(57)【要約】【課題】搭載対象となる電子機器の装置規模を小型化しつつ、良好な被写体画像の読み取り、及び、良好な画質の画像表示を実現することができる画像読取装置を安価に提供するとともに、該画像読取装置を適用して良好に使用者本人の認証処理を行うことができる個人認証システムを提供する。【解決手段】画像読取装置は、透明基板の一面側に表示画素がマトリクス状に形成された透過型の表示パネル２１０と、透明基板の他面側に設けられ、表示パネル２１０の全域を均一に照射するように光を放射する面光源２２０と、表示パネル２１０の視野側に設けられ、特定の領域に撮像エリアＡＲｆが設定されたフォトセンサアレイ１００と、を備えて構成されている。すなわち、表示パネル２１０と、ダブルゲート型フォトセンサ１０を適用したフォトセンサアレイ１００が同一領域に重ね合わせるように形成された構成を有している。【選択図】  図５
2004272322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列され、表示階調に応じた光を視野側に放射する複数の表示画素を備えて、画像表示領域を構成する表示手段と、
前記表示手段の前記視野側に、前記画像表示領域の全域を覆って積層配置され、被写体が載置され、該被写体画像を明暗情報として読み取る機能を有し、マトリクス状に配列された読取画素を備える読取手段と、を具備し、
前記読取手段は、前記画像表示領域の全域における前記表示画素から放射される光を前記視野側に透過し、前記読取画素は、前記画像表示領域の少なくとも一部からなる、前記被写体が載置される第１の領域を含む第２の領域に配列され、該第１の領域においてのみ、前記被写体画像の読み取りが行われるように構成されていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記読取手段における、前記第２の領域の、前記第１の領域を除く領域に配列される前記読取画素は、前記第１の領域に配列される前記読取画素と同じ構造、同じ配列間隔を有す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】
前記読取手段は、前記画像表示領域内の、前記第２の領域を除く第３の領域に、前記被写体画像を読み取るための前記読取画素に接続された特定の配線群のみが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】
前記読取手段は、前記表示画素から放射され、前記読取手段を透過し、載置された前記被写体により反射された光を前記光量検出機能により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記読取画素は、透過性を有する基板上に、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ソース電極及びドレイン電極と、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被写体検知面と、を有し、
前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記読取画素を初期化し、前記ドレイン電極にプリチャージパルスを印加した後、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に、前記基板側から入射し、前記被写体検知面に載置された前記被写体に反射して前記チャネル領域に入射した光の量に応じた電荷を蓄積し、該電荷量に対応する電圧を出力電圧として出力し、
前記画像読取装置は、前記プリチャージパルスに係る信号電圧と前記出力電圧との差分を、前記明暗情報として観測することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記表示手段は、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、液晶画素をマトリクス状に配列した構成を有する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請求項１乃至５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記発光手段は、前記特定の一面のうち、前記第１の領域以外の領域に対応する発光領域に、前記放射する光の輝度を低減する輝度調整手段が設けら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８】
前記発光手段は、発光素子を前記特定の一面にマトリクス状に配列した構成を有す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９】
前記発光手段は、少なくとも、前記第１の領域以外の領域に対応する発光領域に配列された前記発光素子の発光輝度を、前記第１の領域に対応する発光領域に配列された前記発光素子の発光輝度よりも相対的に低く設定することを特徴とする請求項８記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記表示手段は、発光素子を含む表示画素がマトリクス状に配列されて構成された、自己発光型の表示パネルを備え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１１】
前記表示手段は、少なくとも、前記第１の領域以外の領域に対応する表示領域に配列された前記表示画素の発光輝度を、前記第１の領域に対応する表示領域に配列された前記表示画素の発光輝度よりも相対的に高く設定す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】
マトリクス状に配列され、表示階調に応じた光を視野側に放射する複数の表示画素を備えて、画像表示領域を構成する表示手段と、前記表示手段の前記視野側に、前記画像表示領域の全域を覆って積層配置され、前記画像表示領域の全域における前記表示画素から放射される光を前記視野側に透過するとともに、被写体が載置されて、該被写体画像を明暗情報として読み取る機能を有し、前記画像表示領域の少なくとも一部からなる、前記被写体が載置される第１の領域を含む第２の領域にマトリクス状に配列され、該第１の領域においてのみ、前記被写体画像の読み取りが行われるように構成されている読取画素を備える読取手段と、を具備する画像読取装置と、
少なくとも、前記読取手段により読み取った前記被写体画像の明暗情報を送信するとともに、該明暗情報についての認証処理に関する情報を受信する通信手段と、
を搭載した電子機器を用い、
前記表示手段により規定される画像表示領域内の特定の領域に、前記被写体の載置を誘導するための表示を行うステップと、
前記読取手段により前記特定の領域に載置された前記被写体の画像を明暗情報として読み取るステップと、
前記通信手段により前記明暗情報を、所定の電気通信回線網を介して、認証手段に送信するステップと、
前記認証手段により予め登録された登録情報と前記明暗情報とを照合して、認証処理を行うステップと、
前記通信手段により前記認証処理の結果を、前記電気通信回線網を介して、受信するステップと、
少なくとも、前記表示手段により前記認証処理の結果を表示するステップと、を含むことを特徴とする個人認証システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置及び個人認証システムに関し、特に、携帯型の電子機器等に良好に搭載可能な画像読取装置、及び、該画像読取装置を適用し、電気通信回線を介して個人固有の情報を送受信することにより使用者本人の認証を行う個人認証システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、個人認証技術の一例である指紋読取装置（指紋読取センサ）としては、大別して、被写体（指）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被写体画像（指紋）を読み取る半導体式（静電容量読取型）の装置構造や、被写体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）の装置構造が知られている。
【０００３】
上述した半導体式の指紋読取センサにおいては、被写体が載置され、該被写体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、光学式の指紋読取センサにおいては、被写体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センサの静電気破損や、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。
【０００４】
ところで、近年、携帯電話やノートパソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）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りコミュニケーションを図ったり、大量の情報を持ち歩いたりすることができる利便性を有している反面、個人情報が漏洩したり、重要な機密情報が盗まれたりするという危険性を有している。そのため、このような各種の情報の盗難や漏洩を防止し、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、認証する個人認証システムの搭載が重要になってきている。
【０００５】
ここで、フォトセンサとして多用されているＣＣＤやＣＭＯＳセンサは、周知のように、半導体基板上に形成される構成を有しており、不透明であるため、このようなフォトセンサを直接、表示部上に設けることはできなかった。そこで、電子機器、特に携帯型の電子機器、に個人認証システムを搭載する場合の一例として、例えば、特許文献１等に記載されているように、電子機器が有している表示部等の、本来の機能や構成とは別に、指紋読取センサを電子機器の筐体の一部に設けるようにする構成が知られている。しかしながら、このような構成とした場合には、電子機器の大きさが増大してしまい、携帯型の電子機器における可搬性を阻害してしまうという問題があった。
【０００６】
また、電子機器に個人認証システムを搭載する場合の他の例として、例えば、特許文献２や特許文献３に記載されているように、電子機器が本来有している表示パネルと、指紋読取センサとを一体化して搭載するようにしたものが知られている。
すなわち、特許文献２には、バックライトを備えた液晶表示パネル上にプリズムを設けて、被写体画像（指紋画像）をフォト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。
【０００７】
【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）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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、特許文献２における構成のように、液晶表示パネル上にプリズム等の光学部材を設け、側面に設けたフォトセンサに被写体画像を導くようにした構成においては、被写体画像をフォトセンサまで導くために、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）やフォトセンサ等を液晶表示パネルの設置領域の外部に設ける必要があり、電子機器を十分に小型化することが困難である、という問題を有している。
【０００９】
また、特許文献３等における構成のように、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、既存の液晶表示パネルやフォトセンサアレイ等のデバイスや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し、微細加工が必要となるため、製品歩留まりの低下を招き、製品コストが上昇するという問題を有している。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、搭載対象となる電子機器の装置規模を小型化しつつ、良好な被写体画像の読み取り、及び、良好な画質の画像表示を実現することができる画像読取装置を安価に提供するとともに、該画像読取装置を適用して良好に使用者本人の認証処理を行うことができる個人認証システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像読取装置は、マトリクス状に配列され、表示階調に応じた光を視野側に放射する複数の表示画素を備えて、画像表示領域を構成する表示手段と、前記表示手段の前記視野側に、前記画像表示領域の全域を覆って積層配置され、被写体が載置されて、該被写体画像を明暗情報として読み取る機能を有し、マトリクス状に配列された読取画素を備える読取手段と、を具備し、前記読取手段は、前記画像表示領域の全域における前記表示画素から放射される光を前記視野側に透過し、前記読取画素は、前記画像表示領域内の少なくとも一部からなる、前記被写体が載置される第１の領域を含む第２の領域に配列され、該第１の領域においてのみ、前記被写体画像の読み取りが行われるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記読取手段における、前記第２の領域の、前記第１の領域を除く領域に配列される前記読取画素は、前記第１の領域に配列される前記読取画素と同じ構造、同じ配列間隔を有することを特徴とする。
請求項３記載の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記読取手段は、前記画像表示領域内の、前記第２の領域を除く第３の領域に、前記被写体画像を読み取るための前記読取画素に接続された特定の配線群のみが配列されていることを特徴とする。
請求項４記載の画像読取装置は、請求項１に記載の画像読取装置において、前記読取手段は、前記表示画素から放射され、前記読取手段を透過し、載置された前記被写体により反射された光を前記光量検出機能により受光して、前記被写体画像を読み取ることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の画像読取装置は、請求項１乃至５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ソース電極及びドレイン電極と、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被写体検知面と、を有し、前記第１のゲート電極にリセットパルスを印加して前記読取画素を初期化し、前記ドレイン電極にプリチャージパルスを印加した後、前記第２のゲート電極に読み出しパルスを印加することにより、前記初期化終了から前記読み出しパルスの印加までの電荷蓄積期間に、前記基板側から入射し、前記被写体検知面に載置された前記被写体に反射して前記チャネル領域に入射した光の量に応じた電荷を蓄積し、該電荷量に対応する電圧を出力電圧として出力し、前記画像読取装置は、前記プリチャージパルスに係る信号電圧と前記出力電圧との差分を、前記明暗情報として観測することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の画像読取装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像読取装置において、前記表示手段は、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、液晶画素をマトリクス状に配列した構成を有する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７の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記発光手段は、前記特定の一面のうち、前記第１の領域以外の領域に対応する発光領域に、前記放射する光の輝度を低減する輝度調整手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記発光手段は、発光素子を前記特定の一面にマトリクス状に配列した構成を有することを特徴とする。
請求項９の画像読取装置は、請求項８記載の画像読取装置において、前記発光手段は、少なくとも、前記第１の領域以外の領域に対応する発光領域に配列された前記発光素子の発光輝度を、前記第１の領域に対応する発光領域に配列された前記発光素子の発光輝度よりも相対的に低く設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記表示手段は、発光素子を含む表示画素がマトリクス状に配列されて構成された、自己発光型の表示パネルを備えることを特徴とする。
請求項１１記載の画像読取装置は、請求項１０記載の画像読取装置において、前記表示手段は、少なくとも、前記第１の領域以外の領域に対応する表示領域に配列された前記表示画素の発光輝度を、前記第１の領域に対応する表示領域に配列された前記表示画素の発光輝度よりも相対的に高く設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２記載の個人認証システムは、マトリクス状に配列され、表示階調に応じた光を視野側に放射する複数の表示画素を備えて、画像表示領域を構成する表示手段と、前記表示手段の前記視野側に、前記画像表示領域の全域を覆って積層配置され、前記画像表示領域の全域における前記表示画素から放射される光を前記視野側に透過するとともに、被写体が載置されて、該被写体画像を明暗情報として読み取る機能を有し、前記画像表示領域の少なくとも一部からなる、前記被写体が載置される第１の領域を含む第２の領域にマトリクス状に配列され、該第１の領域においてのみ、前記被写体画像の読み取りが行われるように構成されている読取画素を備える読取手段と、を具備する画像読取装置と、少なくとも、前記読取手段により読み取った前記被写体画像の明暗情報を送信するとともに、該明暗情報についての認証処理に関する情報を受信する通信手段と、を搭載した電子機器を用い、前記表示手段により規定される画像表示領域内の特定の領域に、前記被写体の載置を誘導するための表示を行うステップと、前記読取手段により前記特定の領域に載置された前記被写体の画像を明暗情報として読み取るステップと、前記通信手段により前記明暗情報を、所定の電気通信回線網を介して、認証手段に送信するステップと、前記認証手段により予め登録された登録情報と前記明暗情報とを照合して、認証処理を行うステップと、前記通信手段により前記認証処理の結果を、前記電気通信回線網を介して、受信するステップと、少なくとも、前記表示手段により前記認証処理の結果を表示するステップと、含むことを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明に係る画像読取装置は、面光源（発光手段）を備えた透過型の表示パネルや、自己発光型の表示パネルの前面（視野側）に、透過型のフォトセンサアレイが、表示パネルの画像表示領域の全域を覆って積層配置され、被写体が載置されて、表示パネルから放射される光を用いて被写体画像を読み取る構成を有し、該フォトセンサアレイは、表示パネルの画像表示領域の少なくとも一部からなる、被写体が載置される第１の領域（撮像エリア）を含む第２の領域に読取画素が配列され、第１の領域においてのみ被写体画像の読み取りが行われるように構成されている。
【００１９】
具体的には、読取画素は透明基板上に形成され、該読取画素が、基板上の上記撮像エリア以外の領域にも、撮像エリアと同じ間隔でマトリクス状に形成されるように構成されている。ここで、撮像エリア以外の領域に形成されたフォトセンサについては、実質的に、画像読取動作を行わないように設定する。
また、他の構成としては、少なくとも、面光源の発光領域のうち、撮像エリア以外の領域に対応する領域の発光輝度を、それ以外の領域の発光輝度に対して、相対的に低く設定する構成を適用する。
【００２０】
このような構成を有する画像読取装置によれば、画像表示領域内の特定の領域に設定された撮像エリアに被写体を載置して、その画像パターンを読み取る画像読取動作を良好に実現することができるとともに、表示パネルに表示された画像情報を、フォトセンサアレイを介して、視野側に鮮明に表示する画像表示動作を良好に実現することができる。
【００２１】
ここで、フォトセンサアレイを構成するフォトセンサとして、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することができるので、表示パネルを含む画像読取装置の構成を薄型化することができる。さらに、表示パネルとして、発光素子をマトリクス状に配列した自己発光型の表示パネル（例えば、有機ＥＬパネル等）を適用することもでき、画像表示装置の構成を一層薄型化することができる。
【００２２】
また、ダブルゲート型フォトセンサを用いたフォトセンサアレイにおいては、被写体に照射し、反射した光の受光量に基づいて明暗情報を取得する画像読取動作を採用しているので、静電気による影響を受けにくく、静電破壊や使用者が感じる不快感を良好に抑制することができる。さらに、表示パネルの視野側に、別個に製造したフォトセンサアレイを重ね合わせた構成を有しているので、既存の製造技術や設計資産をそのまま流用することができ、製品の歩留まりを向上させて製品コストの削減を図ることができる。
【００２３】
そして、本発明に係る個人認証システムは、上述したような表示パネルの前面にフォトセンサアレイが配置された構成を有する画像読取装置を、個人での利用を前提とした電子機器に搭載し、表示パネルに個人情報（例えば、指紋データ）の読取動作を誘導するための表示を行って、当該情報を取得し、ネットワーク（電気通信回線網）を介して、当該情報を送信して使用者の認証、識別処理を行うように構成されている。
これにより、個人認証機能を搭載した電子機器を小型薄型化、軽量化することができるとともに、インターネットショッピング等、個人認証が必要な場合に、個人情報を良好な状態で確実に取得することができ、認証精度の高い個人認証システムを実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。
まず、本発明に係る画像読取装置に適用可能なフォトセンサの構成について説明する。
【００２５】
＜ダブルゲート型フォトセンサ＞
図１は、本発明に係る画像読取装置に適用可能なダブルゲート型トランジスタによるフォトセンサ（以下、「ダブルゲート型フォトセンサ」と記す）の概略構成を示す断面構造図である。
図１（ａ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１０は、概略、励起光（ここでは、可視光）が入射されると、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、半導体層１１の両端に、各々ｎ＋シリコンからなる不純物層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及びソース電極１３と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜１４及び上部（トップ）ゲート絶縁膜１５を介して形成された酸化スズ膜や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（第１のゲート電極）２１と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部（ボトム）ゲート絶縁膜１６を介して形成されたクロム、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ボトムゲート電極（第２のゲート電極）２２と、を有して構成されている。そして、このような構成を有するダブルゲート型フォトセンサ１０は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１９上に形成されている。
【００２６】
なお、図１（ａ）において、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２１上に設けられる保護絶縁膜２０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、図面下方に設けられた光源（図示を省略）からの照射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜２０の上面に設けられた検知面（被写体検知面）ＤＴＣに載置された被写体に反射して、図面上方からダブルゲート型フォトセンサ１０（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。
【００２７】
なお、このようなダブルゲート型フォトセンサ１０は、一般に、図１（ｂ）に示すような等価回路により表される。ここで、ＴＧはトップゲート電極２１に電気的に接続されたトップゲート端子、ＢＧはボトムゲート電極２２に電気的に接続されたボトムゲート端子、Ｓはソース電極１３に電気的に接続されたソース端子、Ｄはドレイン電極１２に電気的に接続されたドレイン端子である。
【００２８】
＜フォトセンサシステム＞
図２は、上述したダブルゲート型フォトセンサを透明な絶縁性基板上に２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの概略構成図である。
図２に示すように、フォトセンサシステムは、大別して、多数のダブルゲート型フォトセンサ１０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フォトセンサアレイ１００と、各ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧ（トップゲート電極２１）を行方向に接続して伸延するトップゲートライン１０１と、各ダブルゲート型フォトセンサ１０のボトムゲート端子ＢＧ（ボトムゲート電極２２）を行方向に接続して伸延するボトムゲートライン１０２と、各ダブルゲート型フォトセンサ１０のドレイン端子Ｄ（ドレイン電極１２）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）１０３と、ソース端子Ｓ（ソース電極１３）を接地電位に共通に接続するソースライン（コモンライン）１０４と、トップゲートライン１０１に接続されたトップゲートドライバ１１０と、ボトムゲートライン１０２に接続されたボトムゲートドライバ１２０と、ドレインライン１０３に接続され、コラムスイッチ１３１、プリチャージスイッチ１３２、出力アンプ１３３等を備えてなるドレインドライバ１３０と、を有して構成されている。
【００２９】
なお、図２において、φｔｇは、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、φｂｇは、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、φｐｇは、プリチャージ電圧Ｖｐｇを印加するタイミングを制御するプリチャージ信号である。
【００３０】
＜フォトセンサシステムの駆動制御動作＞
図３は、上述したフォトセンサシステムにおける基本的な駆動制御方法を示すタイミングチャートである。図４は、上述したようなフォトセンサシステムを画像読取装置（指紋読取装置）に適用した場合の要部断面図である。ここでは、フォトセンサシステムの駆動制御方法として、被写体として指紋を読み取る場合について説明する。なお、図４においては、図示の都合上、フォトセンサシステムの断面部分を表すハッチングの一部を省略する。
【００３１】
図３に示すように、まず、リセット動作（初期化動作）においては、トップゲートドライバ１１０によりトップゲートライン１０１を介して、ｉ行目（ｉは任意の自然数；ｉ＝１、２、・・・ｎ）のダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート端子ＴＧにリセットパルス（例えば、Ｖｔｇ＝＋１５Ｖのハイレベル）φＴｉを印加して、半導体層１１、及び、ブロック絶縁膜１４における半導体層１１との界面近傍に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出する（リセット期間Ｔｒｓｔ）。
【００３２】
次いで、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）においては、トップゲートドライバ１１０によりトップゲート端子ＴＧにローレベル（例えば、Ｖｔｇ＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、リセット動作を終了し、キャリヤ蓄積動作による電荷蓄積期間Ｔａがスタートする。
電荷蓄積期間Ｔａにおいては、図４に示すように、図１に示したダブルゲート型フォトセンサ１０が形成された透明な絶縁性基板１９下方に設けられたバックライト（光源）ＢＬから、検知面ＤＴＣに載置された被写体（指）ＦＧに対して照射光Ｌａが照射され、その反射光Ｌｂが透明電極層からなるトップゲート電極２１を通過して半導体層１１に入射する。
【００３３】
ここで、照射光Ｌａは、ダブルゲート型フォトセンサ１０（詳しくは、ボトムゲート電極２２、ドレイン電極１２、ソース電極１３）の形成領域を除く、透明な絶縁性基板１９と絶縁膜１５、１６、２０を透過して被写体ＦＧに照射される。被写体ＦＧに照射された照射光Ｌａは、検知面ＤＴＣと被写体ＦＧが密着する領域（被写体接触部；ここでは、指紋ＦＰの凸部ＦＰａ）においては、皮膚表層ＦＧｓ内を散乱、反射しながら伝搬して、その光Ｌｂの一部が、透明な絶縁膜２０、１５、１４及びトップゲート電極２１を透過して各ダブルゲート型フォトセンサ１０の半導体層１１に励起光として入射される。一方、検知面ＤＴＣと被写体ＦＧが密着しない領域（被写体非接触部；ここでは、指紋ＦＰの凹部ＦＰｂ及び指ＦＧの外縁部よりも外側の領域）においては、照射光Ｌａは、指紋検出面１３０ａと被写体ＦＧ間の空気層を通過し、指ＦＧに到達して皮膚表層ＦＧｓ内で散乱するが、皮膚表層ＦＧｓ内の光Ｌｃは光学的に空気層に抜けにくいため、凹部ＦＰｂに対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサ１０への入射が抑制される。
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。
【００３４】
そして、プリチャージ動作においては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ドレインドライバ１３０によりプリチャージ信号φｐｇに基づいてドレインライン１０３を介して、ドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（プリチャージ電圧）Ｖｐｇを印加し、ドレイン電極１２に電荷を保持させる（プリチャージ期間Ｔｐｒｃｈ）。
次いで、読み出し動作においては、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１２０によりボトムゲートライン１０２を介して、ボトムゲート端子ＢＧにハイレベル（例えば、Ｖｂｇ＝＋１０Ｖ）の読み出しパルスφＢｉを印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａに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がドレインドライバ１３０（コラムスイッチ１３１）により読み出される（読み出し期間Ｔｒｅａｄ）。
【００３５】
ここで、ドレイン電圧ＶＤの変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに受光した光量に密接に関連し、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、ドレイン電圧ＶＤ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ドレイン電圧ＶＤ（＝Ｖｒｄ）を検出することにより、ダブルゲート型フォトセンサ１１０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。
【００３６】
すなわち、トップゲートドライバ２１０からトップゲートライン１０１を介して、トップゲート端子ＴＧに信号φＴｉを印加することにより、フォトセンス機能（光量検出機能）が実現され、ボトムゲートドライバ２２０からボトムゲートライン１０２を介して、ボトムゲート端子ＢＧに信号φＢｉを印加し、ドレインライン１０３を介してドレイン電圧をドレインドライバ２３０に取り込んで、シリアルデータ又はパラレルデータの出力電圧Ｖｏｕｔとして出力することにより、選択読出機能が実現される。
【００３７】
そして、このような特定の行（ｉ行目）に対する一連の画像読取動作を１サイクルとして、上述したフォトセンサアレイ１００の各行（ｉ、ｉ＋１、・・・）に対して、同等の処理手順を繰り返すことにより、ダブルゲート型フォトセンサを用いたフォトセンサシステムを、被写体の２次元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装置として動作させることができる。
【００３８】
＜画像読取装置の第１の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態においては、フォトセンサとして、上述したダブルゲート型フォトセンサを適用した場合を示し、適宜、その構成及び駆動制御方法（図１乃至図４）を参照するものとする。
図５は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。なお、上述したフォトセンサシステムと同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００３９】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る画像読取装置は、概略、透明基板（図示を省略）の一面側に表示画素がマトリクス状に形成された透過型の表示パネル（表示手段）２１０と、透明基板の他面側に設けられ、表示パネル２１０の全域を均一に照射するように光を放射する面光源（バックライト；発光手段）２２０と、表示パネル２１０の視野側（透明基板の一面側）に設けられ、図２に示したフォトセンサシステムと同様の構成を有するフォトセンサアレイ（読取手段）１００、トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０と、を備えて構成されている。すなわち、本実施形態に係る画像読取装置は、画像表示装置（表示パネル２１０）と、ダブルゲート型フォトセンサを適用した画像読取装置（フォトセンサアレイ１００）が同一領域に平面的に重なるように形成された構成を有している。
【００４０】
表示パネル２１０は、画素電極と共通電極間に液晶分子が充填された液晶画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が接続された周知のＴＦＴ液晶表示パネルを良好に適用することができる。
面光源２２０は、蛍光管と導光板を適用した周知の構成のバックライトのほか、例えば、有機ＥＬ素子を２次元配列した構成や、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源からの光を導光板により拡散して放射するようにした構成等を良好に適用することができる。
この面光源２２０から放射される光は、表示パネル２１０における液晶画素に入射されて、所定の画像表示を行うために用いられるとともに、画像表示を透過した光がフォトセンサアレイ１００に入射されて、被写体画像を読み取るための、図４における照射光Ｌａ、として用いられる。
【００４１】
フォトセンサアレイ１００は、上記表示パネル２１０により規定される画像表示領域ＡＲｉと同等の広がりを有するように形成されるが、図５（ａ）に示すように、特定の領域のみが被写体画像を読み取るための撮像エリア（第１の領域、特定の領域）ＡＲｆに設定され、それ以外の領域は被写体画像の読み取りを行わないダミーエリア（第２の領域）ＡＲｄに設定されている。撮像エリアＡＲｆは、図５（ａ）に示すように、例えば、画像表示領域ＡＲｉ（又は、フォトセンサアレイ１００の形成領域）の略中央に位置し、任意の寸法の矩形形状（例えば、縦１２ｍｍ×横１０ｍｍの長方形）を有する領域に設定される。なお、撮像エリアＡＲｆの位置や寸法等は、本発明に係る画像読取装置が搭載される電子機器の形態や仕様に応じて、適宜変更されるものであってもよいことはいうまでもない。なお、図５（ａ）においては、撮像エリアＡＲｆを明確にするために、便宜的にハッチングを施した。
【００４２】
また、トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０は、上記フォトセンサアレイ１００が形成された透明な絶縁性基板１９の一面側であって、フォトセンサアレイ１００近傍の周辺領域に配置されている。
また、ここでは、上記トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０、ドレインドライバ１３０は、例えばシリコン基板によるＩＣチップとして形成され、絶縁性基板１９上に実装されるものとしたが、これに限るものではなく、例えば、絶縁性基板１９上に、フォトセンサアレイ１００の形成と同時に、一体化して形成されるものであってもよい。その場合、各ドライバ部分の厚さを薄くすることができて、これを備えた電子機器の厚さの増加を抑制することができる。
【００４３】
ここで、フォトセンサアレイ１００に設定する撮像エリアＡＲｆとそれ以外の領域の構成について詳しく説明する。ここでは、撮像エリアＡＲｆ以外の周辺領域に、撮像エリアＡＲｆを構成するダブルゲート型フォトセンサと各ドライバ１１０、１２０、１３０とを接続する配線のみが形成された構成を示して、本実施形態に係る画像読取装置の構成とを比較検討する。
図６は、撮像エリア以外の周辺領域に、配線領域を形成した場合の視野側における表面輝度の強度分布を示す概略図であり、図７は、本実施形態に係る画像読取装置におけるダブルゲート型フォトセンサと各配線の一接続例を示す概略図である。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、表示パネル２１０の視野側であって、撮像エリアＡＲｆの周辺領域（すなわち、図５（ａ）に示したダミーエリアＡＲｄに相当する）に、撮像エリアＡＲｆを構成するダブルゲート型フォトセンサとトップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０とを各々接続する配線が形成された配線領域ＡＷｔ、ＡＷｂ、ＡＷｄを形成した場合、図１に示したように、ダブルゲート型フォトセンサ１０のトップゲート電極２１は透明電極層により構成され、ボトムゲート電極２２、ドレイン電極１２及びソース電極１３は金属層等の不透明な電極層により構成されているため、これらの電極を各々トップゲート配線、ボトムゲート配線、ドレイン配線及びソース配線と一体的に形成した場合、上記撮像エリアＡＲｆからトップゲートドライバ１１０間の配線領域ＡＷｔは、透明なトップゲート配線のみが形成されるので透過性（透過率）が高くなり、これに対して、撮像エリアＡＲｆからボトムゲートドライバ１２０間、及び、撮像エリアＡＲｆからドレインドライバ１３０間の各配線領域ＡＷｂ、ＡＷｄは、不透明なボトムゲート配線及びドレイン配線が形成されるので透過性が低くなる。なお、図６（ａ）においても、撮像エリアＡＲｆを明確にするために、便宜的にハッチングを施した。
【００４５】
そのため、このような配線構造を有する画像読取装置の背面側に配置された面光源から、表示パネル２１０を介してフォトセンサアレイ１００に光を照射すると、図６（ｂ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１０、トップゲート配線（トップゲート電極２１）、ボトムゲート配線（ボトムゲート電極２２）、ドレイン配線（ドレイン電極１２）及びソース配線（ソース電極１３）の全てが形成された撮像エリアＡＲｆが最も暗く視認され（透過率が概ね８０％以下）、また、いずれの配線も形成されていない領域ＡＲｎ及びトップゲート配線のみが形成された配線領域ＡＷｔは明るく視認され、さらに、ボトムゲート配線又はドレイン配線が形成された配線領域ＡＷｂ、ＡＷｄはやや暗く視認される。なお、図６（ｂ）においては、各領域における発光輝度を、便宜的にハッチングで示した。
【００４６】
したがって、撮像エリアＡＷｆ以外の領域にダブルゲート型フォトセンサの配線のみを形成した構成を有する画像読取装置（フォトセンサアレイ）を、表示パネル２１０の視野側に配置した構成においては、配線領域ごとに表面輝度にバラツキが生じるため、表示パネル２１０に表示された画像情報の明るさにムラが生じ、表示品位が低下する問題がある。
【００４７】
そこで、本実施形態においては、表示パネル２１０により設定される画像表示領域ＡＲｉ内であって、撮像エリアＡＲｆ以外の領域にも、撮像エリアＡＲｆと同等に、ダブルゲート型フォトセンサ１０及び各配線を形成したダミーエリアＡＲｄを設けることにより、フォトセンサアレイ１００の全域で透過性（透過率）を略均一にして、表示パネル２１０に表示された画像情報の明るさのムラを低減させ、表示品位の低下を抑制するようにしている。
【００４８】
すなわち、本実施形態に係る画像読取装置においては、図７に示すように、表示パネル２１０の画像表示領域ＡＲｉ（概ねフォトセンサアレイ１００の形成領域に相当する）に対応する領域全体にわたり、ダブルゲート型フォトセンサ１０がマトリクス状に配列されるとともに、撮像エリアＡＲｆ内に形成されたダブルゲート型フォトセンサ１０のみが、トップゲート配線１０１、ボトムゲート配線１０２及びドレイン配線１０３を介して、各々トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０に接続された構成を有している。なお、図７においても、撮像エリアＡＲｆを明確にするために、便宜的にハッチングを施した。
【００４９】
ここで、表示パネル２１０の画像表示領域ＡＲｉに対応して形成される各ダブルゲート型フォトセンサ１０相互の配置間隔（ピッチ）は、少なくとも、表示パネル２１０に形成される表示画素間にダブルゲート型フォトセンサ１０が配置されるように設定され、かつ、表示画素相互のピッチよりも小さくなるように設定されている（ピッチが概ね５０μｍ以下）。これにより、ダブルゲート型フォトセンサ１０と表示画素が平面的に重ならないように配置することができ、表示パネル２１０により表示される画像情報がダブルゲート型フォトセンサ１０等により遮光される画素落ち等による画質の劣化を防止することができる。
【００５０】
また、ダミーエリアＡＲｄに形成されるダブルゲート型フォトセンサ１０は、図６に示したように上述したように、撮像エリアＡＲｆ、配線形成領域ＡＷｔ、ＡＷｂ、ＡＷｄ及びそれ以外の領域ＡＲｎにおける透過率を均一化して、画像情報表示時の発光輝度のばらつきを抑制するためのものであるので、トップゲート配線１０１、ボトムゲート配線１０２及びドレイン配線１０３には接続されているものの、トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０には接続されている必要はない。
【００５１】
このように、本実施形態に係る画像読取装置においては、画像表示装置の画像表示領域（すなわち、表示パネル）の全域に対応して、ダブルゲート型フォトセンサが配列されたフォトセンサアレイが設けられ、かつ、被写体画像を読み取る撮像エリアのダブルゲート型フォトセンサのみが所定の配線を介して各ドライバに接続され、一方、それ以外のダミーエリアのダブルゲート型フォトセンサが所定の配線のみに接続されて、各ドライバに接続されていない構成を有していることにより、表示パネルの視野側に配置される画像読取装置の撮像エリアとダミーエリアの双方（すなわち、フォトセンサアレイの全域）における透過率を均一化することができる。
【００５２】
したがって、表示パネル２１０上の特定の領域に設定された撮像エリアＡＲｆに被写体（例えば、指）を載置して、その画像パターン（指紋）を読み取る画像読取動作を良好に実現することができるとともに、表示パネル２１０に表示された画像情報を、フォトセンサアレイ１００を介して均一な明るさで視野側に表示する画像表示動作を良好に実現することができる。
【００５３】
また、画像表示装置の視野側に配置される画像読取装置（フォトセンサアレイ）として、半導体製造技術を適用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することができるので、フォトセンサアレイを含む画像読取装置の構成を、上述した光学式の画像読取装置（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、画像表示装置を含めた装置全体を薄く構成することができる。
【００５４】
また、ダブルゲート型フォトセンサを用いた画像読取装置においては、被写体に照射した光の散乱、反射により入射した光の受光量に基づいて明暗情報を取得する画像読取動作を採用しているので、フォトセンサアレイ上面の検知面に静電気放電用の導電層等を設けることにより、上述した半導体式の画像読取装置に比較して静電気による破壊や誤動作、使用者が感じる不快感を抑制する静電気対策を簡易に実現することができる。
【００５５】
さらに、画像表示装置（表示パネル）の視野側に、別個に製造した画像読取装置（フォトセンサアレイ）を重ね合わせた構成を有しているので、既存の画像表示装置や画像読取装置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、製品の歩留まりを向上させて製品コストの削減を図ることができる。したがって、携帯電話や携帯情報端末等のように、小型薄型化や軽量化が強く要求される電子機器の表示装置兼個人認証装置として良好かつ安価に適用することができる。
【００５６】
次いで、上述した第１の実施形態に係る画像読取装置の変形例について説明する。
図８は、本実施形態に係る画像読取装置におけるダブルゲート型フォトセンサと各配線の他の接続例を示す概略図である。また、図９は、本実施形態に係る画像読取装置の他の断面構成を示す概略図である。
【００５７】
本実施形態に係る画像読取装置の第１の変形例は、図８に示すように、表示パネル２１０により設定される画像表示領域ＡＲｉに対応する領域全体にわたり、ダブルゲート型フォトセンサ１０がマトリクス状に配列されるとともに、撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄに形成されたダブルゲート型フォトセンサ１０の全てが、トップゲート配線１０１、ボトムゲート配線１０２及びドレイン配線１０３を介して、各々トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０に電気的に接続された構成を有している。
【００５８】
このような構成を有する画像読取装置においては、表示パネル２１０の視野側に配置されたフォトセンサアレイ１００を構成するダブルゲート型フォトセンサ１０の全てが、各ドライバに接続されているが、上述したフォトセンサシステムの駆動制御動作に基づいて画像読取動作を実行する際に、被写体画像の明暗情報の読み取りは、被写体が載置された撮像エリアＡＲｆについてのみ実行されるように駆動制御する。
【００５９】
すなわち、上述した実施形態（図７参照）に示したように、画像表示領域ＡＲｉに対応する領域全域に、ダブルゲート型フォトセンサ１０及びトップゲート配線１０１、ボトムゲート配線１０２及びドレイン配線１０３を形成することにより、撮像エリアＡＲｆとその周辺領域（ダミーエリアＡＲｄ）における透過率を均一化して、画像情報表示時の発光輝度のばらつきを抑制することができるが、ドライバに接続されていないダブルゲート型フォトセンサ１０や各配線１０１、１０２、１０３は電気的に浮遊状態にあるので、例えば、画像読取動作時に、撮像エリアＡＲｆに配置されたダブルゲート型フォトセンサ１０や各配線１０１、１０２、１０３に駆動電圧が印加されることにより、あるいは、静電気に帯電した被写体が撮像エリアＡＲｆに載置されること等により、予期せぬ電圧が誘起される場合がある。
【００６０】
このような電圧は、撮像エリアＡＲｆ内のダブルゲート型フォトセンサ１０における読み取り動作に影響を与えたり、ドライバ内に過電流等が流れる原因となり、正常な画像読取動作に支障を来すことが考えられる。
そこで、本実施形態においては、ダミーエリアＡＲｄに配列されたダブルゲート型フォトセンサ１０を、撮像エリアＡＲｆに配列されたダブルゲート型フォトセンサ１０と同様に駆動電圧を印加して駆動制御することにより、上記予期せぬ電圧の誘起を防止して、より良好な画像読取動作を実現することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る画像読取装置の第２の変形例は、図５（ｂ）に示したように、フォトセンサアレイ１００の周辺領域に配置される各ドライバ１１０、１２０、１３０を、フォトセンサアレイ１００が形成される絶縁性基板１９上ではなく、画像読取装置及び画像表示装置の実装上、余裕のある空間に配置するようにした構成を有している。
【００６２】
具体的には、図９に示すように、画像読取装置の絶縁性基板１９の一面側に形成されたフォトセンサアレイ１００から、トップゲート配線１０１、ボトムゲート配線１０２及びドレイン配線１０３の各々に接続されたフレキシブルケーブルＣＢやＴＡＢテープを延在させて、例えば、画像表示装置（面光源２２０）の背面側の適当な空間に、トップゲートドライバ１１０、ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０を配置する。これにより、通常、ドライバＩＣチップの形態で提供され、絶縁性基板１９上に配置した場合に、フォトセンサアレイ１００に比較して大幅に厚みがある各ドライバ１１０、１２０、１３０を、実装上、余裕のある適当な空間に配置することができるので、画像表示装置を含む画像読取装置全体の厚みを一層薄くすることができる。
【００６３】
＜画像読取装置の第２の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第２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の第２の実施形態を示す概略構成図である。図１１は、本実施形態に係る画像読取装置における発光輝度の強度分布の一例を示す概略図である。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００６４】
本実施形態に係る画像読取装置は、画像表示装置（表示パネル２１０）により設定される画像表示領域ＡＲｉにおいて、表示される画像情報のうち、主要な情報ではない画像や比較的重要性の低い画像が表示される領域に対応して、画像読取装置（フォトセンサアレイ１００）の撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄを設定した構成を有している。
【００６５】
具体的には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、概ね、画像読取装置が搭載される電子機器において、画像表示領域ＡＲｉのうち、例えば、バッテリ残量や通信環境（電波強度）、時刻、動作モード等の機器の動作状態を表示する領域（以下、便宜的に「サブ表示領域」と記す）ＡＲａの略中央に撮像エリア（第１の領域；図中、便宜的にハッチングを施して示す）ＡＲｆを設定し、当該領域ＡＲａ内の撮像エリアＡＲｆに隣接する領域にダミーエリア（第２の領域）ＡＲｄを設定し、さらに、例えば、スケジュールやアドレス帳、文書編集画面、静止画や動画等の使用者の操作に応じた所望の画像情報を表示する領域（以下、便宜的に「メイン表示領域」と記す）ＡＲｂにトップゲート配線領域（第３の領域）ＡＷｔを設定する。
【００６６】
ここで、図１０（ａ）に示すように、メイン表示領域ＡＲｂにトップゲート配線領域ＡＷｔを設け、フォトセンサアレイ１００の上側にトップゲートドライバ１１０を配置した場合においては、トップゲート配線１０１が透明電極により構成されているので、該配線領域ＡＷｔにおける透過率（面光源から放射光の透過率）が高くなる。また、サブ表示領域ＡＲａに撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄを設け、該撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄの下側及び側方に、各々ボトムゲートドライバ１２０及びドレインドライバ１３０を配置した場合には、サブ表示領域ＡＲａにダブルゲート型フォトセンサ１０及び各配線１０１、１０２、１０３が配列されているので、該サブ表示領域ＡＲａにおける透過率が低くなる。
【００６７】
なお、メイン表示領域ＡＲｂにおいては、図１０（ａ）に示すように、実際に被写体画像を読み取る撮像エリアＡＲｆにのみ対応して、トップゲート配線１０１の配線領域ＡＷｔを形成するようにしてもよいし、サブ表示領域ＡＲａ（撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄ）に配列されたダブルゲート型フォトセンサ１０に対応して、メイン表示領域ＡＲｂの全域にトップゲート配線１０１の配線領域ＡＷｔを形成するようにしてもよい。この場合には、ダミーエリアＡＲｄに配列されたダブルゲート型フォトセンサ１０に接続されたトップゲート配線１０１は、上述した実施形態（図７、図８参照）と同様に、トップゲートドライバ１１０に電気的に接続しない構成としてもよいし、トップゲートドライバ１１０に接続して、撮像エリアＡＲｆに配列されたダブルゲート型フォトセンサ１０と同様に駆動電圧を印加して駆動制御するようにしてもよい。
【００６８】
これにより、所望の画像情報を表示するメイン表示領域ＡＲｂにおいては、明るく鮮明な画像表示が行われ、一方、主要ではない情報や重要性の低い画像を表示するサブ表示領域ＡＷｂにおいては、比較的暗く画質の低い画像表示が行われる。
したがって、サブ表示領域ＡＷｂにおいて、表示パネル２１０に表示された主要ではない情報の視認性をある程度確保しつつ、指紋等の被写体画像の読み取りを行うことができるとともに、メイン表示領域ＡＲｂにおいて、使用者が希望する情報を高画質で表示することができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、画像表示装置について、第１の実施形態（図５参照）に示したように、均一な光を放射する面光源２２０と透過型の表示パネル２１０からなる構成を適用することができ、この場合、上述したように、メイン表示領域ＡＲｂにおいては、明るい画像表示が行われ、サブ表示領域ＡＷｂにおいては、比較的暗い画像表示が行われる。
【００７０】
これに対して、本実施形態においては、面光源から放射される光の輝度を予め制御することにより、トップゲート配線１０１の配線領域ＡＷｔと、撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄにおける視野側での発光輝度が均一になるように設定（すなわち、画像表示領域ＡＲｉの全域を均一な明るさで画像表示）することもできる。
【００７１】
すなわち、図１１に示すように、メイン表示領域ＡＲｂに対応する領域の面光源２２０の発光輝度を暗く設定（図中、便宜的にハッチングを施して示す）し、サブ表示領域ＡＷｂに対応する領域の発光輝度を明るく設定する。具体的には、表示パネル２１０の視野側に設けられる画像読取装置（フォトセンサアレイ）のトップゲート配線領域ＡＷｔと、撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄにおける透過率は、断面構造や使用する材質、膜厚等に基づいて予め算出することができるので、例えば、各領域における透過率の差に基づいて、メイン表示領域ＡＲｂに対応する領域の面光源（導光板）２２０の発光面に、発光輝度を低減するフィルタ（輝度調整手段）等を設け、画像表示領域ＡＲｉの視野側での発光輝度が全体として均一になるように設定する構成を適用することができる。
【００７２】
また、他の構成としては、面光源２２０として有機ＥＬ素子等の発光素子を２次元配列した構成を適用し、上記トップゲート配線領域ＡＷｔと撮像エリアＡＲｆ及びダミーエリアＡＲｄにおける透過率の差に基づいて、対応する位置に配列された発光素子の発光輝度を調整するようにしてもよい。
これにより、サブ表示領域ＡＷｂにおいて表示される情報の視認性を一層良好にしつつ、指紋等の被写体画像の読み取りを行うことができる。
【００７３】
なお、上述した各実施形態においては、画像表示装置として、透過型の表示パネル（液晶表示パネル）と面光源からなる構成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、例えば、有機ＥＬ素子等の発光素子をマトリクス状に配列した自己発光型の表示パネルを適用するものであってもよい。この場合には、表示パネルからの放射光により、上述した画像表示動作及び画像読取動作を実現することができるので、上述した面光源を備える必要がなくなり、表示パネルを含む画像読取装置全体の厚みをさらに薄型化することができるとともに、面光源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、一層の小型化、省電力化を図ることができる。
【００７４】
以上、上述した各実施形態に示したように、本発明に係る画像読取装置においては、面光源を備えた画像表示装置の視野側に、透過性の材質により構成されたフォトセンサアレイを備えた画像読取装置が配置され、かつ、画像表示装置（表示パネル）による画像表示領域の特定の領域に、被写体画像を読み取る撮像エリアが設定され、それ以外の領域に撮像エリアと同等の素子構成を有するダミーエリアが設定されている。
【００７５】
これにより、表示パネル上の特定の領域に設定された撮像エリアにおいて、被写体画像を読み取る画像読取動作を良好に実現することができるとともに、表示パネルに表示された画像情報を、撮像エリア及びダミーエリアに関わらず、均一な明るさで表示する画像表示動作を良好に実現することができる。したがって、例えば、このような画像読取装置を携帯電話やノートパソコン等の電子機器に搭載することにより、該電子機器の使用に際し、表示パネルの特定領域（撮像エリア）に、使用者の指を載置するように誘導する表示を行い、該指紋画像を読み取り、使用者本人を認証、識別して、当該電子機器の使用を許可又は拒絶するように起動制御することができる。
【００７６】
＜個人認証システム＞
次に、上述したような画像読取装置を搭載した電子機器を用いた個人認証システムについて、図面を参照して説明する。
図１２は、本発明に係る個人認証システムの一実施形態を示す概念図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る個人認証システムは、例えば、上述したような画像読取装置を搭載した電子機器３００と、該電子機器３００が任意に接続されるネットワーク（電気通信回線網）４００と、該ネットワーク４００に接続され、上記電気機器３００からのリクエスト情報等に応じて所定のコンテンツサービスを提供するサービス提供事業者５００と、該サービス提供事業者５００からの依頼を受けて電子機器３００の使用者本人を認証する個人認証センタ（認証手段）６００と、を備えて構成されている。なお、図中、４１０は、電子機器３００がネットワーク４００に接続する際のアクセスポイントである。
【００７７】
電子機器３００は、指紋読取機能を備えた表示パネル（上述した画像読取装置に相当する）３１０を搭載するとともに、ネットワーク４００を介して所定の制御信号やサービス提供事業者５００から提供される画像、文字等の情報、さらには、表示パネル３１０の指紋読取装置により読み取られた指紋データ（被写体画像の明暗情報に相当する）等の送受信を行う通信機能部（通信手段；図示を省略）を備えている。
【００７８】
ここで、電子機器３００は、上記通信機能部に加え、指紋読取装置により読み取られた指紋データに基づいて、当該指紋の保有者（すなわち、電気機器３００の使用者）が、予め登録された当該電子機器３００の保有者であるか否かを認証、識別する個人認証手段を備えているものであってもよい。なお、本実施形態においては、電子機器３００の一例として、携帯電話や携帯情報端末等の小型の携帯機器を示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノート型パソコンやタブレット型パソコン、デスクトップパソコンのように、特定の個人での利用を前提とする情報端末であれば、同様に適用することができる。
【００７９】
ネットワーク４００は、上記電子機器３００の通信機能を用いてアクセスポイント４１０を介して接続が可能な電気通信回線網であって、周知の汎用の電気通信回線網、例えば、有線通信や無線通信等を利用したインターネット等の公衆回線網や地域内情報通信網（ＬＡＮ）、広域情報通信網（ＷＡＮ）等の通信回線網であってもよいし、上記汎用の電気通信回線網から切り離された特定の専用通信線網や光ファイバー回線網、ケーブルテレビ回線網等であってもよい。
【００８０】
サービス提供事業者５００は、上記ネットワーク４００に接続され、電子機器３００からネットワーク４００を介して送信されるリクエスト情報等に応じて、所定の画像情報や文字情報を送信（例えば、インターネットショッピング情報等のコンテンツサービスを提供）するとともに、電子機器３００から送信された指紋データを受信して個人認証センタ６００に転送して使用者本人の認証を依頼し、その認証結果に基づいて、当該電子機器３００の使用者を判別して、電子決済等の使用者固有のサービスを提供する。
【００８１】
個人認証センタ６００は、上記電子機器３００の使用者固有の情報（指紋データを含む各種個人情報）を予め登録、蓄積したデータベース（図示を省略）を備え、上記電子機器３００から送信され、サービス提供事業者５００から認証依頼された指紋データと、上記データベースに登録された情報とが一致するか否かを判別して、電子機器３００の使用者を識別、認証する個人認証処理を行う。この認証結果は、サービス提供事業者５００に送信される。なお、この個人認証センタ６００は、サービス提供事業者５００と上記ネットワーク４００を介して接続されているものであってもよいし、専用通信線網を介して接続されているものであってもよい。また、個人認証センタ６００が行う個人認証処理は、後述するように、サービス提供事業者５００が内部で行うものであってもよい。
【００８２】
次いで、上述したような構成を有する個人認証システムにおける認証処理について、図面を参照して説明する。
図１３は、本実施形態に係る個人認証システムにおける認証処理の一例を示すフローチャートであり、図１４は、本実施形態に係る個人認証システムにおける指紋読取動作（画像読取動作）の一具体例を示す概略図である。ここでは、電子機器の使用者が、上述した構成を有する個人認証システムを用いて、サービス提供事業者が提供するコンテンツや物品等を購入する場合について説明する。
【００８３】
図１３に示すように、本実施形態に係る個人認証システムにおける認証処理は、まず、電子機器３００の使用者が電源スイッチをオン操作することにより、電源が投入され、電子機器３００の各機能が起動する（Ｓ１０１）。
次いで、電子機器３００に付属の操作キー３２０等を操作することにより、通信機能部により、ネットワーク４００を介してサービス提供事業者５００からのコンテンツ情報が受信され、表示パネル３１０に画像や文字により表示される（Ｓ１０２）。
【００８４】
次いで、上記表示された各種情報から、使用者が希望するコンテンツや物品等を選択して、その購入リクエスト情報を、ネットワーク４００を介してサービス提供事業者５００に送信する（Ｓ１０３）。
サービス提供事業者５００は、購入リクエスト情報を受信すると、購入申し込みに関する情報を送信して、購入者情報記入画面とともに、図１４（ａ）に示すように、電子機器３００の表示パネル３１０に、少なくとも使用者（購入希望者）本人を確認する個人認証処理に用いる指紋データを取得するための指紋読取位置（上述した撮像エリアに相当する）ＦＲＭや、指紋読取動作を誘導するための文字情報ＴＸＴを表示する（Ｓ１０４）。
【００８５】
使用者が表示パネル３１０の表示に基づいて、図１４（ｂ）に示すように、指紋読取位置ＦＲＭに指ＦＧを載置すると、表示パネル３１０の前面に配置された指紋読取装置により、当該指紋読取位置内部の指紋を読み取り、指紋データ（明暗情報）を生成する（Ｓ１０５）。
次いで、ネットワーク４００を介してサービス提供事業者５００に、購入者情報と指紋データを暗号化して送信する（Ｓ１０６）。
【００８６】
サービス提供事業者５００は、受信した購入者情報と指紋データを個人認証センタ６００に照会し（Ｓ１０７）、個人認証センタ６００は、予め登録された個人情報（指紋データを含む）と、上記購入者情報及び指紋データとを照合して、当該指紋を保有する使用者（購入希望者）が、予め登録された人物であるか否かを判定する個人認証処理を行う（Ｓ１０８）。この認証結果は、サービス提供事業者５００に通知される。
【００８７】
サービス提供事業者５００は、個人認証センタ６００から通知された使用者に関する認証結果に基づいて、使用者を本人と識別した場合には（Ｓ１０９）、申し込み受付完了通知を、ネットワーク４００を介して電子機器３００に送信し（Ｓ１１０）、当該受付完了情報を表示する（Ｓ１１１）。この時点で、サービス提供事業者５００は、購入対象となるコンテンツの閲覧やダウンロードを許可、あるいは、物品等の発送作業に着手するとともに、金融機関を介して購入代金の引き落とし決済を通知依頼する。
一方、使用者を本人ではないと識別した場合には（Ｓ１０９）、申し込み受付拒否通知を、ネットワークを介して電子機器に送信し（Ｓ１１２）、当該受付拒否情報を表示する（Ｓ１１３）。
【００８８】
このように、本実施形態に係る個人認証システムによれば、表示パネルの前面に透過型の指紋読取装置（フォトセンサアレイ）が配置された構成を有しているので、電子機器を小型薄型化、軽量化することができるとともに、インターネットショッピング等、個人認証が必要な場合に、指紋読取位置（すなわち、指の載置位置）を直接的に表示して、指紋読取動作を誘導することができるので、良好な状態で指紋データを確実に取得することができ、認証精度の高い個人認証システムを実現することができる。
【００８９】
なお、上述したステップＳ１０１において、電子機器の電源投入直後に、使用者が当該電子機器の所有者であるか否か（すなわち、予め使用が許可された使用者本人であるか否か）を識別、判定する処理を行ってもよい。すなわち、電源投入直後に、図１４（ａ）に示した場合と同様に、表示パネルに使用者の指紋データを取得するための指紋読取位置等を表示して、指紋読取動作を誘導し、取得された指紋データと、電子機器内部に予め登録、保存された所有者の指紋データとを照合して、使用者が所有者本人であるか否かを識別して認証する。
【００９０】
これにより、使用者が当該電子機器の所有者であると判別された場合には、上記ステップＳ１０２以降の処理動作を可能としたり、購入希望のコンテンツや物品等を購入操作する際に、購入者情報の入力を省略するようにし、一方、使用者が所有者ではないと判別された場合には、その旨を表示パネルに表示して、電子機器の電源を遮断して使用を拒否したり、電子機器の特定の機能の使用を拒否するように制御することができる。
【００９１】
また、本実施形態においては、上述した画像読取装置（指紋読取装置）を搭載した電子機器を使用して、インターネット等のネットワークを介して、コンテンツや物品等を購入する場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、専用線を介して企業の特定の情報にアクセスする場合や、会員登録が必要な特定のコンテンツ等を利用する場合にも良好に適用することができる。この場合には、電子機器から送信される使用者の指紋データは、電子機器の接続先の企業やサービス提供事業者の内部に設けられた認証サーバ（上述した個人認証センタに相当する）等において認証処理が行われる。
【００９２】
また、本実施形態においては、個人認証処理を行うために、本発明に係る画像読取装置により読み取る個人情報として、指紋を対象とした場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、使用者固有の情報（望ましくは、生体情報）を読取対象とするものであればよく、例えば、眼球の虹彩等を対象とするものであってもよいことはいうまでもない。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像読取装置によれば、面光源を備えた透過型の表示パネルや、自己発光型の表示パネルの前面（視野側）に、透過型のフォトセンサアレイが、表示パネルの画像表示領域の全域を覆って積層配置され、、該フォトセンサアレイは、表示パネルの画像表示領域の少なくとも一部からなる、被写体が載置される第１の領域（撮像エリア）を含む第２の領域に読取画素が、マトリクス状に均一な間隔で配列され、第１の領域においてのみ被写体画像の読み取りが行われるように構成されているため、画像読取動作時においては、表示パネルに撮像エリアを表示することにより、被写体（例えば、指）を撮像エリアに的確に誘導、載置させて、その画像パターン（指紋）を良好に読み取る画像読取動作を実現することができるとともに、画像読取動作時以外には、表示パネルに表示された画像情報を、フォトセンサアレイを介して良好に表示する画像表示動作を実現することができる。
【００９４】
ここで、フォトセンサアレイ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することにより、フォトセンサアレイを薄型化することができ、また、表示パネルとして、有機ＥＬパネル等の自己発光型の表示パネルを適用することにより、表示パネルを薄型化することができるので、表示パネルを含む画像読取装置全体の構成を大幅に薄型化することができる。
【００９５】
また、ダブルゲート型フォトセンサを用いたフォトセンサアレイにおいては、被写体に照射し、反射した光の受光量に基づいて明暗情報を取得する画像読取動作を採用しているので、静電気による影響を受けにくく、静電破壊や使用者が感じる不快感を良好に抑制することができる。さらに、表示パネルの視野側に、別個に製造したフォトセンサアレイを重ね合わせた構成を有しているので、既存の製造技術や設計資産をそのまま流用することができ、製品の歩留まりを向上させて製品コストの削減を図ることができる。
【００９６】
そして、本発明に係る個人認証システムによれば、上述したような表示パネルの前面にフォトセンサアレイが配置された構成を有する画像読取装置を携帯型の電子機器に搭載し、表示パネルに個人情報（例えば、指紋データ）の読取動作を誘導するための表示を行って、当該情報を取得し、ネットワークを介して当該情報を送信して使用者の認証、識別処理を行うことができるので、個人認証機能を搭載した電子機器を小型薄型化、軽量化することができるとともに、インターネットショッピング等、個人認証が必要な場合に、個人情報を良好な状態で確実に取得することができ、認証精度の高い個人認証システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像読取装置に適用可能なダブルゲート型フォトセンサの概略構成を示す断面構造図である。
【図２】ダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの概略構成図である。
【図３】フォトセンサシステムにおける基本的な駆動制御方法を示すタイミングチャートである。
【図４】フォトセンサシステムを画像読取装置（指紋読取装置）に適用した場合の要部断面図である。
【図５】本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】撮像エリア以外の周辺領域に、配線領域を形成した場合の視野側における表面輝度の強度分布を示す概略図である。
【図７】本実施形態に係る画像読取装置におけるダブルゲート型フォトセンサと各配線の一接続例を示す概略図である。
【図８】本実施形態に係る画像読取装置におけるダブルゲート型フォトセンサと各配線の他の接続例を示す概略図である。
【図９】本実施形態に係る画像読取装置の他の断面構成を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】本実施形態に係る画像読取装置における発光輝度の強度分布の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る個人認証システムの一実施形態を示す概念図である。
【図１３】本実施形態に係る個人認証システムにおける認証処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施形態に係る個人認証システムにおける指紋読取動作（画像読取動作）の一具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０        ダブルゲート型フォトセンサ
１００      フォトセンサアレイ
１１０      トップゲートドライバ
１２０      ボトムゲートドライバ
１３０      ドレインドライバ
２１０      表示パネル
２２０      面光源
３００      電子機器
４００      ネットワーク
５００      サービス提供事業者
６００      個人認証センタ
ＡＲｆ      撮像エリア
ＡＲｄ      ダミーエリア
ＡＲｉ      画像表示領域
ＡＷｔ、ＡＷｂ、ＡＷｄ      配線領域
【図１】
2004272322.tif 000003
【図２】
2004272322.tif 000004
【図３】
2004272322.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004272322.tif 000009
【図８】
2004272322.tif 000010
【図９】
2004272322.tif 000011
【図１０】
2004272322.tif 000012
【図１１】
2004272322.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004272322.tif 000015
【図１４】
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