(57)【要約】【課題】シリコントランジスタで形成される駆動回路に対し、光電変換素子をその感度特性のばらつきの影響を考慮して配置することで、高ＳＮ比で情報を読み取ることが出来る信頼性に優れたイメージセンサを提供することを目的とする。【解決手段】Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子３に入射される最大照度をＩ（ルクス）、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子３の感度をα（ボルト／ルクス・時間）としたときに、各色の光電変換素子３の内、Ｉとαとの積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置されている構成としたものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎に感度特性のばらつきがあっても各色の光電変換素子３からの信号電荷を高ＳＮ比で検知できるので、短い蓄積時間でも確実に情報を読み取ることができ、高品質で高速動作が可能で信頼性、実用性に優れるという効果を有する。【選択図】図１
2007043534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも前記光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と前記信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子に入射される最大照度をI（ルクス）、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子の感度をα［ボルト／（ルクス・時間）］としたときに、各色の前記光電変換素子の内、Iとαとの積が小さいものから順に、前記駆動回路と近い位置に配置されていることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも前記光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と前記信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子の内、Ｒ光の前記光電変換素子が、前記駆動回路と最も近い位置に配置されていることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項３】
前記シリコントランジスタが、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンの内のいずれか１で形成されていること特徴とする請求項１又は２に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】
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、光学系がロッドレンズだけで済み、小型化が容易な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同等サイズのセンサ長を持つものであり、単結晶シリコンで形成される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】
また、近年、有機材料を用いた非常に簡便な方法で光電変換素子を形成できる技術が開発されている（例えば特許文献１）。
【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、以下のような課題を有していた。
【０００５】
（１）単結晶シリコンで形成されるＣＭＯＳセンサチップやＣＣＤセンサチップを用いた従来の密着型リニアセンサの場合、複数のチップを精度良く配置する必要があり、またチップ間のつなぎ目に相当する箇所の情報を正確に読み取れないという課題を有していた。
【０００６】
（２）（特許文献１）の有機半導体製画像センサのように有機材料を用いて光電変換素子を形成すれば、非常に簡便な方法にて所定サイズ、所定解像度を有する光電変換素子アレイを形成できるため、上記（１）の課題を解決することはできるが、有機材料を用いた光電変換素子には、各色毎の感度特性に偏りがあるという課題を有していた。
【０００７】
さらに、光電変換素子からの信号電荷を検知しこれを読みだす駆動回路は、シリコントランジスタで形成され、その製造プロセスが光電変換素子とは異なるため、光電変換素子から一定距離だけ離れた位置に配置されることになり、その間を接続する配線距離が長くなるにつれ、その容量が増加して光電変換素子からの信号電荷が小さくなり、正確に信号電荷を検知できないという課題を有していた。特に、光電変換素子の解像度が６００ＤＰＩ以上になると、光電変換素子自身の容量が極めて小さくなるため、配線距離の違いに伴う容量の変化が無視できなくなる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するもので、シリコントランジスタで形成される駆動回路に対し、光電変換素子をその感度特性のばらつきの影響を考慮して配置することで、高ＳＮ比で情報を読み取ることが出来る信頼性に優れた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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明のイメージセンサは、有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも前記光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と前記信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子に入射される最大照度をI（ルクス）、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子の感度をα［ボルト／（ルクス・時間）］としたときに、各色の前記光電変換素子の内、Iとαとの積が小さいものから順に、前記駆動回路と近い位置に配置されている構成を有している。
【００１０】
これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎に感度特性のばらつきがあっても各色の光電変換素子からの信号電荷を高ＳＮ比で検知できるので、短い蓄積時間でも確実に情報を読み取ることができ、高品質で高速動作が可能な信頼性、実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明のイメージセンサは、有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも前記光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と前記信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の前記光電変換素子の内、Ｒ光の前記光電変換素子が、前記駆動回路と最も近い位置に配置されている構成を有している。
【００１２】
これにより、一般的に感度の悪いＲ光の光電変換素子からの信号電荷が小さくても、配線の容量の影響を抑えることができ、駆動回路において高いＳＮ比で確実に信号電荷を検知することができる信頼性、実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明のイメージセンサによれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、感度特性の悪い色の光電変換素子に対する配線の容量の影響を低減することができ、各色の光電変換素子からの信号電荷を高ＳＮ比で確実に検知できる信頼性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【００１５】
（２）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、配線距離の違いで各色の光電変換素子間の感度特性のばらつきを吸収することができ、各色の光電変換素子からの信号電荷を短時間で検知できる高品質で高速動作が可能な実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、
（１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の内、一般的に感度の悪いＲ光の光電変換素子と駆動回路との配線距離が最も短くなるように配置することにより、配線の容量の影響を抑えることができ、駆動回路において高いＳＮ比で確実に信号電荷を検知することができる信頼性、実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）シリコントランジスタを単結晶シリコンで形成した場合、移動度が高く高速動作が可能であると共に、閾値のばらつきが小さく能力の均一性に優れ、個体内及び個体間での品質のばらつきを低減することができる信頼性、実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【００１８】
（２）シリコントランジスタを多結晶シリコン又はアモルファスシリコンで形成した場合、光電変換素子と駆動回路を同一ガラス基板上に形成することができるので、チップ実装する必要がなく安価で量産性に優れると共に、配線距離を短くして配線の容量を低減することができ、高いＳＮ比で確実に信号電荷を検知することができる信頼性、実用性に優れたイメージセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、シリコントランジスタで形成される駆動回路に対し、光電変換素子をその感度特性のばらつきの影響を考慮して配置することで、高ＳＮ比で情報を読み取ることが出来る信頼性に優れたイメージセンサを提供するという目的を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子に入射される最大照度I（ルクス）と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいものから順に、駆動回路と近い位置に配置することにより実現した。
【００２０】
本発明は、シリコントランジスタで形成される駆動回路に対し、光電変換素子をその感度特性のばらつきの影響を考慮して配置することで、高ＳＮ比で情報を読み取ることが出来る信頼性に優れたイメージセンサを提供するという目的を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の内、Ｒ光の光電変換素子を駆動回路と最も近い位置に配置することにより実現した。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子に入射される最大照度をI（ルクス）、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の感度をα［ボルト／（ルクス・時間）］としたときに、各色の光電変換素子の内、Iとαとの積が小さいものから順に、駆動回路と近い位置に配置されている構成を有している。
【００２２】
この構成により、以下の作用を有する。
【００２３】
（１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、感度特性の悪い色の光電変換素子に対する配線の容量の影響を低減することができ、各色の光電変換素子からの信号電荷を高ＳＮ比で確実に検知できる。
【００２４】
（２）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、配線距離の違いで各色の光電変換素子間の感度特性のばらつきを吸収することができ、各色の光電変換素子からの信号電荷を短時間で検知できる。
【００２５】
光電変換素子の光電変換層の製造方法としては、均質で平滑性の高い薄膜を安定して製造できるものであればどのようなものであっても良く、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、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が好適に用いられる。使用する材料、構成等に応じて任意のプロセスを選択することが可能であるが、特に大掛かりな製造装置が不要なウェットプロセスで光電変換層を形成した場合、量産性、低コスト性に優れ好ましい。
【００２６】
有機材料で形成された光電変換素子の感度特性にはばらつきがあるが、最大照度I（ルクス）と感度α［ボルト／（ルクス・時間）］の両方を考慮することにより、各色の光電変換素子の感度特性に応じた配置を行うことができる。最大照度Iと感度αとの積が小さな光電変換素子は、信号電荷による電位の変化量が小さいため、駆動回路の入力端子の近くに配置することで、配線距離を短くすることができ、配線に伴う容量の影響を抑えることができる。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、有機化合物層で形成された光電変換層が陽極と陰極との間に狭持された光電変換素子と、シリコントランジスタで形成され少なくとも光電変換素子に蓄積される信号電荷による出力を検知する検知手段と信号電荷を読み出す読み出し手段とを有した駆動回路と、を備えたイメージセンサであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の内、Ｒ光の光電変換素子が、駆動回路と最も近い位置に配置されている構成を有している。
【００２８】
（１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子の内、一般的に感度の悪いＲ光の光電変換素子と駆動回路との配線距離が最も短くなるように配置することにより、配線の容量の影響を抑えることができ、駆動回路において高いＳＮ比で確実に信号電荷を検知することができる。
【００２９】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１又は第２の発明に記載のイメージセンサであって、シリコントランジスタが、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンの内のいずれか１で形成されている構成を有している。
【００３０】
この構成により、第１又は第２の発明の作用に加え、以下のような作用を有する。
【００３１】
（１）シリコントランジスタを単結晶シリコンで形成することにより、移動度が高く高速動作が可能であると共に、閾値のばらつきを低減することができ均一性に優れる。
【００３２】
（２）シリコントランジスタを多結晶シリコン又はアモルファスシリコンで形成することにより、チップ実装する必要がなく、安価で量産性に優れる。
【００３３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態１におけるイメージセンサを示す平面図、図２は本発明の実施の形態１におけるイメージセンサの光電変換素子と駆動回路の配置を示す平面図、図３は本発明の実施の形態１におけるイメージセンサの光電変換素子の構成を示す断面図である。
【００３５】
図１中、１は本発明の実施の形態１におけるイメージセンサ、２はイメージセンサ１の基板としてのガラス基板、３は有機材料で形成されたイメージセンサ１の光電変換素子、４は単結晶シリコンで形成された駆動回路を搭載したＩＣチップ、５は各光電変換素子２とＩＣチップ４とを接続する配線である。
【００３６】
尚、図２において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，・・・、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・は各光電変換素子３が、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を光電変換することを示しており、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎に光電変換素子３が一列ずつ配置されている。
【００３７】
各色の光電変換素子３とＩＣチップ４の駆動回路の入力端子（図示せず）とを接続する配線５は、Ｒ光を光電変換する光電変換素子３（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・）の距離が最も短く、Ｂ光を光電変換する光電変換素子３（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・）の距離が最も長くなっている。
【００３８】
この配置に関しては、光電変換素子３に入射される最大照度をＩ、感度をαとし、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子３が光電変換する光の色をそれぞれ添字Ｒ，Ｇ，Ｂで表した場合に、各色の最大照度ＩR，ＩG，ＩBと感度αR，αG，αBとの積の大小関係につき、
ＩR×αR≦ＩG×αG≦ＩB×αB・・・（数１）
の関係が成り立つためにこのように配置している。これにより、有機材料で形成された光電変換素子３の感度特性のばらつきを低減できる。さらに、この（数１）では最大照度ＩR，ＩG，ＩBが各色とも一定の場合は、感度αR，αG，αBの悪いものから順にＩＣチップ４の駆動回路の入力端子の近くに配置することも意味している。
【００３９】
尚、有機材料で形成された光電変換素子３は、一般的にはＲ光に対する感度が悪いため、各色の最大照度ＩR，ＩG，ＩBと感度αR，αG，αBが分からない場合でも、図２に示すようにＲ光を光電変換する光電変換素子３（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・）をＩＣチップ４の最も近傍に配置することが望ましい。
【００４０】
次に、光電変換素子の構成について説明する。
【００４１】
図３中、６はガラス基板２上に形成された光電変換素子３のカラーフィルタ、７は光電変換素子３の第一電極としてのＩＴＯ陽極、８は電子供与性材料からなる電子供与性層及び電子受容性材料からなる電子受容性層とで形成された光電変換素子３の有機光電変換層、９は光電変換素子３の第二電極としてのアルミ陰極である。
【００４２】
以上のように構成されたイメージセンサの製造方法について説明する。
【００４３】
まず、最初にガラス基板２上に顔料を分散した顔料レジストを塗布し、プレベークを行った後、フォトマスクを介して露光を行い、次にアルカリ現像液による現像を行って着色パターンを得る。この工程を３回繰り返してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応したカラーフィルタ６を各列毎に形成する。
【００４４】
次に、スパッタリング法によりガラス基板２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する。そして、マスキング、露光、現像を行いレジストをＩＴＯ陽極７及びその配線５の形状にパターニングする。
【００４５】
その後、このガラス基板２を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に水洗し、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ＩＴＯ陽極７及び配線５を形成する。
【００４６】
次に、このガラス基板２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と水を１：５で混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃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２に付着した水分を除去し、さらに２５０℃で加熱して乾燥させる。
【００４７】
続いて、このＩＴＯ陽極７が形成されたガラス基板２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（図示せず）を形成する。
【００４８】
そして、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）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）及び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（［５、６］−ＰＣＢＭ）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８を形成する。ここで、有機光電変換層８の製造方法としては、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ものであっても良く、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、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が好適に用いられる。使用する材料、構成等に応じて任意のプロセスを選択することが可能であるが、特に大掛かりな製造装置が不要なウェットプロセスで有機光電変換層８を形成した場合、量産性、低コスト性に優れ好ましい。
【００４９】
最後に、この有機光電変換層８の上部に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て、ＬｉＦを約１ｎｍ、続いてアルミを約１０ｎｍの膜厚で成膜してアルミ陰極９を形成する。このようにしてＲ，Ｇ，Ｂ各色に対応した光電変換素子３を各列毎に形成することができる。
【００５０】
なお、ＭＥＨ−ＰＰＶはＰ型有機半導体であり、［５、６］−ＰＣＢＭはｎ型有機半導体で、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、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、これらを伝導してアルミ陰極９及びＩＴＯ陽極７に伝導する。
【００５１】
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、加えて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−ホール対の分離搬送を効率的に行うことができ、光電効率が高くなると共に低コストの作製が可能となるという利点がある。
【００５２】
以上のように構成されたイメージセンサの動作について説明する。
【００５３】
図４は実施の形態１におけるイメージセンサの一画素の構成を示す回路図である。
【００５４】
図４中、有機材料で形成された光電変換素子３では、入射光が信号電荷に光電変換されて蓄積され、蓄積された信号電荷による電位Ｖｓは配線５を介して増幅用トランジスタＭ２のゲートに印加される。
【００５５】
ここで、実際に光電変換され蓄積された信号電荷による電位Ｖｓの変化量は、光電変換素子３自身の容量に加え、配線５に伴う配線容量１０や駆動回路の入力端子に備えるＥＳＤ素子（図示せず）容量や増幅用トランジスタＭ２の入力容量等が加わることになり、光電変換素子３単体のときの変化量に比べて相対的に小さくなる。特に、６００ＤＰＩ以上の解像度になると、光電変換素子３自身の容量が１ＰＦ（ピコファラド）以下になり、前述した配線容量１０等と同じオーダーとなるため、これらの容量の影響は無視できなくなる。
【００５６】
最大照度Ｉと感度αとの積が小さな光電変換素子３は、元々、信号電荷による電位Ｖｓの変化量が小さいため、ＩＣチップ４の駆動回路の入力端子の近くに配置し、配線５に伴う配線容量１０の影響を抑えるようにしなければならない。このように配置することにより、蓄積時間が短くても信号電荷による変化量を確保できるので、高速動作にも有利となる。
【００５７】
信号の読出しに関しては、スイッチング用トランジスタＭ３を通して電流として読み出す。センサ電位Ｖｓは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、このリセット動作によりセンサ蓄積時間が決定される。これらの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。
【００５８】
この回路を単結晶シリコン上に形成してチップを作成し、さらにベアチップ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２と直接接合する実装方法で光電変換素子３と接続することができる。
【００５９】
このように、蓄積された信号電荷による電位Ｖｓの変化量の小さい順に、駆動回路の近くに配置するので、変化量の小さい光電変換素子３の変化量の減少を抑えることができ、イメージセンサ１全体として高いＳＮ比で検知できる。
【００６０】
尚、本実施の形態においては、リニアセンサに適用した場合について説明したが、本発明のイメージセンサはリニアセンサへ適用するものに限定されるものではなく、エリアセンサにも同様に適用し得るものであり、この場合には、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。
【００６１】
さらに基板としては第１電極、有機光電変換層および第２電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よく、ガラス、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が用いられる。
【００６２】
また、有機化合物層を形成す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及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。
【００６３】
また、高分子以外にも、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〕スチルベン等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。
【００６４】
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。
【００６５】
有機光電変換層８の下に設ける第一電極（陽極）として用いられる透明電極にはＩＴＯ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光透過性を付与することも可能となり、これにより光透過性の受光部を提供することもできる。
【００６６】
有機光電変換層８の上に設ける第二電極（陰極）としては、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。また短絡電流の改善を図るため、有機光電変換層８と第二電極との間に金属酸化物、金属弗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。
【００６７】
また、必要に応じて第一電極あるいは第二電極と有機光電変換層８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素子構成、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漏れ電流のブロック層として導入する素子構成も好適に用いられる。
【００６８】
さらに、必要に応じて有機光電変換層８と、その上層に形成される第二電極との間に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素子構成も好適に用いられる。
【００６９】
尚、本実施の形態ではＲ，Ｇ，Ｂの各色を色分解する手段としてカラーフィルタ６を用いた例を示したが、カラーフィルタ６を用いず、有機材料の分光特性を利用しても構わない。
【００７０】
以上のように本発明の実施の形態１におけるイメージセンサによれば、以下のような作用を有する。
【００７１】
（１）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子３において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、感度特性の悪い色の光電変換素子３に対する配線５の容量の影響を低減することができ、各色の光電変換素子３からの信号電荷を高ＳＮ比で確実に検知できる。
【００７２】
（２）Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光電変換素子３において、入射される最大照度I（ルクス）と、感度α［ボルト／（ルクス・時間）］との積が小さいもの程、駆動回路との配線距離が短くなるように配置することにより、配線距離の違いで各色の光電変換素子３間の感度特性のばらつきを吸収することができ、各色の光電変換素子３からの信号電荷を短時間で検知できる。
【００７３】
（３）シリコントランジスタが単結晶シリコンで形成されていることにより、移動度が高く高速動作が可能であると共に、閾値のばらつきを低減することができ感度特性の均一性に優れる。
【００７４】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるイメージセンサの光電変換素子と駆動回路の配置を示す平面図である。
【００７５】
実施の形態２におけるイメージセンサ１ａが実施の形態１と異なるのは、ガラス基板２上に一括して多結晶シリコンやアモルファスシリコンで駆動回路４ａ，４ｂを形成した点である。
【００７６】
実施の形態１のように、単結晶シリコンで形成された駆動回路を搭載したＩＣチップ４をベア実装する必要がないので信頼性が高いイメージセンサ１ａをさらに安価に生産することができる。
【００７７】
また、光電変換素子３を挟むようにその両側に駆動回路４ａ，４ｂを配置することができるので、最大照度Ｉと感度αとの積の最も小さい色に対応した光電変換素子３を上下のどちらか端の列に配置し、最大照度Ｉと感度αとの積の最も大きい色に対応した光電変換素子３を中央の列に配置すればよい。
【００７８】
以上のように本発明の実施の形態２におけるイメージセンサによれば、実施の形態１に加え、以下のような作用を有する。
【００７９】
（１）シリコントランジスタを多結晶シリコン又はアモルファスシリコンで形成することにより、チップ実装する必要がなく、安価で量産性に優れる。
【００８０】
（２）光電変換素子３を挟むようにその両側に駆動回路４ａ，４ｂを配置した場合、配線５を上下に引出すことができるので、配線距離を短くして配線容量１０を低減でき、高ＳＮ比での信号電荷の検知、蓄積時間の短縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、シリコントランジスタで形成される駆動回路に対し、光電変換素子をその感度特性のばらつきの影響を考慮して配置することで、高ＳＮ比で情報を読み取ることが出来る信頼性に優れたイメージセンサを提供することができ、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、ファックスなどへの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるイメージセンサを示す平面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるイメージセンサの光電変換素子と駆動回路の配置を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるイメージセンサの光電変換素子の構成を示す断面図
【図４】実施の形態１におけるイメージセンサの一画素の構成を示す回路図
【図５】本発明の実施の形態２におけるイメージセンサの光電変換素子と駆動回路の配置を示す平面図
【符号の説明】
【００８３】
１，１ａ    イメージセンサ
２    ガラス基板
３    光電変換素子
４    ＩＣチップ
４ａ，４ｂ    駆動回路
５    配線
６    カラーフィルタ
７    ＩＴＯ陽極
８    有機光電変換層
９    アルミ陰極
１０    配線容量
【図１】
2007043534.tif 000003
【図２】
2007043534.tif 000004
【図３】
2007043534.tif 000005
【図４】
2007043534.tif 000006
【図５】
2007043534.tif 000007