(57)【要約】【課題】高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることのできるイメージセンサを提供することを目的とする。【解決手段】イメージセンサ１は、ガラス基板１０、有機材料で構成された複数の光電変換素子２０、単結晶シリコンで構成された駆動回路を搭載した複数のＩＣチップ３０、複数の光電変換素子２０と各ＩＣチップ３０に搭載された駆動回路とを接続する配線４０を備えている。複数の光電変換素子２０は、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな一体成型されている。ＩＣチップ３０に搭載されている駆動回路に設けられる複数の検出手段の配列ピッチが光電変換素子の配列ピッチ以下になっている。【選択図】図１
2007053224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子からの信号電荷を読み出す駆動回路と、
を有し、
前記駆動回路は無機半導体で構成される
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、
を有し、
前記駆動回路は無機半導体で構成され、
前記複数の光電変換素子に対応する前記複数の検出手段の配列ピッチが前記複数の光電変換素子の配列ピッチ以下である
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項３】
陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、
を有し、
前記複数の光電変換素子は所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、
前記駆動回路は複数の駆動回路で構成され、当該複数の駆動回路は無機半導体で構成される
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項４】
陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含み、無機半導体で構成される駆動回路と、
を有し、
前記複数の光電変換素子は、
所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、
前記駆動回路は、
複数の駆動回路で構成されるとともに、前記複数の光電変換素子に対応する前記複数の検出手段の配列ピッチが前記複数の光電変換素子の配列ピッチ以下である
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項５】
前記無機半導体は、シリコントランジスタであることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記シリコントランジスタは、単結晶シリコンで構成されることを特徴とする請求項５記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の形状や画像等の各種情報を電気信号として取り出すイメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファクシミリやスキャナ等におけるイメージセンサとしては、光学系がロッドレンズだけで良いことから、セットとして小型化できるという特長を有する密着型リニアセンサが用いられている。この密着型リニアセンサは、原稿と等サイズのセンサ長を持つものであり、このため単結晶シリコンで構成されるＣＭＯＳセンサチップやＣＣＤセンサチップを複数個並べて構成される。
【０００３】
近年、イメージセンサに用いられる光電変換素子に関し、有機材料を使用し、しかも簡便な方法で光電変換素子を形成することができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００２―５０２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、単結晶シリコンで構成されるＣＭＯＳセンサチップやＣＣＤセンサチップを複数個並べて密着型リニアセンサを構成した場合、所定の画素ピッチを保ちつつ、所定のセンサ長を達成するためには、例えばＡ３サイズに対応した密着型リニアセンサの場合では約３００ｍｍ程度の長さに相当する複数の単結晶シリコンチップが必要となり、しかも、これら複数の単結晶シリコンチップを正確に一直線上に配置しなければならないという問題があった。
【０００５】
特に画素ピッチが６００ＤＰＩ以上（画素ピッチ４０μｍ程度）になると、前述したチップの端部に光電変換素子を形成できないため、チップ間のつなぎ目に相当する箇所の情報を読み込むことができず、読み出し品質が悪いという問題も発生していた。この問題は、光電変換素子とこの光電変換素子からの信号電荷の読み出しを行う駆動回路とが同一の単結晶シリコンで構成する限り、解決することはできない。
【０００６】
この問題を解決すべく、上記（特許文献１）に記載されているように、単結晶シリコン上に形成される駆動回路上に有機材料を用いた光電変換素子を形成した場合は、確かに充填比（センサ面積／ピッチ面積）は向上するものの、センサ長に亘って単結晶シリコンが必要なことと、複数個のチップを精度よく配置しなければならないこと、などの問題が発生する。なお、原理的には、３００ｍｍ長の単結晶シリコンの駆動チップは構成できるが、その取れ数や歩留りを考えると現実的ではない。
【０００７】
また、上記（特許文献１）に記載されているように、多結晶シリコンで形成される薄膜電界効果トランジスタＴＦＴによって構成された検出回路上に有機材料を用いた光電変換素子を形成して密着型リニアセンサを構成するようにした場合は、チップ間のつなぎ目の問題はなくなるものの、多結晶シリコンでは単結晶シリコンに比べてキャリア移動度が１桁以上小さいため、上記検出回路は、高解像度化や高速動作に適応するには分割同時動作による複数の読み出し出力が必要となる。そのため、検出回路の回路構成が複雑化し、密着型リニアセンサを安価に提供することができないという問題があった。
【０００８】
さらに、しきい値や移動度のばらつきが大きいため、読み出し出力のばらつきが大きく、高品質な画像を得られないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることのできるイメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明のイメージセンサは、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子からの信号電荷を読み出す駆動回路と、を有し、前記駆動回路は無機半導体で構成されることを特徴とする。
【００１１】
この課題を解決するために、本発明のイメージセンサは、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、を有し、前記駆動回路は無機半導体で構成され、前記複数の光電変換素子に対応する前記複数の検出手段の配列ピッチが前記複数の光電変換素子の配列ピッチ以下であることを特徴とする。
【００１２】
この課題を解決するために、本発明のイメージセンサは、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、を有し、前記複数の光電変換素子は所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、前記駆動回路は複数の駆動回路で構成され、当該複数の駆動回路は無機半導体で構成されることを特徴とする。
【００１３】
この課題を解決するために、本発明のイメージセンサは、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含み、無機半導体で構成される駆動回路と、を有し、前記複数の光電変換素子は、所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、前記駆動回路は、複数の駆動回路で構成されるとともに、前記複数の光電変換素子に対応する前記複数の検出手段の配列ピッチが前記複数の光電変換素子の配列ピッチ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい形態において、前記無機半導体は、シリコントランジスタであることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、前記シリコントランジスタは、単結晶シリコンで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光電変換素子と駆動回路とは異なる材料で構成されるので、駆動回路の配列ピッチを光電変換素子の配列ピッチと比較して短くすることが可能であり、そのため、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな光電変換素子を作製することが可能となるとともに、高速動作可能でしかも低価格化を図った駆動回路を実現することが可能となり、これにより高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという有効な効果が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、複数の光電変換素子と駆動回路とは異なる材料で構成され、しかも駆動回路に設けられる複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下になるようになっているので、無機半導体で構成される駆動回路のチップサイズ（ＩＣチップサイズ）を所定のセンサ長よりも短くすることができ、また、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな複数の光電変換素子を作製することが可能となるので、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという有効な効果が得られる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、複数の光電変換素子と複数の駆動回路とは異なる材料で構成され、しかも複数の光電変換素子は所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されるようになっているので、複数の駆動回路の配列ピッチを、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな複数の光電変換素子の配列ピッチと比較して、短くすることが可能となり、そのため、無機半導体で構成される複数の駆動回路の全体のチップサイズ（ＩＣチップサイズ）を所定のセンサ長よりも短くすることが可能となり、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという有効な効果が得られる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、複数の光電変換素子と複数の駆動回路とは異なる材料で構成され、所定の配列ピッチでシームレスな一体成型された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に対応する複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下である複数の駆動回路とを用いることで、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな光電変換素子および高速動作可能でしかも低価格化を図った駆動回路を実現することができ、これにより高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという有効な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の発明は、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する光電変換素子と、光電変換素子からの信号電荷を読み出す駆動回路と、を有し、駆動回路は無機半導体で構成されるイメージセンサであり、光電変換素子と駆動回路とは異なる材料で構成されるので、駆動回路の配列ピッチを光電変換素子の配列ピッチと比較して短くすることが可能であり、そのため、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな光電変換素子を作製することが可能となるとともに、高速動作可能でしかも低価格化を図った駆動回路を実現することが可能となり、これにより高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、を有し、駆動回路は無機半導体で構成され、複数の光電変換素子に対応する複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下であるイメージセンサであり、複数の光電変換素子と駆動回路とは異なる材料で構成され、しかも駆動回路に設けられる複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下になるようになっているので、無機半導体で構成される駆動回路のチップサイズ（ＩＣチップサイズ）を所定のセンサ長よりも短くすることができ、また、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな複数の光電変換素子を作製することが可能となるので、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の発明は、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含む駆動回路と、を有し、複数の光電変換素子は所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、駆動回路は複数の駆動回路で構成され、当該複数の駆動回路は無機半導体で構成されるイメージセンサであり、複数の光電変換素子と複数の駆動回路とは異なる材料で構成され、しかも複数の光電変換素子は所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されるようになっているので、複数の駆動回路の配列ピッチを、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな複数の光電変換素子の配列ピッチと比較して、短くすることが可能となり、そのため、無機半導体で構成される複数の駆動回路の全体のチップサイズ（ＩＣチップサイズ）を所定のセンサ長よりも短くすることが可能となり、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２３】
本発明の請求項４に記載の発明は、陽極と陰極との間に狭持された有機化合物層である光電変換層を備え、該光電変換層が入射光を信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に対応して設けられ対応する光電変換素子からの信号電荷を検出する複数の検出手段と、該複数の検出手段によって検出された信号電荷を順次読み出す複数の読出手段とを含み、無機半導体で構成される駆動回路と、を有し、複数の光電変換素子は、所定の配列ピッチでシームレスな一体成型されたものであり、駆動回路は、複数の駆動回路で構成されるとともに、複数の光電変換素子に対応する複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下であるイメージセンサであり、複数の光電変換素子と複数の駆動回路とは異なる材料で構成され、所定の配列ピッチでシームレスな一体成型された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に対応する複数の検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチ以下である複数の駆動回路とを用いることで、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな光電変換素子および高速動作可能でしかも低価格化を図った駆動回路を実現することができ、これにより高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、無機半導体は、シリコントランジスタであるイメージセンサであり、駆動回路はシリコントランジスタで構成されるので、単結晶シリコンを用いてシリコントランジスタを形成するようにした場合には、その単結晶シリコンのキャリア移動度が十分大きいため、シリコントランジスタつまり駆動回路は高速動作が可能となり、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２５】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明において、シリコントランジスタは、単結晶シリコンで構成されるイメージセンサであり、駆動回路は単結晶シリコンで形成されるシリコントランジスタで構成されるので、単結晶シリコンのキャリア移動度が十分大きいため、シリコントランジスタつまり駆動回路は高速動作を行うことができ、高品質でかつ高速動作を行うことができ、しかも低価格化を図ることができるという作用効果を有する。
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１であるイメージセンサの概略構成を示す構成図、図２は本実施の形態１に係る光電変換素子の断面を示す断面図、図３は実施の形態１に係るイメージセンサにおける１画素分の光電変換素子および駆動回路の構成を示す構成図である。
【００２８】
図１に示すように、イメージセンサ１は、基板としてのガラス基板１０、有機材料で構成された光電変換素子（複数の光電変換素子）２０、単結晶シリコンで構成された駆動回路を搭載した複数のＩＣチップ３０、光電変換素子２０と各ＩＣチップ３０に搭載された駆動回路とを接続する配線４０を備えている。ここでは、イメージセンサ１が、リニアセンサである場合について説明する。
【００２９】
本実施の形態１では、光電変換素子（複数の光電変換素子）２０は所定サイズ長、所定ピッチ（所定の配列ピッチ）で配置されるが、単結晶シリコンで構成される駆動回路を搭載した複数のＩＣチップ３０は、全てのＩＣチップ３０を一列に並べても上記所定サイズ長より短いサイズで配置されている。従って、複数の光電変換素子２０と各ＩＣチップ３０とを接続する複数の配線４０は互いに平行にならない。
【００３０】
光電変換素子２０は、図２に示すように、第１の電極としてのＩＴＯ（イリジウム−スズ酸化物）陽極２１、電子供与性材料からなる電子供与性層と電子受容性材料からなる電子受容性層とで構成されている有機化合物層である有機光電変換層２２、および第２の電極としてのアルミ陰極２３を備えている。
【００３１】
次に、光電変換素子の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、スパッタリング法によりガラス基板１０上に膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜し、このＩＴＯ膜の上部にレジスト材（東京応化製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ５μｍのレジスト膜を形成した。そして、マスキング、露光、現像を行い、レジストをＩＴＯ陽極２１およびその配線の形状にパターニングした。
【００３３】
その後、このガラス基板１０を温度６０℃、１８Ｎの塩酸水溶液中に浸潰し、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後、水洗し、最後にレジスト膜を除去して、所定のパターン形状のＩＴＯ膜からなる陽極（ＩＴＯ陽極２１）および配線４０を形成した。
【００３４】
次に、このガラス基板１０を洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水（体積比）に対して「過酸化水素水が１に対し水が５の割合」で混合した溶液による５分間の超音波洗浄、および７０℃の温度の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板１０に付着した水分を除去し、さらに２５０℃の温度で加熱して乾燥させた。
【００３５】
続いて、このＩＴＯ陽極２１が形成されたガラス基板１０上に、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフオネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）を０．４５μｍのフィルターを通して滴下し、スピンコート法によって均一に塗布した。これを２００℃の温度のクリーンオーブン中で１０分間加熱することで、厚さ６０ｎｍの電荷輸送層を形成した。
【００３６】
さらに、このようにして電荷輸送層が形成されたガラス基板１０を抵抗加熱蒸着装置内に入れ、この抵抗加熱蒸着装置内において、０．２７ｍＰａ（＝２×１０-6Ｔｏｒｒ）以下の真空度となるまで減圧した状態で酸化モリブデンを蒸着し、５ｎｍのバッファ層を形成した。
【００３７】
そして、バッファ層が形成されたガラス基板１０に対し、電子供与性有機材料として機能するポリ（２−メトキシ−５−（２’一エチルヘキシルオキシ）−１、４−フェニレンビニレン）（以下、ＭＥＨ−ＰＰＶという。）と、電子受容性材料として機能する［５、６］−フェニルＣ６１ブチリックアシッドメチルエステル（以下、［５、６］−ＰＣＢＭという。）とが重量比１：４からなるクロロベンゼン溶液をスピンコートした後、１００℃の温度のクリーンオーブン中で３０分間加熱処理し、約１００ｎｍの有機光電変換層２２を形成した。
【００３８】
なお、ＭＥＨ−ＰＰＶはＰ型有機半導体であり、一方、［５、６］−ＰＣＢＭはｎ型有機半導体である。光吸収により発生した励起子の電子はコンダクションバンドを拡散して［５、６］−ＰＣＢＭに供与され、またホールはバレンスバンドを拡散してＭＥＨ−ＰＰＶに供与されて、電子およびホールは、これらを伝導してアルミ陰極２３およびＩＴＯ陽極２１に伝導する。
【００３９】
この［５、６］−ＰＣＢＭは、修飾されたフラーレン類であり、電子移動度が非常に大きく、しかも電子供与材料であるＭＥＨ−ＰＰＶとの混合物が利用できることから、電子−ホール対（電子とホールとの対）の分離搬送を効率的に行うことができる。これにより有機光電変換層２２の光電効率を高くすることができ、かつ光電変換素子２０つまりイメージセンサ１を低コストで作製することが可能となるという利点がある。
【００４０】
最後に、０．２７ｍＰａ（＝２×１０-6Ｔｏｒｒ）以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内において、有機光電変換層２２の上部に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を約１ｎｍの膜厚で成膜し、続いてアルミニウムを約１０ｎｍの膜厚で成膜してアルミ陰極２３を形成した。このように所定センサ長かつ所定解像度の光電変換素子を、ガラス基板上にシームレスに、かつ安価に製造することができる。
【００４１】
次に、上述した構成のイメージセンサの動作について、図３を参照しながら説明する。なお、図３は、増幅型イメージセンサの１画素分の光電変換素子および駆動回路の構成を示す構成図である。
【００４２】
有機材料からなる光電変換素子２０では、入射光が信号電荷に光電変換され、この信号電荷が蓄積される。
【００４３】
この蓄積された信号電荷による電位Ｖｓは配線４０を介して増幅用トランジスタ（検出手段）Ｍ２のゲートＧ２に印加される。増幅用トランジスタ（検出手段）Ｍ２は、ゲートＧ２に印加される電位Ｖｓを基に信号電荷の出力を検出することになる。
【００４４】
信号（信号電荷）の読出しに関しては、スイッチング用トランジスタ（読み出し手段）Ｍ３のゲートＧ３に入力される選択信号の制御により、スイッチング用トランジスタ（読み出し手段）Ｍ３を通して電流Ｉｓとして読み出される。すなわち、スイッチング用トランジスタＭ３のゲートＧ３に、対応する光電変換素子からの信号電荷の読み出しを実行すべき旨の選択信号が入力された場合に、スイッチング用トランジスタＭ３がオン動作するので、電流Ｉｓとして読み出される。
【００４５】
センサ電位Ｖｓは、リセット用トランジスタＭ１のゲートＧ１に入力されるリセット信号の制御、およびリセット用トランジスタＭ１によってリセット電圧Ｖｒにリセットされる。このリセット動作によりセンサ蓄積時間が決定される。
【００４６】
上述した信号電荷の読み出し動作およびセンサ電位Ｖｓのリセット動作は、図示しないシフトレジスタ等でタイミング制御される。
【００４７】
ところで、上述した構成の増幅型イメージセンサにおける１画素分の駆動回路（検出回路）を現時点においても最新ではない０．３５μｍのＣＭＯＳプロセスに実装した場合、その１画素当たりの検出回路の配列ピッチを４０μｍ以下に容易に構成することができる。これにより、解像度６００ＤＰＩ対応の密着型イメージセンサ（増幅型イメージセンサ）を構成する場合には、各検出回路の配列ピッチを、有機材料で構成される光電変換素子２０の配列ピッチに比べて十分に短くすることができる。
【００４８】
このように、各検出回路の配列ピッチを光電変換素子２０の配列ピッチよりも短くすることができるので、本実施の形態１によれば、従来の技術において光電変換素子と駆動回路とが同一プロセスにて一体となる構成の場合に、光電変換素子の配列ピッチおよびイメージセンサのセンサ長を基に決定される単結晶シリコンサイズ長を、極めて短くすることができる。
【００４９】
そのため、本実施の形態１に係るイメージセンサは、検出回路の取れ数や歩留りの観点から、従来の密着型イメージセンサに比べて、飛躍的に安価に製造することができる。しかも、駆動回路は、単結晶シリコンで構成されているため、そのキャリア移動度も十分大きいので、高速動作が可能である。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、検出回路を一列に並べた構成について説明したが、検出回路の取れ数や歩留りの観点から、検出回路を複数列に配置し、幅方向は増えるが長さ方向をさらに短くした構成としてもよい。
【００５１】
次に、ＩＣチップに搭載される駆動回路の実装について説明する。
【００５２】
Ａ３サイズで６００ＤＰＩ対応の場合、約７５００画素が必要となり、１チップ当たり２５０入力を備えた単結晶シリコンチップにおいては３０個配置することになるが、ベアチップＩＣに金バンプを付け、ワイヤー接続をしないで、ガラス基板と直接接合する実装方法で対応することができる。
【００５３】
このように駆動回路は複数に分割されるものの（複数の駆動回路で構成されるものの）、光電変換素子はシームレスなので、従来の技術の如くチップ（ＣＭＯＳセンサチップ、ＣＣＤセンサチップ）間の情報が読み込めない、という問題はない。
【００５４】
上述したように、光電変換素子を有機材料で構成することで、所定センサ長、所定解像度の光電変換素子を安価な製造プロセスでシームレスに作製できる。また、光電変換素子からの信号電荷を検出、読み出す駆動回路を単結晶シリコンで構成することで、当該駆動回路を所定センサ長以下のチップサイズにすることができる。これにより、高速動作可能なイメージセンサを安価に実現することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、光電変換素子、つまり有機材料で構成される光電変換素子（以下、有機光電変換素子という。）を作製するときの作製方法については、均質で平滑性の高い薄膜を安定して形成できるものであれば、どのような方法であっても良く、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等の各種真空プロセスや、スピンコート法、ディッピング法、インクジェット法等のウェットプロセス等の作製方法を用いることができる。
【００５６】
しかし、これらの作製方法の中から、使用する材料、構成等にあったものを任意に選択することが可能であるものの、有機光電変換素子の特長の一つである低コスト化を生かすためには、大掛かりな製造装置が不要なウェットプロセスで有機層を形成することが好ましい。
【００５７】
また、本実施の形態１では、イメージセンサをリニアセンサに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、エリアセンサに適用するようにしてもよい。この場合、信号の読出しを２個のスイッチング用トランジスタによるＸ−Ｙアドレス型とすれば良い。
【００５８】
さらに、本実施の形態１では、基板としてガラス（ガラス基板）を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されることなく、基板は、第１の電極（例えばＩＴＯ陽極）、有機光電変換層および第２の電極（例えばアルミ陰極）を支持できるものであれば、どのようなものであっても良い。
【００５９】
基板としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の各種高分子材料、さらにはシリコンウエハーをはじめとする各種金属材料等を用いることができる。
【００６０】
本実施の形態１において、有機光電変換層（有機化合物層）２２の構成材料である電子供与性材料としては、フェニレンビニレンおよびその誘導体、フルオレンおよびその誘導体、特に骨格にキノリン基またはピリジン基を有するフルオレン系コポリマー（Ｐ０Ｆ６６、Ｐ１Ｆ６６、ＰＦＰＶ）、フルオレン含有アリールアミンポリマー、カルバゾールおよびその誘導体、インドールおよびその誘導体、ピレンおよびその誘導体、ピロールおよびその誘導体、ピコリンおよびその誘導体、チオフェンおよびその誘導体、アセチレンおよびその誘導体、ジアセチレンおよびその誘導体を繰り返し単位として有する重合体および他のモノマーとの共重合体、またデンドリマーとして総称される一群の高分子材料が用いられる。
【００６１】
また、高分子に限定されるものではなく、例えば、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、「１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン」、「４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン」、「Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン」、「１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン」、「４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン」、「Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル」、「Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ」、「Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４」、「４’−ジアミノビフェニル」、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、「４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン」、「４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン」などのスチルベン化合物や、トリアゾールおよびその誘導体、オキサジザゾールおよびその誘導体、イミダゾールおよびその誘導体、ポリアリールアルカンおよびその誘導体、ピラゾリンおよびその誘導体、ピラゾロンおよびその誘導体、フェニレンジアミンおよびその誘導体、アニールアミンおよびその誘導体、アミノ置換カルコンおよびその誘導体、オキサゾールおよびその誘導体、スチリルアントラセンおよびその誘導体、フルオレノンおよびその誘導体、ヒドラゾンおよびその誘導体、シラザンおよびその誘導体、ポリシラン系アニリン系共重合体、高分子オリゴマー、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポリ３−メチルチオフェン等も用いることができる。
【００６２】
また、有機光電変換層（有機化合物層）２２の構成材料である電子受容性材料としては「１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）」等のオキサジアゾールおよびその誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ジフェニルキノンおよびその誘導体、フラーレンおよびその誘導体、特にＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１  ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ）カーボンナノチューブおよびその誘導体等が用いられる。
【００６３】
有機光電変換層２２の下（基板側）に設ける第１の電極として用いられる透明電極には、上述したＩＴＯ（イリジウム−スズ酸化物）やＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等が用いられる。さらには透明電極をＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属薄膜といった光透過性の材料で構成することにより、この透明電極に光透過性を付与することも可能となる。これにより光透過性の受光部を提供することもできる。
【００６４】
有機光電変換層２２の上に設ける第２の電極には、通常Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料が用いられる。また、この第２の電極には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等の薄膜が用いられる。さらに、短絡電流の改善を図るため、有機層と陰極との間に金属酸化物、金属フッ化物等の薄膜を導入する手法も好適に用いられる。さらにはＩＴＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ等を使用することも可能である。
【００６５】
さらに、本実施の形態１において、必要に応じて上記第１の電極あるいは上記第２の電極と有機光電変換層との間にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物）等の高分子材料バッファ層として導入する光電変換素子の構成、あるいはシリコン、チタニア、アルミナ、カーボン、ジルコニアなどの無機物をモレ電流のブロック層として導入する光電変換素子の構成も好適に用いられる。
【００６６】
また必要に応じて有機光電変換層と、その上層に形成される第２の電極あるいは第３の電極との間にフッ化リチウム（ＬｉＦ）をはじめとする金属フッ化物や酸化物等をバッファ層として導入する光電変換素子の構成も好適に用いられる。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、光電変換素子（複数の光電変換素子）を安価な製造プロセスで作製できる有機材料で構成し、かつ駆動回路を単結晶シリコンで作製し、さらに駆動回路の各検出手段の配列ピッチが複数の光電変換素子の配列ピッチよりも短くなるように構成しているので、所定のセンサ長に亘って所定の配列ピッチを達成したシームレスな光電変換素子（複数の光電変換素子）および高速動作可能な安価な駆動回路を実現することができる。
【００６８】
そのため、所定のセンサ長に亘って所定画素ピッチを達成でき、かつ高速動作可能なイメージセンサを安価に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、物体の形状や画像等の各種情報を電気信号として取り出すスキャナ、ファックスなどに用いられるイメージセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１であるイメージセンサの概略構成を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係る光電変換素子の断面を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態１に係るイメージセンサにおける１画素分の光電変換素子および駆動回路の構成を示す構成図
【符号の説明】
【００７１】
１    イメージセンサ
１０    ガラス基板
２０    光電変換素子
２１    ＩＴＯ陽極
２２    有機光電変換層（有機化合物層）
２３    アルミ陰極
３０    ＩＣチップ
【図１】
2007053224.tif 000003
【図２】
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【図３】
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