(57)【要約】【課題】  使用者固有の情報（指紋画像等）を良好に読み取り、適切な個人認証を実現しつつ、画像表示部本来の良好な画像表示を実現することができ、さらに、装置構成の小型薄型化や低コスト化が可能な画像読取装置を提供する。【解決手段】  画像読取装置は、大別して、透過型の画像表示部２００と、該画像表示部２００の視野側に配置された透過型の画像読取部１００と、を備え、画像読取部１００を構成するセンサアレイ１４０に配列された複数のフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳを、少なくとも、１列おき又は１行おきに、当該列又は行のフォトセンサＰＳを列方向（ｙ方向）又は行方向（ｘ方向）に、フォトセンサＰＳの素子間ピッチＰＴｐ（行間ピッチＰＲｃ又は列間ピッチＰＴｒ）の半分の寸法だけ、シフトさせた配列構造を有している。【選択図】  図１
2006086333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の画像領域に所望の画像情報を表示する画像表示機能と、前記特定の画像領域に載置された所望の被写体の画像を読み取る画像読取機能と、を備えた画像読取装置において、
前記画像情報に応じた階調の光を視野側に放射する複数の表示画素が、第１の基板上に、行方向及び列方向にマトリクス状に規則的に配列された表示画素アレイと、前記複数の表示画素間に格子状に形成された遮光性を有するブラックマトリクスと、を備えた画像表示手段と、
透過性を有し、前記被写体の画像を読み取る複数の読取画素が、第２の基板上に、少なくとも特定の一方向に千鳥配列構造を有するように二次元配列された読取画素アレイを備えた画像読取手段と、
を具備し、
少なくとも、前記画像表示手段の前記視野側に前記画像読取手段が積層配置されるとともに、前記表示画素アレイにより規定される画像表示領域に平面的に重なるように、前記読取画素アレイにより規定される画像読取領域が設定されていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、列方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、行方向に交互に配置されて列方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、列方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有し、且つ、行方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記画像読取手段は、前記列方向に千鳥配列構造を有するように配列された前記複数の読取画素が、当該列の左列と右列で素子構造が左右対称となるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記画像読取手段は、少なくとも各列の前記複数の読取画素が列方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線により接続されていることを特徴とする請求項２又は５記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記画像読取手段は、少なくとも各行の前記複数の読取画素が行方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線により接続されていることを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記画像読取手段における前記複数の読取画素の、前記行方向に配列された千鳥配列構造は、行方向の１読取画素おきに、前記読取画素間の列方向の配置間隔の１／２だけ、前記読取画素を列方向にずらして配置した構造を有し、  前記列方向に配列された千鳥配列構造は、列方向の１読取画素おきに、前記読取画素間の列方向の配置間隔の１／２だけ、前記読取画素を行方向にずらして配置した構造を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記画像読取手段は、前記画像表示手段から放射され、該画像読取手段を透過し、前記画像読取領域上に設けられた検知面に載置された前記被写体に反射した光を、前記読取画素により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記読取画素は、透過性を有する前記第２の基板上に、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成された透過性を有する電極材料からなるドレイン電極及びソース電極と、前記チャネル領域の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、透過性を有する電極材料からなる第１のゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、遮光性を有する電極材料からなる第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成され、前記被写体が載置される前記検知面と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記画像読取手段における前記列方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線は、前記各列の前記複数の読取画素を構成する前記フォトセンサの前記ドレイン電極相互、及び、前記ソース電極相互を、各々個別に接続する信号線であることを特徴とする請求項１０記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記画像読取手段における前記行方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線は、前記各列の前記複数の読取画素を構成する前記フォトセンサの前記第１のゲート電極相互、及び、前記第２のゲート電極相互を、各々個別に接続する信号線であることを特徴とする請求項１０記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記画像読取装置は、前記画像表示領域と前記画像読取領域とが略同等になるように平面的な広がりが設定されていることを特徴とする請求項１乃至１２記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記画像読取装置は、前記画像読取領域が前記画像表示領域に含まれるように、平面的な広がりが設定されていることを特徴とする請求項１乃至１２記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記画像表示手段は、少なくとも、面光源を構成し、特定の一面方向に光を放射する発光手段と、前記発光手段の前記一面側に配置され、液晶画素を二次元配列した透過型の液晶表示パネルと、を備えていることを特徴とする請求項１乃至１４記載の画像読取装置。
【請求項１６】
前記画像表示手段は、少なくとも、発光素子を含む前記表示画素を二次元配列した自己発光型の表示パネルを備えていることを特徴とする請求項１乃至１４記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置に関し、特に、画像表示パネルの前面（視野側）に画像読取センサを配置し、画像表示機能と画像読取機能を備えた画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ（ノートパソコン）、デジタルカメラ等の携帯型の電子機器の普及が著しい。このような電子機器は、気軽に音声や電子メール等によるコミュニケーションや、画像の撮影、各種情報の編集を行ったり、大量の情報を持ち歩いたりすることができる。さらに、一部の携帯電話機等においては、電子マネーやクレジットカード機能、さらには、公共交通機関の定期券機能等も搭載されるようになっており、今後、一層の普及が見込まれている。
【０００３】
しかしながら、携帯型の電子機器においては、上述したような利便性の向上の反面、個人情報や機密情報が漏洩したり、盗難されたりして悪用されるという危険性が高いという問題点も有している。そのため、このような各種の情報の漏洩や盗難を防止し、当該情報へのアクセスを制限するために、当該電子機器において使用者本人を識別、認証する個人認証機能の搭載が重要になってきている。
【０００４】
従来、個人認証技術としては、暗証番号等の入力による簡易な手法のほか、近年では、指紋や眼球の虹彩をはじめとする人体固有の生体データを用いて個人を特定する、より高度で厳密な手法が研究、開発され、一部がすでに実用化されている。例えば、指紋を用いた個人認証技術においては、大別して、指（被写体）と検出センサ間に生じる電位の差に基づいて静電容量を検出することにより指紋画像（被写体画像）を読み取る半導体式（静電容量読取型）の指紋読取装置や、指紋画像をプリズムやミラー等の光学系を介して取り込み、マトリクス状に配列されたフォトセンサ（具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等）により明暗情報を読み取る光学式（光学画像読取型）の指紋読取装置等が知られている。
【０００５】
ここで、上述した半導体式の指紋読取装置においては、指が載置され、該指紋画像を読み取る読取検知部（センサアレイ）を、半導体製造技術を用いて極めて薄く、かつ、軽く形成することができるという利点を有している。一方、光学式の指紋読取装置においては、指とフォトセンサの間に光学系が介在するため、薄型化や軽量化に適さないものの、双方の間に電気的な接続状態が存在しないため、被写体に帯電した静電気による指紋読取装置の破損や、使用者本人が静電気放電に伴う不快感を感じることがなく、また、指紋の読取応答速度も比較的速いという利点を有している。
【０００６】
しかしながら、上述した半導体式の指紋読取装置に適用される検出センサのみならず、光学式の指紋読取装置に適用されるＣＣＤやＣＭＯＳセンサも、周知のように、半導体基板上に形成される構成を有しているため、従来技術における指紋読取装置（検出センサやフォトセンサ）はいずれも不透明であった。そのため、より小型薄型化や軽量化が求められる携帯型の電子機器においては、このような指紋読取装置を電子機器が本来備えている機能部（例えば、画像表示パネル）上に直接重ね合わせる（積層する）ように設けることはできなかった。
【０００７】
以下に、従来技術における個人認証機能として、指紋読取装置を搭載した携帯型の電子機器について具体例を示して説明する。
図２２は、従来技術における指紋読取装置を搭載した携帯型の電子機器（携帯電話機）の一例を示す概略構成図である。
【０００８】
図２２（ａ）、（ｂ）に示す装置構成は、例えば、特許文献１等に記載されているように、携帯電話機（電子機器）１０Ｐ、１０Ｑが本来備えている画像表示パネル（画像表示部）１１Ｐ、１１Ｑとは独立した別の位置（図では、画像表示パネルの上方）に、指紋読取センサ（指紋読取装置）１２Ｐ、１２Ｑを設けた構成を有している。なお、図中、１３Ｐ、１３Ｑは、携帯電話機１０Ｐ、１０Ｑの各種機能を操作するための操作キー（操作ボタン）である。ここで、指紋読取センサ１２Ｐ、１２Ｑは、図２２に示した位置のほか、例えば、操作キー１３Ｐ、１３Ｑの下方に配置したものも知られている。
【０００９】
また、指紋読取センサ（個人認証機能）を搭載した電子機器の他の構成例としては、例えば、特許文献２や特許文献３等に記載されているように、電子機器が本来有している画像表示パネルに、指紋読取センサを一体化して搭載するようにしたものも知られている。
例えば、特許文献２には、バックライトを備えた液晶表示パネル（画像表示パネル）上にプリズムを設けて、指紋画像（被写体画像）をフォトセンサ（指紋読取センサ）に導くようにした構成が記載されており、また、特許文献３には、液晶表示パネルの各表示画素内に、画素トランジスタ（ＴＦＴ）とともに、フォトダイオードを内蔵するようにした構成が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２７９４１２号公報  （図１、図５  第２頁〜第３頁）
【特許文献２】特開２００１−３５１０９９号公報  （図１  第３頁）
【特許文献３】特開２００２−３３８２３号公報  （図１  第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したような従来技術においては、次に示すような問題点を有している。
すなわち、上述した特許文献１等に記載された構成においては、電子機器の装置規模が増大してしまい、携帯型の電子機器に対する小型化、軽量化、薄型化等の要望に十分応えることができないという問題があった。
【００１２】
そこで、このような問題を回避するために、指紋読取センサを小型化することが考えられるが、指紋による個人認証においては、指紋画像から数カ所以上の特徴点を抽出する必要があること、また、種々の読取機構が考案されているセンサ構造のうち、センサ部が回転したり、指をスライドさせて指紋画像を読み取る方式の指紋読取センサに比較して、センサパネル上に指を載置、静止させて指紋画像を読み取る方式（便宜的に「平面型」と表記する）の方が、読取精度が比較的高く、装置構造が簡易であること、等を勘案して、平面型の指紋読取センサを適用した場合、検知面（センサパネルの検知エリア）が少なくとも指先の大きさに対して十分な大きさを有していることが必要となる。
そのため、電子機器の既存の筐体において、個人認証機能を搭載するために指紋読取センサを小型化した場合には、指紋画像の良好な読み取りが困難となり、認証精度が低下するという問題があった。
【００１３】
また、特許文献２等に記載された構成のように、画像表示パネル上にプリズム等の光学部材を設け、側面に設けた指紋読取センサに被写体画像を導くようにした装置構成においては、被写体画像を指紋読取センサまで導くための、プリズム等の光学部材の厚みが比較的大きくなり、また、一部の光学部品（ミラー）や指紋読取センサ等を画像表示パネルの設置領域（画像表示パネルの前面）の外部に設ける必要があり、電子機器を十分に小型薄型化することが困難であるという問題を有している。
【００１４】
さらに、特許文献３等に記載された構成のように、表示画素内にフォトダイオードを形成するようにした構成においては、既存の画像表示パネルや指紋読取センサ（デバイス）、さらには、その設計資産等をそのまま適用することができないうえ、基板上に形成する素子数が増加するとともに、回路構成が複雑になり、加えて、微細加工を必要とするため、製品の歩留まりの低下を招き、製造コストが上昇するという問題を有している。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、使用者固有の情報（指紋画像等）を良好に読み取り、適切な個人認証を実現しつつ、画像表示部本来の良好な画像表示を実現することができ、さらに、装置構成の小型薄型化や低コスト化が可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、特定の画像領域に所望の画像情報を表示する画像表示機能と、前記特定の画像領域に載置された所望の被写体の画像を読み取る画像読取機能と、を備えた画像読取装置において、前記画像情報に応じた階調の光を視野側に放射する複数の表示画素が、第１の基板上に、行方向及び列方向にマトリクス状に規則的に配列された表示画素アレイと、前記複数の表示画素間に格子状に形成された遮光性を有するブラックマトリクスと、を備えた画像表示手段と、透過性を有し、前記被写体の画像を読み取る複数の読取画素が、第２の基板上に、少なくとも特定の一方向に千鳥配列構造を有するように二次元配列された読取画素アレイを備えた画像読取手段と、を具備し、少なくとも、前記画像表示手段の前記視野側に前記画像読取手段が積層配置されるとともに、前記表示画素アレイにより規定される画像表示領域に平面的に重なるように、前記読取画素アレイにより規定される画像読取領域が設定されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、列方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、行方向に交互に配置されて列方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記複数の読取画素が、列方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有し、且つ、行方向に交互に配置されて行方向に配列された千鳥配列構造を有するように配列されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記列方向に千鳥配列構造を有するように配列された前記複数の読取画素が、当該列の左列と右列で素子構造が左右対称となるように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項２又は５記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、少なくとも各列の前記複数の読取画素が列方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線により接続されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項３記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、少なくとも各行の前記複数の読取画素が行方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線により接続されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項２乃至７のいずれかに記載の画像読取装置において、前記画像読取手段における前記複数の読取画素の、前記行方向に配列された千鳥配列構造は、行方向の１読取画素おきに、前記読取画素間の列方向の配置間隔の１／２だけ、前記読取画素を列方向にずらして配置した構造を有し、前記列方向に配列された千鳥配列構造は、列方向の１読取画素おきに、前記読取画素間の列方向の配置間隔の１／２だけ、前記読取画素を行方向にずらして配置した構造を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像読取装置において、前記画像読取手段は、前記画像表示手段から放射され、該画像読取手段を透過し、前記画像読取領域上に設けられた検知面に載置された前記被写体に反射した光を、前記読取画素により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の画像読取装置において、前記読取画素は、透過性を有する前記第２の基板上に、半導体層からなるチャネル領域を挟んで形成された透過性を有する電極材料からなるドレイン電極及びソース電極と、前記チャネル領域の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、透過性を有する電極材料からなる第１のゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された、遮光性を有する電極材料からなる第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成され、前記被写体が載置される前記検知面と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサであることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の画像読取装置において、前記画像読取手段における前記列方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線は、前記各列の前記複数の読取画素を構成する前記フォトセンサの前記ドレイン電極相互、及び、前記ソース電極相互を、各々個別に接続する信号線であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の画像読取装置において、前記画像読取手段における前記行方向に配設された直線状の配線パターンを有する信号線は、前記各列の前記複数の読取画素を構成する前記フォトセンサの前記第１のゲート電極相互、及び、前記第２のゲート電極相互を、各々個別に接続する信号線であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項１乃至１２記載の画像読取装置において、前記画像読取装置は、前記画像表示領域と前記画像読取領域とが略同等になるように平面的な広がりが設定されていることを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項１乃至１２記載の画像読取装置において、前記画像読取装置は、前記画像読取領域が前記画像表示領域に含まれるように、平面的な広がりが設定されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５記載の発明は、請求項１乃至１４記載の画像読取装置において、前記画像表示手段は、少なくとも、面光源を構成し、特定の一面方向に光を放射する発光手段と、前記発光手段の前記一面側に配置され、液晶画素を二次元配列した透過型の液晶表示パネルと、を備えていることを特徴とする。
請求項１６記載の発明は、請求項１乃至１４記載の画像読取装置において、前記画像表示手段は、少なくとも、発光素子を含む前記表示画素を二次元配列した自己発光型の表示パネルを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る画像読取装置は、画像表示機能と画像読取機能とを備え、所望の画像情報を表示する画像表示エリア（画像表示領域）に平面的に重なるように、被写体の画像（指紋画像）を読み取る画像読取エリア（画像読取領域）が設定された画像読取装置において、液晶画素等の複数の表示画素が行方向及び列方向にマトリクス状に規則的に配列され、上記画像表示エリアを規定する画素アレイ（表示画素アレイ）と、上記表示画素間に格子状に形成された遮光性を有するブラックマトリクスと、を備えた画像表示部（画像表示手段）と、ダブルゲート型フォトセンサ等の透過性を有する複数のフォトセンサ（読取画素）が、行方向又は列方向のうち、少なくとも一方向（特定の一方向）に千鳥配列構造を有するように配列されたセンサアレイ（読取画素アレイ）を備えた画像読取手段と、を具備するように構成されている。
【００２８】
ここで、センサアレイに適用されるフォトセンサの千鳥配列構造としては、行方向においては、例えば、列方向に交互に配置されて行方向に配列された構造を適用することができ、また、列方向においては、例えば、行方向に交互に配置されて列方向に配列された構造を適用することができる。
【００２９】
これによれば、行方向及び列方向にフォトセンサが規則的に配列された通常のマトリクス配列構造に比較して、千鳥配列構造を適用した行方向又は列方向に直線的に配置されるフォトセンサの数を削減することができる。
したがって、センサアレイ（画像読取部）の背面側に配置された画像表示部の画素アレイに規則的に設けられたブラックマトリクスに対して、行方向又は列方向のうち、少なくとも一方向に配列されるフォトセンサの配置数を低減することができるので、画素アレイのブラックマトリクスにおける規則的な格子構造と、センサアレイにおけるフォトセンサの規則的な配列構造との間の光の干渉に起因するモアレ縞の発生を抑制することができ、画像表示部（画素アレイ）に表示された画像情報の表示品位の劣化を改善することができる。
【００３０】
この場合、画像読取部（センサアレイ）において、行方向又は列方向のうち、少なくとも一方向に配列されるフォトセンサを、千鳥配列構造となるようにシフトさせることにより、全体としてセンサアレイに配置されるフォトセンサの数が減少することはないので、被写体画像（指紋画像）を適切な読取精度及び充分な読取面積で読み取ることができる。
【００３１】
また、本発明に係る画像読取装置によれば、画像読取部（センサアレイ）の行方向又は列方向のうち、いずれか一方向に配列されるフォトセンサのみを、千鳥配列構造となるようにシフトさせた構成においては、各行方向又は各列方向のフォトセンサ相互を接続する信号線（ドレインライン及びソースライン、あるいは、トップゲートライン及びボトムゲートライン）のいずれか一方のみを蛇行するように屈曲して配線すればよいので、設計、製造プロセスの煩雑化や、歩留まりの低下、配線に寄生する抵抗成分や容量成分の増加を極力抑制することができる。
【００３２】
一方、画像読取部（センサアレイ）の行方向及び列方向の二方向に配列されるフォトセンサを、千鳥配列構造となるようにシフトさせた構成においては、列方向に千鳥配列構造を有するように配列されたフォトセンサが、当該列の左列と右列で素子構造が左右対称となるように形成することにより、少なくとも、各列方向のフォトセンサ相互を接続する信号線（ドレインライン及びソースライン）を直線状の配線パターンを有する信号線により接続することができるので、配線パターンの複雑化（蛇行等）や配線長に起因する、設計、製造プロセスの煩雑化や歩留まりの低下、配線に寄生する抵抗成分や容量成分の増加を極力抑制することができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る画像読取装置によれば、画像表示部（画素アレイ）の視野側に、別個に製造した画像読取部（センサアレイ）を平面的に重ね合わせた（積層配置した）構成を適用することができるので、既存の画像表示部（液晶表示装置）や画像読取部（指紋読取センサ）における製造技術や設計資産をそのまま流用することができ、製品の歩留まりの低下や製造コストの上昇を抑制することができるとともに、例えば、フォトセンサとしてダブルゲート型フォトセンサを適用することにより、画像読取部を比較的薄く形成することができるので、装置規模の大型化や肉厚化を極力抑制することができる。
【００３４】
加えて、本発明に係る画像読取装置においては、画像表示部の構成として、バックライトを備えた、周知の透過型の液晶表示パネルを良好に適用できるほか、有機ＥＬ素子等の自己発光型の表示画素を２次元配列した表示パネルを適用することもできる。前者によれば、既存の液晶表示パネルをそのまま適用することができ、また、後者によれば、表示パネルを大幅に薄型化することができるので、画像読取装置、及び、画像読取装置が搭載された機器の一層の小型薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る画像読取装置の実施の形態について、詳しく説明する。
＜全体構成＞
まず、本発明に係る画像読取装置の全体構成について簡単に説明する。
図１は、本発明に係る画像読取装置の一実施形態を示す全体構成図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る画像読取装置の全体構成を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、画像読取装置の全体構成を示す概略断面図である。
【００３６】
本実施形態に係る画像読取装置は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、大別して、液晶表示装置等の透過型の画像表示部（画像表示手段、透過型の液晶表示パネル）２００と、該画像表示部２００の視野側に配置された、透過型の画像読取部（画像読取手段）１００と、画像表示部２００の背面側（視野側の反対側；図１（ｂ）における下方）に配置されたバックライト３００（発光手段）と、を備え、少なくとも、画像読取部１００のセンサアレイ１４０により規定される被写体の画像読取エリア（検知エリア；画像読取領域）が、画像表示部２００の画素アレイ（表示画素アレイ）２５０により規定される画像表示エリア（画像表示領域）に平面的に重なるように設定されているとともに、該画像読取部１００のセンサアレイ（読取画素アレイ）１４０に配列されたフォトセンサ（読取画素）が、本発明特有の配列構造を有している。
【００３７】
ここで、図１（ａ）、（ｂ）においては、図示の都合上、画像表示部２００と画像読取部１００との間、画像表示部２００とバックライト３００との間が、相互に離間するように示したが、これらの構成は、相互に密着した積層構造を有するものであってもよいし、各構成間に、拡散フィルムや偏光板等の光学部材を介挿して密着した積層構造を有するものであってもよい。
【００３８】
また、本実施形態に適用されるバックライト３００は、例えば、図１に示すように、画像表示部２００の背面側に、対向して配置されたアクリル板等からなる導光板３１０と、該導光板３１０の一側方端面側に設けられた、冷陰極線管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる光源３２０と、を備えた構成を適用することができるが、特に限定するものではなく、例えば、有機エレクトルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）や発光ダイオード等の自発光素子を２次元配列した平面型の光源を適用するものであってもよい。
【００３９】
本実施形態に適用される画像表示部２００は、概略、図１（ｂ）に示すように、上述したバックライト３００において光が放射される導光板の一面側（放射面側；上記視野側）に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板（第１の基板）２１０と、該絶縁性基板２１０の一面側（視野側）に対向するように配置された透明な対向基板２２０と、絶縁性基板２１０及び対向基板２２０の各々の対向面側に設けられた電極層や配線層、該電極層間に封入された液晶からなる液晶封入層２４０からなり、上記画像表示エリアの全域にわたり、２次元配列された複数の液晶画素（表示画素）と、各液晶画素ごとに設けられた画素トランジスタ（詳しくは後述する）と、上記液晶画素間に設けられた遮光性の金属材料からなるブラックマトリクス（詳しくは後述する）と、を備えた構成を有している。
【００４０】
ここで、上記画像表示エリアに配設された複数の液晶画素は、画素アレイ２５０を構成する。また、対向基板２２０が配置されていない絶縁性基板２１０上には、画素アレイ２５０における画像情報の表示動作を制御するための表示駆動ドライバ（後述するゲートドライバ、ソースドライバ）２３０が設けられている。
【００４１】
また、本実施形態に適用される画像読取部１００は、概略、図１に示すように、上述した画像表示部２００の視野側に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板（第２の基板）１１０と、少なくとも上記画像読取エリアに２次元配列された複数のフォトセンサ（読取画素）からなるセンサアレイ１４０と、上記絶縁性基板１１０上であって、センサアレイ１４０における画像情報の読取動作を制御するための走査ドライバ１２０及び読出ドライバ１３０と、を備えた構成を有している。
【００４２】
そして、本実施形態においては、バックライト３００から放射された光が、画像表示部２００の画素アレイ２５０を構成する絶縁性基板２１０及び対向基板２２０を透過し、画像読取部１００を介して視野側に放射されることにより、画像表示エリアに所望の画像情報を表示することができる（画像表示機能）とともに、画像読取部１００の画像読取エリアに載置された被写体に照射されて反射した光をセンサアレイ１４０の各フォトセンサにより検出することにより被写体画像を読み取ることができる（画像読取機能）。
【００４３】
以下、各構成について、具体的に説明する。
＜画像表示部＞
図２は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一構成例を示す要部構成図であり、図３は、本実施形態に係る画像表示部に適用されるブラックマトリクスの一例を示す概略構成図である。ここでは、本実施形態に適用される画像表示部として、周知のアクティブマトリクス型の駆動方式に対応した表示画素構造及びドライバ構造を備える場合について説明する。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態に係る画像表示部（液晶表示装置）２００は、大別して、多数の液晶画素（表示画素）Ｐｘを２次元配列した透過型の液晶画素アレイ（表示画素アレイ）２５０Ｐと、該液晶画素アレイ２５０Ｐの各行の液晶画素Ｐｘ群を行方向に接続して伸延する走査ラインＳＬと、各液晶画素Ｐｘを列方向に接続して伸延するデータラインＤＬと、各走査ラインＳＬに接続されたゲートドライバ（走査ドライバ）２３１と、各データラインＤＬに接続されたソースドライバ（データドライバ）２３２と、を有して構成されている。ここで、ゲートドライバ２３１及びソースドライバ２３２は、図１に示した表示駆動ドライバ２３０を構成する。
【００４５】
なお、図２において、垂直制御信号は、ゲートドライバ２３１において、各行の液晶画素Ｐｘ群を選択状態に設定するための走査信号を順次生成して出力するための制御信号であり、水平制御信号は、ソースドライバ２３２において、ゲートドライバ２３１により選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに対して表示データに基づく階調表示を行うための表示信号電圧を生成して印加するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したＬＣＤコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。
【００４６】
液晶画素アレイ２５０Ｐは、概略、図２に示すように、相互に直交して配設された複数の走査ラインＳＬ及び複数のデータラインＤＬの各交点近傍に、液晶画素Ｐｘが接続されて、マトリクス状に配列された構成を有している。ここで、各液晶画素Ｐｘは、周知のように、走査ラインＳＬにゲート端子が接続され、データラインＤＬにソース端子が接続された画素トランジスタＴＦＴと、該画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（画素電極）が接続され、コモン信号電圧Ｖcomが他端側（共通電極）に印加される液晶容量Ｃlcと、該液晶容量Ｃlcに並列に、画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（容量電極）が接続され、共通ラインＣＬを介して共通電圧Ｖcs（例えば、コモン信号電圧Ｖcom）が他端側（対向電極）に印加される蓄積容量Ｃｓと、を有している。
【００４７】
また、本実施形態に係る液晶画素アレイ２５０Ｐにおいては、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に対応したフィルタを備えた各画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂからなる液晶画素Ｐｘがマトリクス状に配列され、各色の各画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ間には、隣接する色同士の混色や画素間領域における光の透過や入射を防止する目的で、遮光性の金属材料等からなる周知のブラックマトリクスＢＭが形成されている。なお、ここでは、ブラックマトリクスの配列構造として、縦長の形状を有する画素領域に対応するようにストライプ配列を適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、規則的に配列された周知の他の構造を適用するものであってもよい。
【００４８】
なお、図３においては、液晶画素Ｐｘの一構成例として、例えば、画素ピッチ（すなわち、液晶画素を規定する領域の縦方向と横方向）がｘ、ｙの各方向に２２２μｍに設定され、かつ、当該液晶画素Ｐｘの領域（２２２μｍ□）において、ｘ方向にＲＧＢの各色を有し、各々縦長の画素領域（縦２２２μｍ×横７４ミクロン）Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを有する場合について示すが、本発明はこの形状及び寸法に限定されるものではない。
【００４９】
ゲートドライバ２３１は、例えば、図２に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から供給される垂直制御信号（スタート信号、基準クロック信号等）に基づいて、各行の走査ラインＳＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２３１ｓと、該シフトレジスタ回路部２３１ｓから順次出力されるシフト信号を、所定の信号レベルに増幅して走査信号として、各走査ラインＳＬに出力する出力バッファ部２３１ｂと、を有して構成されている。
【００５０】
ソースドライバ２３２は、例えば、図２に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から出力される水平制御信号（スタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等）に基づいて、各データラインＤＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２３２ｓと、該シフトレジスタ回路部２３２ｓから順次出力されるシフト信号に基づくタイミングで、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色のアナログ信号からなる表示データ（アナログＲＧＢ）を１行単位で取り込んで保持するサンプルホールド回路部２３２ｈと、該サンプルホールド回路部２３２ｈにより保持された表示データに対応する信号電圧を、所定の信号レベルに増幅して表示信号電圧として、各データラインＤＬに出力する出力バッファ部２３２ｂと、を有して構成されている。
【００５１】
なお、図示を省略したＬＣＤコントローラは、画像表示部２００に供給される水平同期信号、垂直同期信号、システムクロック等の各種タイミング信号に基づいて、上記水平制御信号及び垂直制御信号を生成して、ゲートドライバ２３１及びソースドライバ２３２に供給する。
【００５２】
このような構成を有する画像表示部２００における駆動制御方法は、まず、水平制御信号に基づいて、ソースドライバ２３２により液晶画素アレイ２５０Ｐの１行分の表示データが順次取り込み保持される。一方、垂直制御信号に基づいて、ゲートドライバ２３１により液晶画素アレイ２５０Ｐに配設された各走査ラインＳＬに走査信号を順次印加して各行の液晶画素Ｐｘ群を選択状態に設定する。そして、上記保持した表示データに対応する行の液晶画素Ｐｘ群の選択タイミングに同期して、ソースドライバ２３２により、上記保持した表示データに対応する表示信号電圧を、各データラインＤＬを介して各表示画素Ｐｘに一斉に印加することにより、当該選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに充填された液晶分子が、上記表示データに応じた配向状態に制御される。
【００５３】
このような一連の動作を、１画面分の各行に対して繰り返し実行することにより、上記表示データに基づく階調表示が行われ、このとき、バックライト３００を点灯動作させて、放射光を液晶画素アレイ２５０Ｐの視野側に透過させることにより、所望の画像情報が表示されて、使用者により視認される。
【００５４】
＜画像読取部＞
図４は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一構成例を示す要部構成図である。
図４に示すように、本実施形態に係る画像読取部（指紋読取センサ）１００は、大別して、多数のフォトセンサ（読取画素；後述するダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳを、例えば、ｎ行×ｍ列（ｎ、ｍは任意の自然数）のマトリクス状に配列した透過型のフォトセンサアレイ（センサアレイ、読取画素アレイ）１４０Ｐと、各フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧを行方向に接続して伸延するトップゲートラインＬｔと、各フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧを行方向に接続して伸延するボトムゲートラインＬｂと、各フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄを列方向に接続して伸延するドレインライン（データライン）Ｌｄと、ソース端子Ｓを所定の低電位電圧（例えば、接地電位）Ｖssに共通に接続するソースライン（コモンライン）Ｌｓと、各トップゲートラインＬｔに接続されたトップゲートドライバ１２０Ｔと、各ボトムゲートラインＬｂに接続されたボトムゲートドライバ１２０Ｂと、各ドレインラインＬｄに接続されたドレインドライバ１３０Ｄと、を有して構成されている。ここで、トップゲートドライバ１２０Ｔ及びボトムゲートドライバ１２０Ｂは、図１に示した走査ドライバ１２０に対応し、ドレインドライバ１３０Ｄは、読出ドライバ１３０に対応する。
【００５５】
なお、図４に示したトップゲート制御信号は、トップゲートドライバ１２０Ｔにおいて後述するリセット電圧（リセットパルス）及びキャリヤ蓄積電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＴ１、φＴ２、…φＴｉ、…φＴｎを生成するための制御信号であり、ボトムゲート制御信号は、ボトムゲートドライバ１２０Ｂにおいて後述する読み出し電圧及び非読み出し電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＢ１、φＢ２、…φＢｉ、…φＢｎを生成するための制御信号であり、ドレイン制御信号は、ドレインドライバ１３０Ｄにおいて後述するプリチャージ電圧Ｖpgを各フォトセンサＰＳに印加するとともに、各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応するデータ電圧Ｖrdの読み出しを制御するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したシステムコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。
【００５６】
また、図４に示したフォトセンサアレイ１４０Ｐにおいては、後述するフォトセンサＰＳの構成及び駆動制御動作の説明を簡明にするために、複数のフォトセンサＰＳが行及び列方向に各々直線状に配列された、通常のマトリクス配列構造（基本構造）について示したが、後述するように、本発明は、フォトセンサアレイ１４０ＰにおけるフォトセンサＰＳの配列構造が通常のマトリクス配列ではなく、特異な構造を有していることを特徴としている。フォトセンサアレイにおけるフォトセンサの配列構造については、詳しくは後述する。
【００５７】
（フォトセンサＰＳ）
図５は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。ここで、図５（ａ）は、本実施形態に係るフォトセンサの一構成例を示す概略平面図であり、図５（ｂ）は、フォトセンサのＢ−Ｂ断面における概略断面図である。なお、図５（ａ）においては、図示の都合上、各層の絶縁膜を省略するとともに、フォトセンサの主要な構成のみを示し、さらに、透明なトップゲート電極及びトップゲートラインを介して透視される、下層の各構成（ドレイン、ソース電極及び半導体層）を実線で示した。また、フォトセンサの構成を明瞭にするために、ドレイン、ソース電極及び半導体層にハッチングを施した。
【００５８】
上述した画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）に適用可能なフォトセンサＰＳは、概略、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、励起光（ここでは、可視光）の入射により電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なドレイン電極１２（ドレイン端子Ｄ）及びソース電極１３（ソース端子Ｓ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（第１のゲート電極；トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明な（遮光性を有する）ボトムゲート電極ＢＧｘ（第２のゲート電極；ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有して構成されている。
【００５９】
すなわち、本実施形態に係るセンサアレイ１１０に適用されるフォトセンサＰＳは、いわゆる、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し（ダブルゲート型フォトセンサ）、図５に示すように、半導体製造技術を適用して絶縁性基板１１０上に薄膜形成されている。また、該フォトセンサＰＳを含む絶縁性基板１１０の一面側全体には保護絶縁膜（パッシベーション膜）１９が被覆形成されて、該保護絶縁膜１９の上面を検知面ＤＴＣとして、被写体を載置することにより、フォトセンサＰＳへの直接的な電気的、物理化学的ダメージを抑制するように構成されている。
【００６０】
なお、図５に示したフォトセンサＰＳおいて、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して高い透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されていることにより、絶縁性基板１１０側に設けられた光源（図示を省略；上述した画像表示部２００の背面側に設けられたバックライト３００）からの放射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された被写体（指）に反射して、図面上方からフォトセンサＰＳ（詳しくは、半導体層１１）に入射する光のみを検知する構造を有している。
【００６１】
（トップゲートドライバ１２０Ｔ／ボトムゲートドライバ１２０Ｂ）
図６は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。ここで、トップゲートドライバ１２０Ｔ及びボトムゲートドライバ１２０Ｂは、略同等の構成を有しているので、以下の説明においては、主に、トップゲートドライバを例にして構成を説明する。
【００６２】
トップゲートドライバ１２０Ｔ（又は、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ）は、例えば、図６に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からトップゲート制御信号（又は、ボトムゲート制御信号）として供給されるスタート信号ＳＴtb、基準クロック信号ＣＫtb、出力イネーブル信号ＯＥtb等に基づいて、スタート信号ＳＴtbを基準クロック信号ＣＫtbに基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号ＯＥtb等に基づくタイミングで、各行のトップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に対応するシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎとして出力するシフトレジスタ回路部１２１と、該シフトレジスタ回路部１２１から順次出力されるシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎを、所定の信号レベルに増幅してリセットパルスφＴｉ（又は、読み出しパルスφＢｉ）として、各トップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に出力する出力バッファ部１２２と、を有して構成されている。
【００６３】
（ドレインドライバ１３０Ｄ）
図７は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。
ドレインドライバ１３０Ｄは、例えば、図７に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からドレイン制御信号として供給されるスタート信号ＳＴｄ、基準クロック信号ＣＫｄ、出力イネーブル信号ＯＥｄ等に基づいて、スタート信号ＳＴｄを基準クロック信号ＣＫｄに基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号ＯＥｄ等に基づくタイミングで各ドレインラインＬｄに対応するシフト信号ＳＤ１、ＳＤ
Ｓ２、・・・ＳＤｍとして出力するシフトレジスタ回路部１３１と、ドレイン制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づくタイミング（後述するプリチャージ期間）で、各ドレインラインＬｄに所定のプリチャージパルス（プリチャージ電圧Ｖpg）を一斉に印加するプリチャージ回路部１３５と、ドレイン制御信号として供給されるサンプリング信号φsrに基づくタイミング（後述する読み出し期間）で、各ドレインラインＬｄを介して各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応するドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）を並列的に読み出して保持するサンプリング回路部１３４と、該サンプリング回路部１３４により読み出された（保持された）ドレインライン電圧ＶＤを所定の信号レベルに増幅するソースフォロワ回路部１３３と、上記シフトレジスタ回路部１３１から順次出力されるシフト信号ＳＤ１、ＳＤ２、・・・ＳＤｍに基づくタイミングで、ソースフォロワ回路部１Ｄ３から出力されるデータ電圧を時系列的に取り出してシリアル信号に変換し、読取データ信号Ｖdataとして出力するパラレル−シリアル変換回路部１３２と、を有して構成されている。
【００６４】
（駆動制御方法）
次いで、上述した画像読取部（フォトセンサアレイ）の駆動制御方法について、図面を参照して簡単に説明する。
図８は、本実施形態に係る画像読取部（フォトセンサアレイ）における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。また、図９は、本実施形態に係る画像読取部を指紋読取センサに適用した場合の指紋画像の読み取り動作を示す概念図である。ここで、図９においては、図示の都合上、フォトセンサアレイ１４０Ｐの断面部分を表すハッチングの一部を省略する。
【００６５】
上述したフォトセンサアレイ１４０Ｐの駆動制御方法は、例えば、図８に示すように、所定の処理動作期間（処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現される。
図８に示すように、まず、リセット期間Ｔrstにおいては、トップゲートドライバ１２０ＴによりトップゲートラインＬｔを介して、ｉ行目（ｉは１≦ｉ≦ｎの任意の自然数）のフォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧにリセットパルス（例えば、トップゲート電圧（＝リセットパルス電圧）Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル）φＴｉを印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。
【００６６】
次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲートドライバ１２０Ｔによりトップゲート端子ＴＧにローレベル（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）をスタートする。
【００６７】
ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、図９に示すように、図５に示したフォトセンサＰＳが形成された透明な絶縁性基板１１０の下方（本実施形態に係る画像読取装置においては、画像表示部２００の背面側）に配置されたバックライト３００から放射された光Ｌｘが、（画像表示部２００及び）画像読取部１００を透過して、フォトセンサアレイ１４０Ｐの上面の検知面ＤＴＣに密着して載置された指（被写体）ＦＧに照射され、該光Ｌｘの反射光Ｌｙが、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１の入射有効領域（キャリヤ発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）に正孔が蓄積される。
【００６８】
そして、プリチャージ期間Ｔprchにおいては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ドレイン制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づいて、ドレインドライバ１３０ＤによりドレインラインＬｄを介してドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（例えば、プリチャージ電圧Ｖpg＝＋５Ｖ）を印加し、ドレイン電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。
【００６９】
次いで、読み出し期間Ｔreadにおいては、上記プリチャージ期間Ｔprchを経過した後、ボトムゲートドライバ１２０ＢによりボトムゲートラインＬｂを介して、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルス（例えば、ボトムゲート電圧（＝読み出しパルス電圧）Ｖbg＝＋１０Ｖのハイレベル）φＢｉを印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａに上記チャネル領域に蓄積されたキャリヤ（正孔）に応じたドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd；電圧信号）をドレインラインＬｄを介してドレインドライバ１３０Ｄにより読み出す読み出し動作が実行される。
【００７０】
ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間）におけるドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には、電圧が急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリヤが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のデータ電圧Ｖrdを検出することにより、フォトセンサＰＳに入射した光の量、すなわち、被写体の明暗パターンに対応した明度データ（明暗情報）を検出することができる。
【００７１】
そして、このような特定の行（ｉ行目）に対する一連の明度データ検出動作を１サイクルとして、上述したフォトセンサアレイ１４０Ｐの各行（ｉ＝１、２、・・・ｎ）に対して、同等の動作処理を繰り返すことにより、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサＰＳを適用したフォトセンサアレイ１４０Ｐを、被写体の２次元画像（指紋画像）を明度データとして読み取るモノクローム型の画像読取部として動作させることができる。
【００７２】
＜第１の実施形態＞
次に、上述したような構成を有する画像読取部に適用されるセンサアレイの第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第１の実施形態を示す概略図であり、図１１は、本実施形態に係るセンサアレイとの比較のための、通常のマトリクス配列構造を有するセンサアレイを示す概略図である。また、図１２は、本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第１の実施形態の他の例を示す概略図である。
【００７３】
本実施形態に係るセンサアレイ１４０Ａにおいては、上述したような構成を有する複数のフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳが、図１１に示すように、例えば、行及び列方向に、各々同一の素子間ピッチＰＴｐ（フォトセンサＰＳ相互の配置間隔；行間ピッチＰＴｃ及び列間ピッチＰＴｒと同一）を有して直線状に配列された、通常のマトリクス配列構造（図４参照）を有するフォトセンサアレイ１４０Ｐに対して、図１０に示すように、１列おきに、当該列のフォトセンサＰＳを列方向（図中、上下方向に対応するｙ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ（又は、行間ピッチＰＴｃ）の半分の寸法（ＰＴｐ／２又はＰＴｃ／２）だけ、シフトさせた（ずらした）配列構造を有している。
【００７４】
具体的には、図１１に示した通常のマトリクス配列構造において、行及び列方向（ｘ方向及びｙ方向）のフォトセンサ相互間の素子間ピッチＰＴｐ（又は、行間ピッチＰＴｃ及び列間ピッチＰＴｒ）を、例えば、６０μｍとした場合、本実施形態に係るセンサアレイ１４０においては、各列における列方向（ｙ方向）のフォトセンサ相互間の素子間ピッチＰＴｐ及び列間ピッチＰＴｒは、図１１と同様に、６０μｍに設定されるとともに、例えば、偶数列のフォトセンサＰＳのみが、図１１に示した通常のマトリクス配列構造におけるフォトセンサＰＳｐの配置位置に対して、列方向（ｙ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ＝６０μｍの半分（半ピッチ＝３０μｍ）だけ、シフトした位置に配列されている。
すなわち、各行のフォトセンサＰＳが奇数列と偶数列との間で、列方向（ｙ方向）に半ピッチ分（＝３０μｍ；行間ピッチの半ピッチ分にも相当する）だけシフトして、上下交互に配置された千鳥配列構造を有している。
【００７５】
また、本実施形態の他の構成例に係るセンサアレイ１４０Ｂにおいては、上述したような構成を有する複数のフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳが、図１２に示すように、１行おきに、当該行のフォトセンサＰＳを行方向（図中、左右方向に対応するｘ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ（又は、列間ピッチＰＴｒ）の半分の寸法（ＰＴｐ／２又はＰＴｒ／２）だけ、シフトさせた配列構造を有している。
【００７６】
具体的には、各行における行方向（ｘ方向）のフォトセンサ相互間の素子間ピッチＰＴｐ及び行間ピッチＰＴｃは、図１１と同様に、６０μｍに設定されるとともに、例えば、偶数列のフォトセンサＰＳのみが、図１１に示した通常のマトリクス配列構造におけるフォトセンサＰＳｐの配置位置に対して、行方向（ｘ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ＝６０μｍの半分（半ピッチ＝３０μｍ）だけ、シフトした位置に配列され、各列のフォトセンサＰＳが奇数行と偶数行との間で、行方向（ｘ方向）に半ピッチ分（＝３０μｍ；列間ピッチの半ピッチ分にも相当する）だけシフトして、左右交互に配置された千鳥配列構造を有している。
【００７７】
次に、上述したようなフォトセンサの配列構造を有するセンサアレイ（画像読取部）の作用効果について詳しく検証する。
図１に示したような画像表示部の視野側に透過型の画像読取部を配置した構成において、まず、画像表示部２００の画素アレイ２５０に、図３に示したように、遮光性のブラックマトリクスＢＭが格子状に設けられ、また、画像読取部１００のセンサアレイ１４０に、図１１に示したように、遮光性の領域を有するフォトセンサＰＳが通常のマトリクス配列された構成について検討する。
【００７８】
このような構成においては、画像表示部２００の画素アレイ２５０、及び、画像読取部１００のセンサアレイ１４０のいずれもが、ガラス基板等の絶縁性基板上に形成された構成を有しているため、画像情報の表示が行われる画素アレイ２５０と、被写体画像の読み取りが行われるセンサアレイ１４０との間には、絶縁性基板が介在することになり、両者間に必然的に間隙が生じることになる。
【００７９】
そのため、画像表示部２００（画素アレイ２５０）上に画像読取部１００（センサアレイ１４０）を積層した場合、画素アレイ２５０のブラックマトリクスＢＭにおける規則的な格子構造と、センサアレイ１４０におけるフォトセンサＰＳの規則的な配列構造との間で生じる光の干渉により周期的な縞状のパターン、いわゆる、モアレ縞が発生することがあり、これにより、画像表示部に表示された画像情報の品質（表示品位）が大きく低下することが判明した。
【００８０】
ここで、このモアレ縞の発生の程度は、画像表示部２００（画素アレイ２５０）上に画像読取部１００（センサアレイ１４０）を積層する際の位置合わせ精度によっても大きく変化し、特に、回転方向の僅かなずれによっても増大するため、モアレ縞の発生を抑えるには、両者の位置合わせ精度を高くする必要がある。そのため、製造プロセスにおいて、高い位置合わせ制度が要求されることになり、高精度の製造装置や煩雑なプロセスを必要とするため、製造コストの高騰や歩留まりの低下等を招くという問題を有している。
【００８１】
そこで、本願発明者は、図１に示したような画像表示部２００（画素アレイ２５０）上に画像読取部１００（センサアレイ１４０）を積層した構成において、上述したようなモアレ縞の発生について、種々検証した結果、画素アレイ２５０に設けられたブラックマトリクスＢＭの延在方向に対するセンサアレイ１４０のフォトセンサＰＳの配列方向とその配置数とに起因して、モアレ縞の発生の程度が大きく変化することを見出した。それによれば、ブラックマトリクスＢＭの延在方向（すなわち、ｘ方向又はｙ方向）に直線的に配列されるフォトセンサＰＳの個数（配置数）が多くなるほどモアレ縞の強度が増加し、フォトセンサＰＳの個数が少なくなるほどその強度が低下し、一定の依存性があることが判明した。
【００８２】
一方、画像読取部１００においては、被写体に応じて予め画像の読取精度が設定されている。例えば、上述した指紋画像を読み取る際には、少なくとも数点の特徴点を高い精度で識別できる程度の画素数が必要となるため、センサアレイ１４０に配列されるフォトセンサＰＳの個数を大幅に削減することはできない。
【００８３】
このような検証結果及び機能上の要求に基づいて、本発明においては、図１１に示したようなマトリクス状に規則的に配列されたフォトセンサＰＳｐのうち、図１０に示したように、１列おきに、当該列のフォトセンサＰＳをｙ方向に素子間ピッチＰＴｐ（あるいは、行間ピッチＰＴｃ）の半ピッチ分だけシフトさせて配列することにより、ｘ方向に直線状に配列されるフォトセンサＰＳの数を実質的に減少させるように設定する。
【００８４】
あるいは、図１１に示したようなマトリクス状に規則的に配列されたフォトセンサＰＳｐのうち、図１２に示したように、１行おきに、当該行のフォトセンサＰＳをｘ方向に素子間ピッチＰＴｐ（あるいは、列間ピッチＰＴｒ）の半ピッチ分だけシフトさせて配列することにより、ｙ方向に直線状に配列されるフォトセンサＰＳの数を実質的に減少させるように設定する。
【００８５】
これにより、図１１に示した通常のマトリクス配列構造に比較して、図１０に示した配列構造ではｘ方向（行方向）に配置されるフォトセンサＰＳの数を半減（１／２）することができ、また、図１２に示した配列構造ではｙ方向（列方向）の直線上に配置されるフォトセンサＰＳの数を半減（１／２）することができる。
【００８６】
したがって、規則的に設けられた画素アレイのブラックマトリクスの延在方向のうち、少なくとも特定の一方向に配列されるフォトセンサの配置数を低減することができるので、モアレ縞の発生を抑制して視認されない程度にすることができ、画像表示部（画素アレイ）に表示された画像情報の表示品位の劣化を抑制することができる。
【００８７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取部に適用されるセンサアレイの第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１３は、本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第２の実施形態を示す概略図であり、図１４は、本実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサの配列構造を説明するための概念図である。
【００８８】
本実施形態に係るセンサアレイ１４０Ｃにおいては、図１１に示すように、複数のフォトセンサＰＳｐが行及び列方向に、各々同一の素子間ピッチＰＴｐ（行間ピッチＰＴｃ及び列間ピッチＰＴｒ）を有して直線状に配列された、通常のマトリクス配列構造（図４参照）を有するフォトセンサアレイ１４０Ｐに対して、図１３に示すように、行方向において、１列おきに、当該列のフォトセンサＰＳを列方向（ｙ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ（又は、行間ピッチＰＴｃ）の半分の寸法（ＰＴｐ／２又はＰＴｃ／２）だけシフトさせた配列構造を有するとともに、列方向において、１行おきに、当該行のフォトセンサＰＳを行方向（ｘ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｐ（又は、列間ピッチＰＴｒ）の半分の寸法（ＰＴｐ／２又はＰＴｒ／２）だけシフトさせた配列構造を有している。
【００８９】
具体的には、図１４（ａ）に示すように、図１１に示した通常のマトリクス配列構造において、図１４（ｂ）に示すように、例えば、偶数列のフォトセンサＰＳｐのみが、列方向（ｙ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｓ（例えば、６０μｍ）の半分（半ピッチ＝３０μｍ）だけ、シフトした位置に配列されて、行方向に千鳥配列構造を有し、かつ、図１４（ｃ）に示すように、例えば、奇数行の、各々千鳥配列構造を有するフォトセンサＰＳｐのみが、行方向（ｘ方向）に、上記素子間ピッチＰＴｓの半分（３０μｍ）だけ、シフトした位置に配列されて、列方向にも千鳥配列構造を有している。
【００９０】
したがって、このような配列構造を有するセンサアレイにおいても、マトリクス状に規則的に配列されたフォトセンサを、１列おきに、当該列のフォトセンサをｙ方向に素子間ピッチ（あるいは、行間ピッチ）の半ピッチ分だけシフトさせて配列し、かつ、１行おきに、当該行のフォトセンサをｘ方向に素子間ピッチ（あるいは、列間ピッチ）の半ピッチ分だけシフトさせて配列することにより、ｘ方向及びｙ方向の２方向において、直線状に配列されるフォトセンサの数を減少（半減）させることができるので、モアレ縞の発生を大幅に抑制して、実質的にモアレ縞が視認されないようにすることができ、画像表示部（画素アレイ）に表示された画像情報の表示品位の劣化を顕著に抑制することができる。
【００９１】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取部に適用されるセンサアレイの第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、上述した第１及び第２の実施形態に係るセンサアレイに適用される信号線の接続構造について検討する。
【００９２】
図１５は、第１の実施形態に係る画像読取部のセンサアレイに適用される信号線の接続構造の一例を示す概略図であり、図１６は、第２の実施形態に係る画像読取部のセンサアレイに適用される信号線の接続構造の一例を示す概略図であり、図１７は、図１６に示した信号線の接続構造を説明するための詳細図である。ここで、図１７（ａ）は、第２の実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサと、ドレインライン及びソースラインとの接続構造のみを抽出した概略図であり、図１７（ｂ）は、第２の実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサと、トップゲートライン及びボトムゲートラインとの接続構造のみを抽出した概略図である。
【００９３】
上述したように、第１の実施形態においては、図１０、図１２に示したように、マトリクス状に規則的に配列されたフォトセンサＰＳｐのうち、１列おき又は１行おきに、当該列又は行のフォトセンサＰＳｐをｙ方向又はｘ方向に素子間ピッチの半ピッチ分だけシフトさせて配列することにより、各行又は各列のいずれか一方の方向においてフォトセンサＰＳが千鳥配列構造を有している。
【００９４】
そのため、フォトセンサＰＳとして、図５（ａ）に示したような配線構造を有するダブルゲート型フォトセンサを適用した場合、図１０に示したようなフォトセンサＰＳの配列構造においては、図１５（ａ）に示すように、列方向には直線状に配列されているので、フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓは、各々、直線状のドレインラインＬｄ及びソースラインＬｓにより相互に接続された配線構造（すなわち、図４、図１１に示したような通常のマトリクス配列構造における場合と同じ配線構造）を有し、一方、行方向には千鳥配列されているため、フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧは、各々、蛇行するように屈曲したトップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂにより接続された配線構造を有することになる。
【００９５】
また、図１２に示したようなフォトセンサの配列構造においては、図１５（ｂ）に示すように、列方向には千鳥配列されているため、フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓは、各々、蛇行するように屈曲したドレインラインＬｄ及びソースラインＬｓにより相互に接続された配線構造を有し、一方、列方向には直線状に配列されているので、フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧは、各々、直線状のトップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂにより接続された配線構造（すなわち、図４、図１１に示したような通常のマトリクス配列構造における場合と同じ配線構造）を有することになる。
【００９６】
したがって、第１の実施形態においては、モアレ縞を抑制するために、センサアレイ１４０Ａ、１４０Ｂのｘ方向又はｙ方向のいずれか一方向のフォトセンサＰＳの配置を、半ピッチ分シフトした千鳥配列構造とした場合、ドレインラインＬｄ及びソースラインＬｓ、あるいは、トップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂのいずれか一方のみを蛇行するように屈曲して配線すればよく、設計、製造プロセスの煩雑化や、歩留まりの低下、配線に寄生する抵抗成分や容量成分の増加を極力抑制することができる。
【００９７】
これに対して、第２の実施形態においては、図１３に示したように、マトリクス状に規則的に配列されたフォトセンサＰＳｐのうち、１列おき、かつ、１行おきに、当該列及び行のフォトセンサＰＳｐをｙ方向及びｘ方向に素子間ピッチの半ピッチ分だけシフトさせて配列することにより、各行及び各列の２方向においてフォトセンサＰＳが千鳥配列構造を有している。
【００９８】
そのため、フォトセンサとして、図５（ａ）に示したような配線構造を有するダブルゲート型フォトセンサを適用した場合、列方向に千鳥配列されたフォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓは、図１６、図１７（ａ）に示すように、各々、蛇行するように屈曲したドレインラインＬｄ及びソースラインＬｓにより相互に接続された配線構造を有し、また、行方向に千鳥配列されたフォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ及びボトムゲート端子ＢＧも、図１６、図１７（ｂ）に示すように、各々、蛇行するように屈曲したトップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂにより接続された配線構造を有することになる。
【００９９】
このように、ドレインラインＬｄ及びソースラインＬｓ、並びに、トップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂ（すなわち、センサアレイ１４０Ｃに配設される全ての信号線）が蛇行するように屈曲して配設された配線構造においては、配線パターンが複雑になって、設計、製造プロセスの煩雑化や増加、歩留まりの低下等が顕著となるうえ、配線長が長くなって当該配線に寄生する抵抗成分や容量成分も増大するため、画像読取部における駆動制御動作に大きな影響（動作遅延や誤動作等）を及ぼす可能性がある。
【０１００】
図１８は、本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第３の実施形態であって、該センサアレイに適用される信号線の接続構造の一例を示す概略図であり、図１９は、図１８に示した信号線の接続構造を説明するための詳細図である。ここで、図１９（ａ）は、本実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサと、ドレインライン及びソースラインとの接続構造のみを抽出した概略図であり、図１９（ｂ）は、本実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサと、トップゲートライン及びボトムゲートラインとの接続構造のみを抽出した概略図である。
【０１０１】
そこで、本実施形態に係るセンサアレイ１４０Ｃにおいては、上述したような検討内容に鑑みて、図１８（ａ）、図１９（ａ）に示すように、センサアレイ１４０Ｃに配置されたフォトセンサＰＳのうち、隣り合う列に配列された各フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ相互を共通の直線状のドレインラインＬｄにより接続し、また、同様に、ソース端子Ｓ相互を共通の直線状のソースラインＬｓにより接続した構成を有している。
【０１０２】
すなわち、図１８（ｂ）に示すように、千鳥配列構造を有して配置された各列（例えば、第１列）のフォトセンサＰＳに着目した場合、当該列（第１列）の左列のフォトセンサＰＳと右列のフォトセンサＰＳの素子構造を左右対称となる（左右反転する）ように形成し、例えば、これら左列と右列のフォトセンサのドレイン端子Ｄ（ドレイン電極１２）同士が、１本の共通の直線状のドレインラインＬｄに接続された構成を有している。
【０１０３】
また、隣り合う列相互（例えば、第１列の右列のフォトセンサＰＳと第２列の左列のフォトセンサＰＳ）に着目した場合、一方の列（第１列）の右列のフォトセンサＰＳと他方の列（第２列）の左列のフォトセンサＰＳの素子構造は相互に左右対称となるように形成されていることから、例えば、これら一方の列の右列と、他方の列の左列のフォトセンサＰＳのソース端子Ｓ（ソース電極１３）同士が、１本の共通の直線状のソースラインＬｓに接続された構成を有している。
【０１０４】
このような列方向の信号線の接続構造により、少なくとも、ドレインライン及びソースラインを直線状の配線パターンを有するように形成することができるので、上述したような配線パターンの複雑化（蛇行等）や配線長に起因する、設計、製造プロセスの煩雑化や歩留まりの低下、寄生抵抗や寄生容量による画像読取動作への影響等を排除することができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係るセンサアレイ１４０Ｃにおいては、図１８（ａ）、図１９（ｂ）に示すように、例えば、センサアレイ１４０Ｃに配置されたフォトセンサＰＳのうち、各行において、千鳥配列構造を有して配置された各フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧ相互を最短距離となる配線パターンを有するボトムゲートラインＬｂにより接続した構成を有しているものであってもよい。
【０１０６】
すなわち、図１９（ｂ）に示すように、千鳥配列構造を有して配置された各行（例えば、第１行）のフォトセンサＰＳに着目した場合、当該行（第１行）の上行のフォトセンサＰＳと下行のフォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧ（ボトムゲート電極ＢＧｘ）同士が、最短距離となる経路及び配線パターンを有するボトムゲートラインＬｂに接続された構成を有している。
【０１０７】
このような列方向の信号線の接続構造により、少なくとも、ボトムゲートラインの配線長を、フォトセンサの千鳥配列構造に起因する蛇行距離よりも短くすることができるので、上述したような配線に寄生する抵抗成分や容量成分による画像読取動作への影響を抑制することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、上述した第２の実施形態に示したように、センサアレイ１４０Ｃの行方向及び列方向の２方向に、各行及び各列のフォトセンサＰＳがそれぞれ千鳥配列構造を有して配置された構成を対象にして、信号線の接続構造を検証したが、同様の技術思想を上述した第１の実施形態に示したような、行方向又は列方向のいずれか一方向に、フォトセンサが千鳥配列構造を有して配置された構成に適用するものであってもよい。
【０１０９】
すなわち、行方向にのみフォトセンサＰＳが千鳥配列構造を有する場合（図１０に相当する構成の場合）には、図１９（ｂ）に示した場合と同様に、各行の上行のフォトセンサＰＳと下行のフォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧ（ボトムゲート電極ＢＧｘ）同士を、最短距離となる経路及び配線パターンを有するボトムゲートラインＬｂにより接続した構成を適用することができ、これにより、少なくとも、ボトムゲートラインの配線長を、フォトセンサの千鳥配列構造に起因する蛇行距離よりも短くすることができる。
【０１１０】
また、列方向にのみフォトセンサＰＳが千鳥配列構造を有する場合（図１２に相当する構成の場合）には、図１８（ｂ）、図１９（ａ）に示した場合と同様に、各列の左列のフォトセンサＰＳと右列のフォトセンサＰＳの素子構造を左右対称となる（左右反転する）ように形成し、例えば、これら左列と右列のフォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ（ドレイン電極１２）同士を、１本の共通の直線状のドレインラインＬｄにより接続し、さらに、隣り合う列の右列と左列のフォトセンサＰＳのソース端子Ｓ（ソース電極１３）同士を、１本の共通の直線状のソースラインＬｓにより接続した構成を適用することができ、これにより、少なくとも、ドレインライン及びソースラインを直線状の配線パターンを有するように形成することができる。
【０１１１】
（画像読取エリアと画像表示エリアとの関係）
次いで、本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリア（検知エリア）と、画像表示部における画像表示エリアとの関係について、図面を参照して説明する。
図２０は、本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリア（画像読取領域）と、画像表示部における画像表示エリア（画像表示領域）との関係を示す概念図である。なお、図２０においては、画像読取エリアを明確にするために便宜的にハッチングを施した。
【０１１２】
本実施形態に係る画像読取装置は、図１に示したように、単一のバックライト３００の放射面側に、透過型の画素アレイ２５０を有する画像表示部２００、及び、透過型のセンサアレイ１４０を有する画像読取部１００が順次に積層配置された構成を有している。ここで、画像表示部２００は、画素アレイ２５０により規定される画像表示エリアを有し、画像読取部１００は、該画像表示エリアを透過して放射される光を、さらに視野側に透過するとともに、センサアレイ１４０により規定される画像読取エリア（検知エリア）ＡＲｆを有している。
【０１１３】
この画像読取部１００における画像読取エリアと、画像表示部２００における画像表示エリアとの関係は、例えば、図２０（ａ）に示すように、画像読取エリアＡＲｆと画像表示エリアＡＲｉとが、略同一の領域を有して、平面的に重なるように設定されるものであってもよいし、図２０（ｂ）に示すように、画像読取エリアＡＲｆが画像表示エリアＡＲｉに含まれる一部の領域にのみ平面的に重なるように（すなわち、画像読取エリアＡＲｆを画像表示エリアＡＲｉに比較して小さくなるように）設定するものであってもよい。
【０１１４】
なお、図２０（ｂ）に示した構成においては、画像表示エリアＡＲｉ（表示画素アレイ２５０）の略中央領域にのみ画像読取エリアＡＲｆが設定され、画像表示エリアＡＲｉに平面的に重なる画像読取エリアＡＲｆ以外の領域（すなわち、画像読取エリアＡＲｆの周辺領域）には、フォトセンサＰＳが形成されないことになり、画像読取エリアＡＲｆとそれ以外の領域では、画像読取部１００（センサアレイ１４０）を介して視野側に放射される光の透過率が異なることになる。そのため、画像情報の表示時に視認される、表面輝度にバラツキが生じ、表示画質の低下を招く可能性がある。
【０１１５】
そこで、画像読取エリアＡＲｆが画像表示エリアＡＲｉに比較して小さくなるように設定した構成においては、例えば、画像読取エリアＡＲｆ以外の、画像表示エリアＡＲｉに対応する全領域（画像読取エリアＡＲｆの周辺領域）に、画像読取エリアＡＲｆと同様に、ダミーのフォトセンサ（ダミー画素）及び信号ライン（例えば、上述したトップゲートラインＬｔやボトムゲートラインＬｂ、ドレインラインＬｄ、ソースラインＬｓに相当するダミー配線）を設けることにより、画像表示エリアＡＲｉの全域において表面輝度を均一化することができ、表示画質の劣化を抑制することができる。
【０１１６】
したがって、このような画像読取装置によれば、液晶画素や有機ＥＬ素子、発光ダイオード等の周知の表示画素からなる画素アレイを備えた画像表示部の前面に、ダブルゲート型フォトセンサ等からなる透過型のセンサアレイを備えた画像読取部を配置し、画像表示部の画像表示エリアと画像読取部の画像読取エリアとが平面的に重なるように設定することにより、画像表示部（画像表示エリア）に表示された画像情報が、透明な画像読取部（画像読取エリア）を介して、視野側から良好な輝度階調で視認することができるとともに、被写体画像（指紋画像等）を適切な読取精度及び充分な読取面積で読み取ることができる。
【０１１７】
また、画像表示部（画素アレイ）の視野側に、別個に製造した画像読取部（センサアレイ）を平面的に重ね合わせた（積層配置した）構成を適用することができるので、既存の画像表示部（液晶表示装置）や画像読取部（指紋読取センサ）における製造技術や設計資産をそのまま流用することができ、製品の歩留まりの低下や製造コストの上昇を抑制することができるうえ、例えば、携帯型の電子機器等の筐体にすでに設けられている表示パネル（画像表示部）の前面に重ねて比較的薄い指紋読取センサ（画像読取部）を配置することができるので、電子機器の大幅な大型化や肉厚化を招くことがない。
【０１１８】
特に、画像表示部の視野側に配置される画像読取部（センサアレイ）として、透明な絶縁性基板上に、半導体製造技術を用いて形成した薄膜トランジスタ構造を有するダブルゲート型フォトセンサを適用した場合には、センサアレイを含む画像読取部の構成を、従来技術に示したような光学式の画像読取部（指紋読取センサ）に比較して大幅に薄型化することができるので、画像読取装置が搭載された電子機器の小型薄型化を実現することができる。
【０１１９】
＜画像読取装置の他の構成例＞
次に、本発明に係る画像読取装置の他の実施形態について説明する。
図２１は、本発明に係る画像読取装置の他の実施形態を示す全体構成図である。ここで、図２１（ａ）は、本実施形態に係る画像読取装置の全体構成を示す概略斜視図であり、図２１（ｂ）は、画像読取装置の全体構成を示す概略断面図である。なお、上述した実施形態に示した全体構成と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【０１２０】
上述した実施形態（図１参照）においては、本発明に係る画像読取装置に適用される画像表示部２００として、透過型の液晶画素アレイ（液晶表示パネル）２５０を備え、該画像表示部２００の背面側に、面光源型のバックライト３００を配置した構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁性の主基板４１０上に有機ＥＬ素子や発光ダイオード等の発光素子を含む表示画素を２次元配列した画素アレイ４３０を備えた自己発光型の画像表示部４００を適用するものであってもよい。
【０１２１】
ここで、例えば、有機ＥＬ素子を発光素子として含む表示画素を適用する場合にあっては、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記主基板４１０の一面側に、各画素領域に対応して有機ＥＬ層及び電極層（図示を省略）が形成された複数の表示画素を、２次元配列した画素アレイ４３０により画像表示エリアが規定され、主基板４１０上に配置された表示駆動ドライバ４２０からの制御信号に基づいて、表示駆動動作が制御される。
【０１２２】
このような自己発光型の画像表示部を備えた画像読取部によれば、当該画像表示部からの放射光により、所望の画像情報の画示動作、及び、視野側に配置された透過型の画像読取部における被写体画像の読み取り動作を実現することができるので、上述したバックライトや、該バックライトを発光駆動制御するための制御回路や電源回路等を省略して画像読取装置の装置構成をより小型、軽量、薄型化することができすることができるとともに、消費電力の削減を図ることができる。
【０１２３】
なお、上述した各実施形態においては、画像読取部に適用されるフォトセンサとして、ダブルゲート型フォトセンサを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要するに、センサアレイが透過型のフォトセンサにより構成され、画像表示部において表示された画像情報が、該フォトセンサを備えた画像読取部を介して、視野側から良好な輝度階調で視認することができるものであれば、他の素子構造を有するものであってもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明に係る画像読取装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一構成例を示す要部構成図である。
【図３】本実施形態に係る画像表示部に適用されるブラックマトリクスの一例を示す概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一構成例を示す要部構成図である。
【図５】本実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。
【図６】本実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。
【図７】本実施形態に係る画像読取部に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】本実施形態に係る画像読取部（フォトセンサアレイ）における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】本実施形態に係る画像読取部を指紋読取センサに適用した場合の指紋画像の読み取り動作を示す概念図である。
【図１０】本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第１の実施形態を示す概略図である。
【図１１】本実施形態に係るセンサアレイとの比較のための、通常のマトリクス配列構造を有するセンサアレイを示す概略図である。
【図１２】本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第１の実施形態の他の例を示す概略図である。
【図１３】本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第２の実施形態を示す概略図である。
【図１４】本実施形態に係るセンサアレイにおけるフォトセンサの配列構造を説明するための概念図である。
【図１５】第１の実施形態に係る画像読取部のセンサアレイに適用される信号線の接続構造の一例を示す概略図である。
【図１６】第２の実施形態に係る画像読取部のセンサアレイに適用される信号線の接続構造の一例を示す概略図である。
【図１７】図１６に示した信号線の接続構造を説明するための詳細図である。
【図１８】本発明に係る画像読取装置に適用される画像読取部のセンサアレイの第３の実施形態である。
【図１９】図１８に示した信号線の接続構造を説明するための詳細図である。
【図２０】本実施形態に係る画像読取部における画像読取エリアと、画像表示部における画像表示エリアとの関係を示す概念図である。
【図２１】本発明に係る画像読取装置の他の実施形態を示す全体構成図である。
【図２２】従来技術における指紋読取装置を搭載した携帯型の電子機器（携帯電話機）の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１００      画像読取部
１１０      絶縁性基板
１２０      走査ドライバ
１３０      読出ドライバ
１４０      センサアレイ
２００      画像表示部
２１０      絶縁性基板
２２０      対向基板
２３０      表示駆動ドライバ
２５０      画素アレイ
３００      バックライト
ＰＳ        フォトセンサ
Ｐｘ        液晶画素
ＰＴｐ      素子間ピッチ
ＰＴｃ      行間ピッチ
ＰＴｒ      列間ピッチ
【図１】
2006086333.tif 000003
【図２】
2006086333.tif 000004
【図３】
2006086333.tif 000005
【図４】
2006086333.tif 000006
【図５】
2006086333.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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