JPS6150362A

JPS6150362A - 光電変換装置

Info

Publication number: JPS6150362A
Application number: JP59172032A
Authority: JP
Inventors: Akio Ioka; 井岡　杲雄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1984-08-18
Publication date: 1986-03-12

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】［発明の技術分野］この発明は光電変換装置に関し、たとえばファクシミリ
用送信原稿と同一サイズで単一または複数個のセンサを
配列し、原稿上の画像情報を読取るような光電変換装置
に関する。

［従来技術］従来より、ファクシミリやＯＣＲなどの光電変換＠置に
おいては、ＭＯ８型イメージセンサやＣＯＤイメージセ
ンサなどが多用されている。これらのイメージセンサは
モノリシックＩＣ技術により製作されるため、一般に素
子自体の大きさは２ないし３０−程痕である。ところが
、原稿面を読取るためには、３０ないし４Ｑｃｍの物像
間距離を有する光学系によって縮小する必要があり、装
置の小形化を困難にしていた。

ところで、近年では、数個のＣＯＤイメージセンサの接
続、非晶質１ＩＩＩなどにより、原稿幅と１対１に対応
するような大形イメージセンサを製作し、これと集束性
ファイバアレイとを組合わせて光電変換することにより
、物像間距離を数ｃｍに小形化しようとする試みがなさ
れている。

第１Ａ図は従来のフォトダイオードおよびブロッキング
ダイオード対よりなる光電変換素子の断面図であり、第
１Ｂ図はその等価回路図である。

第１Ａ図において、ガラス基板１上には第１Ｂ図に示す
ようなフォトダイオード２とブロッキングダイオード３
が互いに逆極性となるように構成されている。すなわち
、ガラス基板１上にはＩｎｔｏ、などの透明電極層４と
、Ｐｔ／Ｎｉ　−Ｃｒなどの金属電極５が形成され、透
明電極層４と金属電極５の上にはアモルファスシリコン
層６が形成される。そして、２つのアモルファスシリコ
ン層６．６を覆うようにアルミニウム電極７が形成され
る。そして、透明電極層４−アモルファスシリコン層６
−アルミニウム電極７の積層部分でフォトダイオード２
が構成され、金属電極５−アモルファスシリコン層６−
アルミニウム電極７からなる積層部分でブロッキングダ
イオード３が構成される。

第２図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示した従来の光電変
換素子を用いた駆動回路図であり、第３図は第２図の動
作タイミングを説明するためのり１　　　　　　　イム
チャートであり、第４図はダイオードの順方向および逆
方向特性を示す図である。

次に、前述の第１Ａ図および第１Ｂ図に示したフォトダ
イオード２およびブロッキングダイオード３かうなる薄
膜素子８が配列された光電変換装置の動作について説明
する。まず、３２ピツトのシフトレジスタ９から第３図
に示すようなパルス信号Ｔ＋　　、Ｔ２　、Ｔｓ・・・
が順次出力される。これらのパルス信号Ｔ４．Ｔ２　、
Ｔｓ・・・はｉＷ膜素子８のブロッキングダイオード３
に与えられる。一方、薄膜素子８の各フォトダイオード
２は各群ごとにＭＯＳスイッチ１０に接続される。この
ＭＯＳスイッチ１０は、シフトレジスタ９の繰返し動作
に同期して順次開閉し、たとえばＡ４判イメージセンサ
では１７２８１ｉの薄膜素子８が走査される。

今、■の信号により第１群のＭＯＳスイッチ１０が導通
状態になり、シフトレジスタ９の第１端子からパルス信
号Ｔ、が出力されると、第１鮮の第１の薄膜素子８に信
号が印加され、フォトダイオード２に電荷が蓄積される
。同様にして、第２以下の薄膜素子８に信号Ｔ２が順次
印加されている閤（蓄積順１において、第１のフォトダ
イオード２に光が照射されると、蓄積された電荷が光量
に比例して放電される。そして、次の走査で信号が印加
されたとき、その放電量に応じた電荷が再び補充される
。このとき、抵抗１１に流れる再充電電流を検出し、そ
の抵抗１１の両端に生じる電圧をビデオ信号として出力
する。

従来の光電変換装置は、上述のごとく構成されているの
で、入射露光量を蓄積電荷に変換するフォトダイオード
２と、蓄積期間中にフォトダイオードをマトリクス結線
から電気的に分離し、不要な電流の流れ込みを阻止する
ための遮光されたブロッキングダイオード３とが必要と
される。これらダイオードは、センサに要求されるＳ／
Ｎ　、応答速度から、第３図のａに示すような良好な順
方向および逆方向ダイオード特性が要求される。

しかるに、従来の薄膜素子の構成のごとく、アモルファ
スシリコン層６上に直接アルミニウム電極７が接してい
る場合には、アルミニウムがアモルファスシリコン層６
中へ拡散するために、良好なダイオード特性を得ること
が困難である。特に、デバイス形成プロセス中に高温プ
ロセスが介在すると、この現象は顕著になり、第４図す
に示すようにダイオードの逆方向特性が劣化し、信号検
出ができなくなる。

［発明の概要］それゆえに、この発明の主たる目的は、上述のごと〈従
来のものの欠点を除去するためになされたものであって
、薄膜素子をフォトダイオードと静電容量の直列接続し
たもので置換し、フォトダイオードの上部電極として透
明電極のみを使用し、アモルファスシリコン上からアル
ミニウムなどの金属を排除して、親造プロセス上でのダ
イオード特性劣化を防止し、高い歩留りが得られる光電
変換装置を提供することである。

［発明の実施例］以下に、図面を参照して、この発明について説明する。

第５図はこの発明の一実施例を示す断面図である。第５
図において、ガラス電極１の上にはＣ「かうなる金属１
３が形成され、この金属１３の−方側の上にアモルファ
スシリコン１１６が形成され、このアモルファスシリコ
ン層６の周囲には保護膜１２が積層される。この保ｌ！
躾１２は電極１３の他端にまで延びる。そして、アモル
ファスシリコン１１６の上には上部電極としてＩＴＯの
ような透明電極４が形成される。さらに、透明電極４の
抵抗による電圧降下を減少させるために、アモルファス
シリコン１１１６から離しかつアモルファスシリコン層
６に重畳しないように補強用のアルミニウム電極７が形
成される。保護膜１２の他端側にはアルミニウム電極１
４が形成される。それによって、金属１３とアモルファ
スシリコン層６と透明電極４との間でフォトダイオード
が形成され、金属１３とアルミニウム電極１４との闇に
挾まれた保護膜１２によって静電容量が形成される。

上述のごとく光電変換素子を構成することによって、透
明電極４の厚さを増加することにより、透明電極Ｗ４の
抵抗による障害を軽減できる。さらに、写真製版プロセ
スでリフトオフ法を用いるｌ　　　ユ８．よっ、アよ７
．７．ユッ１７．ア、６よ、ア、。

ミニラムが介在しないようにすることができ、アモルフ
ァスシリコン層６へのアルミニウムの拡散を完全に阻止
できる。

第６図は第５図に示した光電変換素子を用いた充電変換
装置の駆動方式の一例を示す回路図である。まず、第６
図を参照して、構成について説明する。前述の第５図に
示したフォトダイオードと静電容量の直列接続された受
光素子は複数設けられる。そして、フォトダイオードｐ
、、、ｐ、２・・・Ｐ、−および静電容量ＣＩ　ｌ　Ｉ
　Ｃ＋　２・・・Ｃ＋＊。

フォトダイオードＰ２　＋　＊　Ｐ２２・・・８２ｍお
よび静電容量Ｃ２＋　＊　Ｃ２ｚ・・・Ｃ２■ないしフ
ォトダイオードＰｎ＋・・・ｐｎ園および静電容量Ｏｎ
＋・・・Ｃｎ−がそれぞれグループ化される。第１のグ
ループのフォトダイオードＰ＋　＋　ｒ　Ｐ＋　ｔ・・
・Ｐ、−の７ノードは共通接続され、スイッチ１５１の
共通接点に接続される。

同様にして、各グループのフォトダイオードの７ノード
はそれぞれスイッチ１５２ないし１５ｎの共通接点に接
続される。スイッチ１５１．１５２・・・１５ｎの一方
の接点は電源１８に接続され、他方の接点は接地される
。また、各グループにおける初段の静電容量Ｃ＋　＋　
Ｉ　Ｃ２＋・・・ＣｎＩないしＣｒ　＋　ｌ　＋　Ｃｚ
−・・・ＣｎＩはそれぞれ共通に接続され、スイッチ１
６１，１６２・・・１６−の共通接点に接続される。ス
イッチ１６１，１６２・・・１６＋ｅの一方の接点は電
１１ｔ１８に接続され、他方の接点はスイッチ１９を介
して接地されるとともに、演算増幅器１７に入力される
。

第７図は第６図の動作を説明するためのタイムチャート
である。次に、第６図および第７図を参照して、光電変
換装置の動作について説明する。

今、たとえばフォトダイオードＰＩ２を選択する場合に
ついて考える。選択スイッチ１６１，１６２、・・・１
６１１　＃よびスイッチ１９のうち、選択スイッチ１６
２およびスイッチ１９は直列接続されるように、接地側
に切換えられ、選択スイッチ１６２以外のスイッチは直
流電源１８側に切換えられる。また、選択スイッチ１５
１．１５２・・・１５ｎについては、選択スイッチ１５
１のみを直流電源１８側に切換えられ、他の選択スイッ
チは接地側に切換えられる。この状態において、容量Ｃ
Ｉ２は電圧Ｅに充電される。蓄積期間中においては、選
択スイッチ１６２は直流電［１１８側に切換えられ、選
択スイッチ１５１は直流電源１８側または接地側に切換
えられ、それによってフォトダイオードＰＩ２は常に逆
バイアス状態に保たれる。

したがって、フォトダイオードＰＩ２に照射される光量
に応じて、容量ＣＩ２に蓄えられた電荷は、フォトダイ
オードＰ１２を通じて放電される。

この結果、容量ＣＩ２の電位が蓄積期間中にΔＶだけ下
がる。走査が一巡してきたときに、このΔＶを検出する
が、選択スイッチ１５１を接地側に切換えかつ選択スイ
ッチ１６２およびスイッチ１９を接地側に切換えること
により、演算増幅器１７の入力端の浮遊容量Ｃ８２の不
要電荷を放電させる。

続いて、選択スイッチ１５１のみを電１１１８側に切換
え、スイッチ１９を開いた状態にすると、演算増幅器１
７の出力端にはΔＶすなわちフォトダイオードの照射照
度に比例する電圧出力■。が得られる。ΔＶ検出後は、
スイッチ１９を閉じて、容１ｃ、　２を電圧Ｅに充電し
、次の蓄積期間に備える。なお、他のフォトダイオード
Ｐｎ−を選択する場合にも同様に動作する。

なお、上述の実施例では、受光素子をマトリックス結線
して、駆動回路の接続線数および駆動回路の規模を低減
して低コスト化した場合について説明したが、これに限
ることなく、個々のフォトダイオードにそれぞれスイッ
チを配置した構成の直接駆動型光電変換波Ｉにこの発明
における受光素子を用いてもよい。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、フォトダイオードと
静電容量と直列接続し、アモルファスシリコン層上に金
属材料が介在ないし存在しないプロセスの構成をとるこ
とができるので、従来のごときフォトダイオードとブロ
ッキングダイオード、　　　　０２ｚＯｇ″ｔ−１’ｔ
＊ｍＷｋ−ｉ＊＊ＪＩＭＬ７；１ｌｆｆｉを必要とせず
にすむ。しかも、アモルファスシリコン層とアルミニウ
ムのごとき金属との間に見られる拡散現象に基づくダイ
オード特性の劣化を防止できる。したがって、この発明
によるダイオード構成により、良好な順、逆方向特性を
持つダイオードが得られ、高Ｓ／Ｎの検出信号が得られ
る光電変換＠置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は従来のフォトダイオードおよびブロッキング
ダイオード対よりなる光電変換素子の断面図であり、第
１Ｂ図はその等価回路図である。第２図は従来の光電変換装置を用いた場合の駆動回路図
である。第３図は第２図の動作を説明するためのタイム
チャートである。第４図はダイオードの順方向および逆
方向特性を示す図である。第５図はこの発明の一実施例
による光電変換素子を示す断面図である。第６図は第５
図に示した光電変換素子を用いた光電変換装置の駆動方
式の一例を示す回路図である。第７図は第６図の動作を
説明するためのタイミングチャートである。図において、１はガラス電極、４は透明電極、６はアモ
ルファスシリコン層、７はアルミニウム電極、１２は保
＋ａ膜、１３は金属、１５１．１５２・・・１５ｎおよ
び１６１．１６２・・・１６−は選択スイッチ、１７は
演算増幅器、１８は電源、１９はスイッチを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板と、アモルファスシリコンからなるダイ
オードおよび前記ダイオードに対して直列接続される静
電容量を前記絶縁基板上に形成した受光素子において、前記アモルファスシリコンに重畳される電極部分からア
ルミニウムなどの金属材料をなくしたことを特徴とする
、光電変換装置。
（２）前記受光素子は複数設けられ、前記複数の受光素子はマトリクス型または直接駆動型に
結線される、特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置
。