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JP4096877B2 - 情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置 - Google Patents

情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置 Download PDF

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JP4096877B2 JP2003433142A JP2003433142A JP4096877B2 JP 4096877 B2 JP4096877 B2 JP 4096877B2 JP 2003433142 A JP2003433142 A JP 2003433142A JP 2003433142 A JP2003433142 A JP 2003433142A JP 4096877 B2 JP4096877 B2 JP 4096877B2
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Description

本発明は、物体の形状や画像等の各種情報を電気信号として取り出す情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置に関する。
光情報を電気情報に変換する光電変換素子を用いた情報読み取り素子は、ファクシミリやスキャナ、電子黒板さらには指紋センサー等幅広い製品で使用されている。従来この光電変換素子部には主に無機のフォトダイオード、フォトコンダクター、フォトトランジスタやそれらの応用部品等が用いられてきた。
ここで、従来の一般的な情報読み取り素子の一つである画像読み取り素子について図面を用いて説明を行う。
図２９は従来の光学的画像読み取り素子の構造図である。図２９において、１０１は基板、１０２は発光部、１０３は受光部、１０４はロッドレンズアレイ、１０５は原稿である。
原稿１０５は、ＬＥＤで構成される発光部１０２によって照射されており、原稿１０５で反射した光はロッドレンズアレイ１０４によって正立等倍で導かれ、無機光電変換素子で構成される受光部１０３に入力され、電気信号に変換されるようになっている。
このように従来の無機光電変換素子を使用した情報読み取り素子では、原稿１０５等の物体に光を照射する発光部１０２を斜め側方に配置し、ミラーやセルフォックレンズ等を用いて受光部１０３へと導く方式が主流であった。
このように発光部１０２により斜め方向より物体を照射する方式では省スペース化が困難であることはもちろんのこと、発光部１０２と受光部１０３とは、互いに間隔を配して併設されている必要があることから、それぞれを一列に配置したラインセンサしか形成することができなかった。そのため文字や画像、形状といった各種情報はこのラインセンサを走査することでしか読み取ることができず、読み取りに時間が掛かることや、走査するための機構が必要であることからコスト高を招くこと、さらには走査の際の騒音等が課題となっていた。
そこで、省スペース化の対策としては、（特許文献１）に開示されているように、発光部と受光部を積層する方法等が提案されており薄型化に関しては改善がなされている。
また、（特許文献２）に開示されているように、開口部を設けた遮光性基板状に光電変換素子を配置し、基板側から開口部を介して光を照射する方法等も提案されている。
特開平０４−０８６１５５号公報 特開昭６１−０２７６７５号公報
しかしながら、（特許文献１）に記載された画像読み取り素子では、発光部と受光部とは同一光軸上になく横方向にずらして配置する必要があるため解像度等に問題があった。
更に、（特許文献２）に記載された画像読み取り素子では、面状の情報読み取り素子を
形成することは可能であるが、開口部形成等のプロセスが煩雑でありコスト高を招くという課題を有していた。
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、小型、薄型の情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置を低コストで提供することを目的とする。
本発明の情報読み取り素子は、物体を照射する発光部と、物体からの反射光を電気信号に変換する受光部とを備えた情報読み取り素子において、受光部の少なくとも一部が光透過性を有し、かつ受光部と発光部とが積層された構成とした。
これにより省スペース化が可能になるとともに、面状の情報読み取り素子を提供することが可能となる。また、物体照射光として偏光を利用することにより、さらに読み取り性能を向上させた高品位の情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置を提供できる。
本発明の情報読み取り素子によれば、省スペース化が可能になる。そして、高解像度で薄型の情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置を低コストで提供することが可能となる。
本発明の請求項１に記載の発明は、物体を照射する発光部と、物体からの反射光を電気信号に変換する受光部とを備えた情報読み取り素子において、発光部及び受光部の少なくとも一部が光透過性を有し、かつ受光部と発光部とが積層され、さらに発光部からの光を複数の受光部によって受光することを特徴としたものであり、複数の受光部間の受光量の差分を読み取ることによって高感度の情報読み取り素子を得ることが可能となる。
本発明の請求項２に記載の発明は、複数の受光部のうち少なくとも一つが遮光部によって遮光され、反射光の侵入を防いでいることを特徴としたものであり、遮光された受光部は発光部からの直接光のみが照射されることから、他の受光素子の直接照射光と反射光の和から直接照射光分の情報を差し引く参照用の受光部として使用することが可能となり、これによって高感度の情報読み取り素子を提供することが可能となる。
本発明の請求項３に記載の発明は、発光部と複数の受光部とが同一光軸上に積層されたことを特徴としたものであり、高感度で高解像度の情報読み取り素子を提供することが可能となる。
本発明の請求項４に記載の発明は、発光部が複数の受光部によって挟まれて配置されたことを特徴としたものであり、片方の受光部は直接光のみを、もう一方の受光部は直接及び反射光をそれぞれ受光することによって、高感度で高解像度の情報読み取り素子を提供することが可能となる。
本発明の請求項５に記載の発明は、発光部が偏光発光特性を、さらに受光部が偏光吸収特性を有することを特徴としたものであり、物体の照射に偏光を利用することにより、読み取り性能を向上させた高品位の情報読み取り素子を提供することが可能となる。
本発明の請求項６に記載の発明は、物体を照射する発光部と、物体からの反射光を電気信号に変換する受光部とを備えた情報読み取り素子において、発光部の少なくとも一部が光透過性を有し、かつ受光部と発光部とが積層されたことを特徴としたものであり、小型、薄型化が可能になる。
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から６いずれか１項に記載の情報読み取り素子を用いて、受光部で得た電気情報をデジタル信号へと変換することを特徴とする。
以下、本発明の情報読み取り素子ついて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の概略斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の概略要部断面図である。
図１、図２において、１は基板、２は発光部、３は受光部であり、１０は情報読み取り素子を示す。また、５０は物体、５０ａは情報である。そして、図２における矢印Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２は光線を示す。
基板１は、発光部２と受光部３を支持するものであり、発光部２は物体５０を照明する光を放出する光源であり、受光部３は物体５０から反射された光を受光して電気信号に変換する。更に、物体５０には、情報５０ａが記録されており、物体５０としては、例えば、紙等の基材に、文字や図形等の可視情報が記録された原稿が挙げられる。
図１、図２に示すように、情報読み取り素子１０の基本となる構成は、物体５０を照射する発光部２と、物体５０からの反射光を電気信号に変換する受光部３とを備えている。
情報読み取り素子１０では、その受光部３が光透過性を有しており、図１、図２に示すように、発光部２と受光部３とは、少なくとも同一光軸上で重なる領域を有するように、即ち、発光部２の発光領域に受光部３の受光領域が光軸方向で重なるように積層されている。
このように、発光部２と受光部３とが積層されているので、従来の技術で説明したような発光部１０２と受光部１０３とが独立した情報読み取り素子に比べ大幅な小型、薄型化が可能となる。
また、情報読み取りについて簡単に述べると、発光部２から放出された光は、光線Ｌ０で示すように、受光部３、基板１を通過し、物体５０を照射する。そして、この照射光は物体５０で反射される。このとき、物体５０上において、情報５０ａの有無により反射光の強度が異なる。なお、情報５０ａにおける照射光の反射率がそれ以外の領域よりも小さい（情報５０ａにおける照射光の吸収が、物体５０上のそれ以外の領域よりも大きい）として以下説明すると、情報５０ａで反射された光は、光線Ｌ１で示すように、基板１を通過して、受光部３に入射される。また、情報５０ａが存在しない領域で反射された光は、光線Ｌ２で示すように、基板１を通過して、受光部３に入射される。そして、これら反射光が受光されると受光部３を構成する光電変換素子には、それぞれの反射光に対応した電流が流れる。このとき、情報５０ａから反射された光は弱く、その電流は、それ以外の領域で反射された光によって発生する電流に比して小さい。よって、受光部３では、物体５０における情報５０ａの有無による反射光強度の差異をそれに対応した電流の差異として出力することができ、情報５０ａの有無、即ち、物体５０に記録された情報を読み取ることができる。
ここで、図３は、本発明の実施の形態１における他の情報読み取り素子の概略要部断面図である。なお、図３において、図１、図２で説明したものと同様のものには、同一の符号を付している。更に、以降の図においても、既出のものと同様のものには、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、一部省略することもある。
図２で示した場合では、情報読み取り素子１０は、基板１上に、受光部３、発光部２の順で積層し、基板１を物体５０側に配置して読み取りを行う構成としたが、図３に示すように、基板１上に発光部２、受光部３の順で積層し、基板１を物体５０とは逆側に配置して読み取りを行う構成にしてもよい。
次に、本発明の実施の形態１における情報読み取り素子１０の各構成について、更に詳しく説明する。
先ず、基板１は、機械的、熱的強度を有し、さらに発光部２からの照射光によって光劣化しないものであればよく、特に限定されるものではない。
基板１としては、例えば、ガラス基板や、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の可視光領域について透明度の高い材料を用いることができ、これらの材料をフィルム化した可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。なお、図２で示した場合では、基板１は光透過性を有すれば良いし、図３で示した場合には、光透過性を有していてもいなくてもどちらでもよい。
また、基板１は絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、情報読み取り素子１０の動作を妨げない範囲、或いは用途によって、導電性を有していても良い。
次に、発光部２について説明を行う。発光部２としては物体を照射し、その反射光を受光部３に導入することによって情報を得ることができる光量、波長を有していれば特に制限されるものではなく、発光ダイオード、レーザー、冷極管等を用いることができるが、省スペース化等を考慮すると無機エレクトロルミネッセンス、有機エレクトロルミネッセンス素子等の面状発光素子であることが好ましい。
ここで、発光部２として用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子について説明を行う。
図４は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子を示す要部断面図である。図４において、２０は有機エレクトロルミネッセンス素子であり、２１は基板、２２は陽極、２３は陰極、２４は発光領域を有する有機薄膜層を示す。
図４に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２０は、一例をあげて説明すると、ガラス等の透明または半透明の基板２１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２２と、陽極２２上に同じく抵抗加熱蒸着法等により形成された８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ（以下、Ａｌｑ3と略称する。）等からなる発光領域を有する有機薄膜層２４と、有機薄膜層２４上に抵抗加熱蒸着法等により形成された１００ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚の金属膜からなる陰極２３とを備えている。
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極２２をプラス極、また陰極２３をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、陽極２２から有機薄膜層２４に正孔が注入され、陰極２３から有機薄膜層２４に電子が注入される。有機薄膜層２４では正孔と電子の再結合が生じ、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
図５、図６、図７は、本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子の他の例を示す要部断面図である。図５において、２５は発光層、２６は正孔輸送層であり、図６において、２７は電子輸送層を示す。
図５に示すように、正孔輸送層２６と発光領域を有する発光層２５とで有機薄膜層２４を構成しても良いし、図６に示すように、発光領域を有する発光層２５と電子輸送層２７とで有機薄膜層２４を構成しても良い。或いは、図７に示すように、正孔輸送層２６と発光領域を有する発光層２５と電子輸送層２７とで有機薄膜層２４を構成しても良い。また、図４で示した場合では、発光層２５が単層で有機薄膜層２４を構成することになる。
なお、図４〜図７では、基板２１の上に陽極２２を形成し、これに順次、有機薄膜層２４、陰極２３を形成した構成で示したが、基板２１上に陰極２３を形成し、有機薄膜層２４、陽極２２を順次形成した構成でもよい。
基板２１の位置関係や層構成が何れの場合であっても、有機エレクトロルミネッセンス素子２０は、少なくとも、発光領域を有する有機薄膜層２４が二つの電極、陽極２２と陰極２３間に形成されていればよい。
有機エレクトロルミネッセンス素子２０の基板２１としては、透明あるいは半透明のものを用いることができ、或いは、光の取り出し面として用いない場合には不透明のものを用いることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子２０を保持できる強度があればよい。なお、透明または半透明なる定義は、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の発光により物体５０を照明し、この反射光を受光する受光部３による読み取りが可能な程度の透明性を示すものである。
基板２１は、例えば、透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の、無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス、等の無機ガラス、或いは、透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等、或いは、透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは、顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料、等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
また、この基板２１の表面、あるいは、基板２１の内部には、有機エレクトロルミネッセンス素子２０を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を形成していても’良い。
さらに、用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また、基板２１は絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の駆動を妨げない範囲、或いは用途によって、導電性を有していても良い。
有機エレクトロルミネッセンス素子２０の陽極２２としては、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等
が用いられる。
有機エレクトロルミネッセンス素子２０の発光層２５としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有し、かつ成膜性の良いものが好ましく、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ2）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２’−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料や、あるいは、ＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等を用いてもよい。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の正孔輸送層２６としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良いものが好ましく、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や、その他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−
４、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送材料も用いられる。また、これらの正孔輸送材料は正孔注入材料、あるいは、電子ブロック材料として用いることもできる。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の電子輸送層２７としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等が用いられる。また、これらの電子輸送材料は電子注入材料、あるいは、正孔ブロック材料として用いることもできる。
なお、これらの有機薄膜層２４（発光層２５、或いは、必要に応じて形成される正孔輸送層２６、電子輸送層２７）を高分子材料で形成する場合、スピンコーティング法や、キャスティング法や、ディッピング法や、バーコード法や、ロールコート法等の湿式製膜法であってもよい。これにより、大規模な真空装置が不要であるため、安価な設備で製膜が可能となるとともに、容易に大面積な有機エレクトロルミネッセンス素子の作成が可能となるとともに、有機エレクトロルミネッセンス素子の各層間の密着性が向上するため、素子における短絡を抑制することができ、安定性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子２０を形成できる。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子２０の陰極２３としては、仕事関数の低い金属もしくは合金が用いられ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。
このように簡単な構造であるため薄型化、小型化が可能であり、さらに高輝度の面発光により物体上の照度のばらつきを抑えることが可能であることや、塗布法によっても形成可能であり低コスト化も可能であること等から有機エレクトロルミネッセンス素子２０は光学的情報読み取り素子用の光源として好適である。
次に、受光部３について説明を行う。受光部３としては光透過性を有し、物体５０から反射された光を受光して電気信号に変換することができれば、種々の光電変換を行う素子を用いることができ、特に制限されるものではないが、以下で述べる光電変換素子、光導電素子を用いることが好ましい。
ここで、受光部３として用いられる光電変換素子について説明を行う。
図８は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子を示す要部断面図である。図８において、３０は有機光電変換素子を示す。また、３１は基板、３２は陽極、３３は陰極、３４は光電変換領域、３５は電子供与性有機材料で構成される電子供与性層、３６は電子受容性材料で構成される電子受容性層である。
図８に示すように有機光電変換素子３０は、一例をあげて説明すると、ガラス等の光透過性の基板３１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極３２と、陽極３２上に電子供与性層３５と電子受容性層３６をそれぞれ抵抗加熱蒸着法等によって成膜した光電変換領域３４、さらにその上部に抵抗加熱蒸着法等により形成された金属からなる陰極３３とを備えている。
このような構成を有する有機光電変換素子３０に、光照射を行うと光電変換領域３４にて光吸収が起こり、励起子が形成される。続いてキャリアが分離され電子は電子受容性層３６を通して陰極３３へ、正孔は電子供与性層３５を通して陽極３２へと移動する。これにより両電極間には起電力が発生し、外部回路をつなげることで電力を取り出すことが可能となる。なお、図８では、電球が発光している状態を図示して、電力が取り出されることを模式的に示している。
そして、有機光電変換素子３０では、光照射の有無や光強度の差異によって、起電力の有無や差異が生じるため、上述した情報読み取り素子１０の受光部３に用いる場合、物体５０における情報５０ａの有無による反射光強度の差異をそれに対応して生じる起電力の差異として出力することができる。
更に、受光部３として用いられる光電変換素子３０の他の例を説明する。図９は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図である。図９において、３５０ａ、３５０ｂはそれぞれ電子供与性有機材料を示す。
図９に示す有機光電変換素子３０において、その光電変換領域３４の電子供与性層３５は、２種類の電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂを含有している。そして、この電子供与性有機材料３５０ａと電子供与性有機材料３５０ｂとは、吸収する波長特性が互いに異なっている。
このように、有機光電変換素子３０の光電変換領域３４において、それぞれ吸収する波長特性が異なる電子供与性有機材料３５０ａおよび電子供与性有機材料３５０ｂを含有した電子供与性層３５を備えることの利点について説明すると、有機光電変換素子３０のエネルギー変換効率は、入射光の吸収量に大きく影響されることから、光電変換領域３４の光吸収特性は非常に重要である。また、光エネルギーの吸収量を増大させるためには使用する材料の種類を変更する等して吸収スペクトルを入射光スペクトルに合わせることはもちろんのこと、膜厚を厚くすることも有効となる。しかしながら、例えば、広範囲の発光波長領域を有する発光源を発光部２に用いる場合、これらの光全てを１種類の電子供与性有機材料のみで吸収することは困難である。また、光電変換領域３４の厚膜化は容易に光吸収量を増大させることが可能であるが、厚膜化はキャリアの取り出し効率を低下させるという逆効果もある。そこで、２種の電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂを用いて電子供与性層３５を構成することで、広い波長領域の光を吸収することが可能となる。特に、極大吸収波長の異なるπ共役系高分子材料を複数個ブレンドしたものを電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂとして用いることで、入射光の吸収効率の向上と、キャリア輸送効率の向上が可能であり、有機光電変換素子３０は高効率となるので好ましい。
なお、電子供与性層３５は、少なくとも２種類の電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂを含有すればよく、３種類以上の電子供与性有機材料でも形成可能である。３種類以上の場合にも、それぞれの電子供与性有機材料が吸収する波長特性を異なるものにすることで、より広い範囲の波長領域の光を吸収することが可能となる。
また、電子供与性層３５は、少なくとも２種類の電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂを含有することにより、広い範囲の波長領域の光を吸収することで、入射光の吸収効率の向上が図れるだけでなく、用途によっては、発光部２が、互いに異なる発光波長を有する複数の発光源で構成され、或いは、発光部２の発光源が、選択的に発光波長を変化させることができる構成である場合、発光部２から照射された波長に応じて、吸収波長の異なる電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂはそれぞれ起電力を生じる。よって、発光部２の波長に応じて出力することができるので、受光部３では発光部２の波長を区別することができる。
更に、受光部３として用いられる光電変換素子３０の他の例を説明する。図１０は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図である。図１０において、３５０は電子供与性有機材料、３７は光−光変換材料を示す。
図１０に示す有機光電変換素子３０において、その光電変換領域３４の電子供与性層３５は、電子供与性有機材料３５０に少なくとも１種の光−光変換材料３７を含有する構成である。
このように、有機光電変換素子３０の光電変換領域３４において、電子供与性有機材料３５０に少なくとも１種の光−光変換材料３７を含有する電子供与性層３５を備えることの利点について説明すると、有機光電変換素子３０の変換効率向上には入射光の吸収効率の向上が不可欠であるが、上述した複数の電子供与性有機材料を用いたとしても、常に入射光スペクトルと電子供与性有機材料の吸収特性を最適化できるとは限らない。用途によっては、発光波長が紫外領域を有する発光源を発光部２に用いる場合、紫外領域の光を直接吸収すること等は、材料の耐久性も考慮すると実質的には困難であり、このような場合には光電変換領域３４の電子供与性有機材料３５０に光−光変換材料３７を含有させて配置し、電子供与性有機材料３５０が吸収可能な領域の波長に変換する。入射光のスペクトル幅が狭くまた波長の変更が難しい状況下等では、このような光−光変換材料３７によって受光部３の吸収特性を入射光に合わせ込む方法が変換効率の向上に非常に有効な手段となる。
この光−光変換材料３７としては電子供与性有機材料３５０よりも入射光を効率良く吸収することができ、かつ励起エネルギーを有効に電子供与性有機材料３５０または電子受容性層３６へと移動するものであればどのようなものであっても良いが、高い変換効率を得るためには電子供与性有機材料３５０よりも短波長の光を吸収し、また蛍光量子収率が高く、励起状態の熱失活過程の小さい材料を用いるのが好ましい。光−光変換材料３７としては、例えば、クマリンやローダミンなどが使用できる。
更に、受光部３として用いられる光電変換素子３０の他の例を説明する。図１１は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図である。図１１において、３６０は電子受容性材料を示す。電子受容性材料３６０としては、フラーレン類、カーボンナノチューブ類を単独或いは混合して用いることが好ましい。
図１１に示す有機光電変換素子３０において、その光電変換領域３４は、電子受容性材料３６０と電子供与性有機材料３５０とが混合された構成である。このように、光電変換領域３４は、電子受容性材料３６０と電子供与性有機材料３５０との混合物で構成されるが、ここで、「混合物」とは、液体または固体状の材料を容器に入れ、必要であれば溶剤を加えた上で攪拌などすることで混ざり合った状態のものをいい、これをスピンコート法等によって成膜したものも含む。
このような混合型の有機光電変換素子３０は光電変換領域３４の全体で光吸収、励起、電子の授受を行うことで、非常に簡単な構造でありながら、比較的高い変換効率を示す。
加えて、上述したような吸収特性や素子構成を付与することで、さらに変換効率を向上させた有機光電変換素子３０とすることが可能である。
特に、図１２に示すように、それぞれ吸収する波長特性が異なる複数の電子供与性有機材料３５０ａ，３５０ｂと、電子受容性材料３６０さらには光−光変換材料３７を混合したものを光電変換領域３４に用いることで、高い変換効率を有する有機光電変換素子３０となる。なお、図１２は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図である。
また、以上説明した光電変換領域３４は、単層であっても複層であってもよい。図１３は本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図である。
図１３に示すように、有機光電変換素子３０は、光電変換領域３４を少なくとも２層以上積層して備えていてもよい。
また、この場合、各光電変換領域３４に含まれる電子供与性有機材料３５０が吸収する波長特性を異なるものにすることで、光電変換領域３４を複数段で構成し、各光電変換領域３４を電気的に直列に接続した素子は開放端電圧を向上させることが可能である。このように、有機光電変換素子３０はそれぞれ吸収波長の異なる光電変換領域３４を複数段で構成しているため全体としての光吸収量を大幅に増大させることが可能となる。
なお、図１３に示すように、複数の光電変換領域３４を積層する際の各光電変換領域３４の間に電極３８を配置する場合には、十分な光透過性が必要であるとともに、陽極及び陰極の両方で機能することが必要である。また、各光電変換領域３４の間の電極３８は必要に応じて設けられる。
このように、有機光電変換素子３０の基本となる構成は、少なくとも２つの電極間に光電変換領域３４を備えていればよく、これらの素子構成を支持するための基板３１を備える。なお、電極は陽極３２と陰極３３であり、光電変換領域３４は少なくとも電子供与性有機材料３５０と電子受容性材料３６０とを含む構成である。また、光電変換領域３４は、電子供与性有機材料３５０からなる領域と、電子受容性材料３６０からなる領域とが積層された構成、或いは、電子供与性有機材料３５０と電子受容性材料３６０とが混合された構成、更に、電子供与性有機材料３５０からなる領域に、電子受容性材料３６０が含まれる構成等いずれの構成であってもよい。
有機光電変換素子３０に用いられる基板３１は、機械的、熱的強度を有し、発光部２から放出された照射光を有効に透過するものであれば特に限定されるものではない。
例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の可視光領域について透明度の高い材料を用いることができ、これらの材料をフィルム化した可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。また、高分子材料を用いる場合には、その耐湿性を向上させる目的で、透過率を極力損なわない程度に各種金属、金属酸化物等からなる被膜を基板の外表面に設けることも有効である。
さらに、用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また、基板は絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、有機光電変換素子の動作を妨げない範囲、或いは用途によって、導電性を有していても良い。
有機光電変換素子３０は少なくとも２つの電極間に光電変換領域３４を有する構成をとるが、受光部３の少なくとも一部分が光透過性を有する必要があり、この透過率が光電変換特性に大きく影響する。
そのため有機光電変換素子３０の陽極３２としては、ＩＴＯ、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等をスパッタリング法や、イオンビーム蒸着法等によって成膜したいわゆる一般に透明電極と呼ばれるものが用いられる。また補助電極の併設等によりＡｕ、Ａｇ等の各種金属材料薄膜や比較的高抵抗の塗布型ＩＴＯ、さらにはＰＥＤＯＴやＰＰＶ、ポリフルオレン等の各種導電性高分子化合物等を用いることもできる。
また、有機光電変換素子３０に用いられる陰極３３は、発生した電荷を外部回路に効率良く取り出すだけではなく、受光部３として少なくとも一部分が光透過性を有する必要があるため、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等の薄膜が用いられる。また短絡電流の改善を図るため、光電変換領域３４と陰極３３との間に金属酸化物、金属弗化物等の薄膜を導入する手法も好適に用いられる。さらにはＩＴＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ等を使用することも可能である。
また陽極３２、陰極３３共に低抵抗の金属材料等で構成される補助電極を設けることによって、塗布型のＩＴＯをはじめ、ポリチオフェン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙ）ｔｉｏｐｈｅｎｅ、以下、ＰＥＤＯＴと略す。）、ポリフェニレンビニレン（以下、ＰＰＶと略す。）、ポリフルオレン等の導電性高分子化合物等、比較的抵抗の高い材料を用いることもできる。その際、これらの材料と補助電極とは併設、或いは積層される。
次に、有機光電変換素子３０の光電変換領域３４を構成する材料について説明する。
電子供与性材料３５０としては、メトキシ−エチルヘキソシキ−ポリフェニレンビニレン（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等のフェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体等、これら有機高分子材料が好適に用いられる。
また、これら高分子に限定されるものではなく、例えばポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロ
ン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等も用いられる。
なお、電子供与性有機材料３５０ａと電子供与性有機材料３５０ｂとの関係のように、吸収する波長特性が異なる材料は、例示した材料から適宜選択すればよい。この場合、異種の材料を組み合わせて用いてもよいし、同種の材料であっても、吸収する波長特性が異なるように調整してもよい。例えば、有機高分子材料であれば、化学的に修飾して、吸収波長特性を調整することが可能である。
また、電子受容性材料３６０としては、Ｃ６０、Ｃ７０をはじめとするフラーレン類やカーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体や、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等の電子受容性有機材料が用いられる。
また、電極（陽極３２或いは陰極３３）と光電変換領域３４との界面を平坦化させるために、電極と光電変換領域３４との間にバッファ層を設けてもよい。バッファ層としては、ＰＥＤＯＴ等が用いられる。
以上説明した各構成の材料を用いて有機光電変換素子３０を作製するときの作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の各種真空プロセスや、スピンコート法、ディッピング法等のウェットプロセス等どのようなものであってもよく、使用する材料、構成等に合ったものを任意に選択することが可能である。
次に、受光部３としての光導電素子について説明を行う。用いられる電極については上述した有機光電変換素子３０のものと同様である。光導電材料としては光照射時に電気伝導に寄与するキャリアを発生するものであればどのようなものであってもよく、例えばポリビニルカルバゾールが挙げられる。また単独ではなく、光キャリア発生材料とキャリア輸送材料との組み合わせであってもなんら問題なく、この場合光キャリア発生材料としてはフタロシアニン誘導体やペリレン誘導体、アゾ系色素やスクアリリウム塩等が用いられる。またキャリア輸送材料としてはオキサジアゾール誘導体やピラゾリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導体、さらにはスチルベン誘導体等が好適に用いられる。
なお、以上説明した実施の形態１における、種々の有機エレクトロルミネッセンス素子２０等で構成される発光部２、種々の有機光電変換素子３０や光導電素子等で構成される受光部３や、これらの材料、更には、基板１の材料等は、以降で説明する実施の形態においても、種々組み合わせて用いることができる。
（実施の形態２）
図１４、図１５は、本発明の実施の形態２における情報読み取り素子の概略要部断面図である。
実施の形態１において図１〜図３で示した場合では、基板１上に受光部３、発光部２を直接積層した構成を示したが、これに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。即ち、図１４に示すように、受光部３と発光部２とを別々の基板１に作製し重ねてもよい。
更に、基板１と発光部２、受光部３とは、図１５に示すような配置関係でもよい。
（実施の形態３）
図１６、図１７、図１８は、本発明の実施の形態３における情報読み取り素子の概略要部断面図である。なお、４は電気絶縁層を示す。
図１６に示すように、同一基板１上に形成する場合であっても、受光部３と発光部２との間に電気絶縁層４を配置してもよい。なお、電気絶縁層４は、少なくとも受光部３の受光領域に対応する発光部２の発光領域においては、光透過性を有する。
更に、基板１と発光部２、受光部３とは、図１７に示すような配置関係でもよい。
ここで、図１６で示した情報読み取り素子１０の構成において、発光部２として、図５で示した有機エレクトロルミネッセンス素子２０を用い、受光部３として、図８で示した有機光電変換素子３０を用いた場合で説明する。
図１８に示すように、受光部３の有機光電変換素子３０へ入射する光は、発光部２（有機エレクトロルミネッセンス素子２０）からの直接光と物体５０からの反射光の和であり、予め直接光によってオフセットされているが、本実施の形態３で用いられる受光部３としての有機光電変換素子３０はダイナミックレンジが非常に大きいため十分に物体情報を取り出すことが可能である。よって、受光部３に有機光電変換素子３０を用いることは好ましい形態である。
また、薄型化、小型化が可能であり、さらに高輝度の面発光により物体上の照度のばらつきを抑えることが可能であることや、塗布法によっても形成可能であり低コスト化も可能であること等から、発光部２に有機エレクトロルミネッセンス素子２０を用いることは好ましい形態である。
また、電気絶縁層４を介して、有機エレクトロルミネッセンス素子２０と有機光電変換素子３０は容易に積層することが可能となる。
なお、本実施の形態３にて用いた有機エレクトロルミネッセンス素子２０と有機光電変換素子３０の構成は一例であり、上述した他の構成の有機エレクトロルミネッセンス素子２０と有機光電変換素子３０を種々組み合わせて用いてよいのは言うまでもない。
また、本実施の形態３では受光部３が有機光電変換素子３０の場合について説明を行ったが、変わりに光導電素子を用いても同様の機能を発現することが可能である。
（実施の形態４）
更に、図１９に示すように、基板１の表裏に受光部３と発光部２を別々に形成する構成であってもよい。なお、図１９は、本発明の実施の形態４における情報読み取り素子の概略要部断面図である。また、本発明の実施の形態４における情報読み取り素子１０の構成は、実施の形態１で説明した、発光部２として、有機エレクトロルミネッセンス素子２０を用い、受光部３として、有機光電変換素子３０を用いる場合、基板１を共通とすることができ好適である。
（実施の形態５）
図２０は本発明の実施の形態５における情報読み取り素子の要部断面図である。
本実施の形態５では、受光部３として、図１１で示した有機光電変換素子３０を用いた
場合である。
そして、例えば、電子供与性有機材料３５０にポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を用い、電子受容性材料３６０としてフラーレンを用いることを考えると、このポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）とフラーレンとの間の電子移動速度は非常に高速であり、光電変換素子への応用が非常に注目を集めている材料系である。特に、この２つの材料を混合し、スピンコート等によって塗布するだけの簡単な構造であっても、比較的高い光−電気変換効率を示すことから低コストの有機太陽電池実現に向けた研究が盛んに行われている。そして、このことは、受光素子の用途であっても同様な材料系、工法を用いることで高性能で低コストな受光素子を形成することが可能となる。なお、電子受容性材料３６０はフラーレンに限定されるものではなく、その誘導体、さらにはカーボンナノチューブやその誘導体等であっても何ら問題ない。
（実施の形態６）
図２１は本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の要部斜視図であり、図２２は本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の要部断面図である。なお、図２１は物体を配置する方向（読み取り面）から見た状態を示している。
本実施の形態６では発光部２がマトリクス状に配置されている。各々の発光部２は個別に光を照射することが可能であり、実施の形態１等と同様にして各光の物体面での反射を受光部３にて受け取る。
発光部２による物体照射と、反射光の受光部３での受光について図２３を用いてさらに詳しく説明を行う。ここで、図２３は本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の個々の発光部と受光部の関係を説明する図である。図２３において、Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４は個々の発光部を示し、Ｌ１〜Ｌ４は個々の受光部に対応する発光部を示している。
発光部Ａ１からＡ４の光は受光部Ｌ１にて受光され、同様にＢ１からＢ４はＬ２、Ｃ１からＣ４はＬ３、Ｄ１からＤ４はＬ４がそれぞれ対応する受光部となっている。まず、Ａ１の発光部が発光し、物体で反射された後、受光部Ｌ１にて電気情報へと変換される。続いてＡ２、Ａ３、Ａ４の順に発光しそれぞれ反射光がＬ１にて受光され、電気情報へと変換される。同様にＢ、Ｃ、Ｄも順次発光、受光が繰り返される。
このようにして物体の情報が電気情報へと変換される。本実施の形態６では発光部２をマトリクス状に配置し、受光部３を複数個配置することで情報を得たが、他にも受光部３を一つの面状受光部のみで構成し、発光部２を線順次駆動することで情報を得る方式や、発光部２を一つの面状や、複数個のライン状光源とし、受光部３をマトリクス状に配置する方式であっても何ら問題ない。
（実施の形態７）
図２４（ａ）は本発明の実施の形態７における情報読み取り素子の要部断面図であり、図２４（ｂ）は本発明の実施の形態７における情報読み取り素子の要部平面図である。図２４において、３ａは参照用受光部、３ｂは読み取り用受光部を示す。５は遮光部である。なお、図２４（ｂ）は物体５０を配置する方向（読み取り面）から見た状態を示している。
本実施の形態７では受光部が参照用受光部３ａと読み取り用受光部３ｂの２つに分かれており、参照用受光部３ａには反射光を遮るための遮光部５が併設されている。
この情報読み取り素子１０において、発光部２から照射された光は参照用受光部３ａ、読み取り用受光部３ｂ共に受光することが可能であるが、物体によって反射した反射光は遮光部５が存在するために参照用受光部３ａでは受光できず、読み取り用受光部３ｂのみしか受光することができない。そのため参照用受光部３ａで受光した光をもとに読み取り用受光部３ｂでの直接光と反射光の割合を算出することが可能となる。これにより物体情報のＳＮ比を非常に大きくすることが可能となる。
なお、本実施の形態７では、基板１の内部に遮光部５を埋設した例で説明したが、遮光部５の設置場所はこれに限定されるわけではなく、物体５０からの反射光が参照用受光部３ａに入射されない構成であればよく、基板１と参照用受光部３ａとの間に設置しても何ら問題ないし、基板１における参照用受光部３ａの形成面とは逆面に形成してもよい。また遮光部５は物体等からの反射光を遮ることができればどのようなものであってもよいが、直接光を吸収し遮光部５での反射光が参照用受光部３ａに戻らないような材料、構成とすることが望ましい。
さらに参照用受光部３ａと読み取り用受光部３ｂとの大きさには特に制限はないが、解像度を低下させないために参照用受光部３ａを読み取り用受光部３ｂの１０％以下の面積にすることが望ましい。
（実施の形態８）
図２５は本発明の実施の形態８における情報読み取り素子の要部断面図である。
本実施の形態８では、発光部２が参照用受光部３ａと読み取り用受光部３ｂとで挟まれている構成である。発光部２から放射された光の一部は読み取り用受光部３ｂを通過して物体５０へと到達し、表面で反射され再び読み取り用受光部３ｂに戻る。一方、上述した有機エレクトロルミネッセンス素子２０等、光を全方向に放射することができる光源であれば、発光部２からの光は物体５０とは反対の方向にも放射され、この光を参照用受光部３ａで受光することで読み取り用受光部３ｂでの直接光と反射光の割合を算出することが可能となる。これにより物体情報のＳＮ比を非常に大きくすることが可能となる。なお本実施の形態８における遮光部５も、直接光を吸収し反射光が参照用受光部３ａに戻らないような材料、構成とすることが望ましい。
（実施の形態９）
図２６は本発明の実施の形態９における情報読み取り素子の要部断面図である。６は偏光子である。
本実施の形態９では、発光部２と受光部３との間に偏光子６を有しており、さらに受光部３は偏光吸収性を有している。なお、以下、受光部３として有機光電変換素子３０を用いた場合として説明する。
発光部２からの光は偏光子６を通過することで偏光となり、この照射光の偏光面と有機光電変換素子３０の吸収可能な偏光面が異なると、光吸収することなく有機光電変換素子３０を通過することが可能となる。物体に到達した偏光は物体５０表面で反射する際に偏光が緩和され再び受光部３へともどり、このとき始めて吸収される。このように受光部３に偏光吸収性を付与することによって、直接光の影響を受けることなく反射光の強弱のみを受け取ることが可能となるため物体情報のＳＮ比を非常に大きくすることが可能となる。
本実施の形態９で用いられる受光部３は、例えば電子供与性材料である高分子材料等が光吸収して励起状態を形成することでキャリアを発生させているため、この励起状態が形
成されなければ、言いかえると光吸収しなければ光情報を電気情報に変換することはできない。そこで受光部３に偏光吸収性を付与電子供与性材料に光吸収をさせない方法が必要であるが、これにはラビングや延伸等による構成材料の配向が有効である。
（実施の形態１０）
図２７は本発明の実施の形態１０における情報読み取り装置を示す構造図である。
本実施の形態１０の情報読み取り装置は基板１、発光部２、受光部３等からなる情報読み取り素子１０が、アナログ信号処理部、ＡＤコンバータ、デジタル信号処理部と接続されている。これにより受光部２で得た電気情報をデジタル信号へと変換することが可能になり、物体５０の情報５０ａを得ることができる。
なお、本実施の形態１０の情報読み取り装置には、実施の形態１〜９で説明したいずれの形態の情報読み取り素子１０を用いてもよい。
（実施の形態１１）
図２８は本発明の実施の形態１１における情報読み取り素子の要部断面図である。本実施の形態１１では、発光部２を光透過性とした場合である。発光部２から放出された光は、光線Ｌ０で示すように、基板１を通過し、物体５０を照射する。そして、この照射光は物体５０で反射される。このとき、物体５０上において、情報５０ａの有無により反射光の強度が異なる。なお、情報５０ａにおける照射光の反射率がそれ以外の領域よりも小さい（情報５０ａにおける照射光の吸収が、物体５０上のそれ以外の領域よりも大きい）として以下説明すると、情報５０ａで反射された光は、光線Ｌ１で示すように、基板１、発光部２を通過して、受光部３に入射される。また、情報５０ａが存在しない領域で反射された光は、光線Ｌ２で示すように、基板１、発光部２を通過して、受光部３に入射される。そして、これら反射光が受光されると受光部３を構成する光電変換素子には、それぞれの反射光に対応した電流が流れる。このとき、情報５０ａから反射された光は弱く、その電流は、それ以外の領域で反射された光によって発生する電流に比して小さい。よって、受光部３では、物体５０における情報５０ａの有無による反射光強度の差異をそれに対応した電流の差異として出力することができ、情報５０ａの有無、即ち、物体５０に記録された情報を読み取ることができる。
このように、発光部２を光透過性とし、発光部２と受光部３とは、少なくとも同一光軸上で重なる領域を有するように、即ち、発光部２の発光領域に受光部３の受光領域が光軸方向で重なるように積層することによっても、小型、薄型化が実現できる。
しかし、発光部２が光透過性であるので、その照射光は、物体５０側、受光部３側の双方に放射され、光の利用効率は低下するので、実施の形態１〜１０で説明した、受光部３を光透過性とする構成の方が好ましい。
まず、スパッタリング法により、ガラス基板上に膜厚１６０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した後、ＩＴＯ膜上にレジスト材（東京応化社製、ＯＦＰＲ−８００）をスピンコート法により塗布して厚さ１０μｍのレジスト膜を形成し、マスク、露光、現像してレジスト膜を所定の形状にパターニングした。次に、このガラス基板を６０℃で５０％の塩酸中に浸漬して、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後、レジスト膜も除去し、ライン数＝１７６、ピッチ＝０．１９８ｍｍのパターンのＩＴＯ膜からなる第１陽極が形成されたガラス基板を得た。
次に、このガラス基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン）による５分間の
超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板に付着した水分を除去し、さらに２５０℃に加熱して乾燥した。
次に、ガラス基板の陽極側の表面に、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層としてＴＰＤを約５０ｎｍの膜厚で形成した。
さらに、同様に抵抗加熱蒸着装置内にて、正孔輸送層上に発光層としてＡｌｑ3を約６０ｎｍの膜厚で形成した。なお、ＴＰＤとＡｌｑ3の蒸着速度は、共に０．２ｎｍ／ｓであった。
次に、同様に抵抗加熱蒸着装置内にてライン数＝１７６、ピッチ＝０．１９８ｍｍのパターンの蒸着マスクを磁石を用いて密着させ、この蒸着マスクを介して発光層上にＬｉＦを１ｎｍ、続いてＡｌを１５０ｎｍ蒸着し陰極を形成することで、１７６×１７６ドットの有機エレクトロルミネッセンス単純マトリクスパネルを得た。
次にこのマトリクスパネル上にスパッタリング法によってＡｌＮ膜を５ｎｍ、続いてＳｉＯ2膜を５０ｎｍ成膜し電気絶縁層を形成した。さらに上部にスパッタリング法によってＩＴＯ膜を１００ｎｍ成膜した。
続いてこの基板を真空チャンバーから取り出し、上部にポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）を０．４５μｍのフィルターを通して滴下し、スピンコート法によって均一に塗布した。これを２００℃のクリーンオーブン中で１０分間加熱することでバッファ層を形成した。
次に、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）と［５，６］−フェニル Ｃ６１ ブチリックアシッドメチルエステル（［５，６］−ＰＣＢＭ）との重量比１：４のクロロベンゼン溶液をスピンコートした後、１００℃のクリーンオーブン中で３０分間加熱処理し、約１００ｎｍの光電変換層を形成した。
最後に、この光電変換層上部に０．２７ｍＰａ（＝２×１０-6Ｔｏｒｒ）以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦを約１ｎｍ、続いてＡｌを約１０ｎｍの膜厚で成膜し、有機光電変換素子を得た。
最後にこの有機光電変換素子上部に光硬化性エポキシ樹脂にてガラス板を接着することで水分の進入を抑えた情報読み取り素子を得た。
本発明にかかる情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置は、高解像度で薄型化が必要とされる、物体の形状や画像等の各種情報を電気信号として取り出す情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置等の用途にも適用できる。
本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の概略斜視図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態１における他の情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の発光部に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１における情報読み取り素子の受光部に用いられる有機光電変換素子の他の例を示す要部断面図 本発明の実施の形態２における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態２における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態３における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態３における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態３における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態４における情報読み取り素子の概略要部断面図 本発明の実施の形態５における情報読み取り素子の要部断面図 本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の要部斜視図 本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の要部断面図 本発明の実施の形態６における情報読み取り素子の個々の発光部と受光部の関係を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態７における情報読み取り素子の要部断面図、（ｂ）本発明の実施の形態７における情報読み取り素子の要部平面図 本発明の実施の形態８における情報読み取り素子の要部断面図 本発明の実施の形態９における情報読み取り素子の要部断面図 本発明の実施の形態１０における情報読み取り装置を示す構造図 本発明の実施の形態１１における情報読み取り素子の要部断面図 従来の光学的画像読み取り素子の構造図
符号の説明
１ 基板
２ 発光部
３ 受光部
３ａ 参照用受光部
３ｂ 読み取り用受光部
４ 電気絶縁層
５ 遮光部
６ 偏光子
１０ 情報読み取り素子
２０ 有機エレクトロルミネッセンス素子
２１ 基板
２２ 陽極
２３ 陰極
２４ 有機薄膜層
２５ 発光層
２６ 正孔輸送層
２７ 電子輸送層
３０ 有機光電変換素子
３１ 基板
３２ 陽極
３３ 陰極
３４ 光電変換領域
３５ 電子供与性層
３６ 電子受容性層
３７ 光−光変換材料
５０ 物体
５０ａ 情報
１０１ 基板
１０２ 発光部
１０３ 受光部
１０４ ロッドレンズアレイ
１０５ 原稿
３５０、３５０ａ、３５０ｂ 電子供与性有機材料
３６０ 電子受容性材料

Claims (7)

  1. 物体を照射する発光部と、物体からの反射光を電気信号に変換する受光部とを備えた情報読み取り素子において、前記発光部及び受光部の少なくとも一部が光透過性を有し、かつ前記受光部と前記発光部とが積層され、さらに前記発光部からの光を複数の受光部によって受光することを特徴とする情報読み取り素子。
  2. 前記複数の受光部のうち少なくとも一つが遮光部によって遮光され、反射光の侵入を防いでいることを特徴とする請求項１に記載の情報読み取り素子。
  3. 前記発光部と前記複数の受光部とが同一光軸上に積層されたことを特徴とする請求項１に記載の情報読み取り素子。
  4. 前記発光部が前記複数の受光部によって挟まれて配置されたことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の情報読み取り素子。
  5. 前記発光部が偏光発光特性を、さらに前記受光部が偏光吸収特性を有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の情報読み取り素子。
  6. 物体を照射する発光部と、物体からの反射光を電気信号に変換する受光部とを備えた情報読み取り素子において、前記発光部の少なくとも一部が光透過性を有し、かつ前記受光部と前記発光部とが積層されたことを特徴とする情報読み取り素子。
  7. 前記請求項１から６いずれか１項に記載の情報読み取り素子を用いて、前記受光部で得た電気情報をデジタル信号へと変換することを特徴とする情報読み取り装置。
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