JP2008182316A

JP2008182316A - スキャナ装置

Info

Publication number: JP2008182316A
Application number: JP2007012452A
Authority: JP
Inventors: Masao Sekihashi; 正雄関端; Katsuhiro Tamura; 勝廣田村; Keiichi Uko; 恵一宇高
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】情報が記載された面が平面ではない場合であっても情報を精細に読み取る。
【解決手段】ステンレス箔２３の表面にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されてなる基板２０上にフォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２とからなる複数のセルが配列され、フォトセンサ５１がシリコン層７３及びシリコン酸化膜７４の積層体に電極７１，７２が形成されてなるとともに、薄膜トランジスタ５２がシリコン層６４及びシリコン酸化膜６５の積層体にゲート電極６１及びドレイン／ソース電極６２，６３が形成されてなり、フォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２とがセル毎に互いに積層されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、情報を読み取るスキャナ装置に関し、特に、光検出素子とスイッチング素子とからなるセルが基材上に複数配列されたスキャナ装置に関する。

近年、情報化社会の進展やパーソナルコンピュータ等の情報機器の急速な普及に伴い、紙等に記載された情報を電子化して取り扱うことが多くなってきている。これは、電子化された情報の方が紙等に記載された情報よりも、統計をとったり検索を行ったりする面で優れているためであり、また、多くの情報を収集、管理する場合においても、電子化された情報は、パーソナルコンピュータ内のハードディスクや、外部メモリであるフロッピーディスクあるいはコンパクトディスク等に記憶しておくことができるため、情報の保管領域が省スペースで済むという利点がある。このように紙等に記載された情報を電子化する場合は、パーソナルコンピュータのキーボードを介して情報を入力したり、スキャナ装置で情報を読み取ったりすることになる。

従来より、紙等に記載された情報を読み取るスキャナ装置としては、例えば、情報が記載された紙等を載せるガラス板と、このガラス板に面してマトリックス状の複数のセルとして配置され、情報が記載された紙等からの光を受光するセンサ部及びスイッチング素子とを有したものが使用されている。複数のセルを構成するセンサ部とスイッチング素子とは、セル毎に互いに隣接するように配置され、複数のセル毎にセンサ部がスイッチング素子によって選択され、センサ部にて受光された光を用いて情報が読み取られている。

ところが、このようなスキャナ装置においては、情報が記載された紙等をスキャナ装置のガラス板上に載せる必要があるため、読み取りたい情報が記載されたものが、紙等の持ち運びできるものではない等、スキャナ装置が設置された場所まで持っていくことができないものであった場合、情報を読み取ることができない。

そこで、上述したようなスキャナ装置を持ち運び可能な形態としたハンドスキャナが考えられ、利用されている（例えば、特許文献１参照。）。このようなハンドスキャナを用いれば、読み取りたい情報が記載されたものが、紙等の持ち運びできるものではない場合であっても、ハンドスキャナを持ち運ぶことにより、情報を読み取ることができるようになる。
特開２０００−６９２４７号公報

しかしながら、上述したようなハンドスキャナにおいては、情報が記載された紙等の上を所定の方向に走査することにより情報が読み取られることになるため、利用者の操作が煩雑になるとともに、情報が記載された紙等が平面に置かれていなければ情報を正確に読み取ることができなくなる虞れがある。

また、上述したようなスキャナ装置においては、紙等に記載された情報を精細に読み取ることが好ましいが、その精細の程度はマトリックス状に形成された複数のセルの間隔によって規定されてしまうため、複数のセルの間隔が限界まで狭められた状態よりもさらに精細に読み取ることができないという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、情報が記載された面が平面ではない場合であっても情報を精細に読み取ることができるスキャナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
受光した光量に応じた信号を発生させる光検出素子と、該光検出素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子とからなるセルがベース基材上に複数配列され、前記光検出素子にて発生した信号に基づいて情報が認識されるスキャナ装置において、
前記光検出素子の受光面側から外部に光を照射する発光素子を有し、
前記ベース基材は、金属箔の表面に絶縁性皮膜が形成されて構成され、
前記光検出素子及び前記スイッチング素子は、シリコン薄膜とシリコン酸化膜との積層体に電極が形成されてなり、セル毎に互いに積層されて前記ベース基材の前記絶縁性皮膜が形成された面に積層されていることを特徴とする。

上記のように構成された本発明においては、発光素子から照射された光が、情報が記載された被情報読取媒体にて反射すると、この反射光がセルを構成する光検出素子にて受光される。この光検出素子はスイッチング素子によってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、ＯＮ状態である光検出素子において受光した光量に応じて発生した信号に基づいて、被情報読取媒体に記載された情報が認識される。この際、セルを構成する光検出素子とスイッチング素子とがセル毎に互いに積層されているので、１つのセルにおいて光検出素子とスイッチング素子とが互いに隣接するように配置されたものに対して配列できるセルの数を増やすことができ、それにより、情報を精細に読み取ることができる。また、金属箔の表面に絶縁性皮膜が形成されてなるベース基材上に光検出素子とスイッチング素子とからなる複数のセルが配列され、光検出素子及びスイッチング素子が、シリコン薄膜とシリコン酸化膜との積層体に電極が形成されてなるものであるので、スキャナ装置全体がフレキシビリティを有し、それにより、情報が記載された面が平面でない場合であっても情報を読み取ることができる。また、ベース基材が金属箔の表面に絶縁性皮膜が形成されてなるものであるため、高い耐熱性を有し、シリコンを結晶化するために高温処理が行われた場合においても、ベース基材が変形あるいは損傷してしまうことがない。

また、ベース基材を、金属箔の両面に絶縁性皮膜が形成されたものとし、光検出素子とスイッチング素子とからなるセルをこのベース基材の両面に配列すれば、ベース基材の両面を用いて情報を読み取ることができる。

また、光検出素子とスイッチング素子が有する電極を透明にすれば、光検出素子において電極を介しても光を受光することができるようになるので、セル毎に積層される光検出素子とスイッチング素子との積層状態を、光検出素子がベース基材に対して反対側となるようにする必要がなくなる。

以上説明したように本発明においては、ベース基材上に情報を読み取るためのセルが複数配列され、この複数のセルをそれぞれ構成する光検出素子とスイッチング素子とが、シリコン薄膜とシリコン酸化膜との積層体に電極が形成されてなるものであるため、スキャナ装置全体がフレキシビリティを有し、それにより、情報が記載された面が平面でない場合であっても情報を読み取ることができる。また、セルを構成する光検出素子とスイッチング素子とがセル毎に互いに積層されているので、１つのセルにおいて光検出素子とスイッチング素子とが互いに隣接するように配置されたものに対して配列できるセルの数を増やすことができ、それにより、情報を精細に読み取ることができる。

また、ベース基材が、金属箔の両面に絶縁性皮膜が形成されて構成され、セルがベース基材の両面に配列されているものにおいては、ベース基材の両面を用いて情報を読み取ることができる。

また、電極が透明であるものにおいては、光検出素子において電極を介しても光を受光することができるようになり、それにより、セル毎に積層される光検出素子とスイッチング素子との積層状態を、光検出素子がベース基材に対して反対側となるようにする必要がなくなる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のスキャナ装置の実施の一形態の外形図であり、（ａ）はスキャナ面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したコントロール部１０の基板２０との接続部分を示す図、（ｃ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態は図１に示すように、ベース基材である薄型の基板２０と、基板２０上に配置され、情報が読み取られる被情報読取媒体が接触し、この被情報読取媒体から情報を読み取るスキャナ部３０と、基板２０の一端面に接続され、スキャナ部３０の動作を制御するコントロール部１０とから構成されている。

スキャナ部３０は、基板２０とは反対側の方向に光を照射する薄型のＬＥＤからなる発光素子が設けられた複数の発光部４０と、発光部４０から照射された光の反射光を受光し、その受光量に応じた信号となる電流を発生させる複数の受光部５０とから構成されている。複数の受光部５０はスキャナ部３０内にてマトリックス状に配列されており、発光部４０はマトリックス状に配列された複数の受光部５０の所定の領域に配置されている。

コントロール部１０は、基板２０に対向する側に２つのインターフェース部１１ａ，１１ｂが設けられており、このインターフェース部１１ａ，１１ｂを介して基板２０と接続され、スキャナ部３０の動作を制御するとともに、スキャナ部３０にて生じた電流が入力され、その電流に基づいてスキャナ部３０にて読み取られた情報を認識する。また、認識した情報を、インターフェース部１１ａ，１１ｂとは別に設けられたインターフェース手段を介して表示手段や音声出力手段、あるいは情報処理手段に送信することが可能となっている。なお、コントロール部１０に基板２０と接続されるためのインターフェース部の数は、図１に示したもののように２つに限らず、コントロール部１０に３つ以上のインターフェース部を設け、これらのインターフェース部を介してコントロール部１０と基板２０とが接続される構成とすることも考えられる。

以下に、上述した受光部５０及びコントロール部１０の回路構成について説明する。

図２は、図１に示した受光部５０及びコントロール部１０の回路構成を示す図である。

図２に示すように、図１に示した複数の受光部５０はそれぞれ、受光した光量に応じた電流を発生させる光検出素子であるフォトセンサ５１と、フォトセンサ５１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子である薄膜トランジスタ５２とからなり、これらフォトセンサ５１及び薄膜トランジスタ５２からなる複数のセル５３がマトリックス状に配列されることによって、図１に示したように複数の受光部５０がマトリックス状に配列されている。また、図１に示したコントロール部１０は、マトリックス状に配列された複数のセル５３のうち同一行のセル５３を同一配線で接続することにより、マトリックス状に配列された複数のセル５３を行単位で順次選択していく垂直シフトレジスタ１２と、マトリックス状に配列された複数のセル５３のうち同一列のセル５３を水平スイッチ１４−１〜１４−ｎを介して同一配線で接続することにより、マトリックス状に配列された複数のセル５３を列単位で順次選択していく水平シフトレジスタ１３とを有している。

図３は、図２に示したセル５３の構造を示す断面図である。

図２に示したセル５３は図３に示すように、薄膜トランジスタ５２とフォトセンサ５１とがセル５３毎に積層された構造となっており、基板２０上に薄膜トランジスタ５２側が基板２０に対向するように積層されている。基板２０は、金属箔であるステンレス箔２３の表面にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されて構成されており、薄膜トランジスタ５２とフォトセンサ５１とからなる積層体は、基板２０のＴｉＯ₂皮膜２２が形成された面に積層されている。薄膜トランジスタ５２は、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜６５とシリコン薄膜からなるシリコン層６４とが積層され、この積層体のシリコン酸化膜６５側にゲート電極６１が形成され、シリコン層６４側に互いに所定の間隔を有してドレイン／ソース電極６２，６３が形成されて構成されており、ゲート電極６１に印加される電圧に応じてシリコン層６４を介してドレイン／ソース電極６２，６３間に電流が流れる。フォトセンサ５１は、シリコン酸化膜７４とシリコン薄膜からなるシリコン層７３とが積層され、この積層体のシリコン層７３側に所定の間隔を有して２つの電極７１，７２が形成されて構成されており、受光した光量に応じた電流がシリコン層７３を介して２つの電極７１，７２間に流れる。薄膜トランジスタ５２とフォトセンサ５１とは、ドレイン／ソース電極６３と電極７２とが導通部６６を介して接続されており、その他の領域については、シリコン酸化膜７４によって絶縁されている。また、薄膜トランジスタ５２とステンレス箔２３とは、ＴｉＯ₂皮膜２２によって絶縁されている。また、フォトセンサ５１側は、保護フィルム２１によって複数のセル５３が覆われている。

以下に、上記のように構成されたセル５３の形成方法について説明する。

図４は、図３に示したセル５３の形成方法を説明するための図である。

まず、２０μｍ厚のステンレス箔２３の一方の面上に、スクリーン印刷によってＴｉＯ₂皮膜２２を形成し、５００℃程度で焼成することにより基板２０を作製する。また、ステンレス箔２３の弾性力の向上、並びに表面における印刷特性の向上のために、ステンレス箔２３のＴｉＯ₂皮膜２２とは反対側の面にバイオセルロースをコーティングすることも考えられる。

次に、基板２０のＴｉＯ₂皮膜２２が形成された面上に、ドレイン／ソース電極６２，６３を銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより形成する（図４（ａ））。

次に、ドレイン／ソース電極６２，６３を覆うようにシリコンを印刷によって塗布することによりシリコン層６４を形成する。この際、ドレイン／ソース電極６３のドレイン／ソース電極６２と対向する側とは反対側の端部には、シリコン層６４を形成しない。そして、ドレイン／ソース電極６３の端部に、銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより導通部６６の一部を形成する（図４（ｂ））。

次に、シリコン層６４上にシリコン酸化膜６５を印刷によって形成するとともに、図４（ｂ）の工程にて形成した導通部６６の一部の上に、銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより導通部６６の一部を形成する（図４（ｃ））。

次に、シリコン酸化膜６５上に銀ナノインク等の導電性インクを塗布することによりゲート電極６１を形成するとともに、図４（ｃ）の工程にて形成した導通部６６の一部の上に、銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより導通部６６の一部を形成する（図４（ｄ））。

次に、ゲート電極６１を覆うように、シリコン酸化膜６５上にシリコン酸化膜７４を印刷によって形成するとともに、図４（ｄ）の工程にて形成した導通部６６の一部の上に、銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより導通部６６の一部を形成する（図４（ｅ））。

次に、シリコン酸化膜７４上にシリコンを印刷によって塗布することによりシリコン層７３を形成するとともに、図４（ｅ）の工程にて形成した導通部６６の一部の上に、銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより導通部６６の一部を形成する（図４（ｆ））。

その後、シリコン層７３上に銀ナノインク等の導電性インクを塗布することにより２つの電極７１，７２を形成する。この際、一方の電極７２が導通部６６と接続されるようにする（図４（ｇ））。

上述した工程が、マトリックス状に配列された複数のセル５３に対して同時に行われ、図２及び図３に示したセル５３がそれぞれ形成される。

以下に、上述したスキャナ装置の動作について説明する。

図５は、図１〜図３に示したスキャナ装置の動作を説明するための図であり、１つのセル５３近傍の様子を示す。

上記のように構成されたスキャナ装置においては、スキャナ部３０に、読み取る情報が記載された被情報読取媒体である原稿８０を対向、接触させ、操作スイッチ（不図示）を押下する等によって読み取り動作を開始すると、まず、発光部４０に設けられたＬＥＤ４１が発光することによりセル５３における受光面側から保護フィルム２１を介して外部に光が照射されるとともに、垂直シフトレジスタ１２によってマトリックス状に配列された複数のセル５３のうち１行目のセル５３が選択され、その状態で水平シフトレジスタ１３によって複数のセル５３が列単位で順次選択されていく。それにより、１行目のセル５３が１つずつ選択されていくことになる。

ＬＥＤ４１から照射された光は、図５に示すように、スキャナ部３０に対向、接触した原稿８０に反射し、その反射光が保護フィルム２１を介してセル５３のフォトセンサ５１にて受光される。このようにＬＥＤ４１が発光することにより、スキャナ部３０に対向、接触した原稿８０に光が照射されるため、スキャナ部３０に原稿８０を対向、接触させることにより原稿８０の読み取り面が暗くなってもＬＥＤ４１によって照射された光により原稿８０に記載された情報を読み取ることができる状態となる。

選択されたセル５３は、薄膜トランジスタ５２のドレイン／ソース電極６２，６３間に電流が流れるような状態となるため、その状態においてフォトセンサ５１にて受光した光量に応じた電流が流れると、この電流が薄膜トランジスタ５２のドレイン／ソース電極６２，６３間を流れて出力信号としてコントロール部１０へ出力されていく。このように、フォトセンサ５１のＯＮ／ＯＦＦが同一セル５３を構成する薄膜トランジスタ５２によって切り替えられる。

垂直シフトレジスタ１２においては、１行目のセル５３が全て選択された後、２行目のセルが選択され、その状態で、１行目のセル５３と同様に、水平シフトレジスタ１３によって複数のセル５３が列単位で順次選択されていき、２行目のセル５３が１つずつ選択されていくことになる。

このようにして、マトリックス状に配列された複数のセル５３の全てが順次選択されていき、複数のセル５３のそれぞれのフォトセンサ５１にて受光した光量に応じた電流がスキャナ部３０からコントロール部１０へ出力信号として出力されていくことにより、コントロール部１０において、原稿８０に記載された情報が認識されることになる。この認識された情報は、インターフェース部１１ａ，１１ｂとは別に設けられたインターフェース手段を介してコントロール部１０に接続された表示手段や音声出力手段、あるいは情報処理手段に送信され、表示出力されたり、音声出力されたり、記憶されたりすることになる。

上述したスキャナ装置においては、ステンレス箔２３上にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されてなる基板２０上に、フォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２とからなる複数のセル５３が配列され、フォトセンサ５１がシリコン薄膜からなるシリコン層７３及びシリコン酸化膜７４の積層体に電極７１，７２が形成されてなり、また、薄膜トランジスタ５２がシリコン薄膜からなるシリコン層６４及びシリコン酸化膜６５の積層体にゲート電極６１及びドレイン／ソース電極６２，６３が形成されてなるものであるので、スキャナ装置全体がフレキシビリティを有し、それにより、情報が記載された面が平面でない場合であっても情報を読み取ることができる。また、セル５３を構成するフォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２とがセル５３毎に互いに積層されているので、１つのセルにおいてフォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２とが互いに隣接するように配置されたものに対して配列できるセル５３の数を増やすことができ、それにより、情報を精細に読み取ることができる。また、基板２０がステンレス箔２３の表面にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されてなるものであるため、高い耐熱性を有し、シリコンを結晶化するために高温処理が行われた場合においても、基板２０が変形あるいは損傷してしまうことがない。

（他の実施の形態）
図６は、本発明のスキャナ装置の他の実施の形態を示す断面図である。

本形態は図６に示すように、図１に示したものに対して、ベース基材である薄型の基板２０の両面に、発光部４０及び受光部５０からなるスキャナ部３０が設けられている点のみが異なるものである。そのため、図２に示したような薄膜トランジスタ５２とフォトセンサ５１とからなるセル５３が基板２０の両面にマトリックス状に配列されていることになる。

図７は、図６に示したスキャナ装置の受光部５０の詳細な構成を示す断面図である。

上述したように本形態の受光部５０は基板２０の両面に設けられているため、図７に示すように、基板２０は、ステンレス箔２３の両面にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されている。そして、ステンレス箔２３の両面にＴｉＯ₂皮膜２２が形成されてなる基板２０の両面に、薄膜トランジスタ５２とフォトセンサ５１とがセル５３毎に積層された構造が設けられており、基板２０の表裏に薄膜トランジスタ５２側が基板２０に対向するように積層されている。

上記のように構成されたスキャナ装置においては、例えば、本やノートの間に挟んで使用することができる。その場合、発光部４０から照射された光がその発光部４０が設けられたスキャナ部３０に対向するページにて反射し、発光部４０と同一面の受光部５０にて受光される。受光部５０においては、上述したものと同様にして、受光した光量に応じた電流が出力され、それにより、コントロール部１０において、本やノートに記載された情報が認識されることになる。

このように本形態においては、基板２０の両面に、発光部４０及び受光部５０からなるスキャナ部３０が設けられているため、基板２０の両面を用いて情報を読み取ることができることになり、本やノートに挟んで使用することにより、本やノートの見開きページの両面を同時に読み取ることができる。

なお、上述した実施の形態においては、読み取る情報が記載された被情報読取媒体にて反射した光をフォトセンサ５１にて受光するために、互いに積層されたフォトセンサ５１及び薄膜トランジスタ５２が、薄膜トランジスタ５２側が基板２０に対向するように基板２０に積層されているが、ゲート電極６１及びドレイン／ソース電極６２，６３を透明な電極とすれば、フォトセンサ５１において、被情報読取媒体にて反射した光をこれらゲート電極６１及びドレイン／ソース電極６２，６３を介しても受光できるようになるため、フォトセンサ５１と薄膜トランジスタ５２との積層状態を、フォトセンサ５１側が基板２０に対向するようにすることもできる。

また、金属箔としてステンレス箔２３を用いたが、金属箔としては、シリコンを結晶化するための５００℃程度の高い耐熱性を有するものであればその他のものであってもよい。また、絶縁性皮膜としてＴｉＯ₂皮膜２２を用いたが、ステンレス箔２３と薄膜トランジスタ５２とを絶縁できるものであればその他のものを用いてもよい。

また、発光部４０を図１に示したように、マトリックス状に配列された複数の受光部５０の所定の領域に配置するのではなく、マトリックス状に配列された複数の受光部５０の周囲に配置し、複数の受光部５０の周囲から反射光を取り込むような形態とすることも考えられる。

本発明のスキャナ装置の実施の一形態の外形図であり、（ａ）はスキャナ面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したコントロール部の基板との接続部分を示す図、（ｃ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。図１に示した受光部及びコントロール部の回路構成を示す図である。図２に示したセルの構造を示す断面図である。図３に示したセルの形成方法を説明するための図である。図１〜図３に示したスキャナ装置の動作を説明するための図である。本発明のスキャナ装置の他の実施の形態を示す断面図である。図６に示したスキャナ装置の受光部の詳細な構成を示す断面図である。

符号の説明

１０コントロール部
１１ａ，１１ｂインターフェース部
１２垂直シフトレジスタ
１３水平シフトレジスタ
１４−１〜１４−ｎ水平スイッチ
２０基板
２１保護フィルム
２２ＴｉＯ₂膜
２３ステンレス箔
３０スキャナ部
４０発光部
４１ＬＥＤ
５０受光部
５１フォトセンサ
５２薄膜トランジスタ
５３セル
６１ゲート電極
６２，６３ドレイン／ソース電極
６４，７３シリコン層
６５，７４シリコン酸化膜
６６導通部
７１，７２電極
８０原稿

Claims

受光した光量に応じた信号を発生させる光検出素子と、該光検出素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子とからなるセルがベース基材上に複数配列され、前記光検出素子にて発生した信号に基づいて情報が認識されるスキャナ装置において、
前記光検出素子の受光面側から外部に光を照射する発光素子を有し、
前記ベース基材は、金属箔の表面に絶縁性皮膜が形成されて構成され、
前記光検出素子及び前記スイッチング素子は、シリコン薄膜とシリコン酸化膜との積層体に電極が形成されてなり、セル毎に互いに積層されて前記ベース基材の前記絶縁性皮膜が形成された面に積層されていることを特徴とするスキャナ装置。
請求項１に記載のスキャナ装置において、
前記ベース基材は、前記金属箔の両面に前記絶縁性皮膜が形成されて構成され、
前記セルは、前記ベース基材の両面に配列されていることを特徴とするスキャナ装置。
請求項１または請求項２に記載のスキャナ装置において、
前記電極は、透明であることを特徴とするスキャナ装置。