JPH081397B2

JPH081397B2 - 焦電素子装置

Info

Publication number: JPH081397B2
Application number: JP5307365A
Authority: JP
Inventors: 愛作永井; 記一村田
Original assignee: 呉羽化学工業株式会社
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH06201461A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電体膜と、この焦電
体膜の一方の面に設けられた第１グループの複数個の電
極と、上記焦電体膜の他方の面に設けられた第２グルー
プの複数個の電極とを備え、上記第１および第２グルー
プのそれぞれの電極は、有効受光電極面積を与えるため
の電極本体と、他の電気回路とのリード接続を行うため
に、上記電極本体から一体に引き出されて延在する引き
出し部とをそれぞれ有し、上記第１グループの複数個の
電極と、上記第１グループの複数個の電極と、これら第
１および第２グループのそれぞれの複数個の電極の間に
介在する上記焦電体膜とによって、複数個の単位焦電素
子が構成されている焦電素子装置、特にその電極構造に
関し、この焦電素子装置は、焦電型赤外線センサに用い
るのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】セキュリティや自動ドアなどの分野で使
用される侵入者検知用の焦電型赤外線センサには高い信
頼性が求められており、このために、以下に述べるよう
に、このようなセンサについて各種の研究・開発がなさ
れている。例えば、米国特許第３，８３９，６４０号明
細書には、一対の単位焦電素子をこれらの極性が互いに
逆向きになるように直列または並列に接続して対焦電素
子を構成することによって、室温の変化や外乱光の入射
などで誤検出が生ずる欠陥を改善するようにした焦電素
子装置が開示されている。また、特開昭６１−１７５５
８３号公報、実開昭５８−３２３３７号公報およびヨー
ロッパ特許開第１３１９９６号公報には、本願の添付図
面中の図１（Ａ）、図２（Ａ）および図３（Ａ）にそれ
ぞれ示すように、上述のような対焦電素子から成る焦電
素子装置の電極構造が開示されている。

【０００３】次に、これらの図１（Ａ）、図２（Ａ）お
よび図３（Ａ）に示す対焦電素子から成る焦電素子装置
の電極構造について説明する。なお、これらの図におい
て、互いに対応する部分には、同一の符号が付されてい
る。

【０００４】これらの図において、符号１は焦電体膜、
符号２、３は焦電体膜１の表面上に形成された表面電極
である。そして、これらの電極２、３は、有効受光電極
面積を与えるための電極本体２ａ、３ａと、これらの電
極本体２ａ、３ａから引き出されて延在する引き出し部
２ｂ、３ｂと、これらの引き出し部２ｂ、３ｂの先端部
分で構成される端子部２ｃ、３ｃとから成っている。ま
た、符号４、５は、焦電体膜１の裏面上に形成された裏
面電極である。そして、これらの電極４、５は、有効受
光電極面積を与えるための電極本体４ａ、５ａと、これ
らの電極本体４ａ、５ａから引き出されて延在する引き
出し部４ｂ、５ｂと、これらの引き出し部４ｂ、５ｂの
先端部分で構成される端子部４ｃ、５ｃとから成ってい
る。また、電極２と電極３とは、焦電体膜１の表面上に
点対称的に配置され、電極４と電極５とは、焦電体膜１
の裏面上に点対称的に配置されている。そして、電極２
および３と、電極４および５とは、焦電体膜１の表裏で
同一形状となるように配置されている。

【０００５】したがって、電極２と、電極４と、焦電体
膜１のうちのこれらの電極２および４の間に介在する部
分とによって、第１の単位焦電素子が構成されている。
また、電極３と、電極５と、焦電体膜１のうちのこれら
の電極３および５の間に介在する部分とによって、第２
の単位焦電素子が構成されている。そして、これら第１
および第２の単位焦電素子をこれらの極性が互いに逆向
きになるように直列または並列に接続することによっ
て、対焦電素子が構成されている。例えば、これら第１
および第２の単位焦電素子をこれらの極性が互いに逆向
きになるように並列に接続する場合には、引き出し部２
ｂの先端部分で構成される端子部２ｃと、引き出し部５
ｂの先端部分で構成される端子部５ｃとは、共通のリー
ド線（図示せず）にそれぞれ電気的に接続される。そし
て、引き出し部３ｂの先端部分で構成される端子部３ｃ
と、引き出し部４ｂの先端部分で構成される端子部４ｃ
とは、上述の端子部２ｃおよび５ｃの場合と同様に、別
の共通のリード線（図示せず）にそれぞれ電気的に接続
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
第１および第２の単位焦電素子を対にして構成した対焦
電素子から成る焦電素子装置に関する多くの研究・開発
がなされているにもかかわらず、このような対焦電素子
から成る焦電素子装置の技術を用いて、焦電型赤外線セ
ンサを実際に製造した場合、外乱光に対する電気的特性
が期待どおりに優れているセンサは必ずしも得られず、
また、製造ロット間でその外乱光に対する電気的特性に
ばらつきが見られる。

【０００７】上述の点についてさらに詳述すると、第１
および第２の単位焦電素子をこれらの極性が互いに逆向
きになるように直列または並列に接続することによって
構成した対焦電素子において、外乱光に対する誤検出を
生じないようにするためには、第１および第２の単位焦
電素子の外乱光に対する電気的特性が互いに揃っている
ことが必要である。さらに具体的に言えば、これら第１
および第２の単位焦電素子を逆並列に接続した場合に
は、外乱光である赤外光が２つの単位焦電素子に同時に
入射したときのこれら両単位焦電素子の発生電荷量が互
いに等しいことが必要であり、また、逆直列に接続した
場合には、赤外光が２つの単位焦電素子に同時入射した
ときのこれら両単位焦電素子の発生電位が互いに等しい
ことが必要である。

【０００８】しかし、実際に製造される対焦電素子は、
これら２つの単位焦電素子の厚み、誘電率および焦電係
数のばらつきを小さくしても、それだけでは外乱光に対
する電気的特性は改善されなかった。

【０００９】本発明者は、その原因を鋭意調査・検討し
た結果、通常の製造時の機械的精度では、焦電体膜の表
裏両面にそれぞれ形成される表面電極のパターンと裏面
電極のパターンとの間に互いに位置ずれが生じ、この結
果、各単位焦電素子間で有効受光電極面積に違いが生じ
るためであることを見出した。

【００１０】次に、この現像を、従来の電極構造を有す
る焦電素子装置について、図１（Ａ）〜図３（Ｂ）を参
照してさらに説明する。

【００１１】図１（Ａ）、図２（Ａ）および図３（Ａ）
に示す焦電素子装置において、焦電体膜１の表側の表面
電極２、３のパターンと裏側の裏面電極４、５のパター
ンとが上下および左右方向に若干互いに位置ずれした場
合が、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）および図３（Ｂ）にそれ
ぞれ示されている。なお、これらの図１（Ｂ）、図２
（Ｂ）および図３（Ｂ）においては、焦電体膜１の図示
は省略されている。また、斜線部分７ａおよび７ｂは、
電極２と電極４との重なり部分および電極３と電極５と
の重なり部分をそれぞれ示している。そして、矢印は、
引き出し部２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂが各電極本体２ａ、
３ａ、４ａ、５ａからそれぞれ引き出されて延在し始め
る方向を示している。

【００１２】図１（Ｂ）の場合には、一対の斜線部分７
ａ、７ｂのうちの右側の斜線部分７ａの方が、左側の斜
線部分７ｂよりも、斜線部分７ａの上下端において２重
斜線で示す部分８ａ、８ｂだけ大きくなっている。図２
（Ｂ）の場合には、左側の斜線部分７ｂの方が、右側の
斜線部分７ａよりも、斜線部分７ｂの上下端において２
重斜線で示す部分８ａ、８ｂだけ大きくなっている。図
３（Ｂ）の場合には、左側の斜線部分７ｂの方が、右側
の斜線部分７ａよりも、電極３の引き出し部３ｂの基端
部において２重斜線で示す部分８だけ大きくなってい
る。なお、上記２重斜線部分８ａ、８ｂ、８は、引き出
し部２ｂ〜５ｂの何れかが焦電体膜１を介して反対側に
ある電極２〜５の何れかと重なった部分である。そし
て、上記２重斜線部分８ａ、８ｂ、８が第１および第２
の単位焦電素子の有効受光電極面積を互いに相違させて
いることが判る。

【００１３】上述のように、２重斜線部分８ａ、８ｂ、
８が生じる理由は、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）および図３
（Ｂ）において、引き出し部２ｂ〜５ｂが電極本体２ａ
〜５ａから引き出されて延在し始める方向（すわなち、
引き出し開始方向）が互いに異なっているために、電極
２〜５のパターンが焦電体膜１の表裏で上下および／ま
たは左右方向に位置ずれすると、電極２と電極４との間
の位置ずれの状態と、電極３と電極５との間の位置ずれ
の状態とが互いに異なって来るためである。

【００１４】このような問題を解決するために、焦電体
膜１の表面電極２、３を裏面電極４、５よりも小さくし
て、電極のパターンが表裏で多少ずれても良いように設
計する方法も、図３（Ａ）に示すように、すでに知られ
ている。しかし、このように設計した場合でも、やは
り、上述のような理由から、図３（Ｂ）に示すように、
第１および第２の単位焦電素子で有効受光電極面積が相
違してしまう。

【００１５】したがって、本発明の目的は、複数個の単
位焦電素子を並列接続した焦電素子装置であって、その
外乱光に対する電気的特性が優れたものを提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明は、冒頭に述べた焦電素子装置において、前記
第１グループの第１の電極と前記第２グループの第１の
電極とこれら２つの第１の電極の間に介在する前記焦電
体膜とにより第１の単位焦電素子が構成されると共に、
上記第１グループの第２の電極と上記第２グループの第
２の電極とこれら２つの第２の電極の間に介在する上記
焦電体膜とにより第２の単位焦電素子が構成され、上記
第１の単位焦電素子が上記第２の単位焦電素子にそれら
の分極方向を互いに逆にして並列接続されるように上記
第１および第２の単位焦電素子のそれぞれの上記第１お
よび第２の電極を前記他の電気回路にリード接続するた
めに、上記第１グループの上記第１の電極の前記引き出
し部の先端部分は、上記第２グループの上記第２の電極
の上記引き出し部の先端部分と上記焦電体膜を挾んでほ
ゞ対向すると共に、上記第１グループの上記第２の電極
の前記引き出し部の先端部分は、上記第２グループの上
記第１の電極の前記引き出し部の先端部分と上記焦電体
膜を挾んでほゞ対向し、これら第１グループの前記複数
個の電極のパターンが上記第２グループの前記複数個の
電極のパターンに対して多少位置ずれして形成されてい
ても、上記第１グループの上記第１および第２の電極と
上記第２グループの上記第１および第２の電極とのそれ
ぞれの重なり部分により構成される有効受光電極面積が
各単位焦電素子間で実質的に相違しないように、上記第
１グループの複数個の電極のそれぞれの引き出し部は、
前記電極本体から引き出されて延在し始める方向が実質
的に互いに同一の方向であり、また、この延在し始める
部分の幅も実質的に互いに同一の大きさであると共に、
上記第２グループの複数個の電極のそれぞれの引き出し
部は、前記電極本体から引き出されて延在し始める方向
が実質的に互いに同一の方向であり、また、この延在し
始める部分の幅も実質的に互いに同一の大きさである。

【００１７】

【実施例】図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、本発明の
一実施例による焦電素子装置が示されている。なお、図
４（Ａ）および図４（Ｂ）において、図１（Ａ）〜図３
（Ｂ）と共通の部分には、同一の符号が付されている。

【００１８】図４（Ａ）において、符号１は焦電体膜で
あり、この焦電体膜１の表面上には、表面電極２、３が
形成され、裏面上には、裏面電極４、５が形成されてい
る。

【００１９】電極２〜５は、有効受光電極面積を与える
ためのほぼ長方体形状の電極本体２ａ〜５ａと、他の電
気回路（図示せず）とリード接続を行うために、これら
の電極本体２ａ〜５ａから一体に引き出されて延在する
引き出し部２ｂ〜５ｂと、これらの引き出し部２ｂ〜５
ｂの先端部分で構成される端子部２ｃ〜５ｃとから成っ
ている。そして、この引き出し部２ｂ〜５ｂは、その幅
が電極本体２ａ〜５ａの幅よりも小さい細幅に構成され
ている。また、電極２、３の電極本体２ａ、３ａはほぼ
同形であり、電極４、５の電極本体４ａ、５ａもほぼ同
形である。しかし、電極本体４ａ、５ａは、電極本体２
ａ、３ａとの間に位置ずれを生じていない図４（Ａ）に
示す場合に、電極本体２ａ、３ａらはみ出している部分
１１をそのほぼ全周囲に亘って備えている。

【００２０】引き出し部２ｂ〜５ｂは、電極本体２ａ〜
５ａら引き出されて延在し始める方向が互いにほぼ同一
の方向でかつこの延在し始める基端部分９の幅も互いに
ほゞ同一である。なお、本文において、「同一方向」と
は、平行な方向または完全に同一の方向でかつ向きも同
じ側であることを意味している。

【００２１】引き出し部２ｂ〜５ｂは、短い長さだけ上
記同一の方向に延びる基端部分９とこの基端部分９から
ほぼ直角の方向に引き出されてほゞＬ字状に延在する部
分１０とから成っている。そして、こられの部分１０の
先端部分で端子部２ｃ〜５ｃが構成されている。また、
引き出し部２ｂ〜５ｂは、その基端部分９が互いに重な
らないようにそれぞれ形成されている。そして、電極２
と５の端子部２ｃと５ｃは、焦電体膜１の縁部において
この焦電体膜１を挾んで表裏で互いに対向すると共に、
電極３と４の端子部３ｃと４ｃは、これと同様に、焦電
体膜１の縁部においてこの焦電体膜１を挟んで表裏で互
いに対向している。また、表面電極２、３のパターンと
裏面電極４、５のパターンとは、はみ出し部分１１が存
在することを除いて、焦電体膜１の表裏でほぼ対称的に
なっている。

【００２２】したがって、電極２と、電極４と、焦電体
膜１のうちのこれらの電極２および４の間に介在する部
分とによって、第１の単位焦電素子が構成されている。
また、電極３と、電極５と、焦電体膜１のうちのこれら
の電極３および５の間に介在する部分とによって、第２
の単位焦電素子が構成されている。そして、これら第１
および第２の単位焦電素子をこれらの極性が互いに逆向
きになるように並列に接続することによって、対焦電素
子から成る焦電素子装置が構成されている。なお、この
ように極性が互いに逆向きになるように並列に接続する
には、表面電極２の端子部２ｃと、裏面電極５の端子部
５ｃとが、特開昭６１−１７５５８３号公報およびヨー
ロッパ特許公開第１３１，９９６号公報に開示されてい
るように、共通のリード線（図示せず）にそれぞれ電気
的に接続される。また、表面電極３の端子部３ｃと、裏
面電極４の端子部４ｃとが、電極２および５の端子部２
ｃおよび５ｃの場合と同様に、別の共通のリード線（図
示せず）にそれぞれ電気的に接続される。

【００２３】図４（Ｂ）には、図４（Ａ）に示す焦電素
子装置において表面電極２、３のパターンと裏面電極
４、５のパターンとがはみ出し部分１１の幅だけ上下お
よび左右方向に互いに位置ずれしている状態が示されて
いる。このような位置ずれは、焦電体膜１に電極２〜５
を形成する際の製造上の誤差によって往々にして生ず
る。

【００２４】図４（Ｂ）において、電極２〜５の引き出
し部２ｂ〜５ｂの基端部分９が同一方向に引き出されて
いるので、電極２と４との間の位置ずれの状態と電極３
と５との位置ずれの状態とが、引き出し部２ｂ〜５ｂを
含めて、点対称的に互いに類似している。このために、
第１の単位焦電素子と第２の単位焦電素子とで有効受光
電極面積は、図４（Ｂ）において斜線部分７ａ、７ｂと
して示すように、実質的に相違しない。

【００２５】本発明は、図４に示す電極パターンのみに
限定されるものではなく、焦電体膜１の表側に設けられ
た２個の表面電極２、３のそれぞれの引き出し部２ｂ、
３ｂの引き出されて延在し始める方向が実質的に互いに
同一でその幅も実質的に同一の大きさであり、また、焦
電体膜１の裏側に設けられた２個の裏面電極４、５のそ
れぞれの引き出し部４ｂ、５ｂの引き出されて延在し始
める方向が実質的に互いに同一でその幅も実質的に同一
の大きさであれば、他の電極パターンであってもよい。
また、本発明による焦電素子装置は必ずしも一対の単位
焦電素子のみから成っている必要はなく、一対よりも多
い単位焦電素子から成る焦電素子装置を共通のパッケー
ジ内に封入するようにした焦電型赤外線センサに本発明
を適用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、電極のパターンが焦電
体膜の両側面で互いに多少位置ずれしていても、複数個
の単位焦電素子を並列接続した焦電素子装置を構成する
上記複数個の単位焦電素子の有効受光電極面積が各単位
焦電素子間で実質的に同一となるので、この焦電素子装
置を用いて焦電型赤外線センサを製造した場合、外乱光
に対する電気的特性の優れたセンサを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、従来の焦電素子装置の斜視図であ
り、（Ｂ）は、（Ａ）に示す焦電素子装置において表面
電極と裏面電極とが互いに位置ずれしている状態を示す
平面図である。

【図２】（Ａ）は、従来の別の焦電素子装置の平面図で
あり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す焦電素子装置において表
面電極と裏面電極とが互いに位置ずれしている状態を示
す平面図である。

【図３】（Ａ）は、従来のさらに別の焦電素子装置の平
面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す焦電素子装置にお
いて表面電極と裏面電極とが互いに位置ずれしている状
態を示す平面図である。

【図４】（Ａ）は、本発明の一実施例による焦電素子装
置の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す焦電素子装
置における表面電極と裏面電極とが互いに位置ずれして
いる状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１焦電体膜２表面電極２ａ電極本体２ｂ引き出し部３表面電極３ａ電極本体３ｂ引き出し部４裏面電極４ａ電極本体４ｂ引き出し部５裏面電極５ａ電極本体５ｂ引き出し部９基端部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/0264

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電体膜と、この焦電体膜の一方の面に設けられた第１グループの複
数個の電極と、上記焦電体膜の他方の面に設けられた第２グループの複
数個の電極とを備え、上記第１および第２グループのそれぞれの電極は、有効
受光電極面積を与えるための電極本体と、他の電気回路
とのリード接続を行うために、上記電極本体から一体に
引き出されて延在する引き出し部とをそれぞれ有し、上記第１グループの複数個の電極と、上記第２グループ
の複数個の電極と、これら第１および第２グループのそ
れぞれの複数個の電極の間に介在する上記焦電体膜とに
よって、複数個の単位焦電素子が構成されている焦電素
子装置において、上記第１グループの第１の電極と上記第２グループの第
１の電極とこれら２つの第１の電極の間に介在する上記
焦電体膜とにより第１の単位焦電素子が構成されると共
に、上記第１グループの第２の電極と上記第２グループ
の第２の電極とこれら２つの第２の電極の間に介在する
上記焦電体膜とにより第２の単位焦電素子が構成され、上記第１の単位焦電素子が上記第２の単位焦電素子にそ
れらの分極方向を互いに逆にして並列接続されるように
上記第１および第２の単位焦電素子のそれぞれの上記第
１および第２の電極を上記他の電気回路にリード接続す
るために、上記第１グループの上記第１の電極の上記引
き出し部の先端部分は、上記第２グループの上記第２の
電極の上記引き出し部の先端部分と上記焦電体膜を挾ん
でほゞ対向すると共に、上記第１グループの上記第２の
電極の上記引き出し部の先端部分は、上記第２グループ
の上記第１の電極の上記引き出し部の先端部分と上記焦
電体膜を挾んでほゞ対向し、これら第１グループの上記複数個の電極のパターンが上
記第２グループの上記複数個の電極のパターンに対して
多少位置ずれして形成されていても、上記第１グループ
の上記第１および第２の電極と上記第２グループの上記
第１および第２の電極とのそれぞれの重なり部分により
構成される有効受光電極面積が各単位焦電素子間で実質
的に相違しないように、上記第１グループの複数個の電
極のそれぞれの引き出し部は、上記電極本体から引き出
されて延在し始める方向が実質的に互いに同一の方向で
あり、また、この延在し始める部分の幅も実質的に互い
に同一の大きさであると共に、上記第２グループの複数
個の電極のそれぞれの引き出し部は、上記電極本体から
引き出されて延在し始める方向が実質的に互いに同一の
方向であり、また、この延在し始める部分の幅も実質的
に互いに同一の大きさであることを特徴とする焦電素子
装置。
【請求項２】上記第１および第２グループのそれぞれの
上記第１および第２の電極のそれぞれの引き出し部の幅
は、これら第１および第２の電極のそれぞれの電極本体
の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の焦
電素子装置。
【請求項３】上記第１および第２グループのそれぞれの
上記第１および第２の電極のそれぞれの引き出し部は、
これら第１および第２の電極のそれぞれの電極本体から
実質的に互いに同一の方向に引き出されて延在する短い
基端部分と、これらの基端部分からほゞ直角の方向に引
き出されてほゞＬ字状に延在する部分とから成ることを
特徴とする請求項１または２に記載の焦電素子装置。
【請求項４】上記第１グループの上記第１の電極の上記
引き出し部の上記先端部分が上記第２グループの上記第
２の電極の上記引き出し部の上記先端部分と上記焦電体
膜の縁部においてこの焦電体膜を挾んでほゞ対向すると
共に、上記第１グループの上記第２の電極の上記引き出し部の
上記先端部分が上記第２グループの上記第１の電極の上
記引き出し部の上記先端部分と上記焦電体膜の縁部にお
いてこの焦電体膜を挾んでほゞ対向していることを特徴
とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載の焦電素子
装置。
【請求項５】上記第２グループの上記第１および第２の
電極のそれぞれの上記電極本体は、上記第１グループの
上記第１および第２の電極のそれぞれの上記電極本体と
の重なり部分の周囲にはみ出し部分を有することを特徴
とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の焦電素子
装置。