JPH01119061A

JPH01119061A - 光電変換装置

Info

Publication number: JPH01119061A
Application number: JP62276349A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ogura; 誠小倉; Tetsuya Shimada; 哲也嶋田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1989-05-11

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、光電変換装置に関し、例えば−次元ラインセ
ンサとし、その−次元ラインセンサ上に対し密着させた
状態で画像読取りに係る原稿を相対的に移動させつつ画
像情報を読取るファクシミリ装置、イメージリーダ等に
適用して好適な光電変換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、−次元ラインセンサを用いる画像読取り装置とし
ては、長さ数ｃｍの一次元ラインセンサに縮小光学系を
用いて原稿像を結像させて画像情報の読取りを行うもの
が知られている。しかしながら、この種の画像読取り装
置は縮小ないし結像を行うために大なる光路長を要し、
しかも光学系の占める体積が装置全体の体積からみて大
きいために読取装置を小型に構成することは困難であっ
た。

一方、原稿幅と同じ長さの長尺−次元ラインセンサを用
いる等倍光学系を用いる場合においては、光学系の体積
は著しく減少でき、読取り装置の小型化を図ることがで
きる。かかる等倍光学系を実現する方法としては、集束
性ファイバを用いる方法やコンタクトレンズアレイを用
いる方法等が知られている。

しかしながら集束性光ファイバは一般に高価であるため
、そこでこうしたファイバーやレンズアレイを全（用い
ないで、−次元ラインセンサ上を密着状態で原稿を移動
させつつ読取りを行うコンタクト方式の原稿読取り方法
（特開昭５５−７４２６２号、特開昭５５−７５２７　
’１号、特開昭５６−４５０８４号、特開昭５６−１２
２１７２号）が本出願人の先出願に係るものとして既に
開発されている。

第４図は、上記コンタクト方式の光電変換装置の要部を
一部破断して示す側断面図である。該装置を概略説明す
るに、８はガラス等透明の基板１１上に図面に直交する
方向に配列されて一次元ラインセンサを構成するセンサ
部である。

このセンサ８において、ガラス等の透明基板１１上には
、金属等の遮光層１２および絶縁層１３が形成され、そ
の上に光導電層としての水素化アモルファスシリコン（
以下Ａ−３ｔ：Ｈと称する）やＣｄ５−８ｅ等の半導体
層１４が形成されている。更にオーミックコンタクト用
のドーピング半導体層１５を介して一対の主電極１６お
よび１７が形成され、その間に受光窓１８が形成されて
いる。

かかる構成において、透明基板１１の入射窓１９を通し
て入射した光Ｌ（この入射光に対してはセンサ部８は遮
光層１２によって遮光されている）で原稿Ｐを照明し、
その反射光をセンサ部８で受けて不図示の電極配線を介
して読み取り信号が取り出される。すなわち、例えば主
電極１６の電位を基準として主電極１７に高電位の駆動
電圧が印加されているとき、受光窓工８を介して反射光
りが半導体層１４の表面に入射すると、キャリヤが増加
するために抵抗が下がり、この変化を画像情報として読
取ることができる。

かかる構成では、光源３０からの光は基板１１の裏面側
から入射する。この時、原稿面からの反射光以外に光源
３０からの直接光がセンサ部８に入射すると、直接光に
よる光電流が定常電流として流れるので、原稿面からの
反射光による光電流が流れてもＳ／Ｎ比が非常に低下す
る。そこで、光源３０からの直接光がセンサ部８に入射
するのを防ぐためにセンサ部８の光源側に遮光層１２を
設けることが必須となるのである。そしてこの遮光層１
２は、薄膜で十分な遮光性を確保するために、通常金属
で形成されている。

一方、原稿Ｐとセンサ部８との間の間隔は、通常０．１
ｍｍ程度として４〜８本／ｍｍの読取り解像力が得られ
るが、このような解像力を確保するために上記間隔は厳
密に制御されなければならない。

従来、光電変換部（センサ部）８を保進するために保護
層２０が設けられていた。この保護層２０は、光電変換
部を有する光透過性部材、例えばガラス、からなる基板
１１上に中間層としての接着層２１を介して一般に設け
られていた。

この接着層２１は、保護層２０と光電変換部８を有する
基板１１とを単に接合するという機能のために用いられ
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、原稿Ｐと光電変換部８との距離、即ち図面に
直交する方向での接着層２１の厚みのムラが生ずる場合
や必要以上に接着層２１の厚みを有する場合があった。

この距離の変動や所望以上の厚みは、解像度の面からの
品質の安定性の低下、歩留りの低下や性能の劣化を招く
一因となっていた。

又、より一層の高解像度化が進むと上記距離の変動や上
記層の厚みはより一層の障害となることは明らかである
。

〔発明が解決しようとしている問題点〕さらには、透明
保護層２０と接着層２１の間に静電気対策用の導電層を
形成した場合、導電層がセンサ部に接触し、電気的短絡
を生じるという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために、本発明は、光電変換部を有する基板上に中
間層を介して保護層が設けられた光電変換装置において
、前記中間層中にスペーサ粒子を有することにより、従
来問題とされていた光電変換部と原稿間の距離の管理が
容易となる。

又、本発明によれば、光電変換部間の性能のバラツキの
少ない高解像度の光電変換装置が提供される。

さらには、静電対策用の導電層と光センサとの間に絶縁
性のスペーサーを挾持させることにより、導電層とセン
サ部との接触による電気的短絡を防止することを可能に
した。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕第１図、第２図（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明
による〜実施例に係る光電変換装置を示す。第１図は第
２図（Ａ）に示される平面図のＢ−Ｂ’線断面図であり
、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）に示される平面図のｃ−
ｃ’線断面図である。

これら図において、２１０はマトリクス配線部、２０８
は光センサ部、２１２は電荷蓄積部、２１３は転送用ス
イッチ２１３ａおよび電荷蓄積部２１２の電荷をリセッ
トする放電用スイッチ２１３ｂを含むスイッチ部、２１
４は転送用スイッチの信号出力を後述の信号処理部に接
続する配線、２２３は転送用スイッチ２１３ａによって
転送される電荷を蓄積し、読み出すための負荷コンデン
サ、２３４は光セ゛ンサ部２０８と原稿Ｐとの距離を保
持管理するためのスペーサーである。

本実施例では光センサ部２０８は、転送用スイッチ２１
３ａおよび放電用スイッチ２１３ｂを構成する光導電性
半導体層２０４としてＡ−３ｉ：Ｈ膜が用いられ、絶縁
層２０３としてグロー放電による窒化シリコン膜（Ｓｉ
ＮＨ）が用いられた。

なお、第２図（Ａ）において、煩雑さを避けるために、
光導電性半導体層２０４、絶縁層２０３、保護層２２９
，２３０および２３２ならびにスペーサー２３４は図示
していない。また光導電性半導体層２０４および絶縁層
２０３は光センサ部２０８、電荷蓄積部２１２）転送用
スイッチ２１３ａおよび放電用スイッチ２１３ｂに形成
されているほか、上層電極配線と基板との間にも形成し
た。さらに上層電極配線と光導電性半導体層との界面に
はｎ＋にドープされたＡ−３３：Ｈ層２０５が形成され
、オーミック接合がとられた。

また、本実施例のラインセンサの配線パターンにおいて
は、各センサ部から出力される信号経路はすべて他の配
線と交差しないように配線されており、各信号成分間の
クロストーク並びにゲート電極配線からの誘導ノイズの
発生を防いだ。

光センサ部２０８において、２１６および２１７は上層
電極配線である。入射窓２１９から入射され、原稿面で
反射された光はＡ−８ｉ：Ｈたる光導電性半導体層２０
４の導電率を変化させ、（し状に対向する上層電極配線
２１６゜２１７間に流れる電流を変化させた。なお、２
０２は適宜の駆動部に接続された金属の遮光層であり、
光源から直接光がセンサ部２０８に入射するのを防いだ
。

電荷蓄積部２１２は、下層電極配線２１４と、この下層
電極配線２１４上に形成された絶縁層２０３と光導電性
半導体２０４との誘電体と、光導電性半導体層２０４上
に形成され、光センサ部の上層電極配線２１７に連続し
た配線とから構成された。この電荷蓄積部２１２の構造
はいわゆるＭＩＳ　（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ
−３ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）コンデンサと同じ構造
である。バイアス条件は正負いずれでも用いることがで
きるが、下層電極配線２１４を常に負にバイアスする状
態で用いることにより、安定な容量と周波数特性を得る
ことができた。

図中（Ｃ）は転送用スイッチ２１３ａおよび放電用スイ
ッチ２１３ｂを含むＴＰＴ構造のスイッチ部２１３を示
し、転送用スイッチ２１３ａは、ゲート電極たる下層電
極配線２２４と、ゲート絶縁層をなす絶縁層２０３と、
光導電性半導体層２０４と、ソース電極たる上層電極配
線２２５と、ドレイン電極たる上層電極配線２１７等と
から構成された。放電用スイッチ２１３ｂのゲート絶縁
層および光導電性半導体層は絶縁層２０３および光導電
性半導体層２０４と同一層であり、ソース電極は上層電
極配線２１７、ゲート電極は下層電極配線２２７、ドレ
イン電極は上層電極配線２２６である。また、２３３は
転送用スイッチ２１３ａのゲート電極に接続される下層
配線である。

さらに、同図（Ｂ）および第１図に示すように、光セン
サ部２０８上に三層構造の保護層２２９．２３０および
２３２を形成した。中間層である第１の保りＩｔ層２３
０としては、光センサ部２０８等に直接液するものであ
るので、光センサ部２０８等の表面を安定させることが
可能である高純度な材料としてＳｔｏｗ膜や５ｉＮＨ膜
等の無機薄膜、あるいは容易に膜形成できることからポ
リイミド樹脂等の有機膜が用いられた。中間層である第
２の保護層２２９としては、耐湿性を向上させるために
密着性の良いエポキシ樹脂等を用いた。そして第３の保
護層２３２には、耐摩耗性および光透過率の高い材料と
して硼硅酸ガラス等の薄板ガラスを用いた。この場合、
第２の保護層２２９は接着剤としての機能もになわせた
。

このように、保護層は単一の材料では満足できない複数
の機能を各層に分担させた、いわば機能分離をさせた積
層構造とし、光電変換装置の耐環境性を確保した。

第２の保護層２２９中には、絶縁性のスペーサー２３４
を分散し、原稿Ｐとセンサ部２０８との間の間隔を、バ
ラツキな（０，１ｍｍ程度とし、８〜１６本／ｍｍの読
み取り解像力を確保した。

スペーサ一部材としては、グラスファイバ。

アルミナ粒子、プラスチックビーズを夫々用いて光電変
換装置を作製したが、いずれを用いてもスペーサ一部材
を用いた効果が充分に発揮されることが確認された。

このように、光センサと原稿に直接接触する保護層との
間に絶縁性のスペーサーを挾持させることにより、光セ
ンサと原稿との間隔の厳密な制御が容易になった。

〔実施例２〕第３図は本発明による他の実施例を示すラインセンサの
側断面図である。光センサ部、電荷蓄積部、転送用スイ
ッチ、放電用スイッチ、マトリクス配線部の各構成部の
すべてが実施例１と同様である。光センサ部２０８上に
四層構造の保護層２２９．２３０，２３２および２３５
が形成され、第１の保護層２３０、第２の保護層２２９
、第３の保護層２３２はそれぞれ実施例１と同様に形成
され同様の機能を有する。第４の保護層２３５は、第３
の保護層２３２上で原稿Ｐの接触によって発生した静電
気からセンサ素子を保護する機能を有するＩＴＯ等から
なる静電対策層であり、一定電位に保持した。

第２の保護層２２９中には、絶縁性のスペーサー２３４
を分散した。

硼珪酸ガラス等の薄板ガラス上へＩＴＯ等の導電層を形
成する際、ゴミ、異物が存在すると導電性の突起２３６
が生じる場合があった。この突起２３６は、保護層２２
９，２３０を通して、光センサ部２０８、電荷蓄積部２
１２）スイッチ部２１３、マトリックス配線部２１０等
に接触し、電気的短絡を引き起こすことがあったが、絶
縁性のスペーサー２３４を第２の保護層２２９中に分散
させることにより、読み取り解像力を確保するのみなら
ず、導電性突起２３６による短絡を防止することが可能
となった。

尚、スペーサ一部材としては、前記した様なグラスファ
イバー、アルミナ粒子、プラスチックビーズ等を好適に
用いることができた。又、これら材料のうち、特にスペ
ーサ一部材としては透光性材料であることが望ましかっ
た。

スペーサ一部材が透光性の場合、含有する中間層の屈折
率と実質的に等しくすることは入射光等の損失や読取り
の為の入射光への悪影響が最小にできるため大変望まし
いことであった。

スペーサ一部材の大きさ（厚さ）は、含有される中間層
の設計厚さに対して、その平均直径（あるいは平均粒径
）を１．０倍〜０．７５倍とすれば、層の厚さコントロ
ール性、光電変換装置作製の容易さ、層厚の均一性の面
から見ても大変好ましい結果を得ることができた。

尚、本発明は上記実施例の形態に限らず、本発明の主旨
の範囲内において多くの変形例に対して適用できること
はいうまでもないことである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、光透過性の基板表面に
配置された遮光層と、遮光層上に配置された絶縁層と、
絶縁層上に配置された光センサと、光センサ上に配置さ
れた複数の保護層を具え、基板の裏面側より原稿面に照
射された光の反射光を光センサに受容することにより画
像情報を読取る画像読取装置において、光センサと原稿
に直接接触する保護層との間に絶縁性のスペーサーを挾
持させた。

これにより、光センサと原稿との間隔の厳密な制御が容
易になり、バラツキの少ない高解像度の画像読取装置の
提供を可能にする。

さらには、静電対策用の導電層と光センサとの間に絶縁
性のスペーサーを挾持させることにより、導電層とセン
サ部との接触による電気的短絡を防止することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明によ
る光電変換装置の一実施例を示し、第１図及び第２図（
Ｂ）はそれぞれ第２図（Δ）に示される平面図のＢ−Ｂ
’線断面図およびｃ−ｃ’線断面図、第３図は本発明に
よる光電変換装置の他の実施例、第４図は従来の画像読
取装置の一例を示す側断面図である。８．２０８・・・・光センサ部１１．２０１・・・・透明基板１２．２０２・・・・遮光層１３．２０３・・・・絶縁層１４．２０４・・・・半導体層１５．２０５・・・・ドーピング半導体層１６．１７，
２１６，２１７．２３３・・・・電極（配線）１８・・・・・・・・・・・・受光窓１９．２１９・・・・入射窓３０．２３７・・・・光源２０．２２９，２３０，２３２・・・・保護層２１０・・・・・・・・・・マトリクス配線部２１２・
・・・・・・・・・電荷蓄積部２１３・・・・・・・・
・・スイッチ部２１３ａ・・・・・・・・転送用スイッ
チ部２１３ｂ・・・・・・・・放電用スイッチ部２１４
・・・・・・・・・・信号出力配線２２３・・・・・・
・・・・読み出し用負荷コンデンサ２２４．２２７・・
ゲート電極２２５・・・・・・・・・・ソース電極２２６・・・・
・・・・・・ドレイン電極２２９．２３０，２３２・・・・保護層２３４・・・・・・・・・・スペーサー２３５・・・・
・・・・・・透光性導電層２３６・・・・・・・・・・
透光性導電層突起Ｌ・・・・・・・・・・・・・・原稿
照明光Ｐ・・・・・・・・・・・・・・原稿

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電変換部を有する基板上に中間層を介して保護
層が設けられた光電変換装置において、前記中間層中に
スペーサ部材を有することを特徴とする光電変換装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置におい
て、前記光電変換部は光導電層を有することを特徴とす
る光電変換装置。
（３）特許請求の範囲第２項記載の光電変換装置におい
て、前記光導電層はアモルファスシリコンであることを
特徴とする光電変換装置。
（４）特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置におい
て、前記スペーサ部材はガラス、アルミナ、プラスチッ
クから選ばれる材料から成る光電変換装置。
（５）特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置におい
て、前記中間層は接着層であることを特徴とする光電変
換装置。
（６）特許請求の範囲第１項記載の光電変換装置におい
て、前記中間層と前記光電変換部との間に一定電位に保
持された導電層を備えることを特徴とする光電変換装置
。