JP4743579B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
<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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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