CN1476236A - 图像读取装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种读取被检测体的图像图案的图像读取装置，能良好检测放置、接触在检测面的特定的被检测体的接触状态，具备：检测面，放置被检测体；传感器阵列，排列多个传感器，该传感器读取放置在检测面上的被检测体的图像图案；第1检测电极，至少设置在传感器阵列上部，具有检测面；第2检测电极，与第1检测电极电绝缘、间隔设置；相对电极；信号电压施加电路，在第1检测电极中激励第2信号波形；和接触检测装置，根据对应于被检测体接触第1检测电极及第2检测电极双方而在第2检测电极中激励的第3信号波形状态，判断被检测体接触检测面的状态，根据接触检测装置的判断结果，进行读取所述被检测体的图像图案的动作。

Description

图像读取装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种图像读取装置，尤其涉及一种使被检测体与将多个传感器配置成矩阵状的传感器阵列进行接触，检测人体等特定被检测体的接触状态，并执行读取被检测体的图像图案的动作的图像读取装置及其驱动方法。
背景技术
以前，作为读取打印物或照片、指纹等细微凹凸形状等的二维图像读取装置，有如下读取结构：使例如被检测体放置在光传感器阵列上设置的检测面上并与之接触，读取该被检测体的图像图案，该光传感器阵列通过将例如光电变换元件(光传感器)排列成矩阵状来构成。
在这种被检测体直接接触检测面的图像读取装置中，已知这样一种图像读取装置，为了抑制光传感器元件特性的恶化，同时进行适当的图像读取动作，具备检测被检测体对检测面的接触状态并开始图像读取动作的功能(下面称为接触检测功能)。另外，还已知这样一种图像读取装置，为了抑制被检测体所带静电引起的元件破坏或误操作的发生，具备放电、去除静电的功能(下面称为静电去除功能)。
这里，参照附图来简单说明具备上述接触检测功能、静电去除功能的图像读取装置的现有结构。这里，作为图像读取装置的结构例，示出指纹读取装置来进行说明。
首先，说明现有的接触检测功能。
图25是表示图像读取装置中的现有接触检测功能一结构例的示意结构图，图26是表示其它结构例的示意结构图。将图25所示接触检测功能称为阻抗检测方式。
该方式构成为大致具有：光传感器阵列300A，多个光传感器310在透明的绝缘性基板的一面侧排列成矩阵状；透明电极层320x、320y，形成于至少配置多个光传感器310的阵列区域上，2分割该阵列区域，并由细微的间隙GP彼此间隔；检测电路330a，经引出布线PLx向透明电极层320x及320y之一的透明电极层(例如透明电极层320x)施加直流电压，同时，经引出布线Ply向另一透明电极层(例如透明电极层320y)施加地电位，检测使手指FG等被检测体放置、接触透明电极层320x及320y之间引起的电压变化，图像读取装置开始图像读取动作；和面光源(省略图示)，配置在光传感器阵列300A的背面侧。
在这种图像读取装置中，若使手指FG等被检测体横跨透明电极层320x、320y两者地放置、接触，则透明电极层320x、320y之间经手指FG的电阻导通，通过检测电路330a观测由此产生的电压变化，检测手指放置在光传感器阵列100p上，使省略图示的各种驱动器或面光源动作，自动执行读取被检测体的图像图案(指纹)的图像读取动作。
另外，将图26所示接触检测功能称为容量检测方式。
该方式构成为示意具有：光传感器阵列300B，将多个光传感器310排列成矩阵状；透明电极层320z，覆盖整体阵列区域来形成；检测电路330b，经引出布线PLz连接于透明电极层320z，检测使被检测体放置、接触透明电极层320z引起的电容变化，图像读取装置开始图像读取动作；和面光源(省略图示)，配置在光传感器阵列300B的背面侧。
在这种图像读取装置中，若使手指FG等被检测体放置、接触透明电极层320z，则观测光传感器阵列300B自身本来具有的电容中因接触、附加作为电介质的手指(人体)FG所产生的电容变化，检测手指放置在光传感器阵列300B上，自动执行读取指纹的图像读取动作。
下面，说明现有的静电去除功能。
图27A是表示图像读取装置中的现有静电去除功能一结构例的示意结构图。
在该结构中，大体具有：光传感器阵列300C，在透明的绝缘性基板的一面侧，将多个光传感器310排列成阵列状；透明电极层320z，至少覆盖配置多个光传感器310的阵列区域来形成；引出布线PLp，将透明电极层320z接于地电位；和面光源(省略图示)，配置在光传感器阵列300C的背面侧。图中，Rp是引出布线PLp的布线阻抗。
在这种图像读取装置中，若使手指FG等被检测体放置、接触透明电极层320z，则手指(人体)FG所带电荷(静电)经引出布线PLp放电到地电位。即，手指FG所带电荷引起的过大电流经阻抗较低的引出布线PLp(布线阻抗Rp)流到地电位，所以可抑制静电引起的光传感器310的元件破坏或图像读取装置发生误操作。这里，已知以前手指接触引起的放电电压大概为3-4kV，因此，认为耐静电电压只要大于5kV即可。另外，为了得到该耐静电电压，将透明电极层320z的薄膜阻抗设定为比50Ω/□低的值、期望为15-20Ω/□。
另外，还知具备上述接触检测功能及静电去除功能两者的图像读取装置。图27B是表示图像读取装置中具备接触检测功能及静电去除功能两者情况下的一构成例的示意结构图。
此时，形成于光传感器阵列区域上的透明电极层330z经引出布线PLp连接于检测电路330b，同时，将例如彼此反方向并联连接一对二极管的反并联二极管电路340z连接于引出布线PLp与地电位之间，手指FG所带电荷引起的过大电流经具有布线阻抗Rp的布线PLp与反并联二极管电路340z的二极管流到地电位。
但是，上述现有图像读取装置中存在如下问题。
在图25所示阻抗检测方式的图像读取装置(指纹读取装置)中，适用于根据被检测体接触经间隙GP间隔开的透明电极层320x、320y两者时的值来检测被检测体接触状态的方法，但在该被检测体为人体时，由于受到人的体质或状况等个体差异、或气温或湿度等外部环境的影响，被检测体(人体)固有的电阻值变动大。从而，不能正确检测被检测体的接触状态，图像读取动作的开始控制不均匀且不稳定。
另一方面，在图26所示电容检测方式的图像读取装置中，作为正确检测被检测体的接触状态的方法一例，有读取对应于被检测体具有的电容成分而位移的微弱信号电压变化的方法，但为了判断这种微弱的电压变化，期望透明电极层的电容、进而光传感器与透明电极层之间生成的寄生电容非常小。但是，为了提高光传感器及外围电路的耐静电性，必需将透明电极层形成得较厚，以使透明电极层具有足够小的薄膜阻抗。这里，在适用一般的金属氧化物作为透明电极层的情况下，具有所谓阻抗率较高的特性，所以若如上所述为了减小薄膜阻抗而将透明电极层堆积得厚，则透明电极层自身的电容极大地增大，光传感器与透明电极层之间的寄生电容增大，所以相对被检测体的接触产生的电容变化的信噪比(S/N)变小，难以良好检测被检测体(人体)放置在检测面上时的电容变化。
另外，上述接触检测功能的阻抗检测方式或电容检测方式仅着眼于被检测体的电阻值或电容值，检测基于电阻值或电容值的变化，所以在接触异物或接触正式以外物体作为被检测体时，难以判断是否是正式的被检测体。
另外，在图27A、27B所示具备静电去除功能的图像读取装置中，作为透明电极层330C的膜材料，在具有透光性的同时，必需具有经引出布线PLp放电静电用的导电性。通常，使用氧化锡(SnO2)膜或ITO(Indium-Tin-Oxide：铟锡氧化物)膜等透光性导电膜。
如上所述，以前若设透明电极层的薄膜阻抗为比50Ω/□低的值、最好是15-20Ω/□，则可得到规定的耐静电电压，在透明电极层中使用ITO膜时，已知通过设其膜厚大致为1500-2000，则可得到这种值。
然而，上述透明电极层的薄膜阻抗的条件如上所述，为根据耐静电电压最好大于5kV的条件来求出手指接触引起的放电电压。但是，通过后来本申请发明人的精心研究，知道有时人体带10kV以上的电。另外，还知必需具有比10kV高的值、具体而言为具有10kV至15kV左右的值来作为对应的耐静电电压。
相反，在基于现有技术的考虑的情况下，设想通过将透明电极层设为低阻抗，可得到必需的耐静电电压，但此时，必需进一步增厚透明电极层的膜厚。但是，因为该透明电极层必需具有良好的透光性并且不妨碍读取被摄体图像图案，所以不能过分增厚膜厚。另外，在适用使用透明电极层的电容检测方式来作为接触检测功能的情况下，如上所述，若增厚透明电极层的膜厚，则光传感器与透明电极层之间的寄生电容增大，难以良好检测被检测体(人体)放置在检测面上时的电容变化。
发明内容
本发明的优点在于，在读取被检测体的图像图案的图像读取装置中，能良好检测放置、接触在检测面的特定的被检测体的接触状态，开始图像图案的读取动作，同时，良好放电被检测体所带静电，避免静电引起的元件破坏或系统发生误操作。
为了得到上述优点，本发明的图像读取装置具备：检测面，放置被检测体；传感器阵列，排列多个传感器，该传感器读取放置在所述检测面上的所述被检测体的图像图案；第1检测电极，至少设置在所述传感器阵列上部，具有所述检测面；第2检测电极，与所述第1检测电极电绝缘、间隔设置；相对电极，经层间绝缘膜，与所述第1检测电极相对设置；信号电压施加电路，向所述相对电极施加具有周期性变动的第1信号波形的信号电压，经所述层间绝缘膜，在所述第1检测电极中激励第2信号波形；接触检测装置，根据对应于所述被检测体接触所述第1检测电极及所述第2检测电极双方而在所述第2检测电极中激励的第2信号波形状态，判断接触所述检测面的所述被检测体是否特定的被检测体；和驱动控制装置，根据所述接触检测装置对所述被检测体是否所述特定被检测体的判断结果，向所述传感器阵列的各传感器提供规定的驱动控制信号，进行读取所述检测面上放置的所述被检测体的图像图案的图像读取动作，所述特定被检测体例如是人体，读取该人体固有的图像图案。
所述传感器阵列的所述各传感器是光传感器，所述第1检测电极及所述层间绝缘膜具有透光性，所述第1检测电极是经所述层间绝缘膜设置在至少所述传感器阵列感光面上部的透明导电膜，该透明导电膜例如由以铟锡氧化物为主的材料构成。
所述第1检测电极是设置在所述传感器阵列上部的导电膜，所述第2检测电极是接近该导电膜周围的至少一部分设置的导电性部件，该导电性部件是例如包围所述传感器阵列周围的导电性盒部件，以跨跃接触所述被检测体的方式配置所述第1检测电极和所述第2检测电极。
另外，具备振幅限制电路，规定所述第1检测电路中激励的所述第2信号波形的上限及下限的电压值，由例如设置在所述第1检测电极和地电极间的反并联二极管电路构成。
所述信号电压施加电路向所述相对电极施加具有规定电压振幅的、信号波形为周期脉冲状的电压成分。
所述接触检测装置根据所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的电压振幅及振幅中心电压值，判断所述被检测体是否特定的被检测体。所述接触检测装置根据基于所述特定被检测体的电容成分及电阻成分来事先设定的阈值电压与所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的比较，判断所述被检测体是否所述特定的被检测体。所述接触检测装置具备设定所述阈值电压的阈值电压设定电路、和比较所述阈值电压与所述第3信号波形大小关系的比较电路。所述接触检测装置根据所述比较电路的比较结果，当所述阈值电压包含于所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的电压振幅范围内时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
另外，所述第3信号波形是周期变动的波形，所述接触检测装置具备计数电路，根据所述比较电路的比较结果，计数所述第3信号波形通过所述阈值电压电平的次数，当所述计数电路的连续计数值超过事先设定的次数时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
所述传感器是光传感器，具有夹持半导体层构成的沟道区域而形成的源电极及漏电极，所述相对电极是所述漏电极及连接漏电极的漏极线，由所述信号电压施加电路施加到所述相对电极上的所述第1信号电压是施加于所述漏极线上的、例如由预充电脉冲构成的脉冲电压。
由所述检测面与地电位间的电阻成分及附加于所述检测面上的电容成分规定的时间常数被设定为0.3μsec或小于0.3μsec的值，最好设定为0.25μsec或小于0.25μsec的值，所述电阻成分包含所述第1检测电极的电阻，设定为30Ω或小于30Ω的电阻值，所述电容成分包含经所述层间绝缘膜相对的所述第1检测电极与所述相对电极之间、及所述第1检测电极与所述传感器之间形成的静电电容，设定为10nF或小于10nF的电容值。
另外，所述传感器阵列的所述各传感器是光传感器，具有规定的感光面，所述第1检测电极是面积比该感光面的面积大、并经所述层间绝缘膜设置在所述传感器阵列感光面上部的透明导电膜。另外，在所述透明导电膜中去除至少对应于所述感光面的区域的区域中，电连接地设置电阻值比该透明导电膜的电阻值低的导电性部件，所述电阻成分包含所述透明导电膜与所述导电部件形成的电阻，所述导电性部件由铬、铝、包含铬的合金材料、包含铝的合金材料之一的导电性材料构成。
为了得到上述优点，本发明的图像读取装置的驱动方法包含如下步骤：向相对电极施加具有周期性变动的第1信号波形的信号电压，在所述第1检测电极中激励第2信号波形，该相对电极经层间绝缘膜，与设置在所述传感器阵列上部、具备所述检测面的第1检测电极相对设置；基于所述被检测体接触所述第1检测电极、和与该第1检测电极电绝缘、间隔设置的第2检测电极双方，检测所述第2检测电极中激励的第3信号波形；根据检测到的所述这第3信号波形的状态，判断接触所述检测面的所述被检测体是否特定的被检测体；和当判断为所述被检测体是所述特定被检测体时，所述驱动控制装置开始读取图像图案，
判断被检测体是否特定的被检测体的步骤包含比较步骤，比较基于所述特定被检测体的电容成分及电阻成分来事先设定的阈值电压与所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形，比较所述阈值电压与所述第3信号波形的步骤包含如下步骤：判断所述阈值电压是否包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内；在判断为所述阈值电压包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
附图说明
图1是表示实现本发明接触检测功能用接触检测装置的实施形态1的示意框图。
图2是表示适用于接触检测装置实施形态1的检测电路结构例的示意电路图。
图3A-D是表示接触检测装置实施形态1的接触检测动作一例的原理图。
图4A-D是表示接触检测装置实施形态1的接触检测动作另一例的原理图。
图5是表示实现本发明接触检测功能用接触检测装置的实施形态2的示意框图。
图6A-C是表示接触检测装置实施形态2的接触检测动作一例的原理图。
图7A、B是表示双选通(double gate)型光传感器示意结构的截面结构图及等效电路。
图8是表示双选通型光传感器的基本驱动控制方法一例的时间图。
图9是具备二维排列双选通型光传感器来构成的光传感器阵列的光传感器系统的示意结构图。
图10是基于适用光传感器系统的图像读取装置的指纹读取装置中的指纹读取时的主要部分截面图。
图11A、B是表示将各实施形态的接触检测装置适用于基于图像读取装置的指纹读取装置时的一实施形态的示意结构图。
图12A、B是表示将手指放置在图11A、B的指纹读取装置状态下的示意图。
图13A是表示适用各实施形态的接触检测装置的指纹读取装置中可适用的漏极驱动器一结构例的示意结构图。
图13B是表示适用各实施形态的接触检测装置的指纹读取装置中可适用的漏极驱动器另一结构例的示意结构图。
图14是说明适用各实施形态的接触检测装置的指纹读取装置的接触检测动作用的示意图。
图15是表示接触检测动作时的光传感器阵列的等效电路图。
图16A、B是表示作为本发明各实施形态的图像读取装置比较对象的现有指纹读取装置一例的示意结构图。
图17是表示适用于图16A、B的现有指纹读取装置中的检测电路一例的示意电路图。
图18是表示本发明实现静电去除功能用的结构的实施形态1的示意结构图。
图19是表示静电去除功能的实施形态1的主要部分结构的示意截面图。
图20A、B是表示测定图像读取装置中耐静电电压与时间常数之间关系时适用的试验方法的示意图。
图21是表示图像读取装置的时间常数与耐静电电压之间关系的曲线。
图22是表示本发明实现静电去除功能用结构的实施形态2一结构例的示意结构图。
图23是表示静电去除功能的实施形态2的主要部分结构的示意截面图。
图24A、B是表示静电去除功能实施形态2的其它结构例的示意结构图。
图25是表示图像读取装置中的现有接触检测功能一结构例的示意结构图。
图26是表示现有接触检测功能另一结构例的示意结构图。
图27A是表示图像读取装置中的现有静电去除功能一结构例的示意结构图。
图27B是表示图像读取装置中具备接触检测功能及静电去除功能两者时的一结构例的示意结构图。
具体实施方式
下面，根据图示实施形态来说明具备本发明的接触检测功能及静电去除功能的图像读取装置及其驱动方法。
首先，示出实施形态来说明实现本发明的接触检测功能用的结构。
(接触检测功能的实施形态1)
图1是表示实现本发明接触检测功能用接触检测装置的实施形态1的示意框图，图2是表示适用于本实施形态的接触检测装置的检测电路结构例的示意电路图。
如图1所示，本实施形态的接触检测装置大致具备：第1检测电极10和第2检测电极20，彼此间隔设置，且由被检测体OBJ跨跃两者进行接触；相对电极30，经层间绝缘膜(绝缘层)，与第1检测电极10相对设置；脉冲发生电路(信号电压施加电路)40，向该相对电极30施加具有规定信号波形的信号电压；振幅限制电路(振幅限制电路)50，将第1检测电压10中激励的信号成分的电压振幅限制于规定的电压范围内；和检测电路(接触检测装置)60，检测第2检测电极20中激励的信号成分的变化，判断被检测体OBJ接触上述第1检测电极10及第2检测电极20的状态。
第1检测电极30例如采用透明导电膜(氧化锡(SnO2)膜或ITO(Indium-Tin-Oxide：铟锡氧化物)膜)等较高电阻导电材料构成的薄膜，以覆盖作为接触对象的被检测体OBJ被放置、接触的区域的整个区域的方式来设置。
另外，第2检测电极20例如采用金属等低电阻导电材料构成的装置，经空气等绝缘物，相对上述第1检测电极10空间间隔且电绝缘地设置。这里，第2检测电极20突出设置于接近例如第1检测电极10的区域中，使将被检测体OBJ放置、接触上述第1检测电极10的状态下，同时接触被检测体OBJ。第1检测电极10及第2检测电极20的具体结构例将在后面描述。
由此，如图1所示，仅在跨跃第1检测电极10及第2检测电极20间放置、接触被检测体OBJ的情况下，第1检测电极10及第2检测电极20成为电连接状态。
相对电极30采用例如中间设有作为电介质的绝缘膜而与第1检测电极10相对设置的导电性薄膜，由第1检测电极10、绝缘膜及相对电极30形成具有规定电容值的静电电容。这里，如上所述，相对电极30可设置为大小与放置、接触被检测体OBJ的整体区域中形成的第1检测电极10相同的单一形状的薄膜层，也可设置为形成带状等的薄膜层，以相对上述第1检测电极10具有规定配置路径。相对电极30的具体结构例将在后面描述。
脉冲发生电路40生成具有规定电压振幅ΔVp(例如0-Vp)及信号周期的脉冲状信号电压(第1信号波形)，并施加到相对电极30上。
另外，例如图1所示，振幅限制电路50具备在第1检测电极10与地电位间反并联连接一对二极管的反并联二极管电路部50a、和并联连接于该反并联二极管电路部50a上的阻抗元件50b。
由此，在第1检测电极10中，根据由脉冲发生电路40施加于上述相对电极30上的脉冲状第1信号波形，经绝缘膜的电容分量，激励信号波形对应于第1信号波形的第2信号波形。振幅限制电路50的反并联二极管电路部50a将该第2信号波形的电压振幅Δva(振幅上限电压及振幅下限电压)规定在对应于二极管的正向电压Vf的电压范围+Vf～-Vf内，同时，由阻抗元件50b进行控制，使得成为以地电位为中心的正负交流电压波形。
这里，第2检测电极具有与第1检测电极10设置间隙后彼此间隔且电绝缘的结构，所以，由第1检测电极10与第2检测电极20形成的电容成分非常小。故，在被检测体OBJ未接触的状态下，通过由上述脉冲发生电路40在第1检测电极10中激励的第2信号波形而在第2检测电极20侧激励的信号波形(第3信号波形)设定成非常小，不能由检测电路60来检测。细节如后所述。
在第1检测电极10中激励由振幅限制电路50限制电压振幅ΔVa后的第2信号波形，由该电压振幅ΔVa将电压范围规定在+Vf～-Vf内，从而，即使在向第1检测电压施加超过该电压范围的(大于振幅上限电压+Vf的电压及小于振幅下限电压-Vf的电压)电干扰因素的情况下，也可通过连接于振幅限制电路50上的反并联二极管50a向地电位流过电流，仅向第1检测电极10施加由上述电压振幅ΔVa规定的规定电压范围(+Vf～-Vf)内的电压。因此，例如可防止经绝缘膜向相对电极30施加大于上述振幅上限电压+Vf的过大电压，可适当防止接触检测装置及外围电路的静电破坏。
检测电路60始终监视第2检测电极20中激励的信号波形，并在检测到规定的信号波形的情况下，判断为跨跃第1检测电极10及第2检测电极20两者接触特定的被检测体OBJ，输出该判断结果，作为接触检测信号。
具体而言，如图2所示，检测电路60大致具备：阻抗R11，连接于第2检测电极20上连接的接点N1与高电位电源Vdd之间；阻抗R12，连接于接点N1与地电位之间；阻抗R21、R22，经接点N2，串联连接于高电位电源Vdd与地电位之间；和比较器CMP，接点N1连接于非反转输入端子(+)，接点N2连接于反转输入端子(-)。
在具有这种电路结构的检测电路中，比较器CMP比较第2检测电极20中激励的第3信号波形的电压成分(接点N1的信号电压Vα)和接点N2分压生成的基准电压(阈值电压)Vref，在信号电压Vα大于基准电压Vref时，输出接触检测信号。
(接触检测装置的检测方法)
下面，参照附图来详细说明具有上述结构的接触检测装置的被检测体的接触状态检测动作。
图3A-D是表示本实施形态的接触检测装置接触检测动作一例的原理图。这里，图3A对应于被检测体OBJ未接触时的状态，图3B-D对应于被检测体OBJ接触时的状态。
首先，在被检测体OBJ未接触第1检测电极10及第2检测电极20的状态下，第2检测电极20基本不受第1检测电极10中激励的第2信号波形的影响，所以输入到比较器CMP的非反转输入端子(+)的信号电压Vα实质上成为以连接于接点N1的阻抗元件R11、R12分压生成的规定电压Vr(例如在阻抗元件R11、R12的各电阻值相等的情况下为Vdd/2)为振幅中心电压Vc、具有微小振幅的信号波形。这里，通过任意设定基于阻抗元件R11、R12的分压比，使输入反转输入端子(-)的基准电压Vref比上述信号电压Vα(＝Vr)还大，从而不能从比较器CMP输出接触检测信号。
另一方面，在跨跃第1检测电极10及第2检测电极20来放置、接触被检测体OBJ的状态下，如图1、图2所示，经被检测体OBJ具有的固有的电阻成分及电容成分，电连接第1检测电极10及第2检测电极20。从而，根据被检测体OBJ的电阻成分及电容成分，在第2检测电极20中激励第3信号波形，该第3信号波形对应于第1检测电极10中激励的第2信号波形。
这里，被检测体OBJ的电容成分影响第2检测电极20中激励的第3信号波形的电压振幅ΔVq，如上所述，在被检测体OBJ未接触时，第1检测电极10与第2检测电极20间的电容成分非常小，所以电压振幅ΔVq是极小的值，但若被检测体OBJ接触，并附加被检测体OBJ的电容值时，则在第1检测电极10与第2检测电极20之间产生电容耦合，电压振幅ΔVq的幅度增大。被检测体OBJ的电容值越大，则该电压振幅ΔVq的幅度越大。但是，第2检测电极20中激励的第3信号波形的电压振幅ΔVq的最大值(振幅上限电压)(+Vmax～-Vmin)被限制在第1检测电极10中激励的第2信号波形的电压振幅ΔVa、即由连接于第1检测电极10上的振幅限制电路50中设置的反并联二极管50a的正向电压Vf所规定的电压范围(+Vf～Vf)内。
被检测体OBJ的电阻成分经所述振幅限制电路50的阻抗元件50b连接于地电位，实质上与检测电路60的阻抗元件R12并联连接，由此与地电位间的电阻值减少，在将第2检测电极20中激励的信号波形的振幅中心电压Vc下降的方向上发挥作用，若该电阻值越小，则振幅中心电压Vc越低。
因此，在第2检测电极20中激励、经接点N1输入比较器CMP的非反转输入端子(+)的第3信号波形具有由被检测体OBJ的电阻成分规定的规定振幅中心电压Vc，同时，具有由被检测体OBJ的电容成分规定的规定电压振幅ΔVq。
此时，事先适当设定输入比较器CMP的反转输入端子(-)的基准电压Vref，通过比较具有振幅中心电压Vc及电压振幅ΔVq的信号波形与基准电压Vref的大小的关系，检测第3信号波形基于特定被检测体OBJ(例如手指FG)固有的电阻成分及电容成分的变化，可仅检测放置接触特定被检测体OBJ的状态。
具体而言，在着眼于被检测体OBJ的电容成分时，在被检测体OBJ未接触第1检测电极10及第2检测电极20的状态下，如图3A所示，事先设定阻抗元件R11、R12分压生成的基准电压Vref，使基准电压Vref比第2检测电极20中激励的第3信号波形的最大值高。另一方面，如上所述，第2检测电极20中激励的第3信号波形具有由检测电路60中设置的阻抗元件R11、R12分压生成的振幅中心电压Vc，且具有微小的电压振幅ΔVqa。因此，检测电路60中设置的比较器CMP中输入非反转输入端子(+)的信号波形比输入反转输入端子(-)的基准电压Vref小，判断为其大小关系完全未逆转，输出低电平的输出信号。
接着，在被检测体OBJ跨跃第1检测电极10及第2检测电极20接触的情况下，如图3B所示，由于被检测体OBJ的电容成分，输入上述比较器CMP的非反转输入端子(+)的第3信号波形的电压振幅ΔVqa变化到ΔVqb。此时，如上所述，电压振幅ΔVqb由于被检测体OBJ的电容成分，通过附加于第1检测电极10上的电容值极大增加，从电压振幅ΔVqa开始增大。另外，在电压振幅ΔVqa的最大值(振幅上限电压)+Vmax比基准电压Vref还大时，即上述第3信号波形与基准电压Vref交叉时，比较器CMP输出高电平的输出信号，比较器CMP的输出变化，检测被检测体OBJ接触。
这里，具有使上述第3信号波形的电压振幅ΔVqa增大的电容成分的被检测体OBJ，如图3C及图3D所示，附加于第1检测电极10上的电阻值由于该电阻成分而实质上减少，上述信号波形的振幅中心电压Vc降低(Vca→Vcb)，如图3D所示，在电压振幅ΔVqb的最大值(振幅上限电压)+Vmax变得比基准电压Vref还小的情况下，即上述第3信号波形与基准电压Vref不交叉时，比较器CMP输出低电平的输出信号。即，不输出接触检测信号。
即，即使在跨跃第1检测电极10及第2检测电极20来接触被检测体的情况下，当被检测体事先不具有变为接触检测对象的物质固有的电容成分及电阻成分时，例如虽具有规定的电容值但电阻值极低时等情况下，接触检测装置也可判断为未接触作为对象的正式被检测体。换言之，不使用正式被检测体、而使用例如伪造手指等作为被摄体时，或附加导电性或电容性的异物(橡胶等)时，可作为与正式的被检测体不同的物体进行排除，可防止不正当使用或误损伤。
因此，根据本实施形态的接触检测装置及其检测方法，着眼于被检测体的电阻成分及电容成分这两个要素，仅在与两者关联变化的信号波形超过规定阈值时，可判断为是作为检测对象的正式被检测体，故与现有技术所示的情况不同，当检测被检测体的接触状态时，可抑制被检测体的固有状态或外部环境等的影响，进行较正确的检测、判断，提高接触检测装置的可靠性。
下面，参照附图来说明本发明的接触检测方法的其它实施形态。
图4A-D是表示本实施形态的接触检测装置的接触检测动作另一例的原理图。这里，因为接触检测装置的结构与上述实施形态等同，所以省略说明。即使是接触检测动作，对与上述实施形态相同的方法附加相同符号，简化或省略其说明。
在上述实施形态中示出的接触检测装置的检测方法中，示出事先将基准电压Vref设定得比第2检测电极20中激励的信号波形大的情况，但在本实施形态中，例如事先将基准电压Vref设定得比第2检测电极20中激励的信号波形小。
具体而言，在被检测体OBJ未接触第1检测电极10及第2检测电极20的状态下，如图4A所示，事先设定基准电压Vref、第2检测电极20中激励的第3信号波形的振幅中心电压Vc及电压振幅ΔVqa，使基准电压Vref变得比第2检测电极20中激励的信号波形的最小值(振幅下限电压)-Vmin还低。在该状态下，检测电路60中设置的比较器CMP中输入非反转输入端子(+)的信号波形比输入反转输入端子(-)的基准电压Vref大，判断为其大小关系完全未逆转，输出高电平的输出信号。
另一方面，在被检测体OBJ跨跃第1检测电极10及第2检测电极20接触的情况下，如图4B所示，由于被检测体OBJ的电容成分，输入上述比较器CMP的非反转输入端子(+)的第3信号波形的电压振幅ΔVqa变化到ΔVqb。此时，由被检测体OBJ的电容成分而增大的信号波形的电压振幅ΔVqb的最小值(振幅下限电压)-Vmin比基准电压Vref还小时，即上述第3信号波形与基准电压Vref交叉时，比较器CMP输出低电平的输出信号，比较器CMP的输出变化，检测被检测体OBJ接触。
这里，被检测体OBJ固有的电容成分小，实质上即使是不具有上述使信号波形的电压振幅ΔVqa增大的电容成分的被检测体OBJ，如图4C及图4D所示，附加于第1检测电极10上的电阻值由于该电阻成分而实质上减少，上述信号波形的振幅中心电压Vc降低(Vca→Vcb)，在电压振幅Δvqa的最小值(振幅下限电压)-Vmin变得比基准电压Vref还小的情况下，即上述第3信号波形与基准电压Vref交叉时，比较器CMP输出低电平的输出信号。即，比较器CMP的输出变化，检测被检测体OBJ接触。
即，在跨跃第1检测电极10及第2检测电极20来接触被检测体的情况下，当事先具有变为接触检测对象的物质固有的电容成分及电阻成分(尤其是规定范围的电阻成分)时，接触检测装置判断为接触作为对象的正式被检测体。换言之，即使在被检测体的电容成分事先与成为接触检测对象的物质固有的电容成分具有相同值时，在电阻成分经该对象物质固有的电阻成分高很多或低很多时，第2检测电极中激励的信号波形与基准电压Vref不交叉，所以比较器CMP的输出不变化，判断不是接触正式的被检测体。
根据这种接触检测方法，与上述实施形态一样，可在抑制被检测体的固有状态或外部环境等的影响的同时，较严格设定成为接触检测对象的被检测体的接触判断条件，所以能较正确地检测、判断正式的被检测体的接触状态。
(接触检测装置的实施形态2)
下面，参照附图来说明实现本发明的接触检测功能用结构的实施形态2。
图5是表示实现本发明接触检测功能用接触检测装置的实施形态2的示意框图，图6A-C是表示本实施形态的接触检测装置的接触检测动作一例的原理图。这里，就接触检测装置及接触检测动作而言，向与上述实施形态1相同的结构及方法标以相同符号，简化或省略说明。其中，图6A对应于被检测体OBJ未接触时的状态，图6B、C对应于被检测体OBJ接触时的状态。
如图5所示，本实施形态的接触检测装置在图1及图2所示接触检测装置中设置的检测电路60的输出部具备接触判断电路70。
这里，接触判断电路70在被检测体接触第1检测电极及第2检测电极的情况下，计数从检测电路输出的特定信号电平的输出信号，在输出大于规定阈值的次数的输出信号时，输出接触检测信号。
具体而言，例如与图3A所示情况一样，如图6A所示，检测电路60事先设定基准电压Vref，使基准电压Vref比第2检测电极20中激励的第3信号波形(振幅中心电压Vc、电压振幅Δvqa)大，设定当被检测体OBJ未接触时，不从比较器CMP输出接触检测信号。
接着，在被检测体OBJ跨跃第1检测电极10及第2检测电极20接触时，由于该被检测体OBJ的电容成分及电阻成分，上述信号波形的电压振幅Δvqa及振幅中心电压Vc变化，如图6B所示，检测电路60中设置的比较器CMP检测第3信号波形与基准电压Vref的大小关系逆转的状态、即信号波形与基准电压Vref交叉的状态，从比较器CMP输出接触检测信号。此时，接触判断电路70计数从检测电路60(比较器CMP)输出的接触检测信号在规定期间中的次数，并在该计数值超过事先设定的阈值(例如连续5次)时，判断为正式的被检测体接触。
根据这种接触检测方法，可在抑制被检测体的固有状态或外部环境等的影响的同时，仅在继续且稳定地接触具有特定电容成分及电阻成分的被检测体的情况下，判断为正式的被检测体，在导电性或电容性异物接触于第1检测电极及第2检测电极间时，良好判断正式的被检测体与异物，并从接触检测动作的对象中去除，另外，例如即使是正式的被检测体、但错误地暂时接触时，可防止错误判断为正式接触状态并输出接触检测信号等误操作，可实现可靠性极高的接触检测装置。
(图像读取装置)
下面，示出实施形态来说明采用本发明接触检测装置的图像读取装置。
首先，说明可适用于本发明图像读取装置的传感器结构。
适用于本发明图像读取装置的传感器，可良好地使用CCD(ChargeCoupled Device：电荷耦合器件)等固体摄像器件。
众所周知，CCD具备将光二极管或薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)等光传感器排列成矩阵状的结构，由水平扫描电路及垂直扫描电路检测对应于照射到各光传感器感光部的光量所发生的电子-空穴对的量(电荷量)，检测照射光的辉度。
然而，在使用这种CCD的光传感器系统中，必需单独设置将扫描到的各传感器变为选择状态的选择晶体管，所以存在检测象素数量增大、进而系统自身大型化的问题。
因此，作为近年来解决这种问题的结构，开发了具有所谓双选通结构的薄膜晶体管(下面记作双选通型晶体管)，其中，光传感器自身具有光敏功能和选择晶体管功能，尝试系统的小型化及象素的高密度化。因此，本发明的图像读取装置中也可良好地采用该双选通型晶体管。
这里，参照附图来详细说明可适用于本发明的图像读取装置中的双选通型晶体管形成的光传感器(下面记作双选通(double gate)型光传感器)。
(双选通型光传感器)
图7A、B是表示双选通型光传感器示意结构的截面结构图及等效电路。
如图7A所示，双选通型光传感器110具有：非晶硅等半导体层(沟道层)111，一旦入射激励光(这里为可视光)，则生成电子-空穴对；杂质层117、118，分别设置在半导体层111的两端，由n+硅构成；漏电极112及源电极113，从形成于杂质层117、118上的铬、铬合金、铝、铝合金等中选择，对可视光不透明；顶部(top)栅电极(第1栅电极)121，经块(block)绝缘膜114及上部(顶部)栅极绝缘膜(绝缘层)115形成于半导体层111的上方(图面上方)，由ITO等透明电极层构成，对可视光具有透过性；底部栅电极(第2栅电极)122，从经下部(底)栅极绝缘膜(绝缘层)116形成于半导体层111的下方(图面下方)的铬、铬合金、铝、铝合金等中选择，对可视光不透明；和最上层的透明电极层130，经保护绝缘膜(绝缘层；电介质)120形成于顶部栅电极121上。具有这种结构的双选通型光传感器110形成于玻璃基板等透明的绝缘性基板119上。
在图7A中，顶部栅极绝缘膜115、块绝缘膜114、底部栅极绝缘膜116、设置在顶部栅电极121上的保护绝缘膜(电介质)120及最上层的透明电极层130都由对激励半导体层111的可视光具有高透明率的材料、例如氮化硅或氧化硅、ITO等构成，从而具有仅检测从图面上方入射的光的结构。如后所述，最上层的透明电极层130的上面变为放置、接触被检测体的检测面DT。
通常由图7B所示等效电路来表示这种双选通型光传感器110。这里，TG是电连接于顶部栅电极121上的顶部栅极端子，BG为电连接于底栅电极122上的底部栅极端子，S为电连接于源电极113上的源极端子，D为电连接于漏电极112上的漏极端子。
下面，参照附图来说明上述双选通型光传感器的驱动控制方法。
图8是表示双选通型光传感器的基本驱动控制方法一例的时间图。这里，适当参照上述双选通型光传感器的结构(图7)来说明。
如图8所示，首先，在复位动作(初始化动作)中，向双选通型光传感器110的顶部栅极端子TG施加脉冲电压(下面记为复位脉冲；例如Vtg＝+15V的高电平)ΦTi，放出半导体层111及块绝缘膜114中与半导体层111界面附近积累的载流子(这里为空穴)(复位期间Trst)。
接着，在电荷积累动作(光积累动作)中，向顶部栅极端子TG施加低电平(例如Vtg＝-15V)的偏压ΦTi，从而终止复位动作，开始载流子积累动作的电荷积累期间Ta。在电荷积累期间Ta中，对应于从顶部栅电极121侧入射的光量，在半导体层111的入射有效区域、即载流子发生区域中，生成电子-空穴对，在半导体层111及块绝缘膜114中与半导体层111的界面附近、即沟道区域周围积累空穴。
在预充电动作中，与电荷积累期间Ta并行，根据预充电信号Φpg，向漏极端子D施加规定电压(预充电电压)Vpg，并使漏电极112保持电荷(预充电期间Tprch)。
之后，在读出动作中，在经过预充电期间Tprch后，向底部栅极端子BG施加高电平(例如Vbg＝+10V)的偏压(读出选择信号；下面记为读出脉冲)Φbi(选择状态)，从而双选通型光传感器110变为ON状态(读出期间Tread)。
这里，在读出期间Tread中，沟道区域中积累的载流子(空穴)沿缓和施加于反极性的顶部栅极端子TG的Vtg(-15V)的方向运动，所以，底部栅极端子BG的Vbg(+15V)形成n沟道，漏极端子D的电压(漏极电压)VD倾向于对应于漏极电流，随着时间经过，从预充电电压Vpg缓慢下降。
即，在电荷积累期间Ta中的光积累状态为亮状态的情况下，因为在沟道区域中捕获对应于入射光量的载流子(空穴)，所以抵消了顶部栅极端子TG的负偏压，通过大小等于该抵消部分的底部栅极端子BG的正偏压，双选通型光传感器110变为ON状态。根据对应于该入射光量的ON阻抗，漏极电压VD下降。
另一方面，在光积累状态为暗状态下，当沟道区域中未积累载流子(空穴)时，通过向顶部栅极端子TG施加负偏压，抵消底部栅极端子BG的正偏压，双选通型光传感器110变为OFF状态，漏极电压VD基本保持不变。
因此，漏极电压VD的变化趋势与从向顶部栅极端子TG施加复位脉冲ΦTi引起的复位动作终止时刻开始、到向底部栅极端子BG施加读出脉冲Φbi为止的时间(电荷积累期间Ta)中感光的光量密切相关，在积累的载流子多的情况下(亮状态)，呈现急剧下降的趋势，在积累的载流子小的情况下(暗状态)，呈现出缓慢下降的趋势。因此，读出期间Tread开始，检测经过规定时间后的漏极电压VD(＝Vrd)，或以规定的阈值电压为基准，检测到达该电压的时间，从而换算入射到双选通型光传感器110的光(照射光)的光量。
将上述一连串图像读取操作作为一个循环，通过对第i+1行的双选通型光传感器110也重复同样的处理步骤，可使双选通型光传感器110作为二维传感器系统进行动作。
(光传感器系统)
下面，参照附图来说明光传感器系统，该系统具备以规定形式排列上述双选通型光传感器构成的光传感器阵列。这里，显示说明二维排列多个双选通型光传感器所构成的光传感器阵列，但不用说，也可沿X方向一维排列多个双选通型光传感器来构成线性传感器阵列，并使该线性传感器阵列沿与X方向垂直的Y方向移动，扫描(scan)二维区域。
图9是具备二维排列双选通型光传感器来构成的光传感器阵列的光传感器系统的示意结构图。
如图9所示，光传感器系统大致具有：光传感器阵列100，将多个双选通型光传感器110排列成例如n行×m列(n、m为任意自然数)的矩阵状；顶部栅极线101及底部栅极线102，分别沿行方向连接各双选通型光传感器110的顶部栅极端子TG(顶部栅电极121)及底部栅极端子BG(底栅电极122)并延伸；漏极线(数据线)103，沿列方向连接各双选通型光传感器110的漏极端子D(漏电极12)；源极线(公共线)104，沿列方向连接源极端子S(源电极13)的同时，连接地电位；顶部栅极驱动器210，连接于顶部栅极线101；底部栅极驱动器220，连接于底部栅极线102；和漏极驱动器230，连接于漏极线103，具备省略图示的列开关、预充电开关、输出放大器等。
这里，顶部栅极线101由图7所示顶部栅电极121及ITO等透明电极层一体形成，底部栅极线102、漏极线103及源极线104分别由与底栅电极122、漏电极112、源电极113相同的对激励光不透明的材料一体形成。另外，向源极线104施加对应于后述预充电电压Vpg设定的恒定电压Vss，但也可以是地电位(GND)。
图9中，Φtg是生成选择输出信号ΦT1、ΦT2、...ΦTi、...ΦTn来作为复位电压及光载流子积累电压某个用的控制信号，Φbg是生成选择输出信号ΦB1、ΦB2、...ΦBi、...ΦBn来作为读出电压及非读出电压某个用的控制信号，Φpg是控制施加预充电电压Vpg的定时的预充电信号。另外，后面详细描述可适用于本发明的漏极驱动器230的结构。
在这种结构中，通过经顶部栅极线101、从顶部栅极驱动器210向顶部栅极端子TG施加信号ΦTi(i为任意自然数，i＝1、2、...n)，实现光敏功能，通过经底部栅极线102、从底部栅极驱动器220向底部栅极端子BG施加信号Φbi，经漏极线103将检测信号取入漏极驱动器230，作为串行数据或并行数据的输出电压Vout输出，从而实现选择读出功能。
图10是基于适用上述光传感器系统的图像读取装置的指纹读取装置中、读取指纹的图像图案时的结构的主要部分截面图。这里，为了方便说明及图示，省略表示光传感器系统截面部分的剖面线部分。
如图10所示，在读取指纹等图像图案的图像读取装置中，从形成双选通型光传感器110的玻璃基板等绝缘性基板119下方侧设置的后灯(面光源)BL入射照射光，该照射光La透过去除了双选通型光传感器110(具体而言为底栅电极122、漏电极112、源电极113)的形成区域的透明绝缘性基板119与绝缘膜115、116、120，照射到放置在透明电极层130上的指纹检测面(检测面)DT上的手指(被检测体)FG。
在指纹读取装置检测指纹时，手指FG的皮肤表层FG s的半透明层接触形成于光传感器阵列100最上层中的透明电极层130，从而在透明电极层130与皮肤表层FG s之间的界面中没有折射率低的空气层。这里，因为皮肤表层FG s的厚度比650nm厚，所以在指纹FP的凸部Fpa中入射到内部的光La边在皮肤表层FG s内散射、反射、边传播。传播的光Lb的一部分透过透明电极层130、透明绝缘膜120、115、114及顶部栅电极121，作为激励光，入射到双选通型光传感器110的半导体层111。因此，通过积累载流子(空穴)，该载流子通过向对应于手指FG的凸部Fpa的位置上配置的双选通型光传感器110的半导体层111入射光来生成，可根据上述一连串驱动控制方法，读取手指FG的图像图案，作为明暗信息。
另外，在指纹FG的凹部FPb，照射的光La通过透明电极层130上面的检测面DT与空气层之间的界面，并到达空气层末端的手指FG，在皮肤表层FG s内散射，但因为皮肤表层FG s的折射率比空气高，所以以一定角度入射到界面上的皮肤表层FG s内的光Lc难以脱离空气层，抑制了向对应于凹部FPb的位置上配置的双选通型光传感器110的半导体层111的入射。
因此，通过采用ITO等透明导电性材料作为透明电极层130，照射到透明电极层130上放置的手指FG后散射、反射的光良好地入射到各双选通型光传感器110的半导体层111，所以手指FG的读取动作中的读取尝试特性不会恶化，可良好进行读取被检测体的图像图案(指纹)。
下面，说明将上述各实施形态的接触检测装置适用于基于上述图像读取装置的指纹读取装置时的具体结构。另外，以下所示实施形态中，说明传感器采用上述双选通型光传感器的情况。
图11A、B是表示将各实施形态的接触检测装置适用于基于图像读取装置的指纹读取装置时的一实施形态的示意结构图，图12A、B是表示将手指放置在图11A、B的指纹读取装置状态下的示意图。这里，适当参照上述光传感器及光传感器系统的结构(图7、图9)来进行说明。对与图7、图9所示结构同等的结构标以相同符号，并简化或省略其说明。
如图11A、B所示，本实施形态的指纹读取装置具有：传感器器件PD，包括，在绝缘性基板119一面侧将具有上述结构的双选通型光传感器110排列成矩阵状形成的光传感器阵列100、及在排列双选通型光传感器110的整体阵列区域中形成的保护绝缘膜120(光传感器111的顶部栅极绝缘膜115与保护绝缘膜120相当于上述层间绝缘膜)；透明电极层130(透明导电膜；相当于上述第1检测电极)，形成于保护绝缘膜120上；面光源BL，配置在传感器器件PD的另一面测，向接触透明电极层130上面(检测面DT)的被检测体(手指FG)照射均匀光；导电性壳部件(导电性部件；相当于上述第2检测电极)240，设置成与传感器器件PD及透明电极层130电绝缘，并且，设置成包围该传感器器件PD及透明电极层130的周围；振幅限制电路(振幅限制装置)250，如上述实施形态所示，将透明电极层130中激励的信号波形(等于上述第2信号波形)的电压振幅限制在规定的电压范围；和检测电路(接触检测装置)260，检测壳部件240中激励的信号波形(相当于上述第3信号波形)的变化，判断被检测体(手指FG)共同接触透明电极层130及壳部件240两者的状态。
如图11B所示，壳部件240通过与透明电极层130具有规定间隔(即经空气等绝缘物)空间间隔来电绝缘。另外，如图11A所示，壳部件240包围传感器器件PD及透明电极层130的周围，同时，具备露出透明电极层130上的检测面DT的规定形状开口部240a。壳部件240由阻抗率比构成透明电极层130的ITO等透明导电性材料低的材料、例如从铬、铝、钨等中选择牟材料单层或多层导电体构成。由此，因为可以薄有板厚或膜厚实现跔的薄膜阻抗，所以可使信噪比(S/N)足够大。
具体而言，如图12A、B所示，壳部件240的开口部240a具有在将手指FG放置在透明电极层130的检测面DT上的状态下，该手指FG还同时接触开口部240a端部附近的壳部件240的形状。即，具有适于手指FG接触透明电极层130和壳部件240双方的形状。
如后所述，壳部件240不仅用作检测手指FG接触检测面DT的状态用结构，也可用作保护传感器器件PD不受电干扰因素或物理冲击等影响的屏蔽壳，也可用作诱导或引导作为被检测体的手指良好接触透明电极层130上的检测面DT的引导部件。
另外，检测电路260始终监视壳部件240中激励的信号波形(第3信号波形)的变化，并跨跃透明电极层130及壳部件240两者接触手指FG，由此在根据手指FG固有的电容成分及电阻成分来检测上述信号波形中有规定变化时，判断为手指FG放置在透明电极层130上的指纹检测面30a上，将该判断结果作为接触检测信号，例如输出到进行指纹读取装置的动作控制的控制器(驱动控制电路)，由此控制指纹读取动作的开始定时。
具体而言，检测电路260如上述接触检测装置(参照图2)所示那样，比较事先根据作为被检测体的手指FG的电容成分及电阻成分设定的基准电压Vref、与壳部件240中激励的信号波形(第3信号波形)的电压振幅及振幅中心电压的大小关系，在与基准电压Vref的大小关系变化(逆转)的情况下，输出接触检测信号(参照图3A-D、图4A-D、图6A-C)。
下面，参照附图详细说明适用于本实施形态的指纹读取装置(参照图9)的漏极驱动器。
图13A是表示适用各实施形态的接触检测装置的指纹读取装置中可适用的漏极驱动器一结构例的示意结构图，图13B是表示漏极驱动器另一结构例的示意结构图。这里，适当参照上述光传感器系统结构(图9)进行说明。另外，向与图9所示结构相同的结构标以相同符号，简化或省略其说明。
如上述实施形态(例如参照图1)所示，在本发明的接触检测装置中，具备对接触被检测体的第1检测电极激励规定信号波形(第2信号波形)的相对电极及脉冲发生电路。在将具有这种结构的接触检测装置适用于具备双选通型光传感器的图像读取装置(指纹读取装置)的情况下，例如在图7和图9所示双选通型光传感器中，将漏电极112、及连接漏电极彼此的漏极线103用作相对电极，同时，将漏极驱动器230用作脉冲发生电路(信号电压施加电路)。
如图13A所示，本实施形态的指纹读取装置除大致与图7所示结构相等的光传感器阵列100、顶部栅极驱动器210、底部栅极驱动器220外，还设置漏极驱动器230，该驱动器具备：连接于漏极线103的列开关231、设置在列开关231输出端的输出放大器232、一端连接于各漏极线103上的开关群233、共同连接于该开关群232另一端的单一开关234、和并联连接于该开关234上的多个电源电压Vpg、Vgnd。
这里，构成漏极驱动器230的列开关231及输出放大器232根据上述双选通型光传感器110的动作控制步骤，将对应于被检测体图像图案而积累在各双选通型光传感器110中的电荷量(载流子)，经漏极线103，由列开关231向每行统一读入，作为漏极电压的变化，由输出放大器232放大到规定的信号电压，作为串行数据或并行数据，从输出端子Vout输出到外围电路(例如指纹对照装置等的图像处理装置)。
另外，开关群233的一端分别连接于构成光传感器阵列100的各漏极线上，另一端连接于单一开关234上，同时，根据从省略图示的控制器提供的预充电信号Φpg，控制导通/截止状态。另一方面，开关234连接于多个电源电压Vpg、Vgnd，根据从省略图示的控制器提供的切换控制信号Φsw，选择地连接电源电压Vpg、Vgnd中之一进行控制。
在具有这种结构的漏极驱动器230中，首先，说明执行上述图像读取动作的情况，在双选通型光传感器的电荷积累期间内执行的预充电动作中，由切换控制信号Φsw将开关234切换到预充电电压Vpg侧，之后，由预充电信号Φpg以规定定时使开关群233一齐进行导通动作，经开关群233及漏极线103向各双选通型光传感器施加预充电电压Vpg。
另外，在双选通型光传感器的读出动作中，通过由预充电信号Φpg使开关群233一齐进行截止动作，将在电荷积累期间、根据被检测体(手指FG)的图像图案积累在各双选通型光传感器中的电荷(载流子)量所对应的漏极电压，经各漏极线103统一取入列开关231，作为串行数据或并行数据，经输出放大器232从输出端子输出。
另一方面，在上述图像读取动作之前执行的接触检测动作中，首先，由预充电信号Φpg在规定定时使开关群233一齐进行导通动作，并由切换控制信号Φsw以规定定时重复切换控制开关234，从而将开关234周期且选择地连接于参充电电压Vpg及地电位Vgnd侧，具有将下限振幅电压规定为0V、上限振幅电压规定为预充电电压Vpg(例如3.3V)的电压振幅的脉冲信号经各漏极线103，施加到构成光传感器阵列100的所有双选通型光传感器的漏电极上。
另外，在上述图13A所示实施形态中，和为向各漏极线103施加脉冲信号的方法，示出通过由切换控制信号Φsw切换控制的开关234，周期地选择预充电电压Vpg及地电位Vgnd，生成并提供具有0V-Vpg的电压振幅的脉冲信号，但本发明不限于此，也可如图13B所示，单独具备发生具有规定电压振幅的脉冲信号的脉冲发生电路235，同时，具备设置在开关群233的另一端与开关234之间、切换开关群233与开关234或脉冲发生电路235的连接的开关236，在接触检测动作时，由开关控制信号Psw切换控制开关236，将脉冲发生电路235连接于开关群233的另一端，向各漏极线103提供从脉冲发生电路235输出的脉冲信号。
下面，参照附图来详细说明本实施形态的指纹读取装置中的接触检测动作。
图14是说明适用各实施形态的接触检测装置的指纹读取装置的接触检测动作用的示意图，图15是表示接触检测动作时的光传感器阵列的等效电路图。
如上所述，在本实施形态的指纹读取装置中，接触检测动作时，漏极驱动器230用作上述实施形态(参照图1)所示接触检测装置中的脉冲发生电路40，同时，漏极线103及漏电极112用作相对电极30，从而，如图14所示，经上部栅极绝缘膜115与保护绝缘膜120，在覆盖整个阵列区域而形成的透明电极层130中激励施加于漏极线103及漏电极112上的脉冲信号(第1信号波形)所对应的信号波形(第2信号波形)。
具体而言，如图15所示，光传感器阵列100在构成最上层的透明电极层130与相对该透明电极层130并经保护绝缘膜120或上部栅极绝缘膜115、下部栅极绝缘膜116等形成的顶部栅极线101、底部栅极线102、漏极线103及源极线104之间分别形成寄生电容，另外，在顶部栅极线101、底部栅极线102、漏极线103及源极线104中也彼此形成寄生电容。
另一方面，如图14、15所示，在透明电极层130中，与地电位之间设置振幅限制电路250，所以如图14所示，根据振幅限制电路250中设置的反并联二极管电路中的正向电压Vf来限制透明电极层130中激励的信号波形(交流电压波形；第2信号波形)(-Vf～+Vf)。
另外，如图15所示，连接于顶部栅极驱动器210上的顶部栅极线101及连接于底部栅极驱动器220上的底部栅极线102经各驱动器210、220的输出阻抗Rt、Rb连接于地电位，源极线104也连接于地电位。
因此，在这种等效电路中，若通过漏极驱动器230经漏极线103施加具有规定电压振幅的脉冲信号，则顶部栅极线101、底部栅极线102及源极线104中不激励电位，仅在漏极线103中激励由振幅限制电路250规定了电压振幅的规定信号波形。
由此，即使在振幅限制电路250规定的电压振幅范围以外(大于振幅上限电压+Vf的电压及小于振幅下限电压-Vf的电压)的电干扰因素施加于透明电极层130时，也可抑制过大电压经保护绝缘膜120施加于顶部栅极线101或底部栅极线102等，故可适当防止光传感器阵列100或各驱动器210、220、230的静电破坏。
另外，在上述在透明电极层130中激励规定信号波形的状态下，如图14所示，若手指FG共同接触透明电极层130及壳部件240双方，则透明电极层130及壳部件240经手指FG固有的电容成分及电阻成分电连接。从而，与上述接触检测装置的检测方法一样，由于手指FG固有的电容成分及电阻成分，在壳部件中激励的信号波形变化，且由检测电路260中设置的比较器(参照图2)来进行与事先设定的基准电压的比较处理，在上述信号波形的电压成分与基准电压交叉的情况下，判断为作为检测对象的正式被摄体(手指FG)放置、接触透明电极层130，向省略图示的指纹读取装置的控制器输出接触检测信号。控制器根据该接触检测信号，执行上述一连串图像读取动作，之后开始读取透明电极层130(光传感器阵列100)上放置的手指FG的图像图案(指纹)的动作。
这里，与其它结构相比较来具体说明本发明的接触检测装置及其检测方法和适用接触检测装置的图像读取装置的有效性。
图16A、B是表示作为本发明各实施形态的图像读取装置比较对象的、使用阻抗检测方法的现有指纹读取装置一例的示意结构图，图17是表示适用于图16A、B的现有指纹读取装置中的检测电路一例的示意电路图。这里，向与上述实施形态相同的结构标以相同符号，简化或省略其说明。
作为本实施形态的图像读取装置的比较对象的指纹读取装置例如图16A、B所示，与上述实施形态一样，具备：传感器器件PD，配备在最上面形成透明电极层130的光传感器阵列100；面光源BL，配置在传感器器件PD的背面；和导电性壳部件240，电绝缘地设置在传感器器件PD的周围，并且，检测电路260连接于透明电极层130上，同时，地电位连接于壳部件240上。这里，至少透明电极层130与壳部件240经空气等电绝缘。
如图17所示，检测电路260大致具备：输入保护二极管261及阻抗元件262，并联连接于透明电极层430上连接的接点Na与地电位之间；阻抗元件263，连接于一接点Na与电源电压Vdd之间；电压输出器264，用放大率1放大接点Na的电位；可变阻抗元件265，连接于电源电压Vdd与地电位之间；比较器266，比较可变阻抗元件265生成的电压Vr与电压输出器264的输出电位Vo，输出对应于该比较结果的二值逻辑信号，作为接触检测信号；和上拉(pull up)阻抗267，连接于比较器266的输出端与电源电压Vdd之间。
在具有这种结构的指纹读取装置中，在手指FG未共同接触透明电极层130及壳部件240上的情况下，透明电极层130与壳部件240之间的电阻值呈现出大致相当于无限大的高值。
另一方面，在手指FG共同接触透明电极层130及壳部件240的情况下，透明电极层130与壳部件240之间的电阻值示出基于手指FG的电阻成分的值、即相当于手指FG的皮肤阻抗的较低电阻值。
由此，在具有这种结构的图像读取装置中，接点Na的电位对应于手指FG接触透明电极层130及壳部件240的状态来变化，所以通过由可变阻抗适当设定输入比较器266的基准电压Vr，可输出手指FG的接触状态，作为由二值逻辑信号构成的接触检测信号。另外，指纹读取装置根据该接触检测信号，开始读取透明电极层130(光传感器阵列100)上放置的手指FG的图像图案(指纹)的动作。
但是，如上所述，在具备在传感器器件PD的周围电绝缘地设置导电性壳部件240的图像读取装置(指纹读取装置)中，在采用由检测电路260仅根据接触了透明电极层130与壳部件240之间的手指FG特有的电阻成分检测变化的电位、并检测手指FG的接触状态的方式时，由于具有所谓根据手指电阻成分检测的电阻值变化较小、电阻值差异因手指状态(肌肉状态或个人差异、外部环境等)而变大的特性，所以难以检测相应的宽范围下的电压变化，难以始终正常检测有无接触。另外，还会将电阻值近似于正式被检测体(手指)的电阻成分的导电性异物(赃物等)错误检测为正式的被检测体。
相反，在本发明的接触检测装置及其检测方法和图像读取装置中，通过根据被检测体(手指)固有的电容成分及电阻成分双方，进行变化的信号波形与事先设定的基准电压的比较处理，检测、判断被检测体接触透明电极层的状态，所以可提供一种可靠性高的接触检测装置及图像读取装置，可良好且均匀地判断作为检测对象的正式被检测体与此外的导电性或电容性异物，同时，可抑制该异物引起的错误检测，并抑制图像读取装置的错误动作。
下面，示出实施形态来说明本发明实现静电去除功能用的结构。
(静电去除功能的实施形态1)
图18是表示本发明实现静电去除功能用的结构的实施形态1的示意结构图，图19是表示本实施形态的主要部分结构的示意截面图。这里，适当参照上述双选通型光传感器及光传感器系统的结构来进行说明。
另外，本发明的图像读取装置如上所述兼具接触检测功能和静电去除功能，如上述接触检测装置的各实施形态那样，具备对应于第1检测电极、第2检测电极、相对电极等的、形成于传感器器件上的透明电极层、导电性壳部件、漏电极、漏极线、和脉冲发生电路、振幅限制电路、检测电路等，但下示实现静电去除功能用的结构涉及对应于第1检测电极的、形成于光传感器器件上的透明导电膜结构，为了方便，仅着重表示涉及该透明导电膜结构的部分。
另外，向与上述各实施形态相同的结构部分标以相同符号并简化或省略其说明。
如图18、图19所示，本实施形态的图像读取装置大致具备：光传感器器件PD，包括将具有上述结构的双选通型光传感器110矩阵状排列到绝缘性基板119一面侧所形成的光传感器阵列100、及形成于该光传感器阵列100上的保护绝缘膜(透光性绝缘膜)120；透明电极层(透明电极膜)430，作为包含光传感器阵列100的阵列区域的区域，单面形成于保护绝缘膜120上，对应于上面构成检测面DT的上述接触检测装置在各实施形态中的透明电极层130；顶部栅极驱动器210，连接于配置在光传感器器件PD(光传感器阵列100)上的顶部栅极线101，在复位期间Trst，向特定行的双选通型光传感器110群施加复位脉冲ΦTi；底部栅极驱动器220，连接于配置在光传感器器件PD上的底部栅极线102上，在读出期间Tread，向特定行的双选通型光传感器110群施加读出脉冲ΦBi；和漏极驱动器230，连接于配置在光传感器器件PD上的漏极线103，在预充电期间Tprch中，施加预充电电压，同时，在读出期间Tread中，检测特定行的双选通型光传感器110群中积累的载流子量，作为输出电压。
这里，如图18所示，上述图像读取装置的各结构(光传感器器件PD、透明电极层430、顶部栅极驱动器210、底部栅极驱动器220、漏极驱动器230)搭载在例如玻璃基板或薄膜基板等透明绝缘性基板400的一面侧，在该绝缘性基板400上，配置引出布线LNt、LNb、LNd，电连接顶部栅极驱动器210、底部栅极驱动器220、漏极驱动器230和省略图示的外部控制器或电源供给电路等。另外，在绝缘性基板400上配置引出布线LNg，电连接光传感器器件PD上形成的透明电极层430与地电位。经引出布线将透明电极层430连接于地电位的结构相对于上述接触检测装置的各实施形态的结构，实质上对应于经振幅限制电路将第1检测电极连接于地电位的结构。
这里，引出布线LNt、LNb、LNd、LNg也可经绝缘性基板400一端侧设置的连接端子群(省略图示)，与外部控制器或电源供给电路等连接。另外，也可不具备绝缘性基板400，而例如延长绝缘性基板119的左右及下边部分，形成规定布线，搭载顶部栅极驱动器210、底部栅极驱动器220、漏极驱动器230，并且，也可在绝缘性基板119上，将底部栅极驱动器220、漏极驱动器230与光传感器阵列100一体形成。
另外，如图19所示，在光传感器器件PD的另一面(绝缘性基板400的另一面)，配置向放置、接触透明电极层130上面的检测面DT的被检测体(例如手指等)照射均匀光的面光源BL。因此，上述光传感器器件PD(双选通型光传感器110)的结构中所示绝缘性基板119与图18及图19所示绝缘性基板200也可由同一玻璃基板等构成。
下面，具体说明本实施形态的图像读取装置中适用的静电去除功能。
首先，可认为具有上述结构的图像读取装置等价于图19所示的电路结构，透明电极层430具有的阻抗及引出布线LNg的布线阻抗构成的电阻成分R形成于透明电极层430与地电位之间，同时，透明电极层430、保护绝缘膜120等绝缘膜及各双选通型光传感器的各电极(具体而言，为与顶部栅电极121一体形成的顶部栅极线101与底栅电极122一体形成的底部栅极线102、与漏电极112一体形成的漏极线103及与源电极113一体形成的源极线104)所形成的静电电容(寄生电容)所构成的电容成分Co分布附加在透明电极层430上。这里，设各电容成分Co的总电容为C。
另外，如现有技术中所述，在读取易带静电的被检测体(人体等)图像图案的图像读取装置中，当将被检测体放置、接触检测面DT时，为了防止静电引起元件破坏或图像读取装置的错误动作，要求具备大于被检测体所带静电的耐电压(耐静电电压)。如上所述，在设人体为被检测体的情况下，判断大致带有大于10kV至15kV的静电，所以具有上述结构的图像读取装置(指纹读取装置)也要求大于或等于上述带电电压的耐静电电压。
因此，本申请发明人基于这种观点，对上述电阻成分R及电容成分C与耐静电电压的关系进行了各种实验，并刻意研究其结果，发现，图像读取装置的耐静电电压与由上述电阻成分R及电容成分C之积规定的时间常数τ(C×R)密切相关。另外，根据该观点，发现在将人体设为被检测体的图像读取装置(指纹读取装置)中、确保充分的耐静电电压的最佳时间常数τ的数值范围。
下面，说明本实施形态的图像读取装置中适用的试验方法。
图20A、B是表示测定本实施形态的图像读取装置中耐静电电压与时间常数之间关系时使用的试验方法的示意图。
在本实施形态中，对具有上述结构的图像读取装置适用基于人体带电模块的ESD(静电放电)试验法，作为试验方法，有图20A所示将透明电极层430及双选通型光传感器100的全部电极连接于地电位的全部端子接地状态、和图20B所示仅将透明电极层430连接于地电位的透明电极接地状态这两种，分别测量规定时间常数τ的透明电极层430的阻抗及静电电容的数值、与相当于耐静电电压的施加电压的数值。这里，作为任意设定时间常数τ的数值方法，通过使透明电极层430的膜厚变化，任意设定透明电极层430的阻抗数值，另外，通过使保护绝缘膜120的膜厚变化，任意设定附加于透明电极层430的静电电容的数值，以使时间常数τ的数值变化。
具体而言，全部端子接地状态的ESD试验中，如图20A所示，设定成如下状态：将以任意膜厚形成透明电极层430及保护绝缘膜120的光传感器器件PD设置在试件台STG上，将透明电极层430经引出布线LNg连接于地电位，同时，双选通型光传感器110的各电极也连接地电位。接着，设定为与使放电枪接触透明电极层430上的检测面DT、通过施加任意电压、带电的被检测体接触时相同的状态。
另外，在透明电极接地状态的ESD试验中，如图20B所示，设定成如下状态：设置在试件台STG上的光传感器器件PD中，仅将透明电极层430经引出布线LNg连接于地电位，同时，将双选通型光传感器110的各电极设为浮动状态(浮动电压状态)。接着，使放电枪SP接触透明电极层430上的检测面DT，施加任意电压。
通过这种试验方法，基于施加于透明电极层430的电压的电荷根据透明电极层430与双选通型光传感器110的各电极的电位差，保持、积累在保护绝缘膜120等形成的静电电容中，同时，跨跃透明电极层430与地电位间的电位差，经布线阻抗比透明电极层430还低的引出布线LNg，缓慢流向连接于地电位的试件台STG。另外，当使放电枪SP产生的施加电压变化时，测量光传感器器件PD(双选通型光传感器110)不发生破坏，将良好保持的最大施加电压作为耐静电电压进行测量。
图21是表示基于上述试验方法的图像读取装置的时间常数与耐静电电压之间关系的曲线。其中，测定以下情况下的耐静电电压(最大施加电压)：将ITO膜用作透明电极层430，将透明电极层430的膜厚设定为50nm(500)、150nm(1500)，同时，将氮化硅膜用作保护绝缘膜120，并将保护绝缘膜120的膜厚设定为600nm(6000)、800nm(8000)、1000nm(1微米)。
首先，在表1中示出透明电极层430的薄膜阻抗及保护绝缘膜120的静电电容与时间常数τ之间的关系、及该时间常数下的耐静电电压的测定数据。
表1
如表1所示，在形成透明电极层430的ITO膜中，呈现出膜厚越厚则薄膜阻抗减少的趋势。在本实施形态中，透明电极层430形成为大致正方形，所以透明电极层430的电阻值与薄膜阻抗相同。因此，后面用薄膜阻抗来表示透明电极层430的阻抗。另一方面，在形成保护绝缘膜120的氮化硅膜中呈现出膜厚越厚则静电电容减少的趋势。因此，透明电极层430的膜厚越厚(即薄膜阻抗设定得越低)、且保护绝缘膜120的膜厚形成得越厚(即静电电容设定得越低)，则由薄膜阻抗(电阻成分R)与静电电容(电容成分C)之积规定的时间常数τ越小。
在设定为具有表1所示数值的薄膜阻抗及静电电容的图像读取装置中，若根据上述试验方法来测定耐静电电压，则可判断如表1及图21所示，任一试验方法都呈现出时间常数τ越小、耐静电电压越大的趋势。
由此，在将本实施形态的图像读取装置适用于将人体设为被检测体的指纹读取装置等的情况下，可知为了实现大于人体所带静电(10至15kV)的耐电压，增厚透明电极层430的膜厚并将薄膜阻抗设定得低是有效的，同时，增厚保护绝缘膜120的膜厚并将静电电容设定得低，并尽量减小时间常数τ。
但是，如上所述，为了使对应于被检测体图像图案的光良好入射到各双选通型光传感器110，透明电极层430及保护绝缘膜120等必需具有高的透光性，故为了提高上述耐静电电压(减小时间常数τ)而将透明电极层430及保护绝缘膜120等的膜厚形成得厚，有可能使透光特性因膜内的光的反射、散射、衰减等而恶化，并导致光传感器器件的读取灵敏度或精度降低。因此，必需确定在充分确保耐静电电压的同时、可实现适当的读取灵敏度的时间常数τ的数值范围。
因此，本申请发明人基于这种实验结果及光传感器器件要求的读取灵敏度等条件进行刻意研究的结果，发现如图21所示，为了实现大于10至10kV的耐静电电压(静电去除功能)和良好的器件特性(读取灵敏度或精度)，设定透明电极403的薄膜阻抗及保护绝缘膜120的静电电容，使时间常数τ大致小于0.3微秒(大于10kV的耐静电电压的情况)，更好是小于0.25微秒(μm)(大于15kV的耐静电电压的情况)是有效的。此时，为了使时间常数τ小于0.3微秒，最好将透明电极层430及保护绝缘膜120等的膜厚形成得非常厚，最好由成膜条件或材料组成等、以极薄的膜厚来实现上述时间常数τ的数值范围。
这里，若根据表1所示测定数据来验证规定上述时间常数τ的数值范围的0.3微秒，则相当于将透明电极层430的薄膜阻抗形成为大致小于30Ω/□，将由保护绝缘膜120形成的静电电容形成为大致小于10nF。薄膜阻抗与静电电容的数值范围在本实施形态中如表1所示，相当于形成构成透明导电层30的ITO膜，使膜厚大致大于150nm(1500)、并形成构成保护绝缘膜120的氮化硅膜，使膜厚大致大于600nm(6000)，但薄膜阻抗或静电电容与膜厚的关系极大取决于成膜条件或材料组成、结晶状态等，所以未必具有唯一的关系，另外，因为还可分别设定透明电极430与保护绝缘膜120的膜厚(薄膜阻抗与静电电容)组合，所以不能仅由这些膜厚来唯一确定时间常数τ或耐静电电压。
因此，在本实施形态的图像读取装置中，通过将由透明电极层的电阻成分及保护绝缘膜等的电容成分(静电电容)之积规定的时间常数限定地设定在小于0.3微秒的数值范围内，从而，即使在将图像读取装置适用于将人体等带有极大(10至15kV)静电的对象物设为对象物的指纹读取装置等的情况下，也可将施加于检测面的静电良好放电到地电位，故可良好防止或抑制光传感器的元件破坏或系统发生误操作。
在本实施形态的图像读取装置中，不对现有结构附加特定结构，仅通过控制透明电极层及保护绝缘膜等的膜质(膜厚或成膜条件、材料组成等)，可较简易且廉价地实现具有期望时间常数τ的结构，故可提供良好适用于现有结构中且静电去除功能好的图像读取装置。
(静电去除功能的实施形态2)
下面，说明本发明实现静电去除功能用结构的实施形态2。
图22是表示本发明实现静电去除功能用结构的实施形态2的示意结构图，图23是表示本实施形态的图像读取装置主要部分结构的示意截面图。另外，图24A、B是表示本实施形态的其它结构例的示意结构图。这里，适当参照上述双选通型光传感器及光传感器系统的结构进行说明。
如图22、图23所示，本实施形态的图像读取装置向光传感器阵列100的感光区域(阵列区域)AR外侧延伸地形成结构与上述实施形态1(参照图18)一样的光传感器器件PD上形成的透明电极层430，在该透明电极层430的任意区域中设置电连接于透明电极层430及地电位的导电性部件FR。
这里，导电性部件FR不特别限定其设置区域，例如图22、图23所示，即使在被检测体放置、接触于作为透明电极层430的周边部、作为不重叠于光传感器阵列100的阵列区域AR上的区域、且透明电极层430上的检测面DT的状态下，也可在不直接接触导电性部件FR的区域中形成被检测体。即，导电性部件FR至少露出阵列区域AR地设置在阵列区域AR周围的透明电极层430上。
另外，导电性部件FR通过从任意部位延伸的引出布线LNf，与绝缘性基板200的地电位连接，从而，将透明电极层430电连接于地电位。这里，作为构成导电性部件FR的导电性材料，与构成透明电极层430的ITO膜或氧化锡膜等相比，可良好采用电阻较小的良导体，例如，可良好采用从铬、铝或包含铬的合金材料、包含铝的合金材料的合金材料等中选择的导电性材料。
其中，本实施形态的图像读取装置中，透明电极层430的薄膜阻抗在不具有导电性部件FR的情况下，与上述实施形态1的形态相同，所以必需设为小于30Ω/□。另外，为了将透明电极层430的薄膜阻抗设定成大致小于30Ω/□，如上所述，虽也基于透明电极层430的成膜条件或材料组成等，但必需具有大致大于150nm(1500)的膜厚。但是，如上述实施形态1中所述，若将光传感器阵列100上的透明电极层430或保护绝缘膜120等的膜厚形成得厚，则有可能使透明电极层430或保护绝缘膜120等的透光性恶化，使光传感器器件的读取灵敏度或精度恶化。
因此，在本实施形态中，在透明电极层430的周边部设置由低阻抗材料构成的导电性部件FR，电连接透明电极层430与导电性部件FR。从而，结合透明电极层430与导电性部件FR来构成上述电阻成分，所以可实质上降低透明电极层430的阻抗。
即，例如将透明电极层430的膜厚形成得较薄(例如50nm(500)左右)，即使在透明电极层430自己的阻抗变高的情况下，也可降低与低阻抗导电性部件FR结合的电阻成分R，可得到实质上与将透明电极层430的薄膜阻抗大致设定在小于30Ω/□时一样的电特性(放电特性)。
从而，通过在透明电极层430的周边部，经由良导体构成的导电性部件FR及引出布线LNf连接于地电位，可将透明电极层430的薄膜阻抗设定为实质上变为低阻抗，同时，将从透明电极层430经导电性部件FR及引出布线LNf到达地电位的电流路径中的电阻值整体设定得低，所以可较薄形成透明电极层430的膜厚。因此，即使在透明电极层430上的检测面DT上放置、接触人体等带较高电压(大于10至15kV)的静电的被检测体(手指等)时，也可从透明电极层430经导电性部件FR及引出布线LNf良好放电到地电位，抑制过大电压施加到光传感器器件PD或流过过电流，并良好防止或抑制双选通型光传感器110的元件破坏或系统发生误操作，同时，可良好确保光传感器器件的读取灵敏度或精度。
在本实施形态中，如图22、图23所示，说明将导电性部件FR形成于作为透明电极层430的周边部、作为不重叠于光传感器阵列100的阵列区域AR的区域、且被检测体不直接接触的区域中的情况，但本发明不限于此，例如图24A、B所示，也可在被检测体(例如手指FG)放置、接触透明电极层430上的检测面DT的状态下，被检测体接触检测面DT及导电性部件FR双方。此时，最好在被检测体接触检测面DT之前，适当设定其设置区域或形状，来接触导电性部件FR。
根据具有这种结构的图像读取装置，当将被检测体放置、接触透明电极层上的检测面时，被检测体接触检测面(透明电极层)，同时，或在接触检测面之前，被检测体接触低阻抗的导电性部件，所以可经低阻抗的导电性部件及引出布线将被检测体所带静电良好放电到地电位，可良好防止或抑制光传感器的元件破坏或系统发生误操作。
另外，在本实施形态中，仅说明了在向阵列区域AR周边延伸形成的透明电极层430上层叠形成导电性部件FR的情况，但本发明不限于此，也可至少部分导电性部件FR电接触透明电极层430。
(静电去除功能的实施形态3)
下面，说明本发明的实现静电去除功能用结构的实施形态3。
在本实施形态中，具有上述静电去除功能实施形态1所示的、通过将时间常数设定在规定数值范围内来提高耐静电电压的结构、和静电去除功能实施形态2所示的、在透明电极层的周边部设置低阻抗导电性部件、通过实质上降低透明电极层的薄膜阻抗来提高耐静电电压的结构。
具体而言，在实施形态2所示结构(图22、图23)中，在延伸到光传感器阵列100的阵列区域AR外侧所形成的透明电极层430的周边部，设置阻抗比该透明电极层430还低的导电性部件FR，同时，将该透明电极层430的薄膜阻抗(电阻成分)与保护绝缘膜129等形成的静电电容(电容成分)所规定的时间常数τ的实质数值设定为大致小于0.3微秒。
其中，在本实施形态的图像读取装置中，如实施形态2所示，通过在透明电极层430的周边部电连接阻抗比该透明电极层430还低的导电性部件FR，可整体降低从透明电极层430经导电性部件FR及引出布线LNf到达地电位的电流路径中的电阻值，故可得到与实质将透明电极层430的薄膜阻抗设定得低的情况相等的效果。
由此，如实施形态1所示，因为可不进行使透明电极层430的膜厚变厚等膜质的变更控制，将由透明电极层430的薄膜阻抗与基于保护绝缘膜120等的静电电容之积规定的时间常数τ实质设定得低，所以可如表1及图21所示，实现耐静电电压的提高。因此，可通过较简单的结构来提供一种图像读取装置，很薄地形成构成检测面的透明电极层的膜厚，同时，将其薄膜阻抗实质设定得低，降低检测面的时间常数，使静电的放电特性提高，故在可良好防止或抑制光传感器的元件破坏或系统发生误操作的同时，可良好确保光传感器器件的读取灵敏度或精度。
在上述实施形态中，示出将双选通型光传感器适用为光传感器系统中适用的传感器的情况，但本发明中适用的传感器不限于此，不用说，对于使用光二极管或TFT等其它结构的光传感器的光传感器系统，也可同样适用。
另外，在以上说明中，举例示出手指作为被检测体，并举例示出指纹作为成为读取对象的图像，但本发明不限于此，也可以手指以外的人体特定部位或其它物体为检测对象。另外，因为可得到良好的耐静电电压，所以可良好适用于具有上述易带静电性质的被检测体。
  透明电极导(ITO)的薄膜电阻和膜厚     保护绝缘膜的静电容量和膜厚 时间常数τ             静电耐压
  全端子接地   透明电极接地
  50Ω/□(50nm)     11nF(600nm) 0.55μsec   -   5.0kV
  30Ω/□(150nm)     11nF(600nm) 0.33μsec   10.67kV   12.00kV
  30Ω/□(150nm)     9nF(800nm) 0.27μsec   11.33kV   21.60kV
  30Ω/□(150nm)     7nF(1000nm) 0.21μsec   20.00kV   25.60kV
                                          表1

Claims (44)

1、一种图像读取装置，其特征在于，具备：
检测面，放置被检测体；
传感器阵列，排列多个传感器，该传感器读取放置在所述检测面上的所述被检测体的图像图案；
第1检测电极，至少设置在所述传感器阵列上部，具有所述检测面；
第2检测电极，与所述第1检测电极电绝缘地间隔设置；
相对电极，经层间绝缘膜，与所述第1检测电极相对设置；
信号电压施加电路，向所述相对电极施加具有周期性变动的第1信号波形的信号电压，经所述层间绝缘膜，在所述第1检测电极中激励第2信号波形；和
接触检测装置，根据对应于所述被检测体接触所述第1检测电极及所述第2检测电极双方而在所述第2检测电极中被激励的第3信号波形状态，判断接触所述检测面的所述被检测体是否是特定的被检测体。
2、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
还具备驱动控制装置，向所述传感器阵列的各传感器提供规定的驱动控制信号，进行读取所述检测面上放置的所述被检测体的图像图案的图像读取动作。
3、根据权利要求2所述的图像读取装置，其特征在于：
所述驱动控制装置根据所述接触检测装置对所述被检测体是否所述特定被检测体的判断结果，控制所述图像读取动作。
4、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述传感器阵列的所述各传感器是光传感器，
所述第1检测电极及所述层间绝缘膜具有透光性。
5、根据权利要求4所述的图像读取装置，其特征在于：
所述第1检测电极是经所述层间绝缘膜设置在至少所述传感器阵列感光面上部的透明导电膜。
6、根据权利要求5所述的图像读取装置，其特征在于：
所述透明导电膜由以铟锡氧化物为主的材料构成。
7、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述第1检测电极是设置在所述传感器阵列上部的导电膜，
所述第2检测电极是接近该导电膜周围的至少一部分设置的导电性部件。
8、根据权利要求7所述的图像读取装置，其特征在于：
所述导电性部件是包围所述传感器阵列周围的导电性盒部件。
9、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述特定被检测体是人体，读取该人体固有的图像图案。
10、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述第1检测电极和所述第2检测电极以跨跃接触所述被检测体的方式配置。
11、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
还具备振幅限制电路，规定所述第1检测电路中激励的所述第2信号波形的上限及下限的电压值。
12、根据权利要求11所述的图像读取装置，其特征在于：
所述振幅限制电路具备至少设置在所述第1检测电极和地电极间的反并联二极管电路，
根据构成该反并联二极管电路的各二极管的正向电压，规定所述第1检测电极中激励的所述第2信号波形的上限及下限的电压值。
13、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述信号电压施加电路向所述相对电极施加具有规定电压振幅的、信号波形为周期脉冲状的电压成分。
14、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述接触检测装置根据所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的电压振幅及电压振幅的中心电压值，判断所述被检测体是否是特定的被检测体。
15、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述接触检测装置根据基于所述特定的被检测体的电容成分及电阻成分被事先设定的阈值电压、和所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的比较，判断所述被检测体是否是所述特定的被检测体。
16、根据权利要求15所述的图像读取装置，其特征在于：
所述接触检测装置当所述阈值电压包含于所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形的电压振幅范围内时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
17、根据权利要求15所述的图像读取装置，其特征在于：
所述阈值电压被设定成至少在所述被检测体未接触所述检测面的状态下、比所述第2检测电压中激励的所述第3信号波形的上限值高的电压。
18、根据权利要求15所述的图像读取装置，其特征在于：
所述阈值电压被设定成至少在所述被检测体未接触所述检测面的状态下、比所述第2检测电压中激励的所述第3信号波形的下限值低的电压。
19、根据权利要求15所述的图像读取装置，其特征在于：
所述接触检测装置至少具备
设定所述阈值电压的阈值电压设定电路；和
比较所述阈值电压与所述第3信号波形的比较电路。
20、根据权利要求19所述的图像读取装置，其特征在于：
所述接触检测装置根据所述比较电路的比较结果，判断所述阈值电压是否包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内，
在判断为所述阈值电压包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内时，输出表示所述被检测体是所述特定的被检测体的接触检测信号。
21、根据权利要求19所述的图像读取装置，其特征在于：
所述第3信号波形是周期变动的波形，
所述接触检测装置具备检测装置，根据所述比较电路的比较结果，检测所述第3信号波形是否通过了所述阈值电压电平；和
计数电路，计数所述第3信号波形通过所述阈值电压电平的次数，
当所述计数电路的连续计数值超过事先设定的次数时，输出表示所述被检测体是所述特定被检测体的接触检测信号。
22、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述传感器是光传感器，
具有：夹持半导体层构成的沟道区域而形成的源电极及漏电极；
分别经栅极绝缘膜形成于至少所述沟道区域上方及下方的第1栅电极和第2栅电极；
向所述第1栅电极施加复位脉冲，初始化所述传感器，并在向所述漏电极施加预充电脉冲后，通过向所述第2栅电极施加读出脉冲，在从所述初始化终止开始到所述读出脉冲施加为止的电荷积累期间，在所述沟道区域中积累对应于照射光量的电荷，输出对应于积累电荷量的电压，作为输出电压，
根据基于所述预充电脉冲的信号电压与所述输出电压之差，读取放置在所述检测面上的所述被检测体的图像图案。
23、根据权利要求22所述的图像读取装置，其特征在于：
所述传感器形成于具有透光性的绝缘性基板上，
在该传感器与所述绝缘性基板相对一侧形成保护绝缘膜，
所述层间绝缘膜包含所述保护绝缘膜及所述栅极绝缘膜。
24、根据权利要求23所述的图像读取装置，其特征在于：
在所述保护绝缘膜上形成透明导电膜，
所述第1检测电极是该透明导电膜。
25、根据权利要求22所述的图像读取装置，其特征在于：
所述相对电极是所述漏电极，
由所述信号电压施加电路施加到所述相对电极上的所述第1信号电压是施加于所述漏极线上的脉冲电压。
26、根据权利要求25所述的图像读取装置，其特征在于：
所述脉冲电压是所述预充电脉冲。
27、根据权利要求22所述的图像读取装置，其特征在于：
所述传感器阵列至少具备连接于所述多个光传感器的漏电极上的多个漏极线，
所述相对电极是所述漏电极及所述漏极线，
由所述信号电压施加电路施加到所述相对电极上的所述第1信号电压是施加于所述漏极线上的脉冲电压。
28、根据权利要求27所述的图像读取装置，其特征在于：
所述脉冲电压是所述预充电脉冲。
29、根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
由所述检测面与地电位间的电阻成分及附加于所述检测面上的电容成分规定的时间常数被设定为0.3μsec或小于0.3μsec的值。
30、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述电阻成分包含所述第1检测电极的电阻。
31、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述电容成分包含经所述层间绝缘膜相对的所述第1检测电极与所述相对电极之间、及所述第1检测电极与所述传感器之间形成的静电电容。
32、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述时间常数被设定为0.25μsec或小于0.25μsec的值。
33、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述电阻成分被设定为30Ω或小于30Ω的电阻值。
34、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述电容成分被设定为10nF或小于10nF的电容值。
35、根据权利要求29所述的图像读取装置，其特征在于：
所述传感器阵列的所述各传感器是光传感器，具有规定的感光面，
所述第1检测电极是面积比该感光面的面积大、并经所述层间绝缘膜设置在所述传感器阵列感光面上部的透明导电膜。
36、根据权利要求35所述的图像读取装置，其特征在于：
在所述透明导电膜中至少去除对应于所述感光面的区域的区域中，电连接设置电阻值比该透明导电膜的电阻值低的导电性部件。
37、根据权利要求36所述的图像读取装置，其特征在于：
所述电阻成分包含所述透明导电膜与所述导电部件形成的电阻。
38、根据权利要求36所述的图像读取装置，其特征在于：
所述导电性部件由铬、铝、包含铬的合金材料、包含铝的合金材料之一的导电性材料构成。
39、一种图像读取装置的驱动方法，该装置具备：传感器阵列，具备放置被检测体的检测面；和驱动控制装置，读取放置在所述检测面上的所述被检测体的图像图案，该方法包含如下步骤：
向相对电极施加具有周期性变动的第1信号波形的信号电压，在所述第1检测电极中激励第2信号波形，该相对电极经层间绝缘膜，与设置在所述传感器阵列上部、具备所述检测面的第1检测电极相对设置；
检测基于所述被检测体接触所述第1检测电极、和与该第1检测电极电绝缘、间隔设置的第2检测电极双方而在所述第2检测电极中激励的第3信号波形；
根据检测到的所述第3信号波形的状态，判断接触所述检测面的所述被检测体是否是特定的被检测体；和
当判断为所述被检测体是所述特定被检测体时，所述驱动控制装置开始读取图像图案。
40、根据权利要求39所述的图像读取装置的驱动方法，其特征在于：
判断该被检测体是否是特定的被检测体的步骤包含比较步骤，对基于所述特定被检测体的电容成分及电阻成分而事先设定的阈值电压与所述第2检测电极中激励的所述第3信号波形进行比较。
41、根据权利要求40所述的图像读取装置的驱动方法，其特征在于：
比较所述阈值电压与所述第3信号波形的步骤包含如下步骤：
判断所述阈值电压是否包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内；和
在判断为所述阈值电压包含于所述第3信号波形的电压振幅范围内时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
42、根据权利要求40所述的图像读取装置的驱动方法，其特征在于：
比较所述第3信号波形与所述阈值电压的步骤包含如下步骤：
检测所述第3信号波形是否通过了所述阈值电压电平；和
计数所述第3信号波形通过所述阈值电压电平的次数，在连续计数值超过事先设定的次数时，判断为该被检测体是所述特定的被检测体。
43、根据权利要求40所述的图像读取装置的驱动方法，其特征在于：
所述阈值电压被设定成至少在所述被检测体未接触所述检测面的状态下、比所述第2检测电压中激励的所述第3信号波形的上限值高的电压。
44、根据权利要求40所述的图像读取装置的驱动方法，其特征在于：
所述阈值电压被设定成至少在所述被检测体未接触所述检测面的状态下、比所述第2检测电压中激励的所述第3信号波形的下限值低的电压。
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