KR950009816B1 - 광전변환장치 - Google Patents

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KR950009816B1
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데쯔야 시마다
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캐논 가부시끼가이샤
야마지 게이조오
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    • H04N25/701—Line sensors

Abstract

내용 없음.

Description

광전변환장치
제1도는 종래 광전변환장치의 회로도.
제2도는 종래 광전변환장치의 작동을 설명하기 위한 타이밍 챠트.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 광전변환장치의 회로도.
제4도는 제3도의 광전변환장치의 작동을 설명하기 위한 타이밍 챠트.
제5a 및 5b도는 제3도의 광전변환장치에 따른 광전변환부의 개략 단면도와 평면도.
제6도는 본 발명의 제2실시예의 병렬/직렬 변환부의 회로도.
제7도는 본 발명의 제3실시예에서 병렬/직렬 변환부의 회로도.
제8도는 본 발명의 광전변환장치의 적용되는 팩시밀리 장치의 개략 구성도이다.
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 광전변환장치, 특히 팩시밀리 장치, 화상판독기, 복사기, 전자칠판 등과 같은 화상처리장치의 입력부에 사용되는 광전변환장치에 관한 것이다.
[배경기술]
최근에, 등배광학계(equal magnification optical system)까지는 통라인센서가 팩시밀리 장치, 이미지 판독기 등의 축소화와 고성능화를 실현하기 위해 광전변환장치로서 개발되고 있다.
지금까지의 이런 종류의 라인센서는 1열의 어레이 형상으로 배열된 광전변환소자에 대해, 스위치 소자 등이 구성된 신호처리를 위한 집적회로(이후로는 IC로 약함)를 접속함으로써 구성된다. 그러나, 팩시밀리 장치의 G3 표준에 따르면 광전변환소자의 수로써, A4 크기의 경우에 1728 소자가 필요하다.
그래서, 장착단계의 수가 증가하고 제조비용과 신뢰성에 대한 요구를 충분히 만족시키는 라인센서는 아직 얻어지지 않고 있다. 한편, 지금까지는 매트릭스 배선에 의한 구성이 신호처리 IC와 장착단계의 수를 줄이기 위한 구성으로 사용되어 왔다. 박막 트랜지스터(이후부터는 TFT로 약하여 사용)를 스위치 소자로서 사용하고, 광전변환소자, 박막 트랜지스터, 매트릭스 배선 등을 포함하는 일체적인 구조를 사용하여, 신호처리 IC의 기능을 경감시키고 높은 판독속력을 실현시키는 긴밀착(long contact)형의 이미지 판독장치를 저렴하게 제공하려는 시도가 있어 왔다.
더욱이, 낮은 제작비용과 높은 신뢰도의 긴밀착형의 화상판독장치를 제공하기 위하여, 광전변환소자의 광전변환층과 TFT의 반도체층을 비결정 실리콘과 같은 동일 물질로 형성하고, 광전변환소자, TFT, 매트릭스 배선 등을 동일 제조과정을 사용하여 동일 기판상에 일체적으로 형성함으로써 이루어지는 방법이 개발되어 있다. 또한, 소형화 및 저비용을 실현하기 위하여, 균등 확대섬유렌즈 배열을 사용함이 없이 유리등과 같은 투명한 스페이서를 통하여, 원고로부터 반사된 빛을 광전변환소자가 직접 검출하는 광전변환장치가 제안되고 있다.
제1도는 앞서 본 발명자에 의하여 제안된 종래의 광전변환장치의 등가 회로도이다. 광전변환소자(S1-1내지 S36-48)에 입사된 광(light) 정보는 광전변환소자(S1-1내지 S36-48)로부터 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs36-48), 전송용 TFT(T1-1내지 T36-48), 리세팅 TFT(R1-1내지 R36-48) 및 매트릭스 신호배선(L1내지 L48)을 통하여 전달되어 병렬 전압출력된다. 더욱이, 이 병렬 전압출력은 판독 스위치(IC)에 공급되어 직렬신호가 되며, 이 직렬신호가 외부로 출력된다.
상기 종래의 광전변환장치의 구성의 예에서, 픽셀의 전체수에 해당하는 1728 비트의 광전변환소자가 48비트씩 36블록으로 나누어진다.
36블록의 작동은 블록단위별로 순차적으로 실행된다.
제2도는 균일한 화상농도의 원고가 종래의 광전변환장치에 의하여 판독될때 타이밍 챠트를 도시한다. 제1블록의 광전변환소자(S1-1내지 S1-48)에 입사된 광정보는 광전류로 변환되고, 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)에 전하로서 축적된다.
소정시간 경과후에, 전송용의 제1전압펄스를 시간(t1)동안 게이트 구동라인(G1)에 인가하고, 전송용 TFT(T1-1내지 T1-48)를 온(on) 상태로 전환한다.
축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)의 전하는 매트릭스 신호배선(L1내지 L48)을 통하여 전달되어 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)로 전송되고, 그래서 부하 콘덴서의 전위(VL1내지 VL48)가 상승한다(전송동작).
이어서, 시프트 레지스터(SR2)로부터 게이트 구동라인(g1내지 g48)으로 전압펄스가 순차적으로 공급되며, 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)가 순차적으로 온상태로 전환되고, 이로써 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)로 전송된 제1블록의 신호를 직렬신호로 변환시킨다.
임피던스 변환의 완결후에, 직렬신호가 광전변환장치의 외부로 읽혀진다.
그후에, 리세트용 전압펄스(Cres)를 시간(t2)동안 리세트 스위치(Rsw1내지 Rsw48)에 공급하여 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)를 리세팅시킨다. 그리고나서, 전압펄스가 게이트 구동라인(G2)에 공급되고 제2블록의 전송동작이 시작된다.
동시에, 리세트 TFT(R1-1내지 R1-48)가 온으로 되고, 제1블록의 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)에 있는 전하가 리세트되어 다음 판독동작을 위하여 준비한다.
상기와 같이 유사한 방법으로 게이트 구동라인(G3,G4,…)을 순차적으로 구동시켜서 1라인분의 데이타를 출력한다. 종래 광전변환장치에서는, 전송동작, 판독동작 및 리세팅 동작이 상기에서 언급된 바와 같이 블록 단위로 순차적으로 실행된다. 그래서, 광전변환장치로부터의 화상신호가 제2도에서 Vout에 도시된 것처럼 간헐적으로 출력된다. 팩시밀리 장치 등과 같은 시스템의 화상입력부로서 종래의 광전변환장치를 사용하기 위하여, 광전변환장치로부터 출력되는 간헐신호를 연속신호로 변환하기 위한 처리회로가 필요하고, 쉐이딩(Shading) 보정 등을 시행하기 위한 보정회로가 복잡하게 된다는 문제점이 있다. 예를들어, 화상처리 되기전에 광전변환장치의 신호출력을 라인 메모리에 일시적으로 기억시키고, 그후에 간헐신호를 연속신호로 변환시키기 위한 처리가 필요하다. 또는, 화상처리를 비연속적으로 시행하는 것이 필요하다.
결과적으로, 종래 광전변환장치에서 전체 시스템의 비용이 상승하는 문제점이 있다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 상기의 문제를 해결할 수 있는 광전변환장치를 제공하는 것이다. 실제적으로 언급하면, 저렴하고 고화상 품위의 광전변환장치를 제공하는 것이 발명의 목적이다. 본 발명의 다른 목적은 매트릭스 방식으로 구동되는 광전변환장치의 신호출력에서 블록간 신호가 발생되지 않는 기간을 완전히 또는 실질적으로 제거할 수 있고, 판독 속력을 실질적으로 높일 수 있는 광전변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 신호출력에서 블록간 신호가 출력되지 않는 기간을 제거하기 때문에, 즉 화상처리를 비연속적으로 처리를 할 필요가 없기 때문에, 화상이 처리되기 전에 광전변환장치의 신호출력을 일시적으로 기억하기 위한 처리 그리고 팩시밀리 장치 등과 같은 시스템상에서 간헐신호를 연속신호로 변환하기 위한 처리를 수행할 필요가 없는 장점을 가지며, 이로써 전체 비용상승과 화상 품위의 저하를 일으키지 않는 광전변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 광전변환장치, 전송 스위칭 소자, 매트릭스 신호배선 및 게이트 구동배선이 동일 기판상에 배열되어 병렬신호를 출력하는 광전변환부 ; 게이트 구동배선에 구동신호를 인가하기 위한 구동 스위치부 ; 및 매트릭스 신호배선으로부터 전송되는 병렬신호를 직렬신호로 변환시켜 외부에 판독되도록 하기 위한 판독 스위치부를 포함하며, 상기 판독 스위치부는 매트릭스 신호배선에 접속된 전송용 스위치, 판독용 콘센서 및 순차적으로 전환시켜 판독용 콘덴서로부터 직렬신호로서 병렬신호를 판독하는 판독용 스위치로 구성되는 광전변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 동일 기판상에 복수의 광전변환소자, 전송 스위칭 소자, 매트릭스 신호배선 및 게이트 구동배선을 배치하여 병렬신호를 출력하는 광전변환부 ; 구동신호를 상기 게이트 구동배선에 인가하기 위한 구동스위치부 ; 및 매트릭스 신호배선으로부터 전송된 병렬신호를 직렬신호로 변환하고 이 직렬신호를 출력시키는 판독 스위치부를 포함하고, 상기 판독 스위치부는, (a) 상기 매트릭스 신호배선에 각각 접속되고 동시에 함께 구동되는 복수의 전송 스위치, (b) 복수의 판독 콘덴서, (c) 상기 복수의 판독 콘덴서에 저장된 캐리어를 판독하는 복수의 판독 스위치 및 (d) 적어도 하나의 상기 전송 스위칭 소자의 제1구동기간(i)과 적어도 하나의 상기 판독 스위치의 제2구동기간(ii) 사이에 부분적인 중첩이 발생하도록 상기 복수의 판독 스위치를 순차적으로 전환시켜 상기 판독 스위치들을 판독하는 판독수단을 포함하는 광전변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 (a) 복수의 광전변환소자, (b) 상기 복수의 광전변환소자중의 하나에 대응하게 제공된 축적 콘덴서(b1)와 상기 하나의 광전변환소자에 대응하게 제공된 스위치 소자(b2)와 리세트 스위치(b3)를 각각 구비하는 복수의 블럭, (c) 상기 블럭내에 순서에 따라 화상정보를 출력하는 매트릭스 배선 및 (d) 상기 매트릭스 배선에 대응하는 복수의 부하 콘덴서를 포함하는 광전변환부 ; 및 (e) 상기 매트릭스 배선의 출력라인에 각각 연결된 복수의 판독 스위치 소자, (f) 상기 매트릭스 배선의 각 출력라인에 각각 연결되고 대응하는 부하 콘덴서보다 적은 용량을 각각 갖는 복수의 판독 콘덴서, (g) 상기 부하 콘덴서에 저장된 캐리어를 상기 판독 콘덴서에 전송하는 복수의 전송 스위치 소자, (h) 상기 판독 콘덴서를 리세팅하는 리세트 수단, (i) 상기 부하 콘덴서를 리세팅하는 추가의 리세트 수단 및 (j) 상기 판독 스위치 소자를 순차적으로 구동하는 구동수단을 포함하는 판독회로를 포함하고, 상기 블럭중 하나의 상기 스위치 소자중 하나가 구동하는 동안에 또 다른 블럭의 스위치 소자의 리세트 스위치 소자가 구동되며, 상기 판독 스위치 소자도 함께 온(ON) 되는 광전변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 광전변환장치에 따라, 블록마다 매트릭스 구동되는 종래의 광전변환장치에서 문제를 야기시키는 간헐적인 출력을 해결하고, 블록간 신호가 발생되지 않는 시간을 제거하여, 광전변환장치의 판독속도를 실질적으로 빠르게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 광전변환장치를 활용함으로써, 팩시밀리 장치 등과 같은 시스템상에서의 화상처리가 간편한 장치에 의하여 실행되기 때문에, 전체 시스템의 비용면에서의 증가와 화상품위의 감소가 생기지 않게 되는 장점이 있다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
이하 본 발명을 도면과 관련하여 상세하게 설명할 것이다. 제3도는 본 발명에 따르는 바람직한 제1실시예로서 광전변환장치의 등가회로도를 도시한다.
본 실시예에서, 동일 기판상에 형성된 광전변환소자부, 축적 콘덴서부, TFT부, 매트릭스 신호배선부, 게이트 구동배선부 등을 포함하는 광전변환부의 구성은 제1도에 도시된 종래의 광전변환장치의 등가회로와 근본적으로 유사하다.
본 실시예의 광전변환장치가 종래의 광전변환장치와 등가회로면에서 다른 특징은, 전송 스위치(Usw1내지 Usw48) 및 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)가 매트릭스 신호배선부의 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)의 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48) 사이에 제공되고, 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)를 리세트하기 위한 리세트 스위치(Vsw)가 더 제공된 판독 스위치부에 있다. 전송 스위치(Usw1내지 Usw48)는 각각 매트릭스 신호배선(L1내지 L48)에 접속되고, 매트릭스 신호배선(L1내지 L48)상에 형성된 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)에 축적된 전하를 판독콘덴서(CT1내지 CT48)에 전송하기 위하여 사용된다.
이 전송 스위치(Usw1내지 Usw48)는 전송펄스(Gt)에 의하여 동시에 구동된다.
판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)는 각각 판독 콘덴서에 접속되고, 순차적으로 이 판독 스위치를 전환함으로써 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)의 전위를 순차적으로 증폭기(Amp)를 통하여 광전변환장치의 외부에 판독한다.
판독 스위치는 시프트 레지스터(SR2)에 의하여 순차적으로 구동된다.
Rsw1내지 Rsw48은 매트릭스 신호배선부에 형성되는 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)와 전송 스위치(Usw1내지 Usw48) 사이에 설치되는 리세트 스위치를 나타내며, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)의 전위를 리세트 전위(VR)로 리세트하기 위하여 사용된다. 리세트 스위치는 리세트 펄스(Cres)에 의하여 구동된다.
Vsw는 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)의 전위를 리세트 전위(VR)로 리세트하기 위한 리세트 스위치를 나타낸다.
리세트 스위치(Vsw)는 리세트 펄스(gres)에 의하여 구동된다.
제4도는 제1실시예의 광전변환장치의 판독동작을 도시하는 타이밍 챠트이다. 원고는 일정 화상농도를 가지는 것으로 가정한다.
제1블록의 광전변환소자(S1-1내지 S1-48)로 입사된 광정보는 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)에 전하로써 축적된다.
소정시간의 경과후에, 시프트 레지스터(SR1)로부터 제1게이트 구동라인(G1)에 전압펄스가 인가되고, 그래서 전송 TFT(T1-1내지 T1-48)가 온이 된다.
이로써, 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)의 전하가 매트릭스 신호배선(L1내지 L48)을 통하여 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)로 전송된다. 이런 전하의 전송을 위해 필요한 게이xm 펄스폭(t1)은 축적 콘덴서(Cs)와 부하 콘덴서(CL)의 용량치중 작은쪽의 값과 전송 TFT(T)의 온(on) 저항(Rt)에 의하여 결정되는 시간상수에 의존한다.
축적 콘덴서(CS)는 10 내지 20pF의 범위내의 값에서 적절히 설정된다.
부하 콘덴서(CL)는 100 내지 300pF의 범위내의 값으로 설정된다.
a-Si : H를 사용하는 TFT의 온 저항(Rt)은 수 MΩ이 될 정도로 고저항이기 때문에, 시간상수는 10 내지 400㎲의 범위내의 값으로 설정된다. 이어서, 게이트 구동신호(Gt)를 인가함으로써, 전송 스위치(Usw1내지 Usw48)는 동시에 온이 되고, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)에 축적된 신호전하는 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)로 동시에 전송된다. 이런 전하의 전송을 위하여 필요한 게이트 펄스(Gt)의 길이(t3)는 전송 스위치(Usw)의 온 저항(Ru)과, 부하 콘덴서(CL) 및 판독 콘덴서(CT)의 용량치중 작은쪽 값에 의해 정해지는 시간 상수에 의존한다.
부하 콘덴서(CL)는 100 내지 300pF의 범위의 값으로 설정된다.
판독 콘덴서(CT)는 10 내지 20pF의 범위의 값으로 설정된다.
온 저항(Ru)은 만약 일반적인 아날로그 스위치가 사용된다면 50 내지 300Ω의 범위의 값으로 선택될 수 있기 때문에, 시간상수는 100ns 또는 그 이하의 작은 값으로 설정될 수 있다.
이어서, 전압펄스를 시프트 레지스터(SR2)로부터의 게이트 구동라인(g1내지 g48)에 인가함으로써, 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)에 전송된 제1블록의 신호 전하는 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)에 의하여 직렬신호로 변환된다. 이 직렬신호는 증폭기(Amp)에 의하여 증폭되어 광전변환장치의 외부에 출력전압(Vout)으로써 출력된다.
1블록부분의 신호출력이 출력되는 기간(t4)은 판독 스위치(Tsw)의 온 저항(Rt), 증폭기(Amp)의 배선용량을 포함하는 입력용량 및 증폭기의 반응속력에 달려있다. 그러나, 기간(t4)은 비트당 1 내지 2㎲의 범위의 값으로 선택되기 때문에, 48비트당 약 50 내지 100㎲의 범위의 값으로 된다.
판독동작에서, 리세트 펄스(gres)는 게이트 구동라인(g1내지 g48)에 인가되는 전압 펄스가 고전압으로 되는 기간의 후반기간(t5)에 순차적으로 리세트 스위치(Vsw)에 인가된다. 이로써, 이 후반기간(t5)에서는, 판독 스위치(Tsw)와 리세트 스위치(Vsw)가 동시에 온이 되고, 판독 콘덴세 (CT1내지 CT48는 순차적으로 리세트 전위)VR로 리세트된다. 이 리세트를 위하여 필요한 게이트 펄스(gres)의 길이(t5)는, 리세트 스위치(VSW)의 온저항(Rv), 판독 스위치(Tsw)의 온 저항(Rt) 및 판독 콘덴서(CT)의 값에 의하여 결정되는 시간상수에 의존한다.
그러나, 판독 콘덴서(CT)의 값은 10 내지 20pF의 범위의 값으로 설정된다.
온 저항(Rv 및 Rt)은 만약 일반적인 아날로그 스위치가 사용된다면, 50 내지 300Ω의 범위의 값으로 설정될 수 있기 때문에, 시간상수는 100ns 또는 그 이하의 작은 값으로 할 수 있다.
한편, 상기 신호판독동작과 병행하여 리스테 펄스(Cres)를 리세트 스위치(Rsw1내지 Rsw48)에 인가함으로써 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)는 동시에 리세트된다.
부하 콘덴서를 리세트하기 위하여 필요한 게이트 펄스(gres)의 길이(t2)는 리세트 스위치(Rsw)의 온 저항(Rr), 매트릭스 신호배선의 저항 및 부하 콘덴서(CL)의 값에 의하여 결정되는 시간상수에 의존하며, 이 길이(t2)는 약 수 ㎲의 값으로 설정된다. 리세팅 동작의 완결후에, 전압펄스는 시프트 레지스터(SR1)로부터 게이트 구동배선(G2)으로 인가되고, 제2블록의 전송동작이 시작된다.
전송동작과 동시에 제1블록의 리세트 TFT(R1-1내지 R1-48)가 온된다.
제1블록의 축적 콘덴서(Cs1-1내지 Cs1-48)의 전하는 리세트 전위(VR)로 리세트되며, 다음 축적동작을 위한 준비가 이루어진다. 이상의 동작설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 광전변한장치에 따라, 블록간 신호가 신호출력(Vout)으로 출력되지 않는 기간을 제거할 수 있으며, 판독속력은 실질적으로 빠르게 할 수 있다.
즉, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)에서의 신호전하를 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)로 전송함으로써, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)의 리세팅 동작과 다음 블록의 전송동작을 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)에 의한 판독동작과 병행하여 시행할 수 있다.
이로써, 1블록의 판독동작 및 리세팅 동작에 요구되는 시간은, 전송 TFT가 온상태일때 기간(t1), 판독콘덴서로 전하를 전송하기 위한 기간(t3) 및 부하 콘덴서를 리세트하기 위한 기간(t2)의 합(t1+t2+t3)과 판독 스위치(TSW1내지 TSW48)가 동작하는 기간(t4)중 더 긴쪽에 의하여 결정된다.
실질적으로 기간(t3)은 상기에서 언급된 것처럼 100ns 또는 그 이하로 짧기 때문에, 기간(t1+t2)과 기간(t4)중의 더 긴 기간에 의하여 사실상 결정된다. 종래의 광전변환장치에서는, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)의 신호전하가 판독 콘덴서(CT1내지 CT48)로 전송되지 않기 때문에, 부하 콘덴서(CL1내지 CL48)의 리세트 동작과 다음의 블록전송 동작은 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)의 동작과 병행하여 시행될 수 없다.
따라서, 1블록의 판독과 리세팅 동작을 실행하는데 요구되는 시간은, 전송 TFT가 온상태에 있을때의 기간(t1), 부하 콘덴서를 리세트하는 기간(t2) 및 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)가 동작할때의 기간(t4)의 합(t1+t2+t4)에 의하여 결정된다.
예를들어, 기간 t1, t2및 t4를 각각 40㎲, 5㎲ 및 50㎲로 설정하면, 1블록당 판독시간은 종래 장치의 경우에 95㎲가 된다. 본 실시예에 따르면, 기간(t4)이 속도결정단계로 되어서 50㎲가 되고, 그 속력은 약 50% 상승될 수 있다.
본 실시예에서 만약 블록당 판독시간을 종래장치에서와 같이 설정한 경우, 즉 상기 예에서 95㎲로 설정된다면, 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)가 동작하는 시간(t4)은 50㎲에서부터 95㎲까지 변환할 수 있으며, 전송 TFT 가 온상태에 있을때의 기간(t1)과 부하 콘덴서를 리세트하기 위한 기간(t2)의 합(t1+t2)을 95㎲의 긴 시간으로 설정할 수 있다. 이로써, 각 기간을 제한하는 스위치(TFT들과 일반 아날로그 스위치)의 온 저항을 큰 값으로 즉, 스위치의 규격을 작게할 수 있게 된다.
만약 상기에서 언급한 것처럼 판독 속력을 상승시킬 필요가 없으면, 칩의 크기를 소형화하고 스위칭 잡음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 블록간 신호가 신호출력(Vout)에서 출력되지 않는 기간이 제거되기 때문에, 화상처리되기전에 광전변환장치의 신호출력을 라인 메모리에 일단 기억시키고 간헐적인 신호를 연속신호로 변환시키기 위한 처리를 시행할 필요가 없다. 또는, 화상처리를 비연속적으로 시행할 필요가 없다.
이로써, 전체 시스템의 비용이 증가되지 않고 화상 품위가 떨어지지 않는 장점이 있다.
제5a도와 5b도는 본 실시예의 광전변환장치에 따른 광전변환부의 개략 단면도와 평면도이다. 본 실시예에서, a-Si : H를 사용하여 광전변환소자부(1), 축적 콘덴서(2), TFT부(3 및 4), 매트릭스 신호배선부(5) 및 게이트 구동배선부(6) 등이 동일 공정에 의하여 투광성 절연기판(10) 상에 일체로 형성되어 있다.
Al, Cr 등으로 만들어지는 제1도전체층(24), SiN 등으로 만들어지는 제1절연층(25), a-Si : H로 만들어지는 광도전성 반도체층(26), n+형 a-Si : H로 만들어지는 옴(ohmic) 콘택터층(27) 및 Al, Cr 등으로 만들어지는 제2도전체층(28)이 절연기판(10) 상에 형성되어 있다. 광전변환소자부(1)에서, 부재번호 30 및 31는 상층전극배선을 나타낸다.
원고(P)에 의하여 반사된 신호광(L')은 a-Si : H로 만들어진 광도전성 반도체층의 도전율을 변화시키고 빗형상의 대향하는 상층전극배선(30 및 31) 사이에 흐르는 전류를 변환시킨다.
부재번호 32는 금속으로 된 광차폐층을 나타낸다. 광차폐층(32)은 적당한 구동원에 접속되고 주전극 30(소오스 전극 또는 드레인 전극)과 31(드레인 전극 또는 소오스 전극)에 대항하는 제어전극(게이트 전극)으로서 역할을 하도록 구성될 수도 있다.
축적 콘덴서부(2)는 하층전극배선(33) ; 하층전극배선(33)상에 형성된 제1절연층(25) 및 광도전성 반도체층(26) ; 및 광도전성 반도체층(26)상에 형성되며 광전변환부(1)의 상층전극배선(31)과 계속 이어지는 배선을 포함한다.
축적 콘덴서부(2)는 소위 MIS 콘덴서 구조를 가진다.
양바이어스와 음바이어스중 어느것도 바이어스 조건으로서 사용될 수 있다.
그러나, 하층전극배선(33)이 항상 음바이어스로 설정되도록 바이어스 조건을 정함으로써, 안정된 용량과 안정된 주파수 특성을 얻을 수 있다.
TFT부(3 및 4)는, 게이트 전극으로서 역할을 하는 하층전극배선(34) ; 게이트 절연층으로서 역할을 하는 제2절연층(25) ; 반도체층(26) ; 소오스 전극으로서 역할을 하는 상층전극배선(35) ; 드레인 전극으로서 역할을 하는 상층전극배선(36) 등을 포함한다. 매트릭스 신호배선부(5)에서는, 제1도전층으로 이루어진 개별신호배선(22), 개별신호배선을 덮는 절연층(25), 반도체층(26), 옴콘택트층(27) 및 개별신호배선과 교차하여 제2도전체층으로 이루어진 공통신호배선(37)이 기판에 순차적으로 적층되어 있다.
부재번호 38은 개별신호배선(22)과 공통신호배선(37) 사이의 옴콘택트를 얻기 위한 콘택트홀을 나타낸다.
부재번호 39는 공통배선신호 사이에 제공되는 선간 차폐배선을 나타낸다.
TFT를 구동시키는 게이트 라인의 배선부(6)에서는, 제1도전체층(24)으로 이루어진 개별게이트배선(40), 개별게이트배선을 덮는 절연층(25), 반도체층(26), 옴콘택트층(27) 및 개별게이트배선(40)을 가로지르며 제2도전체층(28)으로 이루어진 공통게이트배선(41)이 기판(10)에 순차적으로 적층된다. 부재번호 42는 개별게이트배선(40)과 공통게이트배선(41) 사이의 옴콘택트를 얻기 위한 콘택트홀을 나타낸다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 실시예의 광전변환장치는, 광전변환소자부, 축적콘덴서부, TFT부, 매트릭스 신호배선부 및 게이트 구동배선부 모두가 광도전성 반도체층, 절연층, 도전체층 등의 적층구조를 가지기 때문에, 이러한 각부는 동일공정에 의하여 동시에 형성된다. 또한, 광전변환소자부(1)와 TFT부(3 및 4)의 반도체 층표면을 주로 보호하고 안정화시키기 위하여 SiN 등으로 만들어지는 패시베이션층(passivation layer ; 11)과 원고(P)의 마찰로부터 광전변환소자 등을 보호하기 위하여 마이크로 시트유리 등으로 이루어진 내마찰층(8)이 제2도전체층(28)상에 형성된다.
투광성 도전체층으로 이루어진 정전기 대응층(Static electricity counter-measure layer ; 15)이 패시베이션층(11)과 내마찰층(8)의 사이에 형성된다.
정전기 대응층(15)은 원고(P)와 내마찰층(8) 사이의 마찰에 의하여 발생되는 정전기가 광전변환소자 등에 좋지 않은 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 배치된다.
조명광(L)과 신호광(L')을 투과시킬 필요가 있기 때문에 ITO 등과 같은 산화물 반도체의 투명도 전막이 정전기 대응층(15)의 재료로써 사용된다.
본 실시예에서는, 정전기 대응층을 함께 형성한 내마찰층 접착층에 의하여 패시베이션층(11)에 접착하고 있다.
본 실시예는 원고로부터 반사되는 빛을 균등확대섬유렌즈 어레이 등을 사용하지 않고 직접적으로 검출하는 소위 완결밀착형이라고 불리는 광전변환장치의 구조를 이용한다. 즉, 팩시밀리 장치 등과 같은 시스템을 대단히 컴팩트한 크기로 구성할 수 있으며, 또 시스템의 구성시 기계의 디자인에 있어 자유도가 증가한다.
본 발명은 또한 균등확대섬유렌즈 등을 사용하는 밀착판독형의 화상판독장치에 사용될 수 있음은 당연하다.
제6도는 본 발명에 따른 바람직한 제2실시예를 도시하며, 여기에서 광전변환부는 제1도에 도시된 제1실시예에서의 것과 유사하기 때문에 병렬/직렬 변환부(12)의 등가회로도만 도시한다.
더미(dummy) 부하콘덴서(CLO), 더미부하콘덴서(CLO)의 전하를 전송하기 위한 전송 스위치(USWO), 판독콘덴서(CTO), 판독 스위치((TSWO), 판독콘덴서(CTO)를 리세트하기 위한 리세트 스위치(VSWO) 및 더미부하콘덴서(CLO)를 리세트하기 위한 리세트 스위치(RSWO)가 제1실시예에서의 병렬/직렬 변환부에 추가된 것이 제2실시예의 특징이다. 또한, 상기 추가회로들을 구동시키기 위한 타이밍 제어회로(OR) 및 더미부하콘덴서의 출력과 통상 신호출력 사이의 차동출력을 얻기 위한 버퍼 증폭기(Amp1), (Amp2)와 차동 증폭기가 추가된다. 제2실시예의 판독동작은 다음과 같이 실시된다. 리세트 펄스(Cres)를 인가함으로써, 리세트 스위치(RSWO)가 리세트 스위치(Rsw1내지 Rsw48)와 동시에 작동하며, 더미부하콘덴서(CLO)는 리세트 전위(VR)로 리세트된다. 전송펄스(Gt)를 인가함으로써, 전송 스위치(USWO)가 전송 스위치(Usw1내지 Usw48)와 동시에 작동한다. 더미부하콘덴서(CLO)의 전하는 판독콘덴서(CTO)로 전송된다.
다음에, 시프트 레지스터(SR2)에 의하여 전압펄스를 제2게이트 구동라인(g1내지 g48)에 순차적으로 인가함으로써, 판독 스위치(Tsw1내지 Tsw48)를 순차적으로 온으로 하여, 버퍼 증폭기(Amp1)으로부터 신호출력을 출력시킨다.
상기 동작과 병행하여 제2게이트 구동라인(g1내지 g48)의 게이트 펄스의 논리합이 계산되는 타이밍에서 판독 스위치(TSWO)를 전환하고, 판독 콘덴서(CTO)의 전위가 버퍼 증폭기(Amp2)를 통하여 출력한다. 다른 한편으로, 판독 콘덴서(CTO)는 판독 콘덴서(CT48)가 리세트되는 타이밍과 같은 타이밍에서 리세트 스위치(VSWO)에 의해 리세트 전원(VR)로 리세트된다.
상기 동작에 의하여, 버퍼 증폭기(Amp2)로부터 출력되는 더미신호가 이상적으로는 리세트 전위(VR)로 설정된다. 그러나, 실제적으로 스위치의 스위칭 잡음이 중첩되어 있다. 마찬가지로 버퍼 증폭기(Amp1)로 부터 출력되는 신호에서도, 광전변환부에 의하여 얻어지는 광정보에 스위치의 스위칭 잡음이 중첩되어 있다. 더미신호에 중첩되어 있는 스위칭 잡음과 광정보에 중첩되어 있는 스위칭 잡음은 사용되는 스위칭 등의 모양을 일치시킴으로써 실질적으로 균등하게 할 수 있다. 그래서, 증폭기(Amp2)로부터 출력되는 더미신호와 증폭기(Amp1)로부터 출력되는 신호사이의 차이를 얻음으로써 스위치 잡음을 없앨 수 있다.
상기에서 언급된 것처럼, 제2실시예에서 더미부하콘덴서(CTO)의 전하를 판독하기 위한 동작을 추가시킴으로써, 신호의 판독시에 문제로 될 수 있는 스위칭 잡음을 제거할 수 있다. 그래서, 본 발명의 광전변환장치는 고품위의 화상처리를 실행하는 팩시밀리 장치나, 화상판독기 등과 같은 시스템에 사용할 수 있다.
제7도는 본 발명에 따른 바람직한 제3실시예를 도시하는 것이며, 더미신호를 판독하고 더미신호와 고유신호출력 사이의 차이를 취함으로써 스위칭 잡음을 없앨 수 있는 제2실시예와 유사한 병렬/직렬 변환부 구성의 다른 예를 나타낸다. 이 제3실시예에서는, 제2실시예에서의 더미부하콘덴서(CLO)대신에 리세트 전위(VR)용 전원이 전송 스위치(USWO)에 직접 접속된다. 전송 스위치(USWO)는 각 비트의 판독 타이밍과 동기되는 타이밍에 게이트 펄스(Gt')에 의하여 구동되기 때문에, 판독 콘덴서(CTO)의 전위는 리세트 전위(VR)로 설정된다. 제2실시예와 유사한 방법으로 이 판독 스위치(TSWO)는 스위치되고 판독 콘덴서(CTO)의 전위는 버퍼 증폭기(Amp2)로 판독된다.
그후에, 판독콘덴서(CTO)는 gres의 타이밍에서 리세트 스위치(VSWO)에 의하여 리세트된다. 제7도에 도시된 구성은 100 내지 300pF의 범위의 큰 용량치의 더미부하콘덴서(CLO)를 필요로 하지 않기 때문에, 더미로드콘덴서(CLO)를 사용하는 제2실시예의 방법과 비교하여 스위칭 잡음을 쉽게 없앨 수 있다. 더욱이, 판독콘덴서(CLO)는 비트마다의 타이밍에서 리세트되기 때문에, 누설전류등에 기인한 판독 콘덴서(CLO)의 전위의 변동을 감소시키고, 잡음제거와 관련된 오차를 상당히 감소할 수 있는 장점이 있다.
상기에서 언급된 것처럼 구성된 광전변환장치를 사용함으로써 팩시밀리 장치, 화상판독기, 복사기, 전자칠판 등과 다양한 종류의 화상처리장치를 구성할 수 있다. 제8도는 본 발명의 광전변환장치를 사용하여 구성된 팩시밀리 장치의 바람직한 예를 도시한다. 부재번호 102는 판독위치로 원고(P)를 공급하는 공급로울러를 나타내고 ; 104는 하나씩 원고들(P)을 분리하여 공급하는 분리부재를 표시하며 ; 106은 광전변환장치에 대하여 판독위치에 설치되어 판독되는 원고(P)의 표면을 한정하며 원고(P)을 이송하는 이송로울러이다. 제8도에서, W는 롤지 형태의 기록매체를 나타낸다. 광전변환장치에 의하여 판독되는 화상정보 또는 외부로부터 송신된 화상정보가 기록 매체(W)상에 형성된다. 부재번호 110은 화상을 형성하는 기록헤드를 나타낸다. 더멀(thermal)헤드, 잉크제트기록헤드 등과 같은 여러 형태중의 어느 하나가 기록헤드(110)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉크제트기록헤드로서, 열에너지의 사용에 의하여 잉크에 막비등현상이 초래되어, 기포가 발생되고, 기포의 성장과 수축에 의하여 잉크가 분출구로부터 분출되는 형태의 기록 헤드가 사용되는 것이 바람직하다.
직렬형 또는 풀-라인(full-line)형중 어느 기록헤드도 사용될 수 있다. 부재번호 112는 기록헤드(110)에 의하여 기록위치로 기록매체(W)를 이송하고 기록되는 기록매체의 표면을 제한하기 위한 플래튼 롤러를 나타낸다. 부재번호 120은 입력동작을 시행하기 위하여 스위치, 메시지 및 장치의 동작상태를 표시하기 위한 표시부 등이 배치된 조작패널을 나타낸다. 부재번호 130은 시스템 제어판을 나타낸다. 각 부를 제어하기 위한 제어부, 화상정보의 처리회로부, 송수신부 등이 이 판(130) 상에 제공된다. 부재번호 140은 장치의 전원을 나타낸다. 팩시밀리 장치 등과 같은 시스템의 화상입력부로서 본 발명의 광전변환장치를 사용하여 시스템측상에서의 화상처리가 간단한 수단에 의하여 시행될 수 있다. 그래서, 전체 시스템의 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 블록간 신호가 매트릭스 구동된 광전변환장치의 신호출력에서 출력되지 않는 기간을 제거할 수 있으며, 판독속력을 실질적으로 빠르게 할 수 있다. 또한, 블록간 신호가 신호출력에 출력되지 않는 기간이 제거되기 때문에, 신호출력을 화사처리하기 전에 광전변환장치의 신호출력을 일시적으로 라인 메모리에 기억시키거나, 간헐적인 신호를 연속적인 신호로 변환시키기 위한 처리를 팩시밀리장치 등과 같은 시스템상에서는 실행할 필요가 없으며, 또한 화상처리를 비연속적으로 시행할 필요가 없으므로, 전체 시스템의 비용이 증가되지 않으며 화상품위가 떨어지지 않는다는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. 동일 기판상에 복수의 광전변환소자, 전송 스위칭 소자,매트릭스 신호배선 및 게이트 구동배선을 배치하여 병렬신호를 출력하는 광전변환부 ; 구동신호를 상기 게이트 구동배선에 인가하기 위한 구동스위치부 ; 및 매트릭스 신호배선으로부터 전송된 병렬신호를 직렬신호로 변환하고 이 직렬신호를 출력시키기 판독 스위치부를 포함하고, 상기 판독 스위치부는, (a) 상기 매트릭스 신호배선에 각각 접속되고 동시에 함께 구동되는 복수의 전송 스위치, (b) 복수의 판독 콘덴서, (c) 상기 복수의 판독 콘덴서에 저장된 캐리어를 판독하는 복수의 판독 스위치, 및 (d) 적어도 하나의 상기 전송 스위칭 소자의 제1구동기간(i)과 적어도 하나의 상기 판독 스위치의 제2구동기간(ii) 사이에 부분적인 중첩이 발생하도록 상기 복수의 판독 스위치를 순차적으로 전환시켜 상기 판독 스위치들을 판독하는 판독수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
  2. (a) 복수의 광전변환소자, (b) 상기 복수의 광전변환소자중의 하나에 대응하게 제공된 축적 콘덴서(b1)와 상기 하나의 광전변환소자에 대응하게 제공된 스위치소자(b2)와 리세트 스위치(b3)를 각각 구비하는 복수의 블럭, (c) 상기 블럭내에 순서에 따라 화상정보를 출력하는 매트릭스 배선, 및 (d) 상기 매트릭스 배선에 대응하는 복수의 부하 콘덴서를 포함하는 광전변환부 ; 및 (e) 상기 매트릭스 배선의 출력라인에 각각 연결된 복수의 판독 스위치 소자, (f) 상기 매트릭스 배선의 각 출력라인에 각각 연결되고 대응하는 부하 콘덴서보다 적은 용량을 각각 갖는 복수의 판독 콘덴서, (g) 상기 부하 콘덴서에 저장된 캐리어를 상기 판독 콘덴서에 전송하는 복수의 전송 스위치 소자, (h) 상기 판독 콘덴서를 리세팅하는 리세트 수단, (i) 상기 부하 콘덴서를 리세팅하는 추가의 리세트 수단, 및 (j) 상기 판독 스위치 소자를 순차적으로 구동하는 구동수단을 포함하는 판독회로를 포함하고, 상기 블럭중 하나의 상기 스위치 소자중 하나가 구동하는 동안에 또다른 블럭의 스위치 소자의 리세트 스위치 소자가 구동되며, 상기 판독 스위치 소자도 함께 온(ON)되는 것을 특징으로 하는 광전변환장치.
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