂ）は、各々１本発明に
係る走査回路を説明する為の足置回路図、第４図は木兄
Ｉ３＋４に於灯る共通ゲートバイヤス値に対する伝達軸
性の藏化をボ丁図、第５図及び弔６凶（ａ）、　（ｂ）
門よ合々本％明の呆抛想体例ｒ銃明する馬の絖明図。 縞？凶は本％明に膚けゐマトリックス配廟部を祝は合々
、他の本発明の実施ｍ憾丙會説明する為の戎明凶でわる
。 出願人　　キャノン休弐会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　配線によって一端を複数個ずつ共通に接続された多
   数の薄膜シリコンで作られたダイオード構造を′有する
   光電変換素子であって通、常は逆バイアスされて入射装
   置に対応した電流を出力し。 放電時は類パイアースされて低インピーダンス′素子と
   して放電機能とを併せもつ参側苦書替牛を光電変換素子
   と、該光電変換素子の別の一端にそれぞれ個別に電気的
   に接続された電荷蓄積手段と、竺電荷蓄積手段に蓄積ｉ
   れた電荷菫に対応して発生する電圧を読み取り、電圧も
   しくは−流に変換増巾し′選択可能であって、多結晶シ
   リコンから成る増巾子−とによって構成されかつ１記増
   巾手段の変候増巾出力が選択入力の配、４−１に応じ夕
   、−トリックへ配線されている事を特徴とする光電変換
   装置。