JPS63137320A

JPS63137320A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPS63137320A
Application number: JP61284992A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kubo; 裕明久保; Yasuyuki Minamino; 南野　康幸
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

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）本発明はアモルファス半導体層の光起電力効果を利用し
た位置検出装置に関する。

（発明の背景）現在、アモルファス半導体が有する優れた物性的、工業
的特徴を生かし、これらを光センサーに応用することが
活発に行われている。

アモルファス半導体の光起電力効果を利用する光センサ
ーにはフォトダイオードやカラーセンサー等があり、光
導電効果を利用する光センサーにはフォトコンセル、−
次元光センサ−アレイや感光体ドラム等がある。

このうち光起電力効果を利用したフォトダイオードは、
第４図に示すように、ガラス基板９１上に透明導電膜９
２、Ｐ−Ｉ−Ｎ接合したアモルファス半導体層９３、裏
面電極９４が順次被着形成されている。

そして、今、アモルファス半導体層９３の禁制帯輻ε９
よりも大きなエネルギーをもつ光がガラス基板９１側よ
り入射されると、価電子帯の電子が伝導帯に上げられ、
Ｐ−１、Ｉ−Ｎの接合部の電界によって電子はｎ層へ、
正孔はＰＲへ運ばれる。

この場合、透明導電膜９２と裏面電極９４が開放状態で
あれば、フェルミ準位の差により開放電圧ｖ　ｏｃを得
ることができる。

また透明導電膜９２と裏面電極９４とが短絡状態であれ
ばフェルミ準位は一致し短絡電流Ｉ　ＳＣが両電極９２
．９４間に流れる。

この短絡電流は入射光量と受光面積とに比例する。そこ
でＰ−１−Ｎ接合したフォトダイオードはその両電極９
２．９４に小さい負荷抵抗を接続して、そこに流れる短
絡電流ＩＳＣを測定する。

従来の光起電力効果を利用した光センサーは光の強度や
特定の波長光の光強度を検出するものであり、アモルフ
ァス半導体Ｊｉ９３上の任意の点に光照射された位置を
検出する光センサーが達成されるに至らなかった。

（本発明の目的）本発明は上述の背景に鑑み案出されたものであり、その
目的はアモルファス半導体層上の任意点に照射された光
の位置を精度よく検出できる位置検出装置を提供するこ
とにある。

（目的を達成するための具体的な手段）本発明が上述の
目的を達成するために行った具体的な手段は、透光性基
板上に、第１の導電層、光照射により電力を発生するア
モルファス半導体層、第２の導電層及び無反射性裏面保
護層を順次被着形成してなる位置検出エリアと、第１の
導電層に流れる電流を特定方向（Ｘ方向）に分離して導
出するために該導電層の両端部に夫々設けられた第１及
び第２の出力端子と、第２の導電層に流れる電流を前記
特定方向と直交する方向（Ｙ方向）に分離して導出する
ために該導電層の両端部に設けられた第３及び第４の出
力端子とから構成されるとともに、前記アモルファス半導体層の任意点に照射される光によ
って、第１の導電層の第１及び第２の出力端子に導出さ
れる各電流値から前記任意点のＸ座標を求め、第２の導
電層の第３及び第４の出力端子に導出される各電流値か
ら前記任意点のＹ座標を求め、前記２座標の交点から前
記任意点を検出する位置検出装置である。

（実施例）以下、本発明の位置検出装置を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の位置検出装置の基本構造及び動作を説
明する概略図である。

本発明の位置検出装置はＰ−Ｉ−Ｎ接合したアモルファ
ス半導体層３と、該アモルファス半導体層３の両面を挟
持する第１の導電層２、第２の導電層４と、第１の導電
層２に流れる電流（実線矢印）を特定方向（Ｘ方向）に
分離して導出するために該第１の導電層の端部に設けた
第１及び第２の出力端子２１．２２と、第２の導電層４
に流れる電流（破線矢印）を前記特定方向と直交する方
向（Ｙ方向）に分離して導出するために該第２の導電層
４の端部に設けた第３及び第４の出力端子４１．４２と
から構成されている。

今、ライトペンなどの光照射入力手段５によりアモルフ
ァス半導体Ｎ３の任意点に光照射されると、アモルファ
ス半導体層３のＩＪｉ３ｉで正孔及び間に短絡電流が流
れる。

この時、第１の導電ＩＷ２に流れる電流はその導電Ｍ２
の両端部に設けた第１及び第２の出力端子２１．２２か
ら導出される。第１及び第２の出力端子２１．２２から
導出される電流値ＩＸ＋＋ＩＸｚは光照射が行われた点
０から再出力端子２１．２２までの抵抗の比によって決
定される。即ち、第１の導電層２のシート抵抗が均一で
あれば、電流検出手段７１　、７２で検出される第１の
出力端子２１の電流値■１及び第２の出力端子２２の電
流値１ｘｚを比較すれば光照射された点ＯのＸ方向の座
標が求まる。

計算の一例を示す。

１に＋＋ＩＸｇの比を求め、これを位置信号Ｐ＋とすれ
ば、ｌｘ、　　　　Ｘｌ　　　　ｘ。

（ただしＬ＝　Ｘｌ＋Ｘ２　：　Ｌは位置検出装置の大
きさにより決定される。）となり、光照射点０から第１の出力端子２１までの距離
ｘ１が求まる。

また、別の計算例を示す。

Ｉｘ、と■ｘｚの差及び和をとり、この比を位置信号Ｐ
２とすれば（ただしＬ＝　ＸＩ　＋ｘｚ）が得られ、光照射点Ｏから第１の出力端子２１までの距
離ｘ１が求まる。

同様に電流検出手段７３．７４で検出される第２の導電
［４の第３の出力端子４１の電流値１ｙｌ　と、第４の
出力端子４２の電流値ＩＶｘとの比をとることにより、
光照射された点ＯのＹ方向の座標が求まる。

即ち、前記２座標より、光照射された点０を検出できる
。

次に第２図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）を用いて本発明
の位置検出装置の構造を説明する。

位置検出装置は、透光性基板ｌと、該透光性基板１上に
被着形成した第１の導電層２と、第１の導電１ｉ１２の
所定位置に被着形成したＰ−１−Ｎ接合したアモルファ
ス半導体層３と、該アモルファス半導体Ｎ３の所定位置
に被着形成した第２の導電層４と、該第２の導電Ｎ４上
に被着形成した裏面保護層６とから構成されている。尚
、第１及び第２の出力端子２１．２２は、第１の導電層
２の両端部から延出した出力端子パッド（以下単にパッ
ドと記す。）２３．２４上に被着形成されている。第３
及び第４の出力端子４１．４２は第１の導電Ｎ２を被着
形成する際に第１の導電Ｎ２と独立して形成されたパッ
ド２５．２６部分にまで延出した第２の導電層４上に被
着形成されている。

透光性基板１はガラス、耐熱性樹脂等で形成され、その
形状は矩形状を成している。

第１の導電層２は金属酸化物、例えば酸化錫、酸化イン
ジウム又はその合金等で形成され、位置検出エリア已に
相当する部分及び第１乃至第４の出力端子２１．２２．
４１．４２が形成されるパッド２３．２４゜２５．２６
として被着形成されている。第１及び第２の出力端子２
１．２２が形成されるパッド２３．２４は位置検出エリ
アＥ部分の第１の導電層２に延出され、他のパッド２５
．２６はレーザー照射、エツチング、マスク操作により
形成された第１及び第２の分離溝８１．８２を介して独
立して形成されている。第１の導電Ｎ２は所定シート抵
抗、例えば５０〜２００Ω／口となるように、その材料
、酸素の含有量及び膜厚が設定される。

アモルファス半導体Ｎ３は少なくとも第１の導電層２か
ら延出したパッド２３．２４を露出するように、第１の
導電層２上に被着形成される。アモルファス半導体４Ｂ
は光が入射する側から２層３ｐ、１層３ｉ、　Ｎ層３ｎ
が重畳したＰ−Ｉ−Ｎ接合が施されており、シリコンを
主成分とし２層３ｐにはドープ剤としてボロン等が、Ｎ
層３ｎにはドープ剤としてリン等が混入されている。ま
た特に２層３ｐにアモルファスシリコンカーバイドを用
いてＰＨ３ｐ中での光吸収を小さくし、短絡電流を大幅
に増加させ光照射による感度を向上させてもよい。さら
に、入射される光の波長が特定されていれば、該波長に
応じた感度分布にするためにシリコン中にゲルマニウム
、炭素、窒素、錫等を所定量混入してもよい。

アモルファス半導体層３はグロー放電分解法、熱ＣＶＤ
法、スパッタリング法、光ＣＶＤ法等により形成され、
２層３ｐの膜厚は５０〜３００人、１層３１の膜厚は５
０００〜１５０００　人、Ｎ層３ｎの膜厚は３００〜７
００人である。

第２の導電層４は金属又は金属酸化物等で形成され、位
置検出エリアＥに相当する部分、及びそのエリアＥから
第３及び第４の出力端子４１．４２が形成されるパッド
２５．２６部分にまで延出する延出部４３、４４が形成
されている。

上記金属又は金属酸化物はアモルファス半導体層３、特
に接合するＮＪｉｉ３ｎとオーミックコンタクトが可能
であること、シート抵抗値が均一でその値が５０〜２０
０Ω／口の範囲で１ｌｉｌＩ御が容易であることが要求
される。これを満足するために、クロム、ニッケル、チ
タン又はその合金や酸化錫、酸化インジウム又はその合
金、例えば酸化インジウム・錫などが用いられ、そのシ
ート抵抗値が５０〜２００Ω／口となるように、所定厚
さ２００〜４０００人に設定される。

第１乃至第４の出力端子２１，２２．４１．４２は夫々
パッド２３．２４．２５．２６上に位置されている。第
１及び第２の出力端子２１．２２は第１の導電Ｎ２から
延出したパッド２３．２４上に形成され、第１の導電層
２に流れる電流をＸ方向に分離して導出するものである
。第３及び第４の出力端子４１．４２はパッド２５．２
６上に延出した第２導電層４の延出部４３．４４上に形
成され、第２の導電Ｎ４に流れる電流をＸ方向に分離し
て導出するものである。ここで、該出力端子２１．２２
，４１．４２はその抵抗により導出する電流値が低下し
ないようにアルミニウム、ニッケル、チタン、クロム等
の金属材料を５０００Å以上の膜厚に設定することが望
ましい。

裏面保ｉｉ！　Ｊｉｇ　６は前記出力端子２１．２２．
４１．４２を露出して、少なくとも位置検出エリアＥの
第２導電Ｎ４上に被着形成されている。裏面保護層６は
裏面方向からの衝撃、湿気等から前記構造体を保護する
と同時に裏面側からの光を完全に遮断するために設けら
れている。

裏面保護層６はエポキシ樹脂等の絶縁樹脂に所定の顔料
を添加して被着形成されている。

尚、７は出力端子２１，２２，４１．４２上に形成した
半田層である。半田層７は、出力端子２１，２２．４１
．４２から導出されるリード線（図示せず）が一箇所で
半田接合されるため、出力端子２１，２２，４１．４２
の長さによる抵抗をな（し、半田接合を容易にするため
半田浴中に浸漬することによって形成され、その厚みは
０．５＋＋ｕｗ以上である。

以上のような構成をした位置検出装置にライトペン等の
光照射入力手段５を用いて、光照射を行うと、第１乃至
第４の出力端子２１．２２．４１．４２に電流が流れ、
それぞれの電流値ＩＸ＋＋ＩＸｚ及びＩＶ＋＋Ｉｙ２の
比から光照射点Ｏが検出される。

ばＩｘ＋＋Ｉｘｚの和が０．０７ｍＡ以上の出力が必要
である。

即ち、光強度に対する出力電流値（以下光感度電流値と
記す）が０．０７Ａ／Ｗ以上である。

本発明のように第２の導電層４上に形成される裏面保護
層６中に、難反射性の黒色、褐色、青色など黒色系又は
温存色系の顔料を混入することが極めて重要である。

第２の導電Ｍ４に使用する材料で金属酸化物からなる透
明導電膜は勿論のこと、金属であってもその膜厚が約２
０００Å以下であれば充分に光透過が可能である。即ち
、本発明の装置において、基板１側から入射された光が
アモルファス半導体層３、第２の導電層４を介して裏面
保護層６にまで到達することになる。ここで、難反射性
の裏面保護Ｎ６を用いることにより、裏面保護層６にま
で到達した光が反射され再度第２導電層４及びアモルフ
ァス半導体７１３に入射されることがない。

一般に裏面保１１１！ｆ６はスクリーン印刷法、スプレ
ー法等の厚膜手法によって形成されるため、裏面保護Ｎ
６の全域に渡り均一な膜厚の層を形成することが困難と
なる。このため難反射性の裏面保護層をもちいないと、
該裏面保護層での反射率にばらつきが生じ、反射光の光
強度に依存する光感度電流が、光照射点によって不均一
となり、正確な位置検出に支障をきたすことになる。

裏面保護層６は具体的にはエポキシ系樹脂、アクリル樹
脂などの絶縁樹脂にニグロシン、カーボンブラックなど
の黒色系又は温存色顔料を添加したものが使用される。

尚、上述の作用が達成できるように、第２の導電層４上
に非反射性絶縁層を介在させ、裏面保護層６を多層構造
にしてもよい。

第３図は本発明の位置検出装置をコンピュータの入力タ
ブレットとして使用した状態の外観図である。

図において１０は本発明の位置検出装置を組み込んだ入
力タブレットであり、５は光照射入力手段であり、１１
はコンピュータ本体であり、１２はコンピュータの出力
表示装置である。

入力タブレッ目０の位置検出エリアＥは出力表示装置１
２のディスプレイの画面りに対応させれば図案等のグラ
フィック入力が極めて容易となる。

例えば、画面りのＸ方向の画素が６４０画素、ｙ方向の
画素が４００画素であれば、位置検出装置でＸ軸方向に
分離して検出された電流値１ｘ、、Ｉｘ、の比較値を６
４０分するように量子化すればよい。またｙ軸方向に関
しても同様である。

このようにして光照射入力手段５で位置検出エリアＥ上
をなぞるようにして光照射を行うだけでコンピュータに
所定情報が入力される。

（発明の効果）以上、上述したように本発明はアモルファス半導体層の
任意点０に照射された光によって出力される複数の電流
値の比較から前記任意点Ｏを精度よく検出できる位置検
出装置である。

また、裏面保護層に難反射性の顔料を混入し、該裏面保
護層を第２の導電層上に被着したため、アモルファス半
導体層、第２の導電層を透過した光が再度アモルファス
半導体層に入射されず、光照射入力手段の光による正確
な光感度電流が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出装置の基本構造及び動作を説
明するための概念図であり、第２図（ａ）は本発明の位
置検出装置の平面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＡ
−Ａ’線断面図であり、第２図（ｃ）は第２図（ａ）の
Ｂ−８’線断面図である。第３図は本発明の位置検出装置をコンピュータの入力タ
ブレットとして使用した状態の外観図である。第４図は従来の光起電力効果の光センサーであるフォト
ダイオードの断面図である。１　・・・透光性基板２　・・・第１の導電層３　・・・アモルファス半導体層４　・・・第２の導電層６・・・・難反射性裏面保護層２１・・・第１の出力端子２２・・・第２の出力端子４１・・・第３の出力端子４２・・・第４の出力端子

Claims

【特許請求の範囲】透光性基板上に、第１の導電層、光照射により電力を発
生するアモルファス半導体層、第２の導電層及び難反射
性裏面保護層を順次被着形成してなる位置検出エリアと
、第１の導電層に流れる電流を特定方向（Ｘ方向）に分離
して導出するために該導電層の両端部に夫々設けられた
第１及び第２の出力端子と、第２の導電層に流れる電流を前記特定方向と直交する方
向（Ｙ方向）に分離して導出するために該導電層の両端
部に設けられた第３及び第４の出力端子とから構成され
るとともに、前記アモルファス半導体層の任意点に照射される光によ
って、第１の導電層の第１及び第２の出力端子に導出さ
れる各電流値から前記任意点のＸ座標を求め、第２の導
電層の第３及び第４の出力端子に導出される各電流値か
ら前記任意点のＹ座標を求め、前記２座標の交点から前
記任意点を検出する位置検出装置。