JPS6317554A

JPS6317554A - 光導電装置

Info

Publication number: JPS6317554A
Application number: JP61162288A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Suda; 良幸須田; Tamio Saito; 斎藤　民雄; Kenji Sasaoka; 賢司笹岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1988-01-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は光導電膜とこれに接して対向する一対のオーミ
ック電極とを有する光導電装置に係り、特に光導電素子
を複数個配列してアレイ状にしたイメージセンサに好適
な光導電装置に関する。

（従来の技術）複数個の光電素子を読取るべき原稿面の幅と同程度の長
さに配列したいわゆる密着型イメージセンサが、ファク
シミリ、電子黒板、イメージスキャナ等のための画像読
取り手段として開発されている。密着型イメージセンサ
は大面積が要求されるため、大面積化が容易な光電材料
として、ＣＶＤ法により形成されるアモルファス半導体
材料、特にアモルファス３ｉが注目されている。

密着型イメージセンサにおける光電素子としては、フォ
トダイオードタイプのいわゆる光起電力素子と、光導電
素子とがある。光起電力素子の場合は、ＬＳＩを用いて
各素子を個々に駆動する直接駆動方式をとるのが一般的
である。これに対し、最近では装置の小型化と低価格化
のために、各素子をマトリックス配線を介して群単位で
駆動するマトリックス駆動方式が注目されている。マト
リックス駆動方式では直接駆動方式と比べて配線の引回
しが長くなるので、ノイズ低減のために光電流が大きく
とれる光導電素子が望ましい。

第６図はマトリックス駆動方式の密着型イメージセンサ
の回路図であり、光導電素子１は複数の群に分割され、
その各一端は共通接続配線２に接続され、各他端は列配
ｍ３と行配線４とからなるマトリックス配線を介して、
各群間で対応するものどうし共通接続されている。画像
読取り時には、例えば共通接続配線２に順次駆動電圧が
印加され、行配線４から光導電素子１を流れる光電流に
基づく画像信号を取出される。これとは逆に行配線４に
駆動電圧を印加し、共通接続配線２から画像信号を取出
す方式もある。

このマトリックス駆動方式のイメージセンサに使用され
る光導電素子は、一般にグレーズドセラミックのような
平坦性のある基板上に、光導電膜（例えばアモルファス
Ｓｉ１ｍ）を形成し、その上に接して一対の対向したオ
ーミック電極を形成する構造がとられる。原稿面からの
光は、一対のオーミック電極の間から光導電膜に入射さ
れる。この入射光の光量に応じて光導電膜に光電流が流
れ、これがオーミック電極を通して取出される。

また、透光性基板上にオーミック電極および光導電膜を
順次形成し、透光性基板側から光を入射させる構造の光
導電素子も知られている。後者の場合、光導電膜を透過
した光がケース等で反射することによって生じる乱反射
光が、光導電膜に再入射して解像度を劣化させるのを防
ぐため、光導電素子の上部に光吸収用の黒色樹脂を塗布
することもある。

このような光導電素子で発生する光電流は実用上、原稿
面上の画像の照度を１００ｐｘとして、１００ｎＡ〜３
００ｎＡ程度である。この程度の光感度では、白黒の２
値判別はできるが、カラー画像の読取りの場合のように
濃淡の度合、すなわち中間調を判別することは難しい。

一方、光導電膜の光吸収係数をαとし、光導電膜の厚さ
をｄとすれば、光導電素子に吸収される光量は１−ｅｘ
ｐ（−αｄ）に比例する。従って、光導電膜を厚くする
程、光電流を増大させることができる。

しかしながら、光導電膜を厚くすることは成膜時間の増
加による製造コストのアップ、膜の内部応力の増大とい
った弊害を招き、実用上問題が多い。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の光導電装置は、実用的な光導ＩＩＩの
膜厚の下では、光感度が大きくとれず、中１！１１１画
像を読取ることは困難であった。

本発明は光導電膜をあまり厚くすることなく、光感度を
飛躍的に増大させることができる光導電装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は光が入射される光導電膜と、この光導電膜に接
して対向するオーミック電極とを有する光導電装置にお
いて、光導電膜の光入射側と反対側の面上に透光性絶縁
体膜を介して光反射膜を配置したことを特徴とするもの
である。

（作用）本発明に係る光導電装置では、光導電膜に入射した光の
うち光導電膜で吸収されずに透過した光は、透光性絶縁
体膜を透過した後、光反射膜で反射されることによって
、光導電膜に再入射して吸収される。透光性絶縁体膜お
よび光反射膜での光の損失を無視すれば、光導電膜で吸
収される光の量は１−ｅＸｐ（−２αｄ）となり、光導
電膜の厚さｄが同じ場合、光反射膜の無い従来構造の光
導電装置に比較して２倍となる。

（実施例〉第１図は本発明の第１の実施例に係る光導電装置である
密着型イメージセンサの構成を示す平面図であり、第２
図は第１図のＩ−Ｉ矢視断面図である。

第１図および第２図において、基板１１は透光性ガラス
あるいは石英等からなる透光性基板であり、この基板１
１上全面に透光性の接着１ｉｉ１１２を介して光導電膜
１３が形成されている。接着層１２は例えばＳ　！　Ｎ
ｘ膜であり、また光導電膜１３は例えば真性アモルファ
ス５ｉ（ｉ−ａ−８ｉ）膜である。ＳｉＮｘ膜はＳ　ｉ
　Ｈ４とＮ２との混合ガスを用いてＣＶＤ　（化学気相
成長）法により形成され、また１−ａ−３ｉ膜はＳ　ｉ
　Ｈ４ガスを用いて同じ＜ＣＶＤ法により形成される。

光導電膜１３上の光導電素子領域Ｒに、光導電！１１３
に対してオーミック接触する電極（オーミック電極）と
して、一対の櫛歯状電橋１６ａ。

１６ｂが形成されている。また、光導電膜１３上にはさ
らに、一方のオーミック電極１６ａを光導電素子の各群
毎に共通接続する共通接続配線１７（第６図の２に相当
）と、他方のオーミック電極１６ｂに個別に接続された
列配線１８（第６図の３に相当）が形成されている。こ
れらのオーミック電極１６ａ、１６ｂと共通接続配線１
７および列配線１８は、ｎ型アモルファス５ｉ（ｎ−ａ
−８ｉ）！１１４と、この上に形成されたＴｉＮ暎のよ
うな金属薄１１１５との二層構造からなる。ｎ−ａ−８
ｉ膜１４は例えばＰＨ３とＳｉＨ＋の混合ガスを用いて
ＣＶＤ法により成膜され、Ｔ１薄膜等の金属薄膜１５は
真空蒸着法により成膜される・これらｎ−ａ−８ｉ！１
１４および金ｊ！！１ｉｌ１１５は光導電膜１３上全面
に成膜された後、ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）ま
たはＣＤＥ（化学ドライエツチング）により所望のパタ
ーンに工、ツチングされる。

オーミック電ｆｆ１１６ａ、１６ｂと共通接続配線１７
および列配線１８が形成された層の上方全面に、例えば
ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリメチルメタクリレート等の樹脂を薄く塗布
・形成してなる透光性絶縁体膜１９が形成されている。

そして、この透光性絶縁体！１１１９の光導電素子領域
Ｒ（下部にオーミック電極１６ａ、１６ｂが形成されて
いる領域）上に光反射膜２ｏが形成され、マトリックス
配線領域Ｍ上に行配線２２が形成されている。行配線２
２は列配線１８と直交するように形成され、透光性絶縁
体膜１９に明けられたコンタクトホール（スルーホール
）２１を通して対応する列配線１８と接続されている。

これら光反射ＨｔＡ　２０および行配線２２は、例えば
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｆｆｉ。

Ｖ、Ｗ、Ａｇ等の金属薄膜からなり、蒸着法またはスパ
ッタリング法により成膜され、エツチングにより所望パ
ターンに形成される。勿論、金属箔テープを貼り付けて
光反射１！２０および行配線２２を形成してもよい。

上述のように構成されたイメージセンサを用いて原稿上
の画像を読取るときには、透光性基板１側をロッドレン
ズアレイのような等倍結像系を介して原稿面に対向配置
し、照明されている原稿面上の画像を光導電素子領ｉｉ
ｉ！Ｒの光導電膜１３に結像させる。このとき、原稿面
からの反射光は第２図に矢印２３で示すように透光性基
板１１を透過した後、接着層１２を介して光導電１１１
１３に入射し、光導電膜１３で光量の一部が吸収される
。

そして、光導電膜１３で吸収されずに、オーミック電極
１６ａ、１６ｂの間を通過した光は、さらに透光性絶縁
体膜１９を透過し、光反射膜２０で反射された後、はぼ
同じ経路で光導電ｌ１１３に再入射し、光導電ｌｌ１１
３で吸収される。従って光反射膜２０が無い場合に比べ
て、原稿面からの反射光の同じ光量に対し、光導電膜１
３で吸収される光の量が増大するので、光感度が向上す
る。

また、上記実施例の構成によれば、オーミック電極１５
ａ、１ｔ３ｂが光導電膜１３の光入射側と反対側の面に
接触して、つまり透光性絶縁体膜１９側に設けられてい
ることにより、光感度が一層向上するという特徴がある
。第３図はこの効果を説明するための図であり、一対の
オーミック電極間の印加電圧と、取出される光電流との
関係を原稿面上の照度が１００１の場合について実測し
たものである。第３図において、特性３１は第１図およ
び第２図に示した本発明の実施例の光導電装置の特性、
特性３２は光導電膜の光入射側と反対側の面上に透光性
絶縁体膜を介して光反射膜が設けられ、オーミック電極
が光導電膜の光入射側の面に接触して設けられた構造の
光導電装置の特性、さらに特性３３はオーミック電極が
光導電膜の光入射側の面に接触して設けられ、かつ光反
射膜が無い従来構造の光導電装置の特性である。

第３図から明らかなように、特性３２は光反射膜での反
射光が光導電膜に再入射することにより従来構造の特性
３３に比較して約１．５倍の光電流が得られ、さらに特
性３１は特性３２に比較して約１．８倍（特性３３に比
較すれば１．５　Ｘｌ、８−２．７倍）の光電流が得ら
れる。特性３１に示すように、オーミック電極１６ａ、
１６ｂが光導電膜１３の光入射側と反対側の面に接触し
ている構造の場合、光電流がさらに増大する理由は、光
導電１！１１３のオーミック電極１６ａ、１６ｂの下部
領域も光によって電子・正孔が励起され低抵抗化される
ことにより、オーミック電極１６ａ、１６ｂ間を光電流
が流れ易くなるためである。従って、光電流をより大き
くする観点からは、上記実施例のごとく光入射側から光
導電ＩＩ／オーミック電極／透光性絶縁体膜／光反射膜
の順で積層された構造が好ましい。

また、このような順序で積層された構造によると、光反
射膜２０から見て光導電膜１３上にオーミック電極１６
ａ、１６ｂが形成されているため、各光導電素子の領域
において光反射１１２０で乱反射を生じても、その乱反
射光は隣接する光導電素子の領域においてはオーミック
電極で遮られるため、隣接する光導電素子の領域に迷光
として再入射することはない。従って、隣接する光導電
素子間のクロストークによる解像度の低下が防止される
。

また、上記実施例によれば光導電素子領域Ｒにおけるオ
ーミック電極１６ａ、１６ｂと光反射膜２０との絶縁の
ための透光性絶縁体膜１９と、マトリックス配線領域Ｍ
における列配線１８と行配線２２との絶縁のための層間
絶縁体膜とが一体となっており、これらを同一工程で同
時に形成できる。また、光反射１１１２０についてもマ
トリックス配線領域Ｍにおける行配線２２と同一材料で
同一層に形成することにより、同一工程で同時に形成で
きる。これらのことから、本発明の採用により特に工程
が増加することはなく、製造コストの上昇は極く僅かで
済むという利点がある。

第４図は本発明の第２の実施例に係る光導電装置の断面
図であり、光導電［１１３が光導電素子領域のみに選択
的に形成されている点以外は、第１の実施例と同様であ
る。この実施例によっても第１の実施例と同様の効果が
得られる。

第５図は本発明の第３の実施例に係る光導電装置の断面
図であり、セラミック等の基板３１の光導電素子領域Ｒ
上に光反射１Ｉ５２が、またマトリックス配線領域Ｍ上
に行配線５３がそれぞれ形成され、その上に全面に透光
性絶縁体！！１５４が形成されている。この透光性絶縁
体膜５４の光導電素子領域Ｒ上にＴｉ等の金属Ｎ膜５６
からなる共通接続配線５７と、該絶縁体１１５４に明け
られたコンタクトホール５５を通して対応する行配線５
３と接続された列配線５８が形成されている。そして、
光導電素子領域Ｒの金属薄１１５６はその上に形成され
たｎ−８−８１膜５９とともにオーミック電極６０ａ、
６０ｂを形成しており、その上に光導１ｍ（ｉ　−ａ−
３Ｉｌり６１が形成さｈｒいる。

原稿面からの光は、矢印６２で示すように上方から光導
電膜６１に入射し、光導電膜６１を透過した光はオーミ
ック電極６０ａ、６０ｂの間を出て、透光性絶縁体膜５
４を透過し、光反射膜５２で反射された後、光導電！１
６１に再入射する。従って、先の第１および第２の実施
例と同様の効果を得ることができる。

［発明の効果］本発明によれば、光導電膜で吸収されずに透過した光を
光反射膜で反射させて光導電膜に再入射させることによ
り、光導電膜を必要以上に厚くすることなく、光感度を
従来より飛躍的に上げることができ、従来では困難であ
った中間調画像の読取りも容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る光導Ｎ装置の平面
図、第２図は第１図のＩ−Ｉ矢視断面図、第３図は本発
明の光感度向上効果を説明するためのオーミック電極間
の印加電圧と光電流との関係を示す図、第４図および第
５図はそれぞれ本発明の第２および第３の実施例に係る
光導電装置の断面図、第６図は光導電素子を用いたマト
リックス駆動方式の密着型イメージセンサの回路図であ
る。１１・・・透光性基板、１２・・・接着層、１３・・・
光導電膜（ｉ−ａ−３ｉ膜）　、１４・　ｎ−ａ−８ｉ
ｌ、１５・・・金属薄膜、１６ａ、１６ｂ・・・オーミ
ック電極、１７・・・共通接続配線、１８・・・列配線
、１９・・・透光性絶縁体膜、２０・・・光反射膜、２
１・・・コンタクトホール、２２・・・行配線、２３・
・・入射光、５１・・・基板、５２・・・光反射膜、５
３・・・行配線、５４・・・透光性絶縁体膜、５５・・
・コンタクトホール、５６・・・金属ＭＩｌ、５７・・
・共通接続配線、５８・・・列配線、５９　・ｎ　−ａ
　−Ｓ　ｉ　ＩＩ、６０ａ、６０ｂ・・・オーミック電
極、６１　・・・光導電ｌ！Ｉ　（１−ａ−８ｉｌｌ＞
、６２・・・入射光。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦！／Ｉｆ（Ｖ）第３図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光が入射される光導電膜と、この光導電膜に接し
て対向するオーミック電極とを有する光導電装置におい
て、前記光導電膜の光入射側と反対側の面上に透光性絶
縁体膜を介して光反射膜を配置したことを特徴とする光
導電装置。
（２）光導電膜が透光性基板上に設けられ、該基板側か
ら光が入射されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光導電装置。
（３）オーミック電極が光導電膜の光入射側と反対側の
面に接触して設けられていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載の光導電装置。
（４）光導電膜がアモルファス半導体膜であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光導
電装置。
（５）光導電膜と、これに接して対向する一対のオーミ
ック電極とで一つの素子を構成する光導電素子アレイを
有し、光導電素子アレイは複数の群に分割され、その各
一端は各群毎に共通接続され、各他端は層間絶縁体膜を
挟んで設けられた２層のマトリックス配線を介して各群
間で対応するものどうし共通に接続され、該層間絶縁体
膜は透光性絶縁体膜と一体的に形成され、さらにオーミ
ック電極は該マトリックス配線の一方の層の配線と同一
材料で同一層に形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光導電装置。
（６）透光性絶縁体膜がポリイミド、ポリカーボネート
、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレ
ート等の樹脂からなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第５項記載の光導電装置。
（７）光反射膜がＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ａ
ｇ等の金属薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光導電装置。