JPH04134223A - Infrared ray sensor - Google Patents
Infrared ray sensorInfo
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- JPH04134223A JPH04134223A JP25768490A JP25768490A JPH04134223A JP H04134223 A JPH04134223 A JP H04134223A JP 25768490 A JP25768490 A JP 25768490A JP 25768490 A JP25768490 A JP 25768490A JP H04134223 A JPH04134223 A JP H04134223A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は液晶の電気光学効果を利用した光チョッパ（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) Field of Industrial Application The present invention relates to an infrared sensor using an optical chopper (liquid crystal shutter) that utilizes the electro-optic effect of liquid crystal.
（ロ）従来の技術
焦電素子を用いた赤外線センサは連続出力を得るために
、焦電素子に入射する赤外線を通断させるチョッパ機構
を必要とする。このチョッパ機構として、羽根状の回転
体、振動子の先端に取り付けたスリット及び液晶シャッ
タがある。(b) Prior Art Infrared sensors using pyroelectric elements require a chopper mechanism to cut off infrared rays incident on the pyroelectric elements in order to obtain continuous output. This chopper mechanism includes a blade-like rotating body, a slit attached to the tip of a vibrator, and a liquid crystal shutter.
このうち、液晶シャッタは静止型であり、赤外線センサ
の小型化が図れる。このような液晶シャッタは例えば実
開昭６２−８４６２３号（ＧｏｌＪ ５１０２）公報
等に開示されている。Among these, the liquid crystal shutter is a stationary type, and the infrared sensor can be made smaller. Such a liquid crystal shutter is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 62-84623 (GolJ 5102).
この種赤外線センサの一例を第６図に示す。液晶シャッ
タ（１）は金属製キャップ（２）の開口（３）を閉塞す
るようにして取り付けられている。そして、キャップ（
２）の開口（３）に対向する金属製ステム（４）上に導
電性支持台（５）が固着されている。焦電素子（６）は
この導電性支持台（５）上に固着されている。焦電素子
（６）はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ，）単結晶等
の強誘電性薄板からなる。（７）（８）（９）はリード
ピンである。リードピン（７）はステム（４）とは絶縁
されており、焦電素子（６）とワイヤ（１０）にて電気
的に接続されている。リードピン（８）はステム（４）
と電気的に接続されている。リードピン（９）は液晶シ
ャッタ（１）の一方の導電性シリコン板（１１）にワイ
ヤ（１２）にて電気的に接続されている。An example of this type of infrared sensor is shown in FIG. A liquid crystal shutter (1) is attached to close an opening (3) of a metal cap (2). And the cap (
An electrically conductive support (5) is fixed on the metal stem (4) facing the opening (3) of 2). A pyroelectric element (6) is fixed on this conductive support (5). The pyroelectric element (6) is made of a ferroelectric thin plate such as lithium tantalate (LiTaO) single crystal. (7), (8), and (9) are lead pins. The lead pin (7) is insulated from the stem (4) and electrically connected to the pyroelectric element (6) by a wire (10). The lead pin (8) is the stem (4)
electrically connected to. The lead pin (9) is electrically connected to one conductive silicon plate (11) of the liquid crystal shutter (1) by a wire (12).
液晶シャッタ（１）はリードピン（９）を介してシリコ
ン基板（１１）（１３）間に周期的に電圧を印加される
ことにより、シャッタ（１）に入射する赤外線を通断す
る。こうして、焦電素子（６）からはリードピン（７）
を介して連続的に出力が得られる。The liquid crystal shutter (1) passes infrared rays incident on the shutter (1) by periodically applying a voltage between the silicon substrates (11) and (13) via the lead pin (9). In this way, the lead pin (7) is connected to the pyroelectric element (6).
Output is obtained continuously through the
このように、液晶シャッタ（１）は機械的な動作をしな
いので、小型であり、また駆動電圧も低く消費電力が小
さいといった利点を有する。In this way, the liquid crystal shutter (1) does not operate mechanically, so it has the advantage of being small in size and having low driving voltage and low power consumption.
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記赤外線センサは、液晶シャッタ（１
）がキャップ（２）の開口（３）に取り付けられている
ので、シリコン基板（１１）とステム（４）に固定され
ているリードピン（９）とのワイヤ（１２）での接続作
業が厄介である。(c) Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned infrared sensor has a liquid crystal shutter (1
) is attached to the opening (3) of the cap (2), making it difficult to connect the silicon substrate (11) and the lead pin (9) fixed to the stem (4) with the wire (12). be.
そこで、本発明は構造が簡単で、組立て作業の容易な赤
外線センサを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an infrared sensor that has a simple structure and is easy to assemble.
（ニ）課題を解決するための手段
上述の点に鑑み、本発明は１対のシリコン基板間に液晶
を封入してなる赤外線通断用の液晶シャッタを備える赤
外線センサにおいて、前記液晶シャッタの一方のシリコ
ン基板外表面に強誘電性薄膜を形成してなることを特徴
とするものである。(d) Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned points, the present invention provides an infrared sensor including a liquid crystal shutter for passing infrared rays, which is formed by sealing a liquid crystal between a pair of silicon substrates, one of the liquid crystal shutters. A ferroelectric thin film is formed on the outer surface of a silicon substrate.
（ホ）作用
本発明の赤外線センサは、赤外線チョッパ部（液晶シャ
ッタ）と赤外線検出部（強誘電性薄膜）が一体的に構成
されるので、構成が簡単となり、生産性が向上する。(E) Function In the infrared sensor of the present invention, the infrared chopper section (liquid crystal shutter) and the infrared detection section (ferroelectric thin film) are integrally constructed, so the structure is simple and productivity is improved.
（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に基づき説明する。(f) Example An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図は本発明の赤外線センサの第１実施例を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an infrared sensor of the present invention.
（２０）（２１）は導電性の第１及び第２シリコン基板
である。（２２）はＴＮ（ツィステッドネマチック）型
の液晶（例えば、メルク社製のＺＬＩ−１１３２、チッ
ソ社製のＬＩＸＯＮ−５０１８）であり、第１及び第２
シリコン基板（２０）（２１）間に封入されている。第
１及び第２シリコン基板（２０）（２１）の内面側には
０．５〜１，０μｍ間隔でアルミニウム等にて図示しな
いストライプが形成されている。このストライプによっ
て、シリコン基板（２０）（２１）は赤外線の偏向作用
を持つ。第１及び第２のシリコン基板（２０）（２１）
のストライプの向きは互いに平行もしくは垂直である。(20) and (21) are first and second conductive silicon substrates. (22) is a TN (twisted nematic) type liquid crystal (for example, ZLI-1132 manufactured by Merck, LIXON-5018 manufactured by Chisso), and the first and second
It is sealed between silicon substrates (20) and (21). On the inner surfaces of the first and second silicon substrates (20) and (21), stripes (not shown) made of aluminum or the like are formed at intervals of 0.5 to 1.0 μm. Due to these stripes, the silicon substrates (20) and (21) have an infrared deflection effect. First and second silicon substrates (20) (21)
The orientation of the stripes is parallel or perpendicular to each other.
（２３）（２３）はシール材である。(23) (23) is a sealing material.
このように構成された液晶シャッタ（２４）は、シフコ
ン基板（２０）（２１）間に第２図に示すような＋１５
゜０、−１５． ＯＶ・・・の矩形電圧が所定周期（例
えば２秒周期）で印加される。この駆動電圧はリードピ
ン（２５）に印加され、ワイヤ（２６）を介して第１シ
リコン基板（２０）に供給される。リードピン（２７）
は接地され、第２シリコン基板（２１）とワイヤー（２
８）にて電気的に接続される。これにより、液晶分子の
配向方向を変えて液晶シャッタ（２４）に入射してくる
赤外線を通断する。The liquid crystal shutter (24) configured in this way has a +15mm
゜0, -15. A rectangular voltage of OV... is applied at a predetermined period (for example, every 2 seconds). This driving voltage is applied to the lead pin (25) and supplied to the first silicon substrate (20) via the wire (26). Lead pin (27)
is grounded, and the second silicon substrate (21) and wire (2
8) is electrically connected. This changes the alignment direction of the liquid crystal molecules and blocks the infrared rays incident on the liquid crystal shutter (24).
（２９）はＬｉＴａＯ５、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ等の強
誘電性薄膜であり、第２のシリコン基板（２１）の表面
上にスパッタ法やＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ。(29) is a ferroelectric thin film of LiTaO5, PbTiOs, etc., which is deposited on the surface of the second silicon substrate (21) by sputtering or CVD (Chemical Vapor).
por Deposit.
ｎ）法等により形成されている。この強誘電性薄膜（２
９）の膜厚は例えば、約５０ｐｍであり、分極処理が施
されており焦電素子として作用する。リードピン（３０
）は強誘電性薄膜（２９）の表面側と電気的に接続され
ており、検出出力が取り出される。n) Formed by a method etc. This ferroelectric thin film (2
The film thickness of 9) is, for example, about 50 pm, and is subjected to polarization treatment so that it acts as a pyroelectric element. Lead pin (30
) is electrically connected to the surface side of the ferroelectric thin film (29), and the detection output is taken out.
（３１）はステムであり、液晶シャッタ（２４）が強誘
電性薄膜（２９）が当接して載置される。ステム（３１
）にはリードピン（２５）（２７）（３０）が設けられ
ている。(31) is a stem, on which the liquid crystal shutter (24) is placed with the ferroelectric thin film (29) in contact therewith. Stem (31
) are provided with lead pins (25), (27), and (30).
而して、第１図の上方から第１シリコン基板（２０）に
入射する赤外線は、液晶層（２２）にて通断され第２シ
リコン基板（２１）を透過して強誘電性薄膜（２９）に
達する。強誘電性薄膜（２９）からは入射赤外線量に応
じた検出出力がリードピン（３ｏ）に出力される。The infrared rays incident on the first silicon substrate (20) from above in FIG. ). A detection output corresponding to the amount of incident infrared rays is output from the ferroelectric thin film (29) to the lead pin (3o).
このように焦電素子となる強誘電性薄膜（２９）は第２
シリコン基板（２１）上に直接形成されるので、高さ寸
・法を低くすることができる。In this way, the ferroelectric thin film (29) that becomes the pyroelectric element is
Since it is formed directly on the silicon substrate (21), the height and dimensions can be reduced.
次に、第２実施例について、第３図及び第４図に基づき
説明する。第３図はステム上面図、第４図は側断面図で
ある。Next, a second embodiment will be described based on FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a top view of the stem, and FIG. 4 is a side sectional view.
同図において、第１図と同様の部分には同一符号を付し
ている。（３２）はアルミナ等の絶縁性基板であり、上
面にアルミニウムにより第１〜第４電極パターン（３３
）（３４）（３５）（３６）が形成されている。In this figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. (32) is an insulating substrate made of alumina or the like, and the first to fourth electrode patterns (33) are made of aluminum on the top surface.
)(34)(35)(36) are formed.
絶縁性基板（３２）上には、強誘電性薄膜（２９）が形
成された液晶シャッタ（２４）、Ｆ Ｅ Ｔ （３７）
及び１０１０Ω程度の抵抗（３８）が配設されている。On the insulating substrate (32) are a liquid crystal shutter (24) on which a ferroelectric thin film (29) is formed, and FET (37).
and a resistor (38) of about 1010Ω.
液晶シャッタ（２４）は、第２シリコン基板（２１）が
第１電極パターン（３３）に、強誘電性薄膜（２９）が
第２電極パターン（３４）に、夫々、導電性接着剤で固
着されている。Ｆ Ｅ Ｔ （３７）はゲート（Ｇ）が
第２を極パターン（３４）に、ソース（Ｓ）が第３を極
パターン（３５）に、ドレイン（Ｄ）が第４電極パター
ン（３６）に電気的に接続されている。抵抗（３８）は
第１、第２電極パターン（３３）（３４）間に接続され
ている。この抵抗（３８）は厚膜印刷して焼き付けられ
て形成される。The liquid crystal shutter (24) has a second silicon substrate (21) fixed to the first electrode pattern (33), and a ferroelectric thin film (29) fixed to the second electrode pattern (34) using a conductive adhesive. ing. In F E T (37), the gate (G) has the second electrode pattern (34), the source (S) has the third electrode pattern (35), and the drain (D) has the fourth electrode pattern (36). electrically connected. A resistor (38) is connected between the first and second electrode patterns (33) and (34). This resistor (38) is formed by thick film printing and baking.
こうして、第５図に示すようなインピーダンス変換回路
が構成される。強誘電性薄膜（２９）はインピーダンス
変換回路にてインピーダンスが低下される。In this way, an impedance conversion circuit as shown in FIG. 5 is constructed. The impedance of the ferroelectric thin film (29) is reduced by an impedance conversion circuit.
絶縁性基板（３２）は金属製のステム（３１）に固着さ
れる。（２７）（２５）（３０）（３９）は第１〜第４
リードピンであり、第１リードピン（２７）はステム（
３１）と導接しており、第２〜第４リードビン（２５）
（３０）（３９）はステム（３１）とはガラスバーメツ
チック等の絶縁材（４０）（４１）（４２）により絶縁
されている。第１リードピン（２７）はワイヤ（４３）
にて第１電極パターン（３３）に接続されている。第２
リードピン（２５）はワイヤ（４４）にて液晶シャッタ
（２４）の第１シリコン基板（２０）に接続されている
。第３及び第４リードピン（３０）（３９）は夫々ワイ
ヤ（４５）（４６）にて第３及び第４を極パターン（３
５）（３６）に接続されている。The insulating substrate (32) is fixed to the metal stem (31). (27) (25) (30) (39) are the first to fourth
It is a lead pin, and the first lead pin (27) is a stem (
31), and the second to fourth lead bins (25)
(30) and (39) are insulated from the stem (31) by insulating materials (40), (41), and (42) such as glass vermetic. The first lead pin (27) is a wire (43)
It is connected to the first electrode pattern (33) at. Second
The lead pin (25) is connected to the first silicon substrate (20) of the liquid crystal shutter (24) by a wire (44). The third and fourth lead pins (30) (39) are connected to the third and fourth pole patterns (3
5) Connected to (36).
（４７）はキャップであり、ステム（３１）上面を覆う
ように配設され、液晶シャッタ（２４）と対向する位置
に開口（４８）が設けられている。開口（４８）は赤外
線を透過させるシリコン板（４９）にて閉塞されている
。A cap (47) is disposed to cover the upper surface of the stem (31), and has an opening (48) at a position facing the liquid crystal shutter (24). The opening (48) is closed with a silicon plate (49) that transmits infrared rays.
このように構成された赤外線センサは、第】ノードピン
（２７）が接地され、第２１７−ドピン（２５）には第
２図に示すような周期的な矩形波電圧が印加される。第
４リードピン（３９）にはＦ Ｅ Ｔ （３７）のドレ
イン（Ｄ）に供給する直流バイアス電圧が印加される。In the infrared sensor configured in this manner, the 1st node pin (27) is grounded, and a periodic rectangular voltage as shown in FIG. 2 is applied to the 217th node pin (25). A DC bias voltage to be supplied to the drain (D) of FET (37) is applied to the fourth lead pin (39).
そして、キャップ（４７）の開口（４８）がら入射して
くる赤外線は液晶シャッタ（２４）にて通断されて強誘
電性薄膜（２９）に到達し、而して第３リードピン（３
５）から連続した検出出力が取り出される。The infrared rays incident through the opening (48) of the cap (47) are blocked by the liquid crystal shutter (24) and reach the ferroelectric thin film (29), and then the third lead pin (3
Continuous detection outputs are taken out from 5).
第３図及び第４図に示す赤外線センサでは、強誘電性薄
膜（２９）が形成された液晶シャッタ（２４）、Ｆ Ｅ
Ｔ （３７）及び抵抗（３８）が、所定の電極パター
ン（３３）〜（３６）が形成された絶縁性基板（３２）
上に組み付けられる。そして、この絶縁性基板（３２）
をステム（３１）上に固着し、ワイヤ（４３）〜（４６
）にて各部とリードピン（２５）（２７）（３０）（３
９）とを電気的に接続する。従って、ステム（３１）側
で全ての接続作業が行えるので、作業性が良い。In the infrared sensor shown in FIGS. 3 and 4, a liquid crystal shutter (24) on which a ferroelectric thin film (29) is formed, F E
T (37) and a resistor (38) are formed on an insulating substrate (32) on which predetermined electrode patterns (33) to (36) are formed.
can be assembled on top. And this insulating substrate (32)
is fixed on the stem (31), and the wires (43) to (46
) to each part and lead pin (25) (27) (30) (3
9) electrically connect with. Therefore, all the connection work can be done on the stem (31) side, resulting in good workability.
（ト）発明の効果
以上に説明したように本発明の赤外線センサは、液晶シ
ャッタに赤外線検出部（強誘電性薄膜）が一体的に形成
されるので、構成が簡単となり、生産性が向上する。(G) Effects of the Invention As explained above, in the infrared sensor of the present invention, the infrared detection part (ferroelectric thin film) is integrally formed with the liquid crystal shutter, so the configuration is simple and productivity is improved. .
第１図、第３図及び第４図は本発明の赤外線センサを示
す図、第２図は液晶チョッパの駆動電圧波形を示す図、
第５図は第３図及び第４図の赤外線センサの回路構成図
、第６図は従来の赤外線センサを示す図である。
（２０）（２１）・・・シリコン基板、（２２）・・・
液晶、（２４）・・・液晶シャッタ、（２９）・・・強
誘電性薄膜。1, 3, and 4 are diagrams showing the infrared sensor of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the driving voltage waveform of the liquid crystal chopper.
FIG. 5 is a circuit diagram of the infrared sensor shown in FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional infrared sensor. (20) (21)...Silicon substrate, (22)...
Liquid crystal, (24)...Liquid crystal shutter, (29)...Ferroelectric thin film.
Claims (1)
線通断用の液晶シャッタを備える赤外線センサにおいて
、前記液晶シャッタの一方のシリコン基板外表面に強誘
電性薄膜を形成してなることを特徴とする赤外線センサ
。(1) In an infrared sensor equipped with a liquid crystal shutter for passing infrared rays formed by sealing a liquid crystal between a pair of silicon substrates, a ferroelectric thin film is formed on the outer surface of one silicon substrate of the liquid crystal shutter. An infrared sensor featuring
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25768490A JPH04134223A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Infrared ray sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25768490A JPH04134223A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Infrared ray sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04134223A true JPH04134223A (en) | 1992-05-08 |
Family
ID=17309672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25768490A Pending JPH04134223A (en) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | Infrared ray sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04134223A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2572577A (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-09 | Lightwaverf Tech Ltd | A sensor reset device |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP25768490A patent/JPH04134223A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2572577A (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-09 | Lightwaverf Tech Ltd | A sensor reset device |
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