JP2869180B2 - Infrared sensor - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は液晶シャッタを用いた赤外線センサに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Industrial Field of the Invention The present invention relates to an infrared sensor using a liquid crystal shutter.
（ロ） 従来の技術 赤外線センサにおける焦電体等の赤外線検出素子に入
射する赤外線を通断するチョッパとして液晶シャッタが
知られている。液晶シャッタはシリコン基板等の赤外線
透過性の一対の基板間に液晶を封入してなる。(B) Conventional technology A liquid crystal shutter is known as a chopper that cuts off infrared rays incident on an infrared detecting element such as a pyroelectric body in an infrared sensor. The liquid crystal shutter is formed by sealing liquid crystal between a pair of substrates that transmit infrared light, such as a silicon substrate.
この種液晶シャッタとして、例えば特開昭62−234124
号公報（G02F1/133）には、TN（Twisted Nematic）型の
液晶を用いたものが開示されている。また、本出願人は
実願平１−18623号にて、DSM（Dynamic Scattering Mod
e）型の液晶を用いた液晶シャッタを提案した。DSM型の
液晶シャッタは液晶の光散乱を利用して光量を調整す
る。As this type of liquid crystal shutter, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-234124
In Japanese Patent Application Publication (G02F1 / 133), a liquid crystal using a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal is disclosed. Further, the present applicant has filed a Japanese patent application No. Hei 1-18623 in DSM (Dynamic Scattering Mod
e) We have proposed a liquid crystal shutter using liquid crystal of the type. The DSM type liquid crystal shutter adjusts the amount of light by using light scattering of liquid crystal.
これら液晶シャッタは静止型で且つ小型化が可能であ
るという利点を有する。しかしながら、液晶が有機物で
あるために、調光率が温度に依存する。These liquid crystal shutters have the advantage that they are stationary and can be miniaturized. However, since the liquid crystal is an organic substance, the dimming rate depends on the temperature.
第２図は雰囲気温度に対する液晶シャッタの赤外線の
変調率を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a modulation rate of an infrared ray of a liquid crystal shutter with respect to an ambient temperature.
この測定に用いた液晶シャッタは、Ｐ型シリコン基板
間に液晶を封入して構成される。シリコン基板の厚みは
200μｍである。The liquid crystal shutter used for this measurement is configured by sealing liquid crystal between P-type silicon substrates. The thickness of the silicon substrate is
200 μm.
液晶材料は、パラアゾキシアニソールである。パラア
ゾキシアニソールの化学式を以下に示す。The liquid crystal material is para-azoxyanisole. The chemical formula of paraazoxyanisole is shown below.
その誘電率異方性はε＝−0.2（ε//＝5.7,ε⊥＝5.
9,20℃,1KHz）である。 The dielectric anisotropy is ε = −0.2 (ε // = 5.7, ε ⊥ = 5.
9,20 ° C, 1KHz).
シリコン基板間の間隔（セルギャップ）は14.3μｍで
ある。駆動電圧は周期1Hzで＋25V,0V,−25V,0V,＋25V…
と繰り返す矩形波電圧であり、駆動形態としてDSM型を
とる。The distance (cell gap) between the silicon substrates is 14.3 μm. The drive voltage is + 25V, 0V, -25V, 0V, + 25V at 1Hz cycle.
And a DSM type driving mode.
なお、変調率は、駆動電圧を印加しない時の赤外線シ
ャッタの赤外線透過率から駆動電圧を印加した時の赤外
線透過率を引いた値である。The modulation ratio is a value obtained by subtracting the infrared transmittance when the driving voltage is applied from the infrared transmittance of the infrared shutter when the driving voltage is not applied.
第２図から雰囲気温度を変化すると変調率が変わるこ
とが分かる。雰囲気温度30℃でピーク値を示し、それよ
り低い温度及び高い温度では低下している。It can be seen from FIG. 2 that the modulation rate changes when the ambient temperature changes. It shows a peak value at an ambient temperature of 30 ° C., and decreases at lower and higher temperatures.
このような温度特性を有する液晶シャッタを赤外線セ
ンサに用いる場合、温度補償を行う必要がある。その方
法として、ダイオード等を用いて雰囲気温度を検出し、
赤外線検出素子からの検出出力が入力される検出回路に
て、検出出力に所定の係数を乗ずるようにする方法があ
る。When a liquid crystal shutter having such a temperature characteristic is used for an infrared sensor, it is necessary to perform temperature compensation. As a method, the ambient temperature is detected using a diode or the like,
There is a method of multiplying the detection output by a predetermined coefficient in a detection circuit to which the detection output from the infrared detection element is input.
しかしながら、液晶チョッパの温度特性は、セルギャ
ップにより変わるため、セルギャップに応じて乗ずる係
数を変えなければならない。また、製造する上で、正確
にセルギャップを決める必要があり、厄介である。However, since the temperature characteristic of the liquid crystal chopper changes depending on the cell gap, the coefficient to be multiplied must be changed according to the cell gap. In addition, it is necessary to accurately determine the cell gap in manufacturing, which is troublesome.
なお、一般に、セルギャップは駆動電圧に対する液晶
の応答時間の関係から６〜15μｍに設定される。In general, the cell gap is set to 6 to 15 μm in consideration of the response time of the liquid crystal to the drive voltage.
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は上述の問題を解決するものであり、液晶シャ
ッタの温度特性の補償を容易にする赤外線センサを提供
することを目的とするものである。(C) Problems to be Solved by the Invention The present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an infrared sensor that facilitates compensation of a temperature characteristic of a liquid crystal shutter.
（ニ） 課題を解決するための手段 上記の問題に鑑み、本発明は、液晶材料として、パラ
アゾキシアニソールを用いた液晶シャッタのセルギャッ
プを13乃至15μｍに設定することを特徴とするものであ
る。(D) Means for Solving the Problems In view of the above problems, the present invention is characterized in that the cell gap of a liquid crystal shutter using paraazoxyanisole as a liquid crystal material is set to 13 to 15 μm. is there.
（ホ） 作用 液晶シャッタのセルギャップが上記範囲にある時に
は、赤外線の変調率の温度特性が同様に変化する。(E) Function When the cell gap of the liquid crystal shutter is in the above range, the temperature characteristic of the modulation factor of the infrared ray similarly changes.
（ヘ） 実施例 以下、本発明の一実施例を説明する。(F) Example Hereinafter, an example of the present invention will be described.
第１図は上述の従来例の項で述べたものと同様の液晶
シャッタのセルギャップに対する、雰囲気温度30℃での
赤外線の変調率を基準とした各雰囲気温度における変調
率の割合を示す特性図である。すなわち、第１図は雰囲
気温度30℃での変調率を基準として、それより高温側お
よび低温側での変調率が、どの程度低下あるいは増加す
るかを示す。FIG. 1 is a characteristic diagram showing the ratio of the modulation rate at each ambient temperature based on the infrared ray modulation rate at an ambient temperature of 30 ° C. to the cell gap of the liquid crystal shutter similar to that described in the section of the conventional example. It is. That is, FIG. 1 shows how the modulation rate on the higher temperature side and the lower temperature side decreases or increases based on the modulation rate at the ambient temperature of 30 ° C.
なお、第１図の縦軸は、雰囲気温度Ｔ℃における変調
率をMTと表した場合、MT/M30×100で表される。The vertical axis of FIG. 1, when the modulation factor at the ambient temperature T ° C. expressed with M T, represented by M T / M 30 × 100.
同図（Ａ）は雰囲気温度が０℃、同図（Ｂ）は10℃、
同図（Ｃ）は20℃、同図（Ｄ）は40℃、同図（Ｅ）は50
℃、同図（Ｆ）は60℃の場合である。FIG. 3A shows an ambient temperature of 0 ° C., FIG.
(C) is 20 ° C, (D) is 40 ° C, and (E) is 50 ° C.
° C and FIG. (F) shows the case of 60 ° C.
これら特性図より明らかなように、セルギャップが1
1,12μｍの時には変化が大きいが、13〜15μｍの時には
変化が少ない。言い換えれば、セルギャップが13〜15μ
ｍの時には変調率の温度特性が同様の割合で変化する。
したがって、セルギャップを13〜15μｍの範囲に設定す
れば、温度特性の補償を赤外線検出素子の後段の検出回
路にて行う際に、一定の係数を乗ずればよい。すなわ
ち、製造上シリコン基板間の間隔にばらつきが生じても
上記範囲に入るように設定すればよいことになる。As is clear from these characteristic diagrams, the cell gap is 1
The change is large at 1,12 μm, but small at 13 to 15 μm. In other words, the cell gap is 13-15μ
At m, the temperature characteristic of the modulation rate changes at a similar rate.
Therefore, if the cell gap is set in the range of 13 to 15 μm, a certain coefficient may be multiplied when the temperature characteristic is compensated by the detection circuit at the subsequent stage of the infrared detection element. In other words, even if there is a variation in the interval between the silicon substrates in manufacturing, the setting may be made to fall within the above range.
（ト） 発明の効果 以上に説明したように、本発明によれば、液晶チョッ
パのセルギャップを13〜15μｍに設定することにより、
製造上セルギャップにばらつきが生じても一定の温度補
償を行えばよく、液晶シャッタの製造が容易となると共
に赤外線センサの温度補償が容易となる。(G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by setting the cell gap of the liquid crystal chopper to 13 to 15 μm,
Even if the cell gap varies due to manufacturing, it is sufficient to perform a constant temperature compensation, so that the manufacturing of the liquid crystal shutter becomes easy and the temperature compensation of the infrared sensor becomes easy.
第１図は液晶シャッタのセルギャップに対する、雰囲気
温度30℃での赤外線の変調率を基準とした各雰囲気温度
における変調率を示す特性図であり、同図（Ａ）は雰囲
気温度が０℃、同図（Ｂ）は10℃、同図（Ｃ）は20℃、
同図（Ｄ）は40℃、同図（Ｅ）は50℃、同図（Ｆ）は60
℃の場合の特性図である。 第２図は液晶シャッタの雰囲気温度に対する赤外線の変
調率を示す特性図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing the modulation rate at each ambient temperature based on the modulation rate of infrared rays at an ambient temperature of 30 ° C. with respect to the cell gap of the liquid crystal shutter. FIG. The figure (B) is 10 ° C, the figure (C) is 20 ° C,
The figure (D) is 40 ° C, the figure (E) is 50 ° C, and the figure (F) is 60 ° C.
It is a characteristic diagram in case of ° C. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a modulation rate of infrared rays with respect to an ambient temperature of a liquid crystal shutter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒木 和彦 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/13 505 G02F 1/13 500 C09K 19/26 H01L 37/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kazuhiko Kuroki 2-18-18 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1 / 13 505 G02F 1/13 500 C09K 19/26 H01L 37/00
Claims (1)
基板間に液晶が封入されてなり、前記赤外線検出素子に
入射する赤外線の入射経路に配置されて該赤外線を通断
する液晶シャッタとを備える赤外線センサにおいて、 前記液晶シャッタは、前記液晶がパラアゾキシアニソー
ルであり、且つ前記シリコン基板間の間隔が13乃至15μ
ｍに設定されることを特徴とする赤外線センサ。1. An infrared detecting element, and a liquid crystal shutter, wherein liquid crystal is sealed between a pair of conductive silicon substrates, disposed on an incident path of infrared light incident on the infrared detecting element and passes through the infrared light. An infrared sensor comprising: the liquid crystal shutter, wherein the liquid crystal is para-azoxyanisole, and the distance between the silicon substrates is 13 to 15 μm.
m is set to m.
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