JPH06309450A - 画像入力装置及び画像入出力装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、軽量で、構造及び実装方法の簡単な画
像入力装置及び画像入出力装置及びその制御方法を提供
する。 【構成】 原稿入力モードとペン入力モードの切り替え
を行うモード制御部２４と、原稿入力モードの場合に
は、原稿面で反射した光を受光素子４で受光して原稿画
像として読み取り、ペン入力モードの場合には、反射板
６で反射したペンＰの先端部の影を含む光を受光素子４
で受光してペン入力画像として読み取る２次元イメージ
センサの読取部を有する画像入力装置であり、上記画像
入力装置と平面表示装置とを組み合わせた画像入出力装
置であり、上記画像入出力装置に光シャッタを設けた画
像入出力装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペン入力機能付き画像
入力装置及びペン入力機能付き画像入出力装置及びその
制御方法に係り、特に、小型、軽量で、構造が簡単な画
像入力装置及び画像入出力装置及びその制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のペン入力機能を有する装置として
は、抵抗値検出、静電容量、電磁誘導方式等を用いたデ
ジタイザがあった。デジタイザは、ペン先の位置座標を
デジタル的に検出し、ＸＹ座標として出力することによ
り、ペン入力画像を読み取る装置である。また、従来の
画像読取装置としては、リニアイメージセンサを用いて
機械的走査を行うスキャナや、電子的走査で画像を読み
取る２次元イメージセンサ（特開昭５７−１１５８８０
号公報、特開昭６４−６２９８０号公報参照）があり、
表示装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）や、エレク
トロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）等の平面表示装
置（特開平４−５５８１９号公報参照）があった。

【０００３】上記デジタイザと、画像読取装置とを組み
合わせると、例えば、図１１に示すようなペン入力機能
付き画像入力装置が形成される。図１１は、従来の画像
入力装置の模式断面説明図である。従来の画像読取装置
は、図１１に示すように、下から順に、２次元に配列さ
れた受光素子４から成る２次元イメージセンサが形成さ
れたセンサパネル１と、光源２と、デジタイザ３とが順
次積層され、更に表面を保護するために上下に透光性の
カバー５が形成された構成となっていた。ここでは、セ
ンサパネル１は、２次元イメージセンサの受光面が下に
なるように固定されている。

【０００４】上記構成の画像入力装置における入力動作
について、図１１を用いて説明する。まず、原稿読み取
りの場合、原稿を画像入力装置の下側にセットすると、
光源２からの光が原稿面３０で反射されてセンサパネル
１の下面の受光素子４に入射し、ここで、原稿の明暗に
応じた強さの反射光によって光電流が発生し、画像信号
として出力されるようになっていた。

【０００５】一方、ペン入力の場合、画像入力装置の上
方からの自然光によるペン（スタイラス）３１の影また
はペン先から発する光を、デジタイザ３で座標として検
出し、ペン入力画像を読み取るようになっていた。

【０００６】また、従来のペン入力機能付き画像入出力
装置としては、別個に形成されたペン入力装置（デジタ
イザ＋平面表示装置）と画像読み取り装置（２次元イメ
ージセンサ）とを組み合わせたものの他、図１２に示す
ように、２次元イメージセンサの受光面が下に向くよう
に設置されたセンサパネル１と、光源２と、液晶表示装
置（ＬＣＤ）等の平面表示装置から成る表示部７と、デ
ジタイザ３とが順次積層され、上下に透光性のカバー５
が形成された一体構成の画像入出力装置があった。

【０００７】上記構成の従来の画像入出力装置における
入出力動作について、図１２を用いて説明する。図１２
は、従来の画像入出力装置の模式断面説明図である。原
稿読み取りの場合、光源２からの光は原稿面３０で反射
されてセンサパネル１の受光素子４に入射して、光電変
換されて読み取られ、更に必要であれば読み取った画像
を表示部７で表示するようになっていた。

【０００８】ペン入力の場合は、上方からの自然光を光
源として、ペン３１の影をデジタイザ３で読み取るか、
あるいは、ペン３１の先端から発する光をデジタイザ３
で読み取って、画像処理して、更に必要であれば読み取
った位置情報を表示部７で表示するようになっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像入力装置は、ペン入力部としてのデジタイザ
と、原稿読取部としての画像読取装置とを別個の装置と
して含むために、体積、重量が大きくなり、小型軽量化
の妨げになるという問題点があり、更に、装置の構造が
複雑で、実装方法が繁雑になるという問題点があった。

【００１０】また、上記従来の画像入出力装置は、ペン
入力部としてのデジタイザと、原稿読取部としての画像
入力装置と、表示部としての平面表示装置とを別個の装
置として含むために、装置全体の体積、重量が大きくな
り、小型軽量化の妨げになるという問題点があり、更
に、装置の構造が複雑で、実装方法が繁雑であるという
問題点があった。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、小型軽量で、構造及び実装方法が簡単な画像入力装
置及び画像入出力装置及びその制御方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、基板上に２次元の
マトリクス状に複数の受光素子を配置した２次元イメー
ジセンサを用いた読取部を有する画像入力装置におい
て、原稿を読み取る原稿入力モードと入力補助具として
のペンの先端部の位置を読み取るペン入力モードとの切
り替えを行う選択部を設け、前記読取部が前記原稿入力
モードの場合に前記読取部の基板裏面からの入射光で原
稿を読み取り、前記ペン入力モードの場合に前記ペンの
先端部の位置を読み取る読取部とすることを特徴として
いる。

【００１３】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の画像入力装置の制御
方法において、ペン入力モードの場合に入力補助具とし
てのペンの先端部からの光を２次元イメージセンサの受
光素子で受光し、最明部を前記ペンの先端部の位置とし
て検出することを特徴としている。

【００１４】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、請求項１記載の画像入力装置の制御
方法において、ペン入力モードの場合に入力補助具とし
てのペンの先端部の影を含む光を２次元イメージセンサ
の受光素子で受光し、最暗部を前記ペンの先端部の位置
として検出することを特徴としている。

【００１５】上記従来例の問題点を解決するための請求
項４記載の発明は、請求項１記載の画像入力装置と、表
示部としての平面表示装置とを有する画像入出力装置で
あって、請求項１記載の選択部が原稿入力モードとペン
入力モードと前記表示部に画像を表示させる表示モード
との切り替えを行う選択部とすることを特徴としてい
る。

【００１６】上記従来例の問題点を解決するための請求
項５記載の発明は、請求項４記載の画像入出力装置にお
いて、表示部が２枚の透明基板の間に液晶を注入した液
晶表示装置であり、前記液晶表示装置の一方の基板の前
記液晶側とは反対側の面上に読取部の２次元イメージセ
ンサを形成したことを特徴としている。

【００１７】上記従来例の問題点を解決するための請求
項６記載の発明は、請求項４記載の画像入出力装置にお
いて、入射光の透過と反射とを切り替える光シャッタを
設けたことを特徴としている。

【００１８】上記従来例の問題点を解決するための請求
項７記載の発明は、請求項６記載の画像入出力装置の制
御方法において、原稿入力モードの場合には光シャッタ
を光を透過する状態とし、ペン入力モードの場合には前
記光シャッタを光を反射する状態とすることを特徴とし
ている。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、選択部で原稿入
力モードとペン入力モードとの切り替えを行い、読取部
で原稿入力モードを選択した場合に読取部の基板裏面か
らの入射光で原稿を読み取り、ペン入力モードを選択し
た場合にペンの先端部の位置を読み取る画像入力装置と
しているので、デジタイザを搭載しなくても、単一の２
次元イメージセンサで原稿入力とペン入力の両方を行う
ことができ、画像入力装置を小型軽量化して構造及び実
装方法を簡略にし、コストを低減できる。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、ペン入力モ
ードの場合にペンの先端部からの光を２次元イメージセ
ンサの受光素子で受光し、最明部をペンの先端部の位置
として検出する請求項１記載の画像入力装置の制御方法
としているので、単一の２次元イメージセンサで原稿入
力とペン入力の両方を行うことができ、デジタイザを不
要として画像入力装置を小型軽量化してコストを低減で
きる。

【００２１】請求項３記載の発明によれば、ペン入力モ
ードの場合にペンの先端部の影を含む光を２次元イメー
ジセンサの受光素子で受光し、最暗部をペンの先端部の
位置として検出する請求項１記載の画像入力装置の制御
方法としているので、単一の２次元イメージセンサで原
稿入力とペン入力の両方を行うことができ、デジタイザ
を不要として画像入力装置を小型軽量化してコストを低
減でき、更に専用の光源や光源付きの専用ペンを用いる
こと無く、外光を光源としてペン入力を行うことができ
るため、ペン入力操作を容易にし、更なる低コストを実
現できる。

【００２２】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の画像入力装置を用い、表示部としての平面表示装置
とを組み合わせ、請求項１記載の選択部が原稿入力モー
ド、ペン入力モードの他に表示部での表示を行う表示モ
ードも選択できる画像入出力装置としているので、デジ
タイザを搭載すること無く、原稿入力とペン入力、更に
表示を行うことができ、画像入出力装置を小型軽量化し
て構造及び実装方法を簡略にし、コストを低減できる。

【００２３】請求項５記載の発明によれば、表示部が２
枚の透明基板の間に液晶を注入した液晶表示装置とし、
液晶表示装置の基板の内、液晶側とは反対側の面上に読
取部の２次元イメージセンサが形成された請求項４記載
の画像入出力装置としているので、基板の数を少なくし
て画像入出力装置を更に薄型にし、コストを低減でき
る。

【００２４】請求項６記載の発明によれば、入射光の透
過と反射とを切り替える光シャッタを設けた請求項４記
載の画像入出力装置としているので、原稿入力モードの
場合は光シャッタを透過状態にして入射光を原稿面に照
射させ、ペン入力モードの場合は光シャッタを反射状態
にして入射光を反射させるよう制御すれば、原稿入力モ
ードでは原稿面で反射された光を受光素子で受光し、ペ
ン入力モードでは光シャッタで反射されたペン先の位置
情報を含む光を受光素子で受光するため、デジタイザを
用いること無く、単一の２次元イメージセンサで原稿を
移動させることなく原稿入力とペン入力の両方を行って
表示部に表示させることができ、画像入出力装置を小型
軽量化してコストを低減できる。

【００２５】請求項７記載の発明によれば、原稿入力モ
ードの場合には光シャッタを光を透過する状態とし、ペ
ン入力モードの場合には光シャッタを光を反射する状態
にする請求項６記載の画像入出力装置の制御方法として
いるので、原稿入力モードでは原稿面で反射された光を
受光素子で受光し、ペン入力モードではペン先の位置情
報を含む光を光シャッタで反射されて受光素子で受光す
るため、デジタイザを用いること無く、単一の２次元イ
メージセンサで原稿を移動させることなく原稿入力とペ
ン入力の両方を行って表示部に表示させることができ、
画像入出力装置を小型軽量化してコストを低減できる。

【００２６】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明の一実施例に係る画像入力
装置の模式断面説明図である。本実施例（第１の実施
例）の画像入力装置は、図１に示すように、透光性基板
１′に受光素子４が行方向と列方向の２次元に配列され
た２次元イメージセンサが形成され、受光面が下向きに
なるよう設置されたセンサパネル１と、センサパネル１
の受光部分を保護するカバー５と、センサパネル１の下
部に設置され、上方からの光を反射する反射板６とから
構成され、また、センサパネル１は、モード制御部２４
に接続され、入力モードの切り替え（モード選択）を行
うようになっている。

【００２７】尚、原稿の画像を読み取る場合は、反射板
６上に原稿を載せるか、或いは、開閉式の反射板６が開
くことにより反射板６の下の原稿面３０が露出し、セン
サパネル１の上面から入射する光がセンサパネル１及び
カバー５を透過して原稿面３０で反射し、その反射光を
受光素子４で受光して画像を読み取るようになってお
り、また、ペン入力の場合は、原稿を反射板６上から取
り除き、同様にセンサパネル１上面からの入射光を反射
板６の面で反射させ、その反射光を読み取ることでペン
３１のペン先の位置を検出するようになっている。

【００２８】ここで、本実施例の画像入力装置のセンサ
パネル１に用いられている２次元イメージセンサについ
て図２を用いて説明する。図２は、本実施例の画像入力
装置に用いられる２次元イメージセンサの等価回路図で
ある。本実施例の２次元イメージセンサは、光電変換部
である受光素子（ＰＤ）４と、ＰＤ４の寄生容量Ｃp 等
に蓄積された電荷を転送するスイッチング素子である薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）８とから構成される画素を１
単位として、画素が行方向と列方向の２次元に配列され
たものである。そして、受光素子４は薄膜トランジスタ
８のドレイン電極に接続され、薄膜トランジスタ８のゲ
ート電極は行毎に共通のゲート線（Ｇi ）に、ソース電
極は列毎に共通のデータ線（Ｄi ）にそれぞれ接続さ
れ、更に、ゲート線はシフトレジスタ９に接続され、デ
ータ線は負荷容量ＣL とアナログマルチプレクサ１０に
接続されている。

【００２９】次に、本実施例の２次元イメージセンサに
おける受光素子と薄膜トランジスタの具体的構成につい
て図３を用いて説明する。図３は、本実施例の２次元イ
メージセンサの１画素の断面説明図である。受光素子４
は、センサパネル１の基板１′上に、共通電極となるＴ
ｉ（チタン）等の金属電極１１と、各受光素子毎に分割
形成された水素化アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）から成る光導電層１２と、同様に分割形成され
た酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）から成る透明電極１
３とが順次積層するサンドイッチ型を構成している。
尚、受光素子４の中央部には上面からの入射光を透過さ
せるための光透過窓２５が設けられている。

【００３０】また、薄膜トランジスタ８は、センサパネ
ル１の基板１′上に、Ｔａ（タンタル）／ＴａＭｏ（タ
ンタルモリブデン）から成るゲート電極１４と、窒化シ
リコン（ＳｉＮx ）から成るゲート絶縁層１５と、水素
化アモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ：Ｈ）から成る
半導体活性層１６と、ゲート電極１４に対向するように
設けられたＳｉＮx から成るトップ絶縁層１７と、ｎ+
水素化アモルファスシリコン（ｎ+ ａ−Ｓｉ：Ｈ）から
成るオーミックコンタクト層１８と、Ｔｉから成るソー
ス電極１９及びドレイン電極２０と、ポリイミドから成
る層間絶縁層２１と、その上にＡｌ（アルミニウム）等
から成る配線層２２、またはトップ絶縁層１７の上部に
おいては遮光層２２′が順次積層された逆スタガ型のト
ランジスタである。

【００３１】更に、受光素子４及び薄膜トランジスタ８
が形成された基板全面を覆うように透明保護膜を形成し
たり、薄板ガラスを張り合わせることによりカバー５を
形成し、イメージセンサを保護するようにしている。そ
して、本実施例の画像入力装置では、センサパネル１の
下側からの光を受光するように、２次元イメージセンサ
の受光面が下向きになるように設置されている。

【００３２】次に、上記構成の画像入力装置における入
力制御方法について図１を用いて説明する。まず、モー
ド制御部２４により原稿入力モード又はペン入力モード
のいずれかを選択する。モードの選択により、センサパ
ネル１の２次元イメージセンサで読み取る信号を原稿画
像として読み取るか、ペン入力画像として読み取るかを
指定するためである。

【００３３】原稿入力モードの場合、原稿を反射板６の
上に上向きにセットし、センサパネル１の裏側、すなわ
ち上方から入射した自然光を光源として用いる。入射光
は、センサパネル１、カバー５を透過して原稿面３０で
反射され、２次元イメージセンサの受光素子４に入射す
る。そして、受光素子４では原稿の明暗に応じた反射光
が光電変換されて電荷が発生し、この電荷をＴＦＴ８の
スイッチング動作によりゲート線単位で順次転送し、得
られる電圧を増幅してアナログマルチプレクサ１０で順
次読み出すことにより原稿の画像を読み取るようになっ
ている。

【００３４】また、ペン入力モードの場合、ペン先の影
を利用してペン先の座標を検出する影モードと、ペン先
からの光を用いて検出する光モードとがあり、モード制
御部２４において影モード又は光モードを選択するよう
になっている。或いは、予めいずれか一方のモードでペ
ン入力を行うか設定し、設定したモードに限定してペン
入力を行うようにすることも可能である。

【００３５】ペン入力モードの影モードの場合、原稿入
力と同様にセンサパネル１裏側からの光、すなわち上方
からの自然光を光源として、ペン先の位置情報であるペ
ン先の影を含む光がセンサパネル１、カバー５を透過し
て、反射板６で反射され、受光素子４に入射して光電変
換される。影モードでは、最暗部がペン先の座標として
検出されるものである。

【００３６】一方、ペン入力モードの光モードの場合、
ペン先に設けられた光源から発した光は、センサパネル
１の裏側から入射して、センサパネル１、カバー５を透
過して反射板６で反射され、２次元イメージセンサの受
光素子４に入射する。ここで光電変換されて、最明部が
ペン先の座標として検出されるものである。

【００３７】次に、本実施例の画像入力装置のセンサパ
ネル１の２次元イメージセンサの製造方法について図４
を用いて説明する。図４は、本実施例の画像入力装置の
２次元イメージセンサの製造方法を示すプロセス断面説
明図である。ガラス基板１′上にタンタル（Ｔａ）をス
パッタ法により着膜し、フォトリソグラフィー及びエッ
チングによって所定の形状にパターニングして、ＴＦＴ
のゲート電極１４を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法
により窒化シリコン（ＳｉＮx ）、水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、ＳｉＮx を着膜し、上部の
ＳｉＮx 層をフォトリソグラフィー及びエッチングによ
りパターニングしてトップ絶縁層１７を形成する（図４
（ａ）参照）。

【００３８】そして、オーミックコンタクト層１８とし
てのｎ+ ａ−Ｓｉ層をＣＶＤ法により着膜して、ソース
電極１９、ドレイン電極２０及びフォトダイオードの金
属電極１１としてのチタン（Ｔｉ）をスパッタ法により
着膜する。その上に、光導電層１２としてのａ−Ｓｉ：
Ｈ層をＣＶＤ法により着膜し、スパッタリング法により
透明電極１３としてのＩＴＯを着膜した後、フォトリソ
グラフィー及びエッチングにより、ＩＴＯ、ａ−Ｓｉ：
Ｈ層を連続してパターニングして、透明電極１３と光導
電層１２を形成する。ここで、フォトダイオードの中央
部分に基板１′裏面からの光を透過する光透過窓２５が
形成される（図４（ｂ）参照）。

【００３９】次に、Ｔｉ，ｎ+ ａ−Ｓｉ，ａ−Ｓｉ：Ｈ
を連続してエッチングしてパターニングし、ＴＦＴのソ
ース電極１９、ドレイン電極２０、オーミックコンタク
ト層１８、半導体活性層１６、及びフォトダイオードの
金属電極１１を形成する（図４（ｃ）参照）。

【００４０】そして、層間絶縁層２１としてのポリイミ
ドを塗布して、パターニングし、その上にアルミニウム
（Ａｌ）を着膜し、フォトリソグラフィー及びエッチン
グによりパターニングして、配線層２２及び遮光層２
２′を形成する。更にその上に、透明保護膜を形成する
か、または、薄板ガラスを貼り合わせることにより、本
実施例に用いられる２次元イメージセンサ本体が形成さ
れるものである（図４（ｄ）参照）。

【００４１】次に、同一基板上あるいは別の基板上にア
ナログマルチプレクサ１０とシフトレジスタ９を実装し
て、駆動回路を作成し、本実施例のセンサパネル１が形
成される。そして、イメージセンサを保護するためにセ
ンサパネル１のセンサ側に透光性のカバー５を形成し
て、本実施例の画像入力装置が形成されるものである。

【００４２】本実施例（第１の実施例）の画像入力装置
によれば、モード制御部２４により原稿入力モードと、
ペン入力モードとを切り替えることにより、２次元イメ
ージセンサを有する単一のセンサパネル１を用いて、原
稿読み取りとペン入力読み取りの両方を行うことがで
き、デジタイザを不要として、装置を小型化、軽量化
し、コストを低減することができ、また、構造及び実装
を簡略化することができる効果がある。

【００４３】更に、影モードでのペン入力が可能である
ため、専用のペンあるいは光源を用いること無くペン入
力装置を実現することができる効果がある。

【００４４】次に、本発明の別の実施例（第２の実施
例）に係る画像入力装置について図５を用いて説明す
る。図５は、第２の実施例に係る画像入力装置の模式断
面説明図である。第２の実施例の画像入力装置は、２次
元イメージセンサが形成されたセンサパネル１と、セン
サパネル１の下部に設けられた光源２と、光源２の下に
設けられた反射板６と、装置上面を保護する透光性のカ
バー５とから構成されている。第２の実施例では、２次
元イメージセンサが上向きになるようにセンサパネル１
が設置され、更にモード制御部２４に接続されている。
尚、２次元イメージセンサ本体は第１の実施例と同様の
構成となっている。

【００４５】第２の実施例の画像入力装置における画像
入力方法について説明する。原稿入力モードの場合、光
源２からの光が、センサパネル１を透過して、画像入力
装置の上面に下向きにセットされた原稿面３０に照射し
て反射され、受光素子４に到達して光電変換され、画像
信号として読み出される。

【００４６】ペン入力モードの光入力モードの場合、ペ
ン３１の先端部の光源からの光を直接受光素子４で読み
取って光電変換し、座標として入力する方法と、光源２
を用いて、ペン先の反射光を受光素子４で受光して読み
取る方法がある。また、ペン入力モードの影モードは、
光源２を使わずに、上面からの外光を光源としてペン先
の影を読み取る方法である。

【００４７】第２の実施例の画像入力装置は、第１の実
施例と同様に、画像入力装置を小型化、軽量化して、コ
ストダウンを図り、構造及び実装方法を簡略化すること
ができる効果がある。

【００４８】次に、本発明の別の実施例（第３の実施
例）に係る画像入出力装置について図６を用いて説明す
る。図６は、第３の実施例に係る画像入出力装置の模式
断面説明図である。第３の実施例の画像入出力装置は、
図６に示すように、第１の実施例の画像入力装置（図１
参照）を入力部として用い、その上に表示部７としての
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を設置した構成となってい
る。すなわち、表示部７の下部にセンサパネル１が下向
きに設置され、その下にカバー５と、更に反射板６が設
けられた画像入出力装置である。尚、ＬＣＤ保護のため
にカバーを表示部７の上面に設けるようにしてもよい。

【００４９】また、第３の実施例の画像入出力装置に
は、モード制御部２４が設けられており、モード制御部
２４が表示部７及びセンサパネル１に接続している。第
３の実施例にけるモード制御部２４の動作は、センサパ
ネル１においては原稿入力モードとペン入力モードとを
実現し、表示部７においては表示モードを実現するもの
である。

【００５０】ここで、液晶ディスプレイを用いた表示部
７について図７を用いて具体的に説明する。図７は、第
３の実施例の画像入出力装置に用いられる液晶ディスプ
レイの１画素の断面説明図である。表示部７は、画素電
極３３及び駆動素子としてのＴＦＴ３４が形成されたＴ
ＦＴ基板３５と、対向電極３６及びブラックマトリクス
３７が形成された対向基板３８が、一定の距離で対峙
し、２つの基板の間に液晶３９が挟持され、シール剤４
２でシールされた構造となっている。

【００５１】ＴＦＴ基板３５は、１組のpoly-Si ＴＦＴ
３４と画素電極３３で構成される画素が、ガラス基板上
に行方向と列方向の２次元に配列され、各画素の周囲に
ゲート線及びデータ線から成るマトリクス状の配線部が
形成されたものである。ゲート線はゲートドライバに接
続され、データ線はデータドライバに接続されている。

【００５２】駆動素子としてのpoly-Si ＴＦＴ３４は、
ガラス基板上に、多結晶シリコン（poly-Si ）から成る
半導体活性層１６、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）から成る
ゲート絶縁層１５、不純物が添加されたpoly-Si から成
るゲート電極１４、窒化シリコン（ＳｉＮx ）から成る
層間絶縁層２１が順次積層され、層間絶縁層２１に設け
られた開口部を介してアルミニウムから成るソース電極
１９、ドレイン電極２０が形成されたスタガ型構造の薄
膜トランジスタである。そして、poly-Si ＴＦＴ３４の
ゲート電極１４は行毎に共通のゲート線に接続され、ド
レイン電極１９は列毎に共通のデータ線に接続され、ソ
ース電極２０は対応する画素電極３３に接続されてい
る。尚、上記ソース・ドレインの電極は、（＋）書込み
時にデータ線に接続する電極がドレイン電極となり、
（−）書込み時にデータ線に接続する電極がソース電極
となるものである。

【００５３】一方、対向基板３８には、ＩＴＯから成る
対向電極３６と、ＴＦＴ基板３５の配線部分を覆うため
のブラックマトリクス３７が積層された構造となってい
る。そして、ＴＦＴ基板３５と対向基板３８の向かい合
った面には、配向膜３２が形成され、液晶分子を一定方
向に配向させるラビング処理が施されている。

【００５４】上記構成の液晶ディスプレイでは、ＴＦＴ
３４のゲート電極１４に電圧が印加されると、画素電極
３３がデータ線と同電位になり、画素電極３３と対向電
極３６との間に縦方向の電界が掛かるために、間に挾ま
れている液晶分子はその電界強度に応じて配列状態が変
化し、それに伴って光透過率も変化して画像表示が行わ
れるものである。

【００５５】次に、第３の実施例の画像入出力装置にお
ける駆動方法について図６を用いて説明する。第３の実
施例の画像入出力装置では、モード制御部２４により原
稿入力モード、ペン入力モード、表示モードの３通りの
モードのいずれかを選択して駆動させるようになってい
る。原稿入力モード及びペン入力モードの場合、表示部
７で液晶分子を制御してＬＣＤを全面透過状態としてい
る。更に必要であれば、原稿入力モード及びペン入力モ
ードにおいてセンサパネル１で読み取った画像信号を基
に、表示モードにおいて表示部７に当該画像を表示させ
ることができる。

【００５６】第３の実施例の画像入出力装置における画
像読み取り方法は、光源とする上方からの外光が表示部
７を透過して来ること以外は、第１の画像入力装置と全
く同様である（図１参照）。例えば、原稿入力モードを
例にとって説明すると、上方からの外光が全面透過状態
の表示部７、センサパネル１を透過して反射板６の上に
置かれた原稿の原稿面３０で反射され、受光素子４に入
射して光電変換され、画像信号として読み取られる。更
に、読み取った画像を表示部７に表示させる場合には、
モード制御部２４で表示モードに切り替え、読み取られ
た画像信号を画像データに変換し、該画像データが表示
部７に送出されてデータドライバ及びゲートドライバを
制御し、表示部７で表示を行うようになっている。ま
た、ペン入力モードの場合も、第１の実施例と同様の方
法で影モードまたは光モードでペン先の座標を読み取
り、表示部７に表示させる場合には、画像データを表示
部７に送出し、表示モードで表示を行うようになってい
る。

【００５７】第３の実施例の画像入出力装置によれば、
第１の実施例の画像入力装置と、表示部としての液晶デ
ィスプレイとを組み合わせているので、ペン入力用のデ
ジタイザを搭載すること無く、ペン入力機能を備えた画
像入出力装置を提供することができ、装置を小型軽量化
してコストを低減することができる効果がある。

【００５８】次に、本発明の別の実施例（第４の実施
例）に係る画像入出力装置について図８を用いて説明す
る。図８は、第４の実施例の画像入出力装置の模式断面
説明図である。第４の実施例の画像入出力装置は、受光
部が上向きの第２の実施例の画像入力装置（図５参照）
を入力部として用い、センサパネル基板の裏面を液晶デ
ィスプレイの対向基板として利用して、センサパネル１
の下部に表示部７を形成した構成となっている。また、
第４の実施例の画像入出力装置においてもモード制御部
２４が設けられている。

【００５９】すなわち、２枚の透光性の基板４１ａと４
１ｂにおいて、上側の基板４１ａの表面（上面）に２次
元イメージセンサを形成し、その裏面（下面）に液晶デ
ィスプレイの対向電極３６を形成し、また、下側の基板
４１ｂの表面（上面）に画素電極３３及びＴＦＴ３４を
形成し、基板４１ａと４１ｂの間に液晶３９を挟持して
シール剤４２でシールし、基板４１ａの上部にカバー５
を設け、基板４１ｂの下部に反射板６を設けた画像入出
力装置である。

【００６０】第４の実施例の画像入出力装置では、セン
サパネル１と表示部７の対向基板とを１枚の基板４１ａ
の表裏に形成しているので、基板の数を少なくして、画
像入出力装置をより小型化、軽量化するものである。

【００６１】次に、第４の実施例の画像入出力装置の製
造方法について図９を用いて説明する。まず、表示部７
のＴＦＴ基板３５となる基板４１ｂの形成方法について
説明する。基板４１ｂ上に、ＬＰＣＶＤ法により、Ｓｉ
Ｈ₄ を用いて４５０℃で膜厚１０００オングストローム
のａ−Ｓｉ：Ｈを着膜し、フォトリソグラフィー及びエ
ッチングによりパターニングして半導体活性層１６を形
成する。続いて、ゲート絶縁層１５としてのＳｉＯ₂ を
ＬＰＣＶＤ法により膜厚１０００オングストロームで着
膜し、その上に、poly-Si 層を着膜してパターニングし
て、ゲート電極１４及びゲート絶縁層１５を形成する
（図９（ａ）参照）。

【００６２】次に、イオン注入装置でＢ₂ Ｈ₆ 又はＰＨ
₃ ガスからＢ⁺ 又はＰ⁺ イオン等の不純物を全面に注入
し、半導体活性層１６にｐチャネル又はｎチャネルの低
抵抗領域を形成し、層間絶縁層２１としてのポリイミド
を着膜し、ＩＴＯを着膜してパターニングして画素電極
３３を形成し、コンタクトホールを開口した後アルミニ
ウム（Ａｌ）を厚さ１μｍ程度に着膜してパターニング
して配線層２２を形成する。そして、ＳｉＯ₂ のパシベ
ーション膜２６を厚さ１μｍ程度に形成し、その上にタ
ンタル（Ｔａ）を着膜、パターニングしてブラックマト
リクス３７を形成し、更にその上に配向膜３２を形成し
て表示部７のＴＦＴ基板３５である基板４１ｂが形成さ
れる（図９（ｂ）参照）。

【００６３】一方、基板４１ａの片面（裏面）にＩＴＯ
を着膜して対向電極３６とし、その上にａ−ＳｉをＬＰ
ＣＶＤ法により４５０℃で約５０００オングストローム
の膜厚で着膜して保護膜４０を形成して、表示部７の対
向基板３８とする（図９（ｃ）参照）。

【００６４】次に、基板４１ａの表面（対向電極３６を
有する面と反対側の面）に２次元イメージセンサを形成
する。２次元イメージセンサ形成のプロセスは、第１の
実施例の画像入力装置の２次元イメージセンサ形成のプ
ロセスと同様であるため、ここでは省略する。そして、
２次元イメージセンサが形成されると、基板４１ａの裏
面（対向基板側）の保護膜４０をドライエッチングによ
り除去し、配向膜３２を塗布して、基板４１ａの両面が
形成される（図９（ｄ）参照）。

【００６５】そして、基板４１ａの対向電極側と基板４
１ｂの薄膜トランジスタ側を向かい合わせて、その間に
液晶３９を注入し、通常のＬＣＤプロセスで液晶ディス
プレイを形成する。これによりセンサパネル１及び表示
部７が形成される。そして、反射板６、光源２、表示部
７及びセンサパネル１、カバー５を順次積層して一体型
に実装し、第４の実施例の画像入出力装置が形成される
ものである。

【００６６】次に、第４の実施例の画像入出力装置の駆
動方法について図８を用いて説明する。第４の実施例の
画像入出力装置では、第３の実施例と同様に、モード制
御部２４により原稿入力モード、ペン入力モード、表示
モードの３通りのモードのいずれかを選択して駆動させ
るようになっている。

【００６７】第４の実施例の画像入出力装置における画
像読み取り方法は、図５に示した第２の実施例とほぼ同
様であり、原稿入力モードでは、光源２からの光が表示
部７、センサパネル１を透過して装置上部のカバー５上
に下向きにセットされた原稿面３０で反射され、受光素
子４に入射して読み取られる。この時、光源２から下に
向かった光は反射板６で反射されて原稿面３０を照射す
るものであるため、光源２からの光を有効に利用するこ
とができるようになっている。

【００６８】ペン入力モードの場合も、第２の実施例と
同様の方法で、上方からの自然光を光源としてペン先の
影を読み取る影モード、ペン先からの光を読み取る光モ
ード、光源２からの光を利用してペン先で反射されたも
のを読み取る光モードの３通りの方法で読み取ることが
できるようになっている。そして必要であれば、原稿入
力モード又はペン入力モードで読み取られた画像信号
は、画像データとして表示部７のゲートドライバ及びデ
ータドライバ等の駆動回路に送出されて、表示モードに
おいて表示部７で表示されるようになっている。

【００６９】第４の実施例の画像入出力装置によれば、
１枚の基板の一方の面に２次元イメージセンサを形成
し、他方の面に液晶ディスプレイの対向電極を形成して
いるので、装置をより薄く、小型軽量化することができ
る効果がある。

【００７０】次に、本発明の別の実施例（第５の実施
例）に係る画像入出力装置について図１０を用いて説明
する。図１０は、第５の実施例の画像入出力装置の模式
断面説明図である。第５の実施例の画像入出力装置は、
図６に示した第３の実施例の画像入出力装置とほぼ同様
の構成であり、第１の実施例の画像入力装置の上に液晶
ディスプレイから成る表示部７が形成されているが、第
３の実施例と異なる点は、２次元イメージセンサが形成
された基板４１ａの裏面に液晶ディスプレイの対向電極
３６が形成されている点と、基板４１ａの下側に反射板
６の代わりに光シャッタ２３が形成されている点であ
る。ここで、センサパネル１と表示部７とを一体的に形
成した部分は、図８の第４の実施例におけるセンサパネ
ル１と表示部７とを一体的に形成した部分と同様の構成
となっている。

【００７１】第５の実施例の特徴部分である光シャッタ
２３は、２枚の薄板ガラスの間にＰＤＬＣ （Polymer
Despersed Liquid Crystal）を数１０μｍの厚さで注入
した構成となっている。ＰＤＬＣは、電圧が印加されな
い場合は光を反射し、電圧が印加されると分子の向きが
揃って光を透過する性質を有し、光シャッタ２３への印
加電圧のオン、オフを切り替えることにより光を透過さ
せたり反射させたりするものである。

【００７２】従って、光シャッタ２３がオンの場合（光
シャッタ２３が透過の状態）を原稿入力モード、オフの
場合（光シャッタ２３が反射の状態）をペン入力モード
とすれば、上方から入射した外光は、ペン入力モード
（光シャッタ２３がオフ）の場合は反射されて受光素子
４に入射し、ペン入力画像として読み取られ、原稿入力
モード（光シャッタ２３がオン）の場合は透過してその
下にセットされた原稿に照射し、原稿面３０で反射され
て受光素子４に入射し、原稿入力画像として読み取るこ
とができるものである。

【００７３】すなわち、第５の実施例では、モード制御
部２４により原稿入力モードを選択すると、光シャッタ
２３がオンとなり、上方からの光は表示部７、センサパ
ネル１、光シャッタ２３を透過して原稿面３０を照射し
て反射され、センサパネル１の受光素子４に入射して原
稿が読み取られ、ペン入力モードを選択すると、光モー
ドでも影モードでも光シャッタ２３がオフとなり、上方
からの光は光シャッタ２３で反射され、センサパネル１
の受光素子４に入射してペン入力画像が読み取られるよ
うになっている。そして、読み取った画像信号を基に、
表示モードにおいて表示部７に読み取った画像を表示す
ることも可能である。

【００７４】ここではＰＤＬＣを用いた光シャッタとし
たが、カメラの絞りのようなメカニカルシャッタを用い
て、光の透過と反射とを機械的に切り替えることも可能
である。また、第５の実施例の画像入出力装置のセンサ
パネル１と表示部７は、図８に示した第４の実施例のそ
れとは上下方向が逆であるが、画素の構成は両者とも同
じ構成となっている。

【００７５】第５の実施例の画像入出力装置及びその制
御方法によれば、モード制御部２４でのモード切り替え
に伴って光シャッタ２３のオン／オフを切り替え、原稿
入力モードの場合には光シャッタ２３をオンとして、装
置下部にセットした原稿面３０に光が照射され、反射さ
れて受光素子４に入射するようにし、ペン入力モードの
場合は、光シャッタ２３をオフにして上方からの光が光
シャッタ２３で反射されて受光素子４に入射するように
しているので、単一のセンサパネル１で原稿をモードに
対応させて移動させることなく原稿入力画像とペン入力
画像の両方を読み取ることができ、画像入出力装置を小
型軽量化することができ、更に、表示部７の対向基板と
センサパネル１の基板を共通としているので、コストを
低減し、装置を更に薄型にできる効果がある。

【００７６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、選択部で
原稿入力モードとペン入力モードとの切り替えを行い、
読取部で原稿入力モードを選択した場合に読取部の基板
裏面からの入射光で原稿を読み取り、ペン入力モードを
選択した場合にペンの先端部の位置を読み取る画像入力
装置としているので、デジタイザを搭載しなくても、単
一の２次元イメージセンサで原稿入力とペン入力の両方
を行うことができ、画像入力装置を小型軽量化して構造
及び実装方法を簡略にし、コストを低減できる効果があ
る。

【００７７】請求項２記載の発明によれば、ペン入力モ
ードの場合にペンの先端部からの光を２次元イメージセ
ンサの受光素子で受光し、最明部をペンの先端部の位置
として検出する請求項１記載の画像入力装置の制御方法
としているので、単一の２次元イメージセンサで原稿入
力とペン入力の両方を行うことができ、デジタイザを不
要として画像入力装置を小型軽量化してコストを低減で
きる効果がある。

【００７８】請求項３記載の発明によれば、ペン入力モ
ードの場合にペンの先端部の影を含む光を２次元イメー
ジセンサの受光素子で受光し、最暗部をペンの先端部の
位置として検出する請求項１記載の画像入力装置の制御
方法としているので、単一の２次元イメージセンサで原
稿入力とペン入力の両方を行うことができ、デジタイザ
を不要として画像入力装置を小型軽量化してコストを低
減でき、更に専用の光源や光源付きの専用ペンを用いる
こと無く、外光を光源としてペン入力を行うことができ
るため、ペン入力操作を容易にし、更なる低コストを実
現できる効果がある。

【００７９】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の画像入力装置を用い、表示部としての平面表示装置
とを組み合わせ、請求項１記載の選択部が原稿入力モー
ド、ペン入力モードの他に表示部での表示を行う表示モ
ードも選択できる画像入出力装置としているので、デジ
タイザを搭載すること無く、原稿入力とペン入力、更に
表示を行うことができ、画像入出力装置を小型軽量化し
て構造及び実装方法を簡略にし、コストを低減できる効
果がある。

【００８０】請求項５記載の発明によれば、表示部が２
枚の透明基板の間に液晶を注入した液晶表示装置とし、
液晶表示装置の基板の内、液晶側とは反対側の面上に読
取部の２次元イメージセンサが形成された請求項４記載
の画像入出力装置としているので、基板の数を少なくし
て画像入出力装置を更に薄型にし、コストを低減できる
効果がある。

【００８１】請求項６記載の発明によれば、入射光の透
過と反射とを切り替える光シャッタを設けた請求項４記
載の画像入出力装置としているので、原稿入力モードの
場合は光シャッタを透過状態にして入射光を原稿面に照
射させ、ペン入力モードの場合は光シャッタを反射状態
にして入射光を反射させるよう制御すれば、原稿入力モ
ードでは原稿面で反射された光を受光素子で受光し、ペ
ン入力モードでは光シャッタで反射されたペン先の位置
情報を含む光を受光素子で受光するため、デジタイザを
用いること無く、単一の２次元イメージセンサで原稿を
移動させることなく原稿入力とペン入力の両方を行って
表示部に表示させることができ、画像入出力装置を小型
軽量化してコストを低減できる効果がある。

【００８２】請求項７記載の発明によれば、原稿入力モ
ードの場合には光シャッタを光を透過する状態とし、ペ
ン入力モードの場合には光シャッタを光を反射する状態
にする請求項６記載の画像入出力装置の制御方法として
いるので、原稿入力モードでは原稿面で反射された光を
受光素子で受光し、ペン入力モードではペン先の位置情
報を含む光を光シャッタで反射されて受光素子で受光す
るため、デジタイザを用いること無く、単一の２次元イ
メージセンサで原稿を移動させることなく原稿入力とペ
ン入力の両方を行って表示部に表示させることができ、
画像入出力装置を小型軽量化してコストを低減できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る画像入力装置の模式
断面説明図である。

【図２】 本実施例の画像入力装置に用いられている２
次元イメージセンサの等価回路図である。

【図３】 本実施例の２次元イメージセンサの１画素の
断面説明図である。

【図４】 本実施例の画像入力装置の２次元イメージセ
ンサの製造方法を示すプロセス断面説明図である。

【図５】 第２の実施例に係る画像入力装置の模式断面
説明図である。

【図６】 第３の実施例に係る画像入出力装置の模式断
面説明図である。

【図７】 第３の実施例の画像入出力装置に用いられる
液晶ディスプレイの１画素の断面説明図である。

【図８】 第４の実施例に係る画像入出力装置の模式断
面説明図である。

【図９】 第４の実施例の画像入出力装置の製造方法を
示すプロセス断面説明図である。

【図１０】 第５の実施例に係る画像入出力装置の模式
断面説明図である。

【図１１】 従来の画像入力装置の模式断面説明図であ
る。

【図１２】 従来の画像入出力装置の模式断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１…センサパネル、 ２…光源、 ３…デジタイザ、
４…受光素子、 ５…カバー、 ６…反射板、 ７…表
示部、 ８…薄膜トランジスタ、 ９…シフトレジス
タ、 １０…アナログマルチプレクサ、 １１…金属電
極、 １２…光導電層、 １３…透明電極、 １４…ゲ
ート電極、 １５…ゲート絶縁層、 １６…半導体活性
層、 １７…トップ絶縁層、 １８…オーミックコンタ
クト層、１９…ドレイン電極、 ２０…ソース電極、
２１…層間絶縁層、 ２２…配線層、 ２３…光シャッ
タ、 ２４…モード制御部、 ２５…光透過窓、 ２６
…パシベーション膜、 ３０…原稿面、 ３１…ペン、
３２…配向膜、 ３３…画素電極、 ３４…薄膜トラ
ンジスタ、 ３５…ＴＦＴ基板、 ３６…対向電極、
３７…ブラックマトリクス、 ３８…対向基板、 ３９
…液晶、 ４０…保護膜、 ４１…基板、 ４２…シー
ル剤

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０３ Ｚ 7251−5Ｃ (72)発明者 氷治 直樹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 浜野 利久 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 西原 義雄 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に２次元のマトリクス状に複数の
   受光素子を配置した２次元イメージセンサを用いた読取
   部を有する画像入力装置において、原稿を読み取る原稿
   入力モードと入力補助具としてのペンの先端部の位置を
   読み取るペン入力モードとの切り替えを行う選択部を設
   け、前記読取部が前記原稿入力モードの場合に前記読取
   部の基板裏面からの入射光で原稿を読み取り、前記ペン
   入力モードの場合に前記ペンの先端部の位置を読み取る
   読取部とすることを特徴とする画像入力装置。
2. 【請求項２】 ペン入力モードの場合に入力補助具とし
   てのペンの先端部からの光を２次元イメージセンサの受
   光素子で受光し、最明部を前記ペンの先端部の位置とし
   て検出することを特徴とする請求項１記載の画像入力装
   置の制御方法。
3. 【請求項３】 ペン入力モードの場合に入力補助具とし
   てのペンの先端部の影を含む光を２次元イメージセンサ
   の受光素子で受光し、最暗部を前記ペンの先端部の位置
   として検出することを特徴とする請求項１記載の画像入
   力装置の制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像入力装置と、表示部
   としての平面表示装置とを有する画像入出力装置であっ
   て、請求項１記載の選択部が原稿入力モードとペン入力
   モードと前記表示部に画像を表示させる表示モードとの
   切り替えを行う選択部とすることを特徴とする画像入出
   力装置。
5. 【請求項５】 表示部が２枚の透明基板の間に液晶を注
   入した液晶表示装置であり、前記液晶表示装置の一方の
   基板の前記液晶側とは反対側の面上に読取部の２次元イ
   メージセンサを形成したことを特徴とする請求項４記載
   の画像入出力装置。
6. 【請求項６】 入射光の透過と反射とを切り替える光シ
   ャッタを設けたことを特徴とする請求項４記載の画像入
   出力装置。
7. 【請求項７】 原稿入力モードの場合には光シャッタを
   光を透過する状態とし、ペン入力モードの場合には前記
   光シャッタを光を反射する状態とすることを特徴とする
   請求項６記載の画像入出力装置の制御方法。