JP4743579B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置に関し、特に、画像表示パネルの前面（視野側）に画像読取センサを配置し、画像表示機能と画像読取機能を備えた画像読取装置に関する。

近年、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ（ノートパソコン）、デジタルカメラ等の携帯型の電子機器の普及が著しい。このような電子機器は、気軽に音声や電子メール等によるコミュニケーションや、画像の撮影や各種情報の編集を行ったり、大量の情報を持ち歩いたりすることができる。さらに、一部の携帯電話機等においては、電子マネーやクレジットカード機能、さらには、公共交通機関の定期券機能等の搭載も計画されており、今後、一層の普及が見込まれている。

しかしながら、携帯型の電子機器においては、上述したような利便性の向上の反面、個人情報や機密情報が漏洩したり、盗難されたりして悪用されるという危険性が高いという問題点も有している。そのため、このような各種の情報の漏洩や盗難を防止し、当該情報へのアクセスを制限するために、当該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重要になってきている。

従来、個人認証技術としては、暗証番号等の入力による簡易な手法のほか、近年では、指紋や眼球の虹彩をはじめとする人体固有の生体データを用いて個人を特定する、より高度で厳密な手法が研究、開発され、一部がすでに実用化されている。例えば、指紋を用いた個人認証技術においては、大別して、指（被写体）と検出センサ間に生じる電位の差に基づいて静電容量を検出することにより指紋画像（被写体画像）を読み取る半導体式（静電容量読取型）の指紋読取装置や、指紋画像をプリズムやミラー等の光学系を介して取り込み、マトリクス状に配列されたフォトセンサ（具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等）により明暗情報を読み取る光学式（光学画像読取型）の指紋読取装置等が知られている。

ここで、上述した半導体式の指紋読取装置においては、指が載置され、該指紋画像を読み取る読取検知部（センサアレイ）を、半導体製造技術を用いて極めて薄く、かつ、軽く形成することができるという利点を有している。一方、光学式の指紋読取装置においては、指とフォトセンサの間に光学系が介在するため、薄型化や軽量化に適さないものの、双方の間に電気的な接続状態が存在しないため、被写体に帯電した静電気による指紋読取装置の破損や、使用者本人が静電気放電に伴う不快感を感じることがなく、また、指紋の読取応答速度も比較的速いという利点を有している。

しかしながら、上述した半導体式の指紋読取装置のみならず、上記フォトセンサとして多用されているＣＣＤやＣＭＯＳセンサも、周知のように、半導体基板上に形成される構成を有しているため、従来技術における指紋読取装置はいずれも不透明であった。そのため、より小型薄型化や軽量化が求められる携帯型の電子機器においては、このような指紋読取装置を電子機器が本来備えている機能部（例えば、画像表示パネル）上に直接設けることはできなかった。

ここで、携帯型の電子機器（携帯電話機）に個人認証機能を搭載する場合の一例としては、特許文献１等に記載されているように、電子機器が本来備えている機能や構成（例えば、画像表示パネル）とは別に、指紋読取センサを電子機器の筐体の一部に独立して設けた構成が知られている。しかしながら、このような構成においては、電子機器の装置規模が増大してしまい、携帯型の電子機器に対する小型薄型化等の要望に十分応えることができないという問題があった。

このような問題を回避するためには、指紋読取センサを小型化することが考えられるが、指紋による個人認証においては、指紋画像から数カ所以上の特徴点を抽出する必要があるため、指紋読取センサの検知面が少なくとも指先の大きさに対して十分な大きさを有していることが必要となり、小型の指紋読取センサでは、指紋画像の良好な読み取りが困難となり、認証精度が低下するという問題があった。

また、指紋読取センサ（個人認証機能）を搭載した電子機器の他の構成例としては、例えば、特許文献２や特許文献３等に記載されているように、電子機器が本来有している表示パネルに、指紋読取センサを一体化して搭載するようにしたものも知られている。
例えば、特許文献２には、バックライトを備えた液晶表示パネル（画像表示パネル）上にプリズムを設けて、指紋画像（被写体画像）をフォトセンサ（指紋読取センサ）に導くようにした構成が記載されており、また、特許文献３には、液晶表示パネルの各表示画素内に、画素トランジスタ（ＴＦＴ）とともに、フォトダイオードを内蔵するようにした構成が記載されている。

特開２００２−２７９４１２号公報 （図１、図５ 第２頁〜第３頁） 特開２００１−３５１０９９号公報 （図１ 第３頁） 特開２００２−３３８２３号公報 （図１ 第４頁）

しかしながら、上述したような従来技術においては、次に示すような問題点を有している。
すなわち、特許文献２等に記載された装置構成のように、画像表示パネル上にプリズム等の光学部材を設け、側面に設けた指紋読取センサに被写体画像を導くようにした構成においては、被写体画像を指紋読取センサまで導くための、プリズム等の光学部材の厚みが比較的大きくなり、また、一部の光学部品（ミラー）や指紋読取センサ等を画像表示パネルの設置領域の外部に設ける必要があり、電子機器を十分に小型薄型化することが困難であるという問題を有している。

また、特許文献３等に記載された装置構成のように、表示画素内にフォトダイオードを形成するようにした構成においては、既存の画像表示パネルや指紋読取センサ（デバイス）やその設計資産等をそのまま適用することができないうえ、基板上に形成する素子数が増加するとともに、回路構成が複雑になり、さらに、微細加工を必要とするため、製品歩留まりの低下を招き、製造コストが上昇するという問題を有している。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、使用者固有の情報（指紋画像等）を良好に読み取り、適切な個人認証を実現しつつ、画像表示部本来の良好な画像表示を実現することができ、さらに、装置構成の小型薄型化が可能な画像読取装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、特定の画像領域に所望の画像情報を表示する画像表示機能と、前記特定の画像領域に載置された所望の被写体の画像を読み取る画像読取機能と、を備えた画像読取装置において、少なくとも前記画像情報に応じた階調の光を視野側に放射する複数の表示画素が、第１の基板上に二次元配列された表示画素アレイを有する画像表示手段と、透過性を有し、少なくとも前記被写体の画像を読み取る複数の読取画素が、第２の基板上に二次元配列された読取画素アレイを有する画像読取手段と、前記画像表示手段及び前記画像読取手段のいずれか一方側にのみ設けられ、前記画像表示手段における画像表示動作を行うための第１の駆動信号群、及び、前記画像読取手段における画像読取動作を行うための第２の駆動信号群を生成して出力する駆動制御手段と、前記画像表示手段と前記画像読取手段とを電気的に接続し、少なくとも前記第１の駆動信号群及び前記第２の駆動信号群のいずれか一方を伝達する接続手段と、を具備し、少なくとも、前記画像表示手段の前記視野側に前記画像読取手段が積層配置されるとともに、前記表示画素アレイにより規定される画像表示領域に平面的に重なるように、前記読取画素アレイにより規定される画像読取領域が設定されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記接続手段は、可撓性を有する配線基板からなる信号配線部材を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記駆動制御手段は、前記第１の駆動信号群を生成する第１の機能回路部と、前記第２の駆動信号群を生成する第２の機能回路部と、を具備し、前記第１の機能回路部及び前記第２の機能回路部は、個別の回路構成を有していることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記駆動制御手段は、前記第１の駆動信号群を生成する第１の機能回路部と、前記第２の駆動信号群を生成する第２の機能回路部と、を具備し、前記第１の機能回路部及び前記第２の機能回路部は、一部の回路構成を共有していることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置において、前記駆動制御手段は、集積回路チップの形態を有していることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置において、前記駆動制御手段は、薄膜積層構造を有する機能素子により構成され、前記表示画素とともに前記第１の基板上に一体的に形成されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置において、前記駆動制御手段は、薄膜積層構造を有する機能素子により構成され、前記読取画素とともに前記第２の基板上に一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記画像表示手段の前記表示画素から放射され、該画像読取手段を透過し、前記画像読取領域上に設けられた検知面に載置された前記被写体により反射された光を、前記読取画素により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置において、前記読取画素は、透過性を有する前記第２の基板上に、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成された透過性を有する電極材料からなるソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、透過性を有する電極材料からなる第１のゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、遮光性を有する電極材料からなる第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成され、前記被写体が載置される前記検知面と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサであることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置において、前記画像表示手段は、少なくとも、面光源を構成し、特定の一面方向に光を放射する発光手段と、前記発光手段の前記一面側に配置され、液晶画素を二次元配列した透過型の液晶表示パネルと、を備えていることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置において、前記画像表示手段は、少なくとも、発光素子を含む前記表示画素を二次元配列した自己発光型の表示パネルを備えていることを特徴とする。

本発明に係る画像読取装置は、所望の画像情報を表示する画像表示エリア（画像表示領域）上に、被写体の画像を読み取る画像読取エリア（画像読取領域）が設定され、画像表示機能と画像読取機能とを備えた画像読取装置において、上記画像表示エリアを規定する表示画素アレイ（表示画素；液晶表示画素）が設けられた画像表示部（画像表示手段）と、該画像表示部の視野側に配置され、上記画像読取エリアを規定する読取画素アレイ（読取画素；フォトセンサ、ダブルゲート型フォトセンサ）が設けられた透過型の画像読取部（画像読取手段）と、を具備し、画像表示部における画像表示機能及び画像読取部における画像読取機能を実行するための各種駆動信号（第１の駆動信号群、第２の駆動信号群）を生成、出力する各種ドライバ（駆動制御手段；走査ドライバ、読出ドライバ、データドライバ）が、画像表示部又は画像読取部のいずれか一方側に設けられ、例えばフレキシブルプリント基板等の可撓性を有する配線基板（接続手段：信号配線部材）を介して、他方側に上記駆動信号が伝達されるように構成されている。

ここで、各ドライバは、画像表示部における画像表示動作を行うための駆動信号（第１の駆動信号群）を生成する回路部（第１の機能回路部）と、画像読取部における画像読取動作を行うための駆動信号（第２の駆動信号群）を生成する回路部（第２の機能回路部）と、が各ドライバ内で、個別独立した回路構成を適用することができるほか、回路構成の一部が相互に共有された構成を適用することもできる。

また、各ドライバは、ドライバＩＣチップ（集積回路チップ）の形態を有して基板上に実装した構成を適用することができるほか、例えば、低温ポリシリコン製造プロセスを用いた薄膜トランジスタ素子（薄膜積層構造を有する機能素子）等を適用して、画像表示部の基板（第１の基板）上に表示画素アレイ（表示画素）とともに一体的に形成された構成、又は、画像読取部の基板（第２の基板）上に読取画素アレイ（読取画素）とともに一体的に形成された構成を適用することもできる。

これによれば、画像表示部上に、個人認証処理（例えば、指紋読み取り動作）に適用可能な透過型の画像読取部（指紋読取センサ）を平面的に重なるように設け、さらに、画像表示部側又は画像読取部側のいずれか一方にのみ設けたドライバにより、画像表示動作と画像読み取り動作を実行するための駆動信号を生成して、可撓性の配線基板を介して他方側に当該駆動信号を伝達するように構成されているので、画像読取部及び画像表示部に個別に各種ドライバを設けた構成に比較して、画像読取装置の小型化を図ることができるとともに、単一の領域（特定の画像領域）で所望の画像情報の表示動作、及び、個人認証処理の対象となる被写体画像（指紋画像）の読み取り動作の双方を良好に行うことができる。

ここで、上記ドライバが、ドライバＩＣチップの形態を有して実装される場合には、画像読取装置を製造するための部品点数や製造プロセスを削減して低コスト化を図りつつ、実装面積を縮小することができ、また、薄膜プロセスを適用して、表示画素アレイ（表示画素）又は読取画素アレイ（読取画素）とともに一体的に形成される場合には、基板表面を平坦化することができるので、被写体を検知面に密着させて、良好な画像読取動作及び正確な個人認証処理を実現することができるとともに、被写体が帯電していた場合であってもドライバ回路の静電気破壊や誤動作の発生を抑制することができる。

また、画像表示部の視野側に、画像読取部（フォトセンサアレイ）を平面的に重ね合わせた（積層配置した）構成を有しているので、既存の画像表示装置や画像読取装置における製造技術や設計資産を流用することができるとともに、製品の歩留まりを向上させて製造コストの削減を図ることができる。

また、本発明に係る画像読取装置においては、画像読取部として、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）を、透明な基板上に２次元配列したセンサアレイ（フォトセンサアレイ）を適用することができるので、プリズム等を用いた光学式の画像読取装置（指紋読取センサ）を適用した構成に比較して大幅に薄型化することができ、画像読取装置を搭載した機器の一層の小型薄型化を図ることができる。

ここで、ダブルゲート型フォトセンサを用いた画像読取部（フォトセンサアレイ）においては、被写体に反射して入射した光の受光量に基づいて明暗情報（被写体画像）を取得する画像読取方法を採用することができるので、帯電した被写体が画像読取部の検知面に載置された場合であっても、静電気による破壊や誤動作等を良好に防止することができる。

さらに、本発明に係る画像読取装置においては、画像表示部の構成として、バックライトを備えた透過型の液晶表示パネルを良好に適用できるほか、有機ＥＬ素子等の自己発光型の表示画素を２次元配列した表示パネルを適用することもできる。前者によれば、既存の液晶表示パネルをそのまま適用することができ、また、後者によれば、表示パネルを大幅に薄型化することができるので、画像読取装置、及び、画像読取装置が搭載された機器の一層の小型薄型化を図ることができる。

以下に、本発明に係る画像読取装置の実施の形態について、詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞
＜全体構成＞
まず、本発明に係る画像読取装置の全体構成について簡単に説明する。
図１は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る画像読取装置の全体構成を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、画像読取装置の全体構成を示す概略断面図である。

本実施形態に係る画像読取装置は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、大別して、液晶表示装置等の透過型の画像表示部（画像表示手段、透過型の液晶表示パネル）２００と、該画像表示部２００の視野側に配置された、透過型の画像読取部（画像読取手段）１００と、画像表示部２００の背面側（視野側の反対側；図１（ｂ）における下方）に配置されたバックライトＢＬＴ（発光手段；図１（ａ）においては図示の都合上、省略）と、を備え、上記画像読取部１００及び画像表示部２００が、フレキシブルプリント基板（接続手段：信号配線部材、可撓性を有する配線基板）ＦＰＣを介して電気的に接続された構成を有している。

ここで、図１（ａ）、（ｂ）においては、図示の都合上、画像表示部２００と画像読取部１００間、画像表示部２００とバックライトＢＬＴ間が、相互に離間するように示したが、これらの構成は、相互に密着した積層構造を有するものであってもよいし、各構成間に、拡散フィルムや偏光板等の光学部材を介挿して密着した積層構造を有するものであってもよい。

また、本実施形態に適用されるバックライトＢＬＴは、例えば、図１（ｂ）に示すように、画像表示部２００の背面側に、対向して配置されたアクリル等からなる導光板ＧＤＰと、該導光板ＧＤＰの側面側に配置された、冷陰極線管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる光源ＬＧＴと、を備えた構成を適用することができるが、特に限定するものではなく、例えば、有機エレクトルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）等の発光素子を２次元配列した平面型の光源を適用するものであってもよい。

本実施形態に適用される画像表示部２００は、具体的には、図１（ｂ）に示すように、上述したバックライトＢＬＴにおいて照射光が放射される導光板の一面側（放射面側；上記視野側）に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板（第１の基板）２１０と、該絶縁性基板２１０の一面側（視野側）の特定の領域（後述する画像表示エリアＡＲｉに相当する）に対向するように配置された透明な対向基板２２１と、絶縁性基板２１０及び対向基板２２１の各対向面側に設けられた電極層や配線層、該電極層間に封入された液晶層２２２からなり、上記特定の領域全体にわたり、２次元配列された複数の液晶画素（図示を省略；表示画素）と、各液晶画素ごとに設けられた画素トランジスタ（図示を省略）と、を備えた構成を有している。

ここで、上記特定の領域に配設された複数の液晶画素は、表示画素アレイ２２０を構成する。また、絶縁性基板２１０の端部に接続されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣと、表示画素アレイ２２０（具体的には、後述する走査ライン、データライン及び対向電極（コモン電極））との間の、絶縁性基板２１０上には、信号配線２５０が設けられている。

また、本実施形態に適用される画像読取部１００は、具体的には、図１に示すように、上述した画像表示部２００の視野側に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板（第２の基板）１１０と、該絶縁性基板１１０の一面側（視野側）の特定の領域（後述する画像読取エリアＡＲｆに相当する）に２次元配列された複数の読取画素（図示を省略；詳しくは後述する）からなるセンサアレイ（読取画素アレイ）１２０と、上記絶縁性基板１１０の一面側であって、センサアレイ１２０の周辺領域に配置された走査ドライバ（駆動制御手段）１３０及び読出ドライバ（駆動制御手段）１４０と、を備えた構成を有している。

ここで、上記走査ドライバ１３０や読出ドライバ１４０は、センサアレイ１２０を構成する読取画素の素子構造や駆動方法に対応した構成を有し、図１においては、一対の走査ドライバ１３０がセンサアレイ１２０を介して、対向する位置に配置された構成を示す。また、本実施形態においては、走査ドライバ１３０及び読出ドライバ１４０がドライバＩＣチップ（集積回路チップ）の形態を有して、絶縁性基板１１０上にのみ配置、実装された構成を有している。さらに、絶縁性基板１１０の端部に接続されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣと、走査ドライバ１３０及び読出ドライバ１４０との間の、絶縁性基板１１０上には、信号配線１５０が設けられている。

そして、本実施形態においては、特に、画像読取部１００のセンサアレイ１２０により規定される画像読取エリア（検知エリア；画像読取領域）が、画像表示部２００の表示画素アレイ２２０により規定される画像表示エリア（画像表示領域）に平面的に重なるように積層配置されていることにより、バックライトＢＬＴから放射された照射光が、画像表示部２００を構成する表示画素アレイ２２０を透過することにより、画像表示エリアに所望の画像情報を表示することができる（画像表示機能）とともに、該画像表示部２００を透過した光が、さらに視野側に配置されたセンサアレイ１２０を透過することにより、センサアレイ１２０上の画像読取エリアに載置された被写体の画像を読み取ることができる（画像読取機能）。なお、画像読取エリアと画像表示エリアの関係については、詳しく後述する。

以下、本実施形態に適用される画像読取部及び画像表示部について、さらに具体的に説明する。
＜画像読取部＞
図２は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能な画像読取部の一構成例を示す要部構成図である。

図２に示すように、本実施形態に係る画像読取部（指紋読取センサ）１００は、大別して、多数のフォトセンサ（読取画素）ＰＳを、例えば、ｎ行×ｍ列（ｎ、ｍは任意の自然数）のマトリクス状に配列した透過型のフォトセンサアレイ（センサアレイ、読取画素アレイ）１２０Ｐと、各フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧを行方向に接続して伸延するトップゲートラインＬｔと、各フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧを行方向に接続して伸延するボトムゲートラインＬｂと、各フォトセンサＰＳのソース端子Ｓを列方向に接続して伸延するソースライン（データライン）Ｌｓと、ドレイン端子Ｄを所定の低電位電圧（例えば、接地電位）Ｖssに共通に接続するドレインライン（コモンライン）Ｌｄと、各トップゲートラインＬｔに接続されたトップゲートドライバ１３０Ｔと、各ボトムゲートラインＬｂに接続されたボトムゲートドライバ１３０Ｂと、各ソースラインＬｓに接続されたソースドライバ１４０Ｓと、を有して構成されている。ここで、トップゲートドライバ１３０Ｔ及びボトムゲートドライバ１３０Ｂは、図１に示した走査ドライバ１３０に対応し、ソースドライバ１４０Ｓは、読出ドライバ１４０に対応し、これらの各ドライバは、本発明に係る駆動制御手段を構成する。

なお、図２に示したトップゲート制御信号は、トップゲートドライバ１３０Ｔにおいて後述するリセット電圧（リセットパルス）及びキャリヤ蓄積電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＴ１、φＴ２、…φＴｉ、…φＴｎを生成するための制御信号であり、ボトムゲート制御信号は、ボトムゲートドライバ１３０Ｂにおいて後述する読み出し電圧及び非読み出し電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＢ１、φＢ２、…φＢｉ、…φＢｎを生成するための制御信号であり、ソース制御信号は、ソースドライバ１４０Ｓにおいて後述するプリチャージ電圧Ｖpgを各フォトセンサＰＳに印加するとともに、各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応するデータ電圧Ｖrdの読み出しを制御するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したシステムコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。

（フォトセンサＰＳ）
図３は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。
上述した画像読取部１００（フォトセンサアレイ１２０Ｐ）に適用可能なフォトセンサＰＳは、概略、図３に示すように、励起光（ここでは、可視光）の入射により電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ^＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なソース電極１２（ソース端子Ｓ）及びドレイン電極１３（ドレイン端子Ｄ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（第１のゲート電極；トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明な（遮光性を有する）ボトムゲート電極ＢＧｘ（第２のゲート電極；ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有して構成されている。

すなわち、本実施形態に係るセンサアレイ１１０に適用されるフォトセンサＰＳは、いわゆる、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、図３に示すように、半導体製造技術を適用して絶縁性基板１１０上に薄膜形成されている。また、該フォトセンサＰＳを含む絶縁性基板１１０の一面側全体には保護絶縁膜（パッシベーション膜）１９が被覆形成されて、該保護絶縁膜１９の上面を検知面ＤＴＣとして、被写体を載置することにより、フォトセンサＰＳへの直接的な電気的、物理化学的ダメージを抑制するように構成されている。

なお、図３に示したフォトセンサＰＳおいて、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して高い透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されていることにより、絶縁性基板１１０側に設けられた光源（図示を省略；上述した画像表示部２００の背面側に設けられたバックライトＢＬＴ）から放射される照射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された被写体（指）に反射して、図面上方からフォトセンサＰＳ（詳しくは、半導体層１１）に入射する光のみを検知する構造を有している。

（トップゲートドライバ１３０Ｔ／ボトムゲートドライバ１３０Ｂ）
図４は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。ここで、トップゲートドライバ１３０Ｔ及びボトムゲートドライバ１３０Ｂは、略同等の構成を有しているので、以下の説明においては、主に、トップゲートドライバの構成について説明する。

トップゲートドライバ１３０Ｔ（又は、ボトムゲートドライバ１３０Ｂ）は、例えば、図４に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からトップゲート制御信号（又は、ボトムゲート制御信号）として供給されるスタート信号ＳＴtb、基準クロック信号ＣＫtb、出力イネーブル信号ＯＥtb等に基づいて、スタート信号ＳＴtbを基準クロック信号ＣＫtbに基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号ＯＥtb等に基づくタイミングで、各行のトップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に対応するシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎとして出力するシフトレジスタ回路部１３１と、該シフトレジスタ回路部１３１から順次出力されるシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎを、所定の信号レベルに増幅してリセットパルスφＴｉ（又は、読み出しパルスφＢｉ）として、各トップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に出力する出力バッファ部１３２と、を有して構成されている。

（ソースドライバ１４０Ｓ）
図５は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なソースドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。
ソースドライバ１４０Ｓは、例えば、図５に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からソース制御信号として供給されるスタート信号ＳＴｓ、基準クロック信号ＣＫｓ、出力イネーブル信号ＯＥｓ等に基づいて、スタート信号ＳＴｓを基準クロック信号ＣＫｓに基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号ＯＥｓ等に基づくタイミングで各ソースラインＬｓに対応するシフト信号ＳＳ１、ＳＳ２、・・・ＳＳｍとして出力するシフトレジスタ回路部１４１と、ソース制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づくタイミング（後述するプリチャージ期間）で、各ソースラインＬｓに所定のプリチャージパルス（プリチャージ電圧Ｖpg）を一斉に印加するプリチャージ回路部１４５と、ソース制御信号として供給されるサンプリング信号φsrに基づくタイミング（後述する読み出し期間）で、各ソースラインＬｓを介して各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応するソースライン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）を並列的に読み出して保持するサンプリング回路部１４４と、上記サンプリング回路部１４４により読み出された（保持された）ソースライン電圧ＶＤを所定の信号レベルに増幅するソースフォロワ回路部１４３と、上記シフトレジスタ回路部１４１から順次出力されるシフト信号ＳＳ１、ＳＳ２、・・・ＳＳｍに基づくタイミングで、ソースフォロワ回路部１４３から出力されるデータ電圧を時系列的に取り出してシリアル信号に変換し、読取データ信号Ｖdataとして出力するパラレル−シリアル変換回路部１４２と、を有して構成されている。

（駆動制御方法）
次いで、上述した画像読取部（フォトセンサアレイ）の駆動制御方法について、図面を参照して簡単に説明する。
図６は、本実施形態に係る画像読取部（フォトセンサアレイ）における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。また、図７は、本実施形態に係る画像読取部を指紋読取センサに適用した場合の指紋画像の読み取り動作を示す概念図である。ここで、図７においては、図示の都合上、フォトセンサアレイ１２０Ｐの断面部分を表すハッチングの一部を省略する。

上述したフォトセンサアレイ１２０Ｐの駆動制御方法は、例えば、図６に示すように、所定の処理動作期間（処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現される。
図６に示すように、まず、リセット期間Ｔrstにおいては、トップゲートドライバ１３０ＴによりトップゲートラインＬｔを介して、ｉ行目（ｉは１≦ｉ≦ｎの任意の自然数）のフォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧにリセットパルス（例えば、トップゲート電圧（＝リセットパルス電圧）Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル）φＴｉを印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。

次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲートドライバ１３０Ｔによりトップゲート端子ＴＧにローレベル（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）をスタートする。

ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、図７に示すように、図３に示したフォトセンサＰＳが形成された透明な絶縁性基板１１０の下方（本実施形態に係る画像読取装置においては、画像表示部２００の背面側）に配置されたバックライトＢＬＴから、（画像表示部２００及び）画像読取部１００を透過して、フォトセンサアレイ１２０Ｐの上面の検知面ＤＴＣに密着して載置された指（被写体）ＦＧに照射された照射光Ｌｘの反射光Ｌｙが、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１の入射有効領域（キャリヤ発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）に正孔が蓄積される。

そして、プリチャージ期間Ｔprchにおいては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ソースゲート制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づいて、ソースドライバ１４０Ｓによりソース端子Ｓにプリチャージパルス（例えば、プリチャージ電圧Ｖpg＝＋５Ｖ）を印加し、ソース電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。

次いで、読み出し期間Ｔreadにおいては、上記プリチャージ期間Ｔprchを経過した後、ボトムゲートドライバ１３０ＢによりボトムゲートラインＬｂを介して、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルス（例えば、ボトムゲート電圧（＝読み出しパルス電圧）Ｖbg＝＋１０Ｖのハイレベル）φＢｉを印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａに上記チャネル領域に蓄積されたキャリヤ（正孔）に応じたソースライン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd；電圧信号）をソースドライバ１４０Ｓにより読み出す読み出し動作が実行される。

ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間）におけるソースライン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には、電圧が急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリヤが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のデータ電圧Ｖrdを検出することにより、フォトセンサＰＳに入射した光の量、すなわち、被写体の明暗パターンに対応した明度データ（明暗情報）を検出することができる。

そして、このような特定の行（ｉ行目）に対する一連の明度データ検出動作を１サイクルとして、上述したフォトセンサアレイ１２０Ｐの各行（ｉ＝１、２、・・・ｎ）に対して、同等の動作処理を繰り返すことにより、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサＰＳを適用したフォトセンサアレイ１２０Ｐを、被写体の２次元画像（指紋画像）を明度データとして読み取るモノクローム型の画像読取部として動作させることができる。
したがって、上述したトップゲートドライバ１３０Ｔ、ボトムゲートドライバ１３０Ｂ及びソースドライバ１４０Ｓにより生成、出力される、リセットパルスφＴｉ、プリチャージパルス、読み出しパルスφＢｉは、本発明に係る第２の駆動信号群を構成する。

＜画像表示部＞
図８は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一構成例を示す要部構成図である。ここでは、本実施形態に適用される画像表示部として、周知のアクティブマトリクス型の駆動方式に対応した表示画素構造及びドライバ構造を備える場合について説明する。

図８に示すように、本実施形態に係る画像表示部２００は、大別して、多数の液晶画素（表示画素）Ｐｘを２次元配列した透過型の液晶画素アレイ（表示画素アレイ）２２０Ｐと、該液晶画素アレイ２２０Ｐの各行の液晶画素Ｐｘ群を行方向に接続して伸延する走査ラインＳＬと、各液晶画素Ｐｘを列方向に接続して伸延するデータラインＤＬと、各走査ラインＳＬに接続されたゲートドライバ２３０Ｇと、各データラインＤＬに接続されたソースドライバ２４０Ｓと、を有して構成されている。

なお、図８において、垂直制御信号は、ゲートドライバ２３０Ｇにおいて、各行の液晶画素Ｐｘ群を選択状態に設定するための走査信号を順次生成して出力するための制御信号であり、水平制御信号は、ソースドライバ２４０Ｓにおいて、ゲートドライバ２３０Ｇにより選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに対して表示データに基づく階調表示を行うための表示信号電圧を生成して印加するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したＬＣＤコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。

液晶画素アレイ２２０Ｐは、概略、図８に示すように、相互に直交して配設された複数の走査ラインＳＬ及び複数のデータラインＤＬの各交点近傍に、液晶画素Ｐｘが接続されて、マトリクス状に配列された構成を有している。ここで、各液晶画素Ｐｘは、周知のように、走査ラインＳＬにゲート端子が接続され、データラインＤＬにソース端子が接続された画素トランジスタＴＦＴと、該画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（画素電極）が接続され、コモン信号電圧Ｖcomが他端側（共通電極）に印加される液晶容量Ｃlcと、該液晶容量Ｃlcに並列に、画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（容量電極）が接続され、共通ラインＣＬを介して共通電圧Ｖcs（例えば、コモン信号電圧Ｖcom）が他端側（対向電極）に印加される蓄積容量Ｃｓと、を有している。

ゲートドライバ２３０Ｇは、例えば、図８に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から供給される垂直制御信号（スタート信号、基準クロック信号等）に基づいて、各行の走査ラインＳＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２３１と、該シフトレジスタ回路部２３１から順次出力されるシフト信号を、所定の信号レベルに増幅して走査信号として、各走査ラインＳＬに出力する出力バッファ部２３２と、を有して構成されている。

ソースドライバ２４０Ｓは、例えば、図８に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から出力される水平制御信号（スタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等）に基づいて、各データラインＤＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２４１と、上記シフトレジスタ回路部２４１から順次出力されるシフト信号に基づくタイミングで、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色のアナログ信号からなる表示データ（アナログＲＧＢ）を１行単位で取り込んで保持するサンプルホールド回路部２４２と、サンプルホールド回路部２４２により保持された表示データに対応する信号電圧を、所定の信号レベルに増幅して表示信号電圧として、各データラインＤＬに出力する出力バッファ部２４３と、を有して構成されている。

なお、図示を省略したＬＣＤコントローラは、画像表示部２００に供給される水平同期信号、垂直同期信号、システムクロック等の各種タイミング信号に基づいて、上記水平制御信号及び垂直制御信号を生成して、ゲートドライバ２３０Ｇ及びソースドライバ２４０Ｓに供給する。

このような構成を有する画像表示部２００における駆動制御方法は、まず、水平制御信号に基づいて、ソースドライバ２４０Ｓにより液晶画素アレイ２２０Ｐの１行分の表示データが順次取り込み保持される。一方、垂直制御信号に基づいて、ゲートドライバ２３０Ｇにより液晶画素アレイ２２０Ｐに配設された各走査ラインＳＬに走査信号を順次印加して各行の液晶画素Ｐｘ群を選択状態に設定する。そして、ソースドライバ２４０Ｓにより、各行の液晶画素Ｐｘ群の選択タイミングに同期して、上記保持した表示データに対応する表示信号電圧を、各データラインＤＬを介して各表示画素Ｐｘに一斉に印加することにより、当該選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに充填された液晶分子が、上記表示データに応じた配向状態に制御される。

このような一連の動作を、１画面分の各行に対して繰り返し実行することにより、上記表示データに基づく階調表示が行われ、このとき、バックライトＢＬＴを点灯動作させて、照射光を液晶画素アレイ２２０Ｐの視野側に透過させることにより、所望の画像情報が表示されて、画像読取装置を搭載機器の使用者に視認される。

そして、本実施形態に係る画像読取装置においては、このような構成を有する画像表示部２００のゲートドライバ２３０Ｇの各機能回路部（第１の機能回路部）が、上述した画像読取部１００のトップゲートドライバ１３０Ｔ又はボトムゲートドライバ１３０Ｂの各機能回路部（第２の機能回路部）とともに、単一のドライバＩＣチップ（すなわち、図１に示した走査ドライバ１３０）内に形成され、画像読取部１００の絶縁性基板１１０上に配置、実装された構成を有している。また、画像表示部２００のソースドライバ２４０Ｓの各機能回路部（第１の機能回路部）についても、上述した画像読取部１００のソースドライバ１４０Ｓの各機能回路部（第２の機能回路部）とともに、単一のドライバＩＣチップ（すなわち、図１に示した読出ドライバ１４０）内に形成され、画像読取部１００の絶縁性基板１１０上に配置、実装された構成を有している。

ここで、走査ドライバ１３０内に設けられたゲートドライバ２３０Ｇから出力される、画像表示部２００における画像表示動作のための走査信号、及び、読出ドライバ１４０内に設けられたソースドライバ２４０Ｓから出力される、画像表示部２００における画像表示動作のための表示信号電圧は、各々、絶縁性基板１１０上に形成された信号配線１５０、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ、及び、絶縁性基板２１０上に形成された信号配線２５０を介して、画像表示部２００の液晶画素アレイ２２０Ｐ（表示画素アレイ２２０）に伝達される。すなわち、上述したゲートドライバ２３０Ｇ及びソースドライバ２４０Ｓにより生成、出力される、走査信号及び表示信号電圧は、本発明に係る第１の駆動信号群を構成する。

また、走査ドライバ１３０内に形成されるトップゲートドライバ１３０Ｔ又はボトムゲートドライバ１３０Ｂとゲートドライバ２３０Ｇとは、それぞれの各機能回路部が、全く独立して設けられているものであってもよいし、上記機能回路部の一部（例えば、シフトレジスタ回路部や出力バッファ部）を共有して設けられているものであってもよいし、システムコントローラやＬＣＤコントローラから供給される制御信号の一部を共有するものであってもよい。また、読出ドライバ１４０内に形成されるソースドライバ１４０Ｓ及び２４０Ｓについても、それぞれの各機能回路部が、全く独立して設けられているものであってもよいし、上記機能回路部の一部（例えば、シフトレジスタ回路部）を共有して設けられているものであってもよいし、システムコントローラやＬＣＤコントローラから供給される制御信号の一部を共有するものであってもよい。

なお、走査ドライバ１３０及び読出ドライバ１４０において、内部に形成される各ドライバの機能回路部や制御信号を共有する構成を適用する場合にあっては、画像読取部１００における画像読み取り動作と画像表示部２００における画像表示動作とが、選択的に実行されることになるが、本実施形態に係る画像読取装置においては、被写体画像の読取時には画像読取エリア（すなわち、画像表示エリアと同等又はその一部の領域）上に、被写体（指）が載置された状態となり、画像表示エリアが被写体により遮られ、画像情報の視認が不可能となるため、実用上、画像読み取り動作と画像表示動作が選択的に実行されても何ら支障はない。

（画像読取エリアと画像表示エリアとの関係）
次いで、本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリア（検知エリア）と、画像表示部における画像表示エリアとの関係について、図面を参照して説明する。
図９は、本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリア（画像読取領域）と、画像表示部における画像表示エリア（画像表示領域）との関係を示す概念図である。なお、図９においては、画像読取エリアを明確にするために便宜的にハッチングを施した。

本実施形態に係る画像読取装置は、図１に示したように、単一のバックライトＢＬＴの照射面側に、透過型の表示画素アレイ２２０を有する画像表示部２００、及び、透過型のセンサアレイ１２０を有する画像読取部１００が順次に積層配置された構成を有している。ここで、画像表示部２００は、表示画素アレイ２２０により規定される画像表示エリアＡＲｉを有し、画像読取部１００は、該画像表示エリアＡＲｉの全域を透過して放射される光を、さらに視野側に透過するとともに、センサアレイ１２０により規定される画像読取エリア（検知エリア）ＡＲｆを有している。

この画像読取部１００における画像読取エリアＡＲｆと、画像表示部２００における画像表示エリアＡＲｉとの関係は、例えば、図９（ａ）に示すように、画像読取エリアＡＲｆと画像表示エリアＡＲｉとが、略同一領域を有して、平面的に重なるように設定するものであってもよいし、図９（ｂ）に示すように、画像読取エリアＡＲｆが画像表示エリアＡＲｉの一部領域にのみ平面的に重なるように（すなわち、画像読取エリアＡＲｆを画像表示エリアＡＲｉに比較して小さくなるように）設定するものであってもよい。

なお、図９（ｂ）に示した構成においては、画像表示エリアＡＲｉ（表示画素アレイ２２０）の略中央領域にのみ画像読取エリアＡＲｆが設定され、画像表示エリアＡＲｉに平面的に重なる画像読取エリアＡＲｆ以外の領域（すなわち、画像読取エリアＡＲｆの周辺領域）には、フォトセンサＰＳが形成されないことになり、画像読取エリアＡＲｆとそれ以外の領域では、画像表示部２００（表示画素アレイ２２０）を介して視野側に放射される光の透過率が異なることになる。そのため、画像情報の表示時に視認される、表面輝度にバラツキが生じ、表示画質の低下を招く可能性がある。

そこで、画像読取エリアＡＲｆが画像表示エリアＡＲｉに比較して小さくなるように設定した構成においては、例えば、画像読取エリアＡＲｆ以外の、画像表示エリアＡＲｉに対応する全領域（画像読取エリアＡＲｆの周辺領域）に、画像読取エリアＡＲｆと同様に、ダミーのフォトセンサ（ダミー画素）及び信号ライン（例えば、上述したトップゲートラインＬｔやボトムゲートラインＬｂ、ソースラインＬｓに相当する配線）を設けることにより、画像表示エリアＡＲｉの全域において表面輝度を均一化することができ、表示画質の劣化を抑制することができる。

このように、本実施形態に係る画像読取装置においては、画像表示部上に、個人認証処理（例えば、指紋読み取り動作）に適用可能な画像読取部を平面的に重なるように設け、さらに、画像読取部側にのみ実装したドライバＩＣチップにより、画像読み取り動作（画像読取機能）及び画像表示動作（画像表示機能）の双方を実行することができるので、各々ドライバＩＣチップを実装した個別の画像読取部及び画像表示部を単に積層配置した構成に比較して、部品点数や製造プロセスを削減して低コスト化を図りつつ、実装面積を縮小して、画像読取装置が搭載された機器の小型化を図ることができるとともに、画像表示用に設けられた領域を用いて、被写体画像の読み取り動作を行うことができる。すなわち、単一の領域（特定の画像領域）で所望の画像情報の表示動作、及び、個人認証処理の対象となる被写体画像（指紋画像）の読み取り動作の双方を良好に行うことができる。

また、画像表示部の視野側に配置される画像読取部（センサアレイ）として、半導体製造技術を適用した薄膜トランジスタ構造を有するダブルゲート型フォトセンサを適用することができるので、センサアレイを含む画像読取部の構成を、従来技術に示したような光学式の画像読取部（指紋読取センサ）に比較して大幅に薄型化することができ、画像読取装置が搭載された機器全体の小型薄型化を阻害することがない。

なお、ダブルゲート型フォトセンサを用いた画像読取部においては、被写体に照射した光の散乱、反射により入射した光の受光量に基づいて明暗情報を取得する画像読み取り動作を採用しているので、フォトセンサアレイ上面の検知面に静電気放電用の導電層等を設けることができ、上述した半導体式の画像読取装置に比較して静電気による破壊や誤動作、使用者が感じる不快感を簡易に抑制することができる。

さらに、画像表示部の視野側に、別個に製造した画像読取部（センサアレイ）を平面的に重ね合わせた（積層配置した）構成を有しているので、既存の画像表示部（液晶表示装置）や画像読取部（指紋読取センサ）における製造技術や設計資産をそのまま流用することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態について説明する。
図１０は、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す全体構成図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。図１１は、本実施形態に係る画像読取装置に特有の作用効果を説明するための概略図である。

上述した第１の実施形態においては、画像読取部１００の絶縁性基板１１０上に実装したドライバＩＣチップ（走査ドライバ１３０及び読出ドライバ１４０）により、画像読取部１００における画像読み取り動作と、画像表示部２００における画像表示動作の双方を実行するようにした構成を示したが、本実施形態においては、ドライバＩＣチップが画像表示部２００の絶縁性基板２１０上に実装された構成を有している。

すなわち、図１０に示すように、本実施形態に係る画像読取装置は、大別して、透明な絶縁性基板（第１の基板）２１０上に、複数の表示画素が２次元配列された表示画素アレイ２２０、及び、該表示画素アレイ２２０の周辺領域に配置、実装された走査ドライバ２３０及びデータドライバ２４０、後述する画像読取部における画像読み取り動作を実行するための各種駆動信号（上述したダブルゲート型フォトセンサを備えたフォトセンサアレイにおいては、リセットパルス、読み出しパルス、プリチャージパルス、読み出しパルス）をフレキシブルプリント基板ＦＰＣに伝達するための信号配線２５０が設けられた画像表示部２００と、画像表示部２００の視野側に配置され、透明な絶縁性基板１１０上に、複数のフォトセンサが２次元配列されたセンサアレイ１２０、及び、上記各種駆動信号を伝達するための信号配線１５０が設けられた透過型の画像読取部（画像読取手段）１００と、画像表示部２００の背面側に配置され、導光板ＧＤＰ及び光源ＬＧＴからなるバックライトＢＬＴ（発光手段）と、画像読取部１００及び画像表示部２００を電気的に接続するフレキシブルプリント基板（接続手段：信号配線部材）ＦＰＣと、を備えた構成を有している。

ここで、画像表示部２００の絶縁性基板２１０上に実装された走査ドライバ２３０及びデータドライバ２４０は、各々、図８に示したような各機能回路部（第１の機能回路部）を備え、表示画素アレイ２２０における画像表示動作を実行するための駆動信号（各行の表示画素群を選択状態に設定する走査信号、及び、表示データに基づく表示信号電圧；第１の駆動信号群）を生成、出力するとともに、図４及び図５に示したような各機能回路部（第２の機能回路部）を備え、センサアレイ１２０における画像読み取り動作を実行するための駆動信号（例えば、上述したリセットパルス、プリチャージパルス、読み出しパルス；第２の駆動信号群）を生成、出力するように構成されている。また、本実施形態においては、走査ドライバ２３０及びデータドライバ２４０がドライバＩＣチップ（集積回路チップ）の形態を有して、絶縁性基板２１０上に配置、実装されている。

また、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、画像読取部１００のセンサアレイ１２０により規定される画像読取エリア（検知エリア；画像読取領域）が、画像表示部２００の表示画素アレイ２２０により規定される画像表示エリア（画像表示領域に平面的に重なるように積層配置されていることにより、画像表示エリアに所望の画像情報を表示することができる（画像表示機能）とともに、センサアレイ１２０上の画像読取エリアに載置された被写体の画像を読み取ることができる（画像読取機能）。

このような構成を有する画像読取装置によれば、上述した第１の実施形態と同様に、画像表示部側にのみ実装したドライバＩＣチップにより、画像読み取り動作（画像読取機能）及び画像表示動作（画像表示機能）の双方を実行することができるので、個別にドライバＩＣチップを実装した画像読取部及び画像表示部を積層配置した構成に比較して、製造プロセスや部品点数を削減して低コスト化を図りつつ、実装面積を縮小することができるとともに、同一の領域で画像表示と被写体画像の読み取りの双方を良好に行うことができる。

また、前述の第１の実施形態のように、画像読取部１００の絶縁性基板１１０上に、ドライバＩＣチップを配置、実装した場合、図１１（ａ）に示すように、ドライバＩＣチップＤＩＣがセンサアレイ１２０表面の検知面ＤＴＣよりも突出することになるため、被写体（例えば、指ＦＧ）を検知面ＤＴＣに載置する際に当接して障害となり（図中、ＰＴで表記）、指ＦＧを良好に密着させることができず、良好な指紋画像の読み取り動作、及び、正確な個人認証処理を実行することができなくなる可能性がある。また、検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧと、ドライバＩＣチップＤＩＣとが密接することになるため、指ＦＧに帯電した静電気により、ドライバＩＣチップＤＩＣが破損したり、誤動作を生じたりする等の可能性がある。

これに対して、本実施形態においては、被写体が載置される画像読取部１００ではなく、下層側の画像表示部２００の絶縁性基板２１０上に、ドライバＩＣチップＤＩＣを配置、実装するように構成したので、図１１（ｂ）に示すように、被写体画像の読取時（個人認証処理時）に、指ＦＧがドライバＩＣチップＤＩＣに接触することがなく、良好に検知面ＤＴＣに密着させることができるとともに、指ＦＧに帯電した静電気によるドライバＩＣチップＤＩＣの破損や誤動作の発生を抑制することができる。

＜他の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置のさらに他の実施形態について簡単に説明する。
図１２は、本発明に係る画像読取装置のさらに他の実施形態を示す全体構成図である。ここで、上述した第１及び第２の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。

上述した各実施形態においては、画像読取部１００における画像読み取り動作、又は、画像表示部２００における画像表示動作を行うための各種駆動信号を生成、出力する各ドライバが、ドライバＩＣチップの形態を有し、絶縁性基板１１０又は２１０上に実装された構成を示したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、各ドライバ１３０Ｚ及び１４０Ｚ、２３０Ｚ及び２４０Ｚを、絶縁性基板１１０又は２１０上に、例えば、低温ポリシリコン製造プロセスを用いた薄膜トランジスタ素子（薄膜積層構造を有する機能素子）等を適用して、センサアレイ１２０（フォトセンサＰＳ）や表示画素アレイ２２０（液晶画素Ｐｘ）と略同時に一体的に形成するようにしてもよい。

この場合、各ドライバ１３０Ｚ及び１４０Ｚ、２３０Ｚ及び２４０Ｚの厚さを薄くすることができるとともに、センサアレイ１２０又は表示画素アレイ２２０と各ドライバ１３０Ｚ及び１４０Ｚ、２３０Ｚ及び２４０Ｚの機能回路部を一体的に形成することができるので、画像読取部１００の検知面ＤＴＣに被写体を良好に載置、密着させて、良好な画像読み取り動作及び正確な個人認証処理を実現することができるとともに、画像読取装置を搭載した機器の一層の低コスト化及び小型薄型化を図ることができる。

なお、上述した各実施形態においては、画像表示部として、透過型の液晶画素アレイ（液晶表示パネル）と、面光源型のバックライトを備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ素子等の発光素子を含む表示画素を２次元配列した自己発光型の表示パネルを適用するものであってもよい。この場合には、画像表示部からの放射光により、上述した画像表示動作及び画像読み取り動作を実現することができるので、上述したバックライトや、該バックライトを発光駆動制御するための制御回路や電源回路等を省略することができ、画像表示部及び画像読取部からなる画像読取装置を搭載した機器の一層の小型薄型化及び省電力化を図ることができる。

本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置に適用可能な画像読取部の一構成例を示す要部構成図である。 本実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。 本実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る画像読取部に適用可能なソースドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る画像読取部（フォトセンサアレイ）における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係る画像読取部を指紋読取センサに適用した場合の指紋画像の読み取り動作を示す概念図である。 本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一構成例を示す要部構成図である。 本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリア（画像読取領域）と、画像表示部における画像表示エリア（画像表示領域）との関係を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す全体構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置に特有の作用効果を説明するための概略図である。 本発明に係る画像読取装置のさらに他の実施形態を示す全体構成図である。

符号の説明

１００ 画像読取部
１１０ 絶縁性基板
１２０ センサアレイ
１３０ 走査ドライバ
１４０ 読出ドライバ
１５０ 信号配線
２００ 画像表示部
２１０ 絶縁性基板
２２０ 表示画素アレイ
２３０ 走査ドライバ
２４０ データドライバ
ＰＳ フォトセンサ
Ｐｘ 液晶画素
ＢＬＴ バックライト
ＦＰＣ フレキシブルプリント基板

Claims (11)

1. 特定の画像領域に所望の画像情報を表示する画像表示機能と、前記特定の画像領域に載置された所望の被写体の画像を読み取る画像読取機能と、を備えた画像読取装置において、
   少なくとも前記画像情報に応じた階調の光を視野側に放射する複数の表示画素が、第１の基板上に二次元配列された表示画素アレイを有する画像表示手段と、
   透過性を有し、少なくとも前記被写体の画像を読み取る複数の読取画素が、第２の基板上に二次元配列された読取画素アレイを有する画像読取手段と、
   前記画像表示手段及び前記画像読取手段のいずれか一方側にのみ設けられ、前記画像表示手段における画像表示動作を行うための第１の駆動信号群、及び、前記画像読取手段における画像読取動作を行うための第２の駆動信号群を生成して出力する駆動制御手段と、
   前記画像表示手段と前記画像読取手段とを電気的に接続し、少なくとも前記第１の駆動信号群及び前記第２の駆動信号群のいずれか一方を伝達する接続手段と、
   を具備し、
   少なくとも、前記画像表示手段の前記視野側に前記画像読取手段が積層配置されるとともに、前記表示画素アレイにより規定される画像表示領域に平面的に重なるように、前記読取画素アレイにより規定される画像読取領域が設定されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記接続手段は、可撓性を有する配線基板からなる信号配線部材を有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記第１の駆動信号群を生成する第１の機能回路部と、前記第２の駆動信号群を生成する第２の機能回路部と、を具備し、
   前記第１の機能回路部及び前記第２の機能回路部は、個別の回路構成を有していることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記第１の駆動信号群を生成する第１の機能回路部と、前記第２の駆動信号群を生成する第２の機能回路部と、を具備し、
   前記第１の機能回路部及び前記第２の機能回路部は、一部の回路構成を共有していることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
5. 前記駆動制御手段は、集積回路チップの形態を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
6. 前記駆動制御手段は、薄膜積層構造を有する機能素子により構成され、前記表示画素とともに前記第１の基板上に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
7. 前記駆動制御手段は、薄膜積層構造を有する機能素子により構成され、前記読取画素とともに前記第２の基板上に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
8. 前記画像読取手段は、前記画像表示手段の前記表示画素から放射され、該画像読取手段を透過し、前記画像読取領域上に設けられた検知面に載置された前記被写体により反射された光を、前記読取画素により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像読取装置。
9. 前記読取画素は、透過性を有する前記第２の基板上に、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成された透過性を有する電極材料からなるソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、透過性を有する電極材料からなる第１のゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、遮光性を有する電極材料からなる第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成され、前記被写体が載置される前記検知面と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置。
10. 前記画像表示手段は、少なくとも、面光源を構成し、特定の一面方向に光を放射する発光手段と、前記発光手段の前記一面側に配置され、液晶画素を二次元配列した透過型の液晶表示パネルと、を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置。
11. 前記画像表示手段は、少なくとも、発光素子を含む前記表示画素を二次元配列した自己発光型の表示パネルを備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置。
    

Images