KR960006196B1 - 밀착형 이메지 센서 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는종래의 밀착헝 이메지 센서의 평면도
제2도는 종래의 밀착헝 이메지 센서 한 화소의 등가회로도
제3도는 본 발명의 밀착형 이메지 센서의 등가회로도
제4도는 본 발명의 밀착형 이메지 센서의 구조단면도
제5도는 본 발명의 밀착형 이메지 센서의 평면도
제6도는 본 발명의 밀착형 이메지 센서의 타이밍 챠트
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a,1b : 광전변환부 2 : 박막트랜지스터
3 : 매트릭스라인부 4 : 게이트전극
5 : 데이타라인 6 : 활성층
7 : 소오스/드레인전극 8a,8b : 하부전극
9a,9b : 상부투명전극 10a,10b : 포토다이오드 바이어스 라인
11 : 게이트 어드레스 라인 12 : 포토다이오드 펄스 드라이빙 회로부
13 : 게이트 펄스 드라이빙 회로부 14 : 리드아웃LSI부
15 : 제1절연막 16 : n+a-Si층
17a,18b : a-Si층 18 : 기판
19 : 제2절연막 20 : 보호막
본 발명은 GIII급 팩스(FAX)용 밀착형 이메지 센서(Image senser)에 관한 것으로, 특히 수광부를 더블어레이(Double array)로 형성한 밀착형 이메지 센서에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 TFT(Thin Film Transistor)로 구동되는 밀착형 이메지 센서는 제1도와 같다.
즉 종래의 밀착형 이메지 센서는 크게 빛의 신호를 전기적 신호로 변환하는 광전변환부(1)와, 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(2)와, 게이트 어드레스(Gate address) 및 데이타(Data)처리를 위한 매트릭스 라인(Matrix Line)부(3)로 구성된다.
이와같은 종래의 밀착형 이메지 센서의 제조방법은 유리기판위에 게이트 전극(4), 데이타 라인(5), 박막트랜지스터의 활성층인 a-Si층(6) 그리고 소오스/드레인 전극(7)을 순차적으로 형성하여 박막트랜지스터를 구성하고, 광전변환부(1)는 소오스/드레인 전극과 동시에 하부전극(8)을 형성하고 그위에 수광물질인 a-Si와 상부투명전극(9)을 동시에 형성하여 제작한다.
포트다이오드 바이어스 라인(10)은 도면에서는 도시되지 않았지만 보호막인 SiNx 막에 쓰루-홀(Thru-hole)을 형성하여 상부 투명전극(9)에 접속시켜 형성한다.
이와같이 구성된 종래의 밀착형의 이메지 센서의 동작은 다음과 같다.
제2도는 종래의 밀착형 이메지 센서의 동작원리를 설명하기 위한 한 회소에 대한 신호 전송경로를 등가회로로 나타낸 것으로써, 우선 초기 상태로써 리세트 스위치(Reset swtitch)(S1,S2)를 닫으면 광전변환부에는 역바이어스(bias)가 인가되어 신호 전위(V1)은 OV로 리세트된다.
그리고 광전변환부에 입사되는 광의 세기에 따라 광전변환부의 측정 용량(Cp,Cgs)에는 광전류(Ip)에 의한 광전하의 공급이 이루어진다.
일정시간 광전하를 축적시킨후 박막트랜지스터를 턴온하여 광전변환부와 신호선축을 접속하여 전하를 전송한다.
전송된 전하는 축적용량(C1)에 축적된후, 리세트 스위치(S2)를 열어 증촉단을 거쳐 IC에 의해 처리된다. 그러나 상기의 종래 밀착형 이메지센서의 라인딩 스캔 스피드(Scan speed)는 5msec 정도인 반면 GIV급팩스용 밀착형 이메지 센서의 라인당 스캔 스피드는 1∼2msec가 요구되고, 또한 해상도는 400dpi(16dot/mm)가 요구되는 때문에, 광전변환부 및 박막트랜지스터가 2개 이상 작아져야 함으로써, 제조 공정이 어려울 뿐만 아니라, 소자의 특성 및 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 주사속도를 빠르게 하고 해상도, 수율등을 향상시키는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수광부를 2중으로 형성하고 구동 박막트랜지스터를 1열 형성하여 부주사방향으로 2라인(line)씩 리드 아읏(read out)하도록 구성한 것이다.
이와같은 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명의 밀착형 이메지 센서의 등가회로도로써, 광전변환부인 포토다이오드는 n개의 블럭으로 하여 2열 구성되고, 스위칭 소자인 박막트랜지스터는 2열의 광전변환부에 공통으로 연결된 n개의 블럭으로 구성된다.
여기서, 1블록은 m개의 포토다이오드(PD1.1∼PD1.m)와 박막트랜지스터(TR1.1∼TR1.m)로 구성되고, 포토다이오드 바이어스 라인(Photodiode Bias Line)(10a,10b)은 포토다이오드 각 열에 각각 형성되어 포토다이오드 펄스 드라이빙(Photodiode pulse driving)회로부(12)에 연결된다.
그리고 게이트 펄스(gate pulse)가 한번에 l블럭씩 인가되도록 n개의 게이트 어드레스 라인(gate addressline)(11)이 게이트 펄스 드라이빙 회로부(13)에 연결되고, 데이타 라인(Data Line)(5)은 각 블럭의 같은 순번에 있는 라인을 공통으로 하여 m개의 데이타 라인(5)이 리드 아읏 LSI(Read out LSI)부(14)에 연결된다.
여기서 각 데이타 라인에는 데이타 라인을 통해 이동한 캐리어(carrier)들을 축적하는 라인 커패시터(Line Capacitor)(C11∼C1m)을 갖고, 리드 아웃 LSI부(14)에는 m개의 리세트 스위치(Reset Switch)(R1∼Rm)와 축적된 캐리어를 증촉하는 증폭기(Al∼Am)와, 증폭된 캐리어를 선택하기 위한 선택스위치(S1∼Sm)으로 구성된다.
제5도는 제3도의 일부분 활대평면도이고, 제4도는 제5도의 A-A' 선상의 계단단면도를 나타낸 것으로써, 크게 제 1광전변환부(1a), 제 2 광전변환부(1b), 박막트랜지스터부(2), 매트릭스라인부(3)로 구성된다.
본 발명의 밀착 이메지 센서 제조방법은 유리기판(18)에 크롬(Cr)을 증착하고 포토에치 공정으로 패터닝하여 소정의 부위에 게이트전극(4)과 데이타라인(5)들을 형성하고 전면에 제1절연막(15)을 증착한다.
그리고 게이트(4)상측의 제1절연막(15)위에 박막트랜지스터의 활성층(6)을 a-Si로 형성하고, 활성층(6)양측에 소오스/드레인 전극과 활성층(6)간의 접촉저항을 줄이기 위한 n+ a-Si층(16)을 형성하고 전면에 크롬을 증착하여, 제 1광전변환부(1a)의 하부전극(8a), 제 2 광전변환부(1b)의 하부전극(8b), 박막트랜지스터부(2)의 소오스/드레인 전극(7)을 패터닝한다.
이때 하부전극(8b)과 소오스 전극은 연결된다.
그리고 하부전극(8a,8b)위에 a-Si층(17a,17b)과 투명전극(9a,9b)을 차례로 각각 형성하고, 전면에 실리콘 질화막등으로 제2절연막(19)을 형성한다.
그리고, 제2절연막(19)을 선택적으로 제거하여, 접촉창을 형성하고 알루미늄등의 금속을 증착하고 불필요한 부분을 선택제거하여 포토 데이타 바이어스 라인(10a,10b), 데이타 버스라인, 게이트 어드레스 라인(11)을 형성한후, 보호막(20)을 형성하여 본 발명의 밀작 이메지 센서를 완성한다
여기서, 제1광전변환부(1a)의 k번째 하부전극(8a)은 제2광전변환부(1b)의 k번째 하부전극(8b)과 연결되며, 제4도에서는 제1광전변환부(1a)의 k+1번째 포토다이오드와 제2광전변환부(1b)의 k번째 포토다이오드의 연결을 나타낸 것이다.
이와같이 구성된 본 발명의 밀착 이메지 센서의 동작을 본 발명에 따른 타이밍 챠트인 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1광전변환부(1a)의 포트다이오드 바이어스 라인(10a)에 제6도(a)와 같은 포토다이오드 펄스(Va)가 인가되고, 제2광전변환부(1b)의 포트다이오드 바이어스 라인(10b)에 제6도(b)와 같이 포트다이오드 펄스(Vb)가 인가된다.
여기서, 포토다이오드 펄스(Va,Vb)는 서로 반대로 인가된다.
제6도(a)와 같이 포토다이오드 펄스(Va)가 리버스 전압(reverse voltage)인 상황에서 제1광전변환부(1a)의 각 포토다이오드에는 포토 차지(Photo Charge)가 일정시간 축적되어 있다가, 제6도(C)와 같이 박막트랜지스터의 게이트 펄스(gate pulse)(Vg)가 인가되면 축적된 포토차지는 박막트랜지스터를 통해 라인 커패시터(C11∼C1m)에 축적된다.
그리고 라인 커패시터(C11∼C1m)에 축적된 캐리어는 리드 아웃 LSI부(14)에 의해 순차적으로 증폭되어 치리된다.
제2광전변환부(1b)도 제1광전변환부(1a)와 마찬가지로 러버스 전압인 상황에서 포토 차지를 일정시간 축적되어 박막트랜지스터의 게이트 펄스가 인가되면 축적된 포토 치지는 박막트랜지스터를 통해 라인 커패시터에 축적되고, 리드 아웃 LSI부(14)에 의해 순차적으로 처리된다.
이때 제1광전변환부(1a)의 포토다이오드 펄스(Va)가 리버스 전압이면, 제2광전변환부(1b)의 포토다이오드 펄스(Vb)는 포워드 전압(forward voltage)이고, 제1광전변환부(1a)의 포토다이오드 펄스(Va)가 포워드 전압이면 제2광전변환부(1b)의 포토다이오드 펄스(Vb)는 리버스 전압이 항상 인가된다.
그리고, 포토다이오드 펄스(Va,Vb)가 포워드 전압에서 리버스 전압으로 변환되거나 리버스 전압에서 포워드 전압으로 변환되기 직전에 제6도(d)와 같이 리세트 펄스가 인가되어, 리세트 시켜준다.
한편, 제6도 (f)와 같이 박막트랜지스터가 오프될때 리드 아웃 LSI부(14)에서 데이타를 처리한다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 밀착 이메지 센서에 있어서는 광전변환부를 2열로 구성되고, 또한 각 포트다이오드의 하부전극이 같은 번째의 포트다이오드 하부전극과 서로 연결된 구조로써, 1열의 박막트랜지스터로 2열의 광전변환부를 구동할 수 있으므로 라인당 스캔 속도를 4msec 이하로 할 수 있으며, 2열을 동시에 구동하므로 전체적으로는 라인당 스캔 속도가 2msec 이하가 되어, GIV급 팩스용 이메지 센서에서 요구하는 스탬 속도를 충족할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- m개의 포토다이오드를 한블럭으로 하여 n블럭으로 1열로 배열하여 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하는 제1광전변환부(1a)와, m개의 포토다이오드를 한블록으로 하여 n블럭으로 제1광전변환부(1a)와 상응하도록 1열로 배열하여 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하는 제2광전변환부(1b)와, m개의 박막트랜지스터를 한블럭으로 하여 n블럭으로 상기 제1, 제2광전변환부(1a,1b)에 상응하도록 1열 배열하여 각 포토다이오드에서 축적된 캐리어를 각각 스위칭하는 박막트랜지스터부(2)와, 제1, 제2광전변환부(1a,1b)와 포토다이오드 바이어스 라인(l0a,10b)를 통해 연결되어 포토다이오드 펄스를 인가하는 포트다이오드 펄스 드라이빙 회로부(12)와, 상기 박막트랜지스터부(2)와 게이트 어드레스 라인(11)을 통해 연결되어 박막트랜지스터의 게이트 펄스를 인가하는 게이트 펄스 드라이빙 회로부(13)와, 상기 제1, 제2광전변환부(1a,1b)에서 축적된 캐리어를 박막트랜지스터부(2) 및 데이타 라인(5)을 통해 순차적으로 처리하는 리드 아웃 LSI부(14)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 제1광전변환부(1a)의 각 블럭의 k+1번째 포트다이오드는 제2광전변환부(1b)의 k번째 포토다이오드와 아웃하도록 구성됨을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 제1광전변환부(1a) 각 블럭의 k번째 포토다이오드 하부전극(8a)는 제2광전변환부(1b) 각 블럭의 k번째 포트다이오드 하부전극(8b)과 서로 연결됨을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 포토다이오드 펄스 드라이빙 회로부(12)는 제1광전변환부(1a)와 제2광전변환부에 서로 반대신호를 인가함을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 게이트 어드레스 라인은 각 블럭의 박막트랜지스터부(2)를 공통으로 하여 n개 형성됨을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 데이타 라인(5)은 각 블럭의 같은 번째 박막트랜지스터에 공통으로 연결되도록 m개 형성함을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
- 제1항에 있어서, 각 데이타 라인(5)에는, 제1, 제2광전변환부(1a,1b)에서 생성된 캐리어를 저장할수 있는 라인 커패시터(C11∼C1m)를 구비함을 특징으로 하는 밀착형 이메지 센서.
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