DE10130991A1

DE10130991A1 - Arrangement for detecting/forwarding ambient influence(s) is essentially of organic material, has receiver element(s) and evaluation circuit(s) that processes received signal

Info

Publication number: DE10130991A1
Application number: DE2001130991
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Clemens; Markus Lorenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Konarka Technologies Inc
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-23

Abstract

The arrangement is essentially made of organic material and has at least one receiver element that detects at least one ambient influence and/or converts it into an electrical signal and at least one evaluation circuit that processes a received signal and passes it on. The evaluation circuit is arranged on a bearer or substrate. Independent claims are also included for the following: (1) a method of manufacturing an inventive device for detecting and/or forwarding at least one ambient influence; (2) a temperature sensor; (3) a heater; (4) a pressure sensor; (5) a loudspeaker; (6) a safety element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses, Verwendungen sowie ein Herstellungsverfahren dazu. The invention relates to a device for detection and / or forwarding at least one environmental influence, Uses and a manufacturing process therefor.

Eine Photodiode, eine Lichtschranke, eine Solarzelle, ein Feuchtigkeits-, Druck- und/oder Temperatursensor ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses, die zumindest ein empfangendes Element, das einen Umwelteinfluss aufnimmt und eine Auswerteschaltung, die ein Signal vom Empfängerelement übernimmt, auswertet, eventuell verstärkt und weiterleitet, umfasst. A photodiode, a light barrier, a solar cell, a Moisture, pressure and / or temperature sensor is for example a device for detection and / or Forwarding at least one environmental impact, at least a receiving element that has an environmental impact and an evaluation circuit that a signal from Receiver element takes over, evaluates, possibly amplifies and forwards, includes.

Bekannt sind solche Vorrichtungen auf der Basis von herkömmlichen anorganischen Halbleitermaterialien wie Silizium und Galliumarsenid. Diese Vorrichtungen, wie z. B. Sensoren, werden in Herstellungsprozessen der konventionellen Halbleitertechnologie hergestellt. Sowohl die verwendeten Rohstoffe als auch die Prozessschritte führen dazu, dass die Vorrichtungen teuer sind und entsprechend nur sehr selektiv eingesetzt werden. Such devices are known on the basis of conventional inorganic semiconductor materials such as silicon and Gallium arsenide. These devices, such as. B. sensors, are used in conventional manufacturing processes Semiconductor technology manufactured. Both the raw materials used as The process steps also result in the devices are expensive and accordingly only used very selectively become.

Da aber eine umfassende Sensorik für nahezu alle Bereiche der Industrie, der Energie, des Transports und des Lebens im allgemeinen Vorteile bringt, weil sie eine verbesserte Erfassung der momentan herrschenden Umstände und/oder eine verbesserte Energienutzung ermöglicht, besteht der Bedarf, billigere Vorrichtungen der genannten Art zu schaffen. But since a comprehensive sensor system for almost all areas of Industry, energy, transportation and life in the brings general benefits because it has improved coverage the current situation and / or an improvement Enabling energy use, there is a need for cheaper To create devices of the type mentioned.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses zur Verfügung zu stellen, die von der Leistung her vergleichbar mit den herkömmlichen Vorrichtungen aus der Halbleitertechnologie und/oder im Vergleich zu diesen billiger ist. The object of the present invention is therefore a Device for detection and / or forwarding at least of an environmental impact available from the Performance comparable to the conventional devices from semiconductor technology and / or in comparison to this is cheaper.

Um diese Aufgabe zu lösen gibt es prinzipiell zwei Ansatzpunkte: Zum einen kann zumindest ein billigerer Rohstoff zur Herstellung verwendet werden und zum anderen kann das aufwendige Herstellungsverfahren der Halbleitertechnologie über Beschichtung, Strukturierung, Ätzung und Rückätzung etc. vereinfacht werden. There are basically two to solve this task Starting points: On the one hand, at least one cheaper raw material can be used Manufacturing can be used and secondly it can elaborate manufacturing processes of semiconductor technology Coating, structuring, etching and etching back etc. be simplified.

Beide Ansatzpunkte werden beim Gegenstand der Erfindung berücksichtigt, der die neue organische Halbleitertechnologie (integrated plastic circuits (IPC) und/oder organic field effect transistors (OFET)) in diesem Gebiet einführt. Both approaches are the subject of the invention takes into account the new organic semiconductor technology (integrated plastic circuits (IPC) and / or organic field effect transistors (OFET)) in this area.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses, die im wesentlichen aus organischem Material aufgebaut ist und die zumindest ein Empfängerelement, das zumindest einen Umwelteinfluss aufnimmt und/oder in ein elektrisches Signal wandelt und zumindest eine Auswerteschaltung, die ein empfangenes Signal bearbeitet und weiterleitet, umfasst. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses, bei dem durch Beschichten mit organischem Material auf zumindest einem Substrat zumindest ein Empfängerelement, eine Auswerteschaltung und/oder eine dazugehörige Verschaltung aufgebaut wird. Schließlich ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses in der Industrie, der Überwachung/Sensorik und/oder im Transport. The invention relates to a device for Determination and / or forwarding of at least one environmental influence, which is essentially made up of organic material and the at least one receiver element, the at least one Environmental impact and / or in an electrical signal converts and at least one evaluation circuit that a received signal processed and forwarded, includes. Moreover is the subject of the invention a method of manufacture a device for detection and / or forwarding at least one environmental impact, in which by coating with organic material on at least one substrate at least a receiver element, an evaluation circuit and / or a associated connection is established. Finally is The invention relates to the use of a device for Detection and / or forwarding of at least one Environmental impact in industry, monitoring / sensor technology and / or in transport.

Als Umwelteinfluss wird hier jeder quantifizierbare und in einen Strom und/oder eine Spannung wandelbare Impuls der Umgebung bezeichnet. Beispiel dafür ist aus der Natur ein Sonnenstrahl, eine Luftdruckveränderung oder im Industriellen Bereich ein Anstieg der Konzentration eines bestimmten Gases, eine Temperatur- und/oder eine Feuchtigkeitsveränderung. All diese Einflüsse können über entsprechend sensitive chemische Verbindungen (die im Empfängerelement vorliegen) dazu führen, dass ein leitender Stoff nicht oder wesentlich weniger leitend wird und/oder dass in einem Stoff Spannung oder Strom erzeugt wird und/oder dass der elektrische Widerstand in einem Stoff verändert wird. Diese Auswirkungen sind messbar und über eine Auswerteschaltung in definierte Signale wandelbar oder zur Energiegewinnung speicherbar. Every quantifiable and in a current and / or voltage convertible pulse of the environment designated. An example of this is from nature Sunbeam, a change in air pressure or in the industrial Range an increase in the concentration of a particular gas, a change in temperature and / or humidity. Alles these influences can be caused by correspondingly sensitive chemical Connections (which are present in the receiver element) cause that a conductive substance is not or significantly less becomes conductive and / or that voltage or current in a substance is generated and / or that the electrical resistance in a substance is changed. These effects are measurable and convertible into defined signals via an evaluation circuit or storable for energy generation.

Auch ist ein Tast- bzw. Drucksensor denkbar, bei dem ein elektrisches Signal durch Druck, z. B. wie bei einer Tastatur, erzeugt wird. A tactile or pressure sensor is also conceivable, in which a electrical signal by pressure, e.g. B. like a keyboard, is produced.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform der Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses bei der das Empfängerelement und ein Element der Auswerteschaltung integriert auf einem Substrat vorliegen. Dadurch entstehen sehr kompakte Vorrichtungen, die eine große Volumeneinsparung gegenüber den herkömmlichen Vorrichtungen der Silizium-dominierten Halbleitertechnologie zeigen. Dabei ist es möglich, dass die Si-Sensoren kleiner als die neuen Vorrichtungen sind, wichtiger ist an der Stelle vornehmlich die einfache Aufbringung z. B. auf flexible Substrate und/oder auf Substrate (Gehäuse, Verpackung) die sowieso schon da sind. Damit werden auch völlig neue Verwendungen der Vorrichtungen eröffnet, weil die Vorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform dank ihrer Billigkeit als Einmal-Produkte einsetzbar sind und dank ihres geringen Volumens z. B. als Etiketten etc. brauchbar sind. Denkbar ist dadurch z. B. eine Arzneimittelverpackung, die über eine entsprechende Vorrichtung verfügend, Auskunft geben kann wie lange das Präparat bei welchen Temperaturen gelagert wurde. The embodiment of the device is particularly advantageous to determine and / or forward at least one Environmental impact in the case of the receiver element and an element the evaluation circuit integrated on a substrate available. This creates very compact devices, the one large volume savings compared to conventional ones Devices of silicon-dominated semiconductor technology show. It is possible that the Si sensors are smaller than that new devices are more important at the point mainly the simple application z. B. on flexible substrates and / or on substrates (housing, packaging) anyway are already there. This means that completely new uses of the Devices opened because the devices according to this Design thanks to its cheapness as single-use products can be used and thanks to their small volume z. B. as Labels etc. are usable. It is conceivable z. Legs Pharmaceutical packaging that has an appropriate Having the device can provide information on how long the preparation at what temperatures was stored.

Je nach Ausführungsform der Vorrichtung ist sie ein Temperatur-, Feuchtigkeits-, und/oder ein Drucksensor, eine Lichtschranke, ein optischer Sensor, eine Solarzelle und/oder etwas Vergleichbares. Depending on the embodiment of the device, it is a Temperature, humidity, and / or a pressure sensor, a Light barrier, an optical sensor, a solar cell and / or something similar.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung parallel mehrere Umwelteinflüsse empfangen, bearbeiten und weiterleiten (senden). Dabei kann z. B. die Temperatur, der Druck und die Zusammensetzung eines Gas- und/oder Flüssigkeitsgemisches erkannt, zusammen mit der Zeitdauer gespeichert und/oder an ein Regel- und Steuersystem weitergegeben werden. Es kann ein bestimmter Schwellenwert an Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Lichtstärke gemessen und dargestellt werden. Dieser Vorgang kann entweder reversibel sein und den aktuellen Wert erfassen oder irreversibel, beispielsweise zur Klärung ob ein Tiefkühlgut kurzfristig einmal aufgetaut ist oder ein Paket/Medikament einmal einer hohen Temperatur oder Feuchtigkeit ausgesetzt war. Alle bisher bekannten Einsatzgebiete von Vorrichtungen zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses lassen sich durch die neue, vorwiegend auf organischen Materialien basierende Halbleitertechnologie, verwirklichen. Gleichzeitig ist die Auswahl an sensitiven chemischen Verbindungen, die im Empfängerelement eingesetzt werden können unbegrenzt und spezifisch auf das jeweilige Problem abstimmbar und/oder für die jeweilige Aufgabenstellung entwickelbar. According to an advantageous embodiment, the device Receive, process and process several environmental influences in parallel forward (send). Here, for. B. the temperature of Pressure and the composition of a gas and / or Mixed liquid detected, along with the length of time stored and / or passed on to a regulation and control system become. There can be a certain threshold of temperature, Moisture, pressure, light intensity measured and displayed become. This process can either be reversible and the Capture current value or irreversible, for example Clarification whether a frozen food has thawed for a short time or a package / drug once a high temperature or Was exposed to moisture. All known so far Areas of application of devices for detection and / or Forwarding of at least one environmental influence can be done through the new, mainly based on organic materials Semiconductor technology. At the same time it is Selection of sensitive chemical compounds that are in the Receiver element can be used unlimited and specific adaptable to the respective problem and / or for the respective task can be developed.

Der Begriff "organisches Material/Funktionsmaterial" umfasst hier alle Arten von organischen, metallorganischen und/oder anorganischen Kunststoffen, die im Englischen z. B. mit "plastics" bezeichnet werden. Es handelt sich um alle Arten von Stoffen mit Ausnahme der Halbleiter, die die klassischen Dioden bilden (Germanium, Silizium), und der typischen metallischen Leiter (z. B. Kupfer, Aluminium), die vorliegend nur im Rahmen von Elektroden und/oder Kontaktanschlüssen eingesetzt werden. Eine Beschränkung im dogmatischen Sinn auf organisches Material als Kohlenstoff-enthaltendes Material ist demnach nicht vorgesehen, vielmehr ist auch an den breiten Einsatz von z. B. Siliconen gedacht. Weiterhin soll der Term keiner Beschränkung im Hinblick auf die Molekülgröße, insbesondere auf polymere und/oder oligomere Materialien unterliegen, sondern es ist durchaus auch der Einsatz von "small molecules" möglich. The term "organic material / functional material" includes here all types of organic, organometallic and / or inorganic plastics, which in English z. B. with "plastics" are called. They are all types of substances with the exception of semiconductors, which are the classic ones Form diodes (germanium, silicon), and the typical metallic conductors (e.g. copper, aluminum), the present only in the context of electrodes and / or contact connections be used. A limitation in the dogmatic sense is organic material as carbon-containing material therefore not provided, but rather is also on the broad Use of e.g. B. Silicones thought. Furthermore, the term no restriction on molecular size, especially on polymeric and / or oligomeric materials subject, but it is definitely the use of "small molecules "possible.

Mit dem Ausdruck "im wesentlichen aus organischem Material" wird angezeigt, dass durchaus funktionelle Elemente auch aus Metall, Silizium oder anderem beschaffen sein können. With the expression "essentially from organic material" indicates that functional elements are also made of Metal, silicon or other can be made.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform, bei der zumindest ein organisches funktionelles Material wie z. B. der organische Leiter, der organische Isolator und/oder der organische Halbleiter in zumindest einem Empfängerelement und in zumindest einem Element der Auswerteschaltung der Vorrichtung gleich sind. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch besonders vorteilhafte Herstellungskosten aus, wenn ein organisches Material z. B. durch Drucken oder Rakeln an mehreren Stellen des Substrats in einem Arbeitsgang aufgebracht wird. The embodiment in which at least one organic functional material such as B. the organic conductor, the organic insulator and / or the organic semiconductors in at least one receiver element and in at least one element of the evaluation circuit of the device are the same. This embodiment is characterized by particularly advantageous manufacturing costs if a organic material e.g. B. by printing or squeegees on several Placing the substrate is applied in one operation.

Für den Fall, dass als Umwelteinfluss die Temperaturänderung empfangen wird, kann z. B. die Leiterbahn des Empfängerelements aus organischem Material wie Polyanilin und/oder einem organischen Leiter sein, der ab einer bestimmten Temperatur seinen Widerstand derart verändert, dass er ein Isolator oder nahezu ein Isolator wird. Dies kann ein reversibler oder ein irreversibler Prozess innerhalb des Materials sein. Jedenfalls wird das Empfängerelement für diese Vorrichtung mit einem organischen Leiter ausgestattet, in dem bei Änderung der Temperatur entweder durch Ladungstrennung Spannung oder Strom erzeugt wird oder eine sprunghafte Veränderung des Widerstands eintritt. So wird das Empfängerelement nicht nur in die Lage versetzt den Umwelteinfluss "Temperaturänderung" aufzunehmen und zu messen, sondern auch ein Signal an die Auswerteschaltung weiterzugeben. Beispiele für ein solches Material sind PTC (positive temperature coefficient) thermisch sensitive Widerstände, die aus dotiertem polycrystallinen keramischem Werkstoff auf der Basis von Barium Titanat herstellbar sind. In the event that the temperature change as an environmental influence received, z. B. the trace of Receiver element made of organic material such as polyaniline and / or one organic conductor that is above a certain temperature changed his resistance so that he was an insulator or becomes almost an isolator. This can be a reversible one irreversible process within the material. In any case, the receiver element for this device an organic conductor in which when the Temperature either by charge separation voltage or current is generated or a sudden change in the Resistance occurs. So the receiver element is not just in the location offset the environmental influence "temperature change" record and measure, but also a signal to the Pass on evaluation circuit. Examples of such Material are PTC (positive temperature coefficient) thermal sensitive resistors made from doped polycrystalline ceramic material based on barium titanate are producible.

Für den Fall, dass die Zusammensetzung eines Gasgemisches wie z. B. die Luftfeuchtigkeit gemessen werden soll, kann ein organisches leitendes Material eingesetzt werden, bei dem je nach Konzentration des zu messenden Stoffes, z. B. Wasser in Luft, in der Leiterbahn ein Strom erzeugt wird oder eine Änderung des Widerstands erfolgt (beispielsweise über eine Änderung des Löslichkeitsverhaltens vgl. PEDOT). Hier kann es sich, je nach Material, wieder um eine reversible oder um eine irreversible Änderung des Widerstands handeln. In the event that the composition of a gas mixture like z. B. the humidity should be measured, a organic conductive material are used, in which each after concentration of the substance to be measured, e.g. B. water in Air in which a current is generated in the conductor track or a The resistance is changed (e.g. via a Change in solubility behavior cf. PEDOT). Here it can depending on the material, again a reversible or act an irreversible change in resistance.

Für den Fall, dass der Druck gemessen werden soll sind organische piezoelektrische Kunststoffe bekannt, die eine Spannung erzeugen, wenn sie gedehnt oder gestaucht werden. In the event that the pressure is to be measured known organic piezoelectric plastics, the one Generate tension when stretched or compressed.

Für Lichtsensoren gibt es ebenfalls Beispiele, wo die organischen funktionellen Materialien einer Diode so gewählt werden, dass sie unter Lichteinwirkung Spannung erzeugen und/oder ihre physikalischen Eigenschaften reversibel oder irreversibel ändern. For light sensors there are also examples where the organic functional materials of a diode so chosen that they generate tension when exposed to light and / or their physical properties are reversible or irreversibly change.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform verstärkt die Vorrichtung aufgenommene Umwelteinflüsse oder -signale und gibt sie entweder linear (analog) oder digital weiter. According to an advantageous embodiment, the Device recorded environmental influences or signals and gives it either linear (analog) or digital.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Schicht aus organischem Funktionsmaterial auf dem Substrat durch Bedrucken (z. B. Tampondruck, Offset-Druck) oder Rakeln, d. h. durch strukturiertes Aufbringen auf einer unteren Schicht oder dem Substrat oder durch Einrakeln/Einfüllen in Vertiefungen erzeugt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass strukturierte Schichten einfach durch Bedrucken/Rakeln erzeugbar sind und nicht, wie in der herkömmlichen Halbleitertechnologie, durch Photomasken und Ätzschritte hergestellt werden müssen. According to an advantageous embodiment of the method at least one layer of organic functional material the substrate by printing (e.g. pad printing, offset printing) or squeegees, d. H. through structured application on a bottom layer or the substrate or through Squeegee / filling into recesses generated. It is special advantageous that structured layers simply through Printing / squeegees can be produced and not, as in the conventional one Semiconductor technology, through photomasks and etching steps have to be manufactured.

Die bevorzugte Verwendung einer Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses ist in der Industrie, der Überwachung/Sensorik und/oder im Transport. In der Medizintechnik sind sie als Einmal-Sensoren von Interesse. The preferred use of a detection device and / or forwarding of at least one environmental influence in industry, monitoring / sensor technology and / or in Transport. In medical technology they are as single-use sensors from Interest.

Beispielsweise dient die Vorrichtung als Etikett oder Teil eines Etiketts um transparent zu machen, welchen Umwelteinflüssen der etikettierte Gegenstand ausgesetzt war. Außerdem kann sie als RFID-Tag, als Briefmarke, auf einer Transportverpackung, in einem Pharmazieprodukt, einem Tiefkühlprodukt, an feuchteempfindlichen Teilen, als Teil einer Photozelle, und im Spielzeug sinnvoll angebracht sein. Nicht zuletzt kann die Vorrichtung als Temperatursensor (kann umgekehrt auch eine Miniheizung sein, die sich durch die Elektronik regeln lässt), als Drucksensor (kann umgekehrt auch Minilautsprecher sein), als Gassensor, und/oder als Sicherheitselement (Warnung vor CO-Vergiftung) dienen. For example, the device serves as a label or part a label to make transparent which ones Environmental impact of the labeled item. Moreover can be used as an RFID tag, as a stamp, on a Transport packaging, in a pharmaceutical product, a frozen product, on moisture-sensitive parts, as part of a photocell, and be sensibly attached to the toy. Last but not least the device as a temperature sensor (vice versa be a mini heater that is regulated by the electronics leaves), as a pressure sensor (can conversely also mini speakers be), as a gas sensor, and / or as a security element (Warning of CO poisoning).

Im folgenden wird die Erfindung noch anhand von 6 Figuren, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert. In the following, the invention is illustrated by 6 figures, show the embodiments of the invention, explained in more detail.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses 1. Zumindest ein Umwelteinfluss 4 bewirkt im Empfängerelement oder Sensor 2 eine Änderung eines Widerstands und/oder eine Erzeugung von Spannung, die einen Stromfluss zu einem Element 3 der Auswerteschaltung entweder verändert und/oder initiiert. Das Element 3 der Auswerteschaltung ist an eine Versorgungsspannung 5 und eine Masse 6 angeschlossen. Die Auswerteschaltung verfügt über eine Auswerteelektronik auf der Basis von organischen Feld-Effekt-Transistoren, mit deren Hilfe das empfangene Signal entweder digital oder analog zu Signalausgang 7 weitergeleitet wird. Ausführungsbeispiele hierzu sind im Detail in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Fig. 1 is a block diagram of the device for detecting and / or forwarding shows at least one environmental influence 1. At least one environmental influence 4 causes a change in a resistance and / or a generation of voltage in the receiver element or sensor 2 , which either changes and / or initiates a current flow to an element 3 of the evaluation circuit. Element 3 of the evaluation circuit is connected to a supply voltage 5 and a ground 6 . The evaluation circuit has evaluation electronics based on organic field-effect transistors, with the aid of which the received signal is passed on either digitally or analogously to signal output 7 . Exemplary embodiments of this are shown in detail in FIGS. 5 and 6.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Feststellung und/oder Weiterleitung zumindest eines Umwelteinflusses 1. Zu erkennen ist ganz links auf dem Substrat oder Träger 9, der z. B. flexibel also eine Folie sein kann, die Verkapselung 8, die je nach Umwelteinfluss, verschieden, also z. B. transparent oder unter Aussparung des Empfängerelements 2 (z. B. wenn der Druck oder die Gaszusammensetzung gemessen werden soll) aufgebracht sein kann. Unter der Verkapselung 8 befindet sich im gezeigten Fall das Empfängerelement 2, auf das durch die Verkapselung 8 hindurch der Umwelteinfluss 4, z. B. Licht, Wärme und/oder Feuchtigkeit (je nach Art der Verkapselung) etc., einwirkt. Je nachdem, welcher Umwelteinfluss empfangen werden soll, ist die Verkapselung dafür durchlässig oder an der empfangenden Stelle offen. Fig. 2 shows a cross section through a device for detecting and / or forwarding of at least one environmental impact. 1 It can be seen on the far left on the substrate or support 9 , the z. B. flexible so can be a film, the encapsulation 8 , depending on the environmental impact, different, so z. B. transparent or with the recess of the receiver element 2 (z. B. when the pressure or the gas composition is to be measured) can be applied. Under the encapsulation 8 is the receiver element 2 in the case shown, to which the environmental influence 4 , for example through the encapsulation 8 . B. light, heat and / or moisture (depending on the type of encapsulation) etc., acts. Depending on the environmental impact to be received, the encapsulation is permeable or open at the receiving point.

Unter der Verkapselung 8 befindet sich auch das Element 3, das die organische Auswerteelektronik umfasst. Außerhalb der Verkapselung 8 sind das Ausgangssignal und/oder die Anschlusskontakte 7. Je nach Sensortyp kann das eigentliche Sensorelement sich auch außerhalb einer Verkapselung befinden, z. B. Feuchtesensor. The element 3 , which comprises the organic evaluation electronics, is also located under the encapsulation 8 . Outside the encapsulation 8 are the output signal and / or the connection contacts 7 . Depending on the sensor type, the actual sensor element can also be located outside an encapsulation, e.g. B. humidity sensor.

Fig. 3 zeigt den einfachsten prinzipiellen Aufbau eines Empfängerelements 2, das einen Umwelteinfluss, z. B. Licht empfangen kann. Zu erkennen ist das Gerät zur Messung der Photospannung oder des Photostromes 10, das über eine erste Zuleitung 11 mit einem ersten organischen Leitermaterial 12 verbunden ist. Auf dieses erste organische Leitermaterial 12 trifft das Licht 4 auf und erzeugt z. B. durch Ladungstrennung in dem Material Strom oder Spannung. Dieser Strom geht durch das organische halbleitende Material 13 und fließt zum zweiten Leitermaterial 14, das wiederum über die zweite Zuleitung 15 mit dem Gerät zur Messung der Photospannung oder des Photostroms verbunden ist. Fig. 3 shows the simplest basic structure of a receiver element 2 , which has an environmental impact, for. B. can receive light. The device for measuring the photo voltage or the photo current 10 can be seen , which is connected to a first organic conductor material 12 via a first feed line 11 . The light 4 strikes this first organic conductor material 12 and generates z. B. by charge separation in the material current or voltage. This current passes through the organic semiconducting material 13 and flows to the second conductor material 14 , which in turn is connected via the second feed line 15 to the device for measuring the photo voltage or the photo current.

In Fig. 4 ist ein prinzipieller Aufbau eines einfachen organischen Feld-Effekt-Transistors, wie er als Auswerteelektronik eingesetzt werden kann, gezeigt. Auf einem Substrat 9 sind im Abstand voneinander zwei Elektroden, die Source S und die Drain Elektrode D aufgebracht, die durch eine Schicht mit halbleitendem organischem Material 13 verbunden sind. Die Drain Elektrode D ist an die Versorgungsspannung 5 und die Source Elektrode S an die Masse 6 angeschlossen. Die obere Gate Elektrode G ist an die Zuleitung vom Empfängerelement 2 angeschlossen. Sobald über das Empfängerelement 2 Strom zur Gate Elektrode G fließt, wird durch den entstehenden Feld- Effekt, der durch die Isolatorschicht 17 durch wirkt ein leitfähiger Kanal 16 in der halbleitenden Schicht zwischen der Source und der Drain Elektrode erzeugt. In FIG. 4 is a basic construction of a simple organic field-effect transistor, such as can be used as a transmitter is shown. Two electrodes, the source S and the drain electrode D, are applied to a substrate 9 at a distance from one another and are connected by a layer to semiconducting organic material 13 . The drain electrode D is connected to the supply voltage 5 and the source electrode S to the ground 6 . The upper gate electrode G is connected to the lead from the receiver element 2 . As soon as current flows to the gate electrode G via the receiver element 2 , the resulting field effect, which acts through the insulator layer 17, creates a conductive channel 16 in the semiconducting layer between the source and the drain electrode.

In Fig. 5 ist eine besondere Verschaltung eines Sensors 2 bzw. eines Sensorwiderstandes mit einem OFET gezeigt, welche zur Messung eines Umwelteinflusses 4 geeignet ist. Versorgungsspannung 5 und Masse 6 sind an dem OFET 3 angeschlossen. Der Sersorwiderstand 2 ist mit einem ersten Referenzwiderstand 20 in Reihe geschaltet, so dass ein Spannungsleiter entsteht. Die Spannung zwischen Sensorwiderstand 2 und erstem Referenzwiderstand 20 wird auf das Gate G des OFET gelegt, wodurch der Strom zwischen Source (S) und Drain (D) Elektrode gesteuert wird. Die Größe dieses Stromes wird über einen zweiten Referenzwiderstand 21 als Ausgangsspannung 7 abgegriffen. Diese Ausgangsspannung 7 ist somit ein Maß für die Größe des Umwelteinfluses. In Fig. 5 a special interconnection of a sensor 2 and a sensor resistance is shown with an OFET which is suitable for measuring an environmental effect. 4 Supply voltage 5 and ground 6 are connected to OFET 3 . The sensor resistor 2 is connected in series with a first reference resistor 20 , so that a voltage conductor is created. The voltage between sensor resistor 2 and first reference resistor 20 is applied to the gate G of the OFET, whereby the current between source (S) and drain (D) electrode is controlled. The magnitude of this current is tapped via a second reference resistor 21 as output voltage 7 . This output voltage 7 is thus a measure of the size of the environmental influence.

In Fig. 6 ist eine weitere besondere Verschaltung eines Sensorwiderstandes 2 mit einem OFET gezeigt, welche zur Messung eines Umwelteinflusses 4 geeignet ist. Versorgungsspannung 5 und Masse 6 sind an den OFETs 3 angeschlossen. Der Sensorwiderstand 2 ist in eine Brückenschaltung integriert. Die drei Referenzwiderstände 22 dieser Brückenschaltung sind in geeigneter Weise aus dem selben Material wie der Sensorwiderstand 2 gebildet. Wie durch die schraffierte Fläche gezeigt ist, sind sie jedoch gegen den zu detektierenden Umwelteinfluss 4, wie Gas oder Licht, verkapselt. Dadurch wird ein Temperaturdrift des Signales unterdrückt und nur das gewünschte Sensorsignal wird ausgewertet. Im gezeigten Fall wird die Brückenspannung, welche wiederum ein Maß für den Umwelteinfluss 4 ist, durch einen Differenzverstärker, bestehend aus zwei OFETs ausgewertet. Die Ausgangsspannung 7 kann in einer weiteren Elektronik weiter verstärkt oder bearbeitet, zum Beispiel digitalisiert werden. In FIG. 6, a further particular interconnection of a sensor resistor 2 is shown with an OFET which is suitable for measuring an environmental effect. 4 Supply voltage 5 and ground 6 are connected to OFETs 3 . The sensor resistor 2 is integrated in a bridge circuit. The three reference resistors 22 of this bridge circuit are suitably formed from the same material as the sensor resistor 2 . As shown by the hatched area, however, they are encapsulated against the environmental influence 4 to be detected, such as gas or light. This suppresses a temperature drift of the signal and only the desired sensor signal is evaluated. In the case shown, the bridge voltage, which in turn is a measure of the environmental influence 4, is evaluated by a differential amplifier consisting of two OFETs. The output voltage 7 can be further amplified or processed in further electronics, for example digitized.

Es sind auch andere Formen einer Brückenschaltung, wie beispielsweise eine halbe oder volle Wheatstonebrücke möglich. There are other forms of bridge connection, such as for example half or full Wheatstone bridge possible.

Claims

1. Device for detection and / or forwarding at least one environmental impact that essentially consists of organic material is built and the at least one Receiver element that absorbs at least one environmental influence and / or converts into an electrical signal and at least one Evaluation circuit that processes a received signal and forwards, includes.

2. Device according to claim 1, wherein at least that Receiver element and the evaluation circuit on a carrier or Substrate are arranged.

3. Device according to one of claims 1 or 2, the plurality Receives environmental influences in parallel and / or in succession, processed and forwarded.

4. Device according to one of the preceding claims, the receives received environmental signals digitally or analog.

5. Device according to one of the preceding claims, in which the substrate is a flexible film.

6. Device according to one of the preceding claims, in which at least one organic functional material in at least a receiver element and in at least one element of the Evaluation circuit is the same.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver element Sensor resistance is that with a reference voltage in series is switched.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver element Sensor resistance, which is integrated in a bridge circuit.

9. Process for producing a device for Determination and / or forwarding of at least one environmental influence, which by coating with organic material at least one substrate at least one receiver element, one Evaluation circuit and / or an associated circuit is built up.

10. The method of claim 9, wherein the coating at least partially by printing and / or doctoring.

11. The method according to any one of claims 9 or 10, wherein the Coating takes place in a continuous process.

12. Use of a device for detection and / or Forwarding at least one environmental impact in the Industry, surveillance / sensor technology, medical technology and / or in Transport.

13. Temperature sensor, which is essentially organic Material is constructed and the at least one receiver element, that measures at least one change in temperature and / or in one converts electrical signal and at least one Evaluation circuit which processes and transmits a received signal, includes.

14. Heating, which is essentially made of organic material is constructed and the at least one circuit, the one evaluates received signal / information and a heatable Element controls according to the received signal.

15. A heater according to claim 14, wherein the heatable element is a reversibly heatable element.

16. Pressure sensor, which is essentially made of organic material is constructed and the at least one receiver element, the measures at least one pressure change and / or into an electrical one Signal converts and at least one evaluation circuit, the one received signal processed and forwarded, includes.

17. Speakers, which are essentially organic Material is constructed and the at least one circuit, the one received signal / information evaluates and on regulates pressure-transmitting element according to the received signal, includes.

18. Sensor that is essentially made of organic material is constructed and the at least one receiver element, the at least the concentration and / or the aggregate state of a Substance analyzed in the environment and / or in a converts electrical signal and at least one evaluation circuit, which processes and transmits a received signal, includes.

19. Security element, which is essentially organic Material is built and at least one Receiver element, at least the concentration and / or the Physical state of a substance in the environment analyzed and / or in converts an electrical signal, at least one Evaluation circuit that processes a received signal and forwards and includes a control system.