JPH01133377A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ■　発明の背景 技術分野 本発明は、光導電膜を用いたイメージセンサに関する。

従来技術とその問題点 ファクシミリ等には、光導電膜を用いたイメージセンサ
が使われている。

従来、光導電膜の材料としては、原稿寸法とほぼ同程度
まで大面積化が可能なアモルファスシリコン、Ｃｄ５−
ＣｄＳｅ等が用いられており、これらの光導電膜は、完
全密着型イメージセンサあるいは正立等倍レンズ使用型
イメージセンサ等の密着型イメージセンサに使用される
。

しかし、これらの光導電膜材料には、以下のような問題
点がある。

アモルファスシリコン光導電膜は、ＰＩＰ、ＮＩＮ％Ｎ
Ｉ等のような多層構造となるため生産性が低い。　また
、プラズマＣＶＤ法により成膜するためコストが高く、
しかも、多数の大型基板（Ａ４、Ｂ４サイズ等）に均一
な成膜を行なうことが困難である。　ざらに、プラズマ
ＣＶＤ法ではフレークが生じ易く、欠陥のない膜を得る
ことが困難である。

また、ｏ２　、）！２０等の表面吸着により、膜が不安
定となり易い。

Ｃｄ５−ＣｄＳｅ光導電膜は、光応答速度が８〜１０ｍ
５ｅｃと遅いため、高速タイプのファクシミリやカラー
の読み取りが困難である。　また、変換効率の一定な膜
が得難く、歩留が悪い。

１１　　発明の目的 本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、応答速
度が速く、特性が安定であり、しかも、製造が容易でコ
ストが低いイメージセンサを提供することにある。

１ＩＩ　　発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、光の照射により導電率が変化する
光導電膜を有するイメージセンサであって、前記光導電
膜がＴ１Ｉから形成された厚膜であることを特徴とする
イメージセンサである。

なお、本発明者等は、特開昭６２−７３６７７号にて、
ハロゲン化タリウム、例えばＴｌＢｒ、ＴｌＣｌを光導
電素子として用いる旨を提案しているが、このも゛のは
特性が低く、また、赤色光に対する感度が低い。

本発明では、特に赤色発光ＬＥＤに高感度をもつＴ１Ｉ
を光導電膜とする旨を提案するものである。

ｒｖ　　発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。

本発明のイメージセンサの好適実施例を、第１図および
第２図に示す。

第１図および第２図に示される本発明のイメージセンサ
１は、基板３上に、導光窓１０を有する透明導電膜６、
共通電極４、光導電膜２および個別電極５を順次有し、
基板３の光導電膜２の反対側に、光源７と正立等倍レン
ズアレイ８とを有する。

イメージセンサ１は、光源７から照射され原稿９の表面
上で反射された光を、王立等倍レンズアレイ８により導
光窓１０内の光導電膜２に導いて光導電膜２の導電率を
変化させ、この光導電膜２を介して対向する導光窓１０
内の透明導電膜６と個別電極５との間に生じる電流の変
化を読み取り、原稿９表面の濃度分布による反射率の強
弱を電流の強弱に変換するものである。

本発明では、光導電膜２をＴ１Ｉから形成する。

光導電膜２を形成するＴｌｌは、化学量論組成であるこ
とが好ましいが、これから多少偶奇していてもよい。

また、光導電膜２は、Ｔｌｌのみから形成されることが
好ましいが、不純物としてＢｒ。

Ｉｎ、Ｓ等が全体の５ｗｔ％以下含有されていてもよい
。

このようなＴ１Ｉ膜は、通常、Ｔ１Ｉの多結晶膜である
。

また、光導電膜２の膜厚は、一般に０．２〜２００μｍ
、特に１〜２０μｍ程度とされる。

Ｔ１Ｉからなる本発明の光導電膜は、スクリーン印刷法
等の厚膜法による厚膜として成膜する。

このため、本発明のイメージセンサは、製造が容易で量
産性が高く、コストが低いものである。

また、きわめて良好な光導電性を示す。

これに対し、Ｔ１Ｉの形成に薄膜法を用い、例えば真空
蒸着を行うときには、低い光感度しかえられない。　こ
の場合、成膜後に熱処理を施せば光感度は向上するが工
程増を招ぎ生産性が低下する。

また、スパッタリングではＴ１Ｉの分解を生じ、低い光
感度しかえられない。

印刷法により成膜する場合、エチルセルロース等のバイ
ンダと、テルピネオール、プチルカルビトール等の溶剤
を用いてペースト化してスクリーン印刷を行い、その後
、焼成する。

ペーストに用いるＴｌｌは、平均粒径０．１〜２μｍ程
度とすればよい。　また、ペースト中に２０〜７０ｗｔ
％含有させればよい。

焼成条件としては、真空、または常圧中で２００〜５０
０℃、より好ましくは真空中２５０〜３５０℃にて０．
２〜３時間、より好ましくは０．５〜１時間とすること
が好ましい。

光源、特に赤色発光ＬＥＤの光は、Ｔ１Ｉ膜の表層にて
吸収されて光導電性を示す。　このため、厚膜法にて成
膜して膜厚がバラついたとしてもイメージセンサ特性に
はバラつきは生じず、容易でしかも安価な製法にて特性
の良好なイメージセンサが実現する。

基板３は、光源７から照射される光の透過率が高いもの
であれば特に制限はないが、通常、板ガラスや石英、各
種樹脂等で形成される。

基板３の厚さは、通常０．５〜３ｍｍ程度である。

共通電極４は、原稿９からの反射光を個別電極５に導く
ために導光窓１０を有し、かつ迷光を防ぎ高い分解能を
得るために不透明材質で形成され遮光板の機能を有する
。

導光窓１０の寸法は、個別電極５の寸法に対応するが、
通常５０Ｘ５０μｍ〜２００Ｘ２００μｍ程度である。

なお、後述する透明導電膜を共通電極として用い、上記
の機能を有する遮光板を別に設けてもよい。　この場合
、遮光板の材質としてはＣｒ、Ｍｏ等の金属あるいはＳ
ｉ等の非導電物質であってもよい。

また、共通電極４の材質としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｐｔ等を用いればよい。

個別電極５の配設密度は、画素数に対応し、通常、６〜
１６個／　ｍ　ｍ程度である。

個別電極５の材質としては、Ｃｕ、Ｎｉ。

Ｃｒ％ｐｔ等を用いればよい。

これらの電極は、スクリーン印刷法等の厚膜法、スパッ
タ法、蒸着法等の薄膜形成法で形成すればよく、薄膜形
成法を用いる場合、成膜時にマスキングを施してパター
ン形成してもよく、また、成膜後、各種エツチング等に
より所定のパターンとしてもよい。

共通電極４および個別電極５の間には所定の電圧が印加
され、光導電膜２の導電率変化に応じた電流が両電極間
を流れる。

透明導電膜６は、共通電極４と接触して設けられ、光導
電膜２の光受光部分を介して個別電極５と対向している
ため、光導電膜２の導電率変化に応じた電流は、主とし
て透明導電膜６および個別電極５間を流れる。

透明導電膜６の材質としては、ＩＴＯｌＮＥＳＡ等を用
いればよい。

光源７としては、省スペース、低消費電流であることな
どから、ＬＥＤを用いることが好ましい。

本発明では、光導電膜２の材質にＴ１Ｉを用いるので、
感光性の点で、赤色発光ＬＥＤを用いることが好ましく
、特に発光スペクトルの波長が６６０ｎｍ程度の赤色発
光ＬＥＤを用いることが好ましい。

正立等倍レンズアレイ８は公知のものを用いればよく、
また、これに替え、ファイバレンズアレイ等を用いても
よい。

第３図および第４図に、本発明のイメージセンサの他の
好適実施例を示す。

これらの図に示されるイメージセンサ１は、基板３上に
光導電膜２を有し、この光導電膜２を挟んで共通電極４
および個別電極５が基板３上に設けられる。

この場合の各部材の構成および作用は、第１図および第
２図の説明にて前述したこととばぼ　　′同様である。

第５図および第６図に、本発明のイメージセンサのさら
に他の好適実施例を示す。

これらの図に示されるイメージセンサ１は、いわゆる完
全密着型のものであり、正立等倍レンズアレイ等の光学
系を用いないものである。

イメージセンサ１は、基板３の上側に光源７を有し、基
板３の下面に共通電極４、光導電膜２、透明導電膜６お
よび個別電極５を順次有し、さらにこの個別電極５の下
面に透明保護層１１を有する。

共通電極４、光導電膜２および透明導電膜６には、光源
７から照射された光を原稿９に導くための導光窓１０が
設けられる。

光源７から照射された光は、導光窓１０を通って原稿９
の表面で反射して光導電膜２に達する。　この後は、前
述した実施例と同様にして、原稿９表面の濃度分布を電
流の強弱に変換するものである。

この実施例において、透明保護層、１１は、各部材を原
稿９の接触から保護するために設けられ、その厚さは３
〜１５μｍ程度であることが好ましく、その材質として
は、Ｓｉｎ、、ＡｊＺ２ｏ３．ｓｔ、Ｎ４、ＳｉＣ，Ｏ
，Ｎ、、ＳｉＢ、Ｏ，Ｎ、、５ｉＢＸ　Ｏ，−Ｘ　。

Ｓ　ｉ　ＡｉＸ　０！−Ｘ　％　Ｔａｚ　ｏｓ等を用い
ればよ■　発明の具体的効果 本発明のイメージセンサは、Ｔ１Ｉからなる厚膜である
光導電膜を有する。

このため、応答速度が速く、高速ファクシミリ等に好適
に用いることができる。

また、光導電膜が単層構造であるため製造が容易であり
、スクリーン印刷法等の厚膜法により成膜するので製造
コストを低く抑えることができる。

さらに、Ｔ１Ｉからなる光導電膜は特性が良好かつ安定
であり、また、均一な特性が得られ易く、製造歩留が高
いものである。

このような効果を有する本発明のイメージセンサは、フ
ァクシミリ等に好適に用いることができる。

本発明者等は、本発明の効果を確認するため、以下に示
す実験を行なった。

［実験例１］ 平均粒径０．５μｍのＴｌ１１重量部、エチルセルロー
ス０．５重量部、テルピネオール１重量部を混合し、ペ
ーストを作製した。

このペーストをスクリーン印刷によりガラス基板上に印
刷し、真空中（ＩＸＩＯ−３Ｔｏ　ｒ　ｒ）で３００℃
にて３０分間焼成し、光導電膜を成膜した。

焼成後の膜厚は、１０μｍであった。

この光導電膜を、第４図に示すように対向するＣｕ製電
極で挟んで光電変換素子を形成し、光波長に対する相対
感度を測定した。

なお、Ｃｕ製電極は、蒸着法により１．５μｍ厚に形成
し、ウェットエツチングにより所定のパターンとした。

エッチャントには、２０％Ｈ２Ｓ　Ｏ４，１０％Ｃｒｙ
、水溶液を用いた。　また、エツチングレートは、２μ
ｍ／ｌｌｌ１ｎであった。

結果を第７図に示す。

第７図に示される結果から、Ｔｌｌからなる光導電膜は
、赤色部に最大感度を有し、赤色発光ＬＥＤを用いたイ
メージセンサに好適に適用可能であることがわかる。

なお、比較のために、Ｔ１Ｉからなる光導電膜を蒸着法
により１μｍ厚に形成し、上記と同様にして光電変換素
子を作製した。　このものも上記本発明の光電変換素子
と同波長に最大感度を有していたが、その最大感度は、
本発明のものの４０％であった。

［実験例２］ 実験例１で作製した光電変換素子を用いて、光源として
６６０ｎｍのＧａＡＪ２Ａｓ赤色発光ＬＥＤを用い、光
強度に対する光電流を測定した。

結果を第８図に示す。

第８図に示されるように、Ｔ１Ｉからなる光導電膜は光
強度に対して光電流がほぼ直線的に増加し、イメージセ
ンサに好適に用い得ることが明らかである。

［実験例３］ 上記の光電変換素子を用いて、光照射に対する応答速度
（立ち上がりおよび立ち下がり）を測定した。

光源として、ＧａＡｊＬＡｓ−ＬＥＩ）（λ、＝６６０
ｎｍ）を用いた。

立ち上がり時間は０．２ｍ５ｅｃ以下、立ち下がり時間
は０．５ｍ５ｅｃ以下であった。

この結果、Ｔ１Ｉからなる光導電膜は光応答速度が速く
、高速ファクシミリ等に好適に適用し得ることがわかる
。

［実験例４］ 上記実験例１に準じて第４図に示す構成のイメージセン
サを作製し、特性を測定した。

このイメージセンサの細目および特性を、下記衣１に示
す。

表　　　　　　　１ 素子数　　　　　　１７２８画素 素子密度　　　　　８画素／　ｍ　ｍ 光感度　　　　　　０．２μＡ　／　１　ｘ分光感度　
　　　　６６０ｎｍ ＳＮ比　　　　　　１０：１以上 素子間ばらつき　　±１０％以下 光応答速度　　　　１ｍ５ｅｃ以下 上記表１において、光感度は、印加電圧１０■で光源と
して赤色発光ＬＥＤ　（波長６６０ｎｍ）を使用した場
合のものであり、分光感度は、ピーク波長を示す。　ま
た、Ｓ／Ｎ比は白黒２値のものであり、光応答速度はピ
ーク照度１００ルクスのときのものである。

表１に示される結果から、本発明のイメージセンサは、
特性が良好であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、本発明のイメージセンサの好適
実施例の平面図であり、第２図および第４図は、それぞ
れ第１図および第３図に示すイメージセンサの１Ｉ　−
１Ｉ線およびｒＶ−ｒＶ線断面図である。 第５図は、本発明のイメージセンサの他の実施例の縦断
面図であり、第６図は、第５図に示すイメージセンサの
底面図である。 第７図は、光の波長と相対感度との関係を表わすグラフ
であり、第８図は、光強度と光電流との関係を表わすグ
ラフである。 符号の説明 １…イメージセンサ、 ２・・・光導電膜、 ３・・・基板、 ４共通電極、 ５・・・個別電極、 ６・・・透明導電膜、 ７・・・光源、 ８・・・光学系、 ９・・・原稿、 １０・・・導光窓、 １！・・・透明保護層 ＦＩＧ、１ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ′　　　９ Ｆｌ（３，５ ，７ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、７ 波　　長（ｎｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の入射により導電率が変化する光導電膜を有す
   るイメージセンサであって、前記光導電膜がＴ１Ｉから
   形成された厚膜であることを特徴とするイメージセンサ
   。
2. （２）前記光が、赤色発光ＬＥＤから照射されるもので
   ある特許請求の範囲第１項に記載のイメージセンサ。