JPH05136390A - 画像読取装置及びその製造方法 - Google Patents

画像読取装置及びその製造方法

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JPH05136390A
JPH05136390A JP3319700A JP31970091A JPH05136390A JP H05136390 A JPH05136390 A JP H05136390A JP 3319700 A JP3319700 A JP 3319700A JP 31970091 A JP31970091 A JP 31970091A JP H05136390 A JPH05136390 A JP H05136390A
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light
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JP3319700A
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Satoru Itabashi
哲 板橋
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、原稿からの反射光がTFT
部に入射することなく、センサのS/N比の低下がな
く、かつ特性の安定した画像読取装置を、低コストで、
簡単に提供することにある。 【構成】 絶縁基板上に形成された光電変換素子と、該
光電変換素子と同一基板上に形成された薄膜トランジス
タを有する画像読取装置において、前記光電変換素子の
センサ部1を除いて、少なくとも前記薄膜トランジスタ
3,4の上部に、絶縁性の遮光層43を形成したことを
特徴とする画像読取装置。また、少なくとも前記薄膜ト
ランジスタ3,4上部に透明有機樹脂層12を形成し、
その表面に、印刷により前記絶縁性の遮光層43を形成
することを特徴とする画像読取装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置、デ
ィジタルコピー装置、イメージスキャナー等の画像入力
部に用いられる画像読取装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ファクシミリ装置や各種OA機器
の画像入力装置の小型化や画像ひずみの改良を目指し
て、原稿と同一寸法の密着型ラインセンサが開発され、
これを組込んだファクシミリ装置が使用され始めてき
た。
【0003】その例として、出願人により日経エレクト
ロニクス1987.11.16(No.434)207
〜221頁に発表された完全密着型画像読取装置があ
る。
【0004】図8は、このような従来の画像読取装置の
光電変換素子アレイの主走査方向から見た模式的断面図
であり、図9は、光電変換素子アレイの原稿側から見た
模式的平面図である。なお、図8は図9のA−A’断面
図を示している。
【0005】同図に示すように、従来の画像読取装置で
は、a−Si:Hを用いて光電変換素子部1、蓄積コン
デンサ部2、TFT部3および4、マトリクス信号配線
部5およびゲート駆動配線部6等を透光性絶縁基板10
上に簡便なプロセスにより一体的に形成している。
【0006】絶縁基板10上には、Crの第1の導電体
層24、SiN等の第1の絶縁層25、a−Si:Hか
らなる光導電性半導体層26、n+ a−Si:Hのオー
ミックコンタクト層27、A1の第2の導電体層28が
形成されている。
【0007】更に、第2の導電層28上には、主として
光電変換素子部1およびTFT部3、4の半導体層表面
の保護安定化をはかるためにポリイミド等の不純物イオ
ン等の含有量の極めて少ない有機材料からなるパッシベ
ーション層18、さらにその上には原稿Pとの摩擦から
光電変換素子等を保護するためにマイクロシートガラス
等からなる耐摩擦層8が接着層15を介して形成されて
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の画像読取装置においては、さらなる低コスト化を
目指した場合、以下のような解決すべき課題を生じる。
【0009】画像読取装置の低コスト化を達成する一つ
の手段として、光電変換素子部等を形成した透光性基板
の副走査方向の基板幅を小さくすることが行われる。こ
の種の画像読取装置は、まず大判の透光性基板上に複数
の光電変換素子アレイを同時に形成し、そののち光電変
換素子アレイごとに分割して、それぞれ独立したアレイ
状の画像読取装置が形成される。すなわち、光電変換素
子部等を形成した透光性基板の基板幅を小さくすると、
大判の基板に形成する光電変換素子アレイの数量を増加
することができ、コストダウンすることができる。
【0010】ところが、光電変換素子アレイの基板幅を
縮小することによりコストダウンを達成しようとして
も、原稿からの反射光の一部が、TFT部へ入射し、T
FTのオフ抵抗を下げるという問題が発生する。
【0011】図10は、このような問題を説明するため
の従来の画像読取装置の断面図を示すものである。同図
において、基板10の光入射窓44から入射した光L
は、原稿Pで反射され、その反射光L’は光電変換素子
のセンサ部1に入射するだけでなく、TFT部3にも入
射する。
【0012】図11に、TFTのVg−Id曲線を示
す。同図において、61は、TFTのW/Lが500μ
m/10μmのTFTの光を照射させないときのVg−
Id曲線である。また62は、TFTに例えば、センサ
部へ入射する照度の10分の1(ここでは20[l
x])の光がTFTのチャネル部へ入射したときのVg
−Id曲線である。図に示されるように、TFTがオフ
の動作点(Vg=0V)では、電流が2桁以上流れ、こ
れがリーク電流となり、センサのS/N比の低下を引き
起こすという問題を生じる。
【0013】本発明の目的は、原稿からの反射光がTF
T部に入射することなく、センサのS/N比の低下がな
く、かつ特性の安定した画像読取装置を、低コストで、
簡単に提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は前述し
た課題を解決するための手段として、絶縁基板上に形成
された光電変換素子と、該光電変換素子と同一基板上に
形成された薄膜トランジスタを有する画像読取装置にお
いて、前記光電変換素子のセンサ部を除いて、少なくと
も前記薄膜トランジスタの上部に、絶縁性の遮光層を形
成したことを特徴とする画像読取装置を提供するもので
ある。
【0015】また、少なくとも前記薄膜トランジスタ上
部に透明有機樹脂層を形成し、その表面に、印刷により
前記絶縁性の遮光層を形成することを特徴とする画像読
取装置の製造方法により、前記課題を解決しようとする
ものである。
【0016】
【作用】本発明によれば、画像読取装置の信号転送スイ
ッチである薄膜トランジスタ(TFT)及び駆動系のシ
フトレジスタに用いられるTFTを、遮光性の絶縁物で
覆うことにより、原稿からの反射光を遮光することがで
きる。そのため、転送系、駆動系のTFTのオフ電流を
低減し、誤動作を防ぎ、あるいは、S/N比の良い画像
読取装置を提供することができるものである。
【0017】またこれは、少なくともTFT上に透明有
機樹脂を塗布して平坦化するとともに印刷時の衝撃緩和
層とした後、遮光層を印刷することにより、印刷工程の
精度を良くすることができ、さらに、この有機樹脂によ
って、印刷の際に素子へ与える衝撃を緩和することがで
きる。
【0018】また、印刷工程により遮光層を形成するこ
とにより、パターニング工程を不要とすることが可能に
なった。
【0019】また絶縁性の遮光層とすることで、金属等
の導電性の遮光層を用いたときに生ずる浮遊容量を生じ
ることがなく、TFTのチャネル表面側の電位が不安定
になるという問題がない。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0021】図1は本実施例の模式的な主走査方向断面
図であり、図2はその平面図である。なお、図1は、図
2のA−A’断面図を示す。本実施例では、半導体層と
してa−Si:Hを用いて、光電変換素子部1、蓄積コ
ンデンサ部2、TFT部3および4、マトリクス信号配
線部5およびゲート駆動配線部6等が透光性絶縁基板1
0上に同一プロセスにより一体的に形成されている。
【0022】絶縁基板10上には、Crの第1の導電体
層24、SiNの第1の絶縁層25、a−Si:Hの光
導電性半導体層26、n+ a−Si:Hのオーミックコ
ンタクト層27、A1の第2の導電体層28が形成され
ている。
【0023】光電変換素子部1において、30および3
1は上層電極配線である。原稿Pで反射された信号光
L’はa−Si:Hからなる光導電性半導体層26の導
電率を変化させ、くし状に対向する上層電極配線30、
31間に流れる電流を変化させる。なお、32は金属の
遮光層であり、適宜の駆動源に接続して、主電極30
(ソース電極あるいはドレイン電極)および31(ドレ
イン電極あるいはソース電極)に対向する制御電極(ゲ
ート電極)となるようにしてもよい。
【0024】蓄積コンデンサ部2は、下層電極配線33
と、この下層電極配線33上に形成された第1の絶縁層
25と光導電性半導体26と、光導電性半導体26上に
形成され光電変換部1の上層電極配線31に連続した配
線とから構成される。この蓄積コンデンサ部2の構造は
いわゆるMISコンデンサの構造である。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
33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る。
【0025】TFT部3および4は、ゲート電極たる下
層電極配線34と、ゲート絶縁層をなす第2の絶縁層2
5と、半導体層26と、ソース電極たる上層電極配線3
5と、ドレイン電極たる上層電極配線36等とから構成
される。
【0026】マトリクス信号配線部5においては、基板
10上に第1の導電層からなる個別信号配線22、個別
信号配線を被う絶縁層25、半導体層26、そして個別
信号配線と交差して第2の導電層からなる共通信号配線
37が順次積層されている。38は、個別信号配線22
と共通信号配線37とオーミックコンタクトをとるため
のコンタクトホール、39は共通信号配線間に設けられ
た線間シールド配線である。
【0027】TFT駆動用ゲート線の配線部6において
は、基板10上に第1の導電層24からなる個別ゲート
配線40、個別ゲート配線を被う絶縁層25、半導体層
26、オーミックコンタクト層27、そして個別ゲート
配線40と交差して、第2の導電層28からなる共通ゲ
ート配線41が順次積層されている。42は個別ゲート
配線40と共通ゲート配線41とのオーミックコンタク
トを取るためのコンタクトホールである。
【0028】以上のように本実施例の画像読取装置は、
光電変換素子部、蓄積コンデンサ部、TFT部、マトリ
クス信号配線部およびゲート駆動配線部のすべてが光導
電性半導体層および絶縁層、導電体層等の積層構造を有
するので、各部を同一プロセスにより同時形成されてい
る。
【0029】更に、第2の導電層28上には、主として
光電変換素子部1およびTFT部3、4の半導体層表面
の保護安定化のためにSiNの無機薄膜からなるパッシ
ベーション層11、またパッシベーション層11上には
ポリイミド樹脂等の透明有機樹脂からなる衝撃緩和層1
2が形成され、さらにその上の、光電変換素子部及び、
光源からの光の通過する窓部以外の部分、特にTFT部
の上部に、本発明の絶縁性樹脂からなる遮光層43が形
成されている。
【0030】さらにその上には、原稿Pとの摩擦から光
電変換素子等を保護するためにマイクロシートガラス等
からなる耐摩擦層8が接着層を介して接着されている。
【0031】なお、耐摩耗層8のセンサ側には、ITO
等の透光性導電層からなる静電気対策層15が形成され
ていて、原稿Pと耐摩耗層8との摩擦により発生する静
電気が光電変換素子等に悪影響を及ぼさないように配置
されている。
【0032】次に、具体的に本発明の画像読取装置の製
造方法を説明する。
【0033】まず、ガラス等の大型の絶縁基板上にCr
を厚さ1000Å、スパッタ法で堆積し、その後、所望
の形状にパターニングして第1の導電体層24を形成す
る。その後、SiNの第1の絶縁層25、a−Si:H
の半導体層26、n+ a−Si:Hのオーミックコンタ
クト層27をプラズマCVD法によって連続的に堆積さ
せる。
【0034】上記各層の成膜条件は表1に示すとおりで
ある。
【0035】しかる後に、ソース、ドレイン電極となる
導電材料であるAlを5000Åスパッタ法で堆積させ
て、その後所望の形状にパターニングして、第2の導電
体層28を形成する。
【0036】その後、不要なオーミックコンタクト層を
エッチングで除去し、光電変換素子部1及びTFT部3
乃び4のチャネルを形成する。オーミックコンタクト層
の除去は、リアクティブ・イオン・エッチングによって
行う。
【0037】その後、光電変換素子間の半導体層をエッ
チングで除去し、光電変換素子の分離を行う。
【0038】さらにその後、パッシベーション層11と
してSiN層をプラズマCVD法によって光電変換素子
が形成された大型の基板の全面に堆積する。
【0039】パッシベーション層11を形成する時、基
板温度をあまり高く上げると、半導体層26に含まれる
水素が抜けたり、或は第2の導電体層のAlとオーミッ
クコンタクト層27との間で相互拡散が生じるので、こ
の時の基板温度は第1の絶縁層25、半導体層26、オ
ーミックコンタクト層27の形成時の基板温度以上には
高くしないことが好ましい。例えば、a−Si:Hを半
導体層として用いた画像読取装置では、a−Si:Hの
堆積時の基板温度は150℃〜250℃であるので、パ
ッシベーション層11の形成時の基板温度は150℃以
下にすることが好ましい。よって、本発明の画像読取装
置では、基板温度を150℃にして、SiH4 =4SC
CM、N2 =200SCCM(SiH4 :N2 =1:5
0)のガスを用いて、0.2Torrの圧力でSiNの
パッシベーション層11を厚さ6000Å形成する。
【0040】続いて、SiNのパッシベーション層11
上にポリイミド樹脂をスピンナーにより厚さ3μm程度
塗布し、加熱硬化させ、衝撃緩和層12を形成する。こ
の際、衝撃緩和層12の硬化温度もパッシベーション層
11の形成温度と同様に150℃以下にすることが望ま
しい。
【0041】しかる後、遮光性を有する黒色の樹脂、例
えばシリコン樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはエポキシ
樹脂を印刷によって塗布する。
【0042】遮光性を有する黒色の樹脂は、樹脂に例え
ば顔料用の炭素を分散させることで得られる。
【0043】印刷版は、センサ部1及び入射窓44部以
外に全て黒色樹脂を塗布するパターンでも良いし、光を
入射させたくない部分、例えばTFT部付近のみに塗布
するパターンでも良い。塗布した黒色樹脂によって遮光
層43を形成する。
【0044】印刷法によって塗布した後、各樹脂の条件
に合わせて硬化させる。熱硬化の場合は、SiNパッシ
ベーションの温度と同様の理由で、150℃以下の温度
で硬化する樹脂を選ぶ方が望ましい。
【0045】さらには、エポキシ樹脂からなる接着剤を
ディスペンサで塗布し、薄板ガラス8をその上に載せ、
従来技術の中で述べたように加圧接着させ、接着層9を
加熱硬化させる。接着層9の加熱硬化温度はやはり15
0℃以下にすることが望ましい。
【0046】そして大型の絶縁基板上に薄板ガラスを貼
り合わせた後、光電変換素子アレイごとにスライサーに
より分割する。このようにして本発明の画像読取装置を
作製する。
【0047】ここで、遮光層43の厚さは、数十μm以
下にしなければならない。光電変換素子は、1mm当た
り8ビット以上設けることが必要で、例えば1mm当た
り8ビットの素子であれば素子のピッチは125μmに
なる。薄板ガラスの厚さは約50μmあり、原稿と光電
変換素子の間の距離を素子のピッチ以上にとると素子間
の光学的クロストークが生じ、分解能が低下する。
【0048】従って、光電変換素子あるいはTFTと薄
板ガラスの間のスペースは数十μm程度にしかできな
い。従って遮光層の厚さも数十μm以下にする必要があ
る。
【0049】実際には、遮光層の透過率は10%以下に
すれば十分である。例えば、図12は、シリコン樹脂に
炭素を分散させた樹脂を用いた遮光層の厚さと光の透過
率の関係を示す例であるが、この樹脂の遮光層の場合、
10μmあれば十分である。
【0050】図2は、本実施例に基づいて、遮光層43
を印刷した光電変換素子アレイを上部から見た平面図で
ある。斜線で示した部分が遮光層43の部分である。
【0051】図2は、TFT部付近のみ遮光層43を印
刷塗布した例を示す。
【0052】また、図3は、センサ部1及び光源からの
光の通過窓44付近を除く部分全体に遮光層43を印刷
して形成した例を示すものである。
【0053】[他の実施例]図4は、本発明の他の実施
例を示す断面図であり、光通過窓付近の部分拡大図であ
る。図4は、光源からの光通過窓44がセンサ部1とT
FT部3との間にある例を示す。図1で説明した部分と
同一の部分には同一の番号を付けることで詳しい説明は
省略する。
【0054】本例では、図1の断面図に示した例より
も、原稿Pからの反射光L’が、TFT部3に入射しや
すくなるため、遮光層43を設ける効果はさらに大きく
なる。
【0055】次に、図5は、いわゆる周知の画像読取装
置である導光レンズ(不図示)を用いた画像読取装置
に、本発明を応用した例を示す断面図である。TFT部
3の上部に遮光層43を設けることによって、導光レン
ズを通過してきた原稿からの反射光L’がTFTのチャ
ネルへ到達するのを防ぐ。
【0056】この実施例では、絶縁性の遮光層43の厚
さの制限がなく、センサ部1に遮光材がかからない範囲
で厚く塗布することができる。
【0057】図6は、本発明の画像読取装置の等価回路
図を示す。同図において、光電変換素子S1-1 〜S
36-48 に入射した光情報は、光電変換素子S1-1 〜S
36-48 から蓄積コンデンサCS1-1〜CS36-48、転送用T
FTのT1-1 〜T36-48、リセット用TFTのR1-1
36-48 、マトリクス信号配線L1 〜L48を通って、並
列の電圧出力となる。さらに、読み出し用スイッチIC
によって直列信号となり外部に取り出される。
【0058】本発明の画像読取装置の構成例では、総画
素数1728ビットの光電変換素子を48ビットずつま
とめて36ブロックに分割してある。各動作は順次この
ブロック単位で進む。
【0059】第1ブロックの光電変換素子S1-1 〜S
1-48に入射した光情報は、光電流に変換され、蓄積コン
デンサCS1-1〜CS1-48 に電荷として蓄えられる。一定
時間後、ゲート駆動線G1 に転送用の第1の電圧パルス
を加え、転送用TFTのT1-1〜T1-48をオン状態に切
り替える。これで蓄積コンデンサCS1-1〜CS1-48 の電
荷がマトリクス信号配線L1 〜L48を通って、負荷コン
デンサCL1〜CL48 に転送される。
【0060】続いて、負荷コンデンサCL1〜CL48 に蓄
えられた電荷は、転送パルスGt により転送用スイッチ
SW1 〜USW48を同時に駆動し、読み出し用コンデンサ
T1〜CT48 に転送される。
【0061】引き続いて、ゲート駆動線g1 〜g48にシ
フトレジスタSR2 から電圧パルスが順次加えられるこ
とにより、読み出し用コンデンサCT1〜CT48 に転送さ
れた第1ブロックの信号電荷は、読み出し用スイッチT
SW1 〜TSW48により直列信号に変換され、増幅器Amp
により増幅され画像読取装置の外部へ出力電圧Vout
して取り出される。
【0062】そして、リセットパルスgres がリセット
スイッチVSWに逐次印加され、読み出し用スイッチTSW
とリセットスイッチVSWが同時にON状態となり、読み
出し用コンデンサCT1〜CT48 は逐次リセット電位VR
にリセットされる。
【0063】また、リセットスイッチRSW1 〜RSW48
リセット用の電圧パルスCres を印加して負荷コンデン
サCL1〜CL48 をリセットする。次に、ゲート駆動線G
2に電圧パルスを印加し、第2ブロックの転送動作が始
まる。同時にリセットTFTのR1-1 〜R1-48がオン状
態になり、第1ブロックの蓄積コンデンサCS1-1〜C
S1-48 の電荷をリセットし、次の読み出しに備える。
【0064】以下、ゲート駆動線G3 、G4 、…を順次
駆動することにより1ライン分のデータを出力する。
【0065】さて、このようにして構成した画像読取装
置を適用して、ファクシミリ装置、イメージリーダ、デ
ィジタル複写機及び電子黒板等の種々の装置を構成する
ことができる。
【0066】図7は、本発明の画像読取装置を用いて構
成したファクシミリ装置の一例を示す断面図である。こ
こで、102は原稿6を読み取り位置に向けて給送する
ための給送ローラ、104は原稿6を一枚ずつ確実に分
離給送するための分離片である。106は画像読取装置
に対して読み取り位置に設けられて原稿P被読み取り面
を規制するとともに原稿Pを搬送するプラテンローラで
ある。
【0067】Rは図示の例ではロール紙形態をした記録
媒体であり、画像読取装置により読み取られた画像情報
あるいは外部から送信された画像情報が形成される。1
10は当該画像形成をおこなうための記録ヘッドで、サ
ーマルヘッド、インクジェット記録ヘッド等種々のもの
を用いることができる。また、この記録ヘッドは、シリ
アルタイプのものでも、ラインタイプのものでもよい。
112は記録ヘッド110による記録位置に対して記録
媒体Pを搬送するとともにその被記録面を規制するプラ
テンローラである。
【0068】120は、操作入力を受容するスイッチや
メッセージその他、装置の状態を報知するための表示部
等を配したオペレーションパネルである。
【0069】130は、システムコントローラ基板であ
り、各部の制御を行なう制御部や、画像情報の処理回路
部、送受信部等が設けられる。140は、装置の電源で
ある。
【0070】
【表1】
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、センサとTFTを
同一基板上に形成した画像読取装置において、TFT部
を絶縁性の遮光材で遮光することにより、 (1)S/N比が高く (2)製造コストの低い 画像読取装置を提供することができる。
【0072】また、印刷工程により遮光層を形成するこ
とにより、パターニング工程を不要とすることができ、
工程を簡略化することができた。
【0073】また絶縁性の遮光層とすることで、金属の
遮光層を用いたときに生ずる浮遊容量が生じることがな
く、これによりTFTのチャネル表面側の電位が不安定
になるという問題がなく、安定した特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す断面図
【図2】本発明の実施例を示す平面図
【図3】本発明の他の実施例の平面図
【図4】本発明の他の実施例を示す断面図
【図5】本発明の他の実施例を示す断面図
【図6】画像読取装置の等価回路
【図7】本発明による画像読取装置を用いたファクシミ
リの断面図
【図8】従来の画像読取装置を示す断面図
【図9】従来の画像読取装置を示す平面図
【図10】従来の画像読取装置の光路を示す図
【図11】TFTのVg−Id曲線
【図12】絶縁性遮光層の厚さと透過率の関係を表わす
グラフ
【符号の説明】
1 センサ部 2 コンデンサ部 3、4 薄膜トランジスタ部(TFT部) 8 薄板ガラス 9 接着層 10 ガラス基板 12 ポリイミド樹脂(有機樹脂層) 43 遮光層 44 入射窓 P 原稿 L 光源からの光 L’ 原稿からの反射光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に形成された光電変換素子
    と、該光電変換素子と同一基板上に形成された薄膜トラ
    ンジスタを有する画像読取装置において、 前記光電変換素子のセンサ部を除いて、少なくとも前記
    薄膜トランジスタの上部に、絶縁性の遮光層を形成した
    ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記遮光層が、遮光性を有する絶縁性樹
    脂を印刷したものであることを特徴とする請求項1に記
    載の画像読取装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の画像読取装置の製造方
    法において、 少なくとも前記薄膜トランジスタ上部に透明有機樹脂層
    を形成し、その表面に、印刷により前記絶縁性の遮光層
    を形成することを特徴とする画像読取装置の製造方法。
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