JP4890084B2 - 火災感知方法及び火災感知システム - Google Patents

Description

本発明は、火災を感知するための、無線チップを用いた火災感知方法及び火災感知システムに関する。

従来から火災の感知に関する多くのシステムが提案されているが、従来の火災感知に関するシステムの多くは、建物や乗り物を設計する際に、火災を感知する装置の設置場所を予め決める必要があった。また、火災を感知したことを有線で伝達するため、伝達するための有線の設置場所も設計段階で予め決める必要があった。特に、建物や乗り物が大型になると、伝達するための有線を数多く配置する必要がある（特許文献１参照）。
特開２００３−０９９８６９号公報

従来の火災を感知するシステムでは、建物や乗り物を設計する際に、火災を感知する装置の設置場所を予め決める必要があった。これは建物や乗り物の設計の制約となるばかりでなく、設計の費用がかさむ一つの要因となる。また火災を感知したことを有線で伝達するため、伝達する有線の設置場所を決める設計費だけでなく、有線の材料費もかさんでしまう。

さらに、特定の場所に火災を感知する装置を設置し、建物又は乗り物が完成した後には、火災を感知する装置や伝達するための有線の設置場所の変更、追加、削減が著しく困難であった。

本発明のシステムは、建物又は乗り物に取り付けられた無線チップを用いたことを特徴とする火災感知システムである。本発明の無線チップは、温度センサと、無線チップの位置情報や温度感知機能を内蔵したセンサ（以下、温度センサという）によって入手された温度情報が記録されるメモリとが少なくとも内蔵されている。さらに本発明のシステムは、電波を発信することにより無線チップの内蔵するメモリに記録された情報を入手することが可能な読み取り書き込み機器と、読み取り書き込み機器を通じて入手した情報用いて、無線チップを取り付けた位置、及びその周辺の温度を確認するプログラムを取り込んだ情報処理装置とを有する。このような本発明のシステムは、情報処理装置を用いて、火災の発生したことを判定することができ、火災の発生したことを然るべき連絡先へ連絡することができる。

以下に、本発明の具体的な構成を示す。

本発明の一形態は、電源生成回路を有する無線チップが有するメモリに、無線チップが取り付けられた位置情報を記録し、無線チップが有する温度センサから温度情報を入手して、温度情報をメモリに記録し、メモリから位置情報と、温度情報とを取り出し、無線チップの個別の認識番号と、位置情報と、温度情報に基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知方法である。

また本発明の別形態は、電源生成回路を有する無線チップが有するメモリに、個別の認識番号を記録し、無線チップが取り付けられた位置情報を記録し、無線チップが有する温度センサから温度情報を入手して、温度情報をメモリに記録し、メモリから位置情報と、温度情報とを取り出し、個別の認識番号と、位置情報と、温度情報に基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知方法である。

また本発明の別形態は、温度センサと電源生成回路とを有する無線チップと、無線チップが有するメモリに、無線チップが取り付けられた位置情報を記録するための読み取り書き込み機器と、読み取り書き込み機器に接続された情報処理装置と、通信ネットワークを介して接続された集中管理情報処理装置とを有する火災感知システムであって、読み取り書き込み機器により、無線チップが有する温度センサから温度情報がメモリに記録され、情報処理装置又は集中管理情報処理装置によって、メモリからの位置情報と、温度情報と、無線チップの個別の認識番号とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知システムである。

また本発明の別形態は、温度センサと電源生成回路とを有する複数の無線チップと、複数の無線チップがそれぞれ有するメモリに、無線チップが取り付けられた位置情報をそれぞれ記録するための読み取り書き込み機器と、読み取り書き込み機器に接続された情報処理装置と、通信ネットワークを介して接続された集中管理情報処理装置とを有する火災感知システムであって、読み取り書き込み機器により、複数の無線チップのそれぞれの識別番号を認識させ、複数の無線チップが有する温度センサから温度情報がメモリに記録され、情報処理装置又は集中管理情報処理装置によって、メモリからの位置情報と、温度情報と、無線チップの個別の認識番号とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知システムである。

本発明において、メモリはライトワンスメモリの構造を有するメモリを用いることができる。ライトワンスメモリとは書き換え不可能となる構造を有するメモリである。またメモリは、メモリ素子と、メモリ素子に接続されたトランジスタとを有するアクティブ型を用いることができ、これらメモリ素子及びトランジスタは絶縁基板上に形成することができる。具体的なメモリ素子は、一対の電極間にメモリ材料層を介在させた素子である。

本発明の温度センサを有する無線チップを用いた火災感知システムは、建物や乗り物を設計する際に、火災を感知する装置の設置場所を予め決める必要がない。そのため、建物や乗り物の設計の制約とならず、設計費の低減を図ることが可能である。また火災を感知したことを無線で確認するため、有線を設置する費用が不要となり、有線の保守管理に係る維持費用は不要となる。

さらに本発明の火災感知システムは、建物又は乗り物が完成した後、若しくは既存の建物又は乗り物に、温度センサを内蔵した無線チップを用いた火災感知システムを容易に構築することが可能である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、火災を感知すべき建物を一例として取り上げ、火災が発生してから然るべき場所への連絡に至る本発明のシステムを、図を用いて説明する。

図１には、建物の有する４つの部屋、つまり間取りと、無線チップを取り付ける場所を示す。図１に示すように、本実施の形態に係る無線チップ１００から１０５は、建物の天井、壁、床、外壁等に取り付けることができる。当該無線チップは、非常に薄型、軽量であり、その裏面に接着性を持たせることにより、天井等であっても取り付けることができる。粘着性を持たせるため、無線チップの裏面にはアクリル系粘着層、エポキシ系粘着層、オレフィン系粘着層等の粘着層を設ける。このような無線チップは、建物の任意の場所に、任意の数だけ、取り付けることが可能である。また、本発明の無線チップは、建物の建設中、建物の完成後、等の任意の機会に取り付けることが可能である。また無線チップ１００から１０５は、耐熱性の高い絶縁膜によって保護されているため、火災発生後であってもある程度状態を保持することができる。耐熱性の高い絶縁膜としては、ポリイミド等の有機樹脂が挙げられる。また温度やガスが通過できる程度の開口が設けられた蓋を、貼り付けられた無線チップを覆うように設けてもよい。蓋は、耐熱性の高い材料から形成する。このような形態によって、火災発生直後の温度等の変化を把握し、且つ火災発生後所定の時間までは無線チップの状態を保持することができる。

無線チップ１００から１０５は、メモリを内蔵しており、メモリの一部には、無線チップの個別の認識番号が記録されている。無線チップの個別の識別番号は、無線チップの製造段階から記録されているとよい。このように製造段階から記録される情報は、マスクＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって提供することができる。

また、各部屋１から４には、読み取り書き込み機器２００から２０３を設置する。読み取り書き込み機器２００から２０３は、設定範囲の全ての無線チップに電波が届く場所に設置する。例えば各部屋１から４内にそれぞれ読み取り書き込み機器２００から２０３を設置する。なお、読み取り書き込み機器２００から２０３は、必ずしも各部屋に設置する必要はなく、無線チップに電波が届く範囲ならば、複数の部屋に対し１台、各階に１台、又は建物内に１台、等の設置方法をとってもよい。このような読み取り書き込み機器２００から２０３は、無線チップ１００から１０５に、電源を生成させたり、命令を実行させたりするための電波を発信することが可能である。

無線チップ１００から１０５は、読み取り書き込み機器からの電波を、アンテナを介して受信し、電波を受信したら無線チップ内部の回路を動作させるため電源を生成することを可能とする回路を有する。また、受信した電波から無線チップ内部の回路を同期させて動作させるためのクロックを生成することを可能とする回路を有する。さらに、受信した電波から命令を抽出し、命令を実行することを可能とする回路を有する。

図２には、当該無線チップの内部構成を示す。無線チップ３００は、アンテナと共振容量からなる共振回路３０１と、電源生成回路３０２と、クロック生成回路３０３と、入出力回路３０４と、制御回路３０５と、温度センサ回路３０６と、メモリ３０７とを有する。電源生成回路３０２は、アンテナを介して受信した電波から、無線チップ内部の回路を動作させるための、電源を生成することを可能とする回路である。クロック生成回路３０３は、アンテナを介して受信した電波から、無線チップ内部の回路を同期させて動作させるための、クロックを生成することを可能とする回路である。入出力回路３０４は、アンテナを介して受信した電波から、命令を抽出することを可能とし、またメモリ３０７に記録されている情報を電波として送信することを可能とする回路である。制御回路３０５は、入出力回路３０４で抽出された命令に従って、命令を実行することを可能とし、命令によって、無線チップの取り付け場所をメモリ３０７に記憶させたり、温度センサ回路３０６から温度情報を入手し、メモリ３０７に記憶させることを可能とする回路である。温度センサ回路３０６は、制御回路３０５からの命令により温度を感知し、制御回路３０５に温度情報を送信することを可能とする回路である。

メモリ３０７は、無線チップの個別の認識番号が、無線チップの製造段階から記録される書き換え不可能な不揮発性メモリを持っている。このような不揮発メモリにはマスクＲＯＭが挙げられる。またメモリ３０７は、無線チップを取り付けた場所を示す位置情報を記録するための、一度だけ書き込み可能で消去が不可能な構造を有する不揮発性メモリ（以下、ライトワンスメモリという）を持っている。無線チップを取り付けた位置を示すような初期情報は、無線チップを移動させない限り削除の必要がないため、ライトワンスメモリのような書き換え不能であって追記可能な不揮発性メモリに記録するとよい。さらにメモリ３０７は、温度情報が記録される、書き換え可能な不揮発性メモリを持っている。書き換え可能な不揮発性メモリとして、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）が挙げられる。本システムに用いるのに十分なメモリ容量を確保できるならば、無線チップの個別の認識番号を記録するメモリと、無線チップを取り付けた場所を示す位置情報を記録するメモリに、ライトワンスメモリを用いても構わない。無線チップの個別の認識番号を記録するメモリにライトワンスメモリを用いた場合、無線チップの出荷時に、無線チップの個別の認識番号をライトワンスメモリに記録すればよい。

図３には、本発明のシステムの概要を示す。無線チップ５０１から５０３は、図２で示した無線チップの構成を有する。読み取り書き込み機器５００は、無線チップが建物に取り付けられた後、最初に、無線チップに対し、取り付けた場所を示す位置情報を記憶させるために電波を発信する。取り付けた場所を示す位置情報を記憶させるための電波には、位置情報を示すデータと、位置情報を示すデータをメモリに記録する命令が含まれている。

その後、読み取り書き込み機器５００は、一定の時間間隔で各無線チップに対し、最新の温度情報を入手するための電波を発信する。このとき古い温度情報は消去してもよい。本システムでは、古い温度情報を要しないからである。このように古い温度情報を消去し、最新の温度情報を入手するための電波には、前回記録された温度情報をメモリから消去する命令と、温度センサから最新の温度情報を入手しメモリに記録する命令と、が含まれている。さらに当該電波には、メモリから無線チップのある位置情報と、温度情報とを取り出し送信する命令が含まれている。また、読み取り書き込み機器５００は、情報処理装置５０４とデータをやり取りできるインタフェースを持ち、無線チップから送信された位置情報や温度情報は情報処理装置５０４へ送信することが可能である。

情報処理装置５０４には、読み取り書き込み機器から送信された位置情報や温度情報を集計し、各部屋の温度を確認するプログラムを組み込んでおく。また、情報処理装置５０４には、部屋の温度が火災の発生したことを判断できる温度に達した際に、火災が発生したことを、建物内の通信ネットワーク５５０を通じて、集中管理情報処理装置５４０に通信するプログラムを組み込む。

集中管理情報処理装置５４０は、建物内の通信ネットワーク５５０を通じて、各情報処理装置５０４と接続されており、各情報処理装置５０４から火災が発生したことを確認できる。また、火災が発生したことを確認した場合に、インターネット等を通じて必要な連絡先、例えば建物の管理者等に連絡するプログラムを組み込んでおく。

必ずしも、システム内に集中管理情報処理装置５４０を設ける必要はなく、各情報処理装置５０４の中で１台に、インターネット等を通じて必要な連絡先に連絡するプログラムを組み込んでおき、集中管理情報処理装置の代わりをさせてもよい。火災発生に近く、温度の異常を検知した無線チップに近い情報処理装置から、インターネット等を通じて必要な連絡先に連絡するようにしてもよい。

また、読み取り書き込み機器５００が、建物内で１台しかない場合、必ずしも、建物内に通信ネットワークを設ける必要はない。例えば、読み取り書き込み機器５００に接続された情報処理装置５０４に、インターネット等を通じて必要な連絡先に連絡するプログラムを組み込んでおいてもよい。

または読み取り書き込み機器に、無線チップから送信される位置情報や温度情報を集計し、各部屋の温度を確認するプログラムを組み込める機能を持たせ、部屋の温度が火災の発生したことを判断できる温度に達した際に、火災が発生したことを、建物内の通信ネットワーク５５０を通じて、集中管理情報処理装置５４０に通信するプログラムを組み込みこめる機能を持たせ、読み取り書き込み機器が、直接建物内の通信ネットワーク５５０を通じて、集中管理情報処理装置５４０に通信してもよい。

以下に、本発明のシステムの一連の動作について図４のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１の「開始」状態は、無線チップが建物に取り付けられることを示す。

Ｓ２の「初期情報入力」状態は、無線チップが建物に取り付けられた後に、無線チップが取り付けられた位置情報をメモリに記録することを示す。建物に取り付けられた後に、読み取り書き込み機器から電波を受信した無線チップは、電波により電源を生成し、動作を開始する。電波に含まれる命令に従い、取り付けられた位置情報を、ライトワンスメモリを用いたメモリに記録する。

Ｓ３の「温度情報記録」状態は、読み取り書き込み機器からの電波を受信し、温度センサから温度情報を入手し、温度情報をメモリに記録することを示す。読み取り書き込み機器から電波を受信した無線チップは、電波により電源を生成し、動作を開始する。電波に含まれる命令に従い、前回記録された温度情報を、ＥＥＰＲＯＭを用いたメモリから消去し、温度センサから最新の温度情報を入手し、ＥＥＰＲＯＭを用いたメモリに記録する。前回記録された温度情報とは、以前に記録された情報のいずれかを指す。そのため、必ずしも直前に記録された情報を削除する必要はなく、最も古い情報から順に削除していってもよい。

Ｓ４の「温度情報取得」状態は、温度情報をメモリに記録した後に、メモリから無線チップのある位置情報と、温度センサから入手した温度情報とを取り出すことを示す。Ｓ３の状態から引き続き、無線チップは、電波に含まれる命令に従い、ＲＯＭを用いたメモリから無線チップの個別の認識番号と、ライトワンスメモリを用いたメモリから無線チップのある位置情報と、ＥＥＰＲＯＭを用いたメモリから温度情報とを取り出し、電波として送信する。

Ｓ５の「温度情報判定」状態は、無線チップから入手した無線チップの個別の認識番号と、無線チップのある位置情報と、温度情報を元に、情報処理装置が火災か否かを判定することを示す。読み取り書き込み機器は、電波を発信することで各無線チップからの位置情報と、温度情報とを受信し、受信した位置情報と、温度情報とを情報処理装置に送信する。情報処理装置は、読み取り書き込み機器から位置情報と、温度情報とが送信されてくると、各部屋の温度を確認し、火災が発生しているか否かを判定する。火災が発生していなければ、Ｓ３の状態に戻る。

読み取り書き込み機器は、電波を発信する度に各無線チップからの位置情報と、温度情報とを受信し、受信した位置情報と、温度情報とを情報処理装置に送信する。情報処理装置は、読み取り書き込み機器から位置情報と温度情報とが送信されてくる度に、各部屋の温度を確認し、火災が発生しているか否かを判定する。

Ｓ６の「連絡」状態は、火災が発生した場合を示す。火災が発生した場合、部屋の温度が上昇するため、無線チップの有する温度センサの感知する温度が上昇していく。無線チップが、読み取り書き込み機器から電波を受信すると、無線チップは、温度が上昇したことを示す値を、ＥＥＰＲＯＭを用いたメモリに記録する。また、無線チップは、無線チップの位置情報と共に、温度の上昇したことを示す値を温度情報として、読み取り書き込み機器に送信する。読み取り書き込み機器は、受信した位置情報と温度情報とを情報処理装置に送信する。情報処理装置は、読み取り書き込み機器から位置情報と温度情報とが送信されてくる度に、温度の上昇する部屋を確認し、火災が発生したと判断できる温度に達したら、建物内の通信ネットワークを通じて、集中管理情報処理装置に、火災が発生したことを通信する。火災が発生したことの通信を受けた集中管理情報処理装置は、火災が発生したことを、インターネット等を通じて、必要な連絡先に連絡する。

このように、温度センサを内蔵した無線チップを用いることにより、建物や乗り物の設計制約とならず、建物や乗り物の設計費の増加を抑え、容易に建物や乗り物に火災感知システムを構築することが可能となる。

なお本実施の形態において、読み取り書き込み機器はリーダライタ装置が相当し、情報処理装置、又は、集中管理情報処理装置はコンピュータが相当する。

（実施の形態２）
本実施の形態では、温度センサ付無線チップの形態について説明する。

図５には、温度センサ回路７００、メモリ７０４、及び制御回路７０３を有する温度センサ付無線チップの形態を示す。温度センサ回路７００は、Ａ／Ｄコンバータ７０１と、温度センサ７０２を有する。このような温度センサ回路７００は、温度センサ７０２の出力がＡ／Ｄコンバータ７０１に入力される。制御回路７０３により、温度センサ７０２からＡ／Ｄコンバータ７０１を介してデジタル信号に変換されたデータが読み出され、メモリ７０４に記録される。

代表的な形態として、温度センサがチップに貼り付けられた形態を挙げることが可能である。温度センサはアナログ電位を出力し、チップ内部に設けられたＡ／Ｄコンバータがデジタル信号に変換する構成を考えることが可能である。勿論、Ａ／Ｄコンバータはチップ内部ではなく、温度センサに設けられていてもよい。近年、様々な小型温度センサが開発されており、これらの温度センサを外付けとすることで、小型の温度センサ付無線チップを実現することが可能である。例えば、サーミスタ（温度によって抵抗値の変化する抵抗体）やＩＣ化温度センサ（ＮＰＮトランジスタのベース−エミッタ間電圧の温度特性を利用）を用いることが可能である。

また、別の代表的な形態として、本発明においてもっとも好ましい形態であるが、温度センサが無線チップと一体形成された形態を挙げることが可能である。そのような温度センサの構成例としては、温度によって抵抗値が変化する抵抗体を用い、ブリッジ回路（図６）を構成することで、抵抗値をアナログ電位の変化に変換して出力することが可能である。また、例えば、サーミスタに用いられるような、温度によって抵抗値が変化する抵抗体を用いることで温度センサを構成することができる。

温度センサが無線チップと一体形成された別の形態として、ＮＰＮトランジスタ、又はそのダーリントン接続（図７）によって、ベース−エミッタ間電圧を出力する温度センサを構成することができる。

本発明のシステムには、以上のような形態のセンサ付無線チップを用いることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、無線チップの有する、ライトワンスメモリの用いられるメモリ、及びその動作方法について説明する。尚、本発明の無線チップのような半導体素子を用いた装置を半導体装置と呼ぶことができる。

図８に示すように、メモリはメモリ素子が形成されたメモリセルアレイ７５６及び駆動回路を有する。駆動回路は、カラムデコーダ７５１、ローデコーダ７５２、読み出し回路７５４、書き込み回路７５５、セレクタ７５３を有する。

メモリセルアレイ７５６はビット線Ｂｍ（ｍ＝１からｘ）、ワード線Ｗｎ（ｎ＝１からｙ）、ビット線とワード線とそれぞれの交点にメモリセル７５７を有する。なお、メモリセル７５７はトランジスタが接続されたアクティブ型であっても、パッシブ素子だけで構成されるパッシブ型であってもよい。またビット線Ｂｍはセレクタ７５３により制御され、ワード線Ｗｎはローデコーダ７５２により制御される。

カラムデコーダ７５１は、任意のビット線を指定するアドレス信号を受けて、セレクタ７５３に信号を与える。セレクタ７５３は、カラムデコーダ７５１の信号を受けて指定のビット線を選択する。ローデコーダ７５２は、任意のワード線を指定するアドレス信号を受けて、指定のワード線を選択する。上記動作によりアドレス信号に対応する一つのメモリセル７５７が選択される。読み出し回路７５４は選択されたメモリセルが有する情報を読み出して出力する。書き込み回路７５５は書き込みに必要な電圧を生成し、選択されたメモリセルに電圧を印加することで、情報の書き込みを行う。

本発明は、ライトワンスメモリを用いたメモリを有する半導体装置を建物又は乗り物に配置した、火災感知システム及びその方法を提供することができる。

次に、メモリセル７５７の回路構成を説明する。本実施の形態では、下部電極、上部電極を有し、当該一対の電極間にメモリ材料層が介在したメモリ素子７８３を有するメモリセルについて説明する。

図９（Ａ）に示すメモリセル７５７は、トランジスタ７８１とメモリ素子７８３とを有するアクティブ型のメモリセルである。トランジスタ７８１は、薄膜トランジスタを適用することができる。トランジスタ７８１が有するゲート電極は、ワード線Ｗｙに接続される。また当該トランジスタ７８１が有するソース電極及びドレイン電極の一方は、ビット線Ｂｘに接続され、他方はメモリ素子７８３と接続される。メモリ素子７８３の下部電極は、トランジスタ７８１のソース電極及びドレイン電極の一方と電気的に接続している。またメモリ素子７８３の上部電極（７８２に相当）は、共通電極として、各メモリ素子で共有することができる。

また図９（Ｂ）に示すように、メモリ素子７８３がダイオード７８４に接続された構成を用いてもよい。ダイオード７８４は、トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、ゲート電極とが接続された所謂ダイオード接続構造を採用することができる。またダイオード７８４として、メモリ材料層と下部電極とのコンタクトによるショットキーダイオードを用いたり、メモリ材料の積層によって形成されるダイオードなどを利用することもできる。

メモリ材料層としては、電気的作用、光学的作用又は熱的作用等により、その性質や状態が変化する材料を用いることができる。例えば、ジュール熱による溶融、絶縁破壊等により、その性質や状態が変化し、下部電極と、上部電極とが短絡することができる材料を用いればよい。そのためメモリ材料層の厚さは、５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから６０ｎｍとするとよい。このようなメモリ材料層は、無機材料又は有機材料を用いることができ、蒸着法、スピンコーティング法、液滴吐出法等により形成することができる。

無機材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素等がある。このような無機材料であっても、その膜厚を制御することによって、絶縁破壊を生じさせ、下部電極と上部電極とを短絡させることができる。

有機材料としては、例えば、４、４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）や４，４’−ビス（Ｎ−（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物、ポリビニルカルバゾール（略称：ＰＶＫ）やフタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン化合物等を用いることができる。これら材料は、正孔輸送性の高い物質である。

また、他にも有機材料として、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料や、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。これら材料は、電子輸送性が高い物質である。

さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等の化合物等を用いることができる。

またメモリ材料層は単層構造であっても、積層構造であってもよい。積層構造の場合、上記材料から選び、積層構造することができる。また上記有機材料と、発光材料とを積層してもよい。発光材料として、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）等がある。

また、上記発光材料を分散してなる層を用いてもよい。発光材料分散してなる層において、母体となる材料としては、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ_２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等を用いることができる。

このような有機材料は、熱的作用等によりその性質を変化させるため、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃から３００℃、好ましくは８０℃から１２０℃であるとよい。

また、有機材料や発光材料に金属酸化物を混在させた材料を用いてもよい。なお金属酸化物を混在させた材料とは、上記有機材料又は発光材料と、金属酸化物とが混合した状態、又は積層された状態を含む。具体的には複数の蒸着源を用いた共蒸着法により形成された状態を指す。このような材料を有機無機複合材料と呼ぶことができる。

例えば正孔輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物にはバナジウム酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物を用いると好ましい。

また電子輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物にはリチウム酸化物、カルシウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、マグネシウム酸化物を用いると好ましい。

メモリ材料層には、電気的作用、光学的作用又は熱的作用により、その性質が変化する材料を用いればよいため、例えば光を吸収することによって酸を発生する化合物（光酸発生剤）をドープした共役高分子を用いることもできる。共役高分子として、ポリアセチレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンエチニレン類等を用いることができる。また、光酸発生剤としては、アリールスルホニウム塩、アリールヨードニウム塩、ｏ−ニトロベンジルトシレート、アリールスルホン酸ｐ−ニトロベンジルエステル、スルホニルアセトフェノン類、Ｆｅ−アレン錯体ＰＦ６塩等を用いることができる。

次に、図９（Ａ）に示したようなアクティブ型のメモリセル７５７に情報の書き込みを行うときの動作について説明する。なお本実施の形態では、初期状態のメモリ素子が格納する値を「０」、電気的作用等によって特性を変化させたメモリ素子が格納する値を「１」とする。また、初期状態のメモリ素子は抵抗値が高く、変化後のメモリ素子は抵抗値が低いものとする。

書き込みを行う場合、カラムデコーダ７５１、ローデコーダ７５２、セレクタ７５３により、ｍ列目のビット線Ｂｍと、ｎ行目のワード線Ｗｎが選択され、ｍ列目ｎ行目のメモリセル７５７に含まれるトランジスタ７８１がオンとなる。

続いて、書き込み回路７５５により、ｍ列目のビット線Ｂｍに、所定の電圧が所定の期間印加される。この印加電圧および印加時間は、メモリ素子７８３が初期状態から抵抗値の低い状態へと変化するような条件を用いる。ｍ列目のビット線Ｂｍに印加された電圧は、メモリ素子７８３の下部電極に伝達され、上部電極との間には電位差が生じる。すると、メモリ素子７８３に電流が流れ、メモリ材料層の状態に変化が生じ、メモリ素子特性が変化する。そして、メモリ素子７８３が格納する値を「０」から「１」へ変化させる。

このような書き込み動作は、制御回路３０５に従って行われる。

次に、情報の読み出しを行う動作について説明する。図１０に示すように読み出し回路７５４は、抵抗素子７９０とセンスアンプ７９１を有する。情報の読み出しは、下部電極と上部電極の間に電圧を印加して、メモリ素子が、初期の状態か変化後の低い状態であるかを判定することで行う。具体的には、抵抗分割方式によって、情報の読み出しを行うことができる。

例えば、メモリセルアレイ７５６が含む複数のメモリ素子７８３から、ｍ列目ｎ行目のメモリ素子７８３の情報の読み出しを行う場合について説明する。まずカラムデコーダ７５１、ローデコーダ７５２、セレクタ７５３により、ｍ列目のビット線Ｂｍと、ｎ行目のワード線Ｗｎが選択される。すると、ｍ列目ｎ行目に配置されたメモリセル７５７が有するトランジスタ７８１がオン状態になり、メモリ素子７８３と、抵抗素子７９０とが直列に接続された状態となる。その結果、メモリ素子７８３の電流特性に応じて図１０に示したＰ点の電位が決まる。

メモリ素子が初期状態である場合のＰ点の電位をＶ１、メモリ素子が変化後の低抵抗状態である場合のＰ点の電位をＶ２とし、Ｖ１＞Ｖｒｅｆ＞Ｖ２となる参照電位Ｖｒｅｆを用いることで、メモリ素子に格納されている情報を読み出すことができる。具体的には、メモリ素子が初期状態である場合、センスアンプ７９１の出力電位はＬｏとなり、メモリ素子が低抵抗状態である場合、センスアンプ７９１の出力電位はＨｉとなる。

上記の方法によると、メモリ素子７８３の抵抗値の相違と抵抗分割を利用して、電圧値で読み取っている。しかしながら、メモリ素子７８３が有する情報を、電流値により読み取ってもよい。なお本発明の読み出し回路７５４は、上記構成に限定されず、メモリ素子が有する情報を読み出すことができればどのような構成を有していてもよい。

このような構成を有するメモリ素子は、「０」から「１」の状態へ変化させ、「０」から「１」の状態へ変化は不可逆的であるためライトワンスメモリ素子となる。

このようなメモリ素子７８３へ初期情報を書き込むことができ、また温度センサ回路からの情報を逐次書き込むことができる。そして書き込まれた情報は、無線通信により読み出すことができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて実施することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、メモリの断面図について説明する。

図１１（Ａ）は、絶縁基板３１０上にメモリセル部６０１と駆動回路部６０２とが一体形成されたメモリ素子の断面図を示す。絶縁基板３１０には、ガラス基板、石英基板、珪素からなる基板、金属基板等を用いることができる。

絶縁基板３１０上には下地膜３１１が設けられている。駆動回路部６０２では下地膜３１１を介して薄膜トランジスタ３２０、３２１が設けられ、メモリセル部６０１には下地膜３１１を介して薄膜トランジスタ７８１が設けられている。各薄膜トランジスタは、島状にパターニングされた半導体膜３１２、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極３１４、ゲート電極側面に設けられた絶縁物（所謂サイドウォール）３１３が設けられている。半導体膜３１２は、膜厚が０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下となるように形成する。さらに、半導体膜３１２を覆う絶縁膜３１６、半導体膜３１２に形成された不純物領域に接続する電極３１５を有する。なお電極３１５は不純物領域と接続するため、ゲート絶縁膜及び絶縁膜３１６にコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールに導電膜を形成し、当該導電膜をパターニングして形成することができる。

本発明のメモリにおいて、ゲート絶縁膜等を代表とする絶縁膜は、高密度プラズマ処理を用いて作製することができる。高密度プラズマ処理とは、プラズマ密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上、好ましくは１×１０^１１ｃｍ^−３以上９×１０^１５ｃｍ^−３以下であり、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）といった高周波を用いたプラズマ処理である。このような条件でプラズマを発生させると、電子温度が０．２ｅＶ以上２ｅＶ以下程度となる。このように低電子温度が特徴である高密度プラズマは、活性種の運動エネルギーが低いため、プラズマダメージが少なく欠陥が少ない膜を形成することができる。例えば、被処理物上に絶縁膜を形成する場合、このようなプラズマ処理を可能とする成膜室に、被処理物としてパターニングされた半導体膜が形成された基板を配置する。そして、プラズマ発生用の電極、所謂アンテナと被処理物との距離を２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、好ましくは２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下として成膜処理を行う。このような高密度プラズマ処理は、低温プロセス（基板温度４００℃以下）の実現が可能となる。そのため、耐熱性の低いプラスチックを基板として用いることができる。

このような絶縁膜の成膜雰囲気は窒素雰囲気、又は酸素雰囲気とすることができる。
窒素雰囲気とは、代表的には、窒素と希ガスとの混合雰囲気、又は窒素と水素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。また酸素雰囲気とは、代表的には、酸素と希ガスとの混合雰囲気、酸素と水素と希ガスとの混合雰囲気、又は一酸化二窒素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。

このように形成された絶縁膜は、他の被膜に与えるダメージが少なく、緻密なものとなる。また高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜は、当該絶縁膜と接触する界面状態を改善することができる。例えば高密度プラズマ処理を用いてゲート絶縁膜を形成すると、半導体膜との界面状態を改善することができる。その結果、薄膜トランジスタの電気特性を向上させることができる。

絶縁膜の作製に高密度プラズマ処理を用いる場合を説明したが、半導体膜に高密度プラズマ処理を施してもよい。高密度プラズマ処理によって、半導体膜表面の改質を行うことができる。その結果、界面状態を改善でき、強いては薄膜トランジスタの電気特性を向上させることができる。

また平坦性を高めるため、絶縁膜３１７、３１８が設けられているとよい。このとき絶縁膜３１７は有機材料から形成し、絶縁膜３１８は無機材料から形成するとよい。絶縁膜３１７、３１８が設けられている場合、電極３１５は、これら絶縁膜３１７、３１８にコンタクトホールを介して不純物領域と接続するように形成することができる。

さらに絶縁膜３２５が設けられ、電極３１５と接続するように下部電極３２７を形成する。下部電極３２７の端部を覆い、下部電極３２７が露出するように開口部が設けられた絶縁膜３２８を形成する。開口部内に、メモリ材料層３２９を形成し、上部電極３３０を形成する。このようにして、下部電極３２７、メモリ材料層３２９、上部電極３３０を有するメモリ素子７８３が形成される。メモリ材料層３２９は、有機材料又は無機材料から形成することができる。下部電極３２７又は上部電極３３０は、導電性材料から形成することができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜等から形成することができる。またインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２％以上２０％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料を用いることができる。

さらに平坦性を高め、不純物元素の侵入を防止するため、絶縁膜３３１を形成するとよい。

本実施の形態で説明した絶縁膜は、無機材料又は有機材料を用いることができる。無機材料は、酸化珪素、窒化珪素を用いることができる。有機材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。ポリシラザンは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。

図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）と異なり、電極３１５のコンタクトホール３５１内にメモリ材料層を形成したメモリ素子の断面図を示す。図１１（Ａ）と同様に、下部電極として電極３１５を用い、電極３１５上にメモリ材料層３２９、上部電極３３０を形成し、メモリ素子７８３を形成することができる。その後絶縁膜３３１を形成する。その他の構成は図１１（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。

このようにコンタクトホール３５１にメモリ素子を形成すると、メモリの小型化を図ることができる。またメモリ用の電極が不要となるため製造工程を削減し、低コスト化されたメモリを提供することができる。

このように本発明の案内方法及びそのシステムに適用することができるメモリは絶縁基板上に作製され、駆動回路を一体形成することができるため、製造コストを低くすることができる。

本発明のシステムを示した図である。 本発明の無線チップ内部構成を示した図である。 本発明のシステムを示した図である。 本発明のシステムのフローチャートを示した図である。 本発明の温度センサ回路を示した図である。 本発明の温度センサを示した図である。 本発明の温度センサを示した図である。 本発明のメモリを示した図である。 本発明のメモリ素子を示した図である。 本発明のメモリ素子を示した図である。 本発明のメモリの断面を示した図である。

Claims (10)

1. ＥＥＰＲＯＭと、マスクＲＯＭと、ライトワンスメモリと、温度センサとを具備する無線チップを用いた火災感知方法であって、
   前記無線チップの認識番号を前記マスクＲＯＭに記録し、
   前記無線チップが取り付けられた位置情報を前記ライトワンスメモリに記録し、
   前記温度センサから温度情報を入手して、前記温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭに記録し、
   前記認識番号を前記マスクＲＯＭから読み取り、前記位置情報を前記ライトワンスメモリから読み取るとともに、前記温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭから読み取り、
   前記認識番号と、前記位置情報と、前記温度情報とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知方法。
2. 請求項１において、
   読み取り書き込み機器によって、
   前記認識番号を前記マスクＲＯＭから読み取り、前記位置情報を前記ライトワンスメモリから読み取るとともに、前記温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭから読み取ることを特徴とする火災感知方法。
3. 請求項２において、
   前記無線チップを建物に取り付け、前記取り付けられた無線チップに対し、前記位置情報を記録させるために前記読み取り書き込み機器から電波を発信することを特徴とする火災感知方法。
4. 請求項３において、
   前記位置情報を記録させるための電波には、前記位置情報を示すデータと、前記位置情報を示すデータを前記ＥＥＰＲＯＭに記録する命令とが含まれていることを特徴とする火災感知方法。
5. 請求項３又は４において、
   前記位置情報を記録させるための電波には、前記ＥＥＰＲＯＭに前記電波が発信される以前に記録された温度情報を消去する命令が含まれていることを特徴とする火災感知方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一において、
   情報処理装置によって、
   前記認識番号と、前記位置情報と、前記温度情報とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記無線チップは、アンテナと、前記アンテナを介して受信した電波から前記無線チップの内部回路を動作させるための電源を生成する電源生成回路と、を有することを特徴とする火災感知方法。
8. ＥＥＰＲＯＭと、認識番号が記憶されたマスクＲＯＭと、ライトワンスメモリと、温度センサとを具備する無線チップと、
   前記無線チップと情報の送受信を行う読み取り書き込み機器と、
   情報処理装置とを有し、
   前記読み取り書き込み機器は前記情報処理装置とインタフェースを介して前記情報のやり取りが可能であり、
   前記読み取り書き込み機器によって、前記無線チップが取り付けられた位置情報を前記ライトワンスメモリに記録し、前記温度センサから温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭに記録し、前記認識番号を前記マスクＲＯＭから読み出し、前記位置情報を前記ライトワンスメモリから読み出し、前記温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭから読み出し、
   前記情報処理装置によって、前記認識番号と、前記位置情報と、前記温度情報とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知システム。
9. ＥＥＰＲＯＭと、認識番号が記憶されたマスクＲＯＭと、ライトワンスメモリと、温度センサとを具備する無線チップと、
   前記無線チップと情報の送受信を行う読み取り書き込み機器と、
   情報処理装置と、
   集中管理情報処理装置とを有し、
   前記読み取り書き込み機器は前記情報処理装置とインタフェースを介して前記情報のやり取りが可能であり、
   前記情報処理装置は前記集中管理情報処理装置と通信ネットワークを介して通信が可能であり、
   前記読み取り書き込み機器によって、前記無線チップが取り付けられた位置情報を前記ライトワンスメモリに記録し、前記温度センサから温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭに記録し、前記認識番号を前記マスクＲＯＭから読み出し、前記位置情報を前記ライトワンスメモリから読み出し、前記温度情報を前記ＥＥＰＲＯＭから読み出し、
   前記情報処理装置又は前記集中管理情報処理装置によって、前記認識番号と、前記位置情報と、前記温度情報とに基づき、火災か否かを判定することを特徴とする火災感知システム。
10. 請求項８又は請求項９において、
    前記無線チップは、アンテナと、前記アンテナを介して受信した電波から前記無線チップの内部回路を動作させるための電源を生成する電源生成回路と、を有することを特徴とする火災感知システム。

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