JPH01149457A - 密着型イメージセンサ素子 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、イメージセンサに関するもので、特に、原
稿等の情報担体そ等倍で読み取る際の入力部として用い
られる密着型イメージセンサ素子に関する。

（従来の技術） 従来から、例えばファクシミリ、イメージスキャナ等の
機器に搭載され、原稿を等倍で読み取ることが可能な密
着型イメージセンサ素子（以下、密着型センサ素子と称
する。）につき、種々の構造のものが提案されている。

この密着型センサ素子は原稿を等倍で読み取ることが可
能であり、縮小光学系を必要としない点で小型化及び薄
型化といった利点を有する。上述の密着型センサ素子と
しては、フォトダイオード型とブレーナ型との２つの構
造に大別することができ、さらに、ロッドレンズアレイ
等の光学系を必要としない密着型センサ素子も提案され
ている。

以下図面を参照して、従来の密着型センサ素子につき説
明する。

第４図は、例えば文獣工：「完全密着型アモルファスシ
リコンイメージセンサ」　（電子写真学会シンポジウム
、「アモルファスシリコンデバイスはどこまできたかＪ
論文集、昭和６０年５月２４日。

ｐ、５３〜５６）に開示される密着型イメージセンサ素
子の説明図であり、第４図は副走査方向に亙る概略的断
面により示す図である。同図では、ロッドレンズアレイ
が不要な例を示しており、図中、１１は例えばガラスか
ら成る絶Ｒ性透明基板、１３は例えばクロム（Ｃｒ）、
ニッケル（Ｎｉ）またはその他の遮光性を有する導電材
料から成る第一電極としての遮光性共通電極、１５は例
えば水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ　：Ｈ）、
硫化カドミウム（ＣｄＳ）またはその他の材料より成る
光導電膜、１７は例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）ま
たはその他の透明性を有する導電材料から成る第二電極
としての透明個別電極、１９は上述した遮光性共通電極
１３、光導電膜１５及び透明個別電極１７に亙って、例
えば矩形等の任意好適な形状を以って形成される導光窓
、２１は例えばガラス、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ア
ルミナ（Ａ９．□０３）またはその他の透明性を有する
絶縁材料から成る透明保護膜、２３は密着型センサ素子
、２５は原稿、２７は光源である。尚、これら図中、断
面を示すハツチングは一部省略して示すと共に、同一の
機能を有する構成成分については、同一のハツチングを
付して示している。

この図からも理解できるように、この密着型センサ素子
２３０基本的な構造はフォトダイオード型であり、まず
、約１　（ｍｍ）程度の厚さを有する絶縁性透明基板１
１上の全面に、約１０００〜３０００（人）の範囲の任
意好適な膜厚を以って、遮光性共通電極１３ヲ堆積する
。然る後、約０．５〜１（μｍ）の範囲の膜厚で光導電
層１５、及び約１０００（人）の膜厚を以って透明個別
電極１７を順次形成する。

続いて、ホトリソエツチング技術により、夫々の密着型
センサ素子２３に対応して、例えば約５０（ｕｍ）の矩
形形状を以って導光窓１９が形成され、ざらに、約１〜
３　（ｕｍ）の範囲の充分な膜厚を以って透明保護膜２
１を全面に堆積してフォトダイオード型の密着型センサ
素子２３が得られる。

このようなフォトダイオード型の構造を有する２着果セ
ンサ素子２３では、当該素子２３を挟んで、透明保護膜
２１に当接する原稿２５とは相対して配置された光源２
７により照明を行なう。即ち、光源２７から照射された
光ｐ、は、絶縁性透明基板１１と導光窓１９に堆積され
た透明保護膜２１とを介して原稿２５に到達する。この
光ｐ１は原稿２５上の明暗に対応した反射光ｐ２となり
、光導電膜１５に入射して光電流を生ずる。この際、原
稿２５ヲ照明する光ｐＩの入射路が遮光性共通電極１３
１こよって規制される構成となっている。また、上述し
た導光窓１９を設けることにより、原稿２５に当接する
密着型センサ素子２３の表面には、凹部２９が形成され
る。

また、ブレーナ型の構造を有する密着型センサ素子とし
ては、例えば文献■：「日経エレクトロニクスＪ　　（
ｎｏ、　４３４．第２０７〜２２１頁、　１９８７年１
１月１６日発行）に開示されるもの（図示せず）が知ら
れており、上述のフォトダイオード型構造の密着型セン
サ素子２３と同様に、導光窓を設けて原稿を照明し、こ
の際に得られる反射光を受光して光電流を発生させる構
成と成っている。

上述した説明からも理解できるように、従来の密着型イ
メージセンサ素子では、絶縁性透明基板に近い側（下側
）の電極を遮光性導電材料で構成し、当該電極（こ導光
窓を設ける場合（主としてフォトダイオード型）、或い
は密着型センサ素子と隣接する領域に導光窓を設ける場
合（主としてブレーナ型）が知られている。

（発明か解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来の２着型イメージセンサ素
子ては、−素子に注目した場合、絶縁性透明基板上に少
なくとも４層の構成成分を形成（第４図参照）し、これ
ら構成成分のうち、少なくとも、透明保護膜を除く３層
の構成成分に亙って導光窓を開孔する必要が有る。これ
がため、導光窓形成に係るホトリンエツチング工程が必
要となり、製造工程が複雑になるという問題点が有る。

ざらに、従来構成の２着型センサ素子では、導光窓の高
さに対応する深さで、当該素子の原稿か当接する面に凹
部が形成され、当該凹部に異物かつまり、素子感度の低
下をもたらすという問題も有った。

この発明は、上述した従来の問題点に鑑み、素子表面の
平坦化を図ることが可能であり、製造工程と構造との簡
略化によって製造コストの低減を図ることができ、かつ
素子感度にも優れた密着型イメージセンサ素子を提供す
ることに有る。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の密着型イメージ
センサ素子によれば、 絶縁性透明基板上に、少なくとも、第一電極、光導電膜
、第二電極、及び透明保護膜を設けて成る千若型イ“メ
ージセンサ素子において、上述した光導電膜を光源から
の入射光路中に設けて成る ことを特徴としている。

（作用） この発明の密着型イメージセンサ素子の構成によれば、
従来構成の導光窓に相当する構成成分にも光導電膜を堆
積する構成となっている。これがため、前述した凹部の
深さを軽減することが可能となり、当該素子の製造工程
の削減を図ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明す
る。尚、以下の説明で参照する図面は、この発明が理解
できる程度に概略的に示しであるにすぎず、この発明は
図示例にのみ限定されるものではない。また、以下の説
明においては、この発明の構成をブレーナ型構造の密着
型イメージセンサ素子に適用した場合と、フォトダイオ
ード型構造の密着型イメージセンサ素子に適用した場合
とを、第一実施例または第二実施例として、夫々説明す
ることとする。

乳二叉茂り まず始めに、この発明の第一実施例に係るブレーナ型構
造の密着型センサ素子の構成につき、第１図、％９照し
て説明する。

第１図（Ａ）は、第４図と同様に、当該素子の副走査方
向に亙る概略的断面により示す説明図である。図中、既
に説明した構成成分と同一の機能を有する構成成分につ
いては同一の符号を付しで示し、詳細な説明を省略する
。

始めに、この第一実施例に係る密着型センサ素子の構造
につき説明する。この実施例の密着型センサ素子では、
従来と同様な絶縁性透明基板１１上の全面に、例えば前
述のクロムまたはその他任意好適な遮光性導電材料を約
１０００　（人）の膜厚で被着せしめる。

然る後、夫々の密着型センサ素子３１に対応して、ホト
リソエツチング技術により、第−電極及び第二電極（こ
対応する遮光性共通電極３３または遮光性個別電極３５
を、絶縁性透明基板１１に接し、かつ対向する構成成分
として同時に形成する。

この際、上述した電極形成によって導光窓３７をも形成
する。

上述の電極形成を行なった後、従来周知の材料を所定の
膜厚（後述）で堆積せしめ、光導電膜３９を形成する。

然る後、従来と同様な透明保護膜２１ヲ上述の基板上の
全面に堆積させる。

以下、第１図（Ａ）を参照して第−実施例に係ると着量
センサの動作につき説明する。

第４図を参照して既に説明したのと同様に、この第一実
施例に係る密着型センサ素子３１では、当該素子３１ヲ
挟んで、透明保護膜２１に当接する原稿２５とは相対し
て配置された光源２７により照明を行なう。この際、光
源２７から照射された光１）＋は対向して設けられた遮
光′注共通電極３３と遮光性個別電極３５との間の光導
電膜３９（導光窓３７）を介して入射し、原稿２５に到
達する。この光ｐ１は従来と同様に、原稿２５上の情報
を担った反射光ｐ２として、再び光導電膜３９に入射す
る。

ここで、上述した原稿の読み取りにつき、図面を参照し
て説明する。

第２図は、この発明の実施例に係る密着型センサ素子に
より得られる出力波形を説明するため、縦軸に出力電圧
Ｖｏｕｒ！取り、横軸に読み取り位Ｍを取って示す説明
図である。

この図からも理解できるように、この第−実施例に係る
密着型センサ素子３１では、上述した入射光ｐ１により
得られる光電流Ｊ。と、反射光ｐ２により得られる光電
流Ｊ、と％ｆｆ出し、これら２つの光電流により原稿２
５上の情報を読み取る構成となっている。従って、読み
取りに伴なう信号検出法としては、同図に示すように、
白黒判定基準信号レベルＶＬを、全面黒反射に対応する
出力電圧■ｏよりも高く、かつ全面白反射に対応する光
電流Ｊ、（出力電圧Ｖ＋）よりも低い範囲で設定するこ
とにより行なうのか好適である（同図中、原稿２５上の
情報に応じた出力電圧をｖ２〜ｖ４として示す。）。ざ
らに、他の信号検出法としては、出力波形の微分を採る
方式等、種々の手段により行なうこともできる。

次に、上述した土着型センサ素子３１ヲ構成する光導電
膜３９の好適な膜厚につき詳細に説明する。

まず始めに、光源２７の直接光により発生した光電流を
Ｊ。、原稿１１による反射光により発生した光電流をＪ
ｌとすれば、夫々、 Ｊｏ＝ＣＥＬｉ　Ｔ　・ｒＧ（Ｘ）ｄＸ　””■Ｊ、＝
：Ｒ−ｅ−“Ｌ−Ｊｏ　　　　・・・・・・・・■Ｇ（
Ｘ）　＝Ｑｏ−ｅ−’Ｘ　　　　＋＋＋＋＊＋＋＋■但
し、Ｃ電荷素置、Ｕ：電荷の移動度、Ｔ：電荷の寿命、
Ｅ：電界強度、し：光導電膜の膜厚、Ｒ：光の再入射率
、α：光導電層の吸収係数、Ｇ（Ｘ）　：光キャリアの
発生率、ｅ：自然対数の底を示し、ざら（こ、Ｘは電極
と光導電膜との界面から光導電膜の所定の位百に至る距
離、ざらにＧ。は上述の界面における光キャリアの発生
率（Ｘ＝。

に相当）を示している。

ここで、二次以上の高次の反射を無視し、電極における
光電流の総和Ｊを求めれば、上述の式Φ〜■から、 Ｊ　＝ＪＯ＋Ｊ＋＝Ｊｏ（１＋Ｒ−ｅ−”）α ・・・・・・・・■ 次に、光の再入射率Ｈの変化率に対するＪの変化率は、
上述の式■ｉで微分して、 ざらに、この式■を光導電膜の膜厚しで微分して、 この弐〇から導かれるように、前述した弐〇が最大とな
る光導電膜の膜厚しは ｏｇ　　２ し＝□　　　・・・・・・・・■ α （但し、β０９は自然対数） で与えられる。即ち、式■の条件を満たす光導電膜の膜
厚とすれば、光の検知感度の高い密着型センサ素子を実
現することが可能である。

この膜厚しの具体的な数値を挙げると、例えば光導電膜
として前述のａ−Ｓｉ：Ｈを用い、光源としてλ＝　６
６０（ｎｍ）の赤色ＬＥＤ　（こより照明を行なう場合
、上述した光導電膜の吸収係数αは約１０４１０４（’
）となる。この吸収係数αを上述の式■に代入して得ら
れる最適な膜厚しは、約０．６９　（口ｍ）となる。

以上、この発明をブレーナ型構造の密着型センサに適用
した場合の第一実施例につき説明したか、この発明は第
１図（Ａ）に示す密着型センサ３１の構造にのみ限定さ
れるものではない。

例えば第１図（Ｂ）に示すように、結縛性透明基板１１
上に光導電膜３９を堆積した後、遮光性共通電極３３と
遮光性個別電極３５とを形成して土着型センサ素子４１
ヲ構成しても、第１図（Ａ）に示す密着型センサ素子３
１と同様に、透明保護膜２１の表面に形成される凹部の
深さの低減を図ることが可能である。

に天流刊 次に、この発明の第二実施例に係るフォトダイオード型
構造の密着型センサ素子の構成につき、第３図を参照し
て説明する。

第３図は、第１図と同様に、当該素子の副走査方向に亙
る概略的断面により示す説明図であり、既に説明した構
成成分と同一の機能を有する構成成分については同一の
符号を付して示しである。

始めに、この第二実施例に係る密着型センサ素子の構造
につき説明すれば、この第二実施例の密着型センサ素子
では、絶縁性透明基板１１上の全面に、例えばＩＴＯの
ような透明導電材料を約１０００　（人）の膜厚で堆積
し、透明共通電極４３を形成する。

然る後、従来周知の材料を所定の膜厚（後述）で堆積し
て光導電膜４５ヲ形成し、ざらに、上述した透明共通電
極４３と同様に、前述した透明導電材料を堆積した後、
夫々の密着型センサ素子に対応してパターンニングを行
ない、透明個別電極４７を形成する。

続いて、従来と同様な透明保護膜２１ヲ上述の基板上の
全面に堆積させ、この第二実施例に係る密着型センサ素
子４９が形成される。

以下、第３図ｉ９照して第二実施例に係る密着型センサ
の動作につき説明すれば、この第二実施例に係る密着型
センサ素子４９では、前述と同様に、透明保護膜２１に
当接する原稿２５とは相対して耐雷された光源２７によ
り照明を行なう。この際、光源２７から照射された光ｐ
、は、光導電膜４５と透明共通電極４３と透明個別電極
４７ヲ透過して入射し、原稿２５に到達する。この先ｐ
１は前述と同様に原稿２５上の情報を担った反射光ｐ２
として、再び光導電膜４５に入射する。

ここで、上述した原稿の読み取りは、第２図を参照して
既に説明したのと同様にして光を検知する構成となって
いる。

次に、上述した密着型センサ素子４９ヲ構成する光導電
膜４５の好適な膜厚につき詳細に説明する。

まず始めに、光源２７のＭ投光により発生した光電流を
Ｊ。、原稿１１による反射光により発生した光電流をＪ
ｌとすれば、夫々、 Ｊ＋＝Ｒ−ｅ−べＬ−Ｊｏ　　　　　・・・・・・・・
■Ｇ（Ｘ）　＝Ｇ、・ｅ−Ｘ　　　・・・・・・・・■
但し、各々の定数及び変数は前述と同様に示しである。

ここで、前述と同様に二次以上の高次の反射を無視し、
電極における光電流の総和Ｊを求めれば、上述の式■、
■及び■から、 Ｊ　＝Ｊｏ＋Ｊ＋＝Ｊｏ（１＋Ｒ”ｅ−”）＝　ｃ−Ｇ
ｏ（１・Ｒ−ｅ−”）（Ｇ（Ｌ）　−Ｇ（０））＝　ｃ
−Ｇｏ（１−ｅ−”）−（１＋Ｒ−ｅ−６）・・・・・
・・・［相］次に、光の再入射率Ｒに対するＪの変化率
を求めるため、上述の式［株］をＲで微分すると、ｄＪ
／ｄＲ＝ｃＧｏ−ｅ−ＣＡＬ（１−ｅ−”）　　＊＋＋
＋＋＊＋＋■ざらに、この式■を光導電膜の膜厚しで微
分しで、 この式＠からも理解できるように、フォトダイオード型
の密着型センサにおいても、前述のブレーナ型の場合と
同様に、式■の膜厚条件を満たすことにより、感度の高
い密着型センサを実現することができる。

また、この発明の第二実施例につき説明したが、上述の
説明及び第２図からも理解できるように、この発明の構
成をフォトダイオード型の密着型センサに適用した場合
、導光窓に相当する構成成分を設ける必要がない。これ
がため、前述した凹部は実質的に解消されるのが理解で
きる。

以上、この発明に係る第−及び第二実施例につき説明し
たが、この発明は、これら実施例にのみ限定されるもの
ではない。

例えばブレーナ型構造の土着型センサ素子に設ける光導
電膜の膜厚は最適な値としで説明したが、この膜厚条件
は好適例にすぎず、この発明の構造は、これにのみ限定
して行なわれるものではない。

これら膜厚を始めとする数値的条件、材料、形状、配置
１ｆＥｉｌ係またはその他の条件は、この発明の目的の
範囲内で任意好適な設計の変更及び変形を行ない得るこ
と明らかである。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の密着型
イメージセンサ素子によれば、従来構成の導光窓に相当
する構成成分にも光導電膜を堆積し、当該部分の光導電
膜を通して原稿への照明を行ない得る構成となっており
、素子表面の平坦化を図ることができる。これがため、
素子表面への異物の付着を解消するのみならず製造工程
と構造との簡略化によって製造コストの低減を図ること
ができ、かつ素子感度にも優れた密着型イメージセンサ
素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第−実施例とし
てのブレーナ型構造の密着型センサ素子の概略的断面に
より示す説明図、 第２図は、この発明の詳細な説明するため、出力電圧と
読み取り位盲とにより示す特性曲線図、 第３図は、この発明の第二実施例としてのフォトダイオ
ード型構造の密着型センサ素子の概略的断面により示す
説明図、 第４図は、従来のフォトダイオード型構造の密着型セン
サを示す説明図である。 １１・・・・絶縁性透明基板 １３、３３・・・・遮光性共通電極（第一電極）＋５．
３９．４５・・・・光導電膜 １７、４７・・・・透明個別電極（第二電極）１９、３
７・・・・導光窓、２Ｉ・・・・透明保護膜２３、４９
・・・・密着型イメージセンサ素子（フォトダイオード
型） ２５・・・・原稿、２７・・・・光源、２９・・・・凹
部３１、４１・・・・密着型イメージセンサ素子（ブレ
ーナ型） ３５・・・・遮光性個別電極（第二電極）ｐ、・・・・
入射光、ｐ２・・・・反射光■。・・・・全面黒反射【
こ対応する出力電圧ｖ１・・・・全面白反射に対応する
出力電圧■じ・・・白黒判定基準信号レベル ■２〜■４・・・・原稿を読み取って得られる出力電圧
。 ４１：密着型イメージセンサ素子（ブレーナ型）第−実
施例の説明図 第１図 ■ｏ二全面黒反射に対応する出力電圧 ｖＬ：白黒判定基準信号レベル 実施例の説明図 第２図 第二実施例の説明図 第３図 第４図 手続補正書 １事件の表示　　昭和６２年特許願３０８２７８号２発
明の名称 密着型イメージセンサ素子 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所（〒−１０５） 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号 名称（０２９）沖電気工業株式会社 代表者　生彩　偏光 ４代理人　〒１７０　　　ｆｆｉ　（９８８）５５６３
住所　東京都豊島区東池袋１丁目２０番地５（１）明細
書、第１３頁、下から１１行目に、「（但し、β０９は
自然対数）」とあるの！［ｉ’（但し、ｌ２ｏ９は自然
対数）、！ｌと訂正する。 （２）図面の第４図を添付の訂正図の通り訂正従来技術
の説明図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性透明基板上に、少なくとも、第一電極、光
   導電膜、第二電極、及び透明保護膜を設けて成る密着型
   イメージセンサ素子において、前記光導電膜を光源から
   の入射光路中に設けて成る ことを特徴とする密着型イメージセンサ素子。