KR970067953A - 광전 변환 장치 및 그 장치를 구비한 광전 변환 시스템 - Google Patents

광전 변환 장치 및 그 장치를 구비한 광전 변환 시스템 Download PDF

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Abstract

판독 속도, 하이 S/N, 하이 톤 레벨 및 저 비용면에서 우수한 장치인 광전변환 장치를 제공하기 위해, 광전 변환 장치는 다수의 광전 변환 소자들, 스위칭 소자들, 매트릭스 신호 와이어들, 및 병렬 신호들을 출력하기 위해 동일한 기판 상에 정렬된 게이트 구동 와이어들을 포함하는 광전 변환 회로부, 게이트 구동 와이어에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 회로부와, 매트릭스 신호 와이어들을 통해 전송된 병렬 신호들을 직렬 신호들로 변환하여 출력하기 위한 판독 회로부를 갖고, 판독 회로부는 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 적어도 하나의 아날로그 연산 증폭기, 각각의 매트릭스 신호 와이어들로부터 출력 신호들을 전송하기 위한 전송 스위치, 각각의 증폭기를 통한 출력, 판독 커패시터들, 및 직렬 신호 형태로 판독 커패시터들로부터 신호들을 연속으로 판독하기 위한 판독 스위치들을 포함한다.

Description

광전 변환 장치 및 그 장치를 구비한 광전 변환 시스템
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
도1은 광전 변환 장치의 일례를 설명하기 위한 개략 회로도.

Claims (65)

  1. 다수의 광전 변환 소자들, 스위칭 소자들, 매트릭스 신호 와이어들, 및 병렬 신호들을 출력하기 위해 동일한 기판 상에 정렬된 게이트 구동 와이어들을 포함하는 광전 변환 회로부와, 상기 게이트 구동 와이어에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 회로부와, 직렬 신호들을 출력하기 위해 매트릭스 신호 와이어들을 통해 전송된 병렬 신호들을 직렬 신호들로 변환하기 위한 판독 회로부를 갖는 광전 변환 장치에 있어서, 상기 판독 회로부는 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 적어도 하나의 아날로그 연산 증폭기, 상기 각각의 매트릭스 신호 와이어들로부터 출력신호들을 전송하기 위한 전송 스위치들, 상기 각각의 아날로그 연산 증폭기를 통한 출력, 상기 전송된 출력 신호들을 누산하기 위한 판독 커패시터들, 및 직렬 신호 형태로 상기 판독 커패시터들로부터 신호들을 연속으로 판독하기 위한 판독 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각에 접속된 제1 단의 상기 아날로그 연산 증폭기는, 상기 광전 변환 회로부의 스위칭 소자가 턴 온될 때 발생하는, 입력 단자부에서 변환된 잡읍 전압 밀도및 상기 광전 변환 회로부로부터의 신호를 증폭하기에 충분한 주파수 대 B(Hz)를 가지며 상기 아날로그 연산 증폭기의 입력 단자부에서 상기 스위칭 소자의 열 잡음 효과 전압Tn(Vrms)에 대한 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 교류 성분들만이 통과하게하기 위한 커패시터 소자가 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 상기 아날로그 연산 증폭기의 출력 단자로부터의 출력 와이어의 중도에 접속되고, 상기 커패시터 소자의 DC복원용 리셋 스위치가 제공된는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 패트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 적어도 하나의 아날로그 연산 증폭기가 외부로 부터의 신호에 의해 증폭 팩터를 변경시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 상기 아날로그 연산 증폭기가 외부로부터의 신호에 의해 소비 전류를 감소시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환시키기 위한 A/D 변환회로부가 상기 판독 회로부에 접속되고, 상기 A/D 변환 회로부는 상기 판독 회로부로부터의 신호를 증폭하기 위한 N(2보다 작지 않은 정수)개의 연산 증폭기들과 M비트들의 N개의 A/D 변환기들을 포함하고, 상기 N개의 연산 증폭기들의 증폭 팩터들 G1,G2,…,GN의 비율이 G1:G2;…:GN=20:21:…:2N-1로 세트되고, 상기 N개의 연산 증폭기들로부터의 출력들이 상기 N개의 A/D 변환기들에 각각 입력되고, 하나의 A/D 변환기의 출력이 상기 판독 회로부로부터의 아날로그 신호의 출력 레벨에 따라 상기 N개의 A/D 변화기들 중에서 선택도고 (N+M-1)개의 비트들의 디지탈 값으로서 출력되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환 회로부의 광전 변환 소자들과 스위칭 소자들은 반도체 층으로서 비결정 실리콘 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 판독 회로부에서 다른 제2 아날로그 연산 증폭기는 매트릭스 신화 와이어들 각각에 접속된 제1 단의 상기 아날로그 연산 증폭기 근처에 제공되고, 제1 단의 상기 아날로그 연산 증폭기는 1×보다 작지 않은 증폭 팩터를 갖는 논인버팅(non-inverting) 증폭기이고, 상기 제2 아날로그 연산 증폭기는 1×의 증폭 팩터를 갖는 버퍼 증폭기인 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 상기 제2아날로그 연산 증폭기로부터 기준 포텐셜의 공급을 수신하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 커패시터 소자와 상기 리셋 스위치 사이에 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 제어하기 위한 수단은 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 변경시키기 위한 신호 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  13. 제3항에 있어서, 저 통과 필터 회로는 상기 아날로그 연산 증폭기의 출력에 접속된 상기 커패시터 소자의 접속부와 다른 접속부에 접속되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 슬루 레이트를 변경시킬 수 있도록 장치되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 슬루 레이트를 변경시키기 위한 신호 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환소자들은 순서댜로 제1 전자 도전층, 절연층, 광전 변환 기능을 갖는 반도체층, 주입 방지 층, 및 제2 전자 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 주입 방지층은 n-타입 반도체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 반도체 층은 비결정 실리콘 반도체 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 절연 층은 비결정 실리콘 질화물 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 전자 도전 층은 투명 전자 도전 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  21. 제16항에 있어서, 상기 절연 층은 전자들과 홀들의 통과를 방지하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  22. 제16항에 있어서, 상기 방지 층은 홀들의 통과를 방지하지만 전자들은 통과하게 하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  23. 제16항에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 박막 트랜지스터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 제1 전자 도전층으로 형성된 게이트 전극, 절연 층의 게이트 절연층, 반도체 층, 상기 반도체 층 상에 배치된 저항 접촉층들, 및 상기 저항 접촉 층들 상에 제공된 제2 전자 도전층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  25. 제16항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들의 상기 제1 전자 도전층, 절연 층, 반도체 층, 및 주입 방지 층은 각각 게이트 전극, 게이트 절연 층, 반도체 층, 및 상기 스위칭 소자들의 저항 접촉 층의 공통 층들로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  26. 제1항에 있어서, 상기 다수의 광전 변환 소자들은 희망 수의 광전 변환 소자들을 각각 포함하는 다수의 그룹들로 분할되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  27. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들을 초기 상태로 턴하기 위해 재생 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  28. 제16항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들을 초기 상태로 턴하기 위해 재싱 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들은 희망 수의 광전 변환 소자들을 각각 포함하는 다수의 그룹들로 분할되고 각각의 그룹의 광전 소자들을 재생 신호를 공통으로 발생시키기 위한 수단을 접속되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환 장치의 광 입사 측면 상에 파장 변환 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 파장 변환 부재는 형광 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 장치.
  32. 다수의 광전 변환 소자들, 스위칭 소자들, 매트릭스 신호 와이어들, 및 병렬 신호들을 출력하기 위해 동일한 기판 상에 정렬된 게이트 구동 와이어들을 포함하는 광정 변환 회로부와, 상기 게이트 구동 와이어에 구동 신호를 인가하기 위한 구동 회로부와, 직렬 신호들을 출력하기 위해 매트릭스 신호 와이어들을 통해 전송된 병렬 신호들을 직렬 신호들로 변환하기 위한 판독 회로부를 갖는 광전 변환 장치; 및 광원을 적어도구비한 광전 변환 시스템에 있어서, 상기 광전 변환 장치의 상기 판독 회로부는 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 적어도 하나의 아날로그 연산 증폭기, 상기 각각의 매트릭스 신호 와이어들로부터 출력 신호들을 전송하기 위한 전송 스위치들, 상기 각각의 아날로그 연산 증폭기를 통한 출력, 상기 전송된 출력 신호들을 누산하기 위한 판독 커페시터들, 및 직렬 신호 형태로 상기 판독 커패시터드로부터 신호들을 연속으로 판독하기 위한 판독 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각에 접속된 제1 단의 상기 아날로그 연산 증폭기는, 상기 광전 변환 회로부의 스위칭 소자가 턴 온될 때 발생하는, 입력 단자부에서 변환된 잡음 전압 밀도및 상기 광전 변환 회로부로부터의 신호를 증폭하기에 충분한 주파수 대 B(Hz)를 가지며 상기 아날로그 연산 증폭기의 입력단자부에서 상기 스위칭 소자의 열 잡음 효과 전압 Tn(Vrms)에 대한 관계식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 교류 성분들만이 통과하게 하기 위한 커패시터 소자가 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 상기 아날로그 연산 증폭기의 출력 단자로부터의 출력 와이어의 중도에 접속되고, 상기 커패시터 소자의 DC복원용 리셋 스위치가 제공되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 적어도 하나의 아날로그 연산 증폭기가 외부로부터의 신호에 의해 증폭 팩터를 변경시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  36. 제32항에 있어서, 상기 판독 회로부에서, 상기 매트릭스 신호 와이어들 각각과 접속된 상기 아날로그 연산 증폭기가 외부로부터의 신호에 의해 소비전류를 감소시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  37. 제32항에 있어서, 아날로그 신호를 디지탈 신호로변환시키기 위한 A/D 변환회로부가 상기 판독 회로부에 접속되고, 상기 A/D 변환회로부는 상기 판독 회로부로부터의 신호를 증폭하기 위한 N(2보다 작지 않은 정수)개의 연산 증폭기들과 M비트들의 N개의 A/D 변환기들을 포함하고, 상기 N개의 연산 증폭기들의 증폭팩터들 G1,G2…,GN의 비율이 G1:G2:…:GN=20:21:…:2N-1로 세트되고, 상기 N개의 연산 증폭기들로부터의 출력들이 상기 N개의 A/D 변환기들에 각각 입력되고, 하나의 A/D변환기의 출력이 상기 판독 회로부로부터의 아날로그 신호의 출력 레벨에 따라 상기 N개의 A/D 변환기들 중에서 선택되고 (N+M-1)개의 비트들의 디지탈 값으로서 출력되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  38. 제32항에 있어서, 상기 광전 변환 회로부의 광전 변환 소자들과 스위칭 소자들은 반도체 층으로서 비결정 실리콘 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  39. 제32항에 있어서, 상기 판독 회로부에서 다른 제2 아날로그 연산 증폭기는 매트릭스 신호 와이어들 각각에 접속된 제1 단의 상기 아날로그 연산 증폭기 근처에 제공되고, 제1 단의 아날로그 연산 증폭기는 1×보다 작지 않은 증폭 팩터를 갖는 논인버팅 증폭기이고, 상기 제2아날로그 연산 증폭기는 1×의 증폭 팩터를 갖는 버퍼 증폭기인 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 상기 제2 아날로그 연산 증폭기로부터 기준 포텐셜의 공급을 수신하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  41. 제34항에 있어서, 상기 커패시터 소자와 상기 리셋 스위치 사이에 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  43. 제42항에 있어서, 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 제어하기 위한 수단은 상기 리셋 스위치의 온/오프 시간을 변경시키기 위한 신호 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  44. 제34항에 있어서, 저 통과 필터 회로는 상기 아날로그 연산 증폭기의 출력에 접속된 상기 커패시터 소자의 접속부와 다른 접속부에 접속되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  45. 제32항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 슬루 레이트를 변경시킬 수 있도록 장치되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  46. 제45항에 있어서, 상기 아날로그 연산 증폭기는 슬루 레이트를 변경시키기 위한 신호 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  47. 제32항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들은 순서대로 제1 전자 도전층, 절연층, 광전 변환 기능을 갖는 반도체 층, 주입 방지 층, 제2 전자 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  48. 제47항에 있어서, 상기 주입 방지층은 n-타입 반도체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  49. 제47항에 있어서, 상기 반도체 층은 비결정 실리콘 반도체 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  50. 제47항에 있어서, 상기 절연 층은 비결정 실리콘 질화물 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  51. 제47항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 전자 도전 층은 투명 전자 도전 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  52. 제47항에 있어서, 상기 절연층은 전자들과 홀들의 통과를 방지하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  53. 제47항에 있어서, 상기 방지층은 홀들의 통과를 방지하지만 전자들은 통과하게 하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  54. 제47항에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 박막 트랜지스터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  55. 제32항에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 제1 전자 도전층으로 형성된 게이트 전극, 절연 층의 게이트 절연층, 반도체 층, 상기 반도체 층 상에 배치된 저항 접촉층들, 및 상기 저항 접촉 층들 상에 각각 제공된 제2 전자 도전 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  56. 제47항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들의 상기 제1 전자도전층, 절연 층, 반도체 층, 및 주입 방지 층은 각각 게이트 전극, 게이트 절연 층, 반도체층, 및 스위칭 소자의 정항 접촉 층의 공통 층들로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  57. 제32항에 있어서, 상기 다수의 광전 변환 소자들은 희망수의 광전 변환 소자들을 각각 포함하는 다수의 그룹들로 분할되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  58. 제32항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들을 초기 상태로 턴하기 위해 재생 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  59. 제47항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들을 초기 상태로 턴하기 위해 재생 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  60. 제59항에 있어서, 상기 광전 변환 소자들은 희망 수의 광전 변환 소자들을 각각 포함하는 다수의 그룹들로 분할되고 각각의 그룹의 광전 변환 소자들을 재생신호를 공통으로 발생시키기 위한 수단에 접속되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  61. 제32항에 있어서, 상기 광전 변환 장치의 광 입사 측면 상에 파장 변환 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  62. 제32항에 있어서, 상기 광전 변환 장치와 상기 광원 사이에 그리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  63. 제62항에 있어서, 상기 광전 변환 장치와 상기 그리드 사이에 파장 변환 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  64. 제61항에 있어서, 상기 파장 변환 부재는 형광 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
  65. 제63항에 있어서, 상기 파장 변환 부재는 형광 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 시스템.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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