KR101379853B1

KR101379853B1 - 이미지 센서용 ｉｃ 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서

Info

Publication number: KR101379853B1
Application number: KR1020127020677A
Authority: KR
Inventors: 이치히로 아베
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2014-04-01
Also published as: US20120261556A1; WO2011104771A1; US9438762B2; EP2541887B1; KR20120112767A; CN102763402B; EP2541887A1; CN102763402A; EP2541887A4; JP2011176567A; JP4697494B1

Abstract

대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 배치되고, 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한 수광소자(10a)와, 직선적으로 배치된 수광소자(10a)와 1 세트의 대변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 1 세트의 대변 일단부 또는 양단부에 설치되고, 직선적으로 배치된 수광소자(10a)와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 수광소자(10a)의 외측에서 빛을 수광하는 보간소자(10b)를 구비하도록 하였다.

Description

이미지 센서용 ＩＣ 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서{IMAGE SENSOR IC AND CONTACT IMAGE SENSOR USING SAME}

본 발명은, 패시밀리, 복사기, 스캐너 등의 원고 판독부에 사용되는 멀티칩 탑재형의 이미지 센서에 사용하는 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서에 관한 것이다.

복수개의 센서 칩을 직선형으로 늘어놓아 1차원 주사형의 이미지 센서를 구성하는 멀티칩 탑재형의 밀착형 이미지 센서가 보급되어 있다. 멀티칩형의 센서 칩을 적용하는 경우에는, 제조상의 관점에서 원리적으로 센서 칩 사이의 간격을 필요로 한다. 한편, 밀착형 이미지 센서의 고밀도화에 따라, 센서 칩 사이의 간격에 의한 가상 화소의 취급이 문제가 된다.

예를 들면, 일본국 특개평 11-331492호 공보 도 3(특허문헌 1 참조)에는, 기판(9) 위에 수광부면 10a가 높은 IC칩 10과, 수광부면 11a가 낮은 IC칩 11을 교대로 배열하고, IC칩 10의 단부면은 절결부로서의 경사면(10c)을 형성하여 역사다리꼴 형상으로 한 멀티칩형의 이미지 센서가 개시되어 있다.

일본국 특개평 7-52451호 공보 도 9(특허문헌 2 참조)에는, LED 소자(33)가 사다리꼴 형상을 하고 있고, 정역 교대로 횡 일렬로 배열함으로써 LED 소자의 충전 밀도를 높게 한 LED 어레이가 개시되어 있다.

일본국 특개평 6-218985호 공보 도 4(특허문헌 3 참조)에는, 회전 블레이드의 강성을 높이고, 회전 블레이드를 경사지게 하면서 다이싱을 행하여, 광학소자 칩(1)의 표면측의 가장자리(3a)를 돌출시키고, 이면측의 가장자리(3b)를 후퇴시키도록 한 판독장치가 개시되어 있다.

또한, 다른 결여 화소의 대책수단으로서, 예를 들면, 일본국 특개평 2-87869(특허문헌 4 참조)에서는, IC 이미지 센서 칩(3)을 지그재그형으로 배열해서 인접하는 IC 이미지 센서 칩(3)의 수광화소부의 연속성을 유지할 수 있도록 한 멀티칩형 이미지 센서가 개시되어 있다.

일본국 특개평 11-331492호 공보(도 3) 일본국 특개평 7-52451호 공보(도 9) 일본국 특개평 6-218985호 공보(도 4) 일본국 특개평 2-87869호 공보(도 1)

그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 것은, 수광부면 10a가 높은 IC칩 10과, 수광부면 11a가 낮은 IC칩 11을 교대로 배열하기 때문에, 2종류의 IC칩을 사용할 수 밖에 없다고 하는 과제가 있었다.

특허문헌 2에 기재된 것은, 사다리꼴 형상의 LED 소자(33)로 함으로써 LED 소자(33)의 충전 밀도를 높게 할 수 있지만 인접하는 LED 소자(33) 사이의 간격에 관해서는 기재가 없다.

특허문헌 3에 기재된 것은, 다이본더 등에 의한 자동실장시에 있어서는, 실장 정밀도에 기인하는 칩끼리의 충돌(접촉)을 고려하기 위해 칩 사이를 미리 격리해서 실장할 필요가 있다. 또한 정밀도가 좋게 실장할 수 있어도 하부에 위치하는 은 페이스트(8) 등의 접착제 위에 기계실장하기 때문에, 실장후의 위치 변화가 있다고 하는 과제가 있었다.

특허문헌 4에 기재된 것은, 이미지 센서 칩(3)을 지그재그 배열시키고 있기 때문에, 화소의 부주사 방향 위치가 인접하는 이미지 센서 칩(3)마다 다르므로, 이미지 센서 칩(3)마다 다수의 화소가 다른 위화감이 있는 화상이 되어, 화상품질의 악화를 초래한다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 센서 칩을 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않는 고밀도 대응의 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 관한 발명의 이미지 센서용 IC은, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 배치되고, 상기 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한 수광소자와, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 상기 1 세트의 대변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 상기 1 세트의 대변 일단부 또는 양단부에 설치되고, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 상기 수광소자의 외측에서 빛을 수광하는 보간소자를 구비한 것이다

청구항 2에 관한 발명의 이미지 센서용 IC은, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 구동하는 구동회로가, 직선적으로 배치된 상기 수광소자를 경계로 해서 상기 반도체 기판의 양측에 나뉘어 있는 청구항 1에 기재된 것이다.

청구항 3에 관한 발명의 이미지 센서용 IC은, 상기 반도체 기판을 같은 피치로 배열하고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 직선형으로 연장시킨 청구항 1에 기재된 것이다.

청구항 4에 관한 발명의 이미지 센서용 IC은, 각각의 상기 수광소자 및 각각의 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 복수의 필터가 도포 또는 증착되어 있는 청구항 1에 기재된 것이다.

청구항 5에 관한 발명의 이미지 센서용 IC은, 상기 수광소자 및 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 필터가 도포 또는 증착되어 있고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자는 다른 광학 파장마다 반송 방향 또는 역반송 방향으로 격리되는 청구항 1에 기재된 것이다.

청구항 6에 관한 발명의 밀착형 이미지 센서는, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 배치되고, 상기 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한 수광소자, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 상기 1 세트의 대변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 상기 1 세트의 대변 일단부 또는 양단부에 설치되고, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 상기 수광소자의 외측에서 빛을 수광하는 보간소자를 갖는 이미지 센서용 IC과, 이 이미지 센서용 IC의 상기 수광소자를 따라 배치되고, 반송 방향으로 반송되는 피조사체에서 반사한 빛을 수속하여, 상기 이미지 센서용 IC에 빛을 수광시키는 렌즈체와, 상기 이미지 센서용 IC을 탑재하는 센서 기판을 구비한 것이다.

청구항 7에 관한 발명의 밀착형 이미지 센서는, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 구동하는 구동회로가, 직선적으로 배치된 상기 수광소자를 경계로 해서 상기 반도체 기판의 양측에 나뉘어 있는 청구항 6에 기재된 것이다.

청구항 8에 관한 발명의 밀착형 이미지 센서는, 상기 반도체 기판을 같은 피치로 배열하고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 직선형으로 연장시킨 청구항 6에 기재된 것이다.

청구항 9에 관한 발명의 밀착형 이미지 센서는, 각각의 상기 수광소자 및 각각의 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 복수의 필터가 도포 또는 증착되어 있는 청구항 6에 기재된 것이다.

청구항 10에 관한 발명의 밀착형 이미지 센서는, 상기 수광소자 및 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 필터가 도포 또는 증착되어 있고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자는 다른 광학 파장마다 반송 방향 또는 역반송 방향으로 직선형으로 평행하게 배치되는 청구항 6에 기재된 것이다.

본 발명에 따른 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서에 따르면, 센서 IC를 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않는 고밀도 대응의 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서를 얻는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 밀착형 이미지 센서의 조립 전개도이다.
도 2는 본 발명의 형태 1에 따른 이미지 센서용 IC과 렌즈체의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 광전 변환부를 포함하는 구동회로를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 단자 위치를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 다른 실시예의 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 광전 변환부를 포함하는 구동회로를 설명하는 다른 실시예의 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 단자 위치를 설명하는 다른 실시예의 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 내부 회로도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 화상 데이터의 재배열을 설명하는 도면으로, 도 18a는 시프트 레지스터의 셀 번지, 도 18b는 재배열 순서, 도 18c는 보간화소의 교체, 도 18d은 선택신호에 의한 보간화소의 선택을 설명하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 평면도이다.
도 21은 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 부분 확대 평면도이다.
도 25는 본 발명의 실시형태 1∼3에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시형태 1∼3에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시형태 1∼3에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.
도 28은 사다리꼴 형상의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다.

실시형태 1.

이하, 본 발명의 실시형태 1에 대해 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 밀착형 이미지 센서의 조립 전개도이다. 도 1에 있어서, 광원(1)은, 예를 들면, LED칩이나 범용의 몰드형 LED 등의 발광체이다. 기판(2)은 광원(1)을 탑재하고 있다. 플렉시블 기판(3)은 기판(2)에 부착되고, 광원(1)에 전원을 공급한다.

피조사체(4)는 상대적으로 반송되는 원고나 지폐 등이다. 도광체(5)는 유리재나 아크릴 수지 등의 투명부재로 구성되고, 광산란층(광반사층)(5a)은 도광체(5)에 접촉해서 설치되어 있다. 홀더(6)는 내부에 공동부를 갖고 있고, 이 공동 내의 일단측에 광원(1)이 배치되고, 타단은 도광체(5)의 단부를 끼워맞추어 고정한다. 케이싱(7)은 광원(1) 및 도광체(5) 등을 수납 또는 유지한다.

투과체(8)는 유리재나 아크릴 등의 투명부재로 구성되고, 밀착형 이미지 센서(CIS)의 내부를 보호한다. 판독 위치(8a)는 투과체(8) 위의 주 주사 방향(판독 폭 방향)의 위치를 나타내고, 물리적인 구성요소는 아니다. 렌즈체(9)는 로드 렌즈 어레이 등을 사용하고 있고, 피조사체(4)로부터의 산란광을 입사하고, 그 산란광을 수속하여 결상시키는 것이다. 센서 IC(10)은, 센서용 IC로도 부르며, 렌즈체(9)의 광축 위에 배치하여, 렌즈체(9)에서 수속된 빛을 수광한다. 센서 IC(10)은, 반도체 기판의 표면에 형성된 수광부(광전 변환부)를 포함하고, 수광부를 구동하는 시프트 레지스터, 래치회로 및 스위치 등으로 이루어진 구동회로로 이루어진다. 센서 기판(11)은, 센서 IC(10)을 탑재하고, 센서 IC(10)의 수광부에서 수광한 광전 변환 출력을 신호처리하는 것이며, 외부 커넥터나 전자부품, 신호 처리회로 등을 탑재하고 있다. 도면 중, 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

다음에, 동작에 대해 설명한다. 도 1에 있어서, 홀더(6) 내부에 배치된 광원(1)으로부터 조사된 빛은 도광체(5)의 단부 입사 영역을 조사한다. 도광체(5)에는, 빛을 산란 반사시키는 광산란층(5a)이 백색의 실크인쇄 등으로 주 주사 방향으로 형성되어, 균일한 빛을 출사한다.

도광체(5)로부터 출사한 빛은 투과체(8) 위의 판독 위치(8a)에 있는 피조사체(4)를 조사하고, 피조사체(4)로부터의 반사광(산란 반사광)은 투과체(8)를 투과하여, 렌즈체(9)에서 수속되고, 반도체 기판으로 구성된 센서 IC(10)의 수광부(수광면)에서 결상된다. 센서 기판(11)에는, 센서 IC(10)의 수광면의 반대측에 설치되고, 센서 IC(10)나 광원(1)을 구동하는 전원회로, 신호 처리회로인 ASIC(12)(Application Specific Integrated Circuit) 등의 전자부품이 탑재되어 있다.

센서 IC(10)은 센서 기판(11)에 복수개 나란하게 탑재되고, 스타트 신호(SI)와 클록 신호(CLK)를 받아 구동한다. 센서 IC(10) 위의 수광면에서 광전 변환된 각 화소의 신호 출력은, 시프트 레지스터로부터의 시프트 신호로 스위치군을 순차 개폐하여, 출력 신호로서 외부에 화상신호를 송출한다. 또한, 피조사체(4)에 대한 각 라인마다의 출력을 클록 신호(CLK)에 동기한 판독신호에 근거하여 순차, 또는 동시에 아날로그 신호로서 신호 처리회로(12)에 송출한다.

도 2는, 본 발명의 형태 1에 따른 이미지 센서용 IC과 렌즈체(9)의 위치 관계를 설명하는 도면이다. 10a는 센서 IC(10)의 수광부(수광면)이며, 수광소자(광전 변환부)로 부른다. 센서 IC(10)은, 평면 형상이 사각형이다. 즉, 평면이 사각형, 평행사변형 또는 마름모형 형상을 하고 있다. 수광소자(10a)는, 센서 IC(10)에 직선적으로 배치되고, 센서 IC(10)의 적어도 1 세트의 대변(단부면)에 대해 경사지게 설치되어 있다.

정확하게는, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 수광소자(10a)가 배치된다. 수광소자(10a)는, 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치(판독 위치)로부터 다른쪽의 변의 소정 위치(판독 위치)까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한다.

또한, 수광소자(10a)는 렌즈체(9)를 따라 판독 폭에 걸쳐서 배치된다. 도면 중, 도 1과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다. 도 3에 있어서, 10b는 센서 IC(10) 단부에 설치한 보간소자(보간화소)이다. 그런데, 도 3에서는, 서로 인접하는 센서 IC(10)의 간격(D)이 0.01mm∼0.05mm, 수광소자(10a)의 화소 밀도가 약 600DPI인 경우, 42㎛의 동일 피치로 직선형으로 수광소자(10a)를 배열하면 가상 화소(IC의 간격 영역에 위치하고, 물리적으로 형성할 수 없는 수광소자)(10a')이 발생한다. 따라서, 직선형으로 배열된 수광소자(10a)에 직교하는 방향의 센서 IC(10)의 단부 위치에 보간화소(10b)를 형성한다. 그리고 보간화소(10b)는 가상 화소(10a')을 보간하기 위한 화소로서 사용한다.

정확하게는, 보간화소(10b)는, 직선적으로 배치된 수광소자(10a)와 1 세트의 대변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 1 세트의 대변 일단부 또는 양단부에 설치된다. 또한, 보간화소(10b)는, 직선적으로 배치된 수광소자(10a)와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 수광소자(10a)의 외측에 설치되어 있다. 즉, 보간화소(10b)는, 수광소자(10a)의 배열과 대변이 이루는 경사 각도가 90도 이상 있는 반도체 기판 단부의 형성 가능 영역의 수광소자(10a)의 배열의 외측에 배치된다. 도면 중, 도 2와 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 4는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다. 센서 IC(10)은, 일정한 피치로 배열되고, 수광소자(10a)는 센서 IC(10)의 한쪽의 코너 단부로부터 대향하는 다른쪽의 코너 단부에 배치된다. 센서 IC(10)은, 동일 사이즈의 반도체 기판이며, 반도체 웨이퍼로부터 잘라내어 직접, 센서 기판(11)에 다이본딩된다.

센서 IC(10)의 코너 단부에는, 가상 화소(10a')을 보충하도록 보간화소(10b)가 형성되어 있다. 도 4에서는, 보간화소(10b)는, 센서 IC(10)의 주 주사 방향(판독 폭 방향)의 판독 순서의 소정 위치인 개시 화소(10a1)로부터 시작하여 최종 화소(10am)에서 끝나는 최종 화소(10am)측의 더 단부에 설치되어 있다. 그러나, 반대로 보간화소(10b)는, 센서 IC(10)의 판독 순서의 소정 위치인 개시 화소(10a1)측의 더 단부에 설치해도 된다. 또한, 인접해서 배치되는 센서 IC(10) 사이의 가장 짧은 거리에서 인접하는 수광소자(10a)끼리의 중심 위치에 보간화소(10b)를 설치하는 것이 바람직하다. 도면 중, 도 2와 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

이때, 센서 기판(11)에 센서 IC(10)을 탑재해서 밀착형 이미지 센서로서 사용하는 경우에는, 주 주사 방향으로 직선적으로 센서 IC(10)을 n개 배열하므로 총 화소수는 보간소자(10b)를 포함해서 m×n+n이 된다.

도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 도면이다. 도 5에 있어서, 센서 IC 제어부(13)는, 클록 신호(CLK)에 스타트 신호(SI)를 동기시켜, 센서 IC(10)의 수광소자(10a)에 축적된 광전 변환 신호를 순차, 판독 방향으로 아날로그 신호(Sout)를 출력시킨다. A/D 변환부(14)는 아날로그 신호를 디지털 변환한다. 출력 데이터 제어부(데이터 제어부)(15)는, 디지털 변환된 아날로그 신호를 신호 처리하도록 구성되어 있고, 각 색 보정회로, 각 색 데이터 재배열 회로, 및 CPU 등을 포함하고, CPU로부터 보간화소(10b)의 데이터를 일시 보존하는 라인 메모리(16)에 지시를 내린다. 센서 IC 제어부(13), A/D 변환부(14) 및 데이터 제어부(15) 및 라인 메모리(16)는, ASIC(12)에 일체화 회로로서 구성되어 있다. 도면 중, 도 1과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

다음에, 회로 동작에 대해 설명한다. 판독된 보간화소(10b)의 화상 데이터는, 같은 기간 중에 판독되는 그 밖의 수광소자(10a)의 화상 데이터와는 주 주사 방향과 직교하는 방향(부 주사 방향, 원고 반송 방향)에 대해 설치 위치가 다르기 때문에 데이터 보정이 필요하게 된다. 따라서, A/D 변환부(14)에서 출력된 디지털 화상 데이터 중, 동시에 출력된 보간화소(10b)는, 데이터 제어부(15)의 CPU에서 일단, 라인 메모리(16)에 데이터 보존하고, 나중에 판독한다.

그후, 피조사체(4)가 반송되고, 보존된 보간화소(10b)와 동일한 부 주사 위치의 라인 위의 수광소자(10a)의 출력에 해당하는 위치에서, 데이터 제어부(15)는, 라인 메모리(16)에 일시 보존하고 있었던 보간화소(10b)의 화상 데이터를 라인 메모리(16)로부터 판독한다. 즉, 데이터 제어부(15)는, 수 라인 전에 판독된 보간화소(10b)와 해당 라인(현행 라인)에서 판독된 보간화소(10b)의 데이터의 교체를 행하고나서 최종 화상 데이터(SIG)로서 ASIC(12)로부터 출력한다.

예를 들면, 보간화소(10b)가 원고 반송 방향으로 그 밖의 수광소자(10a)와 84㎛ 이격되어 있는 경우에는, 피조사체(4)의 반송 속도가 280mm/sec, 밀착형 이미지 센서의 1 구간 판독 속도가 0.15ms/라인일 때, 보간화소(10b)의 데이터는 2 라인후에 보정된 데이터로 변환되고, 그후 출력된다. 이와 같이 하여, 현 라인에 있어서의 1 라인분의 화상 데이터를 보정하고, 보간화소(10b)와 라인 위 기타의 수광소자(10a)의 부 주사 방향에 있어서의 위치 어긋남에 대해, 어긋남이 없는 최종 화상 데이터(SIG)를 출력한다.

도 6은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 광전 변환부를 포함하는 구동회로를 설명하는 도면이다. 래치(LATCH) 회로 영역(10c)은 다수의 수광소자(10a)를 순차 스위칭해서 축적 전하를 공통선에 송출하는 아날로그 스위치를 포함하는 구성이다. 시프트 레지스터(SHIFT·REGISTER) 회로 영역(10d)은, 래치회로 영역(10c)에 순차 스타트 신호(SI)를 시프트시켜, 아날로그 스위치를 순차 개폐시키도록 구성되어 있다. 도면 중, 도 1과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 7은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 단자 위치를 설명하는 도면이다. SI는 스타트 신호 입력 단자, CLK은 클록 신호 입력 단자, CNT는 컬러·모노크롬 전환용 입력 단자, OE는 해상도 전환용 입력 단자, Vref는 GND 전위 또는 기준 레벨 모니터 출력 단자, SO는 인접하는 센서 IC(10)에 계속해서 스타트 신호(SI)를 출력하는 스타트 신호 출력 단자, Sout는 RGB 등 광학 파장이 다른 판독 출력을 각각 출력하는 화상 출력 단자로서, 컬러·모노크롬 전환용 입력 단자(CNT)가 논리 L인 경우에는, 모노크롬 신호로서 어느 한개 또는 전부의 출력 단자로부터 화상신호를 송출한다. VDD 및 GND는 전원단자를 나타낸다. 각 입출력 단자는 래치회로 영역(10c) 및 시프트 레지스터 회로 영역(10d)을 제외한 센서 IC(10)의 단부에 배치되고, 각 패드는 와이어본딩 접속해서 센서 기판(11)의 소정의 패턴 위치에서 접속된다.

입력 단자 중, 스타트 신호 입력 단자(SI)를 제외하고, 그 밖의 입력 단자는, 각 센서 IC(10)이 대응하는 그 밖의 입력 단자와 각각 공통 접속된다. 출력 단자 중, 스타트 신호 출력 단자(SO)를 제외하고, 그 밖의 출력 단자는, 각 센서 IC(10)의 대응하는 그 밖의 출력 단자와 각각 공통 접속된다.

도 8은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다.

클록 신호(CLK)에 동기하여, 입력된 스타트 신호(SI)는, D·FF(D·플립플롭)회로로 구성된 시프트 레지스터 회로(10d) 내부를 시프트하고, 이전 라인에서 축적된 포토 다이오드(P) 등으로 구성된 수광소자(10a)의 전하를 래치회로(10c)에 접속된 아날로그 스위치(AS)를 순차 개폐한다. 그리고, 화상 출력은 공통선에 접속된 광전 변환 전류 또는 전압을 화상 출력 단자(Sout)로부터 순차 아날로그 신호로서 추출된다. 이 회로는, 보간화소(10b)를 1개를 부가하므로 m+1 비트의 시프트 레지스터 회로(10d), 래치회로(10c) 및 대응하는 아날로그 스위치군을 1계통 유지하고 있다.

도 8에서는, 컬러·모노크롬 전환용 단자(CNT)는, 논리 L로서, 모노크롬 판독의 경우를 나타내고 있다. 따라서, 아날로그 신호 출력은, Sout(G)로부터 출력을 추출하므로, 그 밖의 Sout(R), Sout(B)의 신호는 불필요하다. 동시에 출력되는 경우에는, Sout(G)만을 선택해서 신호 처리회로(12)에서 신호 처리된다. 따라서, 도 8에서는, 신호를 추출하는 회로는, 모노크롬 판독을 설명하기 위해, 회로는 1계통으로 하고 있지만, Sout(G)을 포함하는 3계통의 구동회로가 센서 IC(10)에 내장되어 있다.

이때, 도 8에서는, 센서 IC(10) 단체의 구동에 대해 설명하고 있지만, 초단의 센서 IC(10)의 스타트 신호 입력 단자(SI)에 입력된 스타트 펄스는 시프트 레지스터 회로(10d) 내부를 시프트하여, 센서 IC(10)의 스타트 신호 출력 단자(SO)로부터 다음 단의 센서 IC(10)의 SI 단자에 순차 입력된다. 따라서, Sout(G)은, 주 주사 방향으로 직선적으로 센서 IC(10)을 n개 배열하므로 총 화소수는 보간소자(10b)를 포함해서 m×n+n이 되고, 이 총 화소수에 대해 1 라인의 순차출력을 얻지만, 센서 IC(10) 단체를 각각 독립하여 구동, 즉 분할 구동시킴으로써, 1 라인의 판독 속도는 n배가 된다.

도 9는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 다른 실시예의 도면이다. 도 9에 있어서, 센서 IC 제어부(13)는, 클록 신호(CLK)에 스타트 신호(SI)를 동기시켜, 센서 IC(10)의 수광소자(10a)에 축적된 광전 변환 신호를 순차, 판독 방향으로 아날로그 신호(Sout1, 2)를 출력시킨다. A/D 변환부(14)는 아날로그 신호(Sout1, 2)를 디지털 변환한다. 출력 데이터 제어부(15)는 디지털 변환된 아날로그 신호를 신호 처리하도록 구성되어 있고, 각 색 보정회로, 각 색 데이터 재배열 회로, 및 CPU 등을 포함하고, CPU로부터 보간화소(10b)의 데이터를 일시 보존하는 라인 메모리(16)에 지시를 내린다. 센서 IC 제어부(13), A/D 변환부(14) 및 출력 데이터 제어부(15) 및 라인 메모리(16)는, ASIC(12)에 일체화 회로로서 구성되어 있다. 도면 중, 도 5와 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

다음에, 회로 동작에 대해 설명한다. 판독된 보간화소(10b)의 화상 데이터는, 같은 기간중에 판독되는 그 밖의 수광소자(10a)의 화상 데이터와는 주 주사 방향과 직교하는 방향(부 주사 방향, 원고 반송 방향)에 대해 설치 위치가 다르기 때문에 보정이 필요하게 된다. 따라서, A/D 변환부(14)에서 출력된 디지털 화상 데이터 중, 동시에 출력된 보간화소(10b)는, 데이터 제어부(15)의 CPU에서 일단, 라인 메모리(16)에 데이터 보존하고, 나중에 판독한다.

그후, 피조사체(4)가 반송되고, 보존된 보간화소(10b)와 동일한 부 주사 위치의 라인 위의 수광소자(10a)의 출력에 해당하는 위치에서, 데이터 제어부(15)는, 라인 메모리(16)에 일시 보존하고 있었던 보간화소(10b)의 화상 데이터를 라인 메모리(16)로부터 판독한다. 즉, 데이터 제어부(15)는, 수 라인 이전에 판독된 보간화소(10b)와 해당 라인(현행 라인)에서 판독된 보간화소(10b)의 데이터의 교체를 행하고나서 최종 화상 데이터(SIG)로서 ASIC(12)으로부터 출력한다.

도 5에 나타낸 것은, 수광소자(10a)의 라인을 거쳐 한쪽의 방향으로만 집중해서 센서 IC(10)의 구동회로를 배치하였지만, 도 9에서는, 센서 IC(10)의 수광소자(10a)의 라인에 걸쳐(경계로 해서) 양측에 센서 IC(10)의 구동회로를 배치한다. 즉, 센서 IC(10)의 m비트의 수광소자(10a)를 기수 화소와 우수 화소로 나누고 있다.

도 10은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 광전 변환부를 포함하는 구동회로를 설명하는 다른 실시예의 도면이다. 래치(LATCH)회로 영역(10c)은 다수의 수광소자(10a)를 순차 스위칭해서 축적 전하를 공통선에 송출하는 아날로그 스위치를 포함하도록 구성되어 있다. 시프트 레지스터(SHIFT·REGISTER)회로 영역(10d)은 래치회로 영역(10c)에 순차 스타트 신호(SI)를 시프트시켜, 아날로그 스위치를 순차 개폐시킨다.

도 11은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 단자 위치를 설명하는 다른 실시예의 도면이다. SI는 스타트 신호 입력 단자, CLK은 클록 신호 입력 단자, CNT는 컬러·모노크롬 전환용 입력 단자, OE는 해상도 전환용 입력 단자, Vref는 GND 전위 또는 기준 레벨 모니터 출력 단자, SO는 인접하는 센서 IC(10)에 계속해서 스타트 신호(SI)를 출력하는 스타트 신호 출력 단자, Sout1, 2는, RGB 등 광학 파장이 다른 판독 출력을 각각 출력하는 화상 출력 단자로서, 컬러·모노크롬 전환용 입력 단자(CNT)가 논리 L인 경우에는, 모노크롬 신호로서 어느 한쪽 또는 전부의 출력 단자로부터 화상신호를 송출한다. VDD 및 GND는 전원 입력 단자를 나타낸다. 각 입출력 단자는 래치회로 영역(10c) 및 시프트 레지스터 회로 영역(10d)을 제외하는 센서 IC(10)의 단부에 배치되고, 각 접속 패드는 와이어본딩 접속해서 센서 기판(11)의 소정의 패턴 위치에서 접속된다.

입력 단자 중, 스타트 신호 입력 단자(SI)를 제외하고, 그 밖의 입력 단자는, 각 센서 IC(10)의 대응하는 그 밖의 입력 단자와 각각 공통 접속된다. 출력 단자 중, 스타트 신호 출력 단자(SO)를 제외하고, 그 밖의 출력 단자는, 각 센서 IC(10)의 대응하는 그 밖의 출력 단자와 각각 공통 접속된다.

도 12는, 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 내부 회로도이다. 클록 신호(CLK)에 동기하여, 입력된 스타트 신호(SI)는, D·FF(D·플립플롭)회로로 구성된 시프트 레지스터 회로(10d) 내부를 시프트하여, 이전 라인에서 축적된 포토 다이오드(P) 등으로 구성된 수광소자(10a)의 전하를 래치회로(10c)에 접속된 아날로그 스위치(AS)를 순차 개폐한다. 그리고, 화상 출력은 공통선에 접속된 광전 변환 전류 또는 전압을 화상 출력 단자(Sout1, 2)로부터 순차 아날로그 신호로서 추출된다. 이 회로는, 보간화소(10b)를 1개를 부가하므로 m/2+1 비트의 시프트 레지스터 회로(10d), 래치회로(10c) 및 아날로그 스위치 군을 2계통 유지하고 있다.

도 12에서는, 컬러·모노크롬 전환용 단자(CNT)는, 논리 L로 하여, 모노크롬 판독의 경우를 나타내고 있다. 따라서, 아날로그 신호 출력은, Sout1(G) 및 Sout2(G)로부터 출력을 추출하므로, 그 밖의 Sout1, 2(R), Sout1, 2(B)의 신호는 불필요하다. 동시에 출력되는 경우에는, Sout1, 2(G)만을 선택해서 신호 처리회로(12)에서 신호 처리된다. 따라서, 도 12에서는, 신호를 추출하는 회로는, 모노크롬 판독을 설명하기 위해, RGB 회로는 1계통으로 하고 있지만, 구동회로는 Sout1, 2(G)를 포함하는 3계통의 구동회로를 센서 IC(10)에 내장하고 있다.

기수 화소와 우수 화소로 나눈 화상 데이터는, 데이터 제어부(15)의 시프트 레지스터 등으로부터 교대로 출력되는 재배열 회로를 사용해서 데이터 위치 변환을 행한다.

이때, 도 12에서는, 수광소자(10a)의 기수번측에 보간소자(10b)를 설치하고, 수광소자(10a)의 우수번측은 보간소자(10b)에 대응하는 더미 비트(보간화소에 접속되지 않는 비트)로 하여, 스타트 신호(SI)의 시프트 펄스를 공통화하였지만, 스타트 신호(SI) 및 클록 신호(CLK)를 기수번측과 우수번측에서 독립시켜 구동시키는 경우에는, 더미 비트는 불필요하다.

아날로그 화상 데이터를, 기수 화소와 우수 화소로 나눔으로써, 시프트 레지스터 회로(10d)나 래치회로(10c)는, 센서 IC(10)의 양측에 배치되어, 화소 밀도가 높아도 센서 IC(10) 내부의 구동회로로서의 배치가 용이해진다.

실시형태 1에서는, 사각형의 수광소자(10a) 및 보간소자(10b)는 4변 모두 센서 IC(10)의 엣지(한쪽의 대변)에 대해 각도를 갖게 해서 배치하였지만, 수광소자(10a), 보간소자(10b)는 어느 한쪽의 변이 도 13에 나타낸 것과 같이 센서 IC(10)의 엣지를 따라 대략 평행하게 배치해도 되고, 이 경우에는, 센서 IC(10)의 엣지와 수광소자(10a), 보간소자(10b)의 이격 거리를 확보할 수 있으므로, 다이싱시의 센서 칩의 빠짐에 의한 불편함에 대처할 수 있다.

또한, 도 14 에 나타낸 것과 같이 반송 방향(부 주사 방향)의 수광 면적과 엣지와의 거리를 고려해서 수광소자(10a), 보간소자(10b)는 평면이 6각 형상이나 그 밖의 다각 형상으로 구성해도 된다.

이상으로부터, 본 발명의 실시형태 1에 따르면, 센서 IC(10)을 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않는 고밀도 대응의 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서를 얻는 효과가 있다.

실시형태 2.

실시형태 1에서는, 보간소자(10b)는 판독 방향 단부(종단부)에 설치하였지만, 실시형태 2에서는, 판독 방향 개시 단부에도 설치하고, 인접하는 센서 IC(10)끼리의 단부에 있어서, 직선적으로 배치된 수광소자(10a)의 간격의 반송 방향 양측에 보간소자(10b)를 설치하는 경우에 대해 설명한다.

도 15는, 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다. 도 15에 있어서, 보간소자(보간화소) 10b1은 센서 IC(10)의 판독 방향 종단부에 설치되어 있고, 보간소자(보간화소) 10b2는 센서 IC(10)의 판독 방향 개시 단부에 설치되어 있다. 도 15에 있어서, 그 밖의 위치 관계에 대해서는, 실시형태 1에서 설명한 것과 동일하므로 설명을 생략한다. 도면 중, 도 2와 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 16은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 센서 IC의 배열을 설명하는 도면이다. 센서 IC(10)은, 일정한 피치로 배열되고, 수광소자(10a)는 센서 IC(10)의 한쪽의 코너 단부로부터 대향하는 다른쪽의 코너 단부에 배치된다. 센서 IC(10)은, 동일 사이즈의 반도체 기판으로, 반도체 웨이퍼로부터 잘라내어 직접, 센서 기판(11)에 다이본딩된다.

센서 IC(10)의 코너 단부에는, 가상 화소를 보충하도록 보간화소 10b1, 10b2가 형성되어 있다. 도 16에서는, 보간화소 10b1은 센서 IC(10)의 주 주사 방향(판독 폭 방향)의 소정 위치인 개시 화소(10a1)로부터 시작하여 최종 화소(10am)에서 끝나는 최종 화소(10am)측의 단부에 설치되어 있다. 보간화소 10b2는 센서 IC(10)의 주 주사 방향(판독 폭 방향)의 소정 위치인 개시 화소(10a1)로부터 시작하여 최종 화소(10am)에서 끝나는 개시 화소(10a1)의 단부에 설치하고 있다. 도면 중, 도 2와 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

따라서, 센서 기판(11)에 센서 IC(10)을 탑재해서 밀착형 이미지 센서로서 사용하는 경우에는, 주 주사 방향으로 직선적으로 센서 IC(10)을 n개 배열하므로 총 화소수는, 부 주사 방향에 대향한 한쪽측의 보간소자(10b)를 포함해서 m×n+n이 된다.

도 17은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다. 클록 신호(CLK)에 동기하여, 입력된 스타트 신호(SI)는, D·FF(D·플립플롭)회로로 구성된 시프트 레지스터 회로(10d) 내부를 시프트하여, 이전 라인에서 축적된 포토 다이오드(P) 등으로 구성된 수광소자(10a)의 전하를 래치회로(10c)에 접속된 아날로그 스위치(AS)를 순차 개폐한다. 그리고, 화상 출력은 공통선에 접속된 광전 변환 전류 또는 전압을 화상 출력 단자(Sout1, 2)로부터 순차 아날로그 신호로서 추출된다. 이 회로는, 센서 IC(10)의 수광소자(10a)를 거쳐 한쪽의 측의 단부와 다른쪽 측의 단부에 보간화소 10b1, 10b2를 각각 부가하므로 m/2+1 비트의 시프트 레지스터 회로(10d), 래치회로(10c) 및 아날로그 스위치군을 2계통 유지하고 있다.

도 17에서는, 컬러·모노크롬 전환용 단자(CNT)는, 논리 L로 하여, 모노크롬 판독의 경우를 나타내고 있다. 따라서, 아날로그 신호 출력은, Sout1(G) 및 Sout2(G)로부터 출력을 추출하므로, 그 밖의 Sout1, 2(R), Sout1, 2(B)의 신호는 불필요하다. 동시에 출력되는 경우에는, Sout1, 2(G) 만을 선택해서 신호 처리회로(12)에서 신호 처리된다. 따라서, 도 17에서는, 신호를 추출하는 회로는, 모노크롬 판독을 설명하기 위해, RGB회로는 1계통으로 하고 있지만, 구동회로는 Sout1, 2(G)를 포함하는 3계통의 구동회로를 센서 IC(10)에 내장하고 있다.

아날로그 화상 데이터를, 기수 화소와 우수 화소로 나눔으로써, 시프트 레지스터(10d)나 래치회로(10c)는, 센서 IC(10)의 양측에 배치되어, 화소 밀도가 높아도 배치가 용이해진다. 기수 화소와 우수 화소로 나눈 화상 데이터는, 데이터 제어부(15)에 동시에 입력되고, 기수 우수 데이터를 교대로 출력하는 재배열 회로를 거쳐 데이터 위치 변환을 행하고나서 라인 메모리(16)에 수납된다. 동시에 보간화소 10b1, 10b2의 데이터 교체를 행한다.

이때, 도 17에서는, 수광소자(10a)의 기수번측에 보간소자 10b1을 설치하고, 수광소자(10a)의 우수번측에 보간소자 10b2를 설치하고 있으므로 선택신호로 어느 한쪽의 데이터는 삭제된다. 즉, 수광소자(10a)의 기수번측 최종 화소의 더 외측에 보간화소 10b1을 설치하고, 수광소자(10a)의 우수번측 개시 화소의 더 외측에 보간화소 10b2를 설치하고 있으므로, 이 경우에는, 2개의 보간화소 10b1, 10b2에 대해 미리 라인 메모리(16)에 수납하는 보간화소 10b1, 10b2의 데이터를 피조사체(4)에 대해 정 및 역의 반송 방향 신호(선택신호)로 선택 전환한다.

도 18은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서용 IC의 화상 데이터의 재배열을 설명하는 도면으로, 도 18a는 시프트 레지스터(10d)의 셀 번지, 도 18b는 재배열 순서, 도 18c는 보간화소의 교체, 도 18d는 선택신호에 의한 보간화소의 선택을, 각각 나타내고 있다.

도 18에서는, 기수 화소(a1∼a287)의 144개의 화소와 1개의 보간화소(b1), 및 우수 화소(a2∼a288)의 144개의 화소와 1개의 보간화소(b2)를 아날로그 디지털 변환부(A/D 변환부)(14)에서 디지털 변환한 후, 셀 b2, a1, a2, a3, … a284, a285, a286, a287, a288, b1의 순서로 290 화소 데이터를 재배열하고, 그후, 셀 b1, b2의 수 라인 이전의 데이터와 치환하고, 그후, 선택신호로 어느 한쪽의 셀 데이터를 삭제하고, 가상 화소의 보간으로서의 데이터 보간을 행하여, 289 비트의 화상 데이터를 송출한다.

따라서, 센서 기판(11)에 센서 IC(10)을 탑재해서 밀착형 이미지 센서로서 사용하는 경우에는, 주 주사 방향으로 직선적으로 센서 IC(10)을 n개 배열하므로 총 화소수는 보간소자(10b)를 포함해서 289×n개가 된다.

이때, 실시형태 2에서는, 보간화소(10b)는, 수광소자(10a)와 동일 형상으로 하였지만, 도 19에 나타낸 것과 같이 보간화소(10b)와 수광소자(10a)의 사이즈를 다르게 해도 되고, 도 20에 나타낸 것과 같이 수광소자(10a)는 지그재그 배치하고, 지그재그 배치한 수광소자(10a)를 보충하도록 보간화소(10b)를 적절히 설치해도 된다.

이상으로부터, 본 발명의 실시형태 2에 따르면, 수광소자(10a)나 보간소자(10b) 등을 구동하는 구동회로를 직선형으로 배열한 수광소자(10a)를 경계로 해서 반도체 기판의 양측으로 나누었으므로, 센서 IC(10)을 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않는 고밀도 대응의 이미지 센서 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서를 얻는 효과가 있는 동시에 보간소자(10b)는 수광소자(10a)의 양측에 있으므로, 피조사체(4)의 반송 방향에 정 및 역의 변화가 있어도 가상 화소에 대한 보간을 용이하게 행할 수 있다.

실시형태 3.

실시형태 1∼2에서는, CNT 신호는 "L"로 하여, 주로 모노크롬의 판독에 대해 설명하였지만, 실시형태 3에서는, 컬러 판독을 행하는 경우에 대해 설명한다.

도 21은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 부분 확대 평면도이다. 도 21에 있어서, 센서 IC(10)0은, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar와 보간소자 100bg, 100bb, 100br가 설치된 수광면을 갖고 있다. 수광소자 100ag은 수광면에, 광학 파장이 약 525nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 녹색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 수광소자 100ab은 수광면에, 광학 파장이 약 475nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 청색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 수광소자 100ar는 수광면에, 광학 파장이 약 640nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 적색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 모두 센서 IC(100)의 수광부에 해당한다.

보간소자 100bg은 수광면에, 광학 파장이 약 525nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 녹색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 보간소자 100bb은 수광면에, 광학 파장이 약 475nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 청색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 보간소자 100br는 수광면에, 광학 파장이 약 640nm인 빛을 흡수 또는 반사시키고, 빛을 투과 또는 차광시킴으로써 선택적으로 빛을 수광하는 적색 필터가 도포 또는 증착되어 있다. 모두 센서 IC(100)의 수광부에 해당한다.

센서 IC(100)은, 평면이 사각형, 평행사변형 또는 마름모형 형상을 하고 있고, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar는, 센서 IC(100)에 직선형으로 배치되지만, 센서 IC(100)의 단부면에 대해 경사지게 설치된다. 보간소자 100bg, 100bb, 100br는 센서 IC(100) 단부에 설치된다.

도 21에서는, 서로 인접하는 센서 IC(100)의 간격(D)이 0.01mm∼0.05mm, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar의 각각의 화소 밀도가 약 600DPI인 경우에 대해 설명한다. 42㎛의 동일 피치로 직선형으로 수광소자 100ag, 100ab, 100ar를 배열하면 가상 화소(IC의 간격 영역에 위치하고, 물리적으로 형성할 수 없는 수광소자) 100a'이 발생한다. 따라서, 직선형으로 배열된 수광소자 100ag, 100ab, 100ar에 직교하는 센서 IC(100)의 단부 위치에 보간소자 100bg, 100bb, 100br를 형성함으로써, 가상 화소 100a'에 대한 보간화소로 하고 있다.

센서 IC(100)은, 일정한 피치로 배열되고, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar는 센서 IC(100)의 한쪽의 코너 단부로부터 대향하는 다른쪽의 코너 단부까지 배치된다. 센서 IC(100)은, 동일 사이즈의 반도체 기판으로서, 반도체 웨이퍼로부터 잘라내어 직접, 센서 기판(11)에 다이본딩된다. 그 밖의 구성에 대해서는 실시형태 1에 준하므로 설명을 생략한다.

도 22는, 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 내부 회로도이다. 클록 신호(CLK)에 동기하여, 입력된 스타트 신호(SI)는, D·FF(D·플립플롭)회로로 구성된 시프트 레지스터 회로(100d) 내부를 시프트하여, 이전 라인에서 축적된 포토 다이오드(P) 등으로 구성된 수광소자 100ag, 100ab, 100ar의 전하를 래치회로(100c)에 접속된 아날로그 스위치(AS)를 순차 개폐한다. 그리고, 화상 출력은 공통선에 접속된 광전 변환 전류 또는 전압을 3계통의 화상 출력 단자(Sout)로부터 순차 아날로그 신호로서 추출된다. 이 회로는, 보간화소 1개를 부가하므로 m+1 비트의 시프트 레지스터(100d), 래치회로(100c) 및 아날로그 스위치 군을 유지하고 있다.

도 22에서는, 컬러·모노크롬 전환용 단자(CNT)는, 논리 H로 하여, 칼라 화상 판독의 경우를 나타내고 있다. 따라서, 아날로그 신호 출력은, Sout(G), Sout(B) 및 Sout(R)의 각각으로부터 출력을 추출한다. 따라서, 센서 IC(100)에는, RGB 신호를 각각 추출하는 3계통의 구동회로가 있고, 공통되어 입력되는 클록 신호(CLK), 스타트 신호(SI)에 의해, 3계통은 동기해서 동시에 출력된다. 도면 중, 도 21과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

이때, 도 22에서는, 센서 IC(100) 단체의 구동에 대해 설명하고 있지만, 초단의 센서 IC(100)의 스타트 신호 입력 단자(SI)에 입력된 스타트 펄스는 시프트 레지스터 회로(100d) 내부를 시프트하여, 센서 IC(100)의 스타트 신호 출력 단자(SO)로부터 다음 단의 센서 IC(100)의 SI 단자에 순차 입력된다.

따라서, Sout(R), Sout(G), Sout(B)은, 주 주사 방향으로 직선적으로 센서 IC(100)을 n개 배열하므로 총 화소수는 보간소자 100bg, 100bb, 100br를 포함해서 단색당 m×n+n이 되고, 이 총 화소수에 대해 1 라인의 순차출력을 얻지만, 센서 IC(10) 단체를 각각 독립하여 구동, 즉, 분할 구동시킴으로써, 1 라인의 판독 속도는 n배가 된다.

도 23은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC를 탑재한 밀착형 이미지 센서의 구동회로를 설명하는 도면이다. 이때, 구성은 실시형태 1에서 설명한 것과 동일하다. 도 23에서는, 센서 IC(100)로부터 출력되는 Sout(R)(G)(B)은 3계통 있는 것을 표시하고, 각각의 계통에서 우수 모드와 기수 모드의 2계통이 있는 것을 표시하고 있다. 도면 중, 도 21과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

다음에, 회로 동작에 대해 설명한다. 판독된 보간화소 100bg, 100bb, 100br의 3계통의 화상 데이터는, 같은 기간중에 판독되는 그 밖의 수광소자 100ag, 100ab, 100ar의 3계통의 화상 데이터와는 주 주사 방향과 직교하는 방향(부 주사 방향, 원고 반송 방향)에 대해 설치 위치가 다르기 때문에 보정이 필요하게 된다. 따라서, A/D 변환부(14)에서 출력된 디지털 화상 데이터 중, 동시에 출력된 보간화소 100bg, 100bb, 100br는, 데이터 제어부(15)의 CPU의 지시로 일단, 라인 메모리(16)에 데이터를 보존하고, 나중에 판독한다.

그후, 피조사체(4)가 반송되고, 보존된 보간화소 100bg, 100bb, 100br와 같은 부 주사 위치의 라인 위의 수광소자 100ag, 100ab, 100ar의 출력에 해당하는 판독 위치에서, 데이터 제어부(15)는 라인 메모리(16)에 일시 보존하고 있었던 보간화소 100bg, 100bb, 100br의 화상 데이터를 라인 메모리(16)로부터 판독한다.

즉, 데이터 제어부(15)는, 수 라인 이전에 판독된 보간화소 100bg, 100bb, 100br와 해당 라인(현행 라인)에서 판독된 보간화소 100bg, 100bb, 100br와의 데이터의 교체를 행하고나서 최종 화상 데이터(SIG)로서 ASIC(12)으로부터 출력한다.

예를 들면, 보간화소 100bg, 100bb, 100br가 도 21에 나타낸 원고 반송 방향으로 그 밖의 수광화소 10a와 거리(L)가 84㎛ 이격되어 있는 경우에는, 피조사체(4)의 반송 속도가 280mm/sec, 밀착형 이미지 센서의 1 구간 판독 속도가 0.15ms/ 라인일 때, 보간화소(10b)의 데이터는 2라인 후에 보정된 데이터로 변환되어, 출력된다. 이와 같이 하여, 현 라인에 있어서의 1 라인분의 화상 데이터를 보정하여, 보간화소 100bg, 100bb, 100br와 라인 위의 기타 수광소자 100ag, 100ab, 100ar와의 부 주사 방향에 있어서의 위치 어긋남에 대해, 어긋남이 없는 최종 화상 데이터(SIG)를 출력한다.

다음에, 도 21에서는, 센서 IC(100)의 1개의 수광부 화소(셀) 내부에 광학 파장이 다른 3개의 필터를 설치하였지만, 각각의 수광부 화소에 필터마다를 1개만 설치한 경우에 대해 설명한다. 도 24는, 본 발명의 실시형태 3에 따른 이미지 센서용 IC의 다른 실시예에 따른 부분 확대 평면도이다. 도면 중, 도 21과 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다. 도 24에서는, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar는 광학 파장마다(각 색마다) 반송 방향측으로 나뉘어 각각이 주 주사 방향측에 직선적으로 평행하게 배치된다. 보간소자 100bg, 100bb, 100br는 광학 파장마다(각 색마다) 수광소자 100ag, 100ab, 100ar와 일정한 거리(Lg, Lb, Lr) 이격해서 반송 방향측으로 격리해서 배치된다. 즉, 수광소자 100ag, 100ab, 100ar 및 보간소자 100bg, 100bb, 100br는 다른 광학 파장마다 반송 방향 또는 역반송 방향으로 격리된다.

이상으로부터, 본 발명의 실시형태 3에 따르면, 센서 IC(100)을 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않는 고밀도 대응의 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서를 얻는 효과가 있는 동시에 칼라 화상의 판독에 대해서도 대응할 수 있다.

실시형태 1∼3에서는, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 수광소자를 배치하고, 수광소자는, 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치하도록 하였지만, 도 25에 도시한 것과 같이 한쪽의 변의 소정 위치로부터 시작하는 수광소자(100a)를 한쪽의 변의 중심 부근에 배치하고, 수광소자(100a)의 종단이 되는 소정 위치를 다른쪽의 변의 코너 부근에 배치하고, 센서 IC(100)을 배열하여 수광소자(100a)가 직선형이 되도록 해도 된다.

실시형태 1∼3에서는, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 수광소자를 배치하고, 수광소자는, 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치하도록 하였지만, 도 26에 도시한 것과 같이 한쪽의 변의 소정 위치로부터 시작하는 수광소자(100a)를 한쪽의 변의 코너 부근에 배치하고, 수광소자(100a)의 종단이 되는 소정 위치를 다른쪽의 변의 코너 부근에 배치하고, 센서 IC(100)을 배열하여 수광소자(100a)가 직선형이 되도록 해도 된다.

실시형태 1∼3에서는, 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 수광소자를 배치하고, 수광소자는, 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 적어도 1 세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치하도록 하였지만, 도 27에 도시한 것과 같이 한쪽의 대변의 소정 위치로부터 시작하는 수광소자(100a)를 한쪽의 변의 중심 부근에 배치하고, 수광소자(100a)의 종단이 되는 소정 위치를 다른쪽의 변의 중심 부근에 배치하고, 센서 IC(100)을 배열하여 수광소자(100a)가 직선형이 되도록 해도 된다. 즉, 적어도 한쪽의 1 세트의 대변이 수광소자(100a)와 경사져 있어도 된다.

이때, 도 27에 나타낸 평행사변형 형상의 센서 IC를 분할하여, 사다리꼴 형상의 센서 IC로 한 것에서는, 동일한 센서 IC을 사용한 경우에는, 센서 IC마다 데이터를 교대로 재배열할 필요가 있어, 보간소자의 배치방법이 복잡해지는 동시에 직선적으로 배치한 수광소자에 대해 양측에 센서 IC의 구동회로를 배치하는 것이 곤란하게 되어, 고해상도에 대응하는 센서 IC에 대한 적용이 곤란하다.

다음에, 웨이퍼로부터 잘라낸 반도체 기판 위에 패턴형성한 센서 IC 10, 100의 제조방법에 대해 설명한다. 반도체 기판은 두께가 0.15mm인 실리콘 웨이퍼를 이면 연마하여, 약 0.1∼0.13mm의 두께로 한 것을 사용한다.

우선, 반도체 기판의 표면에 빛을 수광하는 포토 다이오드(P) 패턴과, 포토 다이오드(P) 패턴에 축적한 전하를 추출하는 스위칭 회로를 형성하는 아날로그 스위치(AS)와, 아날로그 스위치를 순차 개폐시키는 시프트 레지스터 회로(10d) 패턴과, 시프트 레지스터 회로(10d) 패턴으로 형성된 시프트 레지스터 회로 10d, 100d의 출력 신호를 일시 유지하는 래치회로 10c, 100c 패턴, 그들 패턴을 보호하는 보호막 패턴 등을 포함하고, 반도체 기판에 형성할 패턴을 노광 마스크와 노광장치를 사용해서 패턴형성한다(패턴 형성공정).

다음에, 반도체 기판 표면에 형성된 센서 IC 10, 100의 특성 시험후, 웨이퍼에 형성된 다수의 센서 IC 10, 100을 패턴 형성공정시에 미리 인접하는 센서 IC 10, 100끼리의 간격에 설치한 스크라이브 라인을 따라 다이서로 컷팅한다. 다이서의 칼날 폭은 30㎛∼35㎛로 하므로 스크라이브 폭은 35㎛∼45㎛가 된다. 사각형 형상의 스크라이브 라인에 대해서는, 직교하는 XY 방향으로 풀컷한다. 평행사변형 형상의 스크라이브 라인에서는, 한쪽의 대변측은 풀컷하고, 다른쪽의 대변측은 하프컷한다. 마름모형 형상의 스크라이브 라인에서는, 양쪽의 대변측 모두 하프컷한다. (다이싱공정).

다음에, 센서 IC 10, 100이 이산하지 않도록 반도체 웨이퍼 이면 전체면에는 UV 테이프가 미리 붙여져 있으므로 UV 노광을 행하여, 웨이퍼와 UV 테이프의 접착력을 저하시킨다.(UV 노광공정).

다음에, 다이싱공정에서 하프컷된 웨이퍼를 사용한 센서 IC 10, 100에 대해서는, 하프컷 라인 방향에 대해 익스팬드(expand)한다.

다음에, 잘라낸 센서 IC 10, 100을 특성시험의 결과에 근거하여 광량 랭크마다 칩 트레이 등에 수납하고, 그후, 다이본딩한다. 다음에, 센서 IC 10, 100의 각 단자(패드)와 센서 기판(11)의 소정 패턴을 전기 접속한다. 광량 랭크가 비교적 일정한 경우에는 잘라낸 센서 IC 10, 100을 직접, 다이본더로 센서 기판(11)에 탑재해도 된다.

이때, 레이저 조사로 실리콘의 전자를 볏겨내도록 하도록 펨트초 레이저에서는, 스크라이브 라인에서 발생하는 열에 의한 변성이 거의 없는 상태에서 실리콘 단결정이 아모퍼스화하므로 대미지가 없게 다이싱할 수 있으므로 다이싱공정에 있어서의 풀컷, 하프컷의 구별을 행하지 않아도 된다.

또한, 이미지 센서용 IC의 경우, 센서 IC 10, 100의 표면층에만 패턴을 형성하므로, 표면측에서 스크라이브함으로써 이면측을 향해 경사나 경미한 단부 칩의 빠짐이 있어도 사용가능하다.

이상, 실시형태 1∼3에 따른 제조방법을 포함하는 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서는, 각각의 형태 및 각각의 실시예를 서로 조합하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 이미지 센서용 IC 및 그것을 사용한 밀착형 이미지 센서는, 수광소자와 보간소자를 구비하고, 센서 칩을 소정의 피치로 배열해도 가상 화소가 생기지 않도록 구성했으므로, 멀티칩 탑재형의 이미지 센서를 원고 판독부에 사용하는 팩시밀리, 복사기, 스캐너 등에 적용할 수 있다.

Claims

2세트의 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 배치되고, 상기 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 상기 2세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한 수광소자와, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 상기 한쪽의 변 또는 상기 다른쪽의 변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 상기 한쪽의 변 또는 상기 다른쪽의 변의 단부에 설치되고, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 상기 수광소자의 외측에서 빛을 수광하는 보간소자를 구비한 이미지 센서용 IC.
제 1항에 있어서,
상기 수광소자 및 상기 보간소자를 구동하는 구동회로가, 직선적으로 배치된 상기 수광소자를 경계로 해서 상기 반도체 기판의 양측에 나뉘어 있는 이미지 센서용 IC.
제 1항에 있어서,
상기 반도체 기판을 같은 피치로 배열하고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 직선형으로 연장시킨 이미지 센서용 IC.
제 1항에 있어서,
각각의 상기 수광소자 및 각각의 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 복수의 필터가 도포 또는 증착되어 있는 이미지 센서용 IC.
제 1항에 있어서,
상기 수광소자 및 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 필터가 도포 또는 증착되어 있고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자는 다른 광학 파장마다 반송 방향 또는 역반송 방향으로 격리되는 이미지 센서용 IC.
2세트의 대변이 평행한 사각형의 반도체 기판의 표면에 서로 인접해서 직선적으로 배치되고, 상기 반도체 기판의 대향하는 한쪽의 변의 소정 위치로부터 다른쪽의 변의 소정 위치까지 상기 2세트의 대변에 대해 경사지게 하여 설치한 수광소자, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 상기 한쪽의 변 또는 상기 다른쪽의 변이 이루는 각도가 광각이 되는 영역측의 상기 한쪽의 변 또는 상기 다른쪽의 변의 단부에 설치되고, 직선적으로 배치된 상기 수광소자와 경사 각도가 있는 동시에 직선적으로 배치된 상기 수광소자의 외측에서 빛을 수광하는 보간소자를 갖는 이미지 센서용 IC과, 이 이미지 센서용 IC의 상기 수광소자를 따라 배치되고, 반송 방향으로 반송되는 피조사체에서 반사한 빛을 수속하여, 상기 이미지 센서용 IC에 빛을 수광시키는 렌즈체와, 상기 이미지 센서용 IC을 탑재하는 센서 기판을 구비한 밀착형 이미지 센서.
제 6항에 있어서,
상기 수광소자 및 상기 보간소자를 구동하는 구동회로가, 직선적으로 배치된 상기 수광소자를 경계로 해서 상기 반도체 기판의 양측에 나뉘어 있는 밀착형 이미지 센서.
제 6항에 있어서,
상기 반도체 기판을 같은 피치로 배열하고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자를 직선형으로 연장시킨 밀착형 이미지 센서.
제 6항에 있어서,
각각의 상기 수광소자 및 각각의 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 복수의 필터가 도포 또는 증착되어 있는 밀착형 이미지 센서.
제 6항에 있어서,
상기 수광소자 및 상기 보간소자의 수광면에는, 빛을 투과 또는 차광하는 광학 파장이 다른 필터가 도포 또는 증착되어 있고, 상기 수광소자 및 상기 보간소자는 다른 광학 파장마다 반송 방향 또는 역반송 방향으로 직선형으로 평행하게 배치되는 밀착형 이미지 센서.