DE3789846T2 - Bildablesesystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildlesevorrichtung und insbesondere eine Bildlesevorrichtung, die z. B. einen linearen Bildaufnehmer besitzt und die Bildinformation durch relative Bewegung eines informationtragenden Elementes, wie z. B. eines Originaldokumentes, in Kontakt mit dem linearen Bildaufnehmer liest und angepaßt ist für die Verwendung in einem Faxgerät, einer Kopiermaschine, einem Bildleser oder ähnlichem.
• Auf dem Gebiet der Bildlesevorrichtungen unter Verwendung von linearen Bildaufnehmern ist bereits eine Vorrichtung zum Lesen eines Originalbildes durch Fokussieren dieses Bildes auf einen linearen Bildaufnehmer mit einer Länge von mehreren Zentimetern in der Hauptabtastrichtung durch ein optisches Verkleinerungssystem bekannt. Allerdings verlangt eine solche Vorrichtung eine große optische Weglänge für Verkleinerungsabbildungen und kann nicht leicht in Kompaktbauweise hergestellt werden, da das optische System viel Platz für seine Unterbringung benötigt. Auf der anderen Seite erlaubt die Verwendung eines 1 : 1 abbildenden optischen Systems, das einen linearen Bildaufnehmer einer Länge einsetzt, die im wesentlichen gleich der Breite des Originalbildes ist, den Raumbedarf für die Unterbringung des optischen Systems signifikant zu reduzieren und dadurch die Lesevorrichtung kompakter zu bauen.
• Ein solches 1 : 1 abbildendes optisches System kann, wie bereits bekannt ist, mit lichtkonzentrierenden Fasern oder mit einem Kontaktlinsenfeld realisiert werden. Auch wurde kürzlich eine Bildlesevorrichtung des Kontaktyps entwikkelt, bei dem das Originaldokument in Kontakt mit dem linearen Bildaufnehmer ohne solche Fasern oder Linsenfelder bewegt wird, wie in den japanischen Offenlegungsschriften JP-A-74262/1980, JP-A-75271/1980, JP-A-45084/1981 und JP-A-122172/1981 vom Anmelder dieser Erfindung offenbart.
• Fig. 1 ist eine seitliche Ansicht eines ausschnittsweisen Querschnittes eines wesentlichen Teils einer solchen konventionellen Bildlesevorrichtung des Kontakttyps, wobei die Vorrichtung mit Fotoaufnehmerbereichen oder Fotoaufnehmerelementen 8 versehen ist, die auf einem transparenten Träger 11, wie z. B. Glas, angeordnet sind und zwar in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene zur Bildung eines linearen Bildaufnehmers.
• Das Aufnehmerelement 8, das sich auf einem transparenten Träger 11, wie z. B. Glas, befindet, ist zusammengesetzt aus einer lichtundurchlässigen Schicht 12 aus einem lichtundurchlässigen Material, wie z. B. Metall; einer Isolationsschicht 13 aus einem elektrisch isolierenden Material; einer Halbleiterschicht 14 aus einem fotoleitenden Halbleitermaterial, wie z. B. hydriertem, amorphem Silicium (a-Si:H) oder CdS-Se; einer Halbleiterschicht 15, die mit halbleitenden Verunreinigungen dotiert ist zur Bildung ohmscher Kontakte; und einem Paar Hauptelektroden 16 und 17, die zwischen sich ein lichtempfangendes Fenster 18 definieren.
• In einer solchen Struktur beleuchtet einfallendes Licht L, das in den transparenten Träger 11 durch ein darauf gebildetes Einfallsfenster 19 eindringt (der Aufnehmer 8 ist vor dem einfallenden Licht durch die lichtundurchlässige Schicht 12 geschützt), ein Originaldokument P, und das reflektierte Licht wird vom lichtempfangenden Fenster 18 des Aufnehmers 8 empfangen, wodurch ein Fotostrom zwischen den Elektroden 16 und 17 durch die Halbleiterschicht 14 als ein durch Verdrahtungen (nicht dargestellt) auszulesendes Signal erhalten wird.
• Eine Auflösungsleistung beim Lesen vom 48 Linien/mm kann erhalten werden, wenn der Abstand zwischen dem Originaldokument P und dem Aufnehmer 8 in der Größenordnung von 0,1 mm gehalten wird, und diese Entfernung muß genau eingehalten werden, um die genannte Auflösungsleistung beizubehalten. Genaue Kontrolle der Entfernung wird erreicht, indem auf dem Aufnehmer 8 eine Schutzschicht 20 gebildet wird, die bei Berührung mit dem Originaldokument P nicht abreibt.
• Die Schutzschicht 20 ist erforderlich, um mindestens die drei folgenden Funktionen zu gewährleisten. Eine erste Funktion ist es, eine konstante Entfernung zwischen dem Aufnehmerelement 8 und dem Originaldokument P beizubehalten, d. h. eine Abstandsfunktion zur Einhaltung eines exakten Abstandes zwischen der lichtempfangenden Seite des Fensters 18 und dem Originaldokument P.
• Eine zweite Funktion ist es, den Verschleiß des Aufnehmerelementes 8 durch Abrieb zu verhindern, wenn das Originaldokument damit in Berührung kommt.
• Eine dritte Funktion ist es, die Stabilität des Aufnehmerelementes 8 gegen Änderungen der Umwelteinflüsse, wie z. B. Temperatur und Feuchtigkeit, sicherzustellen.
• Gewöhnlich wird die Schutzschicht 20 zur Abdeckung des Aufnehmerelementes 8 durch Aufkleben eines lichtdurchlässigen Materials, wie z. B. Glas, auf den Träger 11 gebildet, und das Aufkleben wurde erreicht durch Anwendung eines Klebematerials auf die nicht dargestellten Umgebungs- oder Endteile der Vorrichtung. Da allerdings bei einer solchen Struktur die Gasschutzschicht und der Träger beide relativ starr sind, tritt der Nachteil auf, daß eine Biegebeanspruchung, verursacht durch Temperaturwechsel wegen der Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schutzschicht und des Trägers oder durch eine Belastung, die von ungleichmäßigem Kleben herrührt, auftritt, was möglicherweise zur mechanischen Zerstörung führt.
• Auch ergibt eine solche Struktur einen Luftspalt zwischen der Schutzschicht 20 und dem lichtempfangenden Fenster 18, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität und einer ungenügenden, äußeren Stabilität der lichtempfangenden Seite, die durch das Fenster 18 definiert wird, führt. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann das Klebematerial auf die obere Oberfläche des Bildträgers 11 oder auf das lichtempfangende Fenster 18 aufgetragen werden, aber das Klebematerial hat im allgemeinen eine ungenügende Reinheit und ist nicht in der Lage, eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit sicherzustellen, wodurch die Leseeigenschaften des lichtdurchlässigen Fensters verschlechtert werden.
• Die Schutzschicht 20 kann auch aus einem lichthärtbaren Harz gebildet werden, aber es werden wegen der Kontraktion des Harzes beim Aushärten und der Verschiedenheit der thermischen Ausdehnungskoeffizienten die zuerst genannten Nachteile auftreten. Auch verschlechtert ein solcher Harz wegen seines niedrigen Reinheitsgrades die Leseeigenschaften der lichtempfangenden Seite.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, solche Nachteile zu beseitigen und eine Bildlesevorrichtung mit verbesserter Haltbarkeit bereitzustellen, die in der Lage ist, die Belastung, die von Temperaturwechseln oder Klebematerialien herrührt, abzuführen und so Brüche in der Schutzschicht oder im Träger zu verhindern und trotzdem eine hohe Auflösungsleistung beizubehalten.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildlesevorrichtung bereitzustellen, die keine Verschlechterung in den Leseeigenschaften oder der Bildqualität aufweist.
• Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildlesevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Stabilität der lichtempfangenden Einheit unter Umwelteinflüssen zu gewährleisten.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildlesevorrichtung bereitzustellen, die versehen ist mit:
• einem Träger;
• einem Eingangsfenster in diesem Träger, das Licht empfängt, das ein imformationstragendes Element beleuchtet, das die Information trägt, die gelesen werden soll;
• einen auf diesem Träger gebildeten Fotoaufnehmer zum Empfang des Lichtes, das durch das Eingangsfenster eintrat und von dem informationstragenden Element reflektiert wurde; und
• eine Schutzschicht, die auf dem Fotoaufnehmer auf der dem Träger gegenüberliegenden Seite zur Einhaltung einer konstanten Entfernung zwischen dem informationstragenden Element und dem Fotoaufnehmer gebildet wird, wobei die Schutzschicht eine Mehrschichtstruktur mit verschiedenen Funktionen besitzt, umfassend eine erste Schicht mit einer ersten Funktion auf der Seite des Fotoaufnehmers und eine zweite Schicht mit einer anderen Funktion, die verschieden ist von der ersten Funktion.
• Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Querschnittes einer herkömmlichen Bildlesevorrichtung.
• Fig. 2A ist ein schematische Draufsicht einer Bildlesevorrichtung, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt.
• Fig. 2B ist eine Ansicht eines Querschnittes der Vorrichtung entlang einer Linie A-A in Fig. 2A.
• Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Ansichten eines wesentlichen Teils einer Bildlesevorrichtung, in der ein Fotoaufnehmer, eine Ladungssammeleinheit, eine Schalteinheit usw. integriert sind, wobei Fig. 3A eine Draufsicht davon, Fig. 3B eine Ansicht eines Querschnittes entlang einer Linie B-B und Fig. 3C eine Ansicht eines Querschnitts entlang einer Linie C-C ist.
• Fig. 4A und 4B sind schematische Ansichten einer Ausführungsform der Schutzschicht der Bildlesevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die die Eigenschaften eines eine Zwischenschicht bildenden Materials darstellt, das verwendbar ist für eine Zwischenschicht, die einen Teil der Schutzschicht der Erfindung darstellt.
• Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die die Wirkung einer Ausführungsform darstellt, die in Fig. 3A, 3B und 3C abgebildet ist.
• Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht eines Querschnittes eines wesentlichen Teils einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
• Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines wesentlichen Teils einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
• Jetzt wird die vorliegende Erfindung im Detail durch ihre Ausführungsformen erklärt, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
• Fig. 2A und 2B sind schematische Ansichten eines wesentlichen Teils einer Bildlesevorrichtung, die eine erste Ausführungsform der Erfindung ausmacht. Fig. 2A ist eine Draufsicht einer Aufnehmereinheit und Fig. 2B ist eine Ansicht eines Querschnittes entlang der Linie A-A in Fig. 2A, wobei Bestandteile, die denen in Fig. 1 gleichen, durch gleichlautende Zahlen vertreten sind.
• In einer Aufnehmereinheit 108 der vorliegenden Ausführungsform ist eine undurchsichtige Schicht 112 aus einem leitfähigen Material aufgebaut, wie z. B. einem Metall, und mit einer Energiequelle verbunden, und funktioniert als Gatebzw. Tor-Elektrode für eine Hauptelektrode (Source bzw. Quelle) 116 und eine andere Elektrode (Drain bzw. Senke) 117. Natürlich muß die undurchsichtige Schicht 112 nicht als eine Elektrode funktionieren, sondern kann ausschließlich zum Abfangen des Lichtes verwendet werden, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Elektroden 116 und 117 sind als kammähnliche Formen ausgebildet und in einer gegenseitig verzahnten Beziehung angeordnet, wobei ein lichtempfangendes Fenster 118 in einer meanderförmigen Gestalt, wie in Fig. 2B dargestellt, gebildet wird, und eine Halbleiterschicht 14, die durch das Fenster 118 mit Licht bestrahlt wird, empfängt das Licht, das von einem Originaldokument P reflektiert wird, und bewirkt eine fotoelektrische Umwandlung. Auf dem Aufnehmer 108 wird eine Schutzschicht 129A mit Mehrschichtstruktur bereitgestellt, zusammengesetzt aus einer ersten Schicht, die als Passivierungsschicht funktioniert, und einer zweiten Schicht 130, die zumindest als Abstandshalter zur Beibehaltung einer gewünschten Entfernung zwischen Original P und dem Aufnehmer 108 funktioniert.
• Der Fotoaufnehmer 108, der in den Fig. 2A und 2B gezeigt wird, bezieht sich auf 1 Bit (1 Zelle) beim Bildlesen, aber solche Zellen können linear auf dem Träger 11 angeordnet werden und so einen linearen Bildaufnehmer ausmachen. Z.B., um eine Auflösungsleistung von 8 Punkten/mm in Richtung der Breite des Originals P (senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung, wie in Fig. 2A durch einen Pfeil gezeigt wird) über eine Breite von 216 mm (entsprechend A4-Größe) zu erhalten, sollten 1728 Fotoaufnehmer 108 angeordnet sein. Es ist ebenfalls möglich, den Fotoaufnehmer, eine Ladungssammeleinheit (Kondensator) zur Sammlung des Ausgangssignals des Fotoaufnehmers, eine Schalteinheit zur Übertragung der so gesammelten Ladung zum Zwecke der Signalverarbeitung und die erforderlichen Verdrahtungsmuster auf dem gleichen Träger mit Hilfe des gleichen Herstellungsverfahrens zu bilden.
• Fig. 3A, 3B bzw. 3C sind eine Draufsicht, eine Ansicht des Querschnittes entlang einer Linie B-B und eine ähnliche Ansicht entlang einer Linie C-C einer Ausführungsform der Bildlesevorrichtung, in der der Fotoaufnehmer, die Ladungssammeleinheit und die Schalteinheit, wie vorstehend erklärt, integriert sind, wobei Bestandteile, die denen in Fig. 1 gleichen, mit gleichen Zahlen benannt sind.
• In diesen Abbildungen sind dargestellt: Matrixverdrahtungen 210, ein Fotoaufnehmer 208, eine Ladesammelfläche 212, eine Schalteinheit 213, die einen Übertragungsschalter 213a und einen Entladeschalter 213b zur Entladung der Ladung in der Sammelfläche 212 enthält; eine Verdrahtung 214 zur Übertragung des Ausgangssignals des Übertragungsschalters zur Signalverarbeitungseinheit, die später erklärt wird; und einen Ladekondensator 223 zum Sammeln und Lesen der Ladung, die mit dem Übertragungsschalter 213a übertragen wird.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird ein fotoleitfähiger a-Si:H-Film als Halbleiterschicht 14, die den Halbleiter des Fotoaufnehmers 208, des Übertragungsschalters 213a und des Entladeschalters 213b aufbaut, und ein Siliciumnitrid-Film (SiNH-Film), der durch Glimmentladung erhalten wird, als isolierende Schicht 203 verwendet.
• In Fig. 3A sind aus Gründen der Einfachheit nur die oberen und unteren Elektrodenverdrahtungen dargestellt, aber die fotoleitfähige Halbleiterschicht 14, die Isolationsschicht 203 und die Schutzschicht 229a sind weggelassen. Die fotoleitfähige Halbleiterschicht 14 und die Isolationsschicht 203 werden nicht nur auf den Flächen des Fotoaufnehmers 208, der Ladungssammelfläche 212, des Übertragungsschalter 213a und des Entladeschalters 213b, sondern auch zwischen den oberen Elektrodenverdrahtungen und dem Träger in anderen Bereichen gebildet. Zusätzlich wird zwischen den oberen Elektroden 216 und 217 und der Halbleiterschicht 14 zur Erzeugung eines ohmschen Kontaktes eine n&spplus;dotierte a-Si:H-Schicht 205 gebildet.
• Im linearen Aufnehmer der Ausführungsform wird das Verdrahtungsmuster von jedem Aufnehmer so gebildet, daß es andere Verdrahtungen nicht kreuzt, wodurch Übersprechen zwischen verschiedenen Signalkomponenten und Induktionsrauschen aus der Gate-Elektrodenverdrahtung verhindert wird. In Fig. 3B und 3C ist die Schutzschicht 209A aus ersten und zweiten Schichten 229 und 230 aufgebaut, wie in der Ausführungsform, die in Fig. 2A und 2B dargestellt ist.
• Der Fotoaufnehmer 208 hat obere Elektroden 216 und 217. Licht, das durch das Einfallsfenster 219 eindringt und vom Originaldokument zurückgeworfen wird, verändert den Strom in der Halbleiterschicht 14 zwischen den oberen Elektroden 216 und 217. Eine lichtundurchlässige Metallschicht 202 ist, wie die lichtundurchlässige Schicht 112, an eine geeignete Energiequelle angeschlossen.
• Die Ladungssammelfläche 212 ist zusammengesetzt aus einer unteren Elektrodenverdrahtung 214, einem dielektrischen Element, das aus einer Isolatorschicht 203 auf der Verdrahtung 214 und dem Halbleiter 14 gebildet ist, und einer Elektrodenverdrahtung 217A, die auf der Halbleiterschicht 14 gebildet ist und von der oberen Elektroden 217 des Fotoaufnehmers weiterführt. Die Ladungssammelfläche 212 ist in der gleichen Weise konstruiert wie die sogenannten MIS-Kondensatoren (Metall-Isolator-Halbleiter-Kondensatoren). Sie kann positiv oder negativ vorgespannt werden, aber der negativ vorgespannte Zustand der unteren Elektrodenverdrahtung 214 stellt eine stabile Kapazität und eine stabile Frequenzcharakteristik bereit.
• Fig. 3C zeigt die Schaltereinheit 213 einer Dünnfilmtransistorstruktur (TFT- Struktur), die den Übertragungsschalter 213a und den Entladungsschalter 213b einschließt, wobei der Übertragungsschalter 213a zusammengesetzt ist aus einer unteren Elektrodenverdrahtung 224, die eine Gate-Elektrode darstellt; der Isolationsschicht 203, die einen Gate-Isolator darstellt; der Halbleiterschicht 14; einer oberen Elektrodenverdrahtung 225, die eine Source-Elektrode darstellt; und einer obere Elektrodenverdrahtung 217, die eine Drain-Elektrode darstellt.
• Wie vorstehend erklärt, wird zwischen der oberen Elektrodenverdrahtung 217, 225 und 226 und der fotoleitenden Halbleiterschicht 14 die n&spplus;-dotierte a-Si:H Schicht zur Bildung des ohmschen Kontaktes bereitgestellt.
• In der vorstehend erklärten Bildlesevorrichtung, die in Fig. 3A, 3B und 3C dargestellt wird, besitzen der Fotoaufnehmer, die Ladungssammelfläche, der Übertragungsschalter, der Endladeschalter und die Matrixverdrahtung die gleiche Mehrschichtstruktur, einschließend eine fotoleitende Halbleiterschicht, eine Isolationsschicht und eine Zwischenschicht, und können deshalb gleichzeitig mit dem gleichen Verfahren gebildet werden.
• Im folgenden wird ein Beispiel einer Schutzschicht 129A oder 229A erklärt, die eine besondere Eigenschaft der Erfindung ausmacht. Die Schutzschicht ist in ihrer grundlegensten Mehrschichtstruktur zusammengesetzt aus einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht.
[Erste Schicht]
• Zuerst werden die Materialien erklärt, die in der vorliegenden Erfindung als erste Schicht 129 und 229, wie in Fig. 2B, 3B und 3C dargestellt, verwendbar sind.
• Zum Zwecke des Ableitens der Belastung zwischen dem Träger und der zweiten Schicht, die später erklärt wird, ist die erste Schicht bevorzugt von geringerer Härte (z. B. Vickers-Härte) und höherer Reinheit als die zweite Schicht und in der Lage, die Oberfläche des Fotoaufnehmers 108 und 208 zu stabilisieren. Ein repräsentatives Beispiel eines solchen Materials ist Siliconharz, wie z. B. ein Gelharz, bekannt unter dem Handelsnamen JCR6110, erhältlich von Toray Silicone Co., Ltd. oder ein kautschukartiger Harz, bekannt unter dem Handelsnamen XE13-611, XE13-642 oder XE14-520, geliefert von Toshiba Silicone Co., Ltd. Das erstgenannte kann leicht als ein dünner Film gebildet werden, weil es eine niedrige Viskosität besitzt, aber die Klebeeigenschaften sind etwas schwach ausgeprägt. Das letztgenannte stellt eine dicke Schicht bereit, weil es eine hohe Viskosität hat, aber zeigt zufriedenstellende Klebeeigenschaften. Diese Materialien können geeignet ausgewählt werden, nach Maßgabe des Materials der zweiten Schicht, wie bevorstehend erklärt. Solche Siliconharze sollten bevorzugt unter Berücksichtigung des Alkaliionen-Gehaltes ausgewählt werden, wie später erklärt wird.
• Die erste Schicht kann auch aus einem Fotoresistmaterial bestehen, z. B. einem UV-härtbaren, negativen Fotoresist, bekannt unter dem Handelsnamen RFG, von Sekisui Chemical Co., Ltd., einem mit fernem UV härtbaren Fotoresist, bekannt unter dem Handelsnamen ODUR-110WR von Tokyo Oka Co., Ltd. oder einem negativen Fotoresist, bekannt unter dem Handelsnamen OMR-83 von Tokyo Oka Co., Ltd. oder dem Handelsnamen CBR von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd., wobei der erste den Vorteil niedriger Kosten besitzt, wohingegen der letzte den Vorteil hoher Wärmebeständigkeit aufweist.
• Ebenso kann ein mit fernem UV härtbarer, positiver Fotoresist eingesetzt werden, wie z. B. FPM 210 oder FPM 120 von Daikin Co., Ltd., oder ein positiver Fotoresist, wie z. B. OFPR-800 von Tokyo Oka Co., Ltd.
• Unter den negativen Fotoresists ermöglichen die erwähnten OMR-83 oder CBR feine Muster, haben aber den Nachteil, gelb zu sein. Allerdings kann Lichtverlust durch Einsatz einer Beleuchtungsquelle 30 mit gelbem oder gelbgrünem Licht verhindert werden. Positive Fotoresists sind teuerer und weisen eine schlechtere Klebfähigkeit auf, verglichen mit den negativen, erlauben aber feine Muster wie bei den negativen. Das genannte OFPR-800 ist rot gefärbt, aber Lichtverlust kann durch Verwendung einer geeigneten Lichtquelle 30 verhindert werden. Solche Fotoresists sind bevorzugt, weil der Alkaliionen-Gehalt vernachlässigbar niedrig ist. Im folgenden werden die Ergebnisse der Untersuchungen an Material und Dicke der ersten Schicht 129 oder 229 erklärt.
[Untersuchung des Alkaliionen-Gehaltes in der ersten Schicht, die aus Siliconharz zusammengesetzt ist.]
• Fig. 5 zeigt die Eigenschaften des Fotoaufnehmers, überzogen mit Siliconharzen mit variierendem Alkaliionen-Gehalt von 0,1 bis 10 ppm als erste Schicht. Mit ansteigender Alkaliionen-Konzentration zeigte der Fotoaufnehmer 108 oder 208 ein Anwachsen des Dunkelstroms und eine Verschlechterung der γ-Eigenschaft, die die Linearität bezüglich der Lichtmenge beschreibt, was eine Verschlechterung der Bildqualität ergab.
• Ebenso führte in der Bildlesevorrichtung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ein Anwachsen der Alkallionen-Konzentration in der ersten Schicht 225 zu einem Absinken des Widerstandes in Ausstellung des TFT-Schalters 213, was zu einem ungenügenden An/Aus-Verhältnis führte.
• Aufgrund dieser Tatsache wurde gefunden, daß der Alkaliionen-Gehalt der ersten Schicht, die aus Siliconharz besteht, bevorzugt nicht 1 ppm überschreiten sollte. Tatsächlich stellte ein Material, das auf diese Weise ausgewählt wurde, ausreichend stabile Ergebnisse bezüglich der Fotoaufnehmereigenschaft und im Haltbarkeitstest bereit. Auch gab es bei der Bildlesevorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist, keine Verschlechterung in der Schalteigenschaft.
[Untersuchungen über die Dicke der ersten Schicht]
• Die Eigenschaften der ersten Schicht 129 und 229 wurden bei verschiedenen Dicken untersucht. Eine kleine Dicke ergab feine Kraterlöcher, was zu einer ungenügenden Passivierungsfunktion führte. Auf der anderen Seite bewirkt eine übermäßig große Dicke nicht nur ein signifikantes Nachlassen der Lichtdurchlässigkeit, wenn die Schicht aus einem gefärbten Material, wie z. B. einem Fotoresist besteht, sondern auch zu einer Einschränkung im Herstellungsverfahren, da die zweite Schicht 130 und 230 dünner gemacht werden muß. Folglich wird geschlossen, daß die Dicke der ersten Schicht in einem Bereich von 0,05 bis 20 um, bevorzugt 0,1 bis 10 um liegen sollte.
[Untersuchung des Brechungsindexes der ersten Schicht]
• Der Brechungsindex der ersten Schicht 229 wurde untersucht, weil bei der Bildlesevorrichtung nach Fig 3 das Licht, daß in die Vorrichtung eindringt, als Streulicht in den TFT-Schalter 213 eingeleitet werden kann.
• Fig. 6 zeigt schematisch einen wesentlichen Bestandteil der Bildlesevorrichtung nach Fig. 3. Ein Brechungsindex der ersten Schicht 229, der verschieden ist von dem der zweiten Schicht 230, z. B. kleiner als der letztere im dargestellten Beispiel, kann Mehrfachreflektion in der zweiten Schicht 230 bewirken, wodurch das Streulicht, das in den Schalter 213 eindringt, verringert wird und zufriedenstellende Schaltereigenschaften erhalten werden. Folglich ist es wünschenswert, die Materialien der ersten und zweiten Schicht so auszuwählen, daß ein Unterschied im Brechungsindex zwischen den beiden Schichten erzeugt wird, wobei diese Differenz bevorzugt so groß wie möglich ist.
[Zweite Schicht]
• Die zweite Schicht (129, 229), die mindestens als Abstandshalter zur Verhinderung des Abriebs durch das Originaldokument P funktioniert und präzise die Auflösungsleistung beim Bildlesen kontrolliert, kann aus einer Deckschicht aus einem lichtdurchlässigen und z. B. fotohärtbaren, organischen Harz auf der ersten Schicht zusammengesetzt sein. In diesem Fall kann das Harz mit einer Dicke von 0,01 bis 0,5 mm aufgetragen werden, bevorzugt ungefähr 0,1 mm, wie in Fig. 2 oder 3 dargestellt, nachdem die erste Schicht mit einem Fotoresist oder Siliconharz gebildet worden ist.
• Ebenso kann, wenn die zweite Schicht aus Glas gebildet wird, eine dünne Glasplatte mit einer Dicke von z. B. 0,1 mm ohne Luftspalt aufgesetzt werden, nachdem die erste Schicht mit Fotoresist oder Siliconharz als flache Schicht gebildet worden ist. Die Glasplatte kann ein unter dem Handelsnamen BLC bekanntes Produkt sein, das von Nihon Denki Glass Co., Ltd. geliefert wird, und wenn die zweite Schicht aus einer solchen Glasplatte besteht, muß die erste Schicht auch die Funktion einer Klebeschicht besitzen.
• Ebenso kann die zweite Schicht aus einem Film bestehen, z. B. aus einem Polyesterfilm mit einer harten Siliciumbeschichtung, wie z. B. ein Produkt von Toray Co. Ltd., bekannt unter dem Handelsnamen Toughtop, oder ein Polyesterfilm mit einer harten Acrylbeschichtung, wie z. B. ein Produkt von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., bekannt unter dem Handelsnamen Diabeam. In diesem Fall wird die erste Schicht nicht als Klebeschicht wirken, so daß ein Klebematerial rund um den Fotoaufnehmer und die erste Schicht angewendet werden muß, um den Film, wie in Fig. 4A und 4B gezeigt, festzukleben.
[Beispiel der Schutzschicht (129A, 229A)]
• Auf den Fotoaufnehmer (108, 208), der in Fig. 2 und 3 gezeigt wird, wurde die vorstehend erklärte, erste Schicht (129, 229) gebildet, indem Fotoresist (OMR-83 von Tokyo Oka) mit dem Schleuderverfahren in einer Dicke von ca. 1 um aufgetragen wurde, so daß eine flache Oberfläche erhalten wurde, und dann der Fotoresist auf übliche Weise gehärtet wurde. Dann wurde mit einem lichtdurchlässigen Klebstoff eine dünne Glasplatte als zweite Schicht (130, 230) auf diese erste Schicht (129, 229) aufgeklebt, so daß die Bildlesevorrichtung, die in Fig. 2 oder 3 gezeigt wird, erhalten wurde. Der Fotoaufnehmer (108, 208) der Vorrichtung zeigte ausreichende Eigenschaften und Bildqualität nach ununterbrochenem Lesen. Weder Verschlechterung in den Eigenschaften des Fotoaufnehmers noch mechanische Defekte, wie z. B. Rißbildung, wurden in Langzeitbeständigkeitstests (Wärmezyklen und Operationen bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit) gefunden. Ebenso wurde keine Verschlechterung der Schalteigenschaften in der Struktur nach Fig. 3 gefunden.
[Ein weiteres Beispiel einer Schutzschicht]
• In den vorhergehenden Ausführungsformen wurde eine Schutzschicht mit einer Zweischichtstruktur erklärt, die aus ersten und zweiten Schichten mit getrennten Funktionen besteht. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Schutzschicht eine Dreischichtstruktur mit einer Oberflächenschicht (132, 232), wie durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 2A oder Fig. 3B und 3C dargestellt. Die Schutzschicht (129A, 229A) muß nicht nur eine Abstandsfunktion leisten, sondern auch die Stabilität des Fotoaufnehmers unter Umweltbedingungen, die Abriebbeständigkeit und die Gleiteigenschaften bezüglich des Originaldokumentes P verbessern. In der vorliegenden Ausführungsform ist deshalb die Schutzschicht (129A, 229A) bereitgestellt mit der ersten Schicht als Passivierungsfilm für den Fotoaufnehmer und einer Oberflächenschicht (132, 232) auf der Oberfläche der Schutzschicht zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit oder der Gleiteigenschaft. Auch erweitert eine solche Struktur die Freiheit in der Materialwahl für jede Schicht, die die Schutzschicht (129A, 229A) aufbauen.
• Unter dem Gesichtspunkt der Produktivität wird die Schutzschicht (129A, 229A) bevorzugt aus organischen Harzen, die beschichtet werden können, gebildet, z. B. aus lichthärtbaren Harzen, duroplastischen Harzen, fotoempfindlichen Harzen usw . . In diesem Fall haben Polycarbonat, Polysiloxanharze, Acrylharze usw. eine hohe Lichtdurchlässigkeit, wurden aber wegen des hohen Reibungskoeffizienten nicht an der Oberfläche der Schutzschicht (129A, 229A) verwendet.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb eine Oberflächenschicht (132, 232) bereit gestellt, die einen Reibungskoeffizienten hat, der kleiner ist als der der zweiten Schicht (130, 230), was die Abriebfestigkeit und Gleiteigenschaft gegenüber dem Originaldokument P verbessert, die von dieser Oberflächenschicht (132, 232) erreicht wird, was die Freiheit der Materialwahl für die zweite Schicht (130, 230) weiter erweitert und die Präzision des Bildlesens verbessert. Z.B. kann die zweite Schicht (130, 230) aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten gebildet werden, das gewöhnlich nicht verwendet werden konnte.
• Die Oberflächenschicht (132, 232) kann zusammengesetzt sein, z. B. aus Tetrafluorethylen, Melaminharz, Harnstoffharz, Nylon, Polyethylen, Acetalharz oder Acetalharz mit beigemischtem fluoriertem Harz. Allerdings haben diese Materialien eine ungenügende Lichtdurchlässigkeit und werden bevorzugt in einer geeigneten Dicke eingesetzt, um einen Verlust in der Lichtmenge zu vermeiden.
• Die Oberflächenschicht (132, 232) kann erhalten werden, indem eine dünne Schicht der vorstehend erwähnten Materialien auf der zweiten Schicht (130, 230) gebildet wird, oder indem auf die zweite Schicht (130, 230) das gleiche Harz wie in der genannten zweiten Schicht aufgetragen wird, dem Harzpulver zur Verbesserung der Gleiteigenschaft beigemischt wurde.
• Die Schutzschicht der Dreischichtstruktur verbessert nicht nur die Haltbarkeit der Vorrichtung und die Beständigkeit des Fotoaufnehmers gegen Umwelteinflüsse wie in den vorstehenden Ausführungsformen, sondern verbessert außerdem die Abriebbeständigkeit und die Gleiteigenschaften gegenüber dem Originaldokument und erweitert die Freiheit der Auswahl der Materialien, die die Schutzschicht ausmachen, wodurch eine größere Zuverlässigkeit der Vorrichtung gewährleistet wird.
• Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer ersten Schicht, die mehrschichtig ist und aus zwei Schichten 129-1 und 129-2 aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt ist. Die erste Schicht ist zusammengesetzt aus einer ersten Zwischenschicht 129-1 und einer zweiten Zwischenschicht 129-2, die darauf gebildet ist, und die zweite Schicht 130 ist dann darauf gebildet. Die erste Zwischenschicht 129-1, die sich im direkten Kontakt mit dem Fotoaufnehmer 108 befindet, muß die Oberflächeneigenschaft des Fotoaufnehmers 108 stabilisieren. Aus diesem Grund sollte die erste Zwischenschicht 129-1 aus einem hochreinen Material bestehen, z. B. einem anorganischen Material, wie z. B. einem SiO&sub2;-Film oder einem SiNH-Film oder einem organischen Material, wie z. B. einem Polyimidharz, der leichte Filmbildung erlaubt, erhältlich bei Hitachi Chemical unter dem Handelsnamen LP-52.
• Ebenso kann der zweiten Zwischenschicht 129-2 eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit gegeben werden, und sie kann z. B. aus Epoxydharz, bevorzugt einem Produkt von Sumitomo Bakelite Co., Ltd. unter dem Handelsnamen ECR/ECH 7120, zusammengesetzt sein. Die zweite Schicht 130 kann aus einem Material zusammengesetzt sein, das hohe Abriebfestigkeit und hohe optische Durchlässigkeit besitzt, wie z. B. ein Borosilikatglas, bevorzugt ein Produkt von Nihon Denki Glass Co., Ltd., geliefert unter einem Handelsnamen BLC. In diesem Fall ist die zweite Zwischenschicht 129-2 bevorzugt aus einem Material zusammengesetzt, das Klebeeigenschaften besitzt.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Schicht aus der ersten Zwischenschicht 129-1 und der zweiten Zwischenschicht 129-2 mit verschiedenen Funktionen zusammengesetzt und erlaubt es, eine Bildlesevorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit und Stabilität zu erhalten.
• Auch in der Struktur, die in Fig. 3 gezeigt ist, kann die erste Schicht 229 natürlich in eine erste Zwischenschicht, die zumindest den Fotoaufnehmer 208 und die Schaltfläche 213 überdeckt, und einer zweiten Zwischenschicht, die darauf bereitgestellt wird, eingeteilt werden.
• Weiter kann in der vorliegenden Ausführungsform, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 7 angedeutet, eine Oberflächenschicht 132 mit einer Funktion, die der im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erklärten ähnelt, bereitgestellt werden.
• Fig. 8 zeigt einen wesentlichen Teil einer Bildlesevorrichtung, die eine ähnliche Struktur wie Fig. 7 besitzt, nur das die erste Zwischenschicht 129-1 in die zweite Zwischenschicht 129-2 hineingepackt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Zwischenschicht 129-1 nur auf den erforderlichen Flächen (Flächen des Fotoaufnehmers und des Schalters in der Struktur, die in Fig. 3 gezeigt ist) gebildet worden und die zweite Zwischenschicht 129-2 ist so gebildet worden, daß sie die erste Zwischenschicht umgibt, um zusätzliche Funktionen zu erzielen, wie z. B. Feuchtigkeitsbeständigkeit. Die vorliegende Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit wie z. B. Beständigkeit gegen Umweltbedingungen weiter verbessern.
• Ebenso kann in der Ausführungsform natürlich, wie mit einer punktierten Linie wie in Fig. 8 angedeutet, eine Oberflächenschicht 132 bereitgestellt werden, die eine Funktion hat, die der Oberflächenschicht gleicht, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erklärt wurde.
• Weiter kann selbst, wenn die erste Schicht aus einer einzigen Schicht besteht, die zweite Schicht so gebildet werden, daß sie die erste Schicht umgibt.
• In der bisherigen Beschreibung ist der Fotoaufnehmer von ebener Art mit einem Spalt zwischen den Hauptelektroden. Es kann aber genauso ein Fotoaufnehmer mit sogenannter Sandwichstruktur in dieser Erfindung eingesetzt werden.
• Wie bereits erklärt, erlaubt die Erfindung unter Bereitstellung einer Schutzschicht mit Mehrschichtstruktur aus vielen Schichten mit getrennten Funktionen zum Schutz des Fotoaufnehmers, die Freiheit der Materialauswahl für jede Schicht zu erweitern, wodurch ein Fotoaufnehmer und Schalteigenschaften erreicht werden, die gleichwertig zu denen in einer Einschichtstruktur mit idealen Materialien in der Schutzschicht sind, und so eine Bildlesevorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen, die in der Lage ist, dauerhaft das Bildlesen durchzuführen.

Claims (12)

1. Bildlesevorrichtung zum Lesen von Informationen von einem informationstragenden Element, wobei die Bildlesevorrichtung umfaßt

einen Träger;

ein Beleuchtungsfenster zum Einführen von Licht zur Beleuchtung des informationstragenden Elementes;

eine Vielzahl von Fotoaufnehmern, die auf dem Träger angeordnet sind, zum Empfang des von dem informationstragenden Element reflektierten Lichtes; und

eine Schutzschicht zur Beibehaltung einer konstanten Entfernung zwischen den Fotoaufnehmern und dem informationstragenden Element, wobei die Schutzschicht eine erste Zwischenschicht zur Isolation der Fotoaufnehmer, die auf den Fotoaufnehmern aufgebracht ist, und eine zweite Zwischenschicht, die so angeordnet ist, daß sie die erste Zwischenschicht vollständig abdeckt, umfaßt, wobei der Alkaligehalt der ersten Zwischenschicht 1 ppm nicht überschreitet und die zweite Zwischenschicht eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit besitzt.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Zwischenschicht Polyimid umfaßt und die zweite Zwischenschicht Epoxydharz umfaßt.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Zwischenschicht SiO&sub2; umfaßt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Zwischenschicht SiNH umfaßt.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin eine Oberflächenschicht mit einem Reibungskoeffizienten, der kleiner ist, als der der Schutzschicht, auf dieser Schutzschicht aufgetragen wird.

6. Eine Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die Oberflächenschicht aus einem Material besteht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Tetrafluorethylen, Melaminharz, Harnstoffharz, Nylon, Polyethylen und Acetalharz.

7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Schicht eine Mehrschichtstruktur besitzt.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Zwischenschicht einen Brechungsindex besitzt, der verschieden ist von der der zweiten Zwischenschicht.

9. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die erste Zwischenschicht eine Passivierungsfunktion besitzt.

10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Schicht eine Abstandsfunktion besitzt.

11. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Schicht eine freie Oberfläche mit niedrigerem Reibungskoeffizienten besitzt.

12. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Schicht aus einem Kunststoffmaterial zusammengesetzt ist.