KR940006933B1 - 콘택 영상 센서 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

콘택 영상 센서
제1도는 종래 병렬리드 아웃방식의 리니어 영상센서의 회로도.
제2도는 종래 선택적리드 아웃방식의 리니어 영상센서의 희로도.
제3도는 종래 맨더 라인방식의 리니어 연상센서의 희로도.
제4도는 본 발명의 난크로싱 메탈라인방식의 리니어 영상센서의 회로도.
제5도는 제4도의 단위 셀의 회로 설계 구성도.
제6도는 제5도의 A-A' 선 단면도.
제7도는 제5도의 A-A" 선 단면도.
제8도는 본 발명 단위 그룹의 신호 출력처리를 나타낸 타이밍챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 단위 셀
2 : 게이트 어드레스 및 포트다이오드 역바이어스 인가 공통 라인
3 : 소오스 전극 4 : 게이트 전극
5 : 드레인 전극 6 : 하부메탈 전극
7 : 상부 ITO 투명전극 PD : 포토 다이오드
본 발명은 팩시밀리나 퍼스널 컴퓨터등에서 문서상의 문자나 화상을 읽어들이는 콘택 영상센서에 관한 것으로 특히 매트릭스 회로 배선방식에서 피하기 힘든 메탈 라인들간의 크로스 오버(Cross over)를 완전히 제거하여 고질의 콘택 영상센서를 얻기에 적당하도록 한 것이다. 일반적으로 콘택 영상 센서는 주로 팩시밀리에서 문서의 내용을 송,수신할때 문서상의 문자나 그림을 감지하는 디바이스로 이 디바이스의 성능은 얼마나 빠른 신호처리시간에 노이즈가 없는 정확한 신호를 출력시킬 수 있느냐에 달려있다.
최근 정보화시대에 부응하여 박막소자들로 구성되는 매트릭스회로 배선방식의 리니어 콘택 영상 센서는 하나의 리드 아웃(Read Out) IC만으로도 데이타를 읽을 수 있으며, 콤팩트한 시스템을 만들 수 있기 때문에 원가를 절감하고 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
제1도는 종래 가장 많이 사용되는 병렬 리드 아웃방식의 리니어 영상센서의 회로도로 단위셀(1)은 문서로부터 반사되어 들어오는 빛을 받아 포토 차아지를 형성하는 1개의 포토 다이오드와 이 포토 차아지를 선택적으로 흘려보내기 위한 TFT(박막 트랜지스터)로 구성된다.
그리고 이와같은 m개의 단위 셀(1)이 모여 n개의 블록을 이루며 결국 리니어 영상 센서는 이러한 n개 블록의 선형적인 연속 배열로 이루어진다.
병렬 리드 아웃방식의 경우 각 블록의 m개의 단위 셀에 있는 m개의 TFT의 게이트 전극은 공통 접속되어 게이트 어드레스 라인을 이루기 때문에 각 블록을 단위로 m개의 단위 셀들이 동시에 어드레스 되며 총n개의 게이트 어드레스 라인으로 구성된다.
이때 데이타 라인은 한 블록안에 있는 m개의 단위 셀의 TFT 소자의 드레인 전극들 각각에 대해 접속됨으로 충 m개의 데이타 라인을 갖계 되며 각 블록을 단위로 어드레스되어 m개의 데이타가 동시에 출력됨으로 m개의 데이타 라인들은 n개의 모든 블록의 m개의 단위 셀들과 공통 접속되어 사용된다.
즉, 총 n개의 블록들의 단위 셀들은 TFT 소자의 드레인 전극을 통해 1개의 공통 데이타 라인을 형성하게 된다.
그리고 포트 다이오드로부터 순수한 포토 전류만을 출력시킴과 동시에 축적되믄 포토 차아지의 양을 결정하며 TFT 소자가 온될때 포토 다이오드에 축적되어 있던 포토 차아지들이 커패시터로 전달되며, 이때구동력을 제공하는 포토 다이오드의 역바이어스는 블록구분 없이 1개의 포토 다이오드 역바이어스 인가라인을 통해 역바이어스가 인가된다. 이 경우 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인간의 코로스 오버로 인한 기생 커패시턴스(a') 그리고 데이타 라인간의 기생 커패시턴스(a,b)가 발생된다.
제2도는 종래 선택적 리드 아웃방식의 리니어 영상 센서의 회로도로 단위 셀(1)은 제1도와 같이 1개의 포토 다이오드와 1개의 TFT 소자로 구동된다.
각각의 블록은 n개의 단위 셀로 구성되며 리니어 영상 센서는 이와 같은 m개 블록의 선형적인 배열로 이루어진다. 이 경우 각 블록의 n개의 단위 셀(1)에 있는 TFT 소자들의 게이트 전극들은 독립적으로 n개의게이트 어드레스 라인과 각각 연결되며, 이 n개의 게이트 어드레스 라인들은 m개의 모든 블록의 n개의 단위 셀(1)들과 공통 연결된다.
따라서, m개의 각 블록들에서 같은 번째에 있는 단위 셀들이 동시에 어드레스되며 포토 다이오드의 역바이어스 인가라인은 제1도와 동일하게 블록 구분없이 모든 단위셀들의 포토 다이오드에 공통 연결된다.
이 경우에는 제1도와 같이 데이타 라인과 데이타 라인사이에 크로스오버(a,b 부분)로 인한 기생 커패시턴스는 형성되지 않지만 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인 사이에 크로스 오브(c,d 부분)로 인한 기생 커패시턴스가 형성된다.
제3도는 앤더(Meander, 미로)라인 방식의 리니어 영상 센서의 회로도로 단위 셀은 1개의 포토 다이오드와 1개의 TFT로 구성되고 각 블록은 m개의 단위셀로 구성되며 리니어 영상 센서는 38개 블록의 선형적인 배열로 이루어진다.
이 경우 각 블록당 1개씩의 게이트 어드레스 라인을 가지므로 총 38개의 게이트, 어드레스 라인으로 구성되며, 각 블록을 단위로 m개의 단위셀들이 동시에 어드레스 된다.
이때 데이타 라인은 각 블록의 m개의 단위 셀에 있는 TFT 소자의 드레인 라인을 갖으며, 이 m개의 데이타 라인은 38개의 모든 블록의 m개의 단위 셀들과 공통으로 연결되어 사용된다.
이의 연결방법은 예를들어 데이타라인(D1)은 블록1에서는 단위 셀 1과, 블록2에서는 단위 셀 m과, 블록3에서는 단위 셀 1과 …그리고 블록 32에서는 단위 셀 m과 연결되며, 이때 데이타 라인들은 맨더 구조를 갖게 된다.
즉, 맨더 구조에서는 한 데이타 라인이 2가지의 단위 셀에 연결되며 각 블록을 기준으로볼때 예를 들어 블록 1에서는 D1는 단위 셀 1에, D2는 단위 셀 2에 … 그리고 Dm은 단위 셀 m에 연결되지만 블록2에서는 반대순서로 D1은 단위 셀 m에, D2는 단위 셀m-1에,… Dm은 단위 셀 1에 연결된다.
다시말해서, 홀수번째 블록에서는 데이타 라인들과 단위 셀들의 연결이 정순이지만 짝수번째 블록에서는 역순으로 이루어진다. 따라서, 데이타 라인의 양쪽 단자에 각각 리드 아웃LSI가 장착되어야 하며 만일 1개의 리드 아웃 LSI 사용시 홀수번째 블록의 데이타는 리드 아웃 LSI1에서 짝수번째 블록의 데이타는 리드아웃 LSI2에서 리드 아웃을 해야 올바른 데이타 처리를 할 수 있다.
이 경우에는 데이타 라인과 데이타 라인 사이의 크로스 오버로 인한 기생 커패시턴스는 생기지 않지만 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인 사이의 크로스 오버(e 부분)로 인한 기생 커패시턴스는 그대로 존재하며 포토 다이오드 역바이어스 인가 라인과 데이타 라인 사이의 크로스 오버(f 부분)로 인한 기생 커패시턴스 그리고 포토 다이오드 역바이어스 인가라인과 게이트 어드레스 라인사이의 크로스 오버(g 부분)로 인한 기생 커패시턴스가 형성된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서는 먼저 제1도의 경우 데이타 라인과 데이타 라인 사이의 크로스 오버로 인한 기생 커패시턴스, 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인 사이의 크로스 오버(a′부분)로 인한 기생 커패시턴스가 존재하여 크로스 토크(Crosstalk) 및 리크(leak)의 원인이 되며, 데이타 신호의 차아지들중 일부가 중간에서 흡수되어 데이타를 부정확하게 만들기 쉽다.
또한, 중간에서 흡수된 전하들을 다시 디스차아지시켜 리드 아웃 LSI로 전달시키기 위해서는 게이트 바이어스가 오프된 후 일정한 차아지 전달시간을 주어여 함으로 데이타 리드 아웃타임의 불필요한 증가를 가져온다.
한편, 제2도의 경우 제1도에서의 문제점을 해결하고자 고안된 경우이지만 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인간의 크로스 오버(c,d 부분)로 인한 기생 커패시턴스를 제거할 수 없고, 게이트 어드레스 라인과 게이트 어드레스 라인 사이의 크로스 오버(d' 부분)로 인한 기생 커패시턴스가 형성되는 결점이 있다.
그리고 제3도의 경우 게이트 어드레스 라인과 데이타 라인간의 크로스 오버(e 부분)로 인한 기생 커패시턴스가 발생하고 데이타 신호의 노이즈 발생 요인이 되는 포토 다이오드 역바이어스 인가라인과 데이타 라인아이의 크로스 오버(f 부분)로 인한 기생 커패시턴스가 존재하며, 게이트 어드레스 라인과 포토 다이오드 역바이어스 인가 라인사이의 크로스 오버(g부분)로 인한 기생 커패시턴스가 존재하게 되는 결점이 있다.
특히 이러한 맨더 라인방식의 경우 데이타 라인들이 단위 셀들 사이를 지나가기 때문에 일정피치로 놓이게 되는 포토 다이오드의 크기를 감소시키게 되어 영상 센서의 효과적인 영역에 해당하는 수광면적이 줄어들게 됨으로 디바이스의 질을 저하시킬 뿐만 아니라 하이 리조루션(High Resolution)용 영상 센서에는 적용이 불가능한 결점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 제반 결점을 해결하기 위한 것으로 리니어 콘택 영상 센서에서 가장문제가 되고 있는 매트릭스 회로 방식에서 극복하기가 어려운 메탈 라인들간의 크로스 오버를 제거한 개선된 콘택 영상 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 데이타 라인과 다른 메탈라인과의 크로스 오버로 인한 기생 커패시턴스를 제거하여 고화질의 콘택 영상 센서를 구현하는데 있다.
이하에서 이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 제4도는 본 발명의 난(Non) 크로싱 메탈라인 방식의 리니어 연상 센서의 전체 회로구성도이고 제5도는 제4도의 단위 셀들의 회로설계 구성도를 나타낸 것으로 단위 셀(1)은 1개의 포토 다이오드와 1개의 TFT 스위칭 소자로 구성되며 이때 TFT 소자의 소오스 전극(3)은 포토 다이오드(PD)의 하부 메탈 전극(6)이 되고 게이트 전극(4)은 바로 왼쪽에 있는 단위 셀의 포토 다이오드(PD)의 상부 ITO 투명전극(6, 7)과 콘택을 이루게 된다.
그리고 각각의 블록은 n개의 단위 셀들의 연속적인 전형적 배열로 구성되며 본 발명의 영상 센서는 이렇게 구성된 m개의 블록들의 선형적 배열로 구성된다.
또한, 각 블록의 데이타 라인(D1… Dm)들은 각 블록을 구성하는 n개의 단위 셀(1)에 있는 TFT 소자의 드레인 전극(5)들과 공통으로 연결되어 각 블록당 1개씩의 데이타 라인을 갖게 되며 총 m개의 데이타 라인으로 구성된다.
한편, 게이트 어드레스 라인(G1…, Gn)들은 게이트 어드레스 라인과 연결되어야 할 단위 셀의 바로 왼쪽에 있는 단위셀의 포토 다이오드(PD)의 상부 ITO 투명전극(7)과 연결되고 이 상부 ITO 투명전극(7)은 우측에 있는 단위 셀의 TFT 소자의 게이트 전극(4)과 연결되어 게이트 어드레스 라인이 형성된다.
즉, 각 블록의 n개의 단위 셀에 있는 TFT 소자의 게이트 전극(4)들은 n개의 게이트 드레스 라인과 각각 연결되며 이 n개의 게이트 어드레스 라인들을 m개의 모든 블록에 있는 n개의 단위 셀들과 공통 연결되는 것으로, 예를 들어 게이트 어드레스 라인(G1)은 각 블록의 단위 셀 1에 있는 TFT 소자들(즉 TR1,, TR2,1,…TRm.,)의 게이트 전극들과 연결되며, 게이트 어드레스 라인(G2)은 각 블록의 단위 셀 2에 있는 TFT 소자들(즉, TR1.2, TR2,2,…TRm,2)의 게이트 전극들과 연결된다.
그리고 포토 다이오드 역바이어스 인가라인은 게이트 어드레스 라인이 포토 다이오드(PD)의 상부 ITO투명전극(7)과 콘택을 이루고 있기 때문에 게이트 어드레스 라인을 통해 포토 다이오드(PD)에 역바이어스를 인가하게 구성된다.
다시말해서, 본 발명에서는 게이트 어드레스 라인과 포토 다이오드 역바이어스 인가라인이 독립적으로 존재하는 것이 아니고 게이트 바이어스와 포토 다이오드(PD)의 역바이어스를 동시에 인가할 수 있는 게이트 어드레스 및 포토 다이오드 역바이어스 인가 공통라인(2)을 갖게 된다.
제6도는 제5도의 A-A' 선 단면도로 TFT 소자의 소오스 전극(3)이 포토 다이오드(PD)의 하부 메탈전극(6)이 되는 것과 게이트 어드레스 및 포토 다이오드 역바이어스 인가 공통라인(2)과 포토 다이오드(PD)의 상부 ITO 투명 전극(7)이 연결되는 배선구조를 보여준다.
제7도는 제5도이 A-A" 선 단면도로 한 단위 셀의 TFT 소자의 게이트 소자의 게이트 전극(4)이 바로 왼쪽에 있는 단위 셀의 포토 다이오드(PD)의 상부 lTO 투명전극(7)과 연결되는 것과, 게이트 어드레스 및 포토 다이오드 역바이어스 인가 공통라인(2)과 포토 다이오드 상부 ITO 투명전극(7)이 연결되는 배선구조를 보여준다.
이와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용, 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 1개의 게이트 어드레스 라인은 m개의 각 블록안에 있는 같은 번째의 단위 셀을 어드레스 하도록 되어 있기 때문에 예를 들어 게이트 어드레스 라인(G3)에 게이트 바이어스가 인가될 경우 이 게이트 바이어스는 각 블록의 3번째 단위 셀에 있는 TFT 소자들(즉, TR1,3, R2,3,…TRm,3)의 게이트 전극(4)에 인가되어 이들 TFT 소자들이 온상태가 됨으로 각 블록에서 3번째 단위 셀에 있는 포토 다이오드들(즉 PD1,3, PD2,3,…PDm,3)에 축적되어 있던 포트 차아지들이 각각의 TFT 소자와 각 블록의 데이타 라인을 통해 리드 아웃 LSI로 전달되어 데이타 처리가 이루어진다.
이와같은 방법으로 게이트 어드레스 라인, 즉 G1에서 부터 Gm까지 게이트 바이어스를 순차적으로 인가시킴으보써 각 블록을 기준으로 할때 단위 셀 1에서 부터 단위 셀 n까지의 데이타를 리드 아웃하게 된다.
이때, 게이트 바이어스와 포토 다이오드의 역 바이어스를 공통라인을 통해 인가함으로 각 블록의 3번째 단위 셀들의 데이타를 리드 아웃하기 위하여 게이트 어드레스 라인(G3)에 인가되는 게이트 바이어스는 3번째 단위 셀들에 있는 TFT 소자들 온상태로 만든다.
여기서 TFT 소자를 온상태로 만드는 전압을 VGm라고 하면 포토 다이오드들에 축적되어 있던 포토 차아지들이 데이타 라이들을 통해 리드 아웃 LSI로 전달된 후에 TFT 소자를 오프상태로 만들기 위해 게이트 어드레스 라인(G3)에 인가되는 게이트 오프전압은 단지 TFT 소자만을 오프상태로 만드는 게이트 오프전압 VG,OFF이 아니고 단위 셀 3들에 있는 TFT 소자(TR1,3, TR2,3, TRm,3)를 오프상태로 만듬과 동시에 단위 셀 2들에 있는 포토 다이오드들(PD,1,2, PD2,2, PDMm,2)을 역바이어스 상태로 만들어 주는 포토 다이오드 역바이어스, 즉 VPD가된다.
다시 말해서 VPD=VG,OFF가 된다.
이는 한 단위 셀의 TFT 소자에 인가되는 게이트 바이어스가 바로 왼쪽에 있는 단위 셀의 포토 다이오드(PD)의 상부 lTO 투명전극을 통해 인가되기 때문이다.
따라서, 제4도에서 게이트 바이어스 및 포토 다이오드 역바이어스가 인가 공통라인에 바이어스 전압을 순차적으로 인가시키는 역할을 하는 구동회로에 표시된 바와 같이 각 블록의 단위 셀 1들에 게이트 바이어스를 인가시키는 게이트 어드레스 라인(G1)은 동시에 단위 셀 n들에 있는 게이트 바이어스를 인가시키는 VPD,n가 된다.
마찬가지로 G2는 동시에 VPD,1이 되며, G3는 동시에 VPD,2가 되고, G4는 동시에 VPD,3가 되며…Gm은 동시에 VPD,1이 된다.
한편, 제8도는 본 발명의 난 크로싱(Noncrossing) 메탈 라인방식의 리니어 영상 센서의 신호 처리방법을 설명하기 위한 임의의 단위 그룹 n(즉 임의의 게이트 어드레스 라인 Gn에 게이트 바이어스가 인가되었다고 가정할때 어드레스되는 각 블록의 n번째 단위 셀들)의 신호 출력 처리를 보여주는 타이밍 챠트이다.
여기서 그들 n의 포토 다이오드(PD)는 축적시간, tSt동안 포토 차아지를 축적하고 있다가 그룹 n의 TFT소자에 게이트 전압, VG,ON이 인가되어 TFT가 온상태가 되면 이 포토 다이오드들은 리드 아웃 LSI에 있는 축적 커패시터, CST로 전달된다.
이러한 차아지 전달이 완전히 이루어지는데 걸리는 시간, ttrans동안 TFT 소자에 VG,ON이 인가되어 TFT를 온상태로 유지시키게 된다.
이와같이 차아지 전달이 완료된 후 TFT 소자를 오프상태로 만듬과 동시에 그룹 n-1의 포토 다이오드에 역바이어스 전압이 되는 VPD(=VG,OFF)가 인가되게 하고 이때 형성되는 축적 커패시터, Cst의 출력신호 전압을 리드 아웃 LSI에서 리드 아웃하여 데이타 처리를 한다.
이 데이타 처리가 완료된 후 다시 그룹 n+1의 데이타를 리드 아웃하기 위해 그룹 n+1의 TFT 소자에 게이트 진압 VG,ON을 인가시킨다. 이 게이트 인가 전압은 그룹 n의 포토 다이오드의 상부 ITO 투명전극(7)을 통해 인가됨으로 그룹 n+1에 VG,ON이 인가되는 시간, ttrans동안 그룹 n의 포토 다이오드(PD)에 축적되는 포토 차아지에 미소한 변화를 주게 되지만 트랜스(trans)는 포토 다이오드(PD)가 포토 차아지를 축적하는 시긴 tst에 비해 무시되는 짧은 시간이며, 이러한 미소한 변화를 주는 시점이 그룹 n의 데이타가 리드아웃된 직후이기 때문에 그리고 포토 다이오드(PD)에 축적되는 포토 차아지의 양은 차아지 축적시간, tst에 의존하는 것이 아니고 포토 다이오드(PD)에 입사되는 빛의 파장 및 세기에 의존하기 때문에 그룹 n의 데이타에는 전혀 영향을 미치지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 기존 박막 디바이스로 구성되는 매트릭스 회로 배선방식의 TFT콘택 영상 센서에서 메트릭스 회로 배선방식에서 극복하기가 거의 불가능한 메탈 라인들간의 크로스 오버부분들을 제거함으로써 이러한 크로스 오버 부분에서 형성되는 기생 커패시턴스들로 인한 노이즈의 발생을 제거할 수 있으며, 이에 따라 고화질의 콘택 영상 센서를 얻을 수 있는 유익한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 발광 소자와 스위칭 소자로 구성된 n개의 단위 셀들의 연속적인 선형적 배열로 이루어지는 m개의 블록과 구동희로사이에 게이트 바이어스와 포토 다이오드 역바이어스가 공통으로 인가되게 다수의 라인을 구비하고, 상기 스위칭 소자측에 각 블록당 1개씩의 데이타 라인을 구비하며, 상기 데이타 라인과 출력측사이에는 리드 아웃 LSI를 구비하여서 구성됨을 특징으로 하는 콘택 영상 센서.
  2. 제1항에 있어서, 발광소자와 스위칭소자는 각각 포토 다이오드와 TFT로 구성되어 TFT의 드레인전극이 블록별로 병렬 접속됨을 특징으로 하는 콘택 영상 센서.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 게이트 어드레스 라인은 포토 다이오드의 상부 ITO 전극과 바로 옆의TFT의 게이트 전극에 공통 접속되고 TFT의 소오스 전극은 포토 다이오드의 하부 메탈과 접속됨을 특징으로 하는 콘택 영상 센서.
KR1019910024473A 1991-12-26 1991-12-26 콘택 영상 센서 KR940006933B1 (ko)

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