JPS617603A - 可視光・湿度複合検知材料 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、電気抵抗値の変化により可視光および雰囲
気の湿度を検知する可視光・湿度複合検知材料に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来１元伝導セルなどに使用する元導電性材料のうち、
可視光用としては、　Ｃｄ８　、　ＣｄＴｅ　。

ｃａｓ　ｅなどの結晶、焼結体および薄膜などが古くか
ら知られており、ｉ在も多方面で用いられている。

また、湿度センナに使用する電気抵抗変化式の感湿材料
としては、非常に多種類のものが提案されているが、現
在は特開昭５６−４２０１号公報。

同５ｙ−ａｏｙ０３号公報、同５７−１４５３０１号公
報などのセラミック材料および特開昭５５−１０５０２
号公報、特公昭５５−４２７００号公報。

同５７−２０５７０号公報などの高分子電解質材料の両
者が主流であると言える。

このように、可視光検知材料および感湿材料それぞれに
おいては多数のものがあるにもかかわらず、同一材料で
可視光と湿度の両方を、電気抵抗値の変化によって検知
できる材料はこれまでに存在しなかった。わずかにこの
発明者が提案した実公昭５８−４１４７４号公報、特開
昭５５−５１３４８号公報によるものがやや類似と思わ
れるものとして存在するが、このものは元伝導セルを用
い、そ（７）光吸収端よりも短波長の照射光に応じて生
ずる光電流が湿度依存性を有することを利用した光伝導
式の湿度検出装置であって、材料自体の湿度による抵抗
値変化を利用して湿度を測定できるものではなく、この
発明の主旨とは別のものであった。

又、従来よりある可視光検知材料と従来の感湿材料（有
機電解質、セラミックス、無機塩類など）とを結合（複
合化）した場合には２元検知又は湿度検知のどちらか一
方の作用しか得られないことが確かめられている。

〔発明の概要〕

この発明は、上記従来のものの欠点を除去するためにな
されたもので、有機けい素化合物重合体およびＣ（Ｌの
カルコゲン化合物を含有する組成物の焼成残留物から成
るものを用いることＫより、同一材料により可視光およ
び雰囲気の湿度を、高感度に検知することのできる可視
光・湿度複合検知材料を提供することを目的とする。

〔発明の実施例〕

この発明に係る有機けい素化合物重合体としては２例え
ばオルガノポリシロキサンの初期重合物をトルエン、キ
シレンなどの溶剤に溶解させた市販のシリコーンフェス
などが使い易いが、必ずしも初期重合体を用いる必要は
ない。

この発明に係わるＣ（ｌのカルコゲン化合物としては、
特にＣ４Ｓを用いた場合が、可視光において最大の光感
度を示すことが確認された。しかし、他のｃｄのカルコ
ゲン化合物を用いたこの発明の可視光・湿度複合検知材
料も、充分実用に供することのできる優れたものである
。一方、　Ｃ（ｌのカルコゲン化合物以外の光導電性材
料についても検討したが、実用的な可視光・湿度複合検
知材料は得られなかった。

以下実施例を示すことによりこの発明の詳細な説明する
が、これによりこの発明を限定するものではない。

実施例１゜ 第１図は、この発明の一実施例の可視光・湿度複合検知
材料を用いた可視光・湿度複合検知素子の斜視図であり
１図において、（１）は絶縁基板、（２）は可視光・湿
度複合検知皮膜、（３）は電極、（４）はリード線であ
る。

即ち有機けい素化合物重合体としてメチルシリコーン初
期重合物をキシレンに溶解したフェスを用い、これとＣ
ｄＳｅ粉末とを２二８の重量比でミルにより混練した。

ペースト状の混線物をｈｔ２６’３の絶縁基板ｆｉｌ上
に約３０μｍの厚さで塗布し。

５ａｍ×１Ｑｍの大きさに成形した。このものを乾燥後
、空気中において６５０℃で３時間焼成した。

焼成皮膜の両端にＩｎを蒸着して電極（２）とし、これ
にＡｇペーストにてＣｕ製リード線（４）を取り付け、
第１図に示すようなこの発明の一実施例の可視光・湿度
複合検知材料を用いた可視光・湿度複合検知素子を得た
。なお、この状態における可視光・湿度複合検知皮膜（
２）は、３１ｍＸ１０ｍｌｎの大きさで厚さ約１０μｍ
であった。

さらに比較のため、従来の一般の光伝導セル用Ｃａ５ｅ
蒸着膜に電極を取り付けたものを用意した。

画素子を用いて可視光における分光感度特性および感湿
特性（相対湿度（イ）−電気抵抗（Ω））を測定したと
ころ、第２図および第３図の結果が得゛られた。

第２図において、ＩＩＪ（Ａ）は従来のＣｄＳｅ蒸着膜
を用いた素子、（Ｂ）はこの発明の一実施例の可視光・
湿度複合検知材料より成る皮膜を用いた素子のそれぞれ
分光感度特性曲線である。なお、縦軸は光電流のピーク
値を１００とした際の相対感度としである。この図にお
いて、従来のＣ（ｌｅｅ蒸着膜の方がピークが鋭く感度
もやや良好であるが、この発明の一実施例のものも感度
は比較的良好であり。

実用上としては問題ないと考えられる。

第３図において２曲線（Ｃ）は従来のＣ（ｉｓｅ蒸着膜
。

（Ｄ）はこの発明の一実施例の可視光・湿度複合検知材
料より成る皮膜のそれぞれ感湿特性曲線である。

この図から明らかなように、従来のものは相対湿度（イ
）が変化しても電気抵抗値ψ）がほとんど変化しない（
感度がない）ため感湿材料としては全く実用に供し得な
い。これに対してこの発明の一実施例のものは感度が非
常に良好であって、相対湿度が１０％から９５チまでで
は、電気抵抗値がは７４桁も変化した。この発明の一実
施例のものが。

良好な感湿特性を有する原因としては、焼成によって有
機けい素化合物重合体が熱分解して皮膜が多孔質化され
ることおよび熱分解により５１０２に類似した微粒子が
生成することが挙げられる。

実施例２゜ 有機けい素化合物重合体としてメチルフェニルシリコー
ン初期重合物をキシレンに溶解したフェノを用い、これ
とＣ（ｉｓ粉末とを３ニアの重量比でミルにより混練し
た。つぎに実施例１と同様にして第１図のような素子を
製作した。ただし、焼成は空気中とＮ２ガス気流中とで
それぞれ８５０℃にて３時間行なって、この発明の他の
実施例の材料を用いた２種の素子を用意した。画素子に
ついて実施例１と同様に分光感度特性および感湿特性を
測定したところ、第４図および第５図の結果が得られた
。第４図において：曲線（ト））は空気中での焼成皮膜
を用いたもの、（Ｆ）はＮ２ガス中での焼成皮膜を用い
たもののそれぞれ分光感度特性曲線である。この図から
れかるように、Ｎ２ガス気流中で焼成したものの方が、
吸収端ピーク（約５２０ｎｍ）が鋭く、かつ高感度であ
った。

第５図において１曲線（Ｇ）は空気中で焼成したもの、
＠）はＮ２ガス中で焼成したもののそれぞれ感湿特性曲
線である。この図から明らかなように、Ｎ２ガス中で焼
成したもののそれぞれ感湿特性曲線である。この図から
明らかなように、Ｎ２ガス中で焼成した場合の方が抵抗
値が低く使い易いものが製作できると言える。

上記と同様の実鹸を、空気中焼成の場合の雰囲気条件（
温度等）を変えて行なったが、やはりＮ２雰囲気焼成の
方が可視光・湿度複合検知材料として良好なものを製作
できることがわかった。また。

Ｎ２ガスの代わりにＡｒなどの他の不活性ガスを用いた
場合およびＣ（Ｌの他のカルコゲン化合物を用いた場合
にもやはり上記と同様の結果が得られた。

不活性ガス中での焼成によって光感度の高いものが得ら
れかつ感湿特性において抵抗値の低いものができる理由
については、たとえばＣｄＳを例にとづで、説明すると
下記のようになる。すなわち。

Ｃ１１Ｓでは普通、化学量論的にＣ（ＬがＳよりも多く
なり、したがって８欠陥というものが存在している。空
気中で焼成すると、この８欠陥にＯ原子がはいり込んで
一部がＣ（ｔｏとなりＣ’ｄ８単一の場合よりも光感度
が低下すると考えられる。すなわち。

不活性ガス中で焼成することによって、この現象を防止
でき、かつ有機けい素化合物重合体の焼成物が一部８１
Ｃとなって空気中焼成でＳｉＯとなる場合と比べて導電
性が高くなることによるものと思われる。

実施例３゜ 実施例１で用いた混練物を絶縁基板に塗布後。

空気中での焼成温度によって、得られた可視光・湿度複
合検知皮膜を用いた第１図と同様の可購元・湿度複合検
知素子の可視光感度がどのように異なるかを調査した。

この結果を第６図に示す。第６図において１曲線（１）
はこの発明の一実施例の材料を用いた素子の焼成温度に
よる光感度変化曲線を示す。ただし、第６図では元吸収
端波長（７３０１１ｍ　）における光電流と暗電流との
比を光感度として示しである。この図かられかるように
、この発明の一実施例の材料を用いた素子では、５００
℃以上で焼成することによって１光感度の優れたものを
得ることができる。この理由は、　５００℃以上におい
て有機けい素化合物重合体の熱分解が急激に進行するた
めと考えられる。また、不活性ガス中で焼成した場合お
よび他のカルコゲン化合物を用いた場合にも同様の効果
が見られた。

実施例４゜ 実施例２で用いた混線物およびこれに２．０重量％のＮ
ａ２Ｑを添加したものを空気中において、それぞれＳＯ
Ｏ℃で４時間焼成して、この発明の他の実施例およびこ
の発明のさらに他の実施例の可視光・湿度複合検知材料
を用いた第１図と同様の可視光・湿度複合検知素子を得
る。画素子について。

これまでと全く同様に分光感度特性と感湿特性を測定し
た。その結果１分光感度特性については。

両者はほとんど同一の特性曲線を示したが、感湿特性に
ついては１ＭＴ図のように異なる特性曲線を示した。第
７図において１曲線（Ｊ）はＮ　ａ　２０を添加しない
もの（Ｋ）はＮａ　２０を添加したものの特性曲線であ
る。この図から明らかなようにｒ　Ｎｌ！Ｌ２０を添加
すると抵抗値が平均して約１桁低下し、より使い易いも
のとなる。又、他のＣ（１のカルコゲン化合物を用いた
場合および他のアルカリ金属化合物を添加した場合にも
上記と同様の効果が見られ。

以上のことから、この発明に係わる組成物が、アルカリ
金属化合物を含むことは、この発明の可視光・湿度複合
検知材料の感湿特性において、抵抗値が低下するため好
ましい。

〔発明の効果〕

有機けい素化合物重合体およびＣｄのカルコゲン化合物
を含有する組成物の焼成残留物から成るものを用いるこ
とにより、同一材料により可視光および雰囲気の湿度を
高感度に検知することのできる可視光・湿度複合検知材
料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例の可視光・湿度複合検知材
料を用いた可視光・湿度複合検知素子の斜視図、第２図
および第３図は、それぞれこの発明の一実施例の可視光
・湿度複合検知材料を用いた可視光・湿度複合検知素子
と従来の可視光検知材料を用いた可視光検知素子を比較
する分光感度特性図および感湿特性図、第４図および第
５図は。 それぞれこの発明の他の実施例の可視光・湿度複合検知
材料を用いた可視光・湿度複合検知素子の焼成雰囲気を
比較する分光感度特性図および感湿特性図、第６図は、
この発明の一実施例の可視光・湿度複合検知材料を用い
た可視光・湿度複合検知素子の焼成温度による光感度変
化図、第７図は。 この発明の実施例の可視光・湿度複合検知材料を用いた
可視光・湿度複合検知素子のアルカリ金属化合物含有効
果を比較する感湿特性図である。 図において、（１）は絶縁基板、（２）は可視光・湿度
複合検知皮膜、（３）は電極、（４）はリード線、　＜
Ａ）　、　（Ｃ）は各々従来例の分光感度特性および感
湿特性、（Ｂ）。 （ＩＥ）　、　ＣＦ）はこの発明の実施例の可視光・湿
度複合検知材料を用いた可視光・湿度複合検知素子の分
光感度特性＃　’ｐ）　ｓ　（Ｇ）　ｔ（イ）、　（Ｊ
）　、（５）ンはこの発明の実施例の可視光・湿度複合
検知材料を用いた可視光・湿度複合検知素子の感湿特性
、（Ｊ）はこの発明の実施例の可視光・湿度複合検知材
料を用いた可視光・湿度複合検知素子の光感度曲線であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機けい素化合物重合体およびＣｄのカルコゲン
   化合物を含有する組成物の焼成残留物から成る可視光・
   湿度複合検知材料。
2. （２）Ｃｄのカルコゲン化合物がＣｄＳである特許請求
   の範囲第１項記載の可視光・湿度複合検知材料。