JP2019522366A - 色の変化を伴うuv線量計 - Google Patents
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Abstract
本発明は、色の変化による照射の強度および持続時間に基づいて、吸収された線量を光学的に示す、可撓性のあるエネルギー自立型UV線量計を開示している。この線量計は、1つまたは複数のUV線量計モジュールから構成されている。各UV線量計モジュールは、少なくとも1つのUV感受性フォトダイオード(共通電極11、ホール導体層21、UV吸収層22、陰極23)と、エレクトロクロミック素子(共通電極11、イオン貯蔵層12、電解質層13、レドックス活性材料からなるエレクトロクロミック層14、透明電極15)とを含み、その間に絶縁体4と導体トラック5が配置されている。エレクトロクロミック素子は、UV感受性フォトダイオードによって生成された電荷を蓄積し、これを色の変化によって示す。UV線量計は、複数の有機または無機機能層を連続して適用および構造化することによって、薄膜技術を用いた集積回路として製造することができる。
Description
本発明は、UVフォトダイオードおよびエレクトロクロミック素子のみから構成された1つまたは複数のUV線量計モジュール(UV dosimeter module)のみからなる単純な電子回路に基づくUV線量計に関し、UV線量計は、エレクトロクロミック素子の色の変化として露出(exposure)および時間の関数として蓄積放射線量を表示する。この場合のエレクトロクロミック素子は、電荷の蓄積と線量(dose)の着色表示の両方の機能を果たす。線量計は、バッテリや太陽電池などの追加電源なしでも機能する。1つの好ましい実施形態では、UV線量計を、印刷およびコーティング技術によって、薄型の可撓性(flexible)フィルム線量計として経済的に製造することができる。使用中、それを露出した表面に直接コンパクトに適用することができる。
既知のUV線量計は、多くの場合、放射線に露出されるとその色が変化するフォトクロミック層に基づいている。このような線量計は、小さな試験片の形態の単回使用品として経済的に製造することができる。
純粋な視覚的評価の場合、実際には、基準色スケールとの比較によって定性的な情報のみが得られた。測光評価により、定量的な情報も得られるが、これには適切な測定機器を用いた追加の測定プロセスが必要となる。放射線硬化法における線量測定のためには、例えば、印刷およびコーティング産業において、そのようなシステムは、Honle AG社からUVスキャンという名称で入手可能である。しかし、これはレジャー分野(例えば、屋外活動)や露出された環境(建築現場、農業)における労働安全衛生などのポータブルアプリケーションでは特に扱いにくい。色の変化は可逆的であるため、照射が中断した場合(例えば、一時的に雲で覆われた場合)、着色が戻って変化する可能性があるので、線量の決定はもはや不可能である。これは、例えば産業プロセスのような連続的な照射を伴う場合に実質的に使用を制限する明確な欠点である。
フォトクロミックUV線量計とは対照的に、既知の電子線量計は、例えばフォトダイオードまたはフォトレジスタなどのUV感受性部品に基づいている。後者は、UVセンサによって生成された電荷を測定時間にわたって積分し、測定された線量を最後に表示する電子回路の一部である。例が米国特許第4428050号明細書および米国特許第3710115号明細書に記載されており、回路に関する仕様は異なるレベルの詳細を有する。線量計には、測定値の表示に加えて、またはその代わりに、特定の設定値に達したときに作動する光学的または音響的な警告機能が設けられていてもよい。これらの回路はディスクリート部品で構成されているため、コンパクトで経済的に任意の所望の程度まで、特に柔軟には製造できない。さらに、それらは通常、電力供給(主接続、バッテリなど)を必要とする。
国際公開第86/03319号パンフレットには、電気音響警告機能を有する電子式UV線量計のためのエネルギー自立型回路(energy self-sufficient circuit)が記載されている。この回路には、光学センサ、抵抗器、コンデンサ、プリアンプ、コンパレータ、スイッチ、ダイオード、ピエゾトランスデューサ、およびエネルギー供給用の太陽電池が含まれている。回路の製造に関する情報は記載されていない。この回路は、窓を有するハウジング内に配置されているため、同様に薄型で可撓性ではなく、実際には経済的ではない。
独国特許第69102804号明細書は、検出器、カレンダクロック、メモリ、マイクロプロセッサ、エネルギー供給装置、ディスプレイ、および/もしくはアラームに基づくガンマ線、UV線、X線、または粒子線のための別の電子線量計を記載している。回路は、ディスクリート部品で構成され、例えば、クレジットカードに一体化することができる。実用新案G9313246.8号明細書は、2.25eVを超えるバンドギャップを有する半導体、入力装置、信号プロセッサ、ならびに光学的および/または音響的出力装置からなる光検出器を有するUV線量計を請求している。この線量計のさらなる要素は、レンズ、メモリ、エネルギー供給用の太陽電池、フィルタであってもよい。この線量計を、小型化することができ、例えば、クレジットカード、時計、眼鏡、容器、または衣類に一体化することができる。しかし、どちらの線量計も、フィルムまたはホイル線量計として使用するのに十分なほど可撓性がない。さらに、製造は、単回使用品として使用するのに十分に単純で経済的ではない。
英国特許出願公開第2437362号明細書によれば、光劣化によって効率が変化する光起電力素子が線量測定に使用される。効率は吸収された線量と相関し、回路によって記録される(詳細には記載されていない)(請求項8および19)。一例として、マルチメータ、電圧計、電流計またはソースメータが挙げられ、その場合、これらはフィルム線量計として可撓性の薄型の構成を妨げる従来の電子機器であると想定することができる。エレクトロクロミック素子またはLEDは、光学的警告要素、あるいは音響信号として提案されている。
独国特許出願公開第102013113445号明細書は、UV測定装置、データ処理装置、視覚出力および/またはディスプレイからなるUV線量計を開示している。請求項16において、エネルギー供給源としての太陽電池またはバッテリが、追加要素としてさらに特定されている。線量値がUV測定装置の信号からどのように形成されるかに関する情報は示されていない。これは、おそらく、静止端末または移動端末であるデータ処理装置のタスクである(請求項8)。この通信が具体的に行われる方法は示されていないが、UV測定装置とデータ処理装置との間の通信は無線で行われることが好ましい。開示された端末を有する線量計は、薄型フィルム線量計として意図されていないが、ハウジングに取り付けられる(請求項18)。不完全に記述された機能とは別に、指定された線量計は、製造が複雑であるために非常に高価になる可能性があるので、印刷技術による可能な製造の可能なモデルとしては不適当であるように見える。
独国特許出願公開第102007041395号明細書には、可撓性基板上に印刷された薄膜構成要素の集積回路として製造される、エネルギー自立型、薄型、可撓性、かつ経済的なフィルム線量計が記載されている。この解決策の1つの欠点は、印刷プロセスによる回路開発および製造に対する高い特定の要求を課す多数の異なる構成要素(UVダイオード、太陽電池、コンデンサ、トランジスタ、ディスプレイ、音響警報)が必要とされることである。本発明を用いることにより、これらの製造工程を大幅に簡略化することができる。
したがって、本目的は、できるだけ単純であり、もはや先行技術の記載された欠点をもたないUV線量計を提供することであった。
本目的は、露出および時間の強度および持続時間の関数としての色の変化によって、吸収された線量を光学的に表示する、単回使用にも適した可撓性のあるエネルギー自立型UV線量計によって達成される。UV線量計は1つまたは複数のUV線量計モジュールから構成され、各UV線量計モジュールは、2つの機能部品、すなわちUV感受性フォトダイオードおよびエレクトロクロミック素子を含むことを特徴とする。エレクトロクロミック素子は、測定回路の固有の部分である。これは、UV感受性フォトダイオードによって生成された電荷を蓄積し、所定の電荷密度に達した後にそれを色の変化によって表示する。
UV線量計は、少なくとも1つのUV線量計モジュールを備える。UV線量計モジュールは、好ましくは、共通の透明電極(11)と、その上に配置された1つまたは複数のUVフォトダイオード(2)およびエレクトロクロミック素子(1)の複数の別の層とを備える。UV感受性フォトダイオードの別の層は、ポリマーホール導体材料の層(21)、半導体UV吸収層(22)、および陰極(cathode)(23)であることが好ましい。エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)の別の層は、好ましくはイオン貯蔵層(12)、電解質層(13)、レドックス活性材料のエレクトロクロミック層(14)、および好ましくは透明電極(15)である。絶縁体(4)は、便宜上、フォトダイオード(2)とエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)との間に配置される。2つの電極(15,23)は電気導体トラック(5)によって接続されている。
したがって、UV線量計は、人間または物体に作用するUV放射の線量を決定するための非常に単純な電子回路に基づいている。活性部分は、1つまたは複数のUVフォトダイオードおよび少なくとも1つのエレクトロクロミック素子のみであり、色の変化による露出および時間の関数として蓄積放射線量を表示する。エレクトロクロミック素子は、測定期間中にUVフォトダイオードによって生成された電荷を蓄積し、これを色の変化として表示する。線量計は、バッテリや太陽電池などの追加電源なしでも機能する。回路の単純さのために、好ましい実施形態では、UV線量計は、薄型の可撓性フィルム線量計としての印刷およびコーティング技術によって経済的に製造されてもよく、その結果、フォトクロミックフィルム線量計の利点を電子線量計の利点と組み合わせることができる。使用中、それを露出した表面に直接コンパクトに適用することができる。これは、例えば、自然もしくは人工の日光下での日光浴、屋外での他のレジャーもしくは作業活動、またはUV硬化材料が処理される技術的プロセスにおいて重要である。さらに、フォトクロミック線量計の場合とは異なり、構成要素の適切な寸法設定によって大きな感度範囲にわたって異なる測定範囲が生成され得、ECセルを短絡することによって着色をリセットすることができるため、線量計が数回使用されてもよい。
したがって、本発明の目的は、ディスクリート部品による嵩張った剛性の構造、高い回路複雑性に起因する高価な製造、制限された測定範囲および定性的な表示のみなどの既存のフォトクロミック線量計などの既存の電子的な解決策の欠点を克服し、同時に、柔軟性や可逆性などの既存の解決策の個々の実質的な利点を維持することができる。本発明の目的に対する解決策は、UV照射線量を決定するためのUV線量計の低複雑で簡単な回路によって達成され、UV線量計は、追加のエネルギー供給なしで動作することができ、印刷およびコーティング技術によって薄型の可撓性フィルム線量計として経済的に製造することができる。
具体的には、線量計は、すなわちUVフォトダイオード(2)とエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)の2つの部品タイプのみからなる集積回路として製造されるという目的が達成される。UV照射下でUVフォトダイオード(2)によって供給された電荷は、エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)によって蓄積され、その色の変化を制御し、それによって線量値のグラフ表示が可能になる。したがって、エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)は、電荷蓄積および色変化ディスプレイとしての二重の機能を果たす。電荷蓄積機能は、エレクトロクロミック材料に起こる可逆的酸化と組み合わせて1μF/cm2を超える大きな容量によって得られ、これにより電荷が結合される。色の変化の時間は、電流および露出時間、したがって蓄積電荷に比例し、その結果、照射されるUV線量の尺度となる。特定の電圧がエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)のスイッチングに必要とされるので、複数のUVフォトダイオード(2)を任意に直列または並列に接続することになる。UVフォトダイオード(2)およびエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)の適切な電気的および幾何学的寸法設定によって、線量計の異なる感度範囲およびパラメータを生成することが可能である。電気的寸法設定の可能性は、例えば、光活性材料および/またはエレクトロクロミックレドックス活性材料ならびにそれらの層の厚さの選択によって提供される。幾何学的寸法設定は、UVフォトダイオード(2)とエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)の面積比の選択によって可能である。要求に応じて、直列または並列に接続された1つまたは複数のフォトダイオードが、エレクトロクロミック素子を制御することができる。
2つの部品タイプしか使用されておらず、これらが個々の機能層に層状に構成されているので、集積回路の複雑さが低く、このため、回路の開発およびその技術的実装は印刷およびコーティング技術で簡単に行える。特に、必要とされる機能材料の数、したがって必要な方法ステップは限られている。
本発明によるUV線量計の製造中、機能層は、適切な溶液または分散液から透明電極(11)上に印刷される。適切な印刷方法は、例えば、インクジェット、スクリーン、オフセット、凹版もしくはレリーフ印刷、またはエアロゾルジェット印刷である。印刷の代わりに、ドクターブリーディング、フリーフォールコーティング、キャストコーティング、ディップコーティング、電着およびスピンコーティングなどの他のコーティング技術も含めることができる。おそらく必要とされる無機層は、同様に、ナノ粒子分散によって製造され得るだけでなく、蒸着またはスパッタリングによって製造されてもよい。
図1は、共通のキャリア(3)上の複数のUV線量計モジュールのブロック図を示している。1つの特に好ましい実施形態では、可撓性キャリア(3)と透明電極(11)は同一である。UV線量計モジュールは、図3によるエレクトロクロミック素子(1)と1つまたは複数のフォトダイオード(2)との組み合わせからなる。
図2は、異なる感度を有するUV線量計の配置を示す図であり、この場合、異なる感度は、UVフォトダイオード(2)の面積を変化させることによって達成され、線量計の感度は、UVフォトダイオードの面積が増加すると共に増加する。
図3は、線量計モジュールの概略構造を示している。線量計は、共通透明電極(11)上に機能層を層状に適用することによって製造され、UVフォトダイオードの機能素子(すなわち11/21/22/23)は、絶縁体(4)によってECモジュールの機能層(すなわち11/12/13/14/15)から分離され、導体トラック(5)は、好ましくは透明電極(15)の陰極(23)を接続する。線量計モジュールの外側層の1つは、導電層である透明電極(11)である。フォトダイオード(2)の層とエレクトロクロミック素子(1)の層は電極(11)上に配置され、フォトダイオード(2)とエレクトロクロミック素子(1)の層は絶縁体(4)によって分離され、電極(15,23)によって境界が定められている。これらの電極(15,23)は導体トラック(5)によって接続されている。フォトダイオードの場合、個々の層は、共通電極(11)、ホール導体層(21)、半導体UV吸収層(22)、および終端の陰極(23)を含む。エレクトロクロミック素子は、共通電極(11)、イオン貯蔵層(12)、電解質(13)、レドックス活性材料のエレクトロクロミック層(14)、および透明電極(15)の層を含む。電極(11)と電極(15)の両方が透明材料で作られている場合、測定されたUV線量の表示の付加的な効果は、キャリアの表面がエレクトロクロミックディスプレイ素子を通して見えることを意味し、例えば、キャリア3の表面上のマーキングを明らかにするか隠すことができる。例えば、エレクトロクロミック素子の表示との比較を可能にする色スケールが表面上に見える。陰極(23)および/または電極(15)が透明でない場合、透明電極(11)は光または観察者の方に向く必要がある。本発明の範囲内で好適な1つのUVフォトダイオード(2)は、例えば、層構造透明電極/ホール導体/半導体UV吸収層/陰極(図3)を有するバルクヘテロ接合ダイオードであり、その半導体UV吸収層(22)は、半導体共役ポリマーとフラーレン誘導体からなる。共役半導体材料は、UV光のみが吸収されるように、約3eVを超えるバンドギャップを有するべきである。透明電極(11)は、例えば、透明かつ可撓性の基板上に、透明導電性酸化物(例えば、インジウムスズ酸化物(ITO,ZnO)、フッ素スズ酸化物(FTO))の薄層で構成され得る。ホール導体(21)は、例えばポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェンのような透明導電性ポリマーである。陰極(23)は、一般にアルミニウムからなり、表面全体におよび構造的に、例えば櫛状に適用され得る。構造化された様式で適用された陰極(23)は、光がそれを通過できるという利点を有する。
本発明の範囲内で好適なエレクトロクロミックディスプレイ素子(1)は、電極(11)および(15)、レドックス活性ポリマー(14)、イオン貯蔵層(12)、および電解質層(13)からなる(図3)。ここでも、電極(11)および(15)は、例えば、透明かつ可撓性の基板上に、透明導電性酸化物(例えば、ITO、ZnO、FTO)の薄層から構成される。イオン貯蔵層(12)は、例えば、CeO2とTiO2との混合酸化物である。所望の色の変化に依存して、レドックス活性ポリマーは、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ−3−ヘキシルチオフェン、もしくはポリ−TPD−4Me−DPX、または任意の他の適切なポリマーであってもよい。電解質(13)は、ポリマーゲルと導電性塩(例えば、LiClO4)とからなる。
回路の開発における1つの課題は、エレクトロクロミックディスプレイ素子の色の変化が異なる線量値で起こるように、有機またはポリマーUVフォトダイオードおよびエレクトロクロミックディスプレイ素子を寸法決めすることにある。この要件は、吸収係数、電荷キャリア移動度、層の厚さまたは面積など、構成要素の特性曲線に影響を及ぼす異なるパラメータを変化させることによって解決される。共通電極上に本発明による複数の異なる寸法の回路を使用することによって、異なる線量範囲をカバーすることができる。例えば、全面照射下で1mA/cm2の電流を供給するフォトダイオードが、2mC/cm2の電荷密度で完全に切り替わるエレクトロクロミックディスプレイ素子と組み合わされ、ダイオードのエレクトロクロミックディスプレイ素子に対する面積比1:500が選択された場合、色が完全に切り替わるまでの時間は1000秒である。異なる感受性の対のエレクトロクロミックディスプレイ素子が、異なる数、または異なる長さの棒として幾何学的に異なるように構成されている場合、それぞれの線量値を定量的に表すことができる。
回路構造全体は、必要に応じて、透明な高バリア層またはフィルムによってカプセル化されてもよい。
人または物体に対するより良好な接着のために、接着剤層をUV線量計の後側に適用して、センサを粘着包帯または粘着テープと同様に使用することができる。
本発明によるUV線量計は、身体、衣類、または物体上に小さな試験片の形態でコンパクトに適用することができる。したがって、そこに干渉を生じさせることなく、好適には露出表面上に直接配置され、そこに到着する線量を測定することができる。身体の複数の領域が異なる線量に曝される場合、領域のそれぞれにストリップ線量計が設けられてもよい。ここで、小さいとは、可撓性ストリップ線量計の面積が10cm2未満、好ましくは5cm2未満であり、総厚さが最大250μm、好ましくは200μm未満であることを意味する。製造コストが低いため、単回使用に適しているが、必要に応じて複数回使用することもできる。必要に応じて、UV線量計は当然10cm2より大きなサイズで製造することもできる。
例1
この例は、UV感受性フォトダイオードの製造のさまざまな変形を示している(図3)。フォトダイオードの層構造(11/21/22/23)は、ITO/ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸/ポリトリフェニルアミン誘導体:[6,6]−フェニル−C61−メチルブチレート/アルミニウムであり、ポリトリフェニルアミン誘導体は、ポリ−4’−ブチル−トリフェニルアミン−4,4’−ジイル(ポリ−TPD)、ポリ−4−メチル−トリフェニルジアミン−ジフェニル−p−キシリデン(ポリ−TPD−DPX)およびポリ[1,4−フェニレン−(4−メチルフェニル)イミノ−4,4’−ジフェニレン−(4−メチルフェニル)イミノ−1,4−フェニレンビニレン−2−メトキシ−5−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン−ビニレン](ポリ−TPD:MeH−PPV)である。太陽シミュレータ(1kW/m2,AM1.5)で日光に曝されると、フォトダイオードは動作点の位置に応じて0.5mA/cm2〜1.5mA/cm2の電流密度を発生させる(図4a)。分光測定は、主にUV範囲(λ<400nm)での吸収を示している(図4b)。
この例は、UV感受性フォトダイオードの製造のさまざまな変形を示している(図3)。フォトダイオードの層構造(11/21/22/23)は、ITO/ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸/ポリトリフェニルアミン誘導体:[6,6]−フェニル−C61−メチルブチレート/アルミニウムであり、ポリトリフェニルアミン誘導体は、ポリ−4’−ブチル−トリフェニルアミン−4,4’−ジイル(ポリ−TPD)、ポリ−4−メチル−トリフェニルジアミン−ジフェニル−p−キシリデン(ポリ−TPD−DPX)およびポリ[1,4−フェニレン−(4−メチルフェニル)イミノ−4,4’−ジフェニレン−(4−メチルフェニル)イミノ−1,4−フェニレンビニレン−2−メトキシ−5−(2−エチル−ヘキシルオキシ)−1,4−フェニレン−ビニレン](ポリ−TPD:MeH−PPV)である。太陽シミュレータ(1kW/m2,AM1.5)で日光に曝されると、フォトダイオードは動作点の位置に応じて0.5mA/cm2〜1.5mA/cm2の電流密度を発生させる(図4a)。分光測定は、主にUV範囲(λ<400nm)での吸収を示している(図4b)。
例2
この例は、UVダイオードモジュール(2)で発生した電流によるエレクトロクロミックモジュール(1)の色の変化を示している。回路は図1の回路図に対応している。UVダイオードモジュールの層構造(11/21/22/23)は、ITO/ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸/ポリ−3−ヘキシル−チオフェン:[6,6]−フェニル−C61−メチルブチレート/アルミニウムである。UVダイオードモジュールは、直列に接続された5個のダイオードで構成され、UV光に曝されると1.85Vの開放電圧を生成する。エレクトロクロミックモジュールの層構造(11/12/13/14/15)は、FTO/ポリ−3−ヘキシルチオフェン/ポリマー電解質/二酸化チタン:酸化セリウム/FTOである。UVダイオードモジュールの面積とECモジュールの面積の比は1:1.5である。UVダイオードモジュールは、500μW/cm2の露光パワーで波長300〜400nm(最大352nm)のUV光に露出された。ECモジュール全体に電圧が設定されているため電流が流れる(図5)。同時に、透過率は400nm〜600nmの波長範囲で増加し、600nm〜800nmの波長範囲で減少する。これにより、紫から灰色への色の変化がもたらされ、約5分後に視覚的にも明確に検出することができる。510nmでの透過率の増加を図5に示す。色の変化に必要な放射線量は150mJ/cm2である。面積比を変化させることにより、色の変化に必要な線量を広い範囲でより小さい値と大きい値にシフトさせることができる。
この例は、UVダイオードモジュール(2)で発生した電流によるエレクトロクロミックモジュール(1)の色の変化を示している。回路は図1の回路図に対応している。UVダイオードモジュールの層構造(11/21/22/23)は、ITO/ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホン酸/ポリ−3−ヘキシル−チオフェン:[6,6]−フェニル−C61−メチルブチレート/アルミニウムである。UVダイオードモジュールは、直列に接続された5個のダイオードで構成され、UV光に曝されると1.85Vの開放電圧を生成する。エレクトロクロミックモジュールの層構造(11/12/13/14/15)は、FTO/ポリ−3−ヘキシルチオフェン/ポリマー電解質/二酸化チタン:酸化セリウム/FTOである。UVダイオードモジュールの面積とECモジュールの面積の比は1:1.5である。UVダイオードモジュールは、500μW/cm2の露光パワーで波長300〜400nm(最大352nm)のUV光に露出された。ECモジュール全体に電圧が設定されているため電流が流れる(図5)。同時に、透過率は400nm〜600nmの波長範囲で増加し、600nm〜800nmの波長範囲で減少する。これにより、紫から灰色への色の変化がもたらされ、約5分後に視覚的にも明確に検出することができる。510nmでの透過率の増加を図5に示す。色の変化に必要な放射線量は150mJ/cm2である。面積比を変化させることにより、色の変化に必要な線量を広い範囲でより小さい値と大きい値にシフトさせることができる。
1 エレクトロクロミックディスプレイ素子
2 UVフォトダイオードまたはUVフォトダイオードモジュール
3 キャリア
4 絶縁体
5 導体トラック
11 透明電極
12 イオン貯蔵層
13 電解質
14 レドックス活性材料のエレクトロクロミック層
15 電極
21 ホール導体
22 半導体UV吸収層
23 陰極
2 UVフォトダイオードまたはUVフォトダイオードモジュール
3 キャリア
4 絶縁体
5 導体トラック
11 透明電極
12 イオン貯蔵層
13 電解質
14 レドックス活性材料のエレクトロクロミック層
15 電極
21 ホール導体
22 半導体UV吸収層
23 陰極
Claims (13)
- 露出の強度および持続時間の関数としての色の変化によって、吸収された線量を光学的に表示する、可撓性のあるエネルギー自立型UV線量計において、前記UV線量計は、1つまたは複数のUV線量計モジュールから構成され、各UV線量計モジュールは、1つまたは複数のUV感受性フォトダイオードとエレクトロクロミック素子とを備え、前記エレクトロクロミック素子は、前記UV感受性フォトダイオードによって生成された電荷を蓄積し、これを色の変化によって表示する、ことを特徴とするUV線量計。
- 少なくとも1つのUV線量計モジュールが、透明な可撓性の基板上の透明な金属酸化物の層を有する共通の透明電極(11)と、その上に配置された複数の別の層とを備え、前記UV感受性フォトダイオードの前記別の層は、ポリマーホール導体材料の層(21)、半導体UV吸収層(22)、および陰極(23)であり、前記エレクトロクロミック素子(1)の前記別の層は、イオン貯蔵層(12)、電解質層(13)、レドックス活性材料のエレクトロクロミック層(14)、および電極(15)であり、絶縁体(4)は好ましくは、前記フォトダイオード(2)と前記エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)との間に配置され、前記2つの電極(15,23)は、電気導体トラック(5)によって接続されている、ことを特徴とする請求項1に記載のUV線量計。
- 異なる感度を有する複数のUV線量計モジュールを備える、ことを特徴とする請求項1または2に記載のUV線量計。
- 前記感度の変化が、前記UVフォトダイオード(2)および/または前記エレクトロクロミック素子(1)の活性領域を変化させることによって行われる、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のUV線量計。
- 前記感度の変化が、光活性層(22)中の光活性材料、および/または、前記エレクトロクロミック層(14)中のレドックス活性材料、および/または、活性材料を有する層の厚さ、を変化させることによって行われる、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のUV線量計。
- 前記エレクトロクロミック素子(1)の電気的短絡によって初期状態にリセットされることが可能である、ことを特徴とする請求項1に記載のUV線量計。
- 10cm2以下、特に好ましくは2cm2以下である、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のUV線量計。
- 前記線量計には、接着層が設けられ、および/または、前記エレクトロクロミック素子(1)および前記フォトダイオード(2)から構成される回路構造全体が、複数の透明な高バリアの層またはフィルムによってカプセル化されている、ことを特徴とする請求項1に記載のUV線量計。
- 特定の一実施形態において、前記UV感受性フォトダイオード(2)が、透明電極(11)/ホール導体(21)/半導体UV吸収層(22)/陰極(23)の層構造を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のUV線量計。
- 前記半導体UV吸収層(22)が、半導体共役ポリマーとフラーレン誘導体とを含み、前記共役半導体材料は、3eVを超えるバンドギャップを有し、前記透明電極(11)は、透明導電性酸化物の薄層を含み、前記ホール導体(21)は、透明導電性ポリマー、好ましくはポリスチレンスルホン酸でドープされたポリエチレンジオキシチオフェンを含み、前記陰極(23)は、アルミニウムから構成される、ことを特徴とする請求項9に記載のUV線量計。
- 前記エレクトロクロミックディスプレイ素子が、2つの透明電極(11,15)と、レドックス活性ポリマーを有するエレクトロクロミック層(14)と、イオン貯蔵層(12)と、電解質(13)とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のUV線量計。
- 前記電極(11,15)が、透明導電性酸化物の薄層から構成され、前記イオン貯蔵層(12)は、CeO2とTiO2の混合酸化物であり、前記エレクトロクロミック層(14)の前記レドックス活性ポリマーは、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ−3−ヘキシルチオフェン、またはポリ−TPD−4Me−DPXであり、前記電解質は、ポリマーゲルおよび導電性塩を含む、ことを特徴とする請求項11に記載のUV線量計。
- 前記透明共通電極(11)と、その上に配置されたすべての層であって、前記ホール導体(21)、前記半導体UV吸収層(22)、および前記陰極(23)などの前記UVフォトダイオード(2)の層、および、前記イオン貯蔵層(12)、前記電解質層(13)、前記レドックス活性材料のエレクトロクロミック層(14)、および前記透明電極(15)などの前記エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)の層、さらには、前記フォトダイオード(2)と前記エレクトロクロミックディスプレイ素子(1)との間に配置された前記絶縁体(4)、および、前記2つの電極(15)および(23)を接続する前記導体トラック(5)とが、複数の有機または無機機能層の連続的な適用および構造化による薄膜技術によって複数の集積回路として製造される、ことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のUV線量計を製造するための方法。
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