(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配された光電変換素子と、前記光電変換素子を駆動するため前記光電変換素子に隣接して配されたスイッチ素子と、を有する２次元の画像入力部と、
前記画像入力部により入力された画像の処理を行う画像処理回路と、
前記画像処理回路で処理された画像データを表示する２次元の画像出力部と、
を備え、前記画像入力部は第一面に配され、前記画像出力部は前記第一の面に対向する第二の面に配された画像入出力装置において、
前記光電変換素子は、第一の電極層と、第一導電型のキャリアおよび該第一導電型と異なる第二導電型のキャリアの通過を阻止する第一の絶縁層と、光電変換半導体層と、第二の電極層と、前記第二の電極層と前記光電変換半導体層との間に、前記第一の電極層に対向して配され、前記光電変換半導体層への前記第一導電型のキャリアの注入を阻止する注入阻止層と、を有し、且つ
前記光電変換素子に、リフレッシュ動作において、前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半導体層から前記第二の電極層に導く第１の方向に電界を与え、光電変換動作において、前記光電変換半導体層に入射した光により発生した前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半導体層内に留まらせ前記第二導電型のキャリアを前記第二の電極層に導く第２の方向に電界を与える電界印加手段を有することを特徴とする画像入出力装置。
【請求項２】
前記スイッチ素子は、ゲート電極と、該ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、該半導体層上に設けられ、間隙を有するオーミックコンタクト層と、該オーミックコンタクト層上に設けられた電極と、を有する請求項１に記載の画像入出力装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子と前記光電変換素子は一体的に形成され、前記光電変換素子の前記第一の電極層、前記第一の絶縁層、前記光電変換半導体層、前記注入阻止層、及び前記第二の電極層は、それぞれ前記スイッチ素子の前記ゲート電極、前記ゲート絶縁膜、前記半導体層、前記オーミックコンタクト層、及び前記電極と同じ層を使用して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像入出力装置。
【請求項４】
前記スイッチ素子は、前記光電変換動作により前記光電変換半導体層に蓄積される前記第一導電型のキャリアもしくは前記第二の電極層に導かれた前記第二導電型のキャリアを光信号として検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項５】
前記光電変換素子は複数のブロックに分割され、前記スイッチ素子は前記光電変換素子毎に接続され、かつ、各ブロック毎に動作することにより前記光信号を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像入出力装置。
【請求項６】
前記画像入力部により入力された画像を記憶するための記憶手段、又は前記画像処理手段により処理された画像を記憶する記憶手段を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項７】
更に照明装置を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項８】
前記照明装置は画像入力部及び画像出力部に兼用されている請求項７に記載の画像入出力装置。
【請求項９】
前記照明装置は画像入力部及び画像出力部に夫々設けられている請求項７に記載の画像入出力装置。
【請求項１０】
前記照明装置は光源と導光体を有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【請求項１１】
前記導光体は拡散領域を有する請求項１０に記載の画像入出力装置。
【請求項１２】
更に拡散領域を有するシートを有する請求項１０に記載の画像入出力装置。
【請求項１３】
前記画像処理回路は画像データを拡大する機能を有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像入出力装置に関し、更に詳しくは、２次元の画像入力（読み取り）と２次元の画像出力（表示）を行うことが可能な画像入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
携帯用画像入出力装置は、１次元ハンディースキャナーや１次元イメージリーダー等の画像入力装置と液晶ディスプレイ等の画像出力装置を組み合わせたものが多く用いられていた。しかしながら、このような携帯用画像入出力装置においては画像入力装置である１次元の画像入力部を操作する人が該画像入力部を原稿に沿って移動させる、又は原稿を画像入力部に対して相対的に機械的にスキャンさせることが必要となる。
【０００３】
しかしながら、走査が人の手によってなされる場合には、画像入力部と原稿との相対的な走査速度が不適切であったり、相対的な走査速度が不均一であったり等のために読み取り不良を起こす場合があり、使い勝手は必ずしも良いものではなかった。また、走査が機械的に行なわれる場合には、走査速度の適切化、一定化は図られるものの、走査のための装置が大型化したり、電力消費量が増えたりするという問題を有していた。又、いずれの場合もディスプレイ装置の他に別体のスキャナーが必要となるため携帯用としては構造が複雑であり、コストが上昇するという問題や携帯性の面での問題があった。
【０００４】
そこで、２次元の画像入力装置と２次元の液晶ディスプレイ等の画像出力装置を利用して、原稿読み取りと画像表示を行う方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特開平４−２８２６０９号公報には、第１の透明基板上に作製されたイメージセンサを有する画像入力部と、ＴＦＴと透明駆動電極を有する第２の透明基板とカラーフィルターと液晶とを有する画像出力部とを重ねて一体化した入出力一体型情報処理機器が説明されている。また、ここには、情報の入力はペン先の反射やペン先に光源を有するものを使用して所望の情報を入力することが説明されている。
【０００６】
また、特開平５−２４４３４６号公報には、アモルファスシリコンアレイの２次元光センサの読み取り手段である画像入力部の後背面に画像出力部である液晶ディスプレイとバックライトとの表示装置を有し、バックライトを画像読み取りに適用する画像処理装置が記載されている。
【０００７】
加えて、上記いずれの場合も、図１５に示されるように、画像入出力面が同一なため、原稿を読み取るためには装置３０全体を下向きに裏返し原稿２０上に置くことが必要となり、更にその後、読み取った画像を表示しその画像を目視により確認するためには、再度装置全体を上向きに裏返し画像入出力面１１０を目視可能にすることが必要となる。
【０００８】
装置全体を下向きに裏返すことなく、原稿の側を裏返して装置の画像入出力面上に載置することにより原稿読み取りを行なったとしても、読み取った画像を表示しその画像を目視により確認するためには、操作する人が読み取らせた原稿を装置上から取り去ることが必要となる。
【０００９】
このように、画像入力面と画像出力面とを同じにした場合、画像入力と画像出力を行う場合、その都度画像入力装置全体を裏返す操作が必要となるという問題があった。
【００１０】
また、原稿などの読み取らせたい領域が画像入力部の入力領域と等しいかほとんど等しい領域のときには、装置全体を裏返しているため、読み取らせたい領域が入力領域内にくるようにすることは難しく、入力と表示を交互にくり返して入力画像の確認をする必要がある。
【００１１】
更に、原稿などの読み取らせたい領域のコントラストが低かったり、色彩的コントラストが低い場合には同様に読み取った情報の確認が要求されることが多いが、この場合も最適な入力が行なわれるまで何度も装置全体を裏返す操作をくり返す必要がある。
（目的）
本発明は装置全体を小型化且つ低コスト化可能な画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また本発明は画像入力部で読み取った画像情報あるいは原稿の読み取るべき画像情報を確認しながら画像の読み取りを行うことができる画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１３】
加えて、本発明は画像入力部で読み取った画像情報をリアルタイムで画像出力部に表示可能な画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１４】
更に本発明は従来に較べて使い勝手が飛躍的に向上した画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１５】
又、本発明は読み取った画像を拡大表示する、所謂電子ルーペの機能を有する画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１６】
更に、本発明の目的は、片面に２次元の画像入力部（読み取り手段）を配置し、前記片面に対し裏側となる他面に２次元の画像出力部（表示手段）を配置することで、装置全体を小型化且つ低コスト化できるだけでなく、画像入力面と画像出力面が異なるため、画像入力面を下向き且つ画像出力面を上向きの状態で原稿上に置くことができ、読み取った画像情報をリアルタイムで上面の画像出力面に表示することが可能となり、使い勝手が非常に向上する画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は一面に配された２次元の画像入力部、前記画像入力部により入力された画像の処理を行う画像処理回路、前記一面に対して対向する側となる他面に配された２次元の画像出力部を有する画像入出力装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像入出力装置は、２次元に配された光電変換素子と、前記光電変換素子を駆動するため前記光電変換素子に隣接して配されたスイッチ素子と、を有する２次元の画像入力部と、
前記画像入力部により入力された画像の処理を行う画像処理回路と、
前記画像処理回路で処理された画像データを表示する２次元の画像出力部と、
を備え、前記画像入力部は第一面に配され、前記画像出力部は前記第一の面に対向する第二の面に配された画像入出力装置において、
前記光電変換素子は、第一の電極層と、第一導電型のキャリアおよび該第一導電型と異なる第二導電型のキャリアの通過を阻止する第一の絶縁層と、光電変換半導体層と、第二の電極層と、前記第二の電極層と前記光電変換半導体層との間に、前記第一の電極層に対向して配され、前記光電変換半導体層への前記第一導電型のキャリアの注入を阻止する注入阻止層と、を有し、且つ
前記光電変換素子に、リフレッシュ動作において、前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半導体層から前記第二の電極層に導く第１の方向に電界を与え、光電変換動作において、前記光電変換半導体層に入射した光により発生した前記第一導電型のキャリアを前記光電変換半導体層内に留まらせ前記第二導電型のキャリアを前記第二の電極層に導く第２の方向に電界を与える電界印加手段を有することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態１〕
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像入出力装置の模式的一部断面斜視図であり、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は夫々本実施形態の画像読み取り状態における原稿と画像入出力装置の状態の一例を説明するための模式的斜視図を示す。
【００３１】
図１に示す本実施形態の画像入出力装置は、液晶ディスプレイのような画像出力部１が表面に図面上、上向き配置されその背面に液晶ディスプレイを背面から照明するためのバックライト２が配置されている。又、裏面には透明基板上にアモルファスシリコンセンサが形成された２次元イメージセンサのような画像入力部３が図面上、下向きに配置され、その背面には前記アモルファスシリコンセンサ素子間を通して原稿面を照射する読取用光源４が配置されている。
【００３２】
画像出力部１とバックライト２との間及び画像入力部３と読取用光源４との間には夫々空間が形成されている。尚、この空間は各光源からの光をより均一に照射するために設けられており、充分な均一照明がなされればこの空間は不要であるし、必要に応じて更に一層の均一化を図るために導光体を配しても良い。
【００３３】
また、バックライト２及び読取用光源４はともに筐体８からのびる仕切部５に取付けられ、画像出力部１側と画像入力部２側とを分離している。しかしながら、この仕切部５は必ずしも必要でない。
【００３４】
画像入出力装置３０にはキーボード部６が設けられ、装置３０のｏｎ・ｏｆｆや読み取りや表示のための各機能の選択、実行を行なえる。回路部７は装置３０内に設けられ、装置３０がバッテリー等の電源を有する場合はその電源を利用して駆動される画像処理部、メモリ、各機能あるいは各部を駆動制御するためのＩＣを含む制御部を有する。
【００３５】
もちろん、電源は装置外部からの供給によっても良く、必要に応じて電圧調整回路を有していて良い。
【００３６】
また、装置３０の駆動は前記キーボード部６のみによらず、コンピューターなどの外部の他の装置からのコマンド指令によって実行されるようにしても良い。キーボード部６やコマンドによって、読み取り、表示画像の拡大や縮小、移動、コントラスト変更、色変更、画像反転など必要に応じた表示や読み取りの条件変更や切り換えを行うことができる。
【００３７】
バックライト２や読取用光源４の光源としてはＬＥＤ、ＥＬのような固体発光装置や蛍光灯、キセノン放電管のような放電管あるいはハロゲンランプのような各種電源が使用可能である。これら光源は装置３０の大きさや重さ、光源の明るさなどによって適宜選択される。
【００３８】
バックライト２に放電管を、読取用光源４にＬＥＤを用いた場合を例に挙げると、バックライト２はインバータ回路などを有する照明用電源から供給されればよく、読取用光源４は直流電源から供給されればよい。
【００３９】
次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）を用いて、画像入出力装置の駆動中の状態について説明する。
【００４０】
図２（ａ）は画像入出力装置３０の一方の面（下面）の２次元イメージセンサを有する画像入力部３により原稿２０に描かれている画像（ここでは文字）を読み取り、同時に画像入出力装置３０の他方の面（上面）のディスプレイを有する画像出力部に読み取った情報を表示している状態を表わしている。
【００４１】
図２（ｂ）は図２（ａ）と同じ状態を説明するものであるが、図示されるように、画像入出力装置３０と原稿２０との相対的な移動によって表示内容も変化することを示している。
【００４２】
図２（ｃ）はキーボード６などの操作によって、画像入力部３で読み取った情報を拡大して画像出力部１に表示した場合の状態を示している。この状態は原稿２０の画像を拡大表示しているので電子ルーペ（つまり光学的でなく電気的に拡大するルーペ）状態である。このモードのときも通常は画像入出力装置３０の原稿２０との相対的な移動によって表示画像は変化する。
【００４３】
次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）及び図３を用いて使用の一例を更に詳しく説明する。図３は本実施形態の画像入出力装置に適用可能なフローチャートの一例である。
【００４４】
まず、読み取りを行ないたい原稿２０の上に画像入出力装置３０を載せる。そして電源スイッチ８をｏｎし、キーボード９にある［読み取り］キーを押す。その時の状態が図２（ａ）である。
【００４５】
次に、拡大したい文字の位置に本実施形態の画像入出力装置３０の位置を微調整する。
【００４６】
その時の状態が図２（ｂ）である。図２（ｂ）の図では、文字『Ｃ』に位置合わせされている。
【００４７】
次に、キーボード９にある［拡大］キーを１度押す。すると画像出力部１上に表示されていた文字『Ｃ』は２倍の大きさになる。その時の状態が図２（ｃ）である。
【００４８】
このような図２（ａ）→図２（ｂ）→図２（ｃ）の一連の動作を図３のフローチャートを用いて説明すると、２次元画像入力（ａ）→画像処理［拡大］（ｃ）→２次元画像出力（ｅ）というフローで表わすことができる。
【００４９】
続いて、更に図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は夫々模式的斜視図である。
【００５０】
ここでは、電子ルーペを静止画として用いる場合、即ち読み取り画像を一度メモリに記憶させ画像処理を行ない、再び画像出力部１上に表示する場合について説明する。
【００５１】
動画として用いる場合と同様に、電源スイッチ８をｏｎし、キーボード９にある［読み取り］キーを押し、原稿上の位置を微調整する。その時の状態が図２（ｂ）であり、画像入出力装置の位置は文字『Ｃ』に合わせられている。
【００５２】
次に、キーボード９にある［メモリ］キーを押す。すると、読み取られている画像がメモリに記憶される。その状態で、キーボード９にある［メモリ表示］キーを押す。そうすることにより、メモリに記憶されている画像が画像出力部１上に表示される。その時の状態が図４（ａ）である。
【００５３】
次に図４（ａ）の状態で、キーボード９にある［拡大］キーを押す。すると、液晶ディスプレイ基板１上に表示されていた文字『Ｃ』は２倍の大きさになる。その時の状態が図４（ｂ）である。この状態から、再度キーボード９にある［メモリ］キーを押す。すると、拡大された文字『Ｃ』は電源をオフしてもメモリに記憶されているため、電源をオンし、再度表示することが可能となる。
【００５４】
このような図２（ｂ）→図４（ａ）→図４（ｂ）の一連の動作を図３のフローチャートを用いて説明すると、２次元画像入力（ａ）→メモリ（ｂ）→画像処理［拡大］（ｃ）→メモリ（ｄ）→２次元画像出力（ｅ）というフローで表わすことができる。
【００５５】
次に、図３に示した（ｃ）の画像処理［拡大］について説明する。
【００５６】
図５は画像処理［拡大］のフローチャートの一例である。ここでは例として、画像入力部及び画像出力部が縦横１ｍｍあたり５×５個の大きさの画素を４００×４００個２次元的に配置されており、画像データを記憶するメモリ内にも４００×４００個データが図６に示すように、ＤＡＴ（１，１）〜ＤＡＴ（４００，４００）まで存在する場合を示す。
【００５７】
図５において、本実施形態を電子ルーペとして用いる場合、即ち［拡大］スイッチが押されると、メモリ内の４００×４００個データは図５のフローチャートに基づいて変更される。
【００５８】
つまり、等倍の表示のときは画像処理Ｓ１は拡大しないので、拡大の判定（Ｓ２）はＮＯになり等倍処理（Ｓ３）を選択し、入力データをそのまま出力データとして使用する（Ｓ４）。
【００５９】
次に、拡大表示のとき（ここでは２倍に拡大する場合）は拡大の判定（Ｓ２）はＹＥＳになるのでｍが偶数か奇数かを判定する（Ｓ５）。図５ではｍが奇数か否かを判断しているので、ｍが偶数であればＮＯに従って進み、ｎが奇数か否かを続いて判断する（Ｓ６）。そして、ｎが偶数であればＳ７に、ｎが奇数であればＳ８に従ってデータを変換する。
【００６０】
また、ｍが奇数の場合は、Ｓ５においてＹＥＳが選択されるが、同様に続いてｎが奇数であるかが判断され（Ｓ９）、ｎが偶数であればＳ１０に、ｎが奇数であればＳ１１に従ってデータを変換する。
【００６１】
このように、ｍ行ｎ列目のデータＤＡＴ（ｍ，ｎ）はｍ，ｎが偶数か奇数かにより変換式が異なり図５のように４つの変換式により決定される。この結果として２次元的なデータの中の１００×１００個のデータがＸ軸及びＹ軸方向共に各々２倍に拡大される。
【００６２】
もちろん、上記処理は倍率の違いや画素数によって適宜変更可能であるし、上述の処理方法に限られるものでもない。
【００６３】
次に、図１に示したバックライト２及び読取用光源４の好適な構成例について説明する。
【００６４】
図７は本実施形態に適用し得る２次元の照明装置を概略的に説明するための模式的構成図である。図中１２０はアクリル板等の導光板、１２１は蛍光灯などの光源、１４０は反射板である。
【００６５】
光源１２１から発せられた光は導光体１２０中に入射される。導光体１２０中に入射した光は、導光体１２０内で反射をくり返しながら進行するとともに、導光体１２０から外部へ射出される。被照射体への導光体１２０からの光の射出は有効に使用されるがそれ以外の方向への光の射出は有効な光として働かない。そこで、図７では被照射体と反対の導光体の面側に図示されるように反射板１４０を配置することが望ましい。これによって、光は反射板１４０によって反射され導光体１２０を通過して被照射体を照明する。
【００６６】
反射板１４０は必ずしも設ける必要はなく、たとえば導光体１２０が配置される面（本実施形態では仕切部５の表面）が光反射に充分寄与できるのであれば、たとえば白色表面や高輝度表面、反射板１４０は設けずとも良い。
【００６７】
また、反射板１４０は導光体１２０の被照射体と反対側の面に直接形成しても良い。
【００６８】
更に、蛍光灯のような光源１２１は図に示されるように１方の辺側にのみ設ける以外に、対向する辺側にも設けて良いし、更には、４辺のすべての辺に対応して設けても良い。又、蛍光灯のかわりにたとえば多数のＬＥＤを配してもよいし、あるいは、導光体表面にＬＥＤチップをマトリクスに配しても良い。
【００６９】
図８は図７の面光源を更に具体化した好適な光源の構成の一例を説明するための模式的断面構成図である。
【００７０】
図８では、導光体１２０の両側（もしくは４辺）に蛍光灯のような光源１２１が配置されている。光源１２１の周囲には更に反射体１４１が形成されており、光源１２１が射出した光をより有効に使用できるようにされている。なお、被照射体である画像出力部１又は画像入力部３は図中破線で示したように配置される。
【００７１】
図８では導光体１２０の出射光面１６０側に光拡散領域１３０を有している例を示した。これによって射出される光をより一層、均一なものとすることができる。光拡散領域１３０は導光体１２０内に形成しても良いし、別のシートなどを用いてもよい。光拡散領域１３０は材料の組成変化をさせたり、拡散のための粒子や屈折率の異なる材料の粒子を含有することにより形成可能である。
【００７２】
以上詳述したように、本実施形態では一方の面側に画像出力部を、その対向する面側に画像入力部を設けたので原稿の所望の部分を入力することが容易になる。
【００７３】
また、上述したごとく、原稿上の文字などの画像を拡大して表示するルーペ機能を持たせても、所望の部分を容易に拡大表示することが可能である。
【００７４】
加えて、画像入力部と画像出力部が相対する面に配されているためより小型で携帯容易な画像入出力装置とすることができる。
【００７５】
更に、画像入力部、画像出力部夫々に専用の光源を配することで読み取りや表示の特性に合わせた最適な照明を行うことができる。
〔実施形態２〕
図９は本発明の別の実施形態に係る画像入出力装置の模式的一部断面斜視図である。
【００７６】
本実施形態の画像入力装置３０は画像入力部３及び画像出力部１の夫々に対して読取用光源やバックライトを設けていない。本実施形態では画像入力部３及び画像出力部１に対してそれらに共通の照明を設けている。
【００７７】
つまり、本実施形態は、蛍光灯のような光源１２１と導光体１２０とを有し、光源１２１からの光は導光体１２０を通して導かれるのは先述した通りであるが、導光体１２０から射出された光は一方の面からの出射光は画像入力部用に、他方の面からの出射光は画像出力部用として使用される。
【００７８】
しかしながら、画像入力部のために出射した光も紙などの原稿表面に到達すれば該表面で反射され一部は導光体を通って画像出力部を照射する照射光として利用可能である。
【００７９】
従って、画像読み取りを行なわない時、たとえばメモリーした画像を表示しているときは原稿上、できれば文字等の描かれていない白紙上に画像入出力装置を載置することでより一層、明るい表示画像を得ることができる。
【００８０】
両面光源２は本実施形態に限定するものではなく、更に薄型で構成できる両面照射可能なＥＬ光源や、ＬＥＤ光源或いはＬＥＤ光源を２次元的に配置するものであってもよい。
【００８１】
また、ＬＥＤなどは、基板の両面に配置する場合や透光性基板の一面側に配置するなど様々な構成をとり得る。
【００８２】
本実施形態の動作は実施形態１で説明したものと実質的に同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
以上のように本実施形態では光源を画像入力部及び画像出力部に共通にしているため、より一層の小型化を図ることができる。また、光源を共通にすることで消費電力の低減を図ることができ、バッテリーの容量や電源回路の一層の小型化を図ることができ、装置全体の小型化に寄与する。また、バッテリー容量は変えずとも回路や光源の実質的な小型化を達成することが可能であり、同じ容量のバッテリーを使用することでより一層長時間の駆動が可能になる。
〔実施形態３〕
次に、本発明に利用可能な画像入力部の好適な一例について図面を用いて説明する。
【００８４】
図１０は本発明の画像入出力装置における画像入力部に適用可能な画像入力部の概略的全体回路図、図１１（ａ）はその１画素に相当する各構成素子の模式的平面図、および図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡＢ線における模式的断面図である。図１０においてＳ１１〜Ｓ３３は光電変換素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示している。Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用コンデンサ、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）である。Ｖｓは読み出し用電源、Ｖｇはリフレッシュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ、ＳＷｇを介して全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極に接続されている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッシュ期間はスイッチＳＷｇがｏｎ，その他の期間はスイッチＳＷｓがｏｎするようにされている。１画素は１個の光電変換素子、コンデンサ、およびＴＦＴで構成され、その信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されている。
【００８５】
検出用集積回路ＩＣのシフトレジスタＳＲ２からの信号を、制御配線Ｓ１〜Ｓ３を通してｏｎ・ｏｆｆされるスイッチＭ１〜Ｍ３を介して読み取り信号がアンプに入力されるように配線され最終的にＶｏｕｔから出力される。
【００８６】
シフトレジスタＳＲ１はＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３のゲート線に接続される制御配線ｇ１〜ｇ３に夫々接続されている。
【００８７】
本実施形態の光電変換装置は計９個の画素を３つのブロックに分け１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送しこの信号配線を通して検出用集積回路によって順次出力に変換され出力される。また１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦に配置することにより各画素を２次元的に配置している。次に図１０と図１２によって本実施形態の光電変換装置の動作の一例について説明する。図１２は本実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００８８】
はじめにシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ３にＨｉが印加される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｎし導通し、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているため）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力しスイッチＳＷｇがｏｎし全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極はリフレッシュ用電源Ｖｇにより正電位になる。すると全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレッシュ動作になりリフレッシュされる。つぎにリフレッシュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は読み取り用電源Ｖｓにより負電位になる。すると全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換動作になり同時にコンデンサＣ１１〜Ｃ３３は初期化される。
【００８９】
この状態でシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ３にＬｏが印加される。すると転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がｏｆｆし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は直流的にはオープンになるがコンデンサＣ１１〜Ｃ１３によって電位は保持される。
【００９０】
しかしこの時点では照射光は入射されていないため全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３には光は入射されず光電流は流れない。この状態で照射光がパルス的又は連続的に出射され原稿に照射されると、その反射光がそれぞれの光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射する。この光は原稿の画像の情報が含まれている。この光により流れた光電流は電荷としてそれぞれのコンデンサＣ１１〜Ｃ３３に蓄積され、入射光の照射終了後も保持される。
【００９１】
つぎにシフトレジスタＳＲ１により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印加され、シフトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルス印加によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッチＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同様にシフトレジスタＳＲ１、ＳＲ２の制御により他の光信号も出力される。これにより原稿上の２次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。静止画像を得る場合はここまでの動作であるが動画像を得る場合はここまでの動作を繰り返す。
【００９２】
図１０において図中破線で囲んだ部分は大面積の同一絶縁基板上に形成されているが、このうち第１画素に相当する部分の模式的平面図を図１１（ａ）に示す。Ｓ１１は光電変換素子、Ｔ１１はＴＦＴ、Ｃ１１はコンデンサ、ＳＩＧは信号配線である。本実施形態においてはコンデンサＣ１１と光電変換素子Ｓ１１とは夫々素子を独立的に分離しておらず光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすることによりコンデンサＣ１１を同時に（一体的に）形成している。これは本実施形態の光電変換素子とコンデンサが同じ層構成を有しているので可能な点である。
【００９３】
また図中破線Ａ−Ｂで示した部分の模式的断面図を図１１（ｂ）に示す。
【００９４】
図１１（ｂ）に示されるように画素上部にはパッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮが形成されている。
【００９５】
なお、この窒化シリコン膜は化学量論的であることは必ずしも要件でない。また、パッシベーション用として使用し得る膜であれば酸化シリコン膜や炭化シリコン膜などの他の膜を使用しても良い。
【００９６】
また、図１１（ｂ）において、１０２はＣｒ等の下部電極、１０７はＳｉＮ等の絶縁層、１０４はｉ型の光電変換半導体層、１０５はｎ型のホール注入阻止層、１０６は上部電極である。
【００９７】
ｉ型の光電変換半導体層１０４は水素を含有するアモルファスシリコンが好適に使用され得る。しかしながら、光電変換可能で、ＴＦＴを構成できる半導体層であればそれ以外に微結晶を含むアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコンなどの半導体材料を用いても良い。更に、それら半導体材料には水素原子が含有されることが好ましいが、これはハロゲン原子が含有されているのでも良く、水素原子とハロゲン原子の両方が同時に含有されていても良い。
【００９８】
図１１（ｂ）において、光電変換素子部の裏面側（図中、下側）より原稿照射用光が原稿に照射され、その反射光が光電変換素子に入射される。
【００９９】
本実施形態の動作を図１１（ｂ）において説明すれば、リフレッシュ動作においてホールを半導体層１０４から上部電極１０６側に導くように電界を与え、光電変換動作において半導体層１０４で発生したホールを半導体層１０４内に留まらせ、電子を上部電極１０６側に導くように電界を与え、当該光電変換動作で半導体層１０４に蓄積されたホールまたは上部電極側に導かれた電子を検出する。本実施形態では光電変換素子のＧ電極が共通に接続され、この共通の配線を、スイッチＳＷｓとスイッチＳＷｇを介してリフレッシュ用電源Ｖｇと読み取り用電源Ｖｓの電位に制御しているため、全光電変換素子を同時にリフレッシュ動作と光電変換動作に切り換えることができる。このため、複雑な制御をすることがなく、１画素あたり１個のＴＦＴで光出力を得ることができる。
【０１００】
本実施形態では９個の画素を３×３に２次元配置し３画素ずつ同時に、３回に分割して転送・出力したがこれに限らず、例えば縦横１ｍｍあたり５×５個の画素を２０００×２０００個の画素を２次元的に配置すれば４０ｃｍ×４０ｃｍの画像入力部が得られる。
【０１０１】
図１３、図１４に２０００×２０００個の画素を持つ画像入力部の実装を示す概念図を示す。２０００×２０００個の画像入力部を構成する場合、図１０に示した破線内の素子を縦横に数を増せばよいが、この場合制御配線もｇ１〜ｇ２０００と２０００本になり、信号配線ＳＩＧもｓｉｇ１〜ｓｉｇ２０００と２０００本になる。又、シフトレジスタＳＲ１や検出用集積回路ＩＣも２０００本の制御及び処理をしなければならず大規模となる。これをそれぞれ１チップの素子で行うことは、１チップの規模が非常に大きくなり製造時の歩留りやコストで不利になる。そこで、シフトレジスタＳＲ１は、例えば１００段毎に１個のチップに形成し、２０個（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）を使用すればよい。又、検出用集積回路も１００個の処理回路毎に１個のチップに形成し、２０個（ＩＣ１〜ＩＣ２０）を使用する。
【０１０２】
図１３では、左側（Ｌ）に２０チップ（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）と下側（Ｄ）に２０チップ実装し、１チップあたり１００本の制御配線と信号配線を各々ワイヤーボンディングでチップと接続している。図１３中破線部は図１０の破線部に相当する。又、外部への接続は省略している。又、ＳＷｇ，ＳＷｓ，Ｖｇ，Ｖｓ，ＲＦ等も省略している。検出集積回路ＩＣ１〜ＩＣ２０からは２０本の出力（Ｖｏｕｔ）があるが、これらはスイッチ等を介して１本にまとめたり、２０本をそのまま出力して並列処理すればよい。
【０１０３】
図１４では別の実施形態を示す。左側（Ｌ）に１０チップ（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−１０）、右側（Ｒ）に１０チップ（ＳＲ１−１１〜ＳＲ１−２０）、上側（Ｕ）に１０チップ（ＩＣ１〜１０）、下側（Ｄ）に１０チップ（ＩＣ１１〜２０）を実装している。この構成は上下左右側（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）にそれぞれ各配線を１０００本ずつに振り分けているため、各辺の配線の密度が小さくなり、また各辺におけるワイヤーボンディングの密度も小さくなり、歩留りが向上する。配線の振り分けは左側（Ｌ）にｇ１，ｇ３，ｇ５，…，ｇ１９９９、右側（Ｒ）にｇ２，ｇ４，ｇ６，…，ｇ２０００とする。つまり、奇数番目の制御線を左側（Ｌ）、偶数番目の制御線を右側（Ｒ）に振り分ける。こうすることにより、各配線は等間隔に引き出され配線されるので、密度の集中がなく歩留りが向上する。又、上側（Ｕ）及び下側（Ｄ）への配線も同様に振り分ければよい。又、図示してはいないが他の実施形態として、配線の振り分けは左側（Ｌ）にｇ１〜ｇ１００，ｇ２０１〜ｇ３００，…，ｇ１８０１〜ｇ１９００、右側（Ｒ）にｇ１０１〜ｇ２００，ｇ３０１〜ｇ４００，…，１９０１〜ｇ２０００とする方法がある。つまり、１チップ毎に連続な制御線を振り分け、これを左右側（Ｌ，Ｒ）交互に振り分ける。こうすると、１チップ内は連続的に制御可能となり、駆動タイミングが容易となり、回路を複雑にする必要がないので安価なものが使用可能になる。又、上側（Ｕ）及び下側（Ｄ）への配線も同様に振り分ければよく、連続な処理が可能となり安価な回路を使用することができる。
【０１０４】
また図１３，図１４ともに、１枚の基板上に破線部の回路を形成した後、その基板上にチップを実装してもよいし、別の大きな基板上に破線部の回路基板とチップを実装してもよい。又、チップをフレキシブル基板上に実装して、破線部の回路基板に張り付け接線してもよい。
【０１０５】
またこのような非常に多くの画素をもつ大面積の画像入力部を従来の光センサを用いた複雑な工程では不可能であったが、本発明の画像入力部の工程は各素子を共通な膜で同時に形成しているため工程数が少なく、簡易的な工程で済むため高歩留まりが可能で低コストで大面積・高性能の画像入力部の生産を可能としている。また、コンデンサと光電変換素子とが同じ素子内で構成でき、実質上素子を半減することが可能でさらに歩留まりを向上できる。
【０１０６】
なお、光電変換素子は上述した構成に限定するものではない。たとえば第一の電極層、ホールおよび電子の移動を阻止する絶縁層、光電変換半導体層、第二の電極層があり、第二の電極層と光電変換半導体層との間に光電変換半導体層へのホールの注入が阻止する注入阻止層があれば適宜変形可能である。また、以上説明において、ホールと電子との関係を逆にして構成してもよい。たとえば注入阻止層はｐ層でもよい。この場合、上述の実施形態において、電圧や電界の印加を逆方向になるよう他の構成部を構成すれば同様の動作となる。さらに光電変換半導体層は光が入射して電子、ホール対を発生する光電変換機能をもっていればよい。層構成も一層でなく多層で構成していてもよく、また連続的に特性や組成が変化していてもよい。
【０１０７】
同様にＴＦＴにおいてもゲート電極、ゲート絶縁膜、チャネル形成が可能な半導体層、オーミックコンタクト層、主電極があればよい。たとえばオーミックコンタクト層はｐ層でもよく、この場合ゲート電極の制御の電圧を逆にしてホールをキャリアとして使用すればよい。
【０１０８】
また同様にコンデンサにおいても下部電極、絶縁層を含んだ中間層、および上部電極があればよく、たとえば光電変換素子やＴＦＴと特別分離しなくとも各素子の電極部と兼用した構成でも良い。
【０１０９】
またさらに絶縁基板も全て絶縁物である必要はなく、導体もしくは半導体上に絶縁物が堆積されたものでもよい。
【０１１０】
また光電変換素子そのものに電荷を蓄える機能もあるため特別なコンデンサ無しでもある一定期間の光情報の積分値を得ることもできる。
【０１１１】
本発明の画像入出力装置は、本実施形態に示したものに限定するものではなく、本発明の主旨の範囲で適宜変形、組合せが可能である。たとえば片面に２次元の画像入力部（読み取り手段）を配置し、前記画像入力部により入力した画像の処理を行う画像処理手段を有し、前記片面に対し裏側となる他面に２次元の画像出力部（表示手段）が配置されていればよい。
【０１１２】
よって２次元の画像入力用読み取り手段は、安価で大画面のものが作製できる上述したアモルファスシリコンのイメージセンサのみならず、高速読み取りが可能となる微結晶シリコン及び多結晶シリコンイメージセンサや、光源に赤外線や紫外線を用いることにより検知可能となる赤外線センサや紫外線センサでもよい。
【０１１３】
同様に２次元の画像出力用表示手段は、比較的安価で大画面のものが作製できる液晶ディスプレイに限るものでなく、より高精細な表示が可能な平面ＣＲＴやより明るい表示が可能なプラズマディスプレイを用いてもよい。
【０１１４】
又、本実施形態はプリンター等の記録手段を構成してはいないが、本発明の画像入出力装置にプリンター等の記録手段を構成することが容易に考えられることは言うまでもない。
【０１１５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば装置全体を小型化且つ低コスト化可能な画像入出力装置を提供することができる。
【０１１６】
また本発明によれば画像入力部で読み取った画像情報あるいは原稿の読み取るべき画像情報を確認しながら画像の読み取りを行うことができる画像入出力装置を提供することができる。
【０１１７】
加えて、本発明によれば画像入力部で読み取った画像情報をリアルタイムで画像出力部に表示可能な画像入出力装置を提供することができる。
【０１１８】
更に本発明によれば従来に較べて使い勝手が飛躍的に向上した画像入出力装置を提供することができる。
【０１１９】
又、本発明によれば、読み取った画像を拡大表示する、電子ルーペの機能を有する画像入出力装置を提供することができる。
【０１２０】
更に、本発明の画像入出力装置は、片面に２次元の画像入力部（読み取り手段）を配置し、前記片面に対し裏側となる他面に２次元の画像出力部（表示手段）を配置することで、装置全体を小型化且つ低コスト化できるだけでなく、画像入力面と画像出力面が異なるため、画像入力面を下向き且つ画像出力面を上向きの状態で原稿上に置くことができ、読み取った画像情報をリアルタイムで上面の画像出力面に表示することが可能となり、使い勝手が非常に向上する。
【０１２１】
又、本発明の画像入力部内の光電変換素子を上述したごとくの構成とすることで注入阻止層が一カ所のみで光の入射量を検出することができ、プロセスの最適化が容易かつ、歩留まりの向上かつ、製造コストの低減が可能で、ＳＮ比の高い低コストの画像入力部を提供することができる効果がある。また、第一の電極層／絶縁層／光電変換半導体層においてトンネル効果や、ショットキーバリアを利用していないため、電極材料は自由に選択でき、絶縁層や厚さやその他の制御も自由度が高い。また同時に形成する薄膜電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチ素子および容量素子とはマッチングが良く、同一膜構成のため共通な膜として同時に形成可能でかつ光電変換素子、ＴＦＴ共に重要な膜構成は同一真空内で同時に形成可能でありさらに画像入力部を高ＳＮ化、低コスト化することができる効果がある。またコンデンサも中間層に絶縁層を含んでおり良好な特性で形成でき複数の光電変換素子で得られた光情報の積分値を簡単な構成で出力できる高機能の画像入力部が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】夫々本発明の好適な１つの実施形態を説明するための模式的部分切断斜視図である。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は夫々本発明の画像入出力装置の駆動中の状態を説明するための模式的斜視図である。
【図３】本発明に適用可能なフローの一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は夫々本発明の画像入出力装置の駆動中の状態を説明するための模式的斜視図である。
【図５】本発明に適用可能な画像処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】メモリ内データの一例を説明するための模式図である。
【図７】夫々本発明の画像入出力装置に適用可能な照明装置（光源）を説明するための模式的断面構成図である。
【図８】夫々本発明の画像入出力装置に適用可能な照明装置（光源）を説明するための模式的断面構成図である。
【図９】夫々本発明の好適な１つの実施形態を説明するための模式的部分切断斜視図である。
【図１０】本発明に適用可能な画像入力部の概略的全体回路図である。
【図１１】（ａ）は本発明の画像入力部の一画素の好適な一つの構成を説明するための模式的平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡＢ線で画像入力部の一画素を切断した場合の模式的断面図である。
【図１２】本発明の画像入力部の好適な一つの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】夫々本発明の画像入力部の実装の一例を説明するための模式的平面図である。
【図１４】夫々本発明の画像入力部の実装の一例を説明するための模式的平面図である。
【図１５】従来の画像入出力装置とその使用例の概念を説明するための模式的斜視図である。
【符号の説明】
１  画像出力部
２  バックライト
３  画像入力部
４  読取用光源
５  仕切部
６  キーボード部
７  回路部
８  筺体
９，１０  空間
２０  原稿
３０  画像入出力装置
１２０  導光体
１２１  光源
【図１】
0003565453.tif 000002
【図２】
0003565453.tif 000003
【図３】
0003565453.tif 000004
【図４】
0003565453.tif 000005
【図５】
0003565453.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003565453.tif 000008
【図８】
0003565453.tif 000009
【図９】
0003565453.tif 000010
【図１０】
0003565453.tif 000011
【図１１】
0003565453.tif 000012
【図１２】
0003565453.tif 000013
【図１３】
0003565453.tif 000014
【図１４】
0003565453.tif 000015
【図１５】
0003565453.tif 000016