JP4370957B2 - Image reading device - Google Patents
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Description
この発明は画像読取装置に関し、特に、携帯型の電子機器等に良好に搭載可能な画像読取装置に関する。 The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly to an image reading apparatus that can be satisfactorily mounted on a portable electronic device or the like.
近年、携帯電話機や携帯情報端末(PDA)等の携帯型で小型の電子機器の普及が著しく、更に、このような電子機器の電子マネーとしての利用やクレジットカード機能の搭載等も求められている。その場合、このような電子機器において、使用者本人を識別、認証する個人認証機能の搭載が必要になってきている。 In recent years, portable and small-sized electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants (PDAs) have become widespread, and the use of such electronic devices as electronic money and the installation of a credit card function are also required. . In such a case, it is necessary to install a personal authentication function for identifying and authenticating the user himself / herself in such an electronic device.
このような個人認証のために、指紋画像を読み取る画像読取装置を備えるようにしたものがあり、画像読取装置としては、例えば、被写体に帯電した静電気によって破損し難く読取応答速度も比較的速い、フォトセンサを用いた光学式の画像読取装置が知られている。しかしながら、フォトセンサとして多用されているCCDやCMOSセンサ等は半導体基板上に形成され、不透明であるため、電子機器が備えている画像表示部上に設けることはできず、画像表示部とは別の場所に画像読取装置を設ける必要があった。そのため、このような構成においては、電子機器の大きさが増大してしまうという問題があった。 For such personal authentication, there is an image reading device that reads a fingerprint image. As the image reading device, for example, it is difficult to be damaged by static electricity charged on a subject, and the reading response speed is relatively fast. An optical image reading apparatus using a photosensor is known. However, CCDs and CMOS sensors that are frequently used as photosensors are formed on a semiconductor substrate and are opaque, and thus cannot be provided on an image display unit provided in an electronic device. It is necessary to provide an image reading device at the location. Therefore, in such a configuration, there is a problem that the size of the electronic device increases.
そこで、このような個人認証のための画像読取装置を搭載した電子機器の小型化を図るため、画像表示部とは別の箇所に設けられた指紋画像読み取り用の画像読取部の画像読取面積を比較的小さくしたものがある(例えば、特許文献1参照)。この場合、電子機器本体に設けられたスリットに嵌め込まれた導光板上において指をスライドさせ、電子機器本体内において導光板に対応する箇所に設けられた1次元イメージセンサで指の指紋を読み取っている。 Therefore, in order to reduce the size of an electronic apparatus equipped with such an image reading device for personal authentication, the image reading area of an image reading unit for reading a fingerprint image provided at a location different from the image display unit is set. Some are relatively small (see, for example, Patent Document 1). In this case, a finger is slid on a light guide plate fitted in a slit provided in the electronic device main body, and a fingerprint of the finger is read by a one-dimensional image sensor provided at a location corresponding to the light guide plate in the electronic device main body. Yes.
ところで、上記のような画像読取部における指紋画像の読み取りでは、導光板上で指をスライドさせる方式であるため、指のスライド方向や速度が一定とないと、1次元イメージセンサで読み取られた画像が歪んでしまい、読取不良が発生しやすいという問題があった。また、指紋画像を読み取るための画像読取部の占有面積を比較的小さくしていることにより、電子機器の大きさの増大をある程度抑制することはできるが、画像表示部とは別の場所に画像読取部が設けられる形態であり、且つ、電子機器本体内において画像表示部とは別の箇所に1次元イメージセンサや導光板に光を照射する光源等を配置しているため、電子機器の小型化に限界があるという問題があった。 By the way, since the fingerprint image is read by the image reading unit as described above, the finger is slid on the light guide plate. Therefore, if the finger sliding direction and speed are not constant, the image read by the one-dimensional image sensor is used. Is distorted and reading errors are likely to occur. In addition, since the area occupied by the image reading unit for reading a fingerprint image is relatively small, an increase in the size of the electronic device can be suppressed to some extent, but the image is displayed at a location different from the image display unit. Since the reading unit is provided, and a one-dimensional image sensor, a light source for irradiating light to the light guide plate, and the like are arranged in a place different from the image display unit in the electronic device main body, the electronic device is small. There was a problem that there was a limit to the conversion.
そこで、この発明は、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができるとともに、読取不良が発生しにくいようにすることができる画像読取装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of reducing the size of an electronic apparatus including the image reading apparatus and preventing the occurrence of reading failure.
この発明は、上記目的を達成するため、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する表示パネルと、透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、を備え、前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記読取領域と前記ダミー読取領域とが前記表示領域に重畳するように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とするものである。
また、この発明は、上記目的を達成するため、透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、前記フォトセンサパネルを一対の基板のうちの一方の基板とし、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する液晶表示パネルと、を備え、前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記表示領域は、前記読取領域と前記ダミー読取領域とに重畳するように設けられていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a display panel that displays an image based on a display signal in a display area, and a plurality of photosensors that are translucent and arranged in a matrix in the reading area. A photosensor panel that reads a subject placed in the area as an image , and the photosensor panel includes a dummy reading area having a transmittance equivalent to that of the reading area, and the reading area and the dummy reading area Are superimposed on the display panel so as to be superimposed on the display area .
In order to achieve the above object, the present invention provides a photosensor panel that has a light transmitting property and reads a subject placed in the reading area as an image by a plurality of photosensors arranged in a matrix in the reading area. And a liquid crystal display panel that displays an image based on a display signal in a display area, wherein the photosensor panel is equivalent to the reading area. It has a dummy reading area having transmittance, and the display area is provided so as to overlap the reading area and the dummy reading area.
この発明によれば、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができるとともに、読取不良が発生しにくいようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of an electronic apparatus including an image reading device and to prevent occurrence of reading failure.
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置では、液晶表示パネル1の下側にバックライト11が配置され、液晶表示パネル1の上側に2次元型のフォトセンサパネル21が配置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a main part of an image reading apparatus as a first embodiment of the present invention. In this image reading apparatus, a
液晶表示パネル1は、詳細には図示していないが、アクティブマトリクス型のカラー液晶表示パネルであり、ガラスからなるアクティブ基板2とカラーフィルタを備えたガラスからなる対向基板3との間に液晶が封入され、2枚の基板2、3の各外面に偏光板が貼り付けられ、2枚の基板2、3間の液晶に表示駆動に応じて電界が選択的に印加されることにより、光の透過と遮断を行ない、表示信号に応じた画像光を視野側に放射して対向基板3のほぼ中央部の表示領域4において画像表示を行なうことができるようになっている。この場合、アクティブ基板2の下辺部は対向基板3から突出され、この突出部の上面には液晶駆動用の半導体チップ5が搭載されている。バックライト11は、これも詳細には図示していないが、例えば平面光源型であり、上面から光を出射するようになっている。
Although not shown in detail, the liquid
フォトセンサパネル21はガラス基板(透明基板)22を備えている。ガラス基板22上のほぼ中央部の読取領域23には後述する複数のフォトセンサがマトリクス状に配置され、被写体(例えば、指)が載せられて、被写体画像(例えば、指紋画像)を読み取るように構成されている。この場合、フォトセンサパネル21の読取領域23は液晶表示パネル1の表示領域4に対応する位置に配置され、読取領域23のサイズは液晶表示パネル1の表示領域4のサイズと同じとなっている。ガラス基板22上において読取領域23の右側、左側および下側の各隣接する領域には、読取領域23に設けられた複数のフォトセンサを駆動するための後述する第1〜第3の駆動回路部24〜26が設けられている。ガラス基板22上の下端部には複数の外部接続端子27(図2参照)が設けられている。外部接続端子27は、後述する引き回し線を介して第1〜第3の駆動回路部24〜26に接続されている。
The
そして、フォトセンサパネル21の外部接続端子27が設けられた部分は液晶表示パネル1のアクティブ基板2の半導体チップ5が搭載された部分上に配置されている。これにより、フォトセンサパネル21の読取領域23は液晶表示パネル1の表示領域4上に重合されて配置され、且つ、フォトセンサパネル21の上端縁および下端縁は液晶表示パネル1のアクティブ基板2の上端縁および下端縁と一致する位置に配置されている。
The portion of the
ところで、図1では、フォトセンサパネル21上の右側および左側に第1、第2の駆動回路部24、25を設け、液晶表示パネル1のアクティブ基板2の突出部上に半導体チップ5を搭載している関係から、フォトセンサパネル21の左右方向のサイズが液晶表示パネルの同方向のサイズよりもやや大きくなるように図示しているが、両パネル1、21のサイズが同じとなるようにしてもよい。このようにした場合には、例えば、両パネル1、21をシールドケース内に収納するとき、容易に収納することができる。
In FIG. 1, first and second
次に、図2は図1に示すフォトセンサパネル21の等価回路的平面図を示す。ガラス基板22上の読取領域23には、フォトセンサとしての複数の光電変換型の薄膜トランジスタ31がマトリクス状に配置されている。薄膜トランジスタ31は、その具体的な構造については後で説明するが、トップゲート電極32、ボトムゲート電極33、ドレイン電極34およびソース電極35を備えている。
Next, FIG. 2 shows an equivalent circuit plan view of the
トップゲート電極32は、読取領域23において行方向に配置されたトップゲートライン36を介して第1の駆動回路部(トップゲートドライバ)24に接続されている。ボトムゲート電極33は、読取領域23において行方向に配置されたボトムゲートライン37を介して第2の駆動回路部(ボトムゲートドライバ)25に接続されている。
The
ドレイン電極34は、読取領域23において列方向に配置されたドレインライン38を介して第3の駆動回路部(ドレインドライバ)26に接続されている。ソース電極35は、読取領域23等に配置された接地ライン(図示せず)を介して、外部接続端子27のうちの接地用外部接続端子に接続されている。
The
次に、図2に示すフォトセンサパネル21の一部の具体的な構造の一例について、図3を参照して説明する。この場合、図3の左側から右側に向かって、外部接続端子27の部分の断面図、第1〜第3の駆動回路部24〜26の各一部を構成するCMOS薄膜トランジスタの部分の断面図、第1〜第3の層間コンタクトの部分の断面図、光電変換型の薄膜トランジスタ31の部分の断面図を示す。
Next, an example of a specific structure of part of the
まず、第1〜第3の駆動回路部24〜26の各一部を構成するCMOS薄膜トランジスタの部分について説明する。ガラス基板22上の駆動回路部形成領域には、例えばポリシリコン薄膜トランジスタによるNMOS薄膜トランジスタ41とPMOS薄膜トランジスタ42とからなるCMOS薄膜トランジスタが設けられている。各薄膜トランジスタ41、42は、ガラス基板22の上面に設けられた第1および第2の下地絶縁膜43、44の上面にそれぞれ設けられたポリシリコンからなる半導体薄膜45、46を備えている。この場合、第1の下地絶縁膜43は窒化シリコンからなり、第2の下地絶縁膜44は酸化シリコンからなっている。
First, portions of the CMOS thin film transistor that constitute each part of the first to third
NMOS薄膜トランジスタ41は、例えばLDD(Lightly Doped Drain)構造を有して構成されている。すなわち、NMOS薄膜トランジスタ41の半導体薄膜45の中央部は真性領域からなるチャネル領域45aとされ、その両側はn型不純物低濃度領域からなるソース・ドレイン領域45bとされ、さらにその両側はn型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域45cとされている。一方、PMOS薄膜トランジスタ42の半導体薄膜46の中央部は真性領域からなるチャネル領域46aとされ、その両側はp型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域46bとされている。
The NMOS
半導体薄膜45、46を含む第2の下地絶縁膜44の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜47が設けられている。各チャネル領域45a、46a上におけるゲート絶縁膜47の上面にはそれぞれアルミニウム系金属等からなるゲート電極48、49が設けられている。ゲート電極48、49を含むゲート絶縁膜47の上面には窒化シリコンからなるボトムゲート絶縁膜50、トップゲート絶縁膜51および層間絶縁膜52が設けられている。
A
半導体薄膜45のソース・ドレイン領域45c上におけるゲート絶縁膜47、ボトムゲート絶縁膜50、トップゲート絶縁膜51および層間絶縁膜52にはコンタクトホール53が設けられている。半導体薄膜46のソース・ドレイン領域46b上におけるゲート絶縁膜47、ボトムゲート絶縁膜50、トップゲート絶縁膜51および層間絶縁膜52にはコンタクトホール54が設けられている。
Contact holes 53 are provided in the
各コンタクトホール53、54内およびその各近傍の層間絶縁膜52の上面にはそれぞれアルミニウム系金属等からなるソース・ドレイン電極55、56が設けられている。ソース・ドレイン電極55、56を含む層間絶縁膜52の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜57が設けられている。
Source /
そして、NMOS薄膜トランジスタ41は、半導体薄膜45、ゲート絶縁膜47、ゲート電極48およびソース・ドレイン電極55によって構成されている。PMOS薄膜トランジスタ42は、半導体薄膜46、ゲート絶縁膜47、ゲート電極49およびソース・ドレイン電極56によって構成されている。これにより、NMOS薄膜トランジスタ41とPMOS薄膜トランジスタ42とからなるCMOS薄膜トランジスタ、つまり、第1〜第3の駆動回路部24〜26は、ガラス基板22上に形成されている。
The NMOS
次に、光電変換型の薄膜トランジスタ31の部分について説明する。ゲート絶縁膜47の上面には、駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のゲート電極48、49と同一の材料つまりアルミニウム系金属等の遮光性金属からなるボトムゲート電極61が設けられている。ボトムゲート電極61を含むゲート絶縁膜47の上面にはボトムゲート絶縁膜50が設けられている。ボトムゲート電極61上におけるボトムゲート絶縁膜50の上面には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜62が設けられている。
Next, the photoelectric conversion type
半導体薄膜62の上面中央部には窒化シリコンからなるチャネル保護膜63が設けられている。チャネル保護膜63の上面両側およびその両側における半導体薄膜62の上面にはn型アモルファスシリコンからなるコンタクト層64が設けられている。コンタクト層64の各上面およびその各近傍のボトムゲート絶縁膜50の上面にはアルミニウム系金属等からなるソース・ドレイン電極65が設けられている。
A channel
ソース・ドレイン電極65を含むボトムゲート絶縁膜42の上面にはトップゲート絶縁膜51が設けられている。半導体薄膜62上におけるトップゲート絶縁膜51の上面にはITO等の透光性金属からなるトップゲート電極66が設けられている。トップゲート電極66を含むトップゲート絶縁膜51の上面には層間絶縁膜52およびオーバーコート膜57が設けられている。
A top
そして、光電変換型の薄膜トランジスタ31は、ボトムゲート電極61、ボトムゲート絶縁膜50、半導体薄膜62、チャネル保護膜63、コンタクト層64およびソース・ドレイン電極65によって構成されたボトムゲート型の選択用薄膜トランジスタと、トップゲート電極66、トップゲート絶縁膜51、半導体薄膜62、チャネル保護膜63、コンタクト層64およびソース・ドレイン電極65によって構成されたトップゲート型のセンサ用薄膜トランジスタと、によって構成されている。これにより、光電変換型の薄膜トランジスタ31は、ガラス基板22上に形成されている。
The photoelectric conversion type
次に、外部接続端子27の部分について説明する。外部接続端子27は、駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56と同一の材料からなり、層間絶縁膜52の上面に設けられている。この場合、外部接続端子27の中央部は、オーバーコート膜57に設けられたコンタクトホール67を介して露出されている。
Next, the
次に、第1〜第3の層間コンタクトの部分について説明する。第1の層間コンタクトの部分においては、層間絶縁膜52の上面に設けられた第1の上層配線68は、層間絶縁膜52、トップゲート絶縁膜51およびボトムゲート絶縁膜50に設けられたコンタクトホール69を介して、ゲート絶縁膜47の上面に設けられた第1の下層配線70に接続されている。この場合、第1の上層配線68は駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56と同一の材料によって形成され、第1の下層配線70は駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のゲート電極48、49と同一の材料によって形成されている。そして、第1の上層配線68上にはオーバーコート膜57が設けられている。
Next, the first to third interlayer contact portions will be described. In the first interlayer contact portion, the first
第2の層間コンタクトの部分においては、層間絶縁膜52の上面に設けられた第2の上層配線71は、層間絶縁膜52およびトップゲート絶縁膜51に設けられたコンタクトホール72を介して、ボトムゲート絶縁膜50の上面に設けられた第2の下層配線73に接続されている。この場合、第2の上層配線71は駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56と同一の材料によって形成され、第2の下層配線73は光電変換型の薄膜トランジスタ31のソース・ドレイン電極65と同一の材料によって形成されている。そして、第2の上層配線71上にはオーバーコート膜57が設けられている。
In the second interlayer contact portion, the second
第3の層間コンタクトの部分においては、トップゲート絶縁膜51の上面に設けられた第3の上層配線74は、トップゲート絶縁膜51に設けられたコンタクトホール75を介して、ボトムゲート絶縁膜50の上面に設けられた第3の下層配線76に接続されている。この場合、第3の上層配線74は光電変換型の薄膜トランジスタ31のトップゲート電極66と同一の材料によって形成され、第3の下層配線76は光電変換型の薄膜トランジスタ31のソース・ドレイン電極65と同一の材料によって形成されている。そして、第3の上層配線74上には層間絶縁膜52およびオーバーコート膜57が設けられている。
In the third interlayer contact portion, the third
次に、図3に示す各部の電気的接続について説明する。光電変換型の薄膜トランジスタ31のボトムゲート電極61は、第1の下層配線70および第1の上層配線68を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56に接続されている。
Next, the electrical connection of each part shown in FIG. 3 will be described. The
光電変換型の薄膜トランジスタ31のソース・ドレイン電極65は、第2の下層配線73および第2の上層配線71を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56に接続されている。光電変換型の薄膜トランジスタ31のトップゲート電極66は、第3の上層配線74、第3の下層配線76、第2の下層配線73および第2の上層配線71を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56に接続されている。
The source /
駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のゲート電極48、49は、第1の下層配線70および第1の上層配線68(駆動回路部用引き回し線)を介して、外部接続端子27に接続されている。駆動回路部用の薄膜トランジスタ41、42のソース・ドレイン電極55、56は、層間絶縁膜52の上面に設けられた図示しない配線(駆動回路部用引き回し線)を介して、外部接続端子27に接続されている。
The
次に、上記構成の画像読取装置の動作について簡単に説明する。この画像読取装置を表示モードにすると、バックライト11が点灯し、バックライト11の上面から出た光が液晶表示パネル1の下面に入射され、表示信号に基づき、液晶表示パネル1の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル1の表示領域4から視野側に出射される。表示領域4から出射された画像光は、表示領域4と同じサイズである、フォトセンサパネル21の読取領域23を透過して、該読取領域23から出射され、画像表示が行なわれる。
Next, the operation of the image reading apparatus having the above configuration will be briefly described. When this image reading apparatus is set to the display mode, the
すなわち、図3に示すように、フォトセンサパネル21の光電変換型の薄膜トランジスタ31の部分においては、ボトムゲート電極61およびソース・ドレイン電極66がアルミニウム系金属等の遮光性金属によって形成されているため、下面側から光が入射されると、この光は、遮光性金属からなるボトムゲート電極61およびソース・ドレイン電極66の部分以外の透過部を透過して、上面側(つまりフォトセンサパネル21の読取領域23)から出射され、且つ、ボトムゲート電極61によって遮光されて、半導体薄膜63に直接入射することはない。
That is, as shown in FIG. 3, in the photoelectric conversion type
次に、この画像読取装置に被写体として例えば指が載せられて、指紋画像を読み取る場合について説明する。この画像読取装置を指紋読取モードにすると、バックライト11が点灯し、バックライト11の上面から出た光が液晶表示パネル1の下面に入射される。この場合、液晶表示パネル1の表示駆動により、表示領域4全域は、例えば白表示となっている。したがって、液晶表示パネル1の下面に入射された光は、表示領域4全域を透過して、表示領域4全域から出射される。表示領域4全域から出射された光は、表示領域4と同じサイズである、フォトセンサパネル21の読取領域23を透過して、該読取領域23から出射される。
Next, a case where a finger is placed on the image reading apparatus as a subject and a fingerprint image is read will be described. When the image reading apparatus is set to the fingerprint reading mode, the
この状態において、フォトセンサパネル21の読取領域23の上面に指(図示せず)が載せられると、フォトセンサパネル21の読取領域23から出射された光が指に照射され、指紋の凸部(隆線)に対応する部分で光が反射され、指紋の凹部(降線)に対応する部分で光が散乱される。これにより、指紋の凹凸に応じて光学的に明暗の強調された指紋画像光が得られる。
In this state, when a finger (not shown) is placed on the upper surface of the
この指紋画像光は、ITO等の透光性金属からなるトップゲート電極68、トップゲート絶縁膜67およびチャネル保護膜64を透過して半導体薄膜63に照射される。すると、半導体薄膜63に指紋画像光の明暗に応じた電子−正孔対が誘起されて蓄積され、指紋の画像が読み取られる。
The fingerprint image light passes through the
以上のように、本実施形態における画像読取装置では、フォトセンサパネル21が2次元型であるので、フォトセンサパネル21の読取領域23の上面に載せられた被写体(指)の被写体画像(指紋画像)を容易に読み取ることができ、また、読取領域23のサイズを液晶表示パネル1の表示領域4のサイズと同じとして、比較的大きい面積を有するようにすることができるため、読取不良が発生しにくいようにすることができる。また、液晶表示パネル1上にフォトセンサパネル21を配置しているので、液晶表示パネル1とは別の箇所にフォトセンサパネル配置領域を設ける必要はなく、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができる。
As described above, in the image reading apparatus according to the present embodiment, since the
また、この画像読取装置では、フォトセンサパネル21において、ガラス基板22上にフォトセンサとしての複数の光電変換型の薄膜トランジスタ31およびこれらの薄膜トランジスタ31を駆動するための第1〜第3の駆動回路部24〜26を構成するCMOS薄膜トランジスタを一体的に形成しているので、薄膜トランジスタ31を駆動するための第1〜第3の駆動回路部24〜26を有するフォトセンサパネル21の厚さを薄くすることができ、これを備えた電子機器の厚さの増加を抑制することができる。
Further, in this image reading apparatus, in the
また、この画像読取装置では、フォトセンサパネル21において、ガラス基板22上に第1〜第3の駆動回路部24〜26を構成するCMOS薄膜トランジスタを一体形成しているので、これらの駆動回路部を構成する半導体チップをガラス基板22上に搭載する場合と比較して、フォトセンサパネル21の上面を平坦化することができ、したがってフォトセンサパネル21の上面に指等の被写体を密着させやすいようにすることができる。
Further, in this image reading apparatus, since the CMOS thin film transistors constituting the first to third
ところで、この画像読取装置において、読取モード時に、カラーフィルタを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネル1の表示色を赤、緑、青と順次切り換えて、各表示色ごとに被写体の画像を読み取り、この読み取った各表示色ごとの画像を合成して、カラー画像を得るようにしてもよい。このようにした場合には、フォトセンサパネル21がモノクロ型であっても、カラー画像を読み取ることができる。
By the way, in this image reading apparatus, in the reading mode, the display color of the active matrix type liquid
また、この画像読取装置では、液晶表示パネル1の下側に配置されたバックライト11からの光を指紋等の画像読取光として利用しているので、指紋等の画像読取専用の光源を必要とせず、したがってその分だけ部品点数が減少し、コストを低減することができる。しかしながら、バックライト11は液晶表示パネル1用の光源であるため、フォトセンサパネル21のフォトセンサ31の感度が一定であると、指紋等の画像の読み取りを良好に行なうことができない場合がある。
Further, in this image reading apparatus, since light from the
例えば、被写体の状態(例えば、指の表面の皮膚の乾燥状態)や周囲環境の明るさ(例えば、指は外光をある程度透過するため、この透過した外光も指紋読取光となる)に応じて、受光する光が明るすぎると、フォトセンサ31の感度が飽和して、画像を良好に読み取ることができなくなり、一方、受光する光が暗すぎると、十分なコントラストを持って画像を読み取ることができなくなる。
For example, depending on the state of the subject (for example, the dry state of the skin on the surface of the finger) and the brightness of the surrounding environment (for example, since the finger transmits external light to some extent, the transmitted external light also becomes the fingerprint reading light) If the received light is too bright, the sensitivity of the
そこで、状況に応じて画像を良好に読み取ることができるようにするために、フォトセンサ31の感度を調整することができるようにしてもよい。また、フォトセンサ31の感度を調整する代わりに、液晶表示パネル1では表示画像に応じて表示輝度を様々に変化させることができるので、フォトセンサ31の受光する光が明るすぎる場合には、液晶表示パネル1を白表示ではなく、適当なグレー表示とするようにしてもよい。また、フォトセンサ31の感度を調整する代わりに、バックライト11の輝度を調整するようにしてもよい。さらに、フォトセンサ31の感度の調整とフォトセンサ31に入射される光の強度の調整とを共に行なうことができるようにしてもよい。
Therefore, the sensitivity of the photosensor 31 may be adjusted so that the image can be satisfactorily read according to the situation. In addition, instead of adjusting the sensitivity of the
ここで、この画像読取装置を例えば携帯電話等の携帯型の電子機器に適用した場合、液晶表示パネル1の表示領域4のサイズは、一般的に、指紋の読み取りに最小限必要なサイズ(載置される指の大きさ程度)よりも大きい。しかるに、図1では、フォトセンサパネル21の読取領域23のサイズは液晶表示パネル1の表示領域4のサイズと同じとなっている。そこで、フォトセンサパネル21の読取領域23全域に図3に示すフォトセンサ31をマトリクス状に配置すると、フォトセンサパネル21の読取領域23全域の透過率が均一となり、この画像読取装置を表示モードとして使用するとき、フォトセンサパネル21の読取領域23全域における表示品位を均一とすることができる。
Here, when this image reading apparatus is applied to a portable electronic device such as a cellular phone, the size of the display area 4 of the liquid
(第2実施形態)
図4はこの発明の第2実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図1に示した第1実施形態の場合と異なる点は、フォトセンサパネル21において、液晶表示パネル1の表示領域4の一部(例えば略中央部)に対応する領域を指紋の読み取りに最小限必要なサイズを有する読取領域23aとし、表示領域4の残部に対応する領域をダミー読取領域23bとした点である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a perspective view of a main part of an image reading apparatus as a second embodiment of the present invention. In this image reading apparatus, the difference from the case of the first embodiment shown in FIG. 1 is that a region corresponding to a part of the display region 4 of the liquid crystal display panel 1 (for example, a substantially central portion) in the
すなわち、読取領域23aには実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタ(フォトセンサ)がマトリクス状に配置され、ダミー読取領域23bには駆動されない光電変換型のダミー薄膜トランジスタ(ダミーフォトセンサ)が同じくマトリクス状に配置されている。この場合、ダミー読取領域23bに駆動されない光電変換型のダミー薄膜トランジスタをマトリクス状に配置するのは、ダミー読取領域23bの透過率を読取領域23aの透過率と同じとして、透過率を均一化するためである。
That is, photoelectric conversion type thin film transistors (photosensors) that are actually driven are arranged in a matrix in the
そして、この画像読取装置では、指紋の読み取りに最小限必要なサイズを有する読取領域23aにのみ実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタをマトリクス状に配置すればよいので、図1に示す場合と比較して、実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタの数を必要最小限とすることができ、ひいては、歩留の向上、低コスト化、駆動回路部の小型化、消費電力の低減等を図ることができる。
In this image reading apparatus, the photoelectric conversion type thin film transistors that are actually driven need only be arranged in a matrix only in the
ところで、この画像読取装置では、フォトセンサパネル21において、液晶表示パネル1の表示領域4に対応する領域が読取領域23aおよびダミー読取領域23bとなっているので、指紋読取モードのとき、液晶表示パネル1の表示領域4のうち、読取領域23aに対応する領域を白表示とし、ダミー読取領域23bに対応する領域を例えば黒表示として、指の載置領域を誘導するようにすることもできる。
By the way, in this image reading apparatus, in the
また、指紋読取モードのとき、液晶表示パネル1の表示領域4のうち、読取領域23aに対応する領域を白表示とし、ダミー読取領域23bに対応する領域に、例えば指の載置を促すようなメッセージ表示等を行なうようにすることもできる。なお、このようなことは、上記第1実施形態の場合でも可能である。
Further, in the fingerprint reading mode, the area corresponding to the
(第3実施形態)
図5はこの発明の第3実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図1に示した第1実施形態の場合と異なる点は、液晶表示パネル1の対向基板3にフォトセンサパネル21のガラス基板(22)を兼ねさせた点である。すなわち、対向基板3の外面側には複数の光電変換型の薄膜トランジスタ(図示せず)がマトリクス状に配置された読取領域23、第1〜第3の駆動回路部24〜26および複数の外部接続端子27が設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a perspective view of a main part of an image reading apparatus as a third embodiment of the present invention. This image reading apparatus is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the
この場合、液晶表示パネル1は、後述する如く、フィールドシーケンシャル駆動方式により駆動されるものである。このため、対向基板3の内面(アクティブ基板2と対向する側の面)には、図示していないが、ブラックマスク、べた状の共通電極および配向膜が設けられ、カラーフィルタは設けられていない。また、バックライト11は、その上面から赤色光、緑色光および青色光を切り換えて出射することができるようになっている。
In this case, the liquid
ここで、アクティブ基板2上に半導体チップ5を搭載するため、アクティブ基板2の下端部は対向基板3から突出されている。また、フォトセンサパネル21の読取領域23と液晶表示パネル1の表示領域とを重合させるため、フォトセンサパネル21を兼ねた対向基板3の外面側の一端部に設けられた外部接続端子27の部分は、アクティブ基板2の上端部(半導体チップ5搭載側とは反対側)から突出されている。
Here, in order to mount the
次に、この画像読取装置のフィールドシーケンシャル駆動方式の一例について簡単に説明する(詳細は、例えば、特開2001−272651号公報参照)。1フレームを3つの第1〜第3のサブフレームに分割し、各サブフレームの始めに各行の画素の書き込み状態をリセットし、次いで、各行の画素に赤色、緑色および青色の各表示データの書き込みを行ない、次いで、各サブフレームの終わりにバックライト11を点灯させてその上面から赤色光、緑色光、青色光のいずれかを出射させる。
Next, an example of the field sequential driving method of this image reading apparatus will be briefly described (for details, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272651). One frame is divided into three first to third sub-frames, the writing state of the pixels in each row is reset at the beginning of each sub-frame, and then the display data of red, green, and blue is written to the pixels in each row Then, the
すなわち、第1のサブフレームにおいて、バックライト11の上面から赤色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた赤色表示データに応じた赤色画像光を液晶表示パネル1の表示領域つまりフォトセンサパネル21の読取領域23から出射させる。次に、第2のサブフレームにおいて、バックライト11の上面から緑色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた緑色表示データに応じた緑色画像光を液晶表示パネル1の表示領域つまりフォトセンサパネル21の読取領域23から出射させる。次に、第3のサブフレームにおいて、バックライト11の上面から青色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた青色表示データに応じた青色画像光を液晶表示パネル1の表示領域つまりフォトセンサパネル21の読取領域23から出射させる。そして、上記3色の出射画像光の合成により、1つのカラー画像を表示する。
That is, in the first subframe, red light is emitted from the upper surface of the
以上のように、本実施形態における画像読取装置では、液晶表示パネル1の対向基板3がフォトセンサパネル21のガラス基板(22)を兼ねているので、その分だけ画像読取装置の厚さを薄くすることができ、ひいては、これを備えた電子機器の厚さの増加を、より一層抑制することができる。
As described above, in the image reading apparatus according to the present embodiment, since the
(第4実施形態)
図6はこの発明の第4実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図1に示した第1実施形態の場合と大きく異なる点は、非自己発光型の液晶表示パネル1の代わりに自己発光型の有機EL(エレクトロルミネセンス)表示パネル71を用い、バックライト11を省略した点である。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a perspective view of a main part of an image reading apparatus as a fourth embodiment of the present invention. In this image reading apparatus, the main difference from the case of the first embodiment shown in FIG. 1 is that a self-luminous organic EL (electroluminescence)
すなわち、有機EL表示パネル71は、詳細には図示していないが、アクティブマトリクス型でトップエミッション型である場合には、ガラス基板72の上面の表示領域(フォトセンサパネル21の読取領域23に対応する領域)にマトリクスに配置された複数の有機EL層に表示駆動に応じて電界が選択的に印加されることにより、ガラス基板72側とは反対側への発光と非発光を行ない、これにより画像表示を行なうことができるようになっている。
That is, the organic
この場合、有機EL表示パネル71の上面側にはフォトセンサパネル21のガラス基板22が図示しないシール材を介して貼り合わされている。そして、有機EL表示パネル71の下端部はフォトセンサパネル21から突出され、この突出部の上面には有機EL層駆動用の半導体チップ73が搭載されている。また、フォトセンサパネル21の外部接続端子27の部分は、有機EL表示パネル71の上端部から突出されている。
In this case, the
この画像読取装置では、図5に示した第3実施形態の場合と比較して、バックライトを備えていないため、大幅に薄型化することができ、これを備えた電子機器を薄型化することができる。また、有機EL表示パネル71のガラス基板72の上面の表示領域にはアノード電極、有機EL層およびカソード電極がこの順で積層されているが、外部からの水分等の不純物の浸入により、非発光領域であるダークスポットが発生、成長しやすいが、有機EL表示パネル71上の表示領域の周囲にシール材を配置し、このシール材を介して有機EL表示パネル71とフォトセンサパネル21のガラス基板22とを互いに貼り合わせると、有機EL表示パネル71上の表示領域への水分等の不純物の浸入を防止することができ、ひいては、ダークスポットの発生、成長を抑制して信頼性を向上させることができる。
Since this image reading apparatus does not include a backlight as compared with the case of the third embodiment illustrated in FIG. 5, the image reading apparatus can be significantly reduced in thickness, and an electronic apparatus including the backlight can be reduced in thickness. Can do. In addition, an anode electrode, an organic EL layer, and a cathode electrode are laminated in this order in the display region on the upper surface of the
なお、有機EL表示パネル71としては、ボトムエミッション型であってもよく、すなわち、ガラス基板72の下面の表示領域にアノード電極、有機EL層、カソード電極および保護膜がこの順で積層され、ガラス基板72側への発光により画像表示を行なうことができるようになっているものであってもよい。この場合、構成材料の違いから、ダークスポットの発生、成長という問題は生じない。また、ボトムエミッション型の有機EL表示パネル71とフォトセンサパネル21のガラス基板22とをシール材を介して互いに貼り合わせる必要もない。
The organic
(その他の実施形態)
上記実施形態では、フォトセンサとして光電変換型の薄膜トランジスタを用いた場合について説明したが、これに限らず、フォトダイオートを用いるようにしてもよい。また、上記実施形態では、駆動回路部をポリシリコン薄膜トランジスタからなるCMOS薄膜トランジスタによって構成した場合について説明したが、これに限らず、NMOS薄膜トランジスタのみによって構成するようにしてもよく、また、ポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとの組み合わせによって構成するようにしてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the case where a photoelectric conversion type thin film transistor is used as a photosensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and a photo die auto may be used. Further, in the above-described embodiment, the case where the drive circuit unit is configured by a CMOS thin film transistor including a polysilicon thin film transistor has been described. However, the present invention is not limited thereto, and may be configured by only an NMOS thin film transistor. You may make it comprise with a combination with an amorphous silicon thin-film transistor.
1 液晶表示パネル
4 表示領域
11 バックライト
21 フォトセンサパネル
22 ガラス基板
23 読取領域
24〜26 駆動回路部
31 光電変換型の薄膜トランジスタ(フォトセンサ)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、を備え、
前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記読取領域と前記ダミー読取領域とが前記表示領域に重畳するように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とする画像読取装置。 A display panel for displaying an image based on the display signal in a display area ;
A photosensor panel having translucency and reading a subject placed in the reading area as an image by a plurality of photosensors arranged in a matrix in the reading area ;
The photo sensor panel has a dummy reading area having a transmittance equivalent to that of the reading area, and the reading area and the dummy reading area are superimposed on the display panel so as to overlap the display area. An image reading apparatus.
前記フォトセンサパネルは、前記読取領域が前記表示領域の範囲内に収まるように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。The image reading apparatus according to claim 1, wherein the photo sensor panel is overlapped with the display panel so that the reading area is within the range of the display area.
前記フォトセンサパネルを一対の基板のうちの一方の基板とし、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する液晶表示パネルと、を備え、The photosensor panel is one of a pair of substrates, and a liquid crystal display panel that displays an image based on a display signal in a display region,
前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、The photo sensor panel has a dummy reading area having the same transmittance as the reading area,
前記表示領域は、前記読取領域と前記ダミー読取領域とに重畳するように設けられていることを特徴とする画像読取装置。The image reading apparatus, wherein the display area is provided so as to overlap the reading area and the dummy reading area.
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