KR0176749B1 - Flast image detecting circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화상감지회로를 2차원적 매트릭스로 구성하는 것에 관한 것으로 직렬식의 경우, x축방향으로 배열된 단위 셀 박막트랜지스터(Q1.1-Q1.n)---(Qn.1-Qn.n)의 게이트를 각각의 게이트라인(GL1)---(GLn)에 접속하고, Y축방향으로 배열된 단위 셀 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.1)---(Q1.n-Qn.n)의 드레인을 각각의 데이타라인(DL1)---(DLn)에 접속하여 구성하고, 교대식의 경우 상기 게이트라인(GL1)---(GLn)과 데이타라인(DL1)---(DLn)을 서로 바꿔 구성함으로써 2차원적 화상감지회로를 실현할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to the construction of an image sensing circuit in a two-dimensional matrix, and in the case of a series type, unit cell thin film transistors (Q1.1-Q1.n) arranged in the x-axis direction --- (Qn.1-Qn unit cell thin film transistors Q1.1-Qn.1 arranged in the Y-axis direction and connected to the respective gate lines GL1 --- GLn. The drain of Qn.n) is connected to each data line DL1 --- (DLn), and in the case of an alternating type, the gate line GL1 --- GLn and data line DL1 --- The two-dimensional image sensing circuit can be realized by configuring the DLn interchangeably.
Description
제1도는 일반적인 직렬식 화상 감지회로도.1 is a general series image sensing circuit diagram.
제2도는 일반적인 교대식 화상 감지회로도.2 is a general alternate image sensing circuit diagram.
제3도의 (a) 내지 (d)는 제1도 각 부에 공급되는 파형의 타이밍도.3A to 3D are timing charts of waveforms supplied to respective parts of FIG.
제4도의 (a) 내지 (d)는 제2도 각 부에 공급되는 파형의 타이밍도.4A to 4D are timing charts of waveforms supplied to respective parts of FIG.
제5도는 본 발명의 직렬식 2차원 화상 감지회로도.5 is a series two-dimensional image sensing circuit diagram of the present invention.
제6도는 제5도의 단위 셀에 대한 실제 레이아웃도.6 is an actual layout diagram of the unit cells of FIG.
제7도는 본 발명의 교대식 2차원 화상 감지회로도.7 is an alternate two-dimensional image sensing circuit diagram of the present invention.
제8도는 제7도의 단위 셀에 대한 실제 레이아웃도.8 is an actual layout diagram of unit cells of FIG.
제9도의 (a) 내지 (d)는 제5도 각 부에 공급되는 파형의 타이밍도.9A to 9D are timing charts of waveforms supplied to respective parts of FIG.
제10도의 (a) 내지 (d)는 제7도 각 부에 공급되는 파형의 타이밍도.(A) to (d) of FIG. 10 are timing charts of waveforms supplied to respective parts of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
PD1.1 - PDn.n : 포토다이오드 Q1.1 - Qn.n : 박막트랜지스터PD1.1-PDn.n: Photodiode Q1.1-Qn.n: Thin Film Transistor
본 발명은 팩시밀리 피씨용 화상입력장치, 피씨용 화상입력장치등 사용되는 화상감지회로에 관한 것으로 특히, 1차원 구조를 갖는 이미지 센서가 스캐닝을 통해 2차원의 화상을 얻는 것과 달리 이러한 스캐닝을 하지 않고도 2차원적 화상을 감지할 수 있도록 한 2차원 화상감지회로에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensing circuit used for a facsimile PC image input device, a PC image input device, and the like. In particular, an image sensor having a one-dimensional structure does not require such scanning unlike a two-dimensional image obtained through scanning. The present invention relates to a two-dimensional image sensing circuit capable of detecting a two-dimensional image.
제1도는 일반적인 직렬식 화상감지회로도이고, 제2도는 교대식(Alternative) 화상감지회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 한 개의 포토다이오드와 이를 스위칭하는 박막트랜지스터로 구성되는 단위 셀 어레이로 이루어지며, x축방향으로 나열된 형태로써 선형적인 구조를 갖는다.FIG. 1 is a general series image sensing circuit diagram, and FIG. 2 is an alternate image sensing circuit diagram. As shown therein, an x-axis includes a unit cell array including one photodiode and a thin film transistor for switching the same. It is arranged in a direction and has a linear structure.
이러한 단위 셀들은 어드레싱 및 출력신호의 처리방식을 기준으로 하여 각 블록 단위로 그룹을 이루게 되어, 제1도의 직렬식의 경우 한 개의 블록(10A)은 m개의 단위 셀로 구성되며, 이러한 블록이 N개로 나열된 형태가 된다.These unit cells are grouped in units of blocks based on the addressing and output signal processing methods. In the case of the serial system of FIG. 1, one block 10A is composed of m unit cells. It will be in the form listed.
제2도의 교대식의 경우 상기 직렬식과 반대로 한 개의 블록(20A)은 n개의 단위 셀로 구성되며 이러한 블록이 M개로 나열된 형태로 구성된 것으로 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.In the case of the shift formula of FIG. 2, one block 20A is composed of n unit cells, and the blocks are arranged in M, and the operation thereof is described below.
먼저, 제2도와 같은 교대식회로는 제1도와 같은 직렬식회로와 반대로 한 개의 블록은 n개 단위의 셀로 구성되며, 이러한 블록이 M개 나열된 형태로 구성되는 바, 그 이유를 살펴보면, 상기 직렬식의 회로에 있어서는 한 블록에서 m개의 스위칭소자인 박막트랜지스터 모두가 게이트라인(GL)에 접속되어 있으므로 각각의 블록(10A-10N)을 단위로 하여 신호를 출력하게 되고, 이에 따라 m개의 출력신호를 동시에 얻게 되지만, 교대식 회로에 있어서는 각 블록(20A-20N)의 첫번째 셀의 박막트랜지스터(Q1.1, Q2.1---Qm.n)가 한 개의 게이트라인(G1)과 연결되므로 출력신호는 각 블록(20A-20N)의 첫번째 포토다이오드(PD1.1, PD2.1---PDm.1) 또는 두번째로 포토다이오드(PD1.2, PD2.2, --- PDm.2)들과 같은 방식으로 출력되어 결국, 출력데이타라인(DL1-DLn) 수는 블록(20A-20M)의 수가 되므로 상기 두 방식에 있어서, 블록수와 한 블록의 포토다이오드수는 반대가 된다.First, as shown in FIG. 2, an alternate circuit as shown in FIG. 2 is a block composed of n units of cells, and M blocks are arranged in the form of M cells. In the circuit of, all of the thin film transistors, which are m switching elements, are connected to the gate line GL in one block, so that signals are output in units of each of the blocks 10A-10N. In the alternate circuit, since the thin film transistors Q1.1, Q2.1 --- Qm.n of the first cell of each block 20A-20N are connected to one gate line G1, the output signal is Such as the first photodiode (PD1.1, PD2.1 --- PDm.1) or second photodiode (PD1.2, PD2.2, --- PDm.2) of each block 20A-20N. The output data line DL1-DLn becomes the number of blocks 20A-20M. In both methods, the number of blocks and the number of photodiodes of one block are reversed.
그러나, 단위 셀의 동작원리는 직렬식과 교대식이 서로 동일하며, 이를 설명하면, 단위 셀의 포토다이오드는 입력하고자 하는 문서나 그림에서 반사되는 빛을 입사받게 되어 광전류를 생성하게 되는데, 이 광전류는 포토다이오드에 입사되는 빛의 세기에 비례하므로 문서의 검은 부분에서는 그 광전류가 최소가 되고, 반대로 문서의 백색 부분에서는 최대값을 갖게 된다. 그리고 이러한 광전류는 스위칭소자인 박막트랜지스터에 의해 출력되며, 이 전류값의 크기에 따라 특정 그레이(Gray) 레벨로 처리함으로써 문서나 그림의 모양을 감지하게 된다.However, the principle of operation of the unit cell is the same in series and alternating formula, and when this is explained, the photodiode of the unit cell receives light reflected from a document or picture to be input to generate a photocurrent, which is a photocurrent. Since it is proportional to the intensity of light incident on the diode, the photocurrent is minimized in the black portion of the document and vice versa in the white portion of the document. The photocurrent is output by a thin film transistor, which is a switching element, and the shape of a document or picture is detected by processing at a specific gray level according to the magnitude of the current value.
제3도의 (a) 내지 (d)와 제4도의 (a) 내지 (d)는 각각 제1도에 도시한 직렬식 회로와 2도에 도시한 교대식 회로의 포토다이오드, 게이트라인, 데이타라인의 파형에 대한 타이밍도잉다.(A) to (d) of FIG. 3 and (a) to (d) of FIG. 4 show photodiodes, gate lines, and data lines of the series circuit shown in FIG. 1 and the alternate circuit shown in FIG. It also timings the waveform.
상기 직렬식 선형 화상감지회로의 경우, 게이트라인(GL1)에 고전위가 공급되면 화상감지부(10A)에서 m개 셀의 박막트랜지스터(Q1.1 - Q1.m)가 온되어 그 화상감지부(10A)에 존재하는 포토다이오드(PDL1-PDLm)를 통해 m개의 데이타 신호가 출력된다.In the case of the series linear image sensing circuit, when a high potential is supplied to the gate line GL1, the thin film transistors Q1.1 to Q1.m of m cells are turned on in the image sensing unit 10A, and the image sensing unit is turned on. M data signals are output through the photodiodes PDL1-PDLm present at 10A.
한편, 교대식 선형 화상 감지회로의 경우, 게이트라인(GL1)에 고전위가 공급되면 각 화상감지부(20A-20M)에서 첫번째 셀의 박막트랜지스터(Q1.1, Q2.1---Qm,1)가 온되어 결국 각 화상감지부(20A-20M)의 첫번째 포토다이오드(PD1.1, PD2.1---PDn.1)를 통해 m개의 데이타신호가 출력된다.On the other hand, in the case of the alternating linear image sensing circuit, when the high potential is supplied to the gate line GL1, the thin film transistors Q1.1, Q2.1 --- Qm, 1 of the first cell in each image sensing unit 20A-20M. ) Is turned on, and m data signals are output through the first photodiodes PD1.1 and PD2.1 --- PDn.1 of each image sensing unit 20A-20M.
이와 같은 방식으로 게이트 전압을 순차주사함으로써 한 라인의 데이타 신호를 읽어들이게 된다.In this manner, the gate voltage is sequentially scanned to read a line of data signals.
그러나 이와 같은 직렬 및 교대식 화상 감지회로에 있어서는 화상감지기가 x축방향으로 배열되어 있기 때문에 예를 들어 문서를 읽어들일 경우 x축방향으로 한쪽의 화상만 읽을 수 있다.However, in such serial and alternating image sensing circuits, since the image sensors are arranged in the x-axis direction, for example, when reading a document, only one image can be read in the x-axis direction.
따라서 문서의 전면을 읽기 위해서는 Y축방향으로의 연속적인 스캐닝 메카니즘이 필요하며, 이를 위해 정밀한 스테핑 모터를 이용한 스캐닝 시스템 및 회로를 필요로 하게 되는데, 이 회로는 주로 포토센서로 구성된다.Therefore, in order to read the front of the document, a continuous scanning mechanism in the Y-axis direction is required, and for this, a scanning system and a circuit using a precise stepping motor are required. This circuit mainly consists of a photosensor.
이러한 방식으로 문서를 인식할 경우 Y축방향으로 정확한 스테핑을 수행하기가 매우 곤란하기 때문에 x축방향으로의 레졀루션에 비해 Y축방향으로의 레졀루션이 나빠지게 되는 단점을 가지게 되고, 또한 x축방향으로 한 라인의 화상을 읽어 들인 후, 다음 라인의 화상을 읽어 들이기 위해 해당조치를 취해야 되므로 그에 따라 문서의 처리속도가 길어지게 되는데, 이는 팩시밀리의 경우에 있어서 성능을 좌우하는 전송속도를 느리게 하는 결함이 있었다.When recognizing a document in this way, it is very difficult to perform accurate stepping in the Y-axis direction. Therefore, there is a disadvantage that the resolution in the Y-axis direction becomes worse than that in the x-axis direction. After reading one line of image in the direction, the corresponding action must be taken to read the next line of image, which increases the processing speed of the document, which slows down the transmission speed. There was a fault.
본 발명은 이와 같은 결함을 해결하기 위하여 스테핑과정없이 곌고정된 상태에서 2차원적 화상을 읽어 들일 수 있게 창안한 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention has been made to read a two-dimensional image in a fixed state without a stepping process in order to solve such a defect will be described in detail by the accompanying drawings as follows.
제5도는 본 발명의 2차원적 화상 감지회로중에서 직렬식 감지회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(PD1.1-PDn.n)중에서 하나씩과 박막트랜지스터(Q1.1-Q1.n)중에서 하나씩을 기본 감지 단위 셀로 하여 메트릭스 회로를 구성하되, x축바향으로 배열된 각각의 박막트랜지스터(Q1.1-Q1.n), (Q2.1-Q2.n)---(Qn.1-Qn.n)의 게이트를 각각의 게이트라인(GL1), (GL2)---(GLn)에 접속하고, Y축방향으로 배열된 각각의 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.1), (Q1.2-Qn.2)---(Q1.n-Qn.n)의 드레인을 각각의 데이타라인(DL1), (DL2)---(DLn)에 접속하며, 상기 포토다이오드(PD1.1-PD1.n), (PD2.1-PD2.n)---(PDn.1-PDn.n)를 x축방향으로 배열된 포토다이오드 바이어스라인(PDL1), (PDL2)---(PDLn)에 각기 접속한 후, 그 접속점을 다시 패드단자(VPD)에 공통접속하여 구성하였다.5 is a series sensing circuit diagram of the two-dimensional image sensing circuit of the present invention, one of the photodiodes PD1.1-PDn.n and one of the thin film transistors Q1.1-Q1.n. A matrix circuit is constructed with one cell as a basic sensing unit cell, but each thin film transistor (Q1.1-Q1.n) and (Q2.1-Q2.n) --- (Qn.1-) arranged in the x-axis direction. The gates of Qn.n are connected to the respective gate lines GL1 and GL2 to GLn, and each of the thin film transistors Q1.1 to Qn.1 and Q1 arranged in the Y-axis direction. A drain of the .2-Qn.2) --- (Q1.n-Qn.n) is connected to each of the data lines DL1 and (DL2) --- (DLn), and the photodiode PD1.1 -PD1.n), (PD2.1-PD2.n) --- (PDn.1-PDn.n) photodiode bias line (PDL1), (PDL2) --- (PDLn ), And the connection point was connected to the pad terminal (VPD) in common.
제7도는 본 발명의 직렬식 2차원 화상감지회로에서 단위 셀의 실제 배치도를 보인 것으로 여기서, '1'은 박막트랜지스터, '2'는 포토다이오드의 투명전극라인, '3'은 게이트라인, '4'는 데이타라인, '5'는 콘텍, '6'은 포토다이오드의 상부 전극이다.7 shows an actual layout of unit cells in a series two-dimensional image sensing circuit of the present invention, where '1' is a thin film transistor, '2' is a transparent electrode line of a photodiode, '3' is a gate line, ' 4 'is the data line,' 5 'is the contact, and' 6 'is the upper electrode of the photodiode.
제7도는 본 발명의 2차원 화상 감지회로중에서 교대식 감지회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 포토다이오드(PD1.1-PDn.n)중에서 하나씩과 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.n)중에서 하나씩을 기본감지단위 셀로 하여 매트릭스 회로를 구성하되, x축방향으로 배열된 각각의 박막트랜지스터(Q1.1-Q1.n), (Q2.1-Q2.n)---(Qn.1-Qn.n)의 드레인을 각각의 데이타라인(DL1), (DL2)---(DLn)에 접속하고, Y축방향으로 배열된 각각의 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.1), (Q1.2-Qn.2)---(Q1.n-Qn.n)의 게이트를 각각 게이트라인(GL1), (GL2)---(GLn)에 접속하며, 상기 포토다이오드(PD1.1-PD1.n), (PD2.1-PD2.n)---(PDn.1-PDn.n)의 애노드를 x축으로 배열된 포토다이오드 버스라인(PDL1), (PDL2)---(PDLn)에 각기 접속한 후, 그 접속점을 다시 패드단자(VPD)에 공통접속하여 구성하였다.7 is an alternate sensing circuit diagram of the two-dimensional image sensing circuit of the present invention, one of the photodiodes PD1.1-PDn.n and one of the thin film transistors Q1.1-Qn.n. A matrix circuit is constructed using the basic sensing unit cells, and the thin film transistors Q1.1-Q1.n and Q2.1-Q2.n are arranged in the x-axis direction. The thin film transistors Q1.1-Qn.1, (Q1.2) connected to the respective data lines DL1 and (DL2) --- (DLn) and arranged in the Y-axis direction A gate of -Qn.2) --- (Q1.n-Qn.n) is connected to the gate lines GL1 and (GL2) --- (GLn), respectively, and the photodiodes PD1.1-PD1. n), the anodes of (PD2.1-PD2.n) --- (PDn.1-PDn.n) to photodiode buslines (PDL1), (PDL2) --- (PDLn) arranged on the x-axis. After each connection, the connection point was configured by common connection to the pad terminal VPD again.
제8도는 본 발명의 교대식 2차원 화상감지회로에서 단위 셀의 실제배치도를 보인 것으로 여기서 '11'은 박막트랜지스터, '12'는 포토다이오드의 투명전극라인, '13'은 게이트라인, '14'는 데이타라인, '15'는 콘택, '16'은 포토다이오드의 상부전극이다.8 shows the actual arrangement of unit cells in an alternating two-dimensional image sensing circuit of the present invention, wherein '11' is a thin film transistor, '12' is a transparent electrode line of a photodiode, '13' is a gate line, and '14' Is the data line, '15' is the contact, and '16' is the upper electrode of the photodiode.
이와 같이 구성된 본 발명을 제8도 내지 제10도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 10.
본 발명의 영역화상(Area Image) 감지회로에서 한 개의 포토다이오드와 박막트랜지스터로 구성되는 단위 셀(Unit Cell)의 동작원리는 동일하다.In the area image sensing circuit of the present invention, the operation principle of a unit cell including one photodiode and a thin film transistor is the same.
그러나, 여기서 주목할 것은 제5도와 7도에 도시한 본 발명의 직렬식, 교대식 영역화상 감지회로 상에서의 신호처리는 종래와 달리 x축방향이나 Y축방향으로 배열된 단위 셀 한 라인을 한 번에 처리한 후, 리세트 과정을 거치지 않고 곧바로 다음 라인의 데이타를 읽어 낸다는 것이다.It should be noted, however, that the signal processing on the tandem, alternating area image sensing circuit of the present invention shown in Figs. 5 and 7 shows a single line of unit cells arranged in the x-axis direction or the Y-axis direction at a time unlike the prior art. After processing, the next line of data is read immediately without going through the reset process.
먼저, 제5도와 같은 직렬식 영역화상 감지회로의 작용을 살펴보면 게이트라인(GL1)에 제8도의 (b)와 같은 고전위를 공급하면 그 게이트라인(GL1)에 연결된 단위 셀들에 존재하는 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.n)가 온되므로 포토다이오드(PD1.1-PD1.n)를 통해 제8도의 (c),(d)와 같은 광전변환된 신호가 Y축방향으로 놓인 데이타리인(DL1-DLn)을 통해 각기 출력되고, 이렇게 출력되는 광전변환신호 즉, 화상신호를 다음단에 연결된 화상신호 처리부에 인가되어 처리된다.First, referring to the operation of the series region image sensing circuit as shown in FIG. 5, when a high potential as shown in FIG. 8B is supplied to the gate line GL1, the thin film transistors present in the unit cells connected to the gate line GL1 are provided. Since (Q1.1-Qn.n) is on, the photoelectrically converted signals such as (c) and (d) of FIG. 8 through the photodiode PD1.1-PD1.n are placed in the Y-axis direction. Each of the photoelectric conversion signals, that is, the image signals thus output, is applied to the image signal processing unit connected to the next stage and output.
이후, 상기 게이트라인(GL1)에 공급하던 고전위를 차단함과 동시에 제8도의 (c),(d)에서와 같이, 리세트 처리 및 포토다이오드(PD2.1-PD2.n)의 포화과정을 거치지 않고 곧바로 게이트라인(GL2)에 연결된 단위 셀들이 온되어 두 번째 기록라인 화상신호가 상기와 같이 처리되고, 이와 같은 과정을 통해 문서 전면의 화상을 스테핑(Stepping)과정 없이 신속처리된다.Thereafter, the high potential supplied to the gate line GL1 is cut off, and at the same time, the reset process and the saturation process of the photodiode PD2.1-PD2.n are performed as shown in (c) and (d) of FIG. 8. The unit cells connected to the gate line GL2 are turned on immediately without passing through the second recording line image signal as described above, and through this process, the image on the front side of the document is quickly processed without stepping.
한편, 제7도와 같은 교대실 영역화상감지회로의 작용을 살펴보면, 게이트라인(GL1)에 제9도의 (b)와 같이 고전위를 공급하면 그 게이트라인(GL1)과 연결되는 Y축방향의 단위 셀들에 존재하는 박막트랜지스터(Q1.1-Qn.n)가 온되므로 각 셀에서 출력되는 제9도의 (c),(d)와 같은 광전신호가 x축방향으로 놓인 n개의 데이타라인(DL1-DLn)을 통해 각각 출력된다.On the other hand, referring to the operation of the alternating area image sensing circuit as shown in FIG. 7, when the high potential is supplied to the gate line GL1 as shown in FIG. 9B, the unit in the Y-axis direction connected to the gate line GL1 is shown. Since the thin film transistors Q1.1-Qn.n existing in the cells are turned on, n data lines DL1- 1 in which photoelectric signals such as (c) and (d) of FIG. 9 output from each cell are placed in the x-axis direction. Are output via DLn).
이와 같은 경우에는 x축방향의 각 데이타라인(DL1-DLn)과 연결되어 있는 단위 셀의 라인중에서 첫번째 단위 셀(PD1.1-Q1.1)---(PDn.1, Qn.1)의 화상신호만 출력되므로 교대식에 있어서는 이와 같은 신호처리가 n번 수행되어야 문서상의 x축 방향의 한 라인의 화상신호가 동시에 문서전체의 화상신호 처리동작이 완료된다.In this case, the first unit cell (PD1.1-Q1.1) --- (PDn.1, Qn.1) of the unit cell line connected to each data line DL1-DLn in the x-axis direction is used. Since only an image signal is output, such signal processing must be performed n times in an alternating manner so that an image signal of one line in the x-axis direction on the document is completed at the same time.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 2차원적 화상신호를 스테링 과정없이 고정된 상태에서 읽어들일 수 있게 함으로써 Y축방향의 레졀루션도 x축방향과 동일하게 유지할 수 있음은 물론 화상을 정확하게 재현할 수 있는 이점이 있고, 다음 라인의 화상신호를 읽어들이기 위해 포토다이오드가 재충전되는 시간을 요구하지 않으므로 화상신호를 보다 신속하게 처리할 수 있는 이점이 있다.As described in detail above, the present invention enables the two-dimensional image signal to be read in a fixed state without being steered, so that the resolution in the Y-axis direction can be kept the same as the x-axis direction, and the images are accurately reproduced. There is an advantage in that the photodiode is not required to be recharged in order to read the image signal of the next line, and thus the image signal can be processed more quickly.
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Payment date: 20081001 Year of fee payment: 11 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |