JPH05183146A - 画像読み取り素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】画像情報を電気信号に変換する画素を集積して
なる画像読み取り素子において、画素が有機光導電体層
を介して設けられた電極対を備え、電極対のうち少なく
とも１つの電極は金属電極からなり、金属電極と有機光
導電体層との間に金からなる中間層を有する画像読み取
り素子。 【効果】従来になかった大面積に成膜可能であって実用
的な感度、応答速度を兼ね備えしかも信頼性に優れたイ
メージセンサーを作り上げることが可能となり、工業的
に極めて有用なイメージセンサーを提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を電気信号に変
換し、電気信号として取り出すイメージセンサーに用い
られる画像読み取り素子に関するものであり、有機系の
光導電材料を光電変換材料として使用したセンサーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光センサーは光強度の計測に、またロボ
ット、各種オートメーションシステムにおける位置セン
サーとして、また情報通信、情報処理における画像情報
の読み取りなどに広く用いられている。特に画像情報処
理の技術、能力の進歩した今日、高性能な画像情報の入
力装置としてのイメージセンサーの進歩が強く望まれて
いる。ファクシミリ、ワードプロセッサ、電子ファイル
システムなどは画像入力装置を必要とする代表的な装置
である。

【０００３】このような入力装置としては、ビデオカメ
ラのような二次元情報を取り出すものと、ラインセンサ
ーを使用して画像をスキャンして読み出すイメージスキ
ャナーが考えられるが、通常十分な解像力（画素数）を
得るためにラインセンサーを使用したイメージスキャナ
ーが使用されている。ラインセンサーとしては、結晶シ
リコンを使用した電荷結合素子が代表的であるが、素子
の大きさに限界があって、大きな面積の画像を読み取る
には縮小光学系を使用するか、素子を多数高精度に並べ
る必要がある。それに対して硫化カドミウム、アモルフ
ァスシリコンを光導電面としたセンサーは比較的大きな
面積が可能であり、ロッドレンズアレイを併用して等倍
密着型のラインセンサーが一部実用化されている。

【０００４】しかし、従来のこのような光導電材料は成
膜の方法に制約があって量産性が低く、実質的には大面
積の画像をスキャンする長いラインセンサーを作ること
は困難であった。一方光導電材料として有機系の材料を
使用したセンサーは、成膜が塗布液からの塗布によって
行なうことができ容易であり、生産性に優れているこ
と、大面積化が容易であること、暗導電性が低くシグナ
ル／ノイズ比（以下「Ｓ／Ｎ比」と略す）を大きく取れ
るなどいくつかの有利な点を有している。そのため有機
材料を光導電面に使用したイメージセンサーの例がいく
つか知られている（例えば特開昭６１−２８５２６２号
公報、特開昭６１−２９１６５７号公報、特開平１−１
８４９６１号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら有機系の
材料を使用したセンサーにおいては、該有機光導電体層
とこれに接する金属電極の電極材料との組合せによって
はセンサー使用中に金属電極が酸化され電気抵抗値が増
大するために、有機光導電体層に印加される電圧が低下
し、その結果としてセンサーとしての性能が低下すると
いう問題があった。このような課題を解決する手段とし
て、有機光導電体層と直接に接触する金属電極の膜厚を
形成酸化膜の膜厚より厚くする方法、有機光導電体層と
電極との間に例えばインジウム・スズ酸化物のような導
電性酸化物の中間層を形成する方法がある。しかしなが
ら金属電極の膜厚を厚くしても一定膜厚の酸化膜は形成
され抵抗値は増大するという欠点があり、また導電性酸
化物層の形成は電極形成のためのプロセス時間が増加す
るという問題点があり、信頼性の高いセンサーの実用化
は困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは有機光導電
材料を用いたイメージセンサーに関する上記課題につい
て鋭意検討した結果、有機光導電体層と金属電極との間
に金からなる中間層設けることで高感度で応答性の速
い、しかも信頼性に優れたイメージセンサが得られるこ
と見いだし本発明を完成した。即ち本発明の要旨は画像
情報を電気信号に変換する画素を集積してなる画像読み
取り素子において、該画素が有機光導電体層を介して設
けられた電極対を備え、該電極対のうち少なくとも１つ
の電極は金属電極からなり、該金属電極と有機光導電体
層との間に金からなる中間層を有することを特徴とする
画像読み取り素子に存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明の画像読み取り素子を用いたセンサーの全体構成の
一例を図−１に示す。この例ではいわゆる密着型のライ
ンセンサーの例が示されている。原稿（４）面にＬＥＤ
アレイ（３）よりなる光源から照射し、反射した光はロ
ッドレンズアレイ（２）によってラインセンサーの画像
読み取り素子（１）に照射され、個々の画素で光電変換
された信号は個別電極につながったスイッチング素子を
介して逐次時系列信号として読み出されていく。原稿面
がイメージセンサー部に対し相対的に移動し原稿面全体
が電気信号として読み出されていく。光電変換により各
画素に生じた光電流は、その電荷をコンデンサーに蓄積
し読み出す電荷蓄積型と、光電流そのものを読み出す光
電流型とがあるが、感度を要求する場合は電荷蓄積型が
好ましい。このように光導電体層と電極対からなる画素
は一次元に並べられラインセンサーとして、また二次元
上に並べられ撮像素子として使用される。

【０００８】センサー中の画像読み取り素子のうちいわ
ゆるサンドイッチ型素子の構成例を図−２に示す。この
場合、導電性金属酸化物からなる個別電極（５）を設け
た支持体（８）上に有機光導電体層（６）が形成され、
更にその上に金からなる中間層（７）を介し金属電極で
ある共通電極（９）が設けられる。導電性金属酸化物か
らなる個別電極（５）と有機光導電体層（６）との間に
は電荷注入素子のためのブロッキング層が設けられても
良い。個別電極（５）のひとつ及びこれに対向する共通
電極（９）から形成される電極対、並びに電極対の間に
介在する有機光導電体層（６）でひとつの画素が構成さ
れ、個別の画素の光に応じた信号を取りだせる。電極対
の一方及び有機光導電体層は各画素共通でよい。また少
なくとも一方の電極は光の入射通路になり十分光を透過
する透明電極であることが必要であり、上記の構成例で
は個別電極が透明電極である。

【０００９】透明電極としては酸化インジウム、酸化ス
ズ、インジウム・スズ酸化物膜などの導電性金属酸化
物、また金、プラチナなどの金属の薄い膜が挙げられ
る。金属電極には種々の金属が使用でき、例えばアルミ
ニウム、チタン、銀、銅、ニッケル、クロム、モリブデ
ン、タンタル、ダングステンなどが挙げられる。支持体
側から露光を行なう場合、支持体も十分光を透過するこ
とが必要である。

【００１０】本発明は素子構成が図−３に一例を示すい
わゆるプレーナー型の場合であってもよい。この場合、
金属電極である個別電極（５）と金属電極である共通電
極（９）は支持体（８）上に形成された光導電体層
（６）の上部に設けられており、金からなる中間層
（７）は個別電極（５）及び共通電極（９）に直接接し
て設けられる。

【００１１】又、金属電極である個別電極と金属電極で
ある共通電極は支持体上に設けられていてもよいが、こ
の場合は、更にその上に光導電体層が設けられ該個別電
極及び該共通電極と光導電体層との間には金からなる中
間層が各々設けられることが必要である。これらの金属
電極には種々の金属が使用でき、前記記載のものを用い
ることができる。

【００１２】本発明の有機光導電体層としてはアゾ顔
料、フタロシアニン顔料、多環キノン顔料、ペリレン顔
料、メロシアニン顔料、スクウエアリウム顔料等、電荷
発生物質をバインダー樹脂に分散させた層構成、あるい
は真空蒸着した層構成が挙げられる。また、該電荷発生
物質および電荷移動物質を有効成分として含有し、両物
質をバインダー樹脂に分散した層構成、また電荷発生
層、電荷移動層を積層した層構成が挙げられる。

【００１３】本発明の画像読み取り素子が高い信頼性を
保つためには金属電極と有機光導電体層との界面での金
属電極酸化による劣化を防止する必要があり、そのため
に金属電極と光導電体層との間に金からなる中間層が設
けられる。該中間層の作製はスパッター法、真空蒸着
法、メッキ法のいずれの方法で作成されてもよい。

【００１４】該中間層の膜厚は１０ｎｍから３００ｎｍ
が好ましいが薄すぎるとこれに接する金属電極の酸化防
止作用が十分でなく、また該中間層の膜厚が厚すぎると
有機光導電体層との付着力が弱まりかえって信頼性が低
下するのでより好ましくは２０ｎｍから１００ｎｍであ
る。該中間層の金の純度としてはおおよそ９５％以上が
好ましいが、純度が低くなりすぎると劣化されやすくな
り、信頼性が低下するのでより好ましくは９９％以上で
ある。

【００１５】

【発明の効果】本発明により、従来になかった大面積に
成膜可能であって実用的な感度、応答速度を兼ね備えた
しかも信頼性に優れたイメージセンサーを作り上げるこ
とが可能となり、工業的に極めて有用なイメージセンサ
ーを提供することができる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明をより詳細に説明するため、実
施例、比較例をあげ説明するが、本発明はこれらの例に
限定されるものではない。

【００１７】

【実施例１】電荷発生物質のフタロシアニンとしてＸ線
回折において、図−４に典型的なパターンを示したよう
に、ブラック角（２θ±０．２°）９．７°、２４．１
°、２７．３°などにピークを有し、とくに２７．３°
に一番強い明瞭なピークを示すことを特徴とする結晶型
を有するオキシチタニウムフタロシアニン１０ｇをｎ−
プロパノール中でサンドグラインダーによって分散処理
し、ポリビニルブチラール樹脂（積水化学（株）製、商
品名エスレックＢＨ−３）５ｇをｎ−プロパノールに溶
解した液と混合し塗布液を得た。この液を浸漬法によっ
てインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の透明電極を設け
たガラス板上に塗布乾燥し、０．４μｍの電荷発生層を
設けた。次にポリカーボネート（商品名ノバレックス７
０２５Ａ、三菱化成（株）製）１００ｇ、下記式（１）
に示される化合物１６０ｇ、下記式（２）で表される化
合物４０ｇをジオキサン中に溶解し、上記電荷発生層上
に浸漬塗布し、乾燥後１μｍの電荷移動層を設けた。こ
の上に純度９９．９９％の金を真空蒸着し膜厚４０ｎｍ
の中間層を設け、更にこの上にアルミニウムを真空蒸着
し膜厚１００ｎｍの対向電極を設けた。この素子をサン
プルとしイメージセンサーの一画素としての評価を行な
った。

【００１８】

【化１】

【００１９】画素の評価はインジウム・スズ酸化物の透
明電極を正側電極としアルミニウム電極を負側電極とし
て素子に２０Ｖの電圧を印加し、透明電極側より５７０
ｎｍをピーク波長とする黄色発光ダイオードを光源とし
て露光して、光電流値および暗電流値を測定した。その
結果初期の光電流値は１００ｌｕｘの照度の露光下で
８．８×１０^-6Ａ／ｃｍ²であり、暗電流値は８．０×
１０^-7Ａ／ｃｍ²であった。次に素子に２０Ｖの電圧を
印加し透明電極側より５７０ｎｍをピーク波長とする黄
色発光ダイオードを光源として１０時間露光した後に同
一光源を用いて測定した光電流値は７．９^-6Ａ／ｃｍ²
であり、暗電流値は７．９×１０^-7Ａ／ｃｍ²であっ
た。さらにこの素子を同一光源を用い１００時間露光し
た後の光電流値および暗電流値は１０時間露光後の値と
差異がなかった。

【００２０】

【比較例１】金からなる中間層を設けないことの他は実
施例１と同様にして素子を作製し、実施例１と同様にイ
メージセンサーの一画素としての評価を行なった。初期
の光電流値および暗電流値は実施例１と同一であったが
露光１００時間後の光電流値は１．６×１０^-7Ａ／ｃｍ
²、暗電流値は０．８８×１０^-7Ａ／ｃｍ²であり、また
目視観察ではアルミニウム電極の通電部表面は金属光沢
を失っており電極の劣化により著しく性能が劣化したこ
とが判った。

【００２１】

【実施例２】透明電極と電荷発生層との間にブロッキン
グ層として膜厚５０ｎｍの酸化珪素蒸着膜を設けたこと
の他は実施例１と同様の層構成の素子を１ｍｍあたり８
素子、全体で４００素子を一次元上に並べ、図−２のサ
ンドイッチ型素子を作製し、電荷蓄積型の基本回路で、
アナログスイッチ、アンプで増幅、２値化の回路を接続
し受光部を形成した。さらに、ロッドレンズアレイ、Ｌ
ＥＤ照明系を取り付け、ラインイメージセンサーを作製
した。スイッチングの基本周波数は２００ＫＨＺ、ライ
ン走査時間（繰り返し時間）は１０ｍｓｅｃである。こ
のイメージセンサにより、原稿を走査したところ、白黒
二値の信号が誤りなく得られた。この信号をコンピュー
タに送り、ＣＲＴディスプレー上にえがいたところ、明
瞭な原稿のパターンが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像読み取り素子を用いるイメージセ
ンサー全体構成の概念図。

【図２】本発明画像読み取り素子の具体例であって、サ
ンドイッチ画像読み取り素子の一例を説明する図面。図
−２ａ）は上面説明図、図−２ｂ）は図−２ａ）中のＡ
−Ａ’線に沿った断面説明図。

【図３】本発明画像読み取り素子の具体例であって、プ
レーナー型の画像読み取り素子の一例を説明する図画。
図−３ａ）は上面説明図、図−３ｂ）は図−３ａ）中の
Ｂ−Ｂ’線に沿った断面説明図。

【図４】本発明画像読み取り素子に、実施例において電
荷発生材料として用いたオキシチタニウムフタロシアニ
ンの結晶のＸ線回折スペクトル。

【符号の説明】

１ センサー ２ ロッドレンズアレイ ３ ＬＥＤアレイ ４ 原稿 ５ 個別電極 ６ 有機光導電体層 ７ 中間層 ８ 支持体 ９ 共通電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 啓 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三 菱化成株式会社総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を電気信号に変換する画素を
   集積してなる画像読み取り素子において、該画素が有機
   光導電体層を介して設けられた電極対を備え、該電極対
   のうち少なくとも１つの電極は金属電極からなり、該金
   属電極と有機光導電体層との間に金からなる中間層を有
   することを特徴とする画像読み取り素子。