JPS60161664A - 密着型二次元画像読取装置 - Google Patents

密着型二次元画像読取装置

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JPS60161664A
JPS60161664A JP59017885A JP1788584A JPS60161664A JP S60161664 A JPS60161664 A JP S60161664A JP 59017885 A JP59017885 A JP 59017885A JP 1788584 A JP1788584 A JP 1788584A JP S60161664 A JPS60161664 A JP S60161664A
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Satoshi Nishigaki
敏 西垣
Masataka Ito
政隆 伊藤
Shoshichi Kato
加藤　昭七
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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】 く技術分野〉 本発明は、原稿と同等の大きさをもつイメージ素子を用
いて、機械的あるいは光学的走査を行なわずに原稿の読
取りが可能な簡匣型二次元画像読取装置に藺する。
〈従来技術〉 画像読取装置はファクシミリ、インテリジェントコピア
等における原稿の読取り用として知られている。従来、
この種の受光センサとしては、−次元の固体イメージ素
子（ＣＣＤあるいはＭＯＳ型）を用いて原稿像をスリッ
ト露光かつ縮小結像することにより対応した画像情報信
号を得ている。
この−次元固体イメージ素子はＩＣ技術を使って作製さ
れ、８０ｍｍ程度の大きさの素子であり、原稿からの反
射光を受光部に導くには光路長の長い光学系を用いざる
を得す、装置の小型化が困難である。さらに、このよう
な装置では、光学系の複雑な調整が必要であり、画面周
辺部の光量低下。
分解能の劣化といった問題も生じる。
これらの問題点の改善のために、原稿幅と同一寸法の長
さの長尺イメージ素子を用い、ファイバーレンズアレイ
を用いて密着結像するいわゆる密着型イメージ素子も考
案されている。この様な素子では大型の光電変換部が必
要で、広い面積にわたる均一な光導電膜の形成が要求さ
れる。現在、長尺の一次元イメージ素子を作成するため
にＣｄ５−ＣｄＳｅ膜あるいは５ｅ−Ａｓ−Ｔｅ系非晶
質薄膜。
非晶質Ｓｉ　薄膜等が提案されているが、この種の一次
元密着型イメージ素子を二次元画像の読取りに用いるに
は、原稿の走査または光源及びイメージ素子の走査が必
要となり、装置が複雑で大型化する。
く本発明の目的〉 本発明は従来のイメージ素子向１゛もつ種々の問題点１
−鑑みてなされたもので、大面積二次元センサを作成す
ることにより、機械的走査機構を必要としない簡便な読
取装置を提供し、また光電変換部をｐ−１−ｎ構造とし
て逆バイアス状態を利用することにより、ＳＮ比、光感
度にすぐれた密着型二次元イメージセンサを提供するこ
とにある。
〈実施例〉 以下本発明を図面により説明する。第１図は本発明によ
る二次元イメージ素子の一部破断斜視図であり、半導体
層の構造をより詳細に示すため第１図のＡ−Ａ’面で切
断して内部構造を明らかにしたのが第２図（ａ）である
。第２図（ｂ）は第１図の平面図（一部省略）である。
図示の様に光電変換素子は透光性基板１上に設けられた
ストライプ状の透明電極（Ｘ電極）２゜半導体層３、及
び透明電極２と交叉するように設けられた上部ストライ
プ電極（Ｙ電極）４から構成される。上記Ｘ電極２とＹ
電極４の構成は逆転してもよく、その場合基板１は透光
性である必要のないことは云うまでもない。透光性基板
１としては例えばガラス基板を用いることが可能で、透
光性を要求しない場合はポリイミド樹脂等の耐熱性有機
フィルムあるいはセラミック基板が使用できる。透明電
極２としては酸化インジウム（Ｉｎ２０３）。
酸化スズ（５ｎ０２）あるいはインジウム・スズ酸化物
（ＩＴＯ）等、ストライプ電極４にはＡＩ。
Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｉｎ−５ｎ合金、Ｉｎ
−Ｇａ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等を使用する。半導体層３
はｐｉｎ構造とし、非晶質水素化シリコンにより形成す
る。
第３図に等価回路及び走査回路系を示す。上記素子のＸ
及びＹ電極は画像情報を読み出すだめのスイッチング素
子５，６に夫々接続され、各電極に接続されたスイッチ
ング素子のオン・オフ動作は水平及び垂直走査回路７．
８からの制御信号によって行われる。スイッチング素子
としては、たとえばＣ−ＭＯ３ｊ−ランジスタで構成し
、各ゲートをシフトレジスタに接続する。
上記構造の光電変換素子の電圧−電流特性を第４図に、
出力電流の照度依存性を第５図に、光応答速度の逆バイ
アス依存性を第６図に示す。尚第６図に示しだ光応答速
度の逆バイアス依存性における立上シ（Ｌｏｎ）、立下
り（［ｏｆｆ　）の定義を第７図に示す。これらのデー
タから明らかなように本素子ば５Ｖ以下の低電位での駆
動が可能であり、明暗比（静特性）が１０〜ＩＯときわ
めて大きな値が得られる。また、光応答特性も非常に優
れており、立ち上がり（９０％）、立ち下がり（９０係
）応答性ともに５０μ就以下と著しく速い値の得られる
のが本素子の特徴である。
本発明による素子の光電変換膜は、非晶質水素化シリコ
ンで構成されているため、ｐ層あるいはｎ層の固有体積
抵抗が低抵抗となる傾向があり、画素間のリークの原因
となる場合もあるので、必要に応じてｐ層あるいはｎ層
は上下の帯状電極と同形状のパターンに分割加工する必
要がある。この際、エツチング工程による素子特性への
影響は小さい。なお、光照射側の層は、この層での光損
失を最小限にとどめるため５０λ〜＋０００λの薄層と
する必要があり、′また、１層はピンホール等の欠陥を
なくし電流のまわり込みをなくするため、０．５μｍ程
度以上５μｍ以下、好ましくは１〜３μｍ程度の膜厚を
もち、ｌＯΩ・ｍ以上、好１しくけ１０Ω・α程度の固
有抵抗が必要となる。以下、具体的な実施例を示す。
〔実施例１〕 基板１として厚さ１１朔のパイレックスガラス基板（’
１４０Ｘ７０）を用い、この上に約２，０００久の膜厚
のＡＩ２を蒸着し、この上に全面にプラズマＣＶＤ法に
てｐ形の非晶質シリコン膜３−１（第２図参照）を１，
０００λ堆積させた。次に、通常の７オトリングラフイ
ープロセスにより、ＡＩ及びｐ形の非晶質シリコン膜を
４本／調の密度でストライプ状に加工した。エツチング
液としてはＨＦ−ＨＮＯ３−ＣＨ５ＣＯＯＨ系エッチャ
ントを用いたが、他にＣＦ４による反応性イオンエツチ
ング等のドライプロセスでも加工が可能であることは云
うまでもない。パターン形成後この上にｎ形３−２、さ
ら（Ｃｎ形の非晶質シリコン層３−３を各々約１１１ｍ
及び２００ｘの厚さに堆積させｐ−１−ｎダイオード構
造を有する光電変換膜を形成した。
上記非晶質シリコン膜の作成条件は以下の通りである。
基板温度２５０℃、放電圧力０．５　Ｔｏｒ＋高周波電
力１００　Ｗ　（８０ｍＷ／ｕ＋ｆ　）の条件下で、ｐ
形非晶質シリコン層はＢ２　Ｈ６とＳｉＨ４の体積比が
１，０００．ｐｐｍの混合ガスを■２で１０係程度に希
釈したもの、１形はＳｉＨ４をＢ２で３０チに希釈した
混合ガス、さらｌｃｎ形はＰＨ３とＳｉＨ４の体積比が
１０．ＯＯＯｐｐｍの混合ガスを２０係程度に希釈した
ものをグロー放電分解によって形成した。
上記作成した半導体層上に更に透明導電膜４としてＩ　
Ｔ　Ｏ（Ｉｎ２０Ｂ−５ｎ０２（５％））をＲＦスパッ
タリングで約１．ｏｏｏＸ蒸着した。上部電極パターン
を形成するために、前述の下部Ａ１ストライプ電極２と
交叉する様に、４本／１ｒｎの密度でフォトレジストパ
ターンを形成し、ｎ形弁晶質シリコン層８−３も含めて
同時にエツチング加工し、二次元の光電変換部を得た。
なお作成した光電変換部の大きさは約１０１００Ｘ１３
０であり、電極数は４００本（Ｘ電極）Ｘ５２０本（Ｙ
電極）となった。各電極を第３図に示すごとく駆動用回
路７，８に接続し、第８図の様な装置系を用いて上記構
造の光電変換素子Ｂの画像読取試験を行った。原稿Ａは
半透明なものを用い、全面密着露光により作像。
光電変換した画像信号を読み出して画像信号処理回路Ｃ
で適宜処理し、ディスプレー膜上に表示した。
〔実施例２〕 実施例１と逆の素子構成とした。即ちパイレックスガラ
ス基板上にまずＲＦスパッタリングでＩＴＯを約９００
λ蒸着し、次にプラズマＣＶＤ法にてｐ形弁晶質シリコ
ン膜をｓｏＸ形成した。
これらの薄膜を実施例１と同様の手順で４本／謔の密度
でストライプ状に加工した。パターン形成された膜上に
ｎ形さらにｎ形の非晶質シリコン膜を所定の反応性ガス
を用いてグロー放電分解し、各々約３μｍ及びａ、ｏｏ
ｏＸの厚さ堆積させた。ｎ層、ｆ［ＡＩを約２ｏｏｏＸ
スパ２ツタ蒸着し、このｎ層と共に下部ＩＴＱストライ
プ電極２と交叉するように同一の密度でストライプ状に
エツチングした。なお、非晶質シリコン膜の作成条件は
実施例１とほぼ同じである。
第３図のごとく駆動回路系を接続し、実施例１と同様の
試験を試みだところ、瞬時にして画像をディスプレー上
に再現できた。
〔実施例３〕 ブロッキングダイオード或いは薄膜トランジスタを設け
た実施例を示す。
第９図は本実施例による画像読み取り用二次元イメージ
素子の断面図である。本実施例は主に、感光部であ−る
フォトダイオード部９とクロストーク電流を防ぐブロッ
キングダイオード部ＩＯから成る。第１０図はブロッキ
ングダイオードを用いない場合の等価回路であるが、こ
の場合、例えば画素Ｄ１１に対して近隣のフォトダイオ
ードを通して（ａの経路を通シ周囲の電流が混入する恐
れがある。ところが、ブロッキングダイオードを設けて
おけば、第１＋図に示したように、光像によって生じた
フォトダイオードＤｐの電荷は必ずブロッキングダイオ
ードＤｂを逆バイアス状態とするため、クロス１トーク
電流を最小限とすることができる。以下、具体的な素子
の作成法を説明する。基板ｌｌ上にフォトダイオード部
９は実施例１と同様のプロセスで作成する。ＩＴＵ透明
電極１２は１．５００Ｘ　、ｐ形１３．Ｉ形１４．及び
ｎ形弁晶質シリコン膜Ｉ５は各々１００久、Ｉｐｍ、３
００Ａ　の厚さとした。この上にブロッキングダイオー
ド１０をフォトダイオード９と接続して形成する。即ち
ブロッキングダイオード部９に光が入射するのを妨げる
境界部に遮光電極Ｉ６をスパッタ蒸着し、引き続きｎ形
弁晶質シリコン層１８を堆積させる。
これらの層はフォトダイオード部９と同じ密度４本／＝
でエツチングしストライプ状に分割した後、層間絶縁層
５１３Ｎ４１７をプラズマＣＶＤ法そ形成する。この層
間絶縁層には前記分割パターンと一致したストライプ状
のコンタクト用パターンを形成し、ｉ形及びｐ形弁晶質
シリコン層１９．２０を堆積させる。非晶質シリコン層
の膜厚と作成条件はフォトダイオード部とほぼ同じであ
る。最後に、Ａ１をスパッタ蒸着し、透明電極１２と直
交する様ＩＣｎ層を含めてエツチングし、上部ストライ
ブ電極２１を形成する。クロストーク防止用のブロッキ
ングダイオードは、すぐれた整流比が要求されるが２■
で約１０桁の整流比がとれている。
本素子を駆動回路に接続し、第８図の装置で画像読み取
りを行ったが、２００ＫＨｚのクロックで１フレームを
約１秒で読み取った。蓄積時間は約３ｍＳでｌ　ＯＯｌ
ｕｘの光源に対し２０　ｄＢ以上の明暗比を得た。
〈効　果〉 以上本発明によれば、大面積イメージ素子を用いて極め
て簡単な機構の原稿読取装置ができる。
更に、高感度かつ高速光応答性を有する非晶質シリコン
を光電変換部に用いることにより、通常の一次元イメー
ジ素子ではおよそ実現不可能な超高速読取装置の作製が
可能となる。また、光電変換部にほぼ等倍の作像を行う
ため、高度の微細加工技術を必要とせず、電極サイズを
比較的大きく設計でき素子作成が容易という利点がある
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による一実施例の光電変換素子構造を示
す斜視図、第２図（ａ）は同Ａ−Ａ’断面図、第２図（
ｂ）は同平面図、第３図は本発明にょる光電変換素子の
駆動回路図、第４図、第５図、第６図及び第７図は本発
明による光電変換素子の動作特性を示す図、第８図は本
発明による光電変換素子を機器に結合した構成図、第９
図は本発明による他の実施例を示す光電変換素子構造を
示す図、第１Ｏ図及び第１１図は回路動作を説明するだ
めの図である。 １：基板　２：Ｘ電極　３：光電変換膜　４：Ｙ電極　
７，８：走査回路　９：フォトダイオード部　１０ニブ
ロッキングダイオード部代理人　弁理士　福　士　愛　
彦（他２名）ｕｓ　２図 第４図 第５図 印１）Ｕ置方ＣＶ） 第６図 ｔｏｎ　ｔｏｆ７ 第７　Ｗ 第９図 第１Ｏ図 第１１ｖＡ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光学情報を光の強度に応じた電気信号に変換する
    画像読取素子において、絶縁性基板上に形成された帯状
    電極（Ｘ）、ｐｉｎ構造を持つ光電変換膜および前記帯
    状電極（Ｘ）と交叉する関係に配設された帯状電極（Ｙ
    ）をこの順に積層し、前記帯状電極のうち少なくとも一
    方は透明電極から成る光電変換素子と、信号読み出しお
    よび信号処理回路を備えてなり、前記光電変換膜は全面
    露光により原稿情報を読み出すことを特徴とする密着型
    二次元画像読取装置。
  2. （２）請求範囲第１項において、光電変換膜は非晶質シ
    リコンで形成されたｐ−１−ｎ構造を有し、逆バイアス
    されて入射光量に対応した電流を出力し、画像情報が形
    成されることを特徴とする密着型二次元画像読取装置。
  3. （３）請求範囲第１項又は第２項に記載の光電変換膜は
    、ｐ層およびまたはｎ層がこれらに接する帯状電極とほ
    ぼ同形状の帯状に分割されてなり、１層は連続的１（形
    成されていることを特徴とする密着型二次元画像読取：
    装置。
  4. （４）請求範囲第１項、第２項又は第３項に記載の光電
    変換膜において、ｎ層の固有抵抗値は１０６Ω・α以下
    であシ、ｎ層はこれに接する帯状電極と同形状に分割さ
    れてなり、１層及びｐ層の固有抵抗値は１０Ω・ｃｔｎ
    以上であり、ｐ層ｉ層とも連続的に形成されていること
    を特徴とする密着型二次元画像読取装置。
  5. （５）請求範囲第１項、第２項、第３項又は第４項に記
    載の光電変換膜において、光像照射側となる層（ｐ層あ
    るいはｎ層）の膜厚ば５層久以上＋、ｏｏｏＸ以下、１
    層の膜厚が０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴
    とする密着型二次元画像読取装置。
JP59017885A 1984-02-01 1984-02-01 密着型二次元画像読取装置 Pending JPS60161664A (ja)

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