DE3112908A1 - "photoelektrischer wandler auf festkoerperbasis" - Google Patents

Description

Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis

Die Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Wandler auf Festkörperbasis gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solcher photoelektrischer Wandler wandelt Lichtinformationssignale in elektrische Signale und gibt diese aus. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen solchen photoelektrischen Wandler auf Festkörperbasis, der für Buchstaben-oder Bildeingabegeräte, _wie beispielsweise einen Telekopierer, einen Digitalkopierer, ein Laseraufzeichnungsgerät o.dgl. geeignet ist.

Photoelektrische Wandler nach dem Stande der Technik enthalten eine Gruppe von photoelektrischen Wandlerelementen (Bildelemente) und eine Schaltung, die zum

130061/0715

Deulsche Bank (München) KIo. 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3333844

Postscheck (Mjichcn) Klo 670-43-804

3ΊΊ2908

Abtasten geeignet ist und elektrische Signale, die von den photoelektrischen Wandlerelementen kommen, nacheinander in Zeitreihe ausgibt.

Es gibt verschiedene Arten photoelektrischer Wandlerelemente, wie beispielsweise ein Wandlerelement mit einer Photodiode und einem MOS-FET (Feldeffekttransistor) (im folgenden als "MOS-Typ" bezeichnet). Ferner gibt es Wandlerelemente, die eine Ladungsübertragungsschaltung (CTD, "charge transfer device"), wie beispielsweise eine CCD-Schaltung (charge coupled device) und eine BBD-Schaltung ( bucket brigade device oder Eimerkettenschaltung) (im folgenden als "CTD-Typ" bezeichnet) o.a. enthalten.

Da jedoch die photoelektrischen Wandler vom MOS-Typ und CTD-Typ aus einem Siliziumeinkristall bestehen (im folgenden als "C-Si" bezeichnet) ist die Ausdehnung der Lichtaufnahmefläche des photoelektrischen Wandlers auf die Größe der C-Si-Platte beschränkt. Derzeit können C-Si-Substratplatten höchstens bis zur Größe von einigen Zentimetern hergestellt werden, wenn über den gesamten Bereich Gleichmäßigkeit gefordert ist. Bei einem photoelektrischen Wandler vom MOS-Typ oder CTD-Typ, der eine solche C-Si-Platte als Substrat aufweist, kann folglich die Ausdehnung der Lichtaufnahmefläche nicht die Fläche der C-Si-Substratplatte übertreffen.

Bei einem solchen photoelektrischen Umsetzer oder ¹^" Wandler, der eine solche begrenzte Lichtaufnahmefläche aufweist, ist es daher erforderlich, daß ein optisches System mit starker Verkleinerung zwischen das aufzunehmende Original und die Lichtaufnahmefläche eingesetzt wird, so daß ein optisches Bild des Originals ^OJ auf der Lichtaufnähmefläche mit Hilfe des optischen Systems entsteht. Dies gilt für den Beispiels fall, daß der photoelektrische Wandler als Lichtinformationsein-

130061/0715

gangseinheit für einen Digitalkopierer verwendet wird.

In einem solchen Fall besteht eine technische Grenze darin, wenn es darum geht, das Auflösungsvermögen zu steigern. Angenommen, das Auflösevermögen eines photoelektrischen Wandlerteiles beträgt 10 Zeilen pro mm und die Länge der Lichtaufnähmefläche sei 3 cm, die Größe des Originals sei "A4", dann wird das auf der Lichtaufnahmefläche erzeugte Bild etwa um einen Faktor 1/69 gegenüber dem Original verkleinert und das Auflösungsvermögen verringert sich auf etwa 1,5/mm bei dem photoelektrischen Wandler. Das Auflösungsvermögen in bezug auf die Größe des zu reproduzierenden Originales verringert sich folglich um einen Faktor (Größe der Lichtaufnahmefläche) / (Größe des Originals).

Die oben genannten Nachteile können durch Steigerung des Auflösevermögens auf dem photoelektrischen Wandlerteil beseitigt werden. Um jedoch die gewünschte Auflösung bei einem Substrat mit einer derart begrenzten Fläche wie oben erwähnt zu erzielen, ist es erforderlich, die Integrationsdichte in hohem Grade zu steigern und Konstruktionselemente frei von Fehlern zu schaffen, was jedoch mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden ist.

Es wurde auch bereits ein System vorgeschlagen, bei dem eine Vielzahl von photoelektrischen Wandlern angeordnet ist, wobei das Verhältnis der Länge der Gesamtlichtaufnahmefläche zu der Länge in Hauptabtastrichtung

des größten zu reproduzierenden Originales als 1:1 gewählt wird und das optische Bild des Originales auf die Zahl der photoelektrischen Wandler aufgeteilt wird, wodurch die wesentliche Herabsetzung des Auflösungsvermögens vermieden wird.

130061/0715

Ein solches System weist jedoch die folgenden Nachteile auf. Wenn eine Vielzahl von photoelektrischen Wandlern vorgesehen sind, ist es unvermeidlich, daß zwischen den photoelektrischen Wandlern Grenzbereiche entstehen, in denen keine Lichtaufnahmefläche vorhanden ist, so daß die Lichtaufnahmefläche im Ganzen diskontinuierlich wird. Demnach sind auch die erzeugten optischen Bilder unterteilt und die den Grenzbereichen entsprechenden Teile, die von der Wandlerfläche nicht aufgenommen werden, führen zu weißen Linien und zu einem unvollständigen reproduzierten Bild. Des weiteren sind die entstehenden optischen Bilder, die auf eine Vielzahl von Lichtaufnahmeflächen aufgeteilt werden, optisch umgekehrte Bilder bei jeder Lichtaufnahmefläche, so daß sich das Gesamtbild von dem optisch umgekehrten Bild des Originales unterscheidet. Wenn das optische Bild, das auf der Lichtaufnahmefläche erzeugt wird, reproduziert wird, so wie es ist, ist es folglich nicht möglich, das Original zu reproduzieren.

Wie oben erwähnt, ist die Aufnahmefläche bei einem konventionellen photoelektrischen Wandler so klein, daß es schwierig ist, die Information mit einer hohen Auflösung zu reproduzieren. Es ist daher sehr gefragt, daß ein photoelektrischer Wandler eine ausgedehnte Lichtaufnahmefläche und ein hohes Auflösungsvermögen aufweist. Insbesondere bei photoelektrischen Wandlern, die als Lichtaufnahmeeinheit für einen Telekopierer oder Digitalkopierer oder ein Bildlesesystem für Originalbuchstaben

^ου oder Originalbilder darstellen, ist es wesentlich, daß der photoelektrische Wandler eine Lichtaufnahmefläche aufweist, die fast die gleiche Größe wie das Original besitzt und so die für die Bilderzeugung erforderliche Auflösung nicht vermindert und in der Lage ist, ein

Original mit hoher Wiedergabetreue zu reproduzieren.

130061/0715

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter möglichst weitgehender Vermeidung der vorerwähnten Nachteile, einen photoelektrischen Wandler auf Festkörperbasis zu schaffen, der eine lange oder ausgedehnte Lichtaufnahmefläche aufweist, der sich durch einen photoelektrischen Wandlerbereich mit hohem Auflösungsvermögen, grosser Empfindlichkeit und geringem Gewicht auszeichnet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein photoelektri-

]0 scher Wandler auf Festkörperbasis geschaffen, mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, bei dem die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind: einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, einer Vielzahl von Signalakkumula-

]5 tionsmitteln zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Wandlerelementen ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes der Signalakkumulationsmittel direkt mit jedem der photoelektrisehen Umsetzerelemente verbunden ist, einer Vielzahl von Rückstellmitteln, um die Signalakkumulationsmittel aus einem Signalakkumulationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jedes der Rückstellmittel direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel verbunden ist, einer Vielzahl von Signalverstärkermitteln zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln akkumulierten Signalen, wobei jedes der Signalverstärkermittel direkt mit den Akkumulationsmitteln verbunden ist und eine Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jeder der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von übersprechen ausgerüstet ist, wobüi einö Vielzahl der Verstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten ausgewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung aufweisen,

130061/0715

die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel gemeinsam überträgt, wobei ferner die SignalverStärkermittel der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung aufweisen. 5

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis geschaffen, mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, der sich dadurch auszeichnet, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind:· einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Wandlerelementen ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes der Signalakkumulationsmittel direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente verbunden ist,
einer Vielzahl von Rückstellmitteln, um die Signalakkumulationsmittel aus einem Signalakkumulationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jedes der Rückstellmittel direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel verbunden ist, einer Vielzahl von Signalverstärkungsmitteln zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln akkumulierten Signalen, wobei jedes der Signalverstärkungsmittel direkt mit den Akkumulationsmitteln verbunden ist, einer Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein übersprechen der von den jeweiligen

^ου Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist und eine Vielzahl von Standardisierungsmitteln zum gegenseitigen Standardisieren der Betriebseigenschaften jedes

° der SignalVerstärkermittel, daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten

130061/0716

■ angewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung aufweisen, die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel gemeinsam überträgt und daß die Signalverstärkermittel der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung aufweisen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis bereitgestellt mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale,der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind: einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Umsetzerelementen ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes der Signalakkumulationsmittel direkt mit jedem der photoelektrisehen Umsetzerelemente verbunden ist, einer Vielzahl von Rückstellmitteln, um die Signalakkumulationsmittel aus einem Signalakkumülationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jedes der Rückstellmittel direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel verbunden ist, eine Vielzahl von Signalverstärkungsmitteln zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln akkumulierten Signalen, wobei jedes der SignalVerstärkermittel direkt mit den Akkumulationsmitteln verbunden ist und eine Vielzahl von

Mitteln zum Unterdrücken von übersprechen, um ein übersprechen der von den Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist, daß eine Vielzahl der Signal-

Verstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten angewählt wird und daß die Signalverstärkermittel der

130061/071S

gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung aufweisen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis geschaffen, mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind: einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Wandlerelementen ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige pho<boelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes der Signalakkumulationsmittel direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente verbunden ist, einer Vielzahl von Signalverstärkermitteln zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln akkumulierten Signale, wobei jedes der Signalverstärkermittel direkt mit den Akkumulationsmitteln verbunden ist, einer Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von Überspre-

chen ausgerüstet ist und eine Vielzahl von Standardisierungsmitteln zum gegenseitigen Standardisieren von Betriebseigenschaften jedes der Signalverstärkermittel, daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit

^ou der Ausgabeeinheiten angewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung aufweisen, die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel gemeinsam überträgt und daß die Signalverstärkermittel der gleichen

Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame 05

Signalausgabeleitung aufweisen.

130081/0715

• Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein phötoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis geschaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist: eine Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, eine Vielzahl von Signalverstärkermitteln zur Ausgabe verstärkter Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes SignalVerstärkermittel direkt mit dem photoelektrischen Umsetzerelement verbunden ist, eine Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von übersprechen ausge-

• 5 rüstet ist, eine Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale und Kompensationsmittel zum Kompensieren von Umstandseigenschaften der photoelektrischen Wandlerelemente in jeder Ausgabeeinheit, wobei die AiuHjdboüinhült mindestens mit einem Kompensationsmittel ausgerüstet ist, daß eine Vielzahl der Verstärkermittel ausschließlich durch ein EinheitenauHWdh!signal In jeder Einheit dor Ausgabeeinheiten ausgewählt wird und daß die Signalverstärkermittel der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine ge-

■" meinsame Signalausgabeleitung aufweisen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis geschaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er fol-

gendes aufweist: eine Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen, eine Vielzahl von Signalverstärkermitteln, zur Ausgabe verstärkter Signale,die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes Signalverstär-

kermittel direkt mit dem photoelektrischen Umsetzerelement verbunden ist, eine Vielzahl von Mitteln zum

130061/0715

' Unterdrücken von übersprechen, um ein Übersprechen der von den jeweiligen Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von übersprechen ausgerüstet ist, eine Vielzahl von Standardisierungsmitteln zur gegenseitigen Standardisierung der Betriebsbedingungen eines jeden der Signalverstärkermittel,
eine Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale und Kompensationsmittel zum Kompensieren von Ümstandseigenschaften der photoelektrischen Wandlerelemente in jeder Ausgabeeinheit, wobei die Ausgabeeinheit mindestens mit einem Kompensationsmittel ausgerüstet ist, daß eine Vielzahl der Signalverstärker-

'5 mittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten ausgewählt wird und daß die Signalverstärkermittel der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung aufweisen.

20

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten. Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

"" Fig. 1, 2, 3A und 3B: Abtastschaltun.gen von Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 4: ein Schaubild zur Erläuterung

der Änderung der übertragungs-30

eigenschaften, bezogen auf

übliche Gate-Vorspannungswerte bei der Erfindung;

Fig. 5, 6A und 6N: Zeichnungen zur Erläuterung

35

verschiedener Ausführungsformen der Erfindung, von denen Fig.6A eine Draufsicht und Fig. 6B ei-

130081/0715

' nen Schnitt längs der Schnitt

linie X-X¹ in Fig. 6A zeigt;

Fig. 7: eine Zeichnung zur Erläuterung

der Matrixverdrahtung bei der

Erfindung;

Fig. 8a, 8B, 9A und 9B: Zeichnungen zur Erläuterung

einiger Ausführungsformen der

'Q Erfindung, wobei die Fig.8B

und 9B jeweils Querschnitte längs den Schnittlinien X-X¹ in den Fig. 8A bzw. 9A zeigen;

'*> Fig. 10,11,12A und 12B: Abtastschaltungen weiterer

Ausführungsformeη der Erfindung;

Fig. 13 ein Schaubild zur Erläuterung der

Änderung der übertragungseigen-

90

schäften, bezogen auf übliche Gate-Vorspannungswerte bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

25

Fig. 14, 15A und 15B: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei 15B ein Querschnitt längs der Schnittlinie X-X¹ der Fig. 15A ist;

30

Fig.16A,16B,17A und 17B:weitere Ausführungsformen der

Erfindung, wobei die Fig.16B und 17B jeweils einen Querschnitt längs der Schnittlinie

X-X¹ in den Fig. 16A bzw. 17A 35

zeigen;

130061/0715

Fig. 18,19,2Oa und 2OB: Abtastschaltungen gemäß weiterer Ausfuhrungsformen der Erfindung;

Fig. 21: ein Schaubild zur Erläuterung

der Änderung der Übertragungseigenschaften, bezogen auf übliche Gate-Vorspannungswerte bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 22, 23A und 23B: weitere Ausführungsformen

der Erfindung;

Fig.24A,24B,25A und 25B:Ausführungsformeη der Erfindung, wobei die Fig. 24B und • 25B jeweils einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X' der Fig. 24A bzw. 25A zeigen;

Fig. 26,27,28A und 28B: Abtastschaltungen zur Erläuterung der Abtastschaltungen bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung;
25

Fig. 29: ein Schaubild zur Erläuterung

der Übertragungseigenschaften, bezogen auf übliche Gate-Vorspannungswerte bei der Erfindung;

Fig. 30, 31A und 31B: Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei Fig. 31B einen Querschnitt längs der Schnitt-

^OJ linie X-X¹ der Fig. 31A zeigt

und

130061/0716

] Fig. 32A,32B,3 3A und 33B: Ausfuhrungsformen der Erfindung, wobei die Fig.32B und 33B jeweils einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X'

c der Fig. 32A bzw. 33A zeigen.

Fig. 1 zeigt eine Abtastschaltung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Mit 1728 (=54x32) photoleitenden Elementen S_1-0 bis Sr_4-O₁ / die zur Durchführung ^q einer Bildaufnahme mit einer Dichte von 8 Bildelementen pro mm in Querrichtung eines A4-Manuskriptes erforderlich sind, ist eine äußere Vorspannungsquelle V_n

verbunden. Ladungsspeicherkondensatoren C_1-0 bis C_54-31 speichern oder akkumulieren Ladungen mit einer Rate, die der auf das jeweilige photoleitende Element ein fallenden Lichtmenge entspricht. Folglich weist das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren C₁ _. bis C_c. -,.. und den Gate-Elektroden der slektiv verstärkenden MOS-Transistoren A₁ _ bis A^_4--D₁ einen Wert auf, der der einfallenden Lichtmenge während einer bestimmten Ladungsspeicherzeitperiode entspricht. Bei der Abtastschaltung der Fig. 1 ist davon auszugehen, daß der Ladungsspeicherkondensator zusammen mit dem photoleitenden Element, von der Schaltung aus gesehen, die Wirkung eines Tiefpaßfilters aufweist. Wenn eine Spannung ausschließlich den durch eine Verdrahtung verbundenen Drainanschlüssen der 32 Verstärkungs-MOS-Transistoren zugeführt wird, beispielsweise über eine Blockversorgungsleitung b.., werden die Verstärkungs-MOS-(oder MIS)-Transistoren A₁ bis A.,,.. entsprechend dem Potential des oben genannten Anschlußpunktes vorgespannt und jeder Verstärkungs MOS-(oder MIS) - Transistor weist einen Kanalwiderstand auf, der der Menge des Lichtes entspricht, das auf das photoleitende Element fällt, mit dem er verbunden ist. Ein Signalstrom entsprechend der auf das photoleitende Element S_1-0 bis 3-ι_ο·ι einfallenden Lichtmenge wird automatisch an verschiedene

130061/0716

Datenleitungen D- - D . ausgegeben. Es ist klar, daß die DatenleitungenD₀ - D., mit einer Eingangsschaltung von geringer Impedanz, wie beispielsweise einem Stromverstärker usw., verbunden sein sollten, um die oben genannte Operation zu ermöglichen.

Dioden R_1-n - R_54-O-] zur Stromtrennung sind vorgesehen, um eine Trennung zwischen den Verstärkungs MOS-(oder MIS)-Transistoren A- _Q - A_54-3. zu erzielen, die mit den DatenleitungenD - D-.. verbunden sind. Die Trennung soll insbesondere zu der Zeit erreicht werden, bei der der entsprechende Transistor nicht ausgewählt ist. Wenn danach Spannung ausschließlich einer Versorgungsleitung b₂ zugeführt wird, werden die Entladungs MOS- (oder MIS)-Transistoren Q₁ ~ - Q- ~,_Λ elektrisch leitend, so daß die in den Speicher- oder Akkumulationskondensatoren C,_n - C, -,-, die zur ersten Gruppe der photoleitenden Elemente S₁__n - S--.- gehören, enthaltenen Ladungen über die Transistoren Q₁ _ - Q_{1 Q1} entladen werden.

ι —υ ι—j ι

Es ist von Vorteil, die den Entladetransistoren Q- Qi-Ti gemeinsame Gate-Leitung mit der den Verstärkungstransistoren A„__o - A-O₁/ die zur zweiten Gruppe der photoleitenden Elemente S- _n - Sp_-T₁ gehören, gemeinsamen Drain-Leitung zu verbinden, um die Transistoren zu

treiben und gleichzeitig die Zahl der Steuerleitungen, die von einem äußeren Gerät zu dem photoelektrischen Wandler führen, zu verringern. Jedoch können diese Transistoren auch getrennt getrieben werden, wenn dies

^O hinsichtlich der unterschiedlichen Betriebsspannungen, oder hinsichtlich der Bestimmung der Schaltzeiten oder wegen anderer Probleme erforderlich ist.

Wenn Elektrizität der den Entladungstransistoren Q₁ - Q₅4_3i gemeinsamen Source-Leitung von einer getrennten Vorspannungsquelle zugeführt wird, können die Möglichkeiten zur Auslegung des Elementes im Hinblick

130061/071S

auf die Übertragungseigenschaften der Verstärkungstransistoren A., ₀ - ^A54_3i in» Hinblick auf die Schwellspannung usw. erweitert werden, welcher Effekt voll verstanden wird.

Fig. 2 zeigt eine Abtastschaltung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform ist technisch zufriedenstellend, wenn eine hohe Genauigkeit beim Lesen der eingefallenen Lichtmenge nicht erforderlich ist, oder wenn die Übertragungstransistoren niedrige Übertragungscharakteristikon haben, insbesondere bei der Streuung der Schwellwertspannungen innerhalb einer Herstellungsserie. Die erste Ausführungsform ist des weiteren einfach im Schaltungsaufbau. Die Verteilung oder Streuung der Übertragungseigenschaften wird jedoch problematisch in einigen Fällen, beispielsweise wenn die Lichtinformation unter großer Genauigkeit gelesen werden soll. Zur Lösung dieses Problemes stellt die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ein Beispiel zur Herstellung von einheitlichen Übertragungseigenschaften dar. Dies wird dadurch erreicht, daß jeder Source-Anschluß der Verstärkungstransistoren A₁ - A_n., ο-ι ^mit einem Widerstand verbunden und die Stromrückkopplung ausgenutzt wird. Die Betriebsweise der Schaltung wird klar aus der Erläuterung im Zusammenhang mit der ersten Abtastschaltung, wenn verstanden wird, daß die Verstärkungtransistoren A-,_q - AC4..-3J unter Ctromgegenkopplung betrieben

werden.
30

Eine weitere Abtastschaltung, die ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, ist in Fig.3A wiedergegeben, wobei eine Modifikation in Fig. 3B

dargestellt ist. Bei diesen Ausführungsformen sind nichtlineare Operationselemente P_1-0 ~ P^a-ti (^nur

130061/0718

Teil der Elemente ist dargestellt) als Elemente zur Realisierung der oben genannten Stromrückkopplung anstelle der Widerstände verwendet. Des weiteren werden MOS-(oder MIS)-Transistoren T., - T_54-31 (nur ein Teil davon ist gezeigt) als Trennmittel zur Trennung von der gemeinsamen Leitung auf der Drain-Seite der Verstärkungstransistoren eingesetzt. Insbesondere die Verstärkungstransistoren A., _n - At-₄_o-] (nur ein Teil davon ist gezeigt), die Entladungstransistoren Q_1-0 - Qc_4-31 (nur ein Teil davon ist gezeigt) und Trennungstransistoren T₁ - T₁.,., (nur ein Teil davon ist gezeigt) können aus Elementen bestehen, die nach der gleichen Technologie hergestellt sind, was zu dem großen Vorteil führt, daß ihre Integration leicht erreicht werden kann.

Insbesondere zeichnet sich das Ausführungsbeispiel der Fig. 3A dadurch aus, daß die Übertragungseigenschaften durch Änderung der Vorspannung V die der den Transistoren Ρ·,__η - Pc_4-O₁ gemeinsamen Gate-Leitung zur Stromrückkopplung zugeführt wird , programmierbar sind. Die Änderungen der Übertragungseigenschaften, bezogen auf verschiedene Vorspannungswerte V_ der gemeinsamen Gate-Elektrode ,sind in Fig. 4 erläutert.

in der oben genannten Abtastschaltung wird das Aüsgangssignal des photoleitenden Elementes verstärkt, um ein Ausgangssignal von dem Matrixverdrahtungsbereich zu gewinnen (im allgemeinen ist die Leitfähigkeit des photoleitenden Elementes sehr gering). Des weiteren

^JU ist eine weitläufige Matrixverdrahtung bei der Anwendung des photoelektrischen Wandlers der Erfindung in ausgedehnten Bildleseeinheiten erforderlich, die für Digitalkopierer oder Telekopierer erforderlich sind, welche die Hauptanwendungsgebiete des photoelektri-

¹^ sehen Wandlers darstellen. Es ist daher erforderlich, durch die weitläufige Verdrahtung elektrische Signale

130061/071S

von geringem Pegel zu schicken, so daß ein gutes Signal/ Rauschen-Verhältnis häufig nicht erwartet werden kann. Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht darin, daß einem mit dem Ausgangsanschluß des photoleitenden Elementes verbundenen Auswahlelement eine Verstärkungsfunktion verliehen wird, und daß jedes Element mit der oben genannten Matrixverdrahtung betrieben oder geschaltet werden kann, die eine geringe Impedanz aufweist und des weiteren schlechte Einflüsse, wie beispielsweise Rauschen, weitgehend vermindert sind.

Der Aufbau des photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung wird in bezug auf Fig. 5, in der ein Teil seiner Struktur schematisch dargestellt ist, erläutert. Photoleitende Elemente SB₁ - SB₅₄ (die Zeichnungen zeigen SB₁ - SB₁₅), die in einer Reihe auf einem transparenten Substrat 50, beispielsweise Glas, angeordnet sind, sind mit integrierten Abtastschaltungen I₁ - I₅₂ (die Zeichnungen zeigen I₁ - I₁,-) durch Elektrodenverdrahtung verbunden. Kondensatoren CB₁ - CB₁₅₄ (die Zeichnung zeigt CB.. - CB₁₅) sind auf dem gleichen Substrat durch Dünnfilmtechnik gebildet. Die Verbindung ist mit Hilfe des Drahtverbindungsverfahrens erzielt. Die Ausgangsleitungen der Abtastschaltungen I₁ - Ι_ς4 sind

^ΔΟ ebenfalls mit Elektroden verbunden, die auf dem Substrat durch Dampfniederschlag erzeugt sind. Auch diese Verbindung ist durch das Drahtverbindungsverfahren hergestellt. Die Ausgangsleitungen erstrecken sich bis zum Matrixverdrahtungsbereich 51 und schließlich zu der

Ausgangselektrode. Externe Steuerleitungen, wie beispielsweise die Betriebs- oder Beschaltungsleitungen b₁ - b,-₄ sind mit dem Substrat, auf dem die Abtastschaltungen angeordnet sind, durch die Elektrodenverdrahtung auf dem Substrat 50 verbunden. Das photo-

elektrische Wandlerelement in dem photoelektrischen Wandler mit Hybrid-Struktur, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, weist die selbe

130061/0715

Struktur wie das photoelektrische Wandlerelement in dem photoelektrischen Wandler mit monolithischer Struktur auf, der anhand der nachfolgenden Ausführungsform erläutert wird. Seine Struktur wird daher zu dieser Zeit beschrieben.

Fig. 6 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Komponenten der in Fig. 1 dargestellten Abtastschaltung alle auf einem einzigen Substrat mit Hilfe der Dünnfilmtechnik unter Verwendung von Vakuumaufdampfung angeordnet. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht dieser Ausführungsform und Fig.6B einen Querschnitt längs der Schnittlinie X-X¹ in Fig.6A.

Auf dem Substrat befinden sich ein photoelektrischer Wandlerbereich 601, ein Bereich für die Ladungsspeicherung oder Akkumulation 602, ein Selektivverstärkerbereich 603 und ein Entladebereich 604. Ferner ist ein Matrixverdrahtungsbereich, eine Elektrode für die Eingäbe und Ausgabe von Signalen und eine Elektrode für die Versorgungsspannung vorgesehen. Diese Teile befinden sich, bezogen auf die Figur,auf der rechten Seite, sie sind jedoch nicht dargestellt. Der Matrixverdrahtungsbereich ist in Fig. 7 dargestellt. Die Bezugszeichen 70 bis 74 bezeichnen Löcherverbindungen und 75 entspricht dem photoelektrischen Wandlerbereich und dem Bereich der Abtastschaltung.

Die jeweilige Elektrode 605 des photoelektrischen Wandlerbereichs 601 ist durch Aufdampfung eines transparenten leitenden Materials, wie beispielsweise Indiumoxid (ITO) hergestellt. Das einfallende Licht kann somit durch das transparente Substrat 600 hindurchtreten. Die Elektrode 607 ist durch Aufdampfung eines

lichtaufnehmenden Elektrodenmaterials, wie beispielsweise Chrom (Cr) hergestellt, um dem Bildelement

1 30061/0716

_ 33—

• eine einheitliche Form zu verleihen. Diese Elektroden sind unabhängig für jedes einzelne Bildelement nach dem Photo-Ätzverfahren hergestellt. Ein photoleitender Film 606 aus amorphem hydriertem Silizium (im folgenden als "a-Si:H" bezeichnet) ist des weiteren auf jeder einzelnen Elektrode 605 gebildet. Der Film 606 wird in der Weise erzeugt, daß die Glühentladung in einer Gasmischung mit beispielsweise SiH^-Gas und H₂ ^-GaS erzeugt wird, so daß ein photoleitender Film aus a-Si:H infolge der Zersetzung von SiH. niedergeschlagen wird. Dieser Film wird danach durch die Photo-Ätzmethode behandelt. Der photoleitende Film 606 aus a-Si:H wird für jedes Bildelement erzeugt. Danach wird eine gemeinsame Gegenelektrode 608 durch das Dünnfilmverfahren (das Dampf-

■5 niederschlag und Ätzverfahren enthält) unter Verwendung metallischen Materials,(wie beispielsweise Al), gebildet.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Niederschlags-™ filmes unter Verwendung der obengenannten Glühentladungs-Zersetzungsmethode ist es möglich, eine dünne Schicht aus a-Si:H vom n- oder p-Leitungstyp durch Einfügen von PH-j-oder B_?Hg-Gas in geeigneter Konzentration zu erzeugen. Das PH-,- oder B₉H^-GaS wird in geeigneter Kon- ^iJ zentration dem SiH./H^-Gas bei diesem Verfahren zugemischt. Ebenso ist es möglich, kontinuierlich einen a-Si:H-FiIm jeder Leitungsart ohne Kontakt mit der Aussenluft zu erzeugen. Beispielsweise werden die oberen Flächenteile und die unteren Flächenteile des oben-

erwähnten photoleitenden Filmes aus a-Si:H mit P-Atomen in hoher Konzentration dotiert, um η -Schichten zu schaffen, so daß der Ohm'sche Kontakt mit dem Elektrodenmetall sichergestellt ist. Auf das Verfahren zur Herstellung des a-Si:H-Filmes von jeder Leitungs-

art wird in der folgenden Beschreibung nicht Bezug genommen.

130061/0715

Der Ladungsspeicherbereich 602 besteht aus einem Kondensator, der so hergestellt ist, daß ein dünner Film 618 aus SiO₂ oder Si₃N₄ auf der Lichtaufnahmeelektrode 607 durch ein Sprühverfahren o.dgl. gebildet wird.

Dieser Film wird nach dem Muster-Ätzverfahren behandelt. Danach wird auf dem dünnen Film 618 eine Masseelektrode 609 durch ein Verfahren zur Erzeugung einer dünnen Schicht oder eines dünnen Filmes erzeugt.

Der verstärkende Dünnfilm-oder Dünnschichttransistor 612 hat die MIS-Struktur (MIS von metal insulator semiconductor, Metall,Isolator,Halbleiter). Die Lichtaufnahmeelektrode 607 liefert ein Potential, das durch die in dem Ladungsabschnitt 602 gespeicherten Ladungen erzeugt wird, an das Gate des Transistors mit der MIS-Struktur.

Die Halbleiterdünnschicht, die den Verstärkungstransistor 612 und den Entladungstransistor 615 dar- stellt, besteht vorzugsweise aus a-Si:H oder polykristallinem Silizium. Polykristallines Silizium wird durch thermische Zersetzung (CVD) von SiH₄-GaS durch Zersetzung von SiII₄-GaS durch Glühentladung (Glühentladung CVD) oder durch Aufdampfung im Hochvakuum (HVD) erzeugt.

Auch bei dem Verfahren zur Erzeugung des polykristallinen Siliziumfilms, kann PH^-Gas oder B-H^-Gas in

geeigneter Konzentration dem SiH₄-GaS hinzugefügt on *

werden, um der entstehenden Schicht n-Leitfähigkeit oder p-Leitfähigkeit zu verleihen.

Der polykristalline Film wird bei einer Temperatur von etwa 400 C oder höher erzeugt. Diese Temperatur liegt

höher als die Temperatur, bei der der a-Si:H-FiIm erzeugt wird. Dieser letztgenannte Film wird bei

130061/0715

Ί 180 bis 25O°C hergestellt. Bei der Herstellung des Halblexterdünnfilms für das photoleitende Element und den MIS-Transistor wird zuerst ein Film für den MIS-Transistor gebildet und danach wird der Film für das photoleitende Element hergestellt.

Im Bereich 611 der Selektiv-Drain-Elektrode des Transistors 612 wird.die η -Schicht unter Ausnutzung der Abhängigkeit der Ätzrate des Si-Dünnfilmes von der Dotierungskonzentration der P-Atome entfernt. Die selektive Drain-Elektrode 610 besteht aus einem Material, wie beispielsweise Al. Im Ergebnis wird somit eine Schottky-Sperrschichtdiode erzeugt, die die. Funktion der Trennungsdiode R-.Q - ^R54-3i ^{der F}^9' 1 aufweist.

'5 Im Kontaktbereich der Elektrode 613 auf der Source-Seite, verbleibt die η -Schicht, um den Ohm¹sehen Kontakt aufrecht zu erhalten. Eine Isolierschicht 619 besteht aus einem Isolierfilm, wie beispielsweise einem Zerstäubungsfilm von Si-.Ν-, SiO₀ o.a. Eine solche Iso-

^ζυ lierschicht wird gebildet, insbesondere zu dem Zweck,

die kapazitive Kopplung zwischen den selektiven Drain-Elektroden 610 und der Lichtaufnahmeelektrode 607, die einen Ausgangsanschluß für den photoelektrischen Wandlerbereich darstellt, zu vermindern. 25

Bei dem MIS-Transistor 615, der den Entladebereich 604 darstellt, sind die Drain- und die Source-Elektrode (durch 614 und 616 bezeichnet) durch die n⁺- Schicht verbunden. Diese enthält als Matrix Si, so daß

+

der Ohm'sche Kontakt aufrechterhalten bleibt. Die η Schicht in dem Si-FiIm zwischen der Drain-Elektrode 614 und der Source-Elektrode 616 wird durch die Photo-Ätzmethode entfernt.

Die Fig. 8A und 8B zeigen eine Ausführungsform eines photoelektrischen Wandlers, der Widerstände F_1-0 -

130061/0715

^ ^¹Cr4— "^ 1 ^^r Stromrückkopplung, wie in Fig. 2 dargestellt, enthält. Fig. 8A ist eine schematische Draufsicht, während Fig. SB einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹ in Fig. 8A darstellt. Jeder Bereich ist in der selben Weise wie im Fall der Fig. 6 angeordnet, mit der Ausnahme, daß ein Widerstand 800 vorgesehen ist. Dieser Widerstand kann'aus a-Si (amorphes Silizium) mit einer entsprechenden Dotierung, aus geeigneten Metalloxiden, Boriden, Nitriden o.a. bestehen.

Die Fig. 9A und 9B zeigen eine Ausführungsform, bei der ein MIS-Transistor als Stromriickkopplungselement verwendet wird. Die zugehörige Abtastschaltung ist in Fig.3A dargestellt. Jeder Bereich bei dieser Ausführungsform ist im wesentlichen in derselben Art und Weise wie im Fall der Fig. 6 angeordnet, mit der Ausnahme, daß ein MIS-Transistor 900 für die Stromrückkopplung an einer Stelle parallel zu dem Entladungstransistor 905 gebildet ist und daß ein MIS-Transistor 901 des weiteren als Trennelement zwischen dem Ladungsakkumulationsbereich

906 und dem Verstärkungs-MIS-Transistor 904 vorgesehen ist.· Der Unterschied zwischen dem MIS-Verstärkungstransistor-612, der in Fig. 6 dargestellt ist, und dem MIS-Verstärkungstransistor 904, der in Fig. 9 dargestellt ist, besteht darin, daß der Drain-Anschluß des letztgenannten Transistors so ausgelegt ist, daß der Ohm'sche Kontakt mit dem Elektrodenmetall aufrechterhalten wird. Des weiteren ist der Gate-Anschluß

907 des Trennungs-MIS-Transistors 901 mit der Eingangsleitung 902 der Selektiv-Signalleitung b. verbunden.

Der Drain-Anschluß steht des weiteren mit der Transistor-Versorgungsspannungsleitung 903 in Verbindung.

Fig. 10 zeigt eine Abtastschaltung nach einem vierten °³ Ausführungsbeispiel der Erfindung . An 1728 (= 54 χ 32) photoleitenden Elementen S_1-0 - ^S54_3-i/ ^{die zum} Lesen

130061/0715

Lesen eines Bildes mit einer Dicht« von 8 Bildelementen pro mm in Breitseitenrichtung eine« A4-Manuskriptes erforderlich sind, wird Elektrizität von einer externen Vorspannungsquelle V zugeführt. Ladüngsspeieherkondensatoren C, - Cc₄_3i speichern oder akkumulieren Ladungen mit einer Rate, die der Menge des auf das jeweilige photoleitende Element eingefallenen Lichtes entspricht. Dementsprechend weist das Potential am Verbindungspunkt der Gate-Anschlüsse der verstärkenden MOS-Transistoren A_1-0 - Ae_4-3-, die die Kondensatoren C_1- - C_54-31 auswählen, einen Wert auf, der der während einer Ladungsspeicherperiode eingefallenen Lichtmenge entspricht. Es ist davon auszugehen, daß bei der Abtastschaltung der Ladungsspeicherkondensator zusammen mit dem photoleitenden Element als Tiefpaßfilter,von der Schaltung aus gesehen, wirkt. Wenn eine Spannung ausschließlich der Verdrahtung auf der- Drain-Seite zugeführt wird, die 32 Verstärkungs-MOS-Transistoren gemeinsam ist, beispielsweise über eine Blockversorgungsleitung b.,, werden die Verstärkungs-MQS- (oder MIS)-Transistoren A_1-0 - A- j., je nach dem Potential an dem obengenannten Verbindungspunkt vorgespannt und jeder VeSrstärkungs-MOS (oder MIS)-Transistor weist einen Kan^lwiderstand auf, der der auf das photoleitende Element,

nc /

^£J mit dem er verbunden ist, eingefallenen Lichtmenge ; entspricht. Ein Signalstrom entsprechend der auf die photoleitenden Elemente S_1-0- S_1-31 eingefallenen Lichtmengen wird automatisch über einzelne Datenlinien D-D_. ausgegeben. Es ist klar, daß die Datenleitungen

D₀-D₃₁ mit einer Eingangsschaltung geringer impedanz, wie beispielsweise einem Stromverstärker o.dgl., verbunden sein sollten, um das obengenannte Verfahren zu ermöglichen.

Dioden R-I_-0 - ^R54-3i ^zur Stromtrennung sind vorgesehen, um die Trennung des Signalstromes zwischen den Ver-

1300ei/071S

' stärkungs-MOS- (oder MIS)-Transistoren, die mit den Datenleitungen D₀-D₃. verbunden sind, insbesondere während der Zeit sicherzustellen, bei der die Transistoren nicht ausgewählt sind. Des weiteren wird ein elektrisches Potential ausschließlich über die Blockbeschaltungsleitung b2 (in der Figur nicht dargestellt) zugeführt, um von der zweiten Gruppe der photoleitenden Elemente S„__n - S^.,.. Aus gangs signale auszuwählen. Dadurch, daß der Entladesteuerleitung g.. ein Potential zügeln führt wird, die die Gruppe h-__f. - h., ^₁ von Dioden verbindet, die der ersten Gruppe von photoleitenden Elementen S- _g- S-o-i als Entladungselemente zugeordnet sind, werden die Dioden jeweils in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die in den Kondensatoren C₁ - C₁ -,., gespeicherte Ladung über diese 1-0 i-ii

Dioden abgeleitet wird. Nach Beendigung der Entladung, wenn ein Potential angelegt wird, durch das die Dioden in Sperrichtung vorgespannt werden, speichert jeder Kondensator erneut Ladungen entsprechend der auf das jeweilige photoleitende Element eingefallenen Lichtmenge.

Fig. 11 zeigt eine Abtastschaltung nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die vierte Ausführungsform, die in Fig. 10 gezeigt ist, ist in technischer Hinsicht zufriedenstellend, wenn eine große

^Zü Genauigkeit beim Lesen der eingefallenen Lichtmenge nicht verlangt ist oder wenn die Verstärkungstransistoren geringe übertragungswerte aufweisen, insbesondere hinsichtJJ.ch der Verteilung oder Streuung der Schwellwertspannung innerhalb der selben Herstellungsserie.

Darüber hinaus ist die erste Ausfuhrungsform schaltungstechnisch einfach aufgebaut. Die Streuung der Übertragungseigenschaften wird jedoch in einigen Fällen problematisch, beispielsweise wenn insbesondere eine hohe Genauigkeit beim Lesen der Lichtinformation

verlangt wird. Eine Lösung dieses Problems liefert die zweite Ausführungsform der Fig. 11, die ein Beispiel

130061/0715

' zur Verwirklichung einheitlicher Gesamtübertragungseigenschaften ist. Bei diesem Ausführungsbeispiol sind die jeweiligen Source-Anschlüsse der Verstärkungstransistoren A-__o - A₁--^.] mit einem Widerstand unter Verwendung einer Stromrückkopplung verbunden. Der Schaltungsbetrieb wird verständlich aus der Erläuterung im Zusammenhang mit der vierten Abtastschaltung, wenn davon ausgegangen wird, daß die Verstärkungstransistoren A., - A_54-31 unter Stromgegenkopplung betrieben werden.

Eine weitere Abtastschaltung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 12A dargestellt. Eine Modifikation hiervon zeigt Fig. 12B. Bei diesen Ausführungsformen werden nichtlineare Schaltelemente P₁ . - P,. _., (nur ein Teil davon ist dargestellt) als Elemente der obengenannten Stromrückkopplung anstelle der Widerstände verwendet. MOS-(oder MIS)-Transistoren T₁- T_r..__₁ werden als Trennungs-

ι-υ i>4 Ji

^ζυ mittel zur Abtrennung der gemeinsamen Leitung auf der Drain-Seite der Verstärkungstransistoren eingesetzt. Insbesondere die Verstärkungstransistoren A., _Q - ^A54_3i' ^die Entladedioden Q-i_₀ ~ 254-31 ^un<^ ^die Trenntransistoren Τ-,__ο - ^T54_3i (nur ein Teil davon

^*⁵ ist gezeigt) können aus den gleichen Elementen, hergestellt nach der selben Technologie, bestehen, was zu dem großen Vorteil führt, daß ihre Integration leicht erzielt werden kann.

Insbesondere zeichnet sich die Aus führungsform gemäß Fig. 12A dadurch aus, daß die Übertragungseigenschaften durch Änderung der Vorspannung V-. programmierbar sind. Die Vorspannung V wird der Gate-Leitung, die allen Transistoren P₁ ^ - P_c. _,, zur Stromrückkopplung gemeinsam ist, zugeführt. Die Änderung der Übertragungseigenschaften für verschiedene Vorspan-

130061/0715

' nungsquellen für die gemeinsame Gate-Elektrode ist in Fig. 13 veranschaulicht.

Bei der obengenannten Abtastschaltung, die beim vierten bis sechsten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, wird das Ausgangssignal des photoleitenden Elementes stets verstärkt, um ein Signal über die Matrixverdrahtung zu liefern (beim obengenannten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal eines solchen EIe- mentes in ein Stromsignal umgewandelt, das danach verstärkt wird). Im allgemeinen ist die Leitfähigkeit eines photoleitenden Elementes ziemlich gering. Des weiteren ist eine weitläufige Matrixverdrahtung bei der Anwendung des photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung bei ausgedehnten Bildlesegeräten erforderlich. Derartige Bildlesegeräte werden für Digitalkopierer, Telekopierer usw., die die Hauptanwendungsgebiete für die photoelektrischen Wandler sind, verwendet. Es ist daher erforderlich, elektrische Signale mit sehr niedrigem Pegel durch eine weitläufige Verdrahtung zu führen, so daß häufig kein gutes Signal/ Rauschen-Verhältnis erwartet werden kann. Ein wesentliches Merkmal -der Erfindung besteht darin, daß einem Auswahl- oder Ansteuerelement, das mit dem Ausgangsanschluß des photoleitenden Elementes verbunden ist, Verstärkungsfunktion verliehen wird, und daß jedes Element über die obengenannte Matrixverdrahtung geschaltet wird, die eine geringe Impedanz aufweist und bei der des weiteren schlechte Einflüsse, wie beispiels-

weise Rauschen, weitestgehend vermindert sind.

Die Struktur des photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 14 erläutert, in der ein Teil der Struktur schematisch

dargestellt ist. Photoleitende Elemente SB.. - SBr₄

130061/071S

"I (in der Figur teilweise dargestellt) bilden eine Reihe auf einem transparenten Substrat 50, das beispielsweise aus Glas besteht. Die photoleitenden Elemente sind mit integrierten Abtastschaltungen I₁ - Ir? (in der Zeichnung teilweise dargestellt) durch Elektrodenverdrahtung und Kondensatoren CB. - CB₅₄ (in der Zeichnung CB₁ - CB₁c dargestellt), die auf dem selben Substrat 50 mit Hilfe der Dünnfilmtechnik hergestellt sind, verbunden. Die Verbindung ist mit Hilfe der Draht-Verbindungsmethode hergestellt. Die Ausgangsleitungen der Abtastschaltungen I- - I₅₄ sind auch mit Elektroden verbunden, die auf dem Substrat durch Dampfniederschlag vorgesehen sind. Auch diese Verbindung ist mit Hilfe der Drahtverbindungsmethode hergestellt.

Die Ausgangsleitungen erstrecken sich bis zu einem Matrixverdrahtungsbereich 51 und schließlich zu der Ausgangselektrode. Externe Steuerleitungen, wie beispielsweise die Beschaltungsleitungen b₁ - b^,, sind mit dem Substrat verbunden, auf dem die Abtastschaltungen angeordnet sind. Die Verbindung erfolgt über die Elektrodenverdrahtung, die auf dem Substrat mit Hilfe von Dampfniederschlag hergestellt ist.

Die Ausführungsform der in Fig. 15 gezeigten Struktur ist ein Beispiel eines photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Komponenten der in Fig. 10 dargestellten Abtastschaltung alle auf einem einzigen Substrat durch Vakuumauf dampftechnik angebracht. Fig. 15A zeigt eine Drauf-^ου sieht dieser Ausführungsform und Fig. 15B einen Querschnitt längs der Schnittlinie X-X¹ in Fig. 15A. Auf dem Substrat 1500 ist ein photoelektrischer Wandlerbereich 1501, ein Ladungsspeicher oder AkkumulationsbiTtüeh 1^r)02, ein Soleki i v-Versl.'Mrkerb.TPich 150? und ein Entladungsbereich 1504 vorgesehen. Ferner sind ein Matrixverdrahtungsbereich, Elektroden für Eingang

130061/0715

und Ausgang der Signale und Elektroden für die Spannungsversorgung auf der rechten Seite vorgesehen, wenngleich diese Teile nicht dargestellt sind. Der Matrixverdrahtungsbereich ist in Fig. 7 erläutert. 5

Die individuelle Elektrode 1505 des photoelektrischen Wandlerbereichs ist durch Aufdampfung eines transparenten photoelektrischen Materials, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) hergestellt, so daß das einfallende Licht durch das transparente Substrat 1500 hindurchtreten kann. Eine Elektrode 1505 ist durch Aufdampfen eines Licht aufnehmenden Elektrodenmaterials, wie beispielsweise Chrom (Cr) hergestellt, um dem Bildelement eine einheitliche Form zu verleihen. Diese Elektroden werden einzeln für jedes Bildelement nach dem Photo-Ätzverfahren hergestellt. Ein photoleitender Film wird des weiteren auf der individuellen Elektrode 1505 gebildet und besteht für jedes Bild beispielsweise

aus a-Si:H.
20

Danach wird eine gemeinsame Gegenelektrode 1508 durch Aufdampfung und Ätzung unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Aluminium (Al) erzeugt.
25

Der photoleitende Film 1506 ist mit P-Atomen dotiert, um η -Schichten zu bilden und den < mit jeder Elektrode herzustellen.

um η -Schichten zu bilden und den Ohm'schen Kontakt

^ou Der Ladungsspeicherbereich 1502 besteht aus einem Kondensator, der in der Weise hergestellt ist, daß ein dünner Film 1518 aus SiO₂ oder Si₃N, auf der Licht aufnehmenden Elektrode durch Zerstäuben usw.

hergestellt ist. Dieser Film wird nach dem Muster-Ätz-

verfahren behandelt.Danach wird eine Masseelektrode 1509 auf dem Film 1518 durch die Dünnfilmerzeugungs-

130061/0715

Ί methode angebracht.

Der verstärkende Dünnfilmtransistor 1512 weist die MIS-(metal insulator semiconductor) Struktur auf. Die Elektrode 1507 zur Lichtaufnahme führt das Potential, das durch die in dem Ladungsspeicherabschnitt 1502 gespeicherten Ladungen entsteht, dem Gate des Transistors 1512 zu, der MIS-Struktur aufweist.

im selektiven.. Drain-Elektrodenteil 1511 des Transistors 1512 ist die η -Schicht dadurch entfernt, daß von der Abhängigkeit der Ätzrate für den Silizium-Dünnfilm von der Dotierungskonzentration mit P-Atomen, Gebrauch gemacht ist. Die selektive Drain-Elektrode 1510 besteht aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Al. Infolgedessen wird eine Schottky-Sperrschichtdiode gebildet, die die Funktion der Trenndioden aufweist, die in Fig. 10 mit R-i__o~ ^R54-31 bezeichnet sind. In dem Teil zwischen der Elektrode 1512 auf der Source-Seite und dem Halbleiterfilm 1514 verbleibt die η -Schicht, um den Ohm¹sehen Kontakt aufrechtzuerhalten. Eine Isolierschicht 1519 besteht aus einem Isolierfilm, wie beispielsweise aus SiO₂ o.a. Eine solche Schicht wird insbesondere zu dem Zweck gebildet, daß die kapazitive Kopplung zwischen

■" der selektiven Drain-Elektrode 1510 und der Lichtaufnahmeelektrode 1507 verringert wird, die eine Ausgangsleitung für den photoelektrischen Wandlerbereich darstellt.

Die Diode, die den Entladungsbereich 1504 darstellt, und eine Schottky-Sperrschicht enthält, hält den 0hm'-schen Kontakt mit der gemeinsamen Gegenelektrode 1508 aufrecht, die mit Hilfe der η -Schicht als Entladungssteuerelektrode wirkt. Ferner wird der Schottky-Kontakt mit einer Lichtaufnahmeelektrode 1507 zur Bildung einer Schottky-Diode gegen eine Lichtaufnahme-

130061/071S

-44-elektrode als Anode aufrechterhalten.

Ein optoelektrischer Wandler, der in den Fig. 16A und 16B dargestellt ist, verkörpert ein Ausführungsbeispiel, bei dem Widerstände F_1-0 - ^F54_3i f^ur die in Fig. 11 dargestellte Stromrückkopplung eingesetzt sind. Fig. 1 6B zeigt einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹ der Draufsicht der Fig. 16A. Die Anordnung der Teile ist ähnlich der Fig. 15, mit der Ausnahme, daß Widerstände 1600 vorgesehen sind. Die Widerstände können aus a-Si bestehen, das mit geeigneten Mengen eines Dotierungsmittels, wie beispielsweise Metalloxid, Borid, Nitrid o.a. dotiert ist.

in Fig. 16B bezeichnet das Bezugszeichen 1601 einen optoelektrischen Wandlerbereich, 1602 einen Ladungssammelbereich, 1603 einen Verstärkungsberexch und 1604 einen Entladebereich.

Die Fig. 17A und 17B zeigen eine Ausfuhrungsform, bei der MIS-Transistoren als Elemente für die Stromrückkopplung und als Trennelemente mit dünnen Filmen versehen sind. Fig. 17A zeigt einen Schnitt längs der Linie X-X¹ der Draufsicht gemäß Fig. 17A. Eine Abtastschaltung entsprechend den Fig. 17A und 17B wurde bereits im Zusammenhang mit Fig. 12A beschrieben. Diese Aus führungsform unterscheidet sich von den Fig. 15A und 15B darin, daß der Kanal 1703 des MIS-Transistors 1700 als getrenntes Verstärkungselement parallel zur Lichtaufnahmeelektrode 1700 angeordnet ist und daß Transistor 1704 für die Trennung und Transistor 1705 für die Stromrückkopplung unabhängig geschaltet sind.

Der Verstärkungs-MIS-Transistor 1512 der Fig. 15 un-

terscheidet sich vom Transistor 904 insofern, daß der Drain 904 des MIS-Transistors so ausgelegt ist,

130061/0718

3Ϊ12908

daß er in Ohm'sehen Kontakt mit dem Elektrodenmetall steht. Hinzuzufügen ist, daß ein MIS-Transistor-Gate für die Trennung gemeinsam mit der Eingangsleitung 902 der Signalauswahlleitung bi verwendet wird und daß die Versorgungsspannungsleitung des MIS-Transistors für die Trennung gemeinsam mit der Leitung V für den Transistor verwendet wird.

Fig. 18 zeigt die Abtastschaltung einer siebten Ausführungsform der Erfindung. 1728 (= 54 χ 32) photoelektrische Wandlerelemente S₁- - S₁-. -*, die für das Lesen eines Bildes mit einer Dichte von etwa 8 Bildelementen pro mm in der Breitenrichtung eines A4-Manuskriptes erforderlich sind, werden über Begrenzungsleitungen g.. - g₅· beaufschlagt. Ladungsspeicherkondensatoren C^₀ - ^C54_o-[ speichern und akkumulieren Ladungen mit einer Rate, die der auf das entsprechende photoelektrische Wandlerelement einfallenden Lichtmenge entspricht. Folglich weist das Poten-

tial am Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren

C. - C_54-31 und den Gate-Elektroden der selektiv verstärkenden MOS-Transistoren A. - A_54-31 einen Wert auf, der der während einer Ladungsspexcherperiode eingefallenen Lichtmenge entspricht. Es ist davon auszugehen, daß der Ladungsspeicherkondensator zusammen mit dem photoelektrischen Wandlerelement,von der Schaltung aus gesehen, die Wirkung eines Tiefpaßfilters aufweist. Wenn eine Spannung ausschließlich der Verbindungsleitung für die Drain-Anschlüsse, durch die 32 Verstärkungs-MOS-Transistoren verbunden sind, zugeführt wird, beispielsweise über eine Steuerleitung b., werden die Verstärkungs-MOS- (oder MIS)-Transistoren A-_₀ - A_1-31 entsprechend dem Potential an dem obengenannten Verbindungspunkt vorgespannt und jeder Verstärkungs-MOS-(oder MIS)-Transistor weist einen

130061/0715

Kanalwiderstand auf, der der auf das photoelektrische Wandlerelement,mit dem er verbunden ist, eingefallenen Lichtmenge entspricht. Ein Signalstrom entsprechend der auf das photoelektrische Wandlerelement S-__o - S.,-... eingefallenen Lichtmenge wird automatisch an die Datenleitungen D - D-. ausgegeben. Es ist klar, daß die Datenleitungen D₀ - D^₁ mit einer Eingangsschaltung geringer Impedanz verbunden werden sollten, beispielsweise einem Stromverstärker o.dgl., um die obenerwähnte Betriebsweise zu ermöglichen. Dioden R_1-0 - £54-31 ^zur Stromtrennung sind vorgesehen, um eine Signaltrennung zwischen den Verstärkungs-MOS-(oder MIS)-Transistoren, die mit den Datenleitungen D-D^₁ verbunden sind, insbesondere dann sicherzustellen, wenn die Transistoren

•5 nicht ausgewählt sind.

Danach wird ein elektrisches Potential ausschließlich der Leitung b₂ zur Auswahl des Ausgangssignales von der zweiten Gruppe der Wandlerelemente S~__n - S_9-111

^ζυ zugeführt. Dadurch wird die Ladung, die in den Ladungssammelkondensatoren C,- - C-io-i gespeichert ist, über die Dioden entladen. Dies geschieht dadurch, daß ein Potential der Steuerleitung g₁ zugeführt wird, um die photoelektrischen Wandlerelemente der Gruppe

^ZJ ^1-0 ~ ^1-31' ^welche Diodenstruktur aufweisen, in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Nach Beendigung der Entladung, wenn ein Potential angelegt wird, das die Diode in Sperrichtung vorspannt, beginnt jeder Kondensator Ladungen entsprechend der auf das entsprechende

photoleitende Element eingefallenen Lichtmenge zu speichern.

Fig. 19 zeigt eine Abtastschaltung nach einer achten Ausführungsform der Erfindung. Die siebte Ausführungs-

form der Fig. 18 arbeitettechnisch zufriedenstellend,

130061/0716

' wenn eine große Genauigkeit beim Lesen der eingefallenen Lichtmenge nicht erforderlich ist, oder wenn die Verstärkungstransistoren niedere übertragungswerte aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Streuung oder Verteilung der Schwellwertspannung bezüglich einer Produktionsserie. Dieses Ausführungsbeispiel ist des weiteren einfach hinsichtlich seines Aufbaus. Die Streuung der Übertragungseigenschaften wird jedoch problematisch in einigen Fällen, beispielsweise wenn insbesondere große Genauigkeit beim Lesen der Lichtmenge verlangt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel in Fig. 19 ist ein Beispiel zur Erzielung einer einfachen Übertragungscharakteristik im Ganzen, wozu jeder Source-Anschluß der Verstärkungstransistoren A., - A_54-31 mit

'5 einem Widerstand unter Verwendung einer Stromrückkopplung verbunden wird. Die Betriebsweise wird aus der Erklärung in Verbindung mit der Abtastschaltung der Fig. 18 verständlich, wenn berücksichtigt wird, daß die Verstärkungstransistoren A_{1 n} - A₁-. ^₁ unter Stromgegen-

^zu kopplung betrieben werden.

Eine weitere Abtastschaltung nach einer neunten Ausführungsform ist in Fig. 2OA dargestellt. - Fig. 2OB zeigt eine Modifikation. Bei diesen Ausführungsformen ^α werden nichtlineare Betriebselemente P_1-0 - Pr<_o-| (nur ein Teil der Elemente ist gezeigt) als Elemente für die Stromrückkopplung anstelle der Widerstände verwendet. Ferner werden MOS- (oder MIS)-Transistoren T₁ - T₁-. _O1 (nur ein Teil davon ist dargestellt) als Trennungselemente zur Abtrennung von der gemeinsamen Leitung auf der Drain-Seite der Verstärkungstransistoren A_1- - A₁..-.. eingesetzt. Insbesondere die Verstärkungstransistoren A₁ _. - A_{C/1 O1} (nur ein Teil davon

I ~U j4~j I

ist dargestellt, die Transistoren P₁- P₁-. ^₁ zur

nc I —U Z) H~^r j I

Stromrückkopplung (nur ein Teil davon ist dargestellt)

130061/0715

] und die Trennungstransistoren T. - T ._ (nur ein Teil davon ist dargestellt) können aus Elementen bestehen, die nach der selben Technologie hergestellt sind, was zu dem großen Vorteil führt, daß ihre Inte-

c gration leicht erreicht werden kann.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 2OA zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die zusammengesetzte Übertragungscharakteristik durch Änderung der Gate-IQ Spannung der Transistoren P.__Q - P,.._.,.. programmierbar ist. Die Gate-Spannung wird von einer Vorspannungsquelle der gemeinsamen Gate-Elektrode der Transistoren ^pi_in ~ ^P54-31 ^zur Stromrückkopplung zugeführt. Die Änderung der Übertragungseigenschaften, bezogen auf verschiedene Werte der gemeinsamen Gate-Vorspannung, ist in Fig. 21 veranschaulicht.

Fig. 22 zeigt schematisch die Konstruktion eines photoelektrischen Wandlers. Eine photoelektrische Wandlerelementengruppe (der Aufbau des einzelnen Elements wird weiter unten erläutert) SB., - SB,-4 (nur ein Teil dieser Elemente ist gezeigt) ist auf einem transparenten Substrat 50,wie beispielsweise Glas o.a., in einer Reihe angeordnet. Diese Elementengruppe ist durch Verdrahtung mit Abtastschaltungssubstraten I₁ Ij-4 (nur ein Teil davon ist gezeigt) verbunden, die durch Elektrodenverdrahtung und Kondensatorgruppen CB₁ - CB₅* (nur ein Teil davon ist gezeigt) integriert sind. Diese Teile sind auf dem gleichen Substrat durch Dünnfilmtechnik angeordnet.

Die Ausgangsanschlüsse der Abtastschaltungen I₁ - I₁-. (teilweise dargestellt) sind auch mit Elektroden verbunden, die auf das Substrat aufgedampft sind. Die Verbindung erfolgt über eine Verdrahtung und führt über einen Matrixverdrahtungsteil 51 schließlich zu einer Ausgangselektrode.

130061/0716

Externe Steuerdrähte, wie beispielsweise die Versorgungs- oder Beschaltungsdrähte b-,-b,-₄ führen ebenfalls zu den Abtastschaltungen I.-L . durch eine Elektrodenverdrahtung, die durch Aufdampfung hergestellt ist. Der photoelektrische Wandler mit Hybrid-Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die selbe Konstruktion wie der photoelektrische Wandler von monolithischer Struktur, der im folgenden Ausführungsbeispxel gezeigt wird, auf, und wird daher dort im Detail erläutert.

In Fig. 2 3 ist eine Ausführungsform eines photoelektrischen Wandlers dargestellt, bei der alle Abtastschaltungen, wie in Fig. 18 gezeigt, auf einem Substratstück durch Aufdampftechnik angebracht sind.

Fig. 23A zeigt eine Draufsicht, während Fig. 23B einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X" der Fig. 23A zeigt. Auf einem Substrat 2300 ist ein photoelektrischer Wandlerteil 2301, ein Ladungsspeicherteil 2302, ein auswählbarer Verstärkungsteil 2303, ein Matrixverdrahtungsteil (nicht dargestellt) auf der rechten Seite der Figur, Elektroden für die Eingabe und Ausgabe von Signalen und Elektroden für die Versorgungsspannung dargestellt. Im allgemeinen wird eine Matrixverdrahtung» wie in Fig. 7 dargestellt, verwendet.

Die individuelle Elektrode 2314 des photoelektrischen Wandlerteils 2301 besteht aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) o.a., das durch Aufdampfung hergestellt ist, so daß Licht, das durch das Substrat 2300 hindurchtritt, auch durch den Wandlerteil hindurchtreten kann. Rings um die genannte Elektrode 2314 ist eine Lichtaufnahmeelektrode 2 307 aus Chrom o.a. mit Hilfe von Aufdampfung und Photo-Ätzung aufgebracht, so daß die Bildelemente eine einheitliche Form erhalten. Die

130061/0715

■j Lichtaufnahmeelektrode wird unabhängig für jedes einzelne Bildelement gebildet.

Darüber hinaus sind auf der individuellen Elektrode 2314 c in Schichten ein p-leitender a-Si-Film, ein i-leitender a-Si-Film und ein η-leitender a-Si-Film angebracht, um einen Halbleiterfilm 2315 von p-i-n-Struktur zu bilden. Auf der n-leitenden a-Si-Schicht befindet sich eine obere Elektrode 2316 aus Metall, wie beispielsweise IQ Aluminium o.dgl.,und eine Entladungssteuerungselektrode 2308 (entsprechend g.-g₅.), die mit der Elektrode 2316 verbunden ist und aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, besteht und durch Dünnfilmtechnik aufgebracht ist.

Zwischen dem n-leitenden a-Si-Film und der oberen Elektrode 2316 befindet sich eine η -Schicht, die mit diesen in Ohm'schem Kontakt steht.

Der Ladungsspeicherteil 2302 enthält einen Kondensator, der durch Niederschlag eines dünnen Films aus SiO₂ oder Si_N. durch Versprühen o.dgl., durch Muster-Ätzung dieses Filmes zur Bildung eines Isolierfilmes 2318 auf der Elektrode 2307 und sodann durch Bildung einer Masseelektrode 2 309 mittels der Dünnfilmtechnik hergestellt ist.

E,in Dünnfilmtransistor 2312 zur Verstärkung weist MIS-Struktur (Metall-Isoliermaterial-Halbleiter) auf. Eine Elektrode zur Lichtaufnahme 2307 führt eine Spannung, die durch Ladungsspeicherung in dem Ladungsspeicherteil 2 302 entsteht, dem Gate des genannten MIS-Transistors 2312 zu.

Bei einer Drain-Elektrode für die Auswahl 2311 eines Transistors 2312 wird von der Tatsache Gebrauch ge-

1 30061/071S

macht, daß die Ätz-Geschwindigkeit eines Si-Dünnfilmes von der Dotierungskonzentration der P-Atome abhängt und auf eine η -Schicht wird verzichtet. Als Material für die Drain-Elektrode 2311 wird ein Metall, wie beispielsweise Au o.a. verwendet, um eine Schottky-Sperrschichtdiode zu bilden, die die Aufgabe erfüllt, als Diode entsprechend den Dioden R₁ __n - ^Rs4--?i ^^er Fig· 18 zu dienen. Unter der Source-Elektrode 2313 verbleibt eine η -Schicht 2317 und der Ohm'sche Kontakt wird beibehalten. Eine Isolierschicht 2319 ist aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise einem SioN.-Film oder einem SiO₃-FiIm durch Versprühen hergestellt. Diese Schicht dient dazu, die elektrostatische Kopplung zwischen der Auswahlelektrode 2310 und der Lichtaufnahmeelektrode 2 307, die eine Ausgangsleitung des photoelektrischen Wandlerteils darstellt, zu reduzieren.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 24A in Draufsicht und von dem in Fig. 24B ein Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹ der Fig. 24A dargestellt ist, enthält Widerstände ^Fi_₀~^F54-3i ^zur Stromrückkopplung, wie in Fig. 19 gezeigt.Die Anordnung der Teile ist nahezu dieselbe, wie bei der Ausführungsform der Fig. 23. Der Unterschied besteht darin, daß ein Widerstand 2400 vorgesehen ist und daß dieser Widerstand durch Verwendung von a-Si, das mit einer geeigneten Menge eines Dotierungsmittels dotiert ist, oder unter Verwendung von Metalloxid,oder Verwendung eines Metallborides, eines Metallnitrides o.a. hergestellt sein kann.

In Fig. 24 kennzeichnet 2401 einen photoelektrischen Wandlerteil 2402, einen Ladungsspeicherteil und 2403 einen ansteuerbaren Verstärkerteil.

130061/0715

In den Fig. 25A und 25B ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein MIS-Transistor als Stromrückkopplungselement und ein MIS-Transistor als Signaltrennelement mit Hilfe einer Dünnfilmtechnik hergestellt sind. Fig. 25A zeigt eine Draufsicht und Fig.25B einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹. Die Arbeitsweise der entsprechenden Abtastschaltung wurde bereits anhand von Fig. 2OA erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Unterschied zu der Anordnung in Fig. 23 darin, daß ein Kanal 2503 des MIS-Transistors 2500 als ansteuerbares Verstärkungselement parallel zur Lichtaufnahmeelektrode 2504 angeordnet ist und daß ein Trenntransistor 2501 und ein Transistor 2502 für die Stromrückkopplung unabhängig voneinander angeordnet sind.

Fig. 26 zeigt eine Abtastschaltung einer zehnten Ausführungsform. Elektrische Energie wird von einer externen Spannungsquelle V₁ zu den photoleitenden Elementen ^Si-o~^S54-31 9^ebracht' deren Anzahl 1728 (54 χ 32) ist. Diese sind für das Lesen eines Bildes mit einer Dichte von etwa 8 Bildelementen pro mm längs der Schmalseite eines A4-Papierbogens erforderlich. Elektrische Energie wird von einer äußeren Vorspannungsquelle V₀₀ zu den

si/.

Kompensationselementen ^w-i_₀~^W54-3i gebracht, die Änderungen der obenerwähnten photoleitenden Elemente kompensieren und aus dem gleichen Material wie die photoleitenden Elemente hergestellt sind oder die gleichen Reaktionen auf Umwelteinflüsse (beispielsweise Tempera-

^ou tür und Feuchtigkeit) zeigen. Das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen dem photoleitenden Element und dem Kompensationselement entspricht daher der eingefallenen Lichtmenge und nimmt einen Wert an, bei dem

Umweltbedingungen kompensiert sind. 35

130061/0715

■ Wenn eine Spannung ausschließlich der Verdrahtung zugeführt wird, die die Drain-Anschlüsse verbindet, d.h. einer Versorgungsleitung, die einer Gruppe von 32 Leitungen von auswählbaren oder ansteuerbaren MOS-(oder MIS)-Verstärkungstransistoren ^A-|__O~^A54-31 gemeinsam ist, wird der MOS-(oder MIS)-Verstärkungstransistor entsprechend dem Potential des obengenannten Verbindungspunktes vorgespannt, und jeder MOS-(oder MIS)-Verstärkungstransistor weist einen Kanalwiderstand auf, der der auf das photoelektrische Element, mit dem er verbunden ist, eingefallenen Lichtmenge entspricht. Es wird folglich ein Signalstrom, der der auf das photoleitende Element S_1--S_1-T₁ eingefallenen Lichtmenge entspricht, automatisch den individuellen Datenleitungen D₀-D₃₁ zugeführt. Es ist klar, daß individuelle Datenleitungen D D₃₁ mit einer Eingangsschaltung niederer Impedanz, wie beispielsweise einem Stromverstärker o.dgl., verbunden sein sollte, um obengenannte Betriebsweise zu ermöglichen. In diesem Ausführungsbeispiel sind Dioden ^Ri_n~^R54_3i

zur Strömtrennung vorgesehen, um eine Signaltrennung zwischen den MOS-(oder MIS)-Verstärkungstransistoren, die mit individuellen Datenleitungen verbunden sind, insbesondere dann sicherzustellen, wenn diese nicht angewählt sind.

Wenn die anwählbaren Verstärkungselemente ^_1-0-A₅._₃₁ die selben Umwelteigenschaften (hauptsächlich Transistorschwellwertspannung u.dgl.) aufweisen, wie die photoleitenden Elemente oder Kompensationselemente,

^ου oder wenn sie ähnliche Ansprecheigenschaften auf Umwelteinflüsse wie diese Elemente aufweisen, ist es klar, daß die Ansprecheigenschaften auf Umwelteinflüsse bei den Verstärkungselementen durch geeignete Wahl der Werte von V₁ und V₀ kompensiert werden können. Insbesondere ist der Effekt besonders stark, wenn Verstärkungselemente, photoleitende Elemente und Kompen-

130061/0715

sationselemente mit der selben Technologie hergestellt sind.

Fig. 27 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel einer Abtastschaltung. Eine zufriedenstellende technische Arbeitsweise der zehnten Ausfuhrungsform, wie in Fig.26 erläutert worden ist, kann erwartet werden, wenn eine hohe Genauigkeit beim Auslesen der eingefallenen Lichtmenge nicht verlangt ist oder wenn die Transistoren, die für die Verstärkung verwendet werden, aus der selben Produktionsserie stammen und die Übertragungseigenschaften, insbesondere die Schwellwertspannungen, sich nicht stark unterscheiden. Die Ausführungsform zeichnet sich ferner durch einen einfachen Schaltungsaufbau aus. Wenn jedoch die Lichtmengeninformation unter besonders großer Genauigkeit gelesen werden muß, führt die Verteilung oder Streuung der obengenannten Übertragungseigenschaften manchmal zu einem Problem.

Die Ausführungsform der Fig. 27 zeigt, daß zur Lösung

dieses genannten Problems Widerstände F₁ ~-F_C/, _o. in ³ l-O 54-jI

die Source-Kreise der Verstärkungstransistoren A_1-0-Ar_4-O-] eingefügt sind und unterschiedliche Übertragungseigenschaften durch Stromrückkopplung gleichgemacht werden. Die Betriebsweise der Schaltung geht aus der Erklärung zur zehnten Abtastschaltung gemäß Fig. 26 hervor, wenn berücksichtigt wird, daß die Verstärkungstransistoren unter Stromgegenkopplung betrieben

werden.
30

Die zwölfte Ausführungsform der Abtastschaltung der Erfindung ist in Fig. 28A dargestellt. Fig. 28B zeigt eine Modifikation. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als Element zur Erzielung der Stromrückkopplung jeweils

ein nichtlineares Element, d.h. Transistoren P₁ -P₁.. _..

(teilweise gezeigt) anstelle der Widerstände verwendet.

130061/0715

' Als Mittel zur Trennung gegenüber gemeinsamen Leitungen auf der Drain-Seite der Verstärkungstransistoren A₁ -

ι —u

^Ad -3 1 werden MOS-(oder MIS)-Transistoren T₁ , -T,. _O1 verwendet. Ein besonders guter Effekt wird erzielt, wenn die Stromrückkopplungstransistoren ^p-i__n""^P[;₄_oi die Verstärkungstransistoren A_1-0-Ac_4-O-I ^un<3 die Trenntransistoren T₁-T^_4-O-I ^aus Elementen konstruiert sind, die mit ein und derselben Technologie herstellbar sind und leicht integriert werden können.
10

Zusätzlich können im Fall der Fig. 28A zusammengesetzte unterschiedliche Übertragungseigenschaften durch Änderung der Vorspannung V , die den gemeinsamen Gate-Anschlüssen der Transistoren zum Zwecke der Stromrückkopplung zugeführt wird, programmiert werden.

Fig. 29 zeigt die Änderung der ubertragungseigenschaften für verschiedene gemeinsame Gate-Vorspannungswerte.

in Fig. 30 ist schematisch der Aufbau eines photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung dargestellt.

Eine Gruppe von photoleitenden Elementen SB₁-SB₅. (die Struktur der Elemente wird weiter unten erläutert), die auf einem transparenten Substrat 50 in einer Reihe angeordnet sind, sind mit Abtastschaltungen I₁-I₁-O (teilweise dargestellt) mit Hilfe einer Verdrahtungsschaltung verbunden. Die Abtastschaltung ist über Elektrodenverdrahtung, die auf dem selben Substrat mit

Hilfe der Dünnfilmtechnologie hergestellt ist, integriert.

jij 1.0itunqen der AbtaatsohaLtunqon I ..-I₁-, sind

auch mit auf dem Substrat 50 aufgedampften Elektroden

durch Drahtverbindungen verbunden. Diese sind zum Ma-Lri xverdrühtuiHjütt'il ΊI geführt und schließlich mit den Ausgangselektroden verbunden.

130061/0715

' Externe Steuerleitungen, wie beispielsweise die Beschaltungsleitungen b-j-br^, sind ebenfalls zu den Abtastschaltungen I₁-It-, durch aufgedampfte DünnfilmeIeJctrodenverdrahtungen auf dem Substrat 50 geführt. 5

Fig. 31 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines photoelektrischen Wandlers gemäß der Erfindung, bei dem die in Fig. 26 dargestellte Abtastschaltung vollständig auf einem Substratblatt nach der Dünnfilmtechnik hergestellt ist. Fig. 31A zeigt eine Draufsicht und Fig. 31B einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X' in Fig. 31A. Auf dem Substrat 3100 ist ein photoelektrischer Wandlerteil 3101, ein Kompensationselementteil 3102, ein ansteuerbarer Verstärkungsteil 3103 und ein Matrixverdrahtungsteil auf der rechten Seite der Zeichnung Elektrodenteile für Signaleingang und -ausgang und Elektrodenteile für die Spannungsversorgung (nicht dargestellt) gebildet. Der Matrixverdrahtungsteil besteht wie üblich aus einem solchen, wie schematisch in Fig. 7 dargestellt.

Die individuelle Elektrode 3105 des photoelektrischen Wandlerteils 3101 besteht aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) o.a., so daß durch sie das Licht, das durch das transparente Substrat 3100 hindurchtritt, hindurchtreten kann. Diese ITO-Schicht kann aufgedampft sein. Rings um die Elektrode 3105 ist unabhängig eine Lichtaufnahmeelektrode 3107 aus Chrom o.a. durch Auf-

dampfung und Photo-Ätzung für jedes Bildelement angebracht, so daß jedes Bildelement eine einheitliche Form erhält. Des weiteren ist auf der individuellen Elektrode 3105 ein Halbleiterfilm 3114 von p-i-n-Struktur angeordnet, der durch eine Schichtung eines p-leitenden a-Si-Filmes, eines i-leitenden a-Si-Filmes und eines η-leitenden a-Si-Filmes gefertigt ist.

130061/0715

Auf dem η-leitenden a-Si-Film ist eine obere Elektrode 3108 aus Metall, wie beispielsweise Aluminium o.a., und eine Entladungssteuerelektrode 3115 (entsprechend g-j-gt-/) aus Metall, wie Aluminium o.dgl. angeordnet, die mit der genannten Elektrode 3108 verbunden ist. Zwischen der n-leitenden a-Si-Schicht und der oberen Elektrode 3108 ist eine η -Schicht diesen in Ohm'sehen Kontakt steht.

Elektrode 3108 ist eine η -Schicht gebildet, die mit

Jedes Element 3117 in dem Kompensationselemententeil 3102 wird gleichzeitig mit jedem Element 3116 in dem photoleitenden Elemententeil 3101 hergestellt. Das Kompensationselement 3117 weist eine Lichtaufnahmeelektrode 3107 anstelle einer transparenten Elektrode für das einfallende Licht in dem Element 3116 auf. Dies stellt einen Unterschied zum photoleitenden Element 3116 dar. Aus diesem Grunde kann, wie oben erwähnt, ein Dunkirk;I.rum, der beiden Elementen gemeinsam ist, und insbesondere von der Temperatur abhängt, dadurch aufgehoben werden, daß über die Vorspannungsleitungen 3115 und 3104 von den Vorspannungsquellen V_ß1 und V Spannungen derart- zugeführt werden, daß der SpannungswerL· die uitujekohrU· Puiarttut jedoch den selben Betrag aufweist. Die Kompensation der übertragungseigenschaften des MIS-Verstarkungstransistors 3112 ist dadurch möglich, daß beide Elemente entsprechend ausgeglichen werden.

Ik-i einer Auswahl-Drain-Elektrode 3111 öines Transistors 3112 wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Ätz-Geschwindigkeit eines Si-Dünnfilmes von der Konzentration der P-Atome für die Dotierung abhängt und eine η -Schicht ist weggelassen. Als Material für die Drain-Elektrode wird ein Metall, wie beispiels-

weise Gold o.a. verwendet. Die Drain-Elektrode 3112 und die Halbleiterschicht 3120 bilden eine Schottky-

130061/0715

Sperrschichtdiode, die als Trennungsdiode wirkt, entsprechend den in Fig. 26 mit R_1-0-R₁-._₃₁ gekennzeichneten Dioden.

Bei einem Kontaktteil zwischen der öourceseitigen Elektrode 3113 und einer η-leitenden Halbleiterschicht 3120 verbleibt eine η -Schicht 3121 mit einer Ohm'sehen Kontaktstelle. Eine Isolierschicht 3119 ist aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise einem Si₃N₄-FiIm,

oder einem SiO„-Film durch Versprühen o.a. hergestellt, um insbesondere die elektrostatische Bindung zwischen der Auswahlelektrode 3110 und der Lichtaufnahmeelektrode 3107 zu reduzieren, die eine Ausgangsleitung für den photoelektrischen Wandlerteil darstellt.

Der in den Fig. 32A und 32B dargestellte photoelektrische Wandler stellt eine Modifikation des in den Fig.31A und 31B dargestellten Ausführungsbeispiels dar. Die Modifikation besteht darin, daß Stromrückkopplungswiderstände ^Fi__o~^F54_3-i / ^wi^e i-ⁿ Fig. 27 gezeigt, eingefügt sind. Fig. 32A zeigt schematisch eine Draufsicht und Fig. 32B einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹ in Fig. 32A. Die Anordnung der Teile in Fig. 32 ist nahezu dieselbe wie der in Fig. 31. Der Unterschied besteht darin, daß ein Widerstandsteil 3200 vorgesehen ist und daß der Widerstandsteil unter Verwendung eines a-Si hergestellt sein kann, das mit einer geeigneten Menge eines Dotierungsmittels dotiert ist oder daß

dieser Teil unter Verwendung eines Metalloxides, eines on

Metallborides, eines Metallnitrides o.a. hergestellt ist.

Der Widerstandsteil 3200 setzt sich aus einer Isolierschicht 3207, einem Widerstandsfilm 3204 mit einem

geeigneten Widerstand auf der Isolierschicht 3207, den Elektroden 3205 und 3206, die auf beiden Seiten

130081/0715

] des Widerstandsfilmes 3204 angeordnet sind, und einem Isolierfilm 3208 auf dem Oberflächenteil zusammen.

Die Elektrode 3205 ist mit dem Drain des Transistors im Verstärkungsteil 3203 verbunden. Die Fig. 33A und 33B zeigen eine Ausführungsform, bei der ein MIS-Transistor als Stromrückkopplungselement verwendet wird und bei dem ein MIS-Transistor ebenfalls als Element zur Trennung herangezogen wird, wobei diese Transisto-

^q ren mit Hilfe von Dünnfilmtechnik hergestellt sind.

Fig. 33A zeigt eine Draufsicht, während Fig. 33B einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X¹ in Fig. 33A zeigt. Die Abtastschaltung ist bereits in bezug auf Fig.28A erläutert worden. Diese Ausführungsform unterscheidet

•)5 sich von der der Fig. 31 dadurch, daß ein Kanal 3305 des MIS-Transistors 3300 als anwählbares Verstärkungselement parallel mit der Lichtaufnahmeelektrode 3306 angeordnet ist und daß ein Trennungstransistor 3206 und ein Stromrückkopplungstransistor 3307 unabhängig voneinander angeordnet sind.

Der Unterschied zwischen dem MIS-Transistor 3300 und dem Verstärkungs-MIS-Transistor 612 (Fig. 6) besteht darin, daß der Drain des MIS-Transistors 3300 so ausgelegt ist, daß er einen Widerstandskontakt mit dem Elektrodenmetall aufweist. Ein Gate-Anschluß des Trennungs-MIS-Transistors 3306 ist mit einer Auswahlsignalleitung b. verbunden und der Drain ist an die Transistorspannungsversorgungsleitung V_Q angeschlossen.

Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, wobei auf ein Hybrid-System Bezug genommen wurde, bei dem ein a-Si-photoleitendes Element und ein Kristallsiliziumschaltkreis sowie eine Matrixverdrahtung auf ein und demselben Substrat angeordnet sind. Des weiteren wurde ein monolithisches System

130061/071S

beschrieben, bei dem das obenerwähnte photoleitende Element und die Abtastschaltung unter Verwendung eines a-Si oder polykristallinen dünnen Filmes gebildet sind.

Wie oben erwähnt, kann gemäß der Erfindung ein photoelektrischer Wandler, der viele Lichtinformationspunkte abtastet und ausgibt, mit großer Ausdehnung und mit großer Genauigkeit bereitgestellt werden. Ferner zeichnet sich der photoelektrische Wandler gemäß der Erfindung dadurch aus, daß das Rauschen, das oft erzeugt wird, wenn eine Abtastschaltung Verstärkungsfunktion aufweist und photoleitende Elemente mit großer Impedanz weitläufig angeordnet sind, in weitem Maße reduziert ist.

1 30061/071S

Claims (58)

Patentansprüche

1. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind:

einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S), eine Vielzahl von Slgnalakkuniulatiansini I; te In (C) zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Umsetzer elementen (S) ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement (S) fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jeweils eines der Signalakkumulationsmittel (C) direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente (S) verbunden ist;

einer Vielzahl von Rückstellmitteln (Q), um die Signalakkumulationsmittel (C) aus einem Signalakkumulationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jeweils eines der Rückstellmittel (Q) direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel (C) verbunden ist,

einer Vielzahl von Signalverstärkermitteln (A) zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln (C) akkumulierten Signalen, wo-

Deulsche Bank (München) KIc 51/61070

130061/071S

Dresdner Bank (München) KIo 3933 844

Postsctieck (MjDcfwn) Klo 670-43-KM

bei jedes der Signalverstärkermittel (A) direkt mit den AkkumulationsmitteIn (C) verbunden ist, und

einer Vielzahl von Mitteln (R) zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln (A) ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel (A) jeweils mit einem Mittel (R) zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist;

daß eine Vielzahl der SignalVerstärkermittel (A) ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheit angewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung (b) aufweisen, die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel (Q) gemeinsam überträgt, und

daß die Signalverstärkermittel (A) der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen. 20

2. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

3. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

4. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

5. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverstärkermittel (A) ein Transistor ist.

130061/0715

6. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

7. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel (Q) aus Transistoren bestehen.

8. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

9. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind:

einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S), einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln (C) zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Wandlerelementen (S) ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrischer Umsetzerelement (S) fallenden Lichtmenge entsprechen,wobei jeweils eines der Signalakkumulationsmittel (C) direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente (S) verbunden ist,

einer Vielzahl von Rückstellmitteln (Q), um die „_n Signalakkumulationsmittel (C) aus einem Signalakkumulationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jeweils eines der Rückstellmittel (Q) direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel (C) verbunden ist,

einer Vielzahl von Signalverstärkermittel (A) zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln (C) akkumulierten Signalen,

130061/071S

wobei jedes der Signalverstärkermittel (A) direkt mit den Akkumulationsmitteln (C) verbunden ist,

einer Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von überc sprechen (R), um ein übersprechen der von den jeweiligen Verstärkermitteln (A) ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel (A) jeweils mit einem Mittel (R) zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist,

und einer Vielzahl von Standardisierungsmitteln, zum gegenseitigen Standardisieren der Betriebseigenschaften jedes der Signalverstärkermittel,

daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel (A) ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in

jeder Einheit der Ausgabeeinheiten angewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung (b) aufweisen, die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel (Q) gemeinsam überträgt, 20

und daß die Signalverstärkermittel der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen.

10. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

^ 11. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

12. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

130061/0715

T

13. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das SignalVerstärkermittel (A) ein Transistor ist.

14. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

15. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmittel (Q) aus einem Transistor besteht.

16. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

17. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus

einem Widerstand bestehen.
20

18. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus einem Transistor bestehen.

19. photoelektrischer Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

20. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis mit on

einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind:

einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S) ,

einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln (C)

130061/0715

] zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Umsetzerelementen ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes der Signalakkumulationsmittel direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente verbunden ist,

einer Vielzahl von Rückstellmitteln (Q), um die Signalakkumulationsmittel (C) aus einem Signalakkumulationszustand in einen Ausgangszustand zurückzustellen, wobei jedes der Rückstellmittel (Q) direkt mit jedem der Signalakkumulationsmittel (C) verbunden ist,

einer Vielzahl von Signalverstärkermitteln (A) zur •5 Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln (C) akkumulierten Signalen, wobei jedes der SignalVerstärkermittel (A) direkt mit den Akkumulationsmitteln verbunden ist und

einer Vielzahl von Mitteln (R) zum Unterdrücken von Übersprechen,um ein Übersprechen der von den Verstärkermitteln (A) ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel (A) jeweils mit einem Mittel (R) zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist,

daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten angewählt wird,

° und daß die Signalverstärkermittel (A) der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen.

21. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 20, dadurch

gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) eine Photodiode ist.

130061/0715

22. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

23. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

24. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

25. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverstärkermittel (A) ein Transistor ist.

26. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

27. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis mit einer Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheiten aus folgendem aufgebaut sind:

einer Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S) ,

einer Vielzahl von Signalakkumulationsmitteln (C) zum Akkumulieren der von den photoelektrischen Umsetzerelementen (S) ausgegebenen Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement (S) fallenden Lichtmenge entsprechen,

wobei jedes der Akkumulationsmittel (C) direkt mit jedem der photoelektrischen Umsetzerelemente (S) verbunden ist,

1300G1/0715

einer Vielzahl von Signalverstärkermitteln (A) zur Ausgabe verstärkter Signale entsprechend den in den Akkumulationsmitteln (C) akkumulierten Signalen, wobei jedes der Signalverstärkermittel (A) direkt mit den Akkumulationsmitteln (C) verbunden ist,

einer Vielzahl von Mitteln (R) zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln ausgegebenen Signale IQ zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel jeweils mit einem Mittel zum Unterdrücken von übersprechen ausgerüstet ist und

einer Vielzahl von Standardisierungsmitteln zum gegenseitigen Standardisieren von Betriebseigenschaften jedes der Signalverstärkungsmittel,

daß eine Vielzahl der SignalVerstärkermittel (A) ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten angewählt wird und die Ausgabeeinheiten eine Steuerleitung (b) aufweisen, die ein Steuersignal zur Steuerung der Rückstellmittel gemeinsam überträgt,

und daß die Signalverstärkermittel (A) der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen.

28. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

29. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

130061/0715

30. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

31. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverstärkermittel (A) ein Transistor ist.

32. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

33. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus einem Widerstand bestehen.

34. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus einem Transistor bestehen.

35. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

36. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes aufweist:

eine Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S) ,

eine Vielzahl von Signalverstärkermitteln (A) zur Ausgabe verstärkter Signale, die einer auf das jeweilige photoelektrische Umsetzerelement (S) fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes Signalverstärkermittel (A) direkt mit dem photoelektrischen Umsetzerelement (S) verbunden ist,

130061/0715

• eine Vielzahl von Mitteln zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein übersprechen der von jedem der von den Verstärkermitteln (A) ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermittel (A) jeweils mit einem Mittel (R) zum Unterdrücken von übersprechen ausgerüstet ist,

eine Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale,

Kompensationsmittel zum Kompensieren von Umstands-

eigenschaften der photoelektrischen Wandlerelemente (S) in jeder Ausgabeeinheit, wobei die Ausgabeeinheit mindestens mit einem Kompensationsmittel ausgerüstet ist,
15

daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel (A) ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten ausgewählt

wird und
20

daß die Signalverstärkermittel (A) der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen.

37. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

38. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

39. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

1 30061/07IS

40. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das SignalVerstärkermittel (A) ein Transistor ist.

41. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

42. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel aus einem vom äußeren Licht abgeschnittenen Umsetzerelement (W) bestehen.

43. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Dünnfilmhalbleiter aus Silizium besteht.

44. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmhalbleiter aus Silizium aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

45. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmhalbleiter aus SiIi-

^iJ zium aus polykristallinem Silizium besteht.

46. Photoelektrischer Wandler auf Festkörperbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes aufweist:

eine Vielzahl von photoelektrischen Umsetzerelementen (S) ,

eine Vielzahl von Signalverstärkermitteln (A) zur Ausgabe verstärkter Signale, die einer auf das je- or weilige photoelektrische Umsetzerelement (S) fallenden Lichtmenge entsprechen, wobei jedes Signalverstärkermittel (A) direkt mit dem fotoelektrischen Umsetzerelement (S) verbunden ist,

130061/0715

eine Vielzahl von Mitteln (R) zum Unterdrücken von Übersprechen, um ein Übersprechen der von den jeweiligen Verstärkermitteln ausgegebenen Signale zu verhindern, wobei jedes der Verstärkermlttel (A) jeweils mit einem Mittel (R) zum Unterdrücken von Übersprechen ausgerüstet ist,

eine Vielzahl von Standardisierungsmitteln zur gegenseitigen Standardisierung der Betriebsbedingungen Ι« eines jeden der Signalverstärkermittel,

eine Vielzahl von Ausgabeeinheiten für photoelektrisch umgesetzte Signale und

Kompensationsmittel zum Kompensieren von Umstandseigenschaften der photoelektrischen Wandlerelemente in jeder Ausgabeeinheit, wobei die Ausgabeeinheit mindestens mit einem Kompensationsmittel ausgerüstet ist,

on daß eine Vielzahl der Signalverstärkermittel ausschließlich durch ein Einheitenauswahlsignal in jeder Einheit der Ausgabeeinheiten ausgewählt wird und

daß die Sighalverstärkermittel (A) der gleichen Stufe in jeder der Ausgabeeinheiten eine gemeinsame Signalausgabeleitung (D) aufweisen.

47. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische Umsetzerelement (S) aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

48. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

130061/0715

49. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus polykristallinem Silizium besteht.

.50. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverstärkermxttel (A)
ein Transistor ist.

51. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus Dünnfilmsilizium besteht.

52. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsmittel ein

fotoelektrisches Umsetzerelement ist, das vom äußeren Licht abgeschnitten ist.

53. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das photoelektrische ümsetzer-

element aus einem Silizium-Dünnfilmhalbleiter besteht.

54. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter aus hydriertem amorphem Silizium besteht.

55. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium-Dünnfilmhalbleiter

aus polykristallinem Silizium besteht.
30

56. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus einem Widerstand bestehen.

130061/0716

57. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardisierungsmittel aus einem Transistor bestehen.

58. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor aus einem Dünnfilmsilizium gefertigt ist.

130061/0715