JP6412330B2 - センサタグ - Google Patents

Description

本発明は、非接触で他の機器に温度測定情報を伝達するセンサタグに関し、特に、非接触で他の機器に発信周波数の変化で温度測定結果を伝達することができるセンサタグに関する。

現在、無線タグ、ＩＣタグまたはＲＦＩＤ等と呼ばれるものは、小型であり、かつ識別情報等を非接触で読み取ることができるため種々の用途に用いられている。例えば、ガスセンサ、超音波センサ、湿度センサ、水分センサ、温度センサ、光センサ、放射線センサ、磁気センサ、圧力センサ、ｐＨセンサ、濁度センサ、高度センサ、加速度センサ等のセンサを、無線タグ、ＩＣタグまたはＲＦＩＤ等に組み込むことで、種々の物理量または化学量を測定することが試みられている。

例えば、特許文献１には、体温を算出する際に利用する校正用データを記憶させたＲＦＩＤを、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段とは別に備える無線式体温計が記載されている。第１の温度検出手段、第２の温度検出手段として、感知温度に応じて所定の共振周波数で共振する水晶振動子が設けられている。
ここで、水晶振動子の感知する温度によって共振信号の周波数は変化し、一つの共振周波数に対して一意に温度が決まっている。このため、体温に応じて共振周波数が一意に決まり、当該共振周波数の共振信号が出力される。
なお、ＲＦＩＤは、校正用データを含むＲＦＩＤ返信信号を親機からのＲＦＩＤの問い合わせ信号に応じて親機に返信する。校正用データは、無線式体温計に備えられた水晶振動子、断熱材に関するデータであり、予め既知の雰囲気（特に温度）で測定された結果によって設定される。

特開２０１２−１６８１５５号公報

特許文献１では、周波数の変化により温度を測定しているが、特性のバラつき等があるため、正確な温度を得るには、ＲＦＩＤに記憶された校正用データを親機に送信する必要がある。親機では校正用データを用いて正確な温度を算出する。
特許文献１のように校正用データをＲＦＩＤに記憶させる構成では、構成が複雑になるという問題点がある。また、水晶振動子毎に校正用データを取得する必要がある。

本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、非接触で他の機器に発信周波数の変化で温度測定結果を伝達することができるセンサタグを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、電波を送受信するためのアンテナと、アンテナに接続され、アンテナが受信する電波から電圧を取り出す整流トランジスタと、電圧により駆動される、複数のトランジスタを備えるリングオシレータと、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗器とを有し、抵抗器はリングオシレータのフィードバック部に設けられており、整流トランジスタとリングオシレータのトランジスタは、塗布型半導体を半導体活性層に含む薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とするセンサタグを提供するものである。

整流トランジスタに対して、リングオシレータのトランジスタは、ソース電極ドレイン電極間のチャネル長さがより長いか、またはチャネル幅がより狭いことが好ましい。
また、整流トランジスタに対して、リングオシレータのトランジスタは、ソース電極ドレイン電極間のチャネル長さがより長く、かつチャネル幅がより狭い構成でもよい。

本発明によれば、非接触で他の機器に発信する電波の周波数の変化で温度測定結果を伝達することができる。

本発明の実施形態のセンサタグを有する温度測定システムを示す模式図である。 本発明の実施形態のセンサタグを示す模式図である。 （ａ）は、本発明の実施形態のセンサタグに用いられるトランジスタの構成の第１の例を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態のセンサタグに用いられるトランジスタの構成の第２の例を示す模式図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態のセンサタグに用いられるトランジスタのソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の配置状態を示す模式図である。 本発明の実施形態のセンサタグを用いた温度測定の一例を示すフローチャートである。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のセンサタグを詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態のセンサタグを有する温度測定システムを示す模式図であり、図２は本発明の実施形態のセンサタグを示す模式図である。

図１に示す温度測定システム１０は、温度を測定するセンサタグ１２と、センサタグ１２から情報を非接触で読み取る読取装置１４とを有する。
センサタグ１２は、対象物Ｍに取り付けられて利用される。ここで、対象物Ｍとは、測定対象物のことである。測定対象物とは、体温、被服の温度等を測定する場合には動物および人間等であり、冷蔵保存、冷凍保存の温度を測定する場合には、肉、魚、野菜等の食材である。また、固体または液体の温度を測定する場合には、固体または液体が対象物Ｍとなる。

センサタグ１２は、図２に示すように、アンテナ２０と、整流器２２と、リングオシレータ２４と、抵抗器２６とを有する。センサタグ１２は、例えば、パッシブタイプのものである。
アンテナ２０は、読取装置１４からの電力供給用の電波ωｃの受信と、センサタグ１２からの電波ωｔの送信に利用されるものである。アンテナ２０としては、読取装置１４からの電波ωｃを受信でき、かつセンサタグ１２からの電波ωｔを送信することができれば、その構成は、特に限定されるものではなく、公知のものを種々用いることができる。なお、読取装置１４からの電波ωｃは、例えば、ＩＣタグ等で使用されている周波数１３．５６ＭＨｚの交流電波である。

整流器２２は、アンテナ２０で受信した読取装置１４からの電波ωｃを直流電圧に変換するものである。整流器２２は、例えば、２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂとコンデンサ３２とを有する。コンデンサ３２は、電荷を蓄積する出力容量である。整流器２２では、２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂが直列で接続され、コンデンサ３２が、直列接続された整流トランジスタ３０ａ、３０ｂに対して並列に接続されている。直列接続された２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂでは、整流トランジスタ３０ｂの端が接地され、整流トランジスタ３０ａの端がリングオシレータ２４に接続されている。これにより、整流器２２で得られた直流電圧をリングオシレータ２４に供給することができる。

直列で接続された２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂの間と、整流トランジスタ３０ａの端にアンテナ２０が接続されている。アンテナ２０が受ける電波ωｃは、上述のように交流電波であり、整流器２２では、交流電波のプラスとマイナスの成分により２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂのうち、いずれかが動作し、コンデンサ３２に電荷が蓄えられる。蓄えられた電荷は、例えば、電圧Ｖｃｃの直流電圧となる。電圧Ｖｃｃがリングオシレータ２４に供給される。なお、電圧Ｖｃｃのことを、以下単にＶｃｃという。
なお、コンデンサ３２に蓄えられる電荷量は、整流トランジスタ３０ａ、３０ｂのうち、１つ分の電荷量である。
整流トランジスタ３０ａ、３０ｂは、塗布型半導体を半導体活性層に含む薄膜トランジスタ（以下、単に塗布型ＴＦＴという。）で構成されている。塗布型ＴＦＴの構成としては、例えば、ゲート−チャネル間が絶縁されている絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor、以下、単に絶縁ゲート型ＦＥＴという。）が用いられる。
なお、２つの整流トランジスタ３０ａ、３０ｂは、Ｐ型だけ、またはＮ型だけとすることが好ましい。

リングオシレータ２４は、所定の発振周波数で発振する発振回路であり、奇数個のインバータ４０がリング状に接続されている。図２に示すリングオシレータ２４では、例えば、５段のインバータ４０で構成されており、５段目のインバータ４０の出力端４８が１段目のインバータ４０の入力端４６に接続されてフィードバックされている。リングオシレータ２４はフィードバック部４９を有する。抵抗器２６は、リングオシレータ２４のフィードバック部４９に、すなわち、最終段のインバータ４０の出力端４８と、初段のインバータ４０の入力端４６との間に直列に接続されている。このため、１段目のインバータ４０の入力端４６に入力される電圧は抵抗器２６の抵抗の影響を受ける。

抵抗器２６は、温度に応じて抵抗が変わるものであり、例えば、サーミスタが用いられる。この抵抗器２６の抵抗により、リングオシレータ２４の出力端４８と入力端４６を直接結線した場合に比して信号伝達の遅延が発生する。このため、温度が変わると抵抗が変わるため、リングオシレータ２４では１段目のインバータ４０の入力端４６への信号の遅延程度も変わる。このことから、リングオシレータ２４の発振周波数は温度により変わり、発振周波数を測定することで温度を測定することができる。
なお、抵抗器２６にサーミスタを用いた場合については、後に詳細に説明する。

以下、リングオシレータ２４の構成についてより具体的に説明する。
リングオシレータ２４を構成するインバータ４０は、例えば、ＮＯＴゲートで構成される。インバータ４０は、例えば、Ｐ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４とを直列に接続し、Ｐ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４の共通ゲートを入力端４６とし、Ｐ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４の接続点を出力端４８としたものである。Ｐ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４は、整流トランジスタ３０ａ、３０ｂと同様に塗布型ＴＦＴで構成されており、その構成は、例えば、絶縁ゲート型ＦＥＴである。
リングオシレータ２４では、２段目のインバータ４０の入力端４６に、１段目のインバータ４０の出力端４８が接続され、以降のインバータ４０についても同様に接続されている。上述のように最終段の５段目のインバータ４０の出力端４８は１段目のインバータ４０の入力端４６に接続されている。
各インバータ４０においてＰ型ＦＥＴ４２の他端４５に電圧Ｖｃｃが入力され、Ｎ型ＦＥＴ４４の他端４７は接地されている。

インバータ４０では、入力電圧Ｖｉｎが「ハイレベル」のとき、Ｐ型ＦＥＴ４２がオフになり、Ｎ型ＦＥＴ４４がオンになり、出力電圧Ｖｏｕｔは接地に引かれて、「ロウレベル」になる。一方、入力電圧Ｖｉｎが「ロウレベル」のとき、Ｐ型ＦＥＴ４２がオンになり、Ｎ型ＦＥＴ４４がオフになり、出力電圧ＶｏｕｔはＶｃｃに引かれて、「ハイレベル」になる。インバータ４０では、入力電圧Ｖｉｎが「ハイレベル」と「ロウレベル」に変わることで、出力電圧Ｖｏｕｔは逆に「ロウレベル」と「ハイレベル」に変わる。このため、インバータ４０を複数、しかも奇数個、直列に配置することで、「ハイレベル」の入力電圧Ｖｉｎから「ロウレベル」の出力電圧Ｖｏｕｔを得、「ロウレベル」の入力電圧Ｖｉｎから「ハイレベル」の出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができる。

リングオシレータ２４では、インバータ４０を５個有し、インバータ４０の信号が１周して元に戻ると信号が反転し、信号は１周毎に反転するため、同じ値を連続して出力することがない。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔとして、「ロウレベル」と「ハイレベル」が交互に得られ、結果、発振することができる。リングオシレータ２４の発振周波数は温度により変化する。センサタグ１２では、最終的にアンテナ２０から、温度に応じた周波数ｆｔの電波ωｔが出力される。

ここで、リングオシレータ２４において、１段目のインバータ４０をＩ１、２段目のインバータ４０をＩ２、３段目のインバータ４０をＩ３、４段目のインバータ４０をＩ４、５段目のインバータ４０をＩ５とする。リングオシレータ２４において発振した場合には、以下のように動作する。
まず、Ｉ１の入力端４６の入力電圧ＶｉｎがＶｃｃになると、Ｉ１のＮ型ＦＥＴ４４がオンとなり、Ｉ１の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地になる。詳細には、Ｉ１のＰ型ＦＥＴ４２がオフになり、Ｉ１のＰ型ＦＥＴ４２のソースとドレイン間に電流が流れなくなる。同時にＮ型ＦＥＴ４４がオンになり、Ｉ１のＮ型ＦＥＴ４４のソースとドレイン間に電流が流れるようになる。これにより、次段のＩ２のゲートに溜まっていた電荷が接地に放出されることになる。その結果、Ｉ１の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地となり、Ｉ２のＰ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４のゲートへの入力電圧Ｖｉｎが接地となる。

次に、次段のＩ２の入力端４６の入力電圧Ｖｉｎが接地になると、Ｉ２のＰ型ＦＥＴ４２がオンになり、Ｉ２の出力端４８の出力電圧ＶｏｕｔがＶｃｃになる。
そして、次段のＩ３の入力端４６の入力電圧ＶｉｎがＶｃｃになると、Ｉ３のＮ型ＦＥＴ４４がオンとなり、次段のＩ３の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地なる。
そして、次段のＩ４の入力端４６の入力電圧Ｖｉｎが接地になると、Ｉ４のＰ型ＦＥＴ４２がオンになり、Ｉ４の出力端４８の出力電圧ＶｏｕｔがＶｃｃになる。
そして、次段のＩ５の入力端４６の入力電圧ＶｉｎがＶｃｃになると、Ｉ５のＮ型ＦＥＴ４４がオンとなり、Ｉ５の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地になる。

そして、最初に戻り、初段のＩ１の入力端４６の入力電圧Ｖｉｎが接地になると、Ｉ１のＰ型ＦＥＴ４２がオンとなり、Ｉ１の出力端４８の出力電圧ＶｏｕｔがＶｃｃになる。
そして、次段のＩ２の入力端４６の入力電圧ＶｉｎがＶｃｃになると、Ｉ２のＮ型ＦＥＴ４４がオンになり、Ｉ２の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地になる。
そして、次段のＩ３の入力端４６の入力電圧Ｖｉｎが接地になると、Ｉ３のＰ型ＦＥＴ４２がオンとなり、Ｉ３の出力端４８の出力電圧ＶｏｕｔがＶｃｃになる。
そして、次段のＩ４の入力端４６の入力電圧ＶｉｎがＶｃｃになると、Ｉ４のＮ型ＦＥＴ４４がオンになり、Ｉ４の出力端４８の出力電圧Ｖｏｕｔが接地になる。
そして、次段のＩ５の入力端４６の入力電圧Ｖｉｎが接地になると、Ｉ５のＰ型ＦＥＴ４２がオンとなり、Ｉ５の出力端４８の出力電圧ＶｏｕｔがＶｃｃになる。

リングオシレータ２４を流れる電流は、Ｖｃｃから一旦、初段のＩ１のＰ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４のゲートに電荷として充電される。その後、５段の全てのインバータ４０を経て初段のＩ１に戻った際に、すなわち、次の周期で接地に放出される。この動作によって、トランジスタ２個分の電荷が消費されることになる。リングオシレータ２４を、１周期で流れる電荷は、１０回の動作で１０個のトランジスタ分が消費される。従って、リングオシレータ２４ではトランジスタ１個／回の電荷供給能力があればよい。

上述のように、整流器２２のコンデンサ３２に蓄えられる電荷量は、トランジスタ１個分である。従って、整流器２２に使われる整流トランジスタ３０ａ、３０ｂと、リングオシレータ２４のＰ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４は、同じ電荷量のものを使うことがバランスがよい。
リングオシレータ２４の出力端４８と入力端４６の間に抵抗器２６を直列で接続している。この抵抗器２６により、リングオシレータ２４の出力端４８と入力端４６を直接結線した場合に比して信号伝達の遅延が発生する。これにより、実際に使用する電荷量、直接結線した場合に比して少なくすることができる。この場合、消費電力を小さくすることができる。これにより、整流器２２の整流トランジスタ３０ａ、３０ｂの電荷量を小さくすることができる。

整流トランジスタ３０ａ、３０ｂならびにＰ型ＦＥＴ４２およびＮ型ＦＥＴ４４は、いずれも塗布型ＴＦＴで構成されるが、塗布型ＴＦＴは作製に要する温度が低いこと、印刷で形成可能といった利点があるため、絶縁性基板として樹脂基板を用いることで、安価にトランジスタを製造することができる。しかも、フレキシブルである。
なお、塗布型ＴＦＴは容量が小さいが、上述のように、センサタグ１２では容量が小さくても済むため、塗布型ＴＦＴを好適に用いることができる。以下、塗布型ＴＦＴについて詳細に説明する。

以下、塗布型ＴＦＴについて説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態のセンサタグに用いられる塗布型半導体を半導体活性層に含む薄膜トランジスタの構成の第１の例を示す模式的断面であり、（ｂ）は、本発明の実施形態のセンサタグに用いられる塗布型半導体を半導体活性層に含む薄膜トランジスタの構成の第２の例を示す模式的断面である。
上述のように、整流トランジスタ３０ａ、３０ｂならびにＰ型ＦＥＴ４２およびＮ型ＦＥＴ４４に用いられる塗布型ＴＦＴは、塗布型半導体を半導体活性層に含むものであるが、さらに半導体活性層以外にその他の層を含んでいてもよい。
塗布型ＴＦＴは、上述の絶縁ゲート型ＦＥＴがより好ましいが、有機電界効果トランジスタ（有機ＦＥＴ）を用いることもできる。

塗布型ＴＦＴの構造は、特に限定されるものではなく、公知の様々な構造とすることができる。
塗布型ＴＦＴの構造の一例としては、最下層の基板の上面に、電極、絶縁体層、半導体活性層（有機半導体層）、２つの電極を順に配置した構造（ボトムゲート・トップコンタクト型）を挙げることができる。この構造では、最下層の基板の上面の電極は基板の一部に設けられ、絶縁体層は、電極以外の部分で基板と接するように配置される。また、半導体活性層の上面に設けられる２つの電極は、互いに隔離して配置される。

塗布型ＴＦＴとして、ボトムゲート・トップコンタクト型素子の構成を、具体的に図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示す塗布型ＴＦＴ５０は、最下層に絶縁性の基板５２を配置し、基板５２の上面の一部にゲート電極５４を設け、さらにゲート電極５４を覆い、かつゲート電極５４以外の部分で基板５２と接するように絶縁体層５５を設けている。さらに絶縁体層５５の上面に半導体活性層５６を設け、半導体活性層５６の上面の一部にソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂとを隔離して配置している。

図３（ａ）に示す塗布型ＴＦＴ５０以外に、塗布型ＴＦＴとして、ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子がある。ボトムゲート・ボトムコンタクト型素子の構成を図３（ｂ）に示す。なお、図３（ｂ）に示す塗布型ＴＦＴ５０ａにおいて、図３（ａ）に示す塗布型ＴＦＴ５０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

塗布型ＴＦＴ５０ａは、最下層に絶縁性の基板５２を配置し、基板５２の上面の一部にゲート電極を設け、さらにゲート電極５４を覆い、かつゲート電極５４以外の部分で基板５２と接するように絶縁体層５５を設けている。さらに絶縁体層５５の上面の一部にソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂとを隔離して配置している。ソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂとを覆い、かつソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂ以外の部分で絶縁体層５５と接するように半導体活性層５６を設けており、ソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂが半導体活性層５６の下部にある。
図３（ａ）に示す塗布型ＴＦＴ５０と図３（ｂ）に示す塗布型ＴＦＴ５０ａは、いずれも絶縁ゲート型ＦＥＴである。しかしながら、塗布型ＴＦＴの構造としては、絶縁体、ゲート電極が半導体活性層の上部にあるトップゲート・トップコンタクト型素子、またはトップゲート・ボトムコンタクト型素子も好ましく用いることができる。

（厚さ）
塗布型ＴＦＴ５０、５０ａにおいて、より薄いトランジスタとする必要がある場合には、例えば、トランジスタ全体の厚さを０．１〜０．５μｍとすることが好ましい。
（封止）
塗布型ＴＦＴ５０、５０ａを大気および水分から遮断し、塗布型ＴＦＴ５０、５０ａの保存性を高めるために、塗布型ＴＦＴ５０、５０ａ全体を金属の封止缶で封止しても、ガラス、窒化ケイ素等の無機材料、パリレン等の高分子材料、または低分子材料等で封止してもよい。

以下、塗布型ＴＦＴ５０、５０ａの各部について説明する。
＜基板＞
（材料）
基板の材料としては、絶縁性を有するものであれば、特に制限はなく、公知の材料を用いることができる。例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリカーボネートフィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、またはポリイミドフィルム、およびこれらポリマーフィルムを極薄ガラスに貼り合わせたもの、セラミック、シリコン、石英、ならびにガラス等を基板の材料として用いることができる。この中でも、基板の材料としてはシリコンが好ましい。

＜各種電極＞
（材料）
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の構成材料としては、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、ＮｉもしくはＮｄ等の金属材料、またはこれらの合金材料を使用することができる。これ以外にも電極の構成材料としてカーボン材料、または導電性高分子等の既知の導電性材料を使用することができ、導電材料であれば特に制限されることなく使用できる。

（厚さ）
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極の厚さは特に制限はないが、１０〜５０ｎｍとすることが好ましい。
ゲート電極５４とソース電極５８ａとドレイン電極５８ｂとは、図３（ｃ）に示す配置関係にある。チャネル幅（またはゲート幅）をＷとし、ソース電極とドレイン電極間の距離であるチャネル長さ（またはゲート長さ）をＬとするとき、比Ｗ／Ｌが１０以上であることが好ましく、２０以上であることがより好ましい。

リングオシレータ２４において、使うトランジスタの容量を小さくしすぎると、次段のインバータ４０を動作させることができず、インバータ４０間の信号伝達の動作がスムーズにいかなくなるという問題がある。また、初段のインバータ４０の出力電圧で２段目のインバータ４０が駆動できないと発振が起こらない。
ここで、塗布型ＴＦＴの電流量は、チャネル長さＬとチャネル幅Ｗで決まる。塗布型ＴＦＴの電流量は、チャネル長さＬに反比例し、チャネル幅Ｗに比例する。また、塗布型ＴＦＴの応答速度は、チャネル長さＬの２乗に反比例する。このため、塗布型ＴＦＴにおいて、チャネル長さＬを短くすれば、電流が増え、応答速度も早くなる。しかし、製造プロセスが難しくなる。一方、塗布型ＴＦＴにおいて、チャネル幅Ｗを広くすれば、それに応じて電流も増える。しかし、面積が広くなり、コストが高くなる。

本来であれば、チャネル長さＬとチャネル幅Ｗが同じトランジスタにて、整流器２２とリングオシレータ２４を構成すればよい。しかし、リングオシレータ２４に抵抗器２６を設けることで消費電力を下げることができる。このため、リングオシレータ２４に用いられるトランジスタの容量を小さくすることができる。その結果、トランジスタの構造としてチャネル長さＬを長くしたり、チャネル幅Ｗを狭めたりすることができる。以下、このことについて具体的について説明する。

ここで、整流トランジスタ３０ａ、３０ｂを構成する塗布型ＴＦＴのチャネル幅をＷａとし、チャネル長さをＬａとする。インバータ４０のＰ型ＦＥＴ４２とＮ型ＦＥＴ４４を構成する塗布型ＴＦＴのチャネル幅をＷｂとし、チャネル長さをＬｂとする。このとき、Ｗａ＜Ｗｂであるか、またはＬａ＜Ｌｂであることが好ましく、Ｗａ＜Ｗｂであり、かつＬａ＜Ｌｂであってもよい。すなわち、整流トランジスタに対して、リングオシレータのトランジスタはチャネル長さがより長いか、またはチャネル幅がより狭いことが好ましく、チャネル長さがより長く、かつチャネル幅がより狭い構成でもよい。このようにして、リングオシレータ２４に用いられるトランジスタの容量を小さくすることができる。

＜アクセプター＞
（材料）
塗布型ＴＦＴは、キャリア注入を促進するためのアクセプターを含むことが好ましい。材料としては公知の２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等が好ましく挙げられる。
（厚さ）
アクセプターの厚さは特に制限はないが、５ｎｍ以下とすることが好ましい。

＜絶縁層＞
（材料）
絶縁層を構成する材料は必要な絶縁効果が得られれば特に制限はないが、例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＣＹＴＯＰ等のフッ素ポリマー系絶縁材料、ポリエステル絶縁材料、ポリカーボネート絶縁材料、アクリルポリマー系絶縁材料、エポキシ樹脂系絶縁材料、ポリイミド絶縁材料、ポリビニルフェノール樹脂系絶縁材料、またはポリパラキシリレン樹脂系絶縁材料等が挙げられる。
絶縁層の上面は表面処理がなされていてもよく、例えば、二酸化ケイ素表面をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、またはβ−フェニチルトリメトキシシランの塗布により表面処理した絶縁層を好ましく用いることができ、β−フェニチルトリメトキシシランの塗布により表面処理した絶縁層をより好ましく用いることができる。

（厚さ）
絶縁層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを１０〜５００ｎｍとすることが好ましく、２０〜２００ｎｍとすることがより好ましく、５０〜２００ｎｍとすることが特に好ましい。

＜半導体活性層＞
（材料）
塗布型ＴＦＴにおいて、塗布法で形成できる半導体活性層に含まれる化合物としては、例えば、以下に示す有機半導体化合物が挙げられる。
有機半導体化合物としては、ペンタセン、アントラセンおよびルブレン等の多環芳香族炭化水素、テトラシアノキシジメタン等の低分子化合物、ならびにポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリ−３−ヘキシルチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン等のポリマーである。
半導体活性層は、上述の有機半導体化合物に加えてポリマーバインダーがさらに含まれていてもよい。また、半導体活性層の形成時の残留溶媒が含まれていてもよい。
半導体活性層中におけるポリマーバインダーの含有量は、特に制限はないが、好ましくは０〜９５質量％の範囲内で用いられ、より好ましくは１０〜９０質量％の範囲内で用いられ、さらに好ましくは２０〜８０質量％の範囲内で用いられ、特に好ましくは３０〜７０質量％の範囲内で用いられる。

（厚さ）
半導体活性層の厚さに特に制限はないが、薄膜化が求められる場合は厚さを１０〜４００ｎｍとすることが好ましく、１０〜２００ｎｍとすることがより好ましく、１０〜１００ｎｍとすることが特に好ましい。
（形成）
半導体活性層は、塗布法で形成することができる。

読取装置１４は、図１に示すように、アンテナ６０と、送受信部６２と、処理部６４と、メモリ６６と、表示部６８と、制御部７０と、入力部７２とを有する。
アンテナ６０は、センサタグ１２からの電波ωｔの受信、センサタグ１２への電力供給用の電波ωｃの送信、およびその他の機器への情報の送信に利用されるものである。アンテナ６０としては、上述の機能を果たせば、その構成は、特に限定されるものではなく、公知のものを種々用いることができる。

送受信部６２は、センサタグ１２からアンテナ６０で受信した電波ωｔを、処理部６４で利用可能な形態に変換するものである。上述のように、センサタグ１２からの電波ωｔの周波数ｆｔの情報を処理部６４で処理可能な形態に変換する。具体的には復調する。なお、復調方式としては、特に限定されるものではなく、公知のものを種々用いることができる。
また、送受信部６２は、センサタグ１２に電力供給用の電波ωｃを発振させるものであり、発振回路（図示せず）を有する。発振回路は、センサタグ１２に電波ωｃを供給することができれば、その構成は、特に限定されるものではなく、ＲＦ回路等を利用することができる。送受信部６２で発振されてアンテナ６０を介して電波ωｃがセンサタグ１２に送信される。

処理部６４は、センサタグ１２から受信した電波ωｔの周波数ｆｔを求め、この周波数ｆｔに基づいて温度を算出するものである。なお、センサタグ１２の周波数ｆｔと温度との関係は、予め求められており、周波数ｆｔと温度との関係はメモリ６６に記憶されている。処理部６４では、メモリ６６から周波数と温度との関係を読み出し、センサタグ１２から受信した周波数から温度を算出する。

メモリ６６は、上述のように周波数ｆｔと温度との関係を記憶するものであり、例えば、周波数ｆｔから温度への変換テーブル、周波数ｆｔと温度の換算式の形態で記憶される。なお、メモリ６６は、書き換え可能なメモリであれば、その構成は特に限定されるものではなく、公知のメモリを種々用いることができる。

以下、抵抗器２６にサーミスタを用いた場合について、詳細に説明する。
サーミスタにおいて、温度Ｔ_０（Ｋ）のときのサーミスタ抵抗をＲ_０とするとき、温度Ｔ（Ｋ）のときのサーミスタ抵抗Ｒは、下記数式（１）で表すことができる。下記数式（１）において、ＢはサーミスタのＢ定数と呼ばれるものであり、サーミスタ毎に異なる。

サーミスタの抵抗を温度に変換する場合、下記数式（２）で表されるＳｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ式を用いることができる。下記数式（２）において、ａ、ｂ、ｃはそれぞれＳｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔパラメータと呼ばれており、サーミスタ毎に決まっている。下記数式（２）のＲは抵抗値（Ω）である。また、下記数式（２）は、下記数式（３）〜下記数式（５）に書き換えることができることが知られている。

Ｓｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ式の例として、２５℃（２９８．１５Ｋ）の室温で、３００００Ωの抵抗値を有するサーミスタで、ａ、ｂ、ｃの典型的な値は、ａ＝１．４０×１０^−３、ｂ＝２．３７×１０^−４、ｃ＝９．９０×１０^−８である。

抵抗器２６にサーミスタを用いた場合、サーミスタ毎に温度抵抗特性が異なる。このため、予めセンサタグ１２の電波ωｔの周波数ｆｔと温度との関係を求めておき、メモリ６６に、例えば、変換テーブル、または換算式の形態で記憶させておく。これにより、処理部６４で、メモリ６６から変換テーブルまたは換算式を読み出すことで、センサタグ１２の電波ωｔの周波数ｆｔから、センサタグ１２の周囲温度等の温度を適切に算出することができる。

表示部６８は、読取装置１４で得られた結果等を表示するものである。例えば、センサタグ１２で得られた温度測定値を画像または文字として表示する。対象物Ｍが複数であれば、センサタグ１２で得られた温度測定値を対象物Ｍ毎に表示する。この表示部６８には、液晶表示パネル等の各種の表示機器を用いることができる。

制御部７０は、読取装置１４の各構成要素を制御するものである。
入力部７２は、読取装置１４での各種の設定条件等を設定するために指示入力するものである。入力部７２は、上述の機能を果たせば、その構成は、特に限定されるものではなく、キーボード、マウス等が用いられ、タッチパネルでもよい。なお、読取装置１４において、表示部６８と入力部７２はなくてもよい。
読取装置１４においては、得られた温度測定結果を、他の機器、例えば、携帯情報端末、またはパーソナルコンピュータ等の情報端末に送信するようにしてもよい。携帯情報端末とは、例えば、スマートフォン、タブレットタイプのコンピュータ等のことである。

次に、温度測定システム１０による温度測定について説明する。
図４は、本発明の実施形態のセンサタグを用いた温度測定の一例を示すフローチャートである。
対象物Ｍにセンサタグ１２を取り付ける。対象物Ｍを食材とし、この食材を冷蔵庫に入れて保存する場合の食材の温度測定を例にして説明する。なお、抵抗器２６には、サーミスタを用いる。

まず、センサタグ１２を対象物Ｍである食材に取り付け（ステップＳ１０）、冷蔵庫に収納する。
センサタグ１２の周囲環境の温度が変わることで、サーミスタの抵抗値が変化する。この状態で、読取装置１４からセンサタグ１２に電力供給用の電波ωｃを送信すると、アンテナ２０で電波ωｃを受信し、整流器２２で電波ωｃからＶｃｃを取り出して、Ｖｃｃによりリングオシレータ２４が駆動する。このとき、リングオシレータ２４は上述のように抵抗値の変化に応じた発振周波数で発振する。そして、温度に応じて変化した周波数ｆｔの電波ωｔがセンサタグ１２から発信される。

読取装置１４では、センサタグ１２からの電波ωｔをアンテナ６０で受信し、上述のように送受信部６２を経て、センサタグ１２の周波数情報が読み取られる（ステップＳ１２）。そして、処理部６４で周波数を解析し、電波ωｔの周波数ｆｔを求める（ステップＳ１４）。上述のように周波数ｆｔと温度との関係は、予めメモリ６６に変換テーブルまたは換算式の形態で記憶されており、処理部６４でメモリ６６から周波数ｆｔと温度との関係を読み出し、周波数ｆｔから温度を算出する（ステップＳ１６）。このように、センサタグ１２を用いることで、非接触で読取装置１４等の他の機器に、発信周波数の変化で温度測定結果を伝達することができる。測定して得られた温度の値は、例えば、読取装置１４の表示部６８に表示することができる。

本実施形態では、温度変化により、リングオシレータ２４の発振周波数が変化し、変化した周波数ｆｔのままで電波ωｔを送信すれば、読取装置１４で温度が算出される。センサタグ１２では温度の算出をしないため、センサタグ１２の構成を簡素化することができる。しかも、上述のように、センサタグ１２ではトランジスタの容量も小さくすることができ、塗布型ＴＦＴを好適に用いることができる。これにより、製造コストを低くでき、センサタグ１２を安価にできる。しかも、プラスチックフィルム等を用いてセンサタグ１２を形成すればフレキシブルなものにできる。
また、読取装置１４も周波数ｆｔを解析し、周波数ｆｔを変換テーブル、変換式等を用いて温度換算できればよいため、読取装置１４の構成を簡素化できる。

なお、センサタグ１２が複数ある場合、センサタグ１２毎に個別識別番号を設けておき、個別識別番号と周波数と温度との関係式等を対応付けて記憶させておくことで、個々のセンサタグ１２毎に、温度を測定することができる。それぞれの温度の値は、例えば、読取装置１４の表示部６８に表示することができる。これにより、冷蔵庫内の食材の温度を知ることができる。
また、対象物Ｍを食材ではなく、人間とすれば、例えば、体温を非接触で測定することができる。この場合でも、複数の人の体温を非接触で測定することができる。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のセンサタグについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 温度測定システム
１２ センサタグ
１４ 読取装置
２０、６０ アンテナ
２２ 整流器
２４ リングオシレータ
２６ 抵抗器
３０ａ、３０ｂ 整流トランジスタ
３２ コンデンサ
４０ インバータ
４２ Ｐ型ＦＥＴ
４４ Ｎ型ＦＥＴ
４６ 入力端
４８ 出力端

Claims (3)

1. 電波を送受信するためのアンテナと、
   前記アンテナに接続され、前記アンテナが受信する電波から電圧を取り出す整流トランジスタと、
   前記電圧により駆動される、複数のトランジスタを備えるリングオシレータと、
   温度に応じて抵抗値が変化する抵抗器とを有し、
   前記抵抗器は、サーミスタで構成され、かつ前記リングオシレータのフィードバック部に設けられており、
   前記整流トランジスタと前記リングオシレータの前記トランジスタは、塗布型半導体を半導体活性層に含む薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とするセンサタグ。
2. 前記整流トランジスタに対して、前記リングオシレータの前記トランジスタは、ソース電極ドレイン電極間のチャネル長さがより長いか、またはチャネル幅がより狭い請求項１に記載のセンサタグ。
3. 前記整流トランジスタに対して、前記リングオシレータの前記トランジスタは、ソース電極ドレイン電極間のチャネル長さがより長く、かつチャネル幅がより狭い請求項１に記載のセンサタグ。