JP4370957B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

この発明は画像読取装置に関し、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に関する。

近年、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯型で小型の電子機器の普及が著しく、更に、このような電子機器の電子マネーとしての利用やクレジットカード機能の搭載等も求められている。その場合、このような電子機器において、使用者本人を識別、認証する個人認証機能の搭載が必要になってきている。

このような個人認証のために、指紋画像を読み取る画像読取装置を備えるようにしたものがあり、画像読取装置としては、例えば、被写体に帯電した静電気によって破損し難く読取応答速度も比較的速い、フォトセンサを用いた光学式の画像読取装置が知られている。しかしながら、フォトセンサとして多用されているＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等は半導体基板上に形成され、不透明であるため、電子機器が備えている画像表示部上に設けることはできず、画像表示部とは別の場所に画像読取装置を設ける必要があった。そのため、このような構成においては、電子機器の大きさが増大してしまうという問題があった。

そこで、このような個人認証のための画像読取装置を搭載した電子機器の小型化を図るため、画像表示部とは別の箇所に設けられた指紋画像読み取り用の画像読取部の画像読取面積を比較的小さくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、電子機器本体に設けられたスリットに嵌め込まれた導光板上において指をスライドさせ、電子機器本体内において導光板に対応する箇所に設けられた１次元イメージセンサで指の指紋を読み取っている。

特開２００２−２７９４１２号公報

ところで、上記のような画像読取部における指紋画像の読み取りでは、導光板上で指をスライドさせる方式であるため、指のスライド方向や速度が一定とないと、１次元イメージセンサで読み取られた画像が歪んでしまい、読取不良が発生しやすいという問題があった。また、指紋画像を読み取るための画像読取部の占有面積を比較的小さくしていることにより、電子機器の大きさの増大をある程度抑制することはできるが、画像表示部とは別の場所に画像読取部が設けられる形態であり、且つ、電子機器本体内において画像表示部とは別の箇所に１次元イメージセンサや導光板に光を照射する光源等を配置しているため、電子機器の小型化に限界があるという問題があった。

そこで、この発明は、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができるとともに、読取不良が発生しにくいようにすることができる画像読取装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する表示パネルと、透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、を備え、前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記読取領域と前記ダミー読取領域とが前記表示領域に重畳するように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とするものである。
また、この発明は、上記目的を達成するため、透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、前記フォトセンサパネルを一対の基板のうちの一方の基板とし、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する液晶表示パネルと、を備え、前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記表示領域は、前記読取領域と前記ダミー読取領域とに重畳するように設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができるとともに、読取不良が発生しにくいようにすることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置では、液晶表示パネル１の下側にバックライト１１が配置され、液晶表示パネル１の上側に２次元型のフォトセンサパネル２１が配置されている。

液晶表示パネル１は、詳細には図示していないが、アクティブマトリクス型のカラー液晶表示パネルであり、ガラスからなるアクティブ基板２とカラーフィルタを備えたガラスからなる対向基板３との間に液晶が封入され、２枚の基板２、３の各外面に偏光板が貼り付けられ、２枚の基板２、３間の液晶に表示駆動に応じて電界が選択的に印加されることにより、光の透過と遮断を行ない、表示信号に応じた画像光を視野側に放射して対向基板３のほぼ中央部の表示領域４において画像表示を行なうことができるようになっている。この場合、アクティブ基板２の下辺部は対向基板３から突出され、この突出部の上面には液晶駆動用の半導体チップ５が搭載されている。バックライト１１は、これも詳細には図示していないが、例えば平面光源型であり、上面から光を出射するようになっている。

フォトセンサパネル２１はガラス基板（透明基板）２２を備えている。ガラス基板２２上のほぼ中央部の読取領域２３には後述する複数のフォトセンサがマトリクス状に配置され、被写体（例えば、指）が載せられて、被写体画像（例えば、指紋画像）を読み取るように構成されている。この場合、フォトセンサパネル２１の読取領域２３は液晶表示パネル１の表示領域４に対応する位置に配置され、読取領域２３のサイズは液晶表示パネル１の表示領域４のサイズと同じとなっている。ガラス基板２２上において読取領域２３の右側、左側および下側の各隣接する領域には、読取領域２３に設けられた複数のフォトセンサを駆動するための後述する第１〜第３の駆動回路部２４〜２６が設けられている。ガラス基板２２上の下端部には複数の外部接続端子２７（図２参照）が設けられている。外部接続端子２７は、後述する引き回し線を介して第１〜第３の駆動回路部２４〜２６に接続されている。

そして、フォトセンサパネル２１の外部接続端子２７が設けられた部分は液晶表示パネル１のアクティブ基板２の半導体チップ５が搭載された部分上に配置されている。これにより、フォトセンサパネル２１の読取領域２３は液晶表示パネル１の表示領域４上に重合されて配置され、且つ、フォトセンサパネル２１の上端縁および下端縁は液晶表示パネル１のアクティブ基板２の上端縁および下端縁と一致する位置に配置されている。

ところで、図１では、フォトセンサパネル２１上の右側および左側に第１、第２の駆動回路部２４、２５を設け、液晶表示パネル１のアクティブ基板２の突出部上に半導体チップ５を搭載している関係から、フォトセンサパネル２１の左右方向のサイズが液晶表示パネルの同方向のサイズよりもやや大きくなるように図示しているが、両パネル１、２１のサイズが同じとなるようにしてもよい。このようにした場合には、例えば、両パネル１、２１をシールドケース内に収納するとき、容易に収納することができる。

次に、図２は図１に示すフォトセンサパネル２１の等価回路的平面図を示す。ガラス基板２２上の読取領域２３には、フォトセンサとしての複数の光電変換型の薄膜トランジスタ３１がマトリクス状に配置されている。薄膜トランジスタ３１は、その具体的な構造については後で説明するが、トップゲート電極３２、ボトムゲート電極３３、ドレイン電極３４およびソース電極３５を備えている。

トップゲート電極３２は、読取領域２３において行方向に配置されたトップゲートライン３６を介して第１の駆動回路部（トップゲートドライバ）２４に接続されている。ボトムゲート電極３３は、読取領域２３において行方向に配置されたボトムゲートライン３７を介して第２の駆動回路部（ボトムゲートドライバ）２５に接続されている。

ドレイン電極３４は、読取領域２３において列方向に配置されたドレインライン３８を介して第３の駆動回路部（ドレインドライバ）２６に接続されている。ソース電極３５は、読取領域２３等に配置された接地ライン（図示せず）を介して、外部接続端子２７のうちの接地用外部接続端子に接続されている。

次に、図２に示すフォトセンサパネル２１の一部の具体的な構造の一例について、図３を参照して説明する。この場合、図３の左側から右側に向かって、外部接続端子２７の部分の断面図、第１〜第３の駆動回路部２４〜２６の各一部を構成するＣＭＯＳ薄膜トランジスタの部分の断面図、第１〜第３の層間コンタクトの部分の断面図、光電変換型の薄膜トランジスタ３１の部分の断面図を示す。

まず、第１〜第３の駆動回路部２４〜２６の各一部を構成するＣＭＯＳ薄膜トランジスタの部分について説明する。ガラス基板２２上の駆動回路部形成領域には、例えばポリシリコン薄膜トランジスタによるＮＭＯＳ薄膜トランジスタ４１とＰＭＯＳ薄膜トランジスタ４２とからなるＣＭＯＳ薄膜トランジスタが設けられている。各薄膜トランジスタ４１、４２は、ガラス基板２２の上面に設けられた第１および第２の下地絶縁膜４３、４４の上面にそれぞれ設けられたポリシリコンからなる半導体薄膜４５、４６を備えている。この場合、第１の下地絶縁膜４３は窒化シリコンからなり、第２の下地絶縁膜４４は酸化シリコンからなっている。

ＮＭＯＳ薄膜トランジスタ４１は、例えばＬＤＤ(Lightly Doped Drain)構造を有して構成されている。すなわち、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタ４１の半導体薄膜４５の中央部は真性領域からなるチャネル領域４５ａとされ、その両側はｎ型不純物低濃度領域からなるソース・ドレイン領域４５ｂとされ、さらにその両側はｎ型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域４５ｃとされている。一方、ＰＭＯＳ薄膜トランジスタ４２の半導体薄膜４６の中央部は真性領域からなるチャネル領域４６ａとされ、その両側はｐ型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域４６ｂとされている。

半導体薄膜４５、４６を含む第２の下地絶縁膜４４の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜４７が設けられている。各チャネル領域４５ａ、４６ａ上におけるゲート絶縁膜４７の上面にはそれぞれアルミニウム系金属等からなるゲート電極４８、４９が設けられている。ゲート電極４８、４９を含むゲート絶縁膜４７の上面には窒化シリコンからなるボトムゲート絶縁膜５０、トップゲート絶縁膜５１および層間絶縁膜５２が設けられている。

半導体薄膜４５のソース・ドレイン領域４５ｃ上におけるゲート絶縁膜４７、ボトムゲート絶縁膜５０、トップゲート絶縁膜５１および層間絶縁膜５２にはコンタクトホール５３が設けられている。半導体薄膜４６のソース・ドレイン領域４６ｂ上におけるゲート絶縁膜４７、ボトムゲート絶縁膜５０、トップゲート絶縁膜５１および層間絶縁膜５２にはコンタクトホール５４が設けられている。

各コンタクトホール５３、５４内およびその各近傍の層間絶縁膜５２の上面にはそれぞれアルミニウム系金属等からなるソース・ドレイン電極５５、５６が設けられている。ソース・ドレイン電極５５、５６を含む層間絶縁膜５２の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜５７が設けられている。

そして、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタ４１は、半導体薄膜４５、ゲート絶縁膜４７、ゲート電極４８およびソース・ドレイン電極５５によって構成されている。ＰＭＯＳ薄膜トランジスタ４２は、半導体薄膜４６、ゲート絶縁膜４７、ゲート電極４９およびソース・ドレイン電極５６によって構成されている。これにより、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタ４１とＰＭＯＳ薄膜トランジスタ４２とからなるＣＭＯＳ薄膜トランジスタ、つまり、第１〜第３の駆動回路部２４〜２６は、ガラス基板２２上に形成されている。

次に、光電変換型の薄膜トランジスタ３１の部分について説明する。ゲート絶縁膜４７の上面には、駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のゲート電極４８、４９と同一の材料つまりアルミニウム系金属等の遮光性金属からなるボトムゲート電極６１が設けられている。ボトムゲート電極６１を含むゲート絶縁膜４７の上面にはボトムゲート絶縁膜５０が設けられている。ボトムゲート電極６１上におけるボトムゲート絶縁膜５０の上面には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜６２が設けられている。

半導体薄膜６２の上面中央部には窒化シリコンからなるチャネル保護膜６３が設けられている。チャネル保護膜６３の上面両側およびその両側における半導体薄膜６２の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるコンタクト層６４が設けられている。コンタクト層６４の各上面およびその各近傍のボトムゲート絶縁膜５０の上面にはアルミニウム系金属等からなるソース・ドレイン電極６５が設けられている。

ソース・ドレイン電極６５を含むボトムゲート絶縁膜４２の上面にはトップゲート絶縁膜５１が設けられている。半導体薄膜６２上におけるトップゲート絶縁膜５１の上面にはＩＴＯ等の透光性金属からなるトップゲート電極６６が設けられている。トップゲート電極６６を含むトップゲート絶縁膜５１の上面には層間絶縁膜５２およびオーバーコート膜５７が設けられている。

そして、光電変換型の薄膜トランジスタ３１は、ボトムゲート電極６１、ボトムゲート絶縁膜５０、半導体薄膜６２、チャネル保護膜６３、コンタクト層６４およびソース・ドレイン電極６５によって構成されたボトムゲート型の選択用薄膜トランジスタと、トップゲート電極６６、トップゲート絶縁膜５１、半導体薄膜６２、チャネル保護膜６３、コンタクト層６４およびソース・ドレイン電極６５によって構成されたトップゲート型のセンサ用薄膜トランジスタと、によって構成されている。これにより、光電変換型の薄膜トランジスタ３１は、ガラス基板２２上に形成されている。

次に、外部接続端子２７の部分について説明する。外部接続端子２７は、駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６と同一の材料からなり、層間絶縁膜５２の上面に設けられている。この場合、外部接続端子２７の中央部は、オーバーコート膜５７に設けられたコンタクトホール６７を介して露出されている。

次に、第１〜第３の層間コンタクトの部分について説明する。第１の層間コンタクトの部分においては、層間絶縁膜５２の上面に設けられた第１の上層配線６８は、層間絶縁膜５２、トップゲート絶縁膜５１およびボトムゲート絶縁膜５０に設けられたコンタクトホール６９を介して、ゲート絶縁膜４７の上面に設けられた第１の下層配線７０に接続されている。この場合、第１の上層配線６８は駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６と同一の材料によって形成され、第１の下層配線７０は駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のゲート電極４８、４９と同一の材料によって形成されている。そして、第１の上層配線６８上にはオーバーコート膜５７が設けられている。

第２の層間コンタクトの部分においては、層間絶縁膜５２の上面に設けられた第２の上層配線７１は、層間絶縁膜５２およびトップゲート絶縁膜５１に設けられたコンタクトホール７２を介して、ボトムゲート絶縁膜５０の上面に設けられた第２の下層配線７３に接続されている。この場合、第２の上層配線７１は駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６と同一の材料によって形成され、第２の下層配線７３は光電変換型の薄膜トランジスタ３１のソース・ドレイン電極６５と同一の材料によって形成されている。そして、第２の上層配線７１上にはオーバーコート膜５７が設けられている。

第３の層間コンタクトの部分においては、トップゲート絶縁膜５１の上面に設けられた第３の上層配線７４は、トップゲート絶縁膜５１に設けられたコンタクトホール７５を介して、ボトムゲート絶縁膜５０の上面に設けられた第３の下層配線７６に接続されている。この場合、第３の上層配線７４は光電変換型の薄膜トランジスタ３１のトップゲート電極６６と同一の材料によって形成され、第３の下層配線７６は光電変換型の薄膜トランジスタ３１のソース・ドレイン電極６５と同一の材料によって形成されている。そして、第３の上層配線７４上には層間絶縁膜５２およびオーバーコート膜５７が設けられている。

次に、図３に示す各部の電気的接続について説明する。光電変換型の薄膜トランジスタ３１のボトムゲート電極６１は、第１の下層配線７０および第１の上層配線６８を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６に接続されている。

光電変換型の薄膜トランジスタ３１のソース・ドレイン電極６５は、第２の下層配線７３および第２の上層配線７１を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６に接続されている。光電変換型の薄膜トランジスタ３１のトップゲート電極６６は、第３の上層配線７４、第３の下層配線７６、第２の下層配線７３および第２の上層配線７１を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６に接続されている。

駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のゲート電極４８、４９は、第１の下層配線７０および第１の上層配線６８（駆動回路部用引き回し線）を介して、外部接続端子２７に接続されている。駆動回路部用の薄膜トランジスタ４１、４２のソース・ドレイン電極５５、５６は、層間絶縁膜５２の上面に設けられた図示しない配線（駆動回路部用引き回し線）を介して、外部接続端子２７に接続されている。

次に、上記構成の画像読取装置の動作について簡単に説明する。この画像読取装置を表示モードにすると、バックライト１１が点灯し、バックライト１１の上面から出た光が液晶表示パネル１の下面に入射され、表示信号に基づき、液晶表示パネル１の表示駆動に応じた画像光が液晶表示パネル１の表示領域４から視野側に出射される。表示領域４から出射された画像光は、表示領域４と同じサイズである、フォトセンサパネル２１の読取領域２３を透過して、該読取領域２３から出射され、画像表示が行なわれる。

すなわち、図３に示すように、フォトセンサパネル２１の光電変換型の薄膜トランジスタ３１の部分においては、ボトムゲート電極６１およびソース・ドレイン電極６６がアルミニウム系金属等の遮光性金属によって形成されているため、下面側から光が入射されると、この光は、遮光性金属からなるボトムゲート電極６１およびソース・ドレイン電極６６の部分以外の透過部を透過して、上面側（つまりフォトセンサパネル２１の読取領域２３）から出射され、且つ、ボトムゲート電極６１によって遮光されて、半導体薄膜６３に直接入射することはない。

次に、この画像読取装置に被写体として例えば指が載せられて、指紋画像を読み取る場合について説明する。この画像読取装置を指紋読取モードにすると、バックライト１１が点灯し、バックライト１１の上面から出た光が液晶表示パネル１の下面に入射される。この場合、液晶表示パネル１の表示駆動により、表示領域４全域は、例えば白表示となっている。したがって、液晶表示パネル１の下面に入射された光は、表示領域４全域を透過して、表示領域４全域から出射される。表示領域４全域から出射された光は、表示領域４と同じサイズである、フォトセンサパネル２１の読取領域２３を透過して、該読取領域２３から出射される。

この状態において、フォトセンサパネル２１の読取領域２３の上面に指（図示せず）が載せられると、フォトセンサパネル２１の読取領域２３から出射された光が指に照射され、指紋の凸部（隆線）に対応する部分で光が反射され、指紋の凹部（降線）に対応する部分で光が散乱される。これにより、指紋の凹凸に応じて光学的に明暗の強調された指紋画像光が得られる。

この指紋画像光は、ＩＴＯ等の透光性金属からなるトップゲート電極６８、トップゲート絶縁膜６７およびチャネル保護膜６４を透過して半導体薄膜６３に照射される。すると、半導体薄膜６３に指紋画像光の明暗に応じた電子−正孔対が誘起されて蓄積され、指紋の画像が読み取られる。

以上のように、本実施形態における画像読取装置では、フォトセンサパネル２１が２次元型であるので、フォトセンサパネル２１の読取領域２３の上面に載せられた被写体（指）の被写体画像（指紋画像）を容易に読み取ることができ、また、読取領域２３のサイズを液晶表示パネル１の表示領域４のサイズと同じとして、比較的大きい面積を有するようにすることができるため、読取不良が発生しにくいようにすることができる。また、液晶表示パネル１上にフォトセンサパネル２１を配置しているので、液晶表示パネル１とは別の箇所にフォトセンサパネル配置領域を設ける必要はなく、画像読取装置を備える電子機器の小型化を図ることができる。

また、この画像読取装置では、フォトセンサパネル２１において、ガラス基板２２上にフォトセンサとしての複数の光電変換型の薄膜トランジスタ３１およびこれらの薄膜トランジスタ３１を駆動するための第１〜第３の駆動回路部２４〜２６を構成するＣＭＯＳ薄膜トランジスタを一体的に形成しているので、薄膜トランジスタ３１を駆動するための第１〜第３の駆動回路部２４〜２６を有するフォトセンサパネル２１の厚さを薄くすることができ、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。

また、この画像読取装置では、フォトセンサパネル２１において、ガラス基板２２上に第１〜第３の駆動回路部２４〜２６を構成するＣＭＯＳ薄膜トランジスタを一体形成しているので、これらの駆動回路部を構成する半導体チップをガラス基板２２上に搭載する場合と比較して、フォトセンサパネル２１の上面を平坦化することができ、したがってフォトセンサパネル２１の上面に指等の被写体を密着させやすいようにすることができる。

ところで、この画像読取装置において、読取モード時に、カラーフィルタを備えたアクティブマトリクス型の液晶表示パネル１の表示色を赤、緑、青と順次切り換えて、各表示色ごとに被写体の画像を読み取り、この読み取った各表示色ごとの画像を合成して、カラー画像を得るようにしてもよい。このようにした場合には、フォトセンサパネル２１がモノクロ型であっても、カラー画像を読み取ることができる。

また、この画像読取装置では、液晶表示パネル１の下側に配置されたバックライト１１からの光を指紋等の画像読取光として利用しているので、指紋等の画像読取専用の光源を必要とせず、したがってその分だけ部品点数が減少し、コストを低減することができる。しかしながら、バックライト１１は液晶表示パネル１用の光源であるため、フォトセンサパネル２１のフォトセンサ３１の感度が一定であると、指紋等の画像の読み取りを良好に行なうことができない場合がある。

例えば、被写体の状態（例えば、指の表面の皮膚の乾燥状態）や周囲環境の明るさ（例えば、指は外光をある程度透過するため、この透過した外光も指紋読取光となる）に応じて、受光する光が明るすぎると、フォトセンサ３１の感度が飽和して、画像を良好に読み取ることができなくなり、一方、受光する光が暗すぎると、十分なコントラストを持って画像を読み取ることができなくなる。

そこで、状況に応じて画像を良好に読み取ることができるようにするために、フォトセンサ３１の感度を調整することができるようにしてもよい。また、フォトセンサ３１の感度を調整する代わりに、液晶表示パネル１では表示画像に応じて表示輝度を様々に変化させることができるので、フォトセンサ３１の受光する光が明るすぎる場合には、液晶表示パネル１を白表示ではなく、適当なグレー表示とするようにしてもよい。また、フォトセンサ３１の感度を調整する代わりに、バックライト１１の輝度を調整するようにしてもよい。さらに、フォトセンサ３１の感度の調整とフォトセンサ３１に入射される光の強度の調整とを共に行なうことができるようにしてもよい。

ここで、この画像読取装置を例えば携帯電話等の携帯型の電子機器に適用した場合、液晶表示パネル１の表示領域４のサイズは、一般的に、指紋の読み取りに最小限必要なサイズ（載置される指の大きさ程度）よりも大きい。しかるに、図１では、フォトセンサパネル２１の読取領域２３のサイズは液晶表示パネル１の表示領域４のサイズと同じとなっている。そこで、フォトセンサパネル２１の読取領域２３全域に図３に示すフォトセンサ３１をマトリクス状に配置すると、フォトセンサパネル２１の読取領域２３全域の透過率が均一となり、この画像読取装置を表示モードとして使用するとき、フォトセンサパネル２１の読取領域２３全域における表示品位を均一とすることができる。

（第２実施形態）
図４はこの発明の第２実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図１に示した第１実施形態の場合と異なる点は、フォトセンサパネル２１において、液晶表示パネル１の表示領域４の一部（例えば略中央部）に対応する領域を指紋の読み取りに最小限必要なサイズを有する読取領域２３ａとし、表示領域４の残部に対応する領域をダミー読取領域２３ｂとした点である。

すなわち、読取領域２３ａには実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタ（フォトセンサ）がマトリクス状に配置され、ダミー読取領域２３ｂには駆動されない光電変換型のダミー薄膜トランジスタ（ダミーフォトセンサ）が同じくマトリクス状に配置されている。この場合、ダミー読取領域２３ｂに駆動されない光電変換型のダミー薄膜トランジスタをマトリクス状に配置するのは、ダミー読取領域２３ｂの透過率を読取領域２３ａの透過率と同じとして、透過率を均一化するためである。

そして、この画像読取装置では、指紋の読み取りに最小限必要なサイズを有する読取領域２３ａにのみ実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタをマトリクス状に配置すればよいので、図１に示す場合と比較して、実際に駆動される光電変換型の薄膜トランジスタの数を必要最小限とすることができ、ひいては、歩留の向上、低コスト化、駆動回路部の小型化、消費電力の低減等を図ることができる。

ところで、この画像読取装置では、フォトセンサパネル２１において、液晶表示パネル１の表示領域４に対応する領域が読取領域２３ａおよびダミー読取領域２３ｂとなっているので、指紋読取モードのとき、液晶表示パネル１の表示領域４のうち、読取領域２３ａに対応する領域を白表示とし、ダミー読取領域２３ｂに対応する領域を例えば黒表示として、指の載置領域を誘導するようにすることもできる。

また、指紋読取モードのとき、液晶表示パネル１の表示領域４のうち、読取領域２３ａに対応する領域を白表示とし、ダミー読取領域２３ｂに対応する領域に、例えば指の載置を促すようなメッセージ表示等を行なうようにすることもできる。なお、このようなことは、上記第１実施形態の場合でも可能である。

（第３実施形態）
図５はこの発明の第３実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図１に示した第１実施形態の場合と異なる点は、液晶表示パネル１の対向基板３にフォトセンサパネル２１のガラス基板（２２）を兼ねさせた点である。すなわち、対向基板３の外面側には複数の光電変換型の薄膜トランジスタ（図示せず）がマトリクス状に配置された読取領域２３、第１〜第３の駆動回路部２４〜２６および複数の外部接続端子２７が設けられている。

この場合、液晶表示パネル１は、後述する如く、フィールドシーケンシャル駆動方式により駆動されるものである。このため、対向基板３の内面（アクティブ基板２と対向する側の面）には、図示していないが、ブラックマスク、べた状の共通電極および配向膜が設けられ、カラーフィルタは設けられていない。また、バックライト１１は、その上面から赤色光、緑色光および青色光を切り換えて出射することができるようになっている。

ここで、アクティブ基板２上に半導体チップ５を搭載するため、アクティブ基板２の下端部は対向基板３から突出されている。また、フォトセンサパネル２１の読取領域２３と液晶表示パネル１の表示領域とを重合させるため、フォトセンサパネル２１を兼ねた対向基板３の外面側の一端部に設けられた外部接続端子２７の部分は、アクティブ基板２の上端部（半導体チップ５搭載側とは反対側）から突出されている。

次に、この画像読取装置のフィールドシーケンシャル駆動方式の一例について簡単に説明する（詳細は、例えば、特開２００１−２７２６５１号公報参照）。１フレームを３つの第１〜第３のサブフレームに分割し、各サブフレームの始めに各行の画素の書き込み状態をリセットし、次いで、各行の画素に赤色、緑色および青色の各表示データの書き込みを行ない、次いで、各サブフレームの終わりにバックライト１１を点灯させてその上面から赤色光、緑色光、青色光のいずれかを出射させる。

すなわち、第１のサブフレームにおいて、バックライト１１の上面から赤色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた赤色表示データに応じた赤色画像光を液晶表示パネル１の表示領域つまりフォトセンサパネル２１の読取領域２３から出射させる。次に、第２のサブフレームにおいて、バックライト１１の上面から緑色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた緑色表示データに応じた緑色画像光を液晶表示パネル１の表示領域つまりフォトセンサパネル２１の読取領域２３から出射させる。次に、第３のサブフレームにおいて、バックライト１１の上面から青色光を出射させ、各行の画素に書き込まれた青色表示データに応じた青色画像光を液晶表示パネル１の表示領域つまりフォトセンサパネル２１の読取領域２３から出射させる。そして、上記３色の出射画像光の合成により、１つのカラー画像を表示する。

以上のように、本実施形態における画像読取装置では、液晶表示パネル１の対向基板３がフォトセンサパネル２１のガラス基板（２２）を兼ねているので、その分だけ画像読取装置の厚さを薄くすることができ、ひいては、これを備えた電子機器の厚さの増加を、より一層抑制することができる。

（第４実施形態）
図６はこの発明の第４実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図を示す。この画像読取装置において、図１に示した第１実施形態の場合と大きく異なる点は、非自己発光型の液晶表示パネル１の代わりに自己発光型の有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示パネル７１を用い、バックライト１１を省略した点である。

すなわち、有機ＥＬ表示パネル７１は、詳細には図示していないが、アクティブマトリクス型でトップエミッション型である場合には、ガラス基板７２の上面の表示領域（フォトセンサパネル２１の読取領域２３に対応する領域）にマトリクスに配置された複数の有機ＥＬ層に表示駆動に応じて電界が選択的に印加されることにより、ガラス基板７２側とは反対側への発光と非発光を行ない、これにより画像表示を行なうことができるようになっている。

この場合、有機ＥＬ表示パネル７１の上面側にはフォトセンサパネル２１のガラス基板２２が図示しないシール材を介して貼り合わされている。そして、有機ＥＬ表示パネル７１の下端部はフォトセンサパネル２１から突出され、この突出部の上面には有機ＥＬ層駆動用の半導体チップ７３が搭載されている。また、フォトセンサパネル２１の外部接続端子２７の部分は、有機ＥＬ表示パネル７１の上端部から突出されている。

この画像読取装置では、図５に示した第３実施形態の場合と比較して、バックライトを備えていないため、大幅に薄型化することができ、これを備えた電子機器を薄型化することができる。また、有機ＥＬ表示パネル７１のガラス基板７２の上面の表示領域にはアノード電極、有機ＥＬ層およびカソード電極がこの順で積層されているが、外部からの水分等の不純物の浸入により、非発光領域であるダークスポットが発生、成長しやすいが、有機ＥＬ表示パネル７１上の表示領域の周囲にシール材を配置し、このシール材を介して有機ＥＬ表示パネル７１とフォトセンサパネル２１のガラス基板２２とを互いに貼り合わせると、有機ＥＬ表示パネル７１上の表示領域への水分等の不純物の浸入を防止することができ、ひいては、ダークスポットの発生、成長を抑制して信頼性を向上させることができる。

なお、有機ＥＬ表示パネル７１としては、ボトムエミッション型であってもよく、すなわち、ガラス基板７２の下面の表示領域にアノード電極、有機ＥＬ層、カソード電極および保護膜がこの順で積層され、ガラス基板７２側への発光により画像表示を行なうことができるようになっているものであってもよい。この場合、構成材料の違いから、ダークスポットの発生、成長という問題は生じない。また、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示パネル７１とフォトセンサパネル２１のガラス基板２２とをシール材を介して互いに貼り合わせる必要もない。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、フォトセンサとして光電変換型の薄膜トランジスタを用いた場合について説明したが、これに限らず、フォトダイオートを用いるようにしてもよい。また、上記実施形態では、駆動回路部をポリシリコン薄膜トランジスタからなるＣＭＯＳ薄膜トランジスタによって構成した場合について説明したが、これに限らず、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタのみによって構成するようにしてもよく、また、ポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとの組み合わせによって構成するようにしてもよい。

この発明の第１実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図。 図１に示すフォトセンサパネルの等価回路的平面図。 図２に示すフォトセンサパネルの一部の具体的な構造を説明するために示す断面図。 この発明の第２実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図。 この発明の第３実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図。 この発明の第４実施形態としての画像読取装置の要部の斜視図。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
４ 表示領域
１１ バックライト
２１ フォトセンサパネル
２２ ガラス基板
２３ 読取領域
２４〜２６ 駆動回路部
３１ 光電変換型の薄膜トランジスタ（フォトセンサ）

Claims (8)

1. 表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する表示パネルと、
   透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、を備え、
   前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、前記読取領域と前記ダミー読取領域とが前記表示領域に重畳するように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記ダミー読取領域は前記読取領域を囲むように設けられ、
   前記フォトセンサパネルは、前記読取領域が前記表示領域の範囲内に収まるように前記表示パネルに重ね合わされていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記読取領域は、前記表示領域よりも面積が小さく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 前記フォトセンサパネルは、前記フォトセンサを駆動する駆動回路が前記読取領域の外側に前記フォトセンサと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像読取装置。
5. 前記ダミー読取領域には、前記フォトセンサと同等の構造を有し、前記駆動回路によって駆動されないダミーフォトセンサがマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
6. 前記表示領域のうち前記ダミー読取領域に重畳する領域に前記被写体画像の読み取りを誘導する表示を行う手段を備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の画像読取装置。
7. 前記フォトセンサは、半導体薄膜の上層側と下層側にゲート電極が設けられた薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の画像読取装置。
8. 透光性を有し、読取領域にマトリクス状に配列された複数のフォトセンサによって前記読取領域に載置された被写体を画像として読み取るフォトセンサパネルと、
   前記フォトセンサパネルを一対の基板のうちの一方の基板とし、表示信号に基づいた画像を表示領域に表示する液晶表示パネルと、を備え、
   前記フォトセンサパネルは、前記読取領域と同等の透過率を有するダミー読取領域を有し、
   前記表示領域は、前記読取領域と前記ダミー読取領域とに重畳するように設けられていることを特徴とする画像読取装置。

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