JPS60113573A - 密着型カラ−イメ−ジセンサ - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、アモルファス半導１本膜を用いて偶成した
密着型力ラーイメージレン４ノに関する。

［発明の技１｛・ｊ的背景とその問題点］一部に、ファ
クシミリ等においては原稿面上の画像を読取る場合、原
稿面上の画像をし〕／ス系により縮小して、例えは２０
４８ビット程度で長さ３２・〜４　０　ｍｎ＋程度の長
さのＣＯＤチップからなる光電変換部に結像するという
構成がとられている。このようなイメージセンサでは、
例えばＡ４サイズの原稿幅２００ｍｍを３２ｍｍに縮小
する必要があるため、原積面から光電変換部までの光詫
長が長くなり、装置の小型化が暉しいという欠点があっ
た。

そこでアレイ長か原稿幅と等しい光電変換部を用い、原
稿面上の画像を等倍率、すなわち１：１の大きさで光電
変換部に結像する、いわゆる密着型イメージセンサの開
発が進められている。このような密着型イメージセンサ
においては、原稿面から光電変換部までの光路長は結像
系にロッドレンズアレイのような等倍結像系を用いるこ
とができるため、十数履と大幅に短縮される。

ところで、最近ではカラー複写機等の実用化に向【ノて
カラー画像の読取りが可能なイメージセンサ−の開発が
盛んになっている。従来のカラーイメージセンザは入ツ
ノ画像情報光の色分離を主走査方向に行なっていたため
、主走査方向の画素数が等山開に３倍となって１画素当
りの感光面積が減少し、読取り出ツノのＳ　／　Ｎが低
下する。そこで文献ｒＯＰＴＩｃＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥ
ＲＩＮＧＪＮｏｖｅｍｂｅｒ／Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９
８１／Ｖｏ　１．２０．Ｎｏ、６に示されるように、色
分離′を副走査方向に行なう方式が提案されている。

この方式によれば、主走査方向の画素数はモノカラーの
イメージセンサと変わらないので、Ｓ　／　Ｎを高くと
ることができる。

しかしながら、上記文献では光電変換素子としてＣＯＤ
を用いているが、前述したようにＣＯＤチップは現状で
は原稿幅に相当するような長尺のものが実現不可能であ
るため、この文献に記載の方式で密着型のカラーイメー
ジセンυを実現することは困難である。

密着型イメージセンサでは、大面積化か容易なアモルフ
ァス半導体膜を光電変換素子とするものが注目されてい
る。このアモルファス半導体膜を用いたイメージセンサ
は、基板上に画素対応で分離されたいわゆる画素電極を
形成し、その上に帯状のアモルファス半導体膜を一様に
形成し、その上に共通透明電極を形成づるという基本構
造を有する。アモルファス半導体膜は入力画像情報光の
光ωに応じた電荷を発生して蓄積し、これが画素電極お
よび共通透明電極を介して電気信号とじて読出されるこ
とにより、画像読取り出力が得られここで、このＪ：う
なアモルファス半導１本膜を用０た密着型イメージセン
サに上記文献に記載の方式を適用してカラーイメージセ
ンザを実現する場合、画素電極を３ないし４つの色に対
応して３ないし４列配列することになる。しかしながら
、この場合には各色毎の読取り出力のレベルをいかに均
一にＪ゛るがが問題となる。すなわち、画素電極はこれ
を夕１部に導き出すための引出し電極とともに同一基板
上に形成されるのであるが、これらの引出し電極のうち
内側の１列または２列の画素電極からの引出し電極は外
側の２列の画素電極の各電極間を通して形成される。従
って、外側の２つの画素電極はその間を通る引出し電極
の占有スペース分だけ内１１ｊの１列または２列の画素
電極より面積が減少するので、この電極に対応する色の
読取り出力レベルか他の色の読取り出）Ｊレベルより小
さくなってしまうおそれがある。

［発明の目的コ この発明の目的は、画像読取り出力のレベルか高く、し
かも各色毎のレベルが均一な密着型カラーイメージセン
サを提供することにある。

［発明の概要コ この発明は、主走査方向にライン状に配列され、かつ副
走査方向に３列または４列並／＼られた画素電極と、こ
れらの画素電極と同一面上に形成され画素電極の外側の
２列を互いに逆方向に引出し、内側の１列または２列を
外側の２列の各画素電極間を通して引出す引出し電極と
、画素電極の上に一様に形成されたアモルファス半導体
膜と、このアモルファス半導体股上に形成された共通透
明電極と、この共通透明電極に対向して配置され入射す
る画像情報光を色分Ｆｇツる力°ラーフィルタとを具備
した密着型カラーイメージセンザにおいて、カラーフィ
ルタを画素電極の外側の２列の少なくとも一方に対応し
た位置に透過率が比較的高い色のフィルタを配置し、内
側の１列または２列に対応した位置に透過率が比較的低
い色の）、イルタを配置して構成したことを特徴として
いる。

［発明の効果コ この発明によれば、画像情報光の色分離が副走査方向に
行なわれることから、個々の画素電極の面積をモノカラ
ーのイメージセンサの場合と同等にてき、従ってレベル
が高＜Ｓ／Ｎの良好な画像読取り出力が１９られる。ま
た、各色に対応した画素電極の面積の不均一性をカラー
フィルタの各色毎の透過率の違いを利用して補償するこ
とによって、各色の読取り出力レベルを均一にすること
が可能となる。従って、読取り出力をハードコピー等と
して可視画像にした場合、色再現性のよい高品質なカラ
ー画像を得ることができる。

［発明の実施例コ 第１図はこの発明の一実施例に係わる密着型カラーイメ
ージレンサの構成を示すもので、（ａ）は画素電極の配
列を示す平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

図において、１は例えばセラミック基板であり、この上
にまず画素電極２およびその引出し電極３が形成されて
いる。画素電極２は第１図（ａ）に示すように、主走査
方向Ｘに例えばＡ４サイズの原稿幅に相当する長さにわ
たってライン状に配列され、かつ副走査方向Ｙに４列並
べられている。

引出し電＃１３のうち、外側２列の画素電ｆｆｉ　２　
ａ　。

２ｄに接続された引出し電４Ｍ３ａ、３ｄは副走査方向
Ｙにおいて互いに逆方向に引出され、また内側２列の画
素電＋Ｉ２ｂ、２ｃに接続された引出し電極３ｂ、３ｃ
はそれぞれ外側２列の画素電極２ａ、２’ｄの電極間を
通して、引出し電極３ａ、３ｄと同方向に引出されてい
る。従って、外側２列の画素電極２ａ、２ｄの面積はそ
の間を通る引出し電ｔｉ３ｂ、３Ｃのスペース分だけ内
側２列の画素電極２ｂ、２Ｃの面積より小さくなってい
る。

なお、画素電極２および引出し電極３の材料としては）
ガえはＣｒ、Ｔａ、’ｖＶ、Ｔｉ、ＡＩ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、ｐｔ、Ａｕ等から選択した１種または２種以上を用
いることができる。

そして、画素電極２の上に光電変換膜としてのアモルフ
ァス半導体膜４が一様に′ａ着影形成れている。このア
モルファス半導体膜４は例えばＳｌ。

Ｃ，Ｇｅまた）ま、これに１１．Ｆ等が結合したもの、
あるいはこれらの混成膜であり、必要に応じてさらにＢ
、Ｐ、Ｎ、０等がドーピングされる。この場合、アモル
ファス半導体Ｉ！！４の画素電極２に接触し−Ｃいる部
分が、個々の画素を（３成する光電変換素子領域となる
。アモルファス半導体膜４上には、例えばＩＴ○からな
る共通透明電極５が一様に形成されている。この共通透
明電極５はアモルファス半導体膜４に対して電子の阻止
層として勘くことか望ましい。また、画素電極２はアモ
ルファス半導体９体膜４に対して正孔の阻止層どして動
くことか望ましい。そして共通透明電極５の上に透明保
護膜６を介してカラーフィルタ７が形成されている。透
明像！！！ｊ　ＩＩ焚６は必ずしも必要なものではない
が、少なくともアモルファス半導体膜４および共通透明
型１Φ５を１呆訝するためのもので、例えばパリレンポ
リイミド膜等の右（幾！１膜あるいはＳｉＯ２，Ａｌ１
０３　、Ｔａ２０５　、ＳｉＣ等の無聞買膜が用いられ
る。

カラーフィルタ７は３種の色光を透過するフィルタ７ａ
、７ｂ、７ｃからなり、それぞれ画素電極２のうちの２
８．．２ｂ、２Ｇに対応した位置に配置されている。こ
こでカラーフィルタ７ａ、７ｂ、７ｃは例えばレッド（
Ｒ）、グリーン（Ｇ）。

ブルー（Ｂ）の色光をそれぞれ透過するものである。従
ってアモルファス半導体膜４のうち、画素Ｗ４’Ｉｊ２
　ａ、　２　ｂ、　２　Ｃ上の領域はそれぞれＲ，Ｇ。

Ｂの色光に感光し、また大剣光路にフィルタがない画素
電極２ｄ上のｒＡ、域は金色光つまり白色（Ｗ）光に感
光づることになる。

一般にカラーフィルタは材料等の関係から色によって透
過率が異なり、例えばＲ，Ｇ、Ｂの場合、Ｒ透過フィル
タのそれが比較的高く、Ｇ透過フィルタ、Ｂ透過フィル
タのそれは比較的低い。従って、対応する画素電極２ａ
の面積が比較的小さいフィルタ７ａを透過率の比較的高
いＲ透過フィルタとし、対応りる画素電極２ｂ、２Ｇの
面積が比較的大きいフィルタ７ｂ、７Ｃを透過率の比較
的低いＧ透過、Ｂ透過フィルタとすれば、これらのフィ
ルタの透過率の違いによる各色に対応した読取り出力レ
ベルの不均一を解消することかできる。

次に、この実施例における画１象読取り動作を第２図を
用いてＪ１明づ゛る。第２図にｄ３いて１１ａ。

１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれ第１図におけるアモ
ルファス半導体膜４の画素電恒２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄと共通透明電極５とで挟まれた各色光に感光
する画素領域（以下、それぞれをＲ画素領域、Ｇ画素領
域、Ｂ画素領域、Ｗ画素領域という）であり、それぞれ
信号読出し用のスイッチ１２ａ。

１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して共通出力線１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、ｉ３ｄに接続されている。

各共通出力線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄｌ＄それ
ぞれＡ　／′Ｄ変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ。

１４ｄに接続され、Ａ／Ｄ変換器１４ｂの出力は１）段
の遅延レジスタ１５に接続され、Ａ　、、７　Ｄ変換器
１４ｃの出力は２ｎ段の遅延レジスタ１６に接続され、
Ａ　／　Ｄ変換器１４ｄの出力は３０段の遅延レジスタ
１７に接続されている。ここで、ｎは各色の画素領域の
主走査方向における画素数である。

今、読取るべき原稿面上の画像を第３図のように画素Ｐ
１１〜Ｐｉｎ、　Ｐ２１〜Ｐ２＋１．・・・で表わし、
画素Ｐ１１〜ＰｉｎがＷ画素領域１１ｄに対応した位置
にある状態を考える。この場合、ス′イッヂ１２ｄが左
側から順次選択的にオン状悪どされることにより、画素
ｐＨ〜Ｐ１１１の輝度の清報が共通出力線１３ａ上に電
気信号とし”で順次環ゎれ、これがＡ／′Ｄ変換器１４
ｄてディジタル値に一１条された後。

遅延レジスタ１７に転送されて遅延レジスタ１７のｎ〜
１段目に蓄積される。

次に画素ｐ　１１−ｐ　１ｎがＢ画素領域１１Ｃに対応
した位置に移動すると、スイッチ１３ｃが左側から順次
オン状態とされることにより、画素Ｐ１１〜Ｐ１１］の
青色の情報が共通出力線１３ａ上に電気信号どして順次
現われ、Ａ／Ｄ変換器１４Ｇでディジタル値に変換され
た後、遅延レジスタ１６に転送されて１１〜１段目に蓄
積される。次に画素Ｐ１１〜Ｐ１１１がＧｉｉ！ｉｉ素
領戚１１ｂに対応した位置に移動すると、緑の情報がス
イッチ１２ｂを介して共）百出力線１３ｂ上に現われ、
これがＡ／Ｄ変換器１４ｂを介して遅延レジスタ１５の
１］〜１段目に蓄積される。さらに画素Ｐ１１〜Ｐ１１
１がＲ画素領域１１ａに対応した位置に移動すると、赤
の情報がスイッチ１２ａを介して共通出力線１３ａ上に
現われ、ハ、／　ｌ）変換器１４ａでディジタル値に変
換される。遅延レジスタ１５．１６．１７は一定のクロ
ックで転送動作しているので、Ａ／Ｄ変換器１４ａから
画素Ｐｌｉ〜Ｐ１１１のレッドの信号が順次用ツノされ
るとき、それに同期して遅延レジスタ１５゜１６．１７
から同一画素のグリーン、ブルーの各邑ｆＳ号Ｊ５よび
輝度信号が得られることになる。以下、他の画素Ｐ２１
〜Ｐ２ｎ、　Ｐ３１〜Ｐ３１１・・・の１＾報も同様に
して読取られる。

こうして１９られたＲ、Ｇ、Ｂ、輝度の各信号は、最終
出力として補正された信号が必要であれば図示しない７
１〜リクス回路ににり補正された後取出され、また色信
号としてＲ，Ｇ、Ｂでなくシアン。

マゼンタ、イエローが必要な場合もマトリクス回路によ
り変換されて取出される。

第４図〜第６図に第１図の溝底を変形した実施例を示す
。第４図の実施例は２つのカラーフィルタ８ａ、８ｂを
一部で徂なるように配置して、白色を含めて４色の色分
離を行なうようにしＩ；ものである。例えばフィルタ８
ａをイエロー（Ｙ　）　透過フィルタとし、フィルタ８
ｂをシアン（Ｃｙ　）透過フィルタとすれば、両者の重
なった阻Ｉ１．Ｉよりリーン（Ｇ）透過フィルタとなる
。この場合、ＣｙおよびＧ透過フィルタはＹ）ユ過フィ
ルタに比へ透過率が一般に低いが、これらを電極面積の
比較的大きい内側２列の画素電極２ｂ、２ｃ上に配置す
ることにより、前記実施例と同様に各色毎のレベルが均
一な読取り出力が得られる。

第５図の実辻例は共通透明電極５上の画素型（か２の電
極間に対応した位置に、不要な光を遮蔽するための光遮
蔽膜９を形成したものである。この場合、光遮蔽膜つと
してＣｒ膜、Ｔｉ膜等の導電膜を形成すると、共通透明
電極５の導電性を向上さゼることかできる。すなわち、
共通透明Ｎ極５を光透過率を良くするために例えば７０
０　ｎｎ＋程度の膜厚とすると、幅が２　ｒｔａ　、長
さが２００　ｍｍとしＴＩＴＯ（比抵抗１／１００００
ｃ＋１）（７）場合で数にΩとなり電力損失が無視てき
なくなるが、この上に７ＭＮ膜からなる光葱蔽膜９を形
成すればその抵抗値が大きく減少し、電力損失も問題ど
ならなくなる。

第６図の実施例は光ｊ鬼蔽膜９を透明保護膜６の上に形
成したもので、共通透明電極５の抵抗１白か数百Ω捏度
と小さい場合はこれでもよい。この場合、光鴻蔽膜９を
エツチングにＪ：リパターニング１゛るどきの薬液を透
明保護膜６によって阻止できるので、条設に弱い共通透
明電極５を侵さないように”リ−ることかできる。

むＪ３、第４図にＪ）ける共通透明電極５あるいは透明
保護膜６上に同様−に光遮Ｍ膜を形成してもよいことは
勿論である。

以上の実施例では、白色を含めて４邑の色分離を行なう
カラーイメージセンサについて説明したが、３色の色分
離を行なうカラーイメージセンサにもこの発明を適用す
ることができる。第７図はその実施例を示すもので、画
素電極２は２ｐ、２ｑ、２ｒのごとく副走査方向Ｙに３
列並べている。

そして、外側２列の画素電極２ｐ、２＋”に接続された
引出し電極３ｐ、３＋−は副走査方向Ｙにおいて互いに
逆方向に引出され、また内側１列の画素電極２ｑに接続
された引出し電（Ｉ３ｑは画素電極２ｐ相互間および画
素電極２ｒ相厚間を交互に通って引出されている。この
場合、電愼面積は内側１列の画素電極２ｑが最も大きい
か、外側２列の画素電極２ｐ、２＋”は主走査方向Ｘの
同−位置において一方が比較的太さく他方か比較的小さ
くなっており、しかもその関係が交互に逆転し、ている
。

そこで、カラーフィルタ７として例えばＲｆｉ過。

Ｇ透過、Ｂ透過のフィルタを用いる場合ｌよ、透過率の
最も低い例えばＧ透過フィルタを画素電極２ｑ上のフィ
ルタ７ｑとして配置し、次に透過率の低いＢ透過フィル
タを画素型ｔＭ２ｐ、’２ｒのうち面積の小さい方の電
極（Ｂ−Ｂ断面の位置で（Ｊ２ｐ）上のフィルタ７ｐと
して配置し、さらに透過率の最も高いＲ透過フィルタを
面積の大きい方の電極（Ｂ−Ｂ断面の位置では２ｒ）上
のフィルタ７ｒとしＣ配置する。こうＪ−ることにより
前記実施例と同様に、各色毎のレベルが均一な読取り出
ツノを１！７ることができる。なお、各引出し電極３ｐ
。

３ｑ、３ｒは同じ邑に対応するものどうし共通に接続さ
れ第２図と同様な信号読出し回路に導かれる。

第８図〜第１０図は第７図の実施例を変形した実施例で
あり、第８図では２つのカラーフィルタ８Ｓ、８Ｌを一
部で重なるように配置している。

各フィルタ８Ｓ、８ｔは紙面にＤ角な方向（主走査方向
Ｘ）において交互に異なる色を透過するフィルタ、例え
ばＹ透過フィルタどＣｙ透過フィルタが配置されたしの
とする。このとぎ画素電極２ｑ上のこ１″Ｌらフィルタ
ａｓ、８ｔの重なった領域はＧ透過フィルタとなる。

第９〕図および第１０図の実施例はそれぞれ第５図Ｊシ
よび第６図の実施例と同様に、共通透明電極５上および
３１明保護膜Ｇ上に光遮蔽躾９を形成したものである。

以上説明したように、この発明によれば色分離が副走査
方向に行なわれるため１画素当りの感光面積を大ぎくし
でＳ／Ｎの向上を図ることができ、しかも画素電極の面
積の不均一性にも拘らず色毎のレベルが均一な読取り出
力が１ｑられる密着型カラーイメージセン１すをＪｆｆ
ｉ　（バすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例に係わる密着
型カラーイメージセンサの画素電極部の平面図およびＡ
−Ａ断面図、第２図は同実施例にお【ノる信号読出し回
路の構成を示づ”図、第３図（ｊその画像読取り動作を
説明するための図、第４図〜第６図は同宗施例を変形し
た実施例を示寸断面図、第７図（ａ）（＋））はこの発
明の他の実施例に係わる密着型カラーイメージセンサの
画素電極部の平面図およびＢ−Ｂ断面図、第８図〜第１
０図は同実施例を変形した実施例を示す断面図である。 １・・・基板、２・・・画素電極、３・・・引出し電極
、４・・・アモルファス半導体膜、５・・・共通透明電
極、６・・・透明保護膜、７．８・・・ノＪラーフィル
タ、９・・・光遮蔽膜。 出願入代１里人　弁理士　鈴江武彦 第４図 第　７ｖＡ （ｂ） 手続ン市正四 １．事件の表示 特願昭５８−２２０９７２号 ２、発明の名称 密着型カラーイメージセンサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）　株式会社　東芝 ４、代理人 東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル５、
自発補正 明細書　−−−ゝ゛′ ７、補正の内容 （１）明細書第９頁第１行の「Ｃ」をｒ　Ｓ　Ｉ　Ｃｊ
と訂正する。 （２）明細書第１６頁第１７行の１小さい」を１大きい
」と訂正する。 （３）　明細＠第１６頁第１９行の１大きい」を「小さ
い」と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主走査方向にライン状に配列され、かつ副走査方
   向に３列または４列並べられた画素電極と、これらの画
   素電極と同一面上に形成され画素型（距の外側の２列を
   互いに逆方向に引出し、内側の１列または２列を外側の
   ２列の各画素電極間を通し【引出Ｊ−引出し電極と、前
   記画素電極の上に一様（ご形成されたアモルファス半導
   体膜と、このアモルファス半導体膜上に形成された共通
   透明電極と、この〕（通透明電（会に対向して配置され
   入射する画像情報光を色分離するカラーフィルタとを貝
   陥し、前記カラーフィルタは前記画素１ｉの外側の２列
   の少なくとも一方に対応した位置に透過率が比較的高い
   色のフィルタが配置され、内側の１列または２列に対応
   した位置に透過率か比較的低い色のフィルタが配置され
   ていることを特徴とする密着型ｈラーイメーシセンザ。
2. （２）カラーフィルタは異なる色光を透過するカラーフ
   ィルタを一部で重なるように形成り、たちのであること
   を特徴とする請求 載の密着型カラーイメージセンサ。
3. （３）カラーフィルタは透明保護膜を介して共通透明電
   極上に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の密着型力ラーイメージセンサ
   。