JPH04134223A - 赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は液晶の電気光学効果を利用した光チョッパ（液
晶シャッタ）を用いた赤外線センサに関するものである
。

（ロ）従来の技術 焦電素子を用いた赤外線センサは連続出力を得るために
、焦電素子に入射する赤外線を通断させるチョッパ機構
を必要とする。このチョッパ機構として、羽根状の回転
体、振動子の先端に取り付けたスリット及び液晶シャッ
タがある。

このうち、液晶シャッタは静止型であり、赤外線センサ
の小型化が図れる。このような液晶シャッタは例えば実
開昭６２−８４６２３号（ＧｏｌＪ　　５１０２）公報
等に開示されている。

この種赤外線センサの一例を第６図に示す。液晶シャッ
タ（１）は金属製キャップ（２）の開口（３）を閉塞す
るようにして取り付けられている。そして、キャップ（
２）の開口（３）に対向する金属製ステム（４）上に導
電性支持台（５）が固着されている。焦電素子（６）は
この導電性支持台（５）上に固着されている。焦電素子
（６）はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ，）単結晶等
の強誘電性薄板からなる。（７）（８）（９）はリード
ピンである。リードピン（７）はステム（４）とは絶縁
されており、焦電素子（６）とワイヤ（１０）にて電気
的に接続されている。リードピン（８）はステム（４）
と電気的に接続されている。リードピン（９）は液晶シ
ャッタ（１）の一方の導電性シリコン板（１１）にワイ
ヤ（１２）にて電気的に接続されている。

液晶シャッタ（１）はリードピン（９）を介してシリコ
ン基板（１１）（１３）間に周期的に電圧を印加される
ことにより、シャッタ（１）に入射する赤外線を通断す
る。こうして、焦電素子（６）からはリードピン（７）
を介して連続的に出力が得られる。

このように、液晶シャッタ（１）は機械的な動作をしな
いので、小型であり、また駆動電圧も低く消費電力が小
さいといった利点を有する。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記赤外線センサは、液晶シャッタ（１
）がキャップ（２）の開口（３）に取り付けられている
ので、シリコン基板（１１）とステム（４）に固定され
ているリードピン（９）とのワイヤ（１２）での接続作
業が厄介である。

そこで、本発明は構造が簡単で、組立て作業の容易な赤
外線センサを提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 上述の点に鑑み、本発明は１対のシリコン基板間に液晶
を封入してなる赤外線通断用の液晶シャッタを備える赤
外線センサにおいて、前記液晶シャッタの一方のシリコ
ン基板外表面に強誘電性薄膜を形成してなることを特徴
とするものである。

（ホ）作用 本発明の赤外線センサは、赤外線チョッパ部（液晶シャ
ッタ）と赤外線検出部（強誘電性薄膜）が一体的に構成
されるので、構成が簡単となり、生産性が向上する。

（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の赤外線センサの第１実施例を示す図で
ある。

（２０）（２１）は導電性の第１及び第２シリコン基板
である。（２２）はＴＮ（ツィステッドネマチック）型
の液晶（例えば、メルク社製のＺＬＩ−１１３２、チッ
ソ社製のＬＩＸＯＮ−５０１８）であり、第１及び第２
シリコン基板（２０）（２１）間に封入されている。第
１及び第２シリコン基板（２０）（２１）の内面側には
０．５〜１，０μｍ間隔でアルミニウム等にて図示しな
いストライプが形成されている。このストライプによっ
て、シリコン基板（２０）（２１）は赤外線の偏向作用
を持つ。第１及び第２のシリコン基板（２０）（２１）
のストライプの向きは互いに平行もしくは垂直である。

（２３）（２３）はシール材である。

このように構成された液晶シャッタ（２４）は、シフコ
ン基板（２０）（２１）間に第２図に示すような＋１５
゜０、−１５．　ＯＶ・・・の矩形電圧が所定周期（例
えば２秒周期）で印加される。この駆動電圧はリードピ
ン（２５）に印加され、ワイヤ（２６）を介して第１シ
リコン基板（２０）に供給される。リードピン（２７）
は接地され、第２シリコン基板（２１）とワイヤー（２
８）にて電気的に接続される。これにより、液晶分子の
配向方向を変えて液晶シャッタ（２４）に入射してくる
赤外線を通断する。

（２９）はＬｉＴａＯ５、Ｐ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ等の強
誘電性薄膜であり、第２のシリコン基板（２１）の表面
上にスパッタ法やＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ。

ｎ）法等により形成されている。この強誘電性薄膜（２
９）の膜厚は例えば、約５０ｐｍであり、分極処理が施
されており焦電素子として作用する。リードピン（３０
）は強誘電性薄膜（２９）の表面側と電気的に接続され
ており、検出出力が取り出される。

（３１）はステムであり、液晶シャッタ（２４）が強誘
電性薄膜（２９）が当接して載置される。ステム（３１
）にはリードピン（２５）（２７）（３０）が設けられ
ている。

而して、第１図の上方から第１シリコン基板（２０）に
入射する赤外線は、液晶層（２２）にて通断され第２シ
リコン基板（２１）を透過して強誘電性薄膜（２９）に
達する。強誘電性薄膜（２９）からは入射赤外線量に応
じた検出出力がリードピン（３ｏ）に出力される。

このように焦電素子となる強誘電性薄膜（２９）は第２
シリコン基板（２１）上に直接形成されるので、高さ寸
・法を低くすることができる。

次に、第２実施例について、第３図及び第４図に基づき
説明する。第３図はステム上面図、第４図は側断面図で
ある。

同図において、第１図と同様の部分には同一符号を付し
ている。（３２）はアルミナ等の絶縁性基板であり、上
面にアルミニウムにより第１〜第４電極パターン（３３
）（３４）（３５）（３６）が形成されている。

絶縁性基板（３２）上には、強誘電性薄膜（２９）が形
成された液晶シャッタ（２４）、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（３７）
及び１０１０Ω程度の抵抗（３８）が配設されている。

液晶シャッタ（２４）は、第２シリコン基板（２１）が
第１電極パターン（３３）に、強誘電性薄膜（２９）が
第２電極パターン（３４）に、夫々、導電性接着剤で固
着されている。Ｆ　Ｅ　Ｔ　（３７）はゲート（Ｇ）が
第２を極パターン（３４）に、ソース（Ｓ）が第３を極
パターン（３５）に、ドレイン（Ｄ）が第４電極パター
ン（３６）に電気的に接続されている。抵抗（３８）は
第１、第２電極パターン（３３）（３４）間に接続され
ている。この抵抗（３８）は厚膜印刷して焼き付けられ
て形成される。

こうして、第５図に示すようなインピーダンス変換回路
が構成される。強誘電性薄膜（２９）はインピーダンス
変換回路にてインピーダンスが低下される。

絶縁性基板（３２）は金属製のステム（３１）に固着さ
れる。（２７）（２５）（３０）（３９）は第１〜第４
リードピンであり、第１リードピン（２７）はステム（
３１）と導接しており、第２〜第４リードビン（２５）
（３０）（３９）はステム（３１）とはガラスバーメツ
チック等の絶縁材（４０）（４１）（４２）により絶縁
されている。第１リードピン（２７）はワイヤ（４３）
にて第１電極パターン（３３）に接続されている。第２
リードピン（２５）はワイヤ（４４）にて液晶シャッタ
（２４）の第１シリコン基板（２０）に接続されている
。第３及び第４リードピン（３０）（３９）は夫々ワイ
ヤ（４５）（４６）にて第３及び第４を極パターン（３
５）（３６）に接続されている。

（４７）はキャップであり、ステム（３１）上面を覆う
ように配設され、液晶シャッタ（２４）と対向する位置
に開口（４８）が設けられている。開口（４８）は赤外
線を透過させるシリコン板（４９）にて閉塞されている
。

このように構成された赤外線センサは、第】ノードピン
（２７）が接地され、第２１７−ドピン（２５）には第
２図に示すような周期的な矩形波電圧が印加される。第
４リードピン（３９）にはＦ　Ｅ　Ｔ　（３７）のドレ
イン（Ｄ）に供給する直流バイアス電圧が印加される。

そして、キャップ（４７）の開口（４８）がら入射して
くる赤外線は液晶シャッタ（２４）にて通断されて強誘
電性薄膜（２９）に到達し、而して第３リードピン（３
５）から連続した検出出力が取り出される。

第３図及び第４図に示す赤外線センサでは、強誘電性薄
膜（２９）が形成された液晶シャッタ（２４）、Ｆ　Ｅ
　Ｔ　（３７）及び抵抗（３８）が、所定の電極パター
ン（３３）〜（３６）が形成された絶縁性基板（３２）
上に組み付けられる。そして、この絶縁性基板（３２）
をステム（３１）上に固着し、ワイヤ（４３）〜（４６
）にて各部とリードピン（２５）（２７）（３０）（３
９）とを電気的に接続する。従って、ステム（３１）側
で全ての接続作業が行えるので、作業性が良い。

（ト）発明の効果 以上に説明したように本発明の赤外線センサは、液晶シ
ャッタに赤外線検出部（強誘電性薄膜）が一体的に形成
されるので、構成が簡単となり、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は本発明の赤外線センサを示
す図、第２図は液晶チョッパの駆動電圧波形を示す図、
第５図は第３図及び第４図の赤外線センサの回路構成図
、第６図は従来の赤外線センサを示す図である。 （２０）（２１）・・・シリコン基板、（２２）・・・
液晶、（２４）・・・液晶シャッタ、（２９）・・・強
誘電性薄膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対のシリコン基板間に液晶を封入してなる赤外
   線通断用の液晶シャッタを備える赤外線センサにおいて
   、前記液晶シャッタの一方のシリコン基板外表面に強誘
   電性薄膜を形成してなることを特徴とする赤外線センサ
   。