JPH03289523A - カラーセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ファクシミリ用イメージセンサの受光素子、
各種産業用センサなどに使用され、入射光の色を識別す
るカラーセンサに関するものである。

［従来の技術］ 入射光の色を識別するためのカラーセンサとして、赤（
Ｒ）、緑（Ｇ）及び、青（Ｂ）の各色の領域の光エネル
ギーに対応するそれぞれ異なるバンドギャップを有する
３種の感光層を積層したものが知られている。上記カラ
ーセンサでは、それぞれの感光層にて光電変換されて得
られた光電流の強度から、入射光の色を識別している。

ところが、上記カラーセンサではひとつの感光層で生じ
たキャリアの一部が別の感光層にまで移動することがあ
り、このような場合には上記キャリアに対応する光電流
の強度に誤差を生じ、入射光の色を正確に識別できなく
なる。

そこで、各感光層で生じた光電流の強度の誤差を低減さ
せ、入射光の色を正確に識別するための技術が種々提案
されており、例えば第２図にその構成を示すカラーセン
サが知られている。

第２図のカラーセンサは、絶縁基板２１上に、赤色領域
の光エネルギーに対してバンドギャップを有するＲ感光
層２２、緑色領域の光エネルギーに対してバンドギャッ
プを有するＧ感光層２３、及び、青色領域の光エネルギ
ーに対してバンドギャップを有するＢ感光層２４を積層
し、絶縁基板２１とＲ感光層２２の間に第一の電極２５
、Ｒ感光層２２とＧ感光層２３の間に第二の電極２６、
Ｇ感光層２３とＢ感光層２４の間に第三の電極２７を配
置し、更にＢ感光層２４の上面に第四の電極２８が備え
られている。

上記各電極のうち、第一の電極２５を除く第二乃至第四
の電極は、いずれも透明電極であり、各感光層の上面全
面に形成されている。また、上記各感光層は、それぞれ
のバンドギャップに対応する色の光を完全に吸収する厚
さに略等しい厚さにて形成されている。

第２図に示すカラーセンサでは、光は先ず最上層の透明
電極２８を透過してＢ感光層２４に入射する。Ｂ感光層
２４は、青色領域の光エネルギーに対してバンドギャッ
プを有するので、入射光のうち青色領域の波長の成分に
よりキャリアが生じ、該キャリアは感光層２４を上下に
挟む透明電極２８及び２７に印加されている電圧により
光電流を生じる。上記感光層２４に生じた光電流は、上
記透明電極２８または２７のいずれか、例えば透明電極
２８から取り出される。

入射光のうちＢ感光層２４で光電変換されなかった残り
の成分は、次に、透明電極２７を透過してＧ感光層２３
に入射する。Ｇ感光層２３は、緑色領域の光エネルギー
に対してバンドギャップを有するので、入射光のうち緑
色領域の波長の成分によりキャリアが生じ、Ｇ感光層２
３を上下に挟む透明電極２７及び２６に印加されている
電圧により光電流を生じる。上記Ｇ感光層２３に生じた
光電流は、上記透明電極２７または２６のいずれか、例
えば透明電極２７から取り出される。

入射光のうちＢ感光層２４及びＧ感光層２３で光電変換
されなかった残りの成分は、次に、透明電極２６を透過
してＲ感光層２２に入射する。Ｒ感光層２２は、赤色領
域の光エネルギーに対してバンドギャップを有するので
、入射光のうち赤色領域の波長の成分によりキャリアが
生じ、Ｒ感光層２２を上下に挟む透明電極２６及び電極
２５に印加されている電圧により光電流を生じる。上記
Ｒ感光層２２に生じた光電流は、上記透明電極２６また
は電極２５のいずれか、例えば透明電極２６から取り出
される。

そして、上記各感光層から取り出された光電流の強度か
ら、入射光の色が識別される。

上記第２図に示すカラーセンサは各感光層の間に電極を
挟み、該電極により上記各感光層を仕切る構成となって
いるので、Ｂ感光層２４で光電変換されて生じたキャリ
アはＢ感光層２４とＧ感光層２３との間に備えられてい
る透明電極２７に入射し、また、Ｇ感光層２３で光電変
換されて生じたキャリアはＧ感光層２３とＲ感光層２２
との間に備えられている透明電極２６に入射して、とも
に別の感光層に移動することが避けられる。従って、上
記第２図に示すカラーセンサによれば、各感光層にて、
入射光のＲ，ＧＳＢ各色の成分の強度に略正確に対応す
る光電流が得られるとの利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記第２図に示す従来のカラーセンサは
、透明電極２６がＲ感光層２２及びＧ感光層２３に対す
る電圧印加に共用され、また、透明電極２７がＧ感光層
２３及びＢ感光層２４に対する電圧印加に共用されてい
るので、各電極に対する印加電圧の配分が複雑になると
の問題がある。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
入射光の色を正確に識別することができ、かつ、各感光
層に対する電圧印加が容易であるカラーセンサを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わるカラーセンサは、入射光の色を識別する
カラーセンサにおいて、絶縁基板と、上記絶縁基板上に
備えられた赤色領域の光エネルギーに対してバンドギャ
ップを有する第一の感光層と、上記第一の感光層上に備
えられた緑色領域の光エネルギーに対してバンドギャッ
プを有する第二の感光層と、上記第二の感光層上に備え
られた青色領域の光エネルギーに対してバンドギャップ
を有する第三の感光層と、上記第一乃至第三の各感光層
の上面端部に備えられた各一対の電極とからなり、上記
第二及び第三の感光層がそれぞれのバンドギャップに対
応する光が完全に吸収される厚さよりも厚く形成されて
いることを特徴としている。

上記本発明に係わるカラーセンサは、また、上記第一乃
至第三の各感光層の上面端部に備えられた各一対の電極
のそれぞれ一方が互いに接続されて王者共通の電極を形
成していることも特徴としている。

［作用］ 本発明のカラーセンサは、緑色領域の光エネルギーに対
してバンドギャップを有する第二の感光層と、青色領域
の光エネルギーに対してバンドギャップを有する第三の
感光層とが、それぞれのバンドギャップに対応する光が
完全に吸収される厚さよりも厚く形成されている。そこ
で、入射光のうち青色領域の波長を有する成分は上記第
三の感光層にて、また、緑色領域成分の波長を有する成
分は上記第二の感光層にて、それぞれ完全に吸収されそ
れぞれの強度に対応するキャリアを生じる。

上記キャリアは、上記第二及び第三の感光層の上面端部
に各一対備えられている電極に印加される電圧により光
電流を生じるが、このとき、上記第二及び第三の感光層
の光の吸収に関与しない（即ち、光電変換に関与しない
）部分が上記各感光層にて生じた光電流に対して実質的
に絶縁体として作用する。従って、上記第二及び第三の
感光層で生じたキャリアが別の感光層に移動することを
避けることができ、上記各感光層のキャリア生成量（即
ち、入射光の各色成分の強度）に正確に対応する光電流
が、それぞれの感光層から取り出される。

そして、第一の感光層には、上記第二及び第三の感光層
で吸収されなかった波長の成分、即ち赤色領域の波長を
有する成分だけが入射するので、該成分の強度に正確に
対応する光電流が取り出される。

上述の様に、本発明のカラーセンサでは、各感光層から
、入射光の各色の成分の強度に正確に対応する光電流を
取り出すことができるので、入射光の色を正確に識別す
ることができる。

また、本発明のカラーセンサでは、各感光層で生じたキ
ャリアが別の感光層に移動することを避けるために各感
光層の間に電極を形成しなくともよいので、各感光層に
対する電圧の印加を各感光層の上面端部に各一対備えて
いる電極によく、電圧の印加が容易になる。

さらに、本発明に係わるカラーセンサは、上記各感光層
の上面端部に備えられた各一対の電極のそれぞれ一方が
互いに接続されて三者共通の電極を形成しているので、
供給電圧が−通りで済み信号処理が単純化される。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を第１図を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明のカラーセンサの一実施例の構成を示
す断面図である。上記カラーセンサは、ガラス等の絶縁
基板１上に、赤色領域の光エネルギーに対してバンドギ
ャップを有する第一の感光層（以下Ｒ感光層と略記する
ことがある）２、緑色領域の光エネルギーに対してバン
ドギャップを有する第二の感光層（以下Ｇ感光層と略記
することがある）３、及び青色領域の光エネルギーに対
してバンドギャップを有する第三の感光層（以下Ｂ感光
層と略記することがある）４がこの順に積層されて備え
られていて、上記第一乃至第三の各感光層の上面端部に
は各一対の電極、Ｒ感光層の上面端部に電極５ａと５ｂ
、Ｇ感光層の上面端部に電極６ａと６ｂ、及び、Ｂ感光
層の上面端部に電極７ａと７ｂが備えられている構成を
有している。

上記各感光層の上面端部に備えられているそれぞれ一対
の電極の一方５ａ、６ａ及び、７ａは、上記絶縁基板１
上の感光層が形成されていない領域にて、三者が共通電
極を形成するように積層されている。また、上記一対の
電極の他方５ｂ１６ｂ及び、７ｂは、それぞれの感光層
にて生じた光電流の取り出し電極を兼ねている。

上記Ｒ感光層２は、赤色領域の光エネルギーに対するバ
ンドギャップ（１，９ｅＶ以下）を有する材質、例えば
アモルファスシリコン（ａ−８ｉ）からなり、赤色光が
完全に吸収される膜厚に形成されている。上記Ｒ感光層
２の厚さは１〜２μｍの範囲であることが好ましい。

上記Ｇ感光層３は、緑色領域の光エネルギーに対するバ
ンドギャップ（１，９〜２．２ｅＶの範囲）を有する材
質、例えばアモルファスシリコンカーバイト（Ｂ　　Ｓ
　１　ｚ−ｘｃｘ）からなり、緑色光が完全に吸収され
る膜厚よりも厚く、好ましくは緑色光が完全に吸収され
る膜厚の１．２倍以上の厚さに形成されている。上記Ｇ
感光層３の厚さは、０．５〜２μｍの範囲であることが
好ましい。

上記Ｂ感光層４は、青色領域の光エネルギーに対してバ
ンドギャップ（２，２〜２，５ｅＶの範囲）を有する材
質、例えば上記ａｓ１ｉ−ＸＣＩより炭素含有量の多い
アモルファスシリコンカーバイト（ａ　　Ｓ　Ｉ　ｘ−
ｙＣｙｓただしｙ≧Ｘ）からなり、青色光が完全に吸収
される膜厚よりも厚く、好ましくは青色光が完全に吸収
される膜厚の１，２倍以上の厚さに形成されている。上
記Ｂ感光層４の厚さは、０．５〜２μｍの範囲であるこ
とが好ましい。

上記各感光層を上記の範囲の厚さにて形成することによ
り、それぞれの感光層にて生じたキャリアがさらに下の
感光層に流れることを実質的に防ぐことかでき、入射光
のＲ，ＧＸＢ各色成分の強度に正確に対応する光電流を
各感光層から取り出すことができる。

上記カラーセンサでは、光は先ずＢ感光層４に入射する
。Ｂ感光層４は、青色領域の光エネルギーに対してバン
ドギャップを有するので、入射光のうち青色領域の波長
の成分によりキャリアが生じ、該キャリアはＢ感光層４
の上面端部に備えられている電極７ａ及び７ｂに印加さ
れている電圧により光電流を生じる。上記Ｂ感光層４に
生じた光電流は、上記電極７ｂから取り出される。ここ
で、上記Ｂ感光層４は、青色光が完全に吸収される膜厚
よりも厚く形成されている。従って、入射光の青色成分
は全て光電変換され、しかも、上記Ｂ感光層４の青色光
の吸収に関与しない部分が実質的な絶縁体として働くた
めに上記光電変換によって生じたキャリアは次のＧ感光
層３に流れることなく全て電極７ｂから光電流として取
り出される。この結果、入射光の青色成分の強度に正確
に対応する光電流が電極７ｂから取り出される。

次に、入射光のうちＢ感光層４で光電変換されなかった
残りの成分が、Ｇ感光層３に入射する。

Ｇ感光層３は、緑色領域の光エネルギーに対してバンド
ギャップを有するのでＢ感光層４の場合と同様にしてキ
ャリアを生じ、また、Ｇ感光層３は緑色光が完全に吸収
される膜厚よりも厚く形成されているので上記キャリア
はＢ感光層４の場合と同様に次のＲ感光層２に流れるこ
となく、該キャリア全てがＧ感光層３の上面端部に備え
られている電極６ａ及び６ｂに印加されている電圧によ
り光電流を生じ、該光電流は電極６ｂから取り出される
。この結果、入射光の緑色成分の強度に正確に対応する
光電流が電極６ｂから取り出される。

次に、入射光のうちＢ感光層４及びＧ感光層３で光電変
換されなかった残りの成分が、Ｒ感光層２に入射する。

Ｒ感光層２は赤色領域の光エネルギーに対してバンドギ
ャップを有するので、Ｒ感光層２の上面端部に備えられ
ている電極５ａ及び５ｂに印加されている電圧により、
Ｂ感光層４の場合と同様にして光電流を生じ、該光電流
は電極５ｂから取り出される。この結果、入射光の赤色
成分の強度に正確に対応する光電流が電極５ｂから取り
出される。

上記したように、本実施例のカラーセンサでは、上記各
感光層から、入射光のＲ，Ｇ、Ｂ各色の成分の強度に正
確に対応する光電流を取り出すことができるので、入射
光の色を正確に識別することができる。

また、本実施例のカラーセンサでは、ひとつの電極をそ
の上下の感光層にて共用することなく、各感光層にそれ
ぞれ一対の電極を備えているので、各感光層に対する印
加電圧が単純化される。さらに、上記電極は、それぞれ
その一方、５ａ、６ａ及び７ａが上記絶縁基板１上の感
光層が形成されていない領域にて積層され王者共通の電
極を形成しているので、各感光層に印加する電圧は−通
りで済み信号処理を容易にすることができる。上記の様
に、各感光層に各一対備えられた電極の一方を共通電極
とすることにより、配線が容易になるとの利点もある。

本実施例のカラーセンサは、例えば次の様にして製造す
ることができる。

先ず、ガラス等の絶縁基板１上に、ａ−８ｔをプラズマ
ＣＶＤ法により所定の厚さに堆積させ、Ｒ感光層２を形
成する。次に、Ｒ感光層２上にアルミニウム（ＡＩ）、
クロム（Ｃｒ）等の金属をメタルマスク等により蒸着し
、電極５ａ及び５ｂを形成する。ただし、電極５ａは、
Ｒ感光層２の上から絶縁基板１のＲ感光層が形成されて
いない部分にかけて形成する。

次に、電極５ａ及び５ｂが形成されたＲ感光層２上に、
１．９〜２．２ｅＶの範囲のバンドギャップを有するア
モルファスシリコンカーバイト（ａ　　ｓ　ｔ　５−ｘ
ｃｘ）をプラズマＣＶＤ法により所定の厚さに堆積させ
、フォトリソグラフィーにより上記ａｓＩ＋−ｘｃｘ層
のＲ感光層２上にある部分以外をエツチングし、Ｇ感光
層３を形成する。

上記フォトリソグラフィー及びエツチング操作は、電極
５ａの一部が露出する様に行なう。次に、Ｇ感光層３上
に電極５ａ及び５ｂと同様にして、電極６ａ及び６ｂを
形成する。ただし、電極６ａは、Ｇ感光層３の上から上
記電極５ａの露出部分にかけて形成する。

次に、電極６ａ及び６ｂが形成されたＧ感光層３上に、
２．２〜２，５ｅＶの範囲のバンドギャップを有する、
上記ａ　　Ｓ　１１−ｘ　Ｃｘより炭素含有量の多いア
モルファスシリコンカーバイト（ａ−８ｉ、−、Ｃ，、
ただしｙ≧Ｘ）をプラズマＣＶＤ法により所定の厚さに
堆積させ、フォトリソグラフィーにより上記ａ　　ＳＩ
＋−ｙＣｙ層のＧ感光層３上にある部分以外をエツチン
グし、Ｂ感光層４を形成する。上記フォトリソグラフィ
ー及びエツチング操作は、電極６ａの一部が露出する様
に行なう。

次に、Ｇ感光層３上に電極５ａ及び５ｂと同様にして、
電極７ａ及び７ｂを形成する。ただし、電極７ａは、Ｂ
感光層４の上から上記電極６ａの露出部分にかけて形成
する。

以上により、本実施例のカラーセンサが得られる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明のカラーセンサでは、各感
光層の間に透明電極を配置して各感光層を該透明電極に
て仕切ることなしに、Ｂ感光層及びＧ感光層を、青色及
び緑色領域の波長を有する光が完全に吸収される厚さよ
りも厚く形成することにより、各感光層にて入射光のＲ
，Ｇ、Ｂ各色の成分の強度に正確に対応する光電流を得
ることができる。従って、入射光の色を正確に識別する
ことができる。

また、本発明のカラーセンサでは、各感光層に対する電
圧の印加を各感光層の上面端部に各一対備えている電極
により行なえばよいので、電圧の印加が容易になる。

さらに、本発明のカラーセンサでは、上記各感光層の上
面端部に備えられた各一対の電極の一方が互いに接続さ
れて三者共通の電極を形成しているので、各感光層に印
加する電圧は−通りで済み信号処理を容易にすることが
できる。上記の様に、各感光層に各一対備えられた電極
の一方を共通電極とすることにより、配線が容易になる
との利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のカラーセンサの一実施例の構成を示
す断面図であり、 第２図は従来例の構成を示す断面図である。 １　・・・ガラス基板、 ２　・・・Ｒ感光層、 ３　・・・Ｇ感光層、 ４　・・・Ｂ感光層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光の色を識別するカラーセンサにおいて、 絶縁基板と、 上記絶縁基板上に備えられた赤色領域の光エネルギーに
   対してバンドギャップを有する第一の感光層と、 上記第一の感光層上に備えられた緑色領域の光エネルギ
   ーに対してバンドギャップを有する第二の感光層と、 上記第二の感光層上に備えられた青色領域の光エネルギ
   ーに対してバンドギャップを有する第三の感光層と、 上記第一乃至第三の各感光層の上面端部に備えられた各
   一対の電極とからなり、 上記第二及び第三の感光層がそれぞれのバンドギャップ
   に対応する光が完全に吸収される厚さよりも厚く形成さ
   れていることを特徴とするカラーセンサ。
2. （２）上記第一乃至第三の各感光層の上面端部に備えら
   れた各一対の電極のそれぞれ一方が互いに接続されて三
   者共通の電極を形成していることを特徴とする請求項第
   １項記載のカラーセンサ。