JPS6148273B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6148273B2 JPS6148273B2 JP53037361A JP3736178A JPS6148273B2 JP S6148273 B2 JPS6148273 B2 JP S6148273B2 JP 53037361 A JP53037361 A JP 53037361A JP 3736178 A JP3736178 A JP 3736178A JP S6148273 B2 JPS6148273 B2 JP S6148273B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer film
- film
- source
- functional
- converter according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱、光、圧力、イオン、分子等の外
的作用因子に感応する高分子フイルムを用いたト
ランスジユーサに関するものである。本発明は高
分子が可撓性や成形性により大面積あるいは可撓
性のフイルムを容易に作り得ることを利用して、
機能性高分子フイルムをトランスジユーサ素子と
して構成したものである。
的作用因子に感応する高分子フイルムを用いたト
ランスジユーサに関するものである。本発明は高
分子が可撓性や成形性により大面積あるいは可撓
性のフイルムを容易に作り得ることを利用して、
機能性高分子フイルムをトランスジユーサ素子と
して構成したものである。
従来、外的作用因子である熱、光、圧力、イオ
ン、分子によつて誘起電荷量が変化する高分子材
料として、ポリフツ化ビニリデンに代表される焦
電性高分子、スピロピラン含有高分子に代表され
る光応答性膜、ポリフツ化ビニリデンに代表され
る圧電性高分子、イオン、分子により電位変化を
もたらす細胞膜、酵素膜、電荷移動錯体形高分子
等が知られている。たとえば圧電性高分子は高結
晶性、高誘電率の高分子よりなり、大きな圧電定
数をもち、これらの高分子のフイルムの圧力変形
に対して電位を発生する。
ン、分子によつて誘起電荷量が変化する高分子材
料として、ポリフツ化ビニリデンに代表される焦
電性高分子、スピロピラン含有高分子に代表され
る光応答性膜、ポリフツ化ビニリデンに代表され
る圧電性高分子、イオン、分子により電位変化を
もたらす細胞膜、酵素膜、電荷移動錯体形高分子
等が知られている。たとえば圧電性高分子は高結
晶性、高誘電率の高分子よりなり、大きな圧電定
数をもち、これらの高分子のフイルムの圧力変形
に対して電位を発生する。
一方この高分子が温度（赤外線）に対してその
電位を変化するとき焦電性高分子として利用でき
る。またスピロピラン系の高分子は、ホトクロミ
ズム、サーモクロミズム、ピエゾクロミズムを示
し、その化学構造が、光、熱、圧力により変化
し、それに基づく立体構造や電荷密度の変化によ
つて誘起電位を生ずるものである。また真空中に
おいては、多くの高分子は、外部光電効果をも
ち、U.V，Ｘ−線等の高エネルギー光子によつて
電子放出し誘起電位を生ずる。イオンや分子によ
つて誘起電位が変化する高分子は生体高分子に多
く、現在はこの種の高分子フイルムは容易には得
られないが、今後、大いに開発される領域であ
る。また半導体、強誘電体等の無機機能粒子を高
分子中に分散や、グラフト重合した複合高分子材
料も本発明に用いることができる。
電位を変化するとき焦電性高分子として利用でき
る。またスピロピラン系の高分子は、ホトクロミ
ズム、サーモクロミズム、ピエゾクロミズムを示
し、その化学構造が、光、熱、圧力により変化
し、それに基づく立体構造や電荷密度の変化によ
つて誘起電位を生ずるものである。また真空中に
おいては、多くの高分子は、外部光電効果をも
ち、U.V，Ｘ−線等の高エネルギー光子によつて
電子放出し誘起電位を生ずる。イオンや分子によ
つて誘起電位が変化する高分子は生体高分子に多
く、現在はこの種の高分子フイルムは容易には得
られないが、今後、大いに開発される領域であ
る。また半導体、強誘電体等の無機機能粒子を高
分子中に分散や、グラフト重合した複合高分子材
料も本発明に用いることができる。
本発明はこれらの高分子フイルムを利用してト
ランスジユーサを構成したものである。
ランスジユーサを構成したものである。
一方、電界効果形トランジスタ（FET）は、
近年、トランスジユーサとしてMOS形のものが
ガスや湿度のセンサーとして開発されて用いられ
るようになつてきた。例えば、特開昭51−139289
号、特開昭52−24085号のほか、I.Lundstr¨ｏｍ
Appl.Phys.Lett 26（２）55（1975）、
Senturia，Appl.Phys.Lett30（２）106（′77）等
が開示されている。これらはすべて半導体結晶基
板上に感応膜を設けたものであり、ゲートに相当
する部分にこの機能膜を設け、そのゲート部の電
位変化によつてソース、ドレイン間の電流を制御
するものである。
近年、トランスジユーサとしてMOS形のものが
ガスや湿度のセンサーとして開発されて用いられ
るようになつてきた。例えば、特開昭51−139289
号、特開昭52−24085号のほか、I.Lundstr¨ｏｍ
Appl.Phys.Lett 26（２）55（1975）、
Senturia，Appl.Phys.Lett30（２）106（′77）等
が開示されている。これらはすべて半導体結晶基
板上に感応膜を設けたものであり、ゲートに相当
する部分にこの機能膜を設け、そのゲート部の電
位変化によつてソース、ドレイン間の電流を制御
するものである。
本発明は可撓性があり、あるいは大面積のフイ
ルム成形が可能な機能性高分子フイルム上に、半
導体膜とソース、ドレイン電極を設け、高分子フ
イルムの外的作用因子による電位の変化をソー
ス、ドレイン電流の変化として取り出すトランス
ジユーサを提供するものである。
ルム成形が可能な機能性高分子フイルム上に、半
導体膜とソース、ドレイン電極を設け、高分子フ
イルムの外的作用因子による電位の変化をソー
ス、ドレイン電流の変化として取り出すトランス
ジユーサを提供するものである。
高分子は一般には電気絶縁性が高く、外的作用
因子に対して機能的なものであつても、インピー
ダンスが高く、それを普通の電気回路で検出する
ことが難しい。それ故、FETの制御回路に用い
ることにより、その信号を処理することが多い。
しかし、FETのゲートに連結するリードは高イ
ンピーダンスのため周囲雑音の影響を受けやす
く、不便である。
因子に対して機能的なものであつても、インピー
ダンスが高く、それを普通の電気回路で検出する
ことが難しい。それ故、FETの制御回路に用い
ることにより、その信号を処理することが多い。
しかし、FETのゲートに連結するリードは高イ
ンピーダンスのため周囲雑音の影響を受けやす
く、不便である。
そこで本発明は機能性高分子フイルム上に直
接、半導体層とソース、ドレイン電極を設け、
FET構造とし、高分子フイルム変換器を形成す
るものである。この本発明のフイルムにおいては
入力ノイズも少なく、また制御回路も簡単化す
る。さらには大面積のフイルム、可撓性のフイル
ムにもなり、大面積のセンサアレイとしても有用
なものである。
接、半導体層とソース、ドレイン電極を設け、
FET構造とし、高分子フイルム変換器を形成す
るものである。この本発明のフイルムにおいては
入力ノイズも少なく、また制御回路も簡単化す
る。さらには大面積のフイルム、可撓性のフイル
ムにもなり、大面積のセンサアレイとしても有用
なものである。
本発明の具体的な構成は、機能性高分子１と半
導体層２とソース、ドレイン電極３とにより構成
され、それを、第１図、第２図に示す。第１図は
機能性高分子フイルム１上に半導体層２が形成さ
れ、さらにその上にソース、ドレイン電極３が設
けられた場合で、第２図は、半導体層とソース、
ドレイン電極３が同一面上に設けられている。ま
た、外的作用因子４が圧力、熱、光等の場合には
それを透過させるゲート電極５を第３図のように
設けることができる。さらにまたこのゲート電極
を適度の高抵抗Ｒでソースにアースすることによ
つて、より安定な動作をさせることができる。
導体層２とソース、ドレイン電極３とにより構成
され、それを、第１図、第２図に示す。第１図は
機能性高分子フイルム１上に半導体層２が形成さ
れ、さらにその上にソース、ドレイン電極３が設
けられた場合で、第２図は、半導体層とソース、
ドレイン電極３が同一面上に設けられている。ま
た、外的作用因子４が圧力、熱、光等の場合には
それを透過させるゲート電極５を第３図のように
設けることができる。さらにまたこのゲート電極
を適度の高抵抗Ｒでソースにアースすることによ
つて、より安定な動作をさせることができる。
本発明に用いる半導体層２は、シリコン、ゲル
マニウム等の単体半導体、酸化インジウム、酸化
スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、GaAsやGaP等
の金属間化合物などの材料を、真空蒸着やスパツ
タリング、CVD法等を用いて形成することがで
きる。また、上記半導体粒子を高分子バインダに
より塗料として塗布することによつても得られる
場合がある。しかしながら、これらFETは半導
体層２と機能性高分子フイルム１との界面の性質
が顕著に特性を左右するため、適した材料および
製造法を用いることが重要である。半導体層にお
いては半導体のｎ形ｐ形の極性を考慮することは
勿論であり、機能性高分子フイルムの極性も考え
て、二つをよくマツチングさせることが大切であ
る。また、上記半導体層２と機能性高分子フイル
ム１との間に薄い絶縁層を介入して設けることに
よつて界面のスペースチヤージの蓄積を防止し、
FETのチヤネル部の電荷状態を安定化すること
ができる。ここに用いる薄い絶縁層としては
SiO2，Al2O3、窒化シリコン等の一般に半導体プ
ロセスに用いられる絶縁膜を形成すればよい。
マニウム等の単体半導体、酸化インジウム、酸化
スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、GaAsやGaP等
の金属間化合物などの材料を、真空蒸着やスパツ
タリング、CVD法等を用いて形成することがで
きる。また、上記半導体粒子を高分子バインダに
より塗料として塗布することによつても得られる
場合がある。しかしながら、これらFETは半導
体層２と機能性高分子フイルム１との界面の性質
が顕著に特性を左右するため、適した材料および
製造法を用いることが重要である。半導体層にお
いては半導体のｎ形ｐ形の極性を考慮することは
勿論であり、機能性高分子フイルムの極性も考え
て、二つをよくマツチングさせることが大切であ
る。また、上記半導体層２と機能性高分子フイル
ム１との間に薄い絶縁層を介入して設けることに
よつて界面のスペースチヤージの蓄積を防止し、
FETのチヤネル部の電荷状態を安定化すること
ができる。ここに用いる薄い絶縁層としては
SiO2，Al2O3、窒化シリコン等の一般に半導体プ
ロセスに用いられる絶縁膜を形成すればよい。
本発明における高分子フイルム変換器を単一素
子ごとに切断すれば、多くの素子をワンフイルム
より作り出すことができる。
子ごとに切断すれば、多くの素子をワンフイルム
より作り出すことができる。
また、ソース、ドレイン電極やゲート電極等は
半導体プロセスの常用の手段である真空蒸着やス
パツタリング、スクリーン印刷、メツキ等で容易
に形成することができる。また、本発明のフイル
ム変換器を別の支持体上に接着することによつて
も本発明は達成し得る。
半導体プロセスの常用の手段である真空蒸着やス
パツタリング、スクリーン印刷、メツキ等で容易
に形成することができる。また、本発明のフイル
ム変換器を別の支持体上に接着することによつて
も本発明は達成し得る。
このようにして本発明は次のような大きな特徴
を有するトランスジユーサを提供するものであ
る。
を有するトランスジユーサを提供するものであ
る。
(1) 大面積のトランスジユーサ・アレイができ
る。
る。
(2) 可撓性フイルムを用いれば、曲面状のセンサ
ーアレイができ、また、任意の曲面にマウント
できる。
ーアレイができ、また、任意の曲面にマウント
できる。
(3) 可撓性の圧電フイルムより本発明の変換器を
作ることにより、圧電スイツチングシート、キ
ーボードスイツチ等に利用できる。
作ることにより、圧電スイツチングシート、キ
ーボードスイツチ等に利用できる。
(4) 高インピーダンスの機能性高分子を低ノイズ
でトランジスタに変換でき、より簡単な制御回
路で駆動できる。
でトランジスタに変換でき、より簡単な制御回
路で駆動できる。
(5) 安価である。
次に本発明の具体的実施例について述べる。
実施例 １
ポリフツ化ビニリデン（PVDF）の20μの延伸
し、かつポーリングしたフイルム上にIn2O3を蒸
着し、さらにAuのソース、ドレイン電極を蒸着
した。そしてそのPVDFフイルムの反応の面には
Au電極を蒸着した。この素子のゲート、ソース
間に電圧をかけ、その電圧を増加させていつたと
ころソース，ドレイン電圧10Vにおいてソース，
ドレイン電流が非線形に増加した。さらにゲート
電極面に圧力を加えたところ、それに対応してソ
ース，ドレイン電流が大きく変化した。
し、かつポーリングしたフイルム上にIn2O3を蒸
着し、さらにAuのソース、ドレイン電極を蒸着
した。そしてそのPVDFフイルムの反応の面には
Au電極を蒸着した。この素子のゲート、ソース
間に電圧をかけ、その電圧を増加させていつたと
ころソース，ドレイン電圧10Vにおいてソース，
ドレイン電流が非線形に増加した。さらにゲート
電極面に圧力を加えたところ、それに対応してソ
ース，ドレイン電流が大きく変化した。
実施例 ２
上記実施例１のゲート電極面に、赤外線ランプ
により、赤外線を照射したところ、同様にソース
ドレイン電流が大きく変化し、赤外線ランプの
ON−OFFに対応した電流が発生した。
により、赤外線を照射したところ、同様にソース
ドレイン電流が大きく変化し、赤外線ランプの
ON−OFFに対応した電流が発生した。
第１〜３図はそれぞれ本発明の実施例にかかる
フイルム変換器の構造断面図である。 １……機能性高分子フイルム、２……半導体
層、３……ソース，ドレイン電極、４……外的作
用因子、５……ゲート電極。
フイルム変換器の構造断面図である。 １……機能性高分子フイルム、２……半導体
層、３……ソース，ドレイン電極、４……外的作
用因子、５……ゲート電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外的作用因子により誘起電荷量が変化する機
能性高分子フイルムの片面に、半導体膜と１対以
上のソース、ドレイン電極を設け、前記外的作用
因子に応答して、前記ソース、ドレイン電流を変
化させることを特徴とする高分子フイルム変換
器。 ２ 機能性高分子フイルムの他の片面に、１つ以
上のゲート電極を設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の高分子フイルム変換器。 ３ 機能性高分子フイルムと半導体膜との間に電
気絶縁層が介在していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の高分子フイルム変換器。 ４ 機能性高分子フイルムが可撓性フイルムであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の高分子フイルム変換器。 ５ 外的作用因子が圧力であり、機能性高分子フ
イルムが圧電高分子フイルムであることを特徴と
する特許請求の範囲第４項に記載の高分子フイル
ム変換器。 ６ 圧電高分子フイルムがフツ化ビニリデンであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
の高分子フイルム変換器。 ７ 外的作用因子が、赤外線あるいは光であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高
分子フイルム変換器。 ８ 外的作用因子が、分子あるいはイオンである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
高分子フイルム変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3736178A JPS54128685A (en) | 1978-03-29 | 1978-03-29 | Macromolecular film converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3736178A JPS54128685A (en) | 1978-03-29 | 1978-03-29 | Macromolecular film converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54128685A JPS54128685A (en) | 1979-10-05 |
| JPS6148273B2 true JPS6148273B2 (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=12495394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3736178A Granted JPS54128685A (en) | 1978-03-29 | 1978-03-29 | Macromolecular film converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54128685A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021019978A1 (ja) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 日信工業株式会社 | バーハンドル車両用操作量検出装置 |
| WO2021019980A1 (ja) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 日信工業株式会社 | バーハンドル車両用操作量検出装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007255929A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Kyoto Univ | 焦電型赤外線センサ |
-
1978
- 1978-03-29 JP JP3736178A patent/JPS54128685A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021019978A1 (ja) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 日信工業株式会社 | バーハンドル車両用操作量検出装置 |
| WO2021019980A1 (ja) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 日信工業株式会社 | バーハンドル車両用操作量検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54128685A (en) | 1979-10-05 |
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