JPH0799350A - 画像読み取り素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性が良好なセンサーを提供する。 【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、前記画素が、有機光
導電体層及びブロッキング層を介して設けられた電極対
を備え、前記ブロッキング層が酸化チタンを主成分とす
ることを特徴とする画像読み取り素子。

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
ーを利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
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１−１８４９６１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は耐久性に問題があり、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、電極対の間に有機光導電体層と、
特定成分からなるブロッキング層を設けることにより実
用的な耐久性が得られることを見いだし本発明を完成し
た。

【０００７】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、前記画素が有機光導電体層及びブロッキング層を介
して設けられた電極対を備え、前記ブロッキング層が酸
化チタンを主成分とすることを特徴とする画像読み取り
素子に存する。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】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
稿面（４）にＬＥＤアレイ（３）よりなる光源から照
射、反射した光はロッドレンズアレイ（２）によってラ
インセンサーの光導電部（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。光電変換により各画素に生じた電流は電荷蓄積型で
読み込まれる。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。

【０００９】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の上面説明図
ａ）、断面説明図ｂ）によって示す。この場合、個別電
極（５）を設けた支持体（８）上にブロッキング層
（６）と光導電体層（７）が形成され、さらにその上に
共通電極（９）が設けられる。この場合、ブロッキング
層（６）は正電極となる電極（５）に直接接して設けら
れる。ブロッキング層は、有機光導電体層と正電極が整
流性のないオーミック性接触を形成して、暗電流が増加
し、シグナル／ノイズ比が低下するのを防ぐために形成
される。個別電極（５）の一つ及びこれに対向する共通
電極（９）の部分から構成される電極対、並びに電極対
の間に介在する光導電体層とブロッキング層とで一つの
画素が構成され、個別の画素の光に応じた信号を取り出
せる。

【００１０】画像読み取り素子の構成は図２のものに限
られないが、電極対の一方及び光導電体層並びにブロッ
キング層は各画素共通でよい。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
とが必要である。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金属酸化物、
また金、アルミニウムなどの金属の薄い膜が挙げられ
る。もう一方の対向する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、金、銀、銅、ニッケ
ル、クロム、モリブデン、タンタル、タングステンなど
が挙げられる。支持体側から露光を行う場合、支持体も
十分光を透過することが必要である。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、スクウェアリウ
ム顔料等の電荷発生物質をバインダー中に分散させた層
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。光導電体層の膜厚は０．１
〜２０μｍが好ましく、０．５〜５μｍがより好ましい
範囲である。

【００１１】本発明の画像読み取り素子の少なくとも１
つの電極と光導電体層はブロッキング性の接合でなけれ
ばならない。そのために電極と光導電体層のあいだに酸
化チタンからなるブロッキング層が設けられる。酸化チ
タン膜の作製はスパッター法、真空蒸着法、ＣＶＤ法の
いずれの方法で作製されてもよい。ブロッキング層の膜
厚は０．００５〜５μｍが好ましく、０．０１〜１μｍ
がより好ましい範囲である。また、ブロッキング層の体
積固有抵抗値は１０⁶ 〜１０¹¹Ω・ｃｍが好ましく、１
０⁷ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍがより好ましい範囲である。

【００１２】

【発明の効果】以上の本発明の構成によって、有機系の
イメージセンサーにおいて、従来になかった優れた耐久
性をもつ実用的なイメージセンサーを提供することが可
能となる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明をより詳細に説明するため、実
施例、比較例により説明するが、本発明はこれらの例に
限定されるものではない。 実施例１ インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の透明電極（５）を
設けたガラス板（８）上に、膜厚０．１μｍの酸化チタ
ン膜をスパッタ法で作製しブロッキング層（６）を形成
した。次に電荷発生物質としてＸ線回折において、ブラ
ッグ角（２θ±０．２°）が９．７°，２４．１°，２
７．３°などにピークを有し、特に２７．３°に主たる
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をジメトキシエタ
ン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をジメトキシエタンに溶解した液と混
合し塗布液を得た。この液を浸漬法によって上記ブロッ
キング層上に塗布乾燥し、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７０
２５Ａ，三菱化成（株）製）１００ｇ、式（１）に示さ
れる化合物１６０ｇ、及び式（２）で表される化合物４
０ｇ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０．５μｍの電荷移動層を設けた。さら
にこの上にアルミニウムを真空蒸着し対向電極（９）を
設け、図２のサンドイッチ型素子を作成した。この素子
をサンプルとしイメージセンサの一画素としての評価を
行なった。

【００１４】この素子に２０Ｖ／μｍの電界強度を印加
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１５μＷ／ｃｍ² の強度で
露光し、出力電流の時間変化を観察した。初期の光電流
値は２．２×１０^-6Ａ／ｃｍ ² 、暗電流値は２．５×１
０^-7Ａ／ｃｍ² であった。１０００時間経過後の光電流
値は１．５×１０^-6Ａ／ｃｍ² 、暗電流値は３．０×１
０^-7Ａ／ｃｍ² であり、光電流値は約３０％の低下にと
どまっており、実用的な耐久性が得られていることが分
かる。

【００１５】

【化１】

【００１６】

【化２】

【００１７】実施例２ 酸化チタン膜の膜厚を0.05μmにした他は実施例１と同
様にして素子を作製した。この素子に２０Ｖ／μmの電
界強度を印加し、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４００μＷ／
ｃｍ²の強度で露光し、出力電流の時間変化を観察し
た。初期の光電流値は６．７×１０^-5Ａ／ｃｍ²、暗電
流値は３．０×１０^-9Ａ／ｃｍ²であった。５００時間
経過後の光電流値は５．４×１０^-5Ａ／ｃｍ²、暗電流
値は３．０×１０^-7Ａ／ｃｍ²であり、光電流値は約２
０％の低下にとどまっており、実用的な耐久性が得られ
ていることが分かる。

【００１８】実施例３ 有機光導電体層をスピンコート法によって成膜した他は
実施例１1と同様にして素子を作製した。この素子に２
０Ｖ／μmの電界強度を印加し、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４００μＷ／ｃｍ²の強度で露光し、出力電流の時間
変化を観察した。初期の光電流値は６．１×１０^-5Ａ／
ｃｍ²、暗電流値は１．５×１０^-8Ａ／ｃｍ²であった。
８０時間経過後の光電流値は６．１×１０^-5Ａ／ｃ
ｍ²、暗電流値は１．５×１０^-8Ａ／ｃｍ²であり、実用
的な耐久性が得られていることが分かる。

【００１９】比較例１ ブロッキング層として酸化チタン膜の代わりに、膜厚
０．１μｍの酸化珪素膜を真空蒸着法で作製した他は実
施例と同様にして素子を作製した。この素子に２０Ｖ／
μｍの電界強度を印加し、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１５
μＷ／ｃｍ² の強度で露光し、出力電流の時間変化を観
察した。初期の光電流値は３．０×１０^-6Ａ／ｃｍ ² 、
暗電流値は１．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であった。１００
０時間経過後の光電流値は５．０×１０^-8Ａ／ｃｍ² 、
暗電流値は２．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であり、光電流値
は約８０％低下しており、実施例に比べて耐久性が劣る
ことが分かる。

【００２０】比較例２ ブロッキング層として酸化チタン膜の代わりに、膜厚
０．１μｍの酸化アルミ膜を真空蒸着法で作製した他は
実施例と同様にして素子を作製した。この素子に２０Ｖ
／μｍの電界強度を印加し、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１
５μＷ／ｃｍ² の強度で露光し、出力電流の時間変化を
観察した。初期の光電流値は１．８×１０^-6Ａ／ｃ
ｍ ² 、暗電流値は１．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であった。
１０００時間経過後の光電流値は４．０×１０^-8Ａ／ｃ
ｍ² 、暗電流値は２．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であり、光
電流値は約８０％低下しており、実施例に比べて耐久性
が劣ることが分かる。

【００２１】比較例３ ブロッキング層として酸化チタン膜の代わりに、膜厚
０．１μｍの炭化珪素膜を真空蒸着法で作製した他は実
施例と同様にして素子を作製した。この素子に２０Ｖ／
μｍの電界強度を印加し、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１５
μＷ／ｃｍ² の強度で露光し、出力電流の時間変化を観
察した。初期の光電流値は２．８×１０^-6Ａ／ｃｍ ² 、
暗電流値は１．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であった。１００
０時間経過後の光電流値は８．０×１０^-8Ａ／ｃｍ² 、
暗電流値は２．５×１０^-8Ａ／ｃｍ² であり、光電流値
は約７０％低下しており、実施例に比べて耐久性が劣る
ことが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明画像読み取り素子を用いるイメージセン
サーの全体構成の説明図。

【図２】サンドイッチ型の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２
ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った断面説明図。

【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 ブロッキング層 ７ 光導電体層 ８ 支持体 ９ 共通電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 潔 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、 前記画素が、有機光導電体層及びブロッキング層を介し
   て設けられた電極対を備え、前記ブロッキング層が、酸
   化チタンを主成分とすることを特徴とする画像読み取り
   素子。