JPS6260820B2 - - Google Patents
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- JPS6260820B2 JPS6260820B2 JP57201482A JP20148282A JPS6260820B2 JP S6260820 B2 JPS6260820 B2 JP S6260820B2 JP 57201482 A JP57201482 A JP 57201482A JP 20148282 A JP20148282 A JP 20148282A JP S6260820 B2 JPS6260820 B2 JP S6260820B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、エンコーダー等に用いてパルス光を
電流または電圧パルスに変換する光電変換素子に
関するものである。
電流または電圧パルスに変換する光電変換素子に
関するものである。
従来例の構成とその問題点
第1図が従来例の光電変換素子を用いたエンコ
ーダの構成図である。タングステンランプ、発光
ダイオード等の面状の光源1と、一定の間隔で開
孔部2を連続させたしやへい板3と、光電変換素
子が約0.5〜2mmの間隔で平行に配置されてい
る。
ーダの構成図である。タングステンランプ、発光
ダイオード等の面状の光源1と、一定の間隔で開
孔部2を連続させたしやへい板3と、光電変換素
子が約0.5〜2mmの間隔で平行に配置されてい
る。
光電変換素子は、ステンレス、アルミニウム等
の金属基板6の研磨面にアモルフアスシリコン等
の非晶質半導体薄膜5を形成し、その上に突起部
7a,8aなどを交互に対向させた透明くし型電
極7,8を蒸着とフオトエツチングにより形成す
る。
の金属基板6の研磨面にアモルフアスシリコン等
の非晶質半導体薄膜5を形成し、その上に突起部
7a,8aなどを交互に対向させた透明くし型電
極7,8を蒸着とフオトエツチングにより形成す
る。
透明くし型電極7,8の突起部のピツチはそれ
ぞれ、しやへい板3の開孔部のピツチと一致して
いる。非晶質半導体薄膜5はPN接合やPiN接合あ
るいはシヨツトキー接合の光起電力素子を電極と
共に形成しており、光の入射部分に光起電力を発
生させる。透明くし型電極7,8の材料はITO
(InxSn1―xO2)やネサ(SnO2)等の透明導電性材
料である。リード線9a,9bは透明くし型電極
の配線部7b,8bにそれぞれ接続され、リード
線9cは金属基板4に接続されて共通アースにな
つている。
ぞれ、しやへい板3の開孔部のピツチと一致して
いる。非晶質半導体薄膜5はPN接合やPiN接合あ
るいはシヨツトキー接合の光起電力素子を電極と
共に形成しており、光の入射部分に光起電力を発
生させる。透明くし型電極7,8の材料はITO
(InxSn1―xO2)やネサ(SnO2)等の透明導電性材
料である。リード線9a,9bは透明くし型電極
の配線部7b,8bにそれぞれ接続され、リード
線9cは金属基板4に接続されて共通アースにな
つている。
しやへい板3の開孔部2がたとえば透明くし型
電極7の突起部7aの真上にある時光源1からの
光は透明くし型電極7のすべての突起部に入射し
その突起部の下の部分の非晶質半導体薄膜5に光
起電力を発生しリード線9aと9cの間に電気信
号が生ずる。この時、光の入射しない透明くし型
電極8には光起電力が発生せずリード線9bと9
cの間には電気信号は生じない。従つてしやへい
板3が図の横方向に移動すれば、リード線9a,
9c間とリード線9b,9c間に交代に光起電力
が発生し、この2つの信号を演算回路でひき算す
れば連続した交流信号となる。
電極7の突起部7aの真上にある時光源1からの
光は透明くし型電極7のすべての突起部に入射し
その突起部の下の部分の非晶質半導体薄膜5に光
起電力を発生しリード線9aと9cの間に電気信
号が生ずる。この時、光の入射しない透明くし型
電極8には光起電力が発生せずリード線9bと9
cの間には電気信号は生じない。従つてしやへい
板3が図の横方向に移動すれば、リード線9a,
9c間とリード線9b,9c間に交代に光起電力
が発生し、この2つの信号を演算回路でひき算す
れば連続した交流信号となる。
交流信号のパルス数はしやへい板3の移動量に
比例しエンコーダとしての機能を果たす。
比例しエンコーダとしての機能を果たす。
第1図に示す従来例は、配線部7b,8bの線
巾が0.2〜1mmで膜厚が500〜2000Åであり、実効
的な電極となる突起部7a,8aに比べ線巾が大
きく容量が無視できない反面、配線用としては高
抵抗である。従つて時定数が大きく光電流を外部
回路に取り出す応答速度が遅くなる欠点を有す
る。すなわち、しやへい板3の移動速度が大きく
なるとリード線9a,9c間およびリード線9
b,9c間に発生する信号のピークがくずれて検
出できなくなる。ロータリーエンコーダとして用
いる場合は、高速のスリツト付きしやへい円板の
回転に信号が追随せず光起電力の周波数特性が、
5kHz以上の高い周波数で特に低下する。
巾が0.2〜1mmで膜厚が500〜2000Åであり、実効
的な電極となる突起部7a,8aに比べ線巾が大
きく容量が無視できない反面、配線用としては高
抵抗である。従つて時定数が大きく光電流を外部
回路に取り出す応答速度が遅くなる欠点を有す
る。すなわち、しやへい板3の移動速度が大きく
なるとリード線9a,9c間およびリード線9
b,9c間に発生する信号のピークがくずれて検
出できなくなる。ロータリーエンコーダとして用
いる場合は、高速のスリツト付きしやへい円板の
回転に信号が追随せず光起電力の周波数特性が、
5kHz以上の高い周波数で特に低下する。
配線部7b,8bの高抵抗の理由は約1000Åの
透明電極材料のシート抵抗が70〜2000Ωと高いた
めである。
透明電極材料のシート抵抗が70〜2000Ωと高いた
めである。
体積固有抵抗で表現すると0.7×10-3〜2×
10-3Ωcmでありアルミニウムの体積固有抵抗2.75
×10-6Ωcmに比べ約3桁大きい。抵抗を下げるた
めに膜厚を厚くすれば光の透過率が下がり突起部
7a,8aに発生する光電流が減少してしまう。
10-3Ωcmでありアルミニウムの体積固有抵抗2.75
×10-6Ωcmに比べ約3桁大きい。抵抗を下げるた
めに膜厚を厚くすれば光の透過率が下がり突起部
7a,8aに発生する光電流が減少してしまう。
抵抗を下げるために巾を広くすれば巾に比例し
て金属基板6との間の容量が大きくなり時定数は
減少しない。配線部7b,8bの面積は実効的電
極である突起部7a,8aと同程度であり配線部
の容量は無視できない程大きい。非晶質半導体薄
膜5は光吸収が大きく膜厚は1μ以下が通常であ
り、これも容量を大きくする原因の一つである。
て金属基板6との間の容量が大きくなり時定数は
減少しない。配線部7b,8bの面積は実効的電
極である突起部7a,8aと同程度であり配線部
の容量は無視できない程大きい。非晶質半導体薄
膜5は光吸収が大きく膜厚は1μ以下が通常であ
り、これも容量を大きくする原因の一つである。
また、非晶質半導体薄膜の材料自身の光応答は
十分はやく、アモルフアスシリコンの場合で、1
μsec〜10μsecであり光電変換素子の時定数の決
定要因とはならない。
十分はやく、アモルフアスシリコンの場合で、1
μsec〜10μsecであり光電変換素子の時定数の決
定要因とはならない。
上記の配線部7b,8bの高抵抗と大容量とい
う2つの欠点に加えて、光源1からの光が配線部
7b,8bにもれるという第3の欠点がある。配
線部7b,8bの部分も光が入射すれば光起電力
素子として動作し、リード線9a,9c間あるい
は9b,9c間に直流バイアス信号が発生して交
流信号のS/N比を低下させる。
う2つの欠点に加えて、光源1からの光が配線部
7b,8bにもれるという第3の欠点がある。配
線部7b,8bの部分も光が入射すれば光起電力
素子として動作し、リード線9a,9c間あるい
は9b,9c間に直流バイアス信号が発生して交
流信号のS/N比を低下させる。
発明の目的
本発明は従来例の3つの欠点をすべて解決し、
応答の早い光電変換素子を提供するものである。
応答の早い光電変換素子を提供するものである。
発明の構成
本発明は、実効的電極となるくし型電極の突起
部にのみ対向する帯状電極を反対の面に設けて非
晶質半導体薄膜をはさみ、くし型電極の配線部が
容量を持たず従つて巾を広くして低抵抗化できる
と共に光起電力素子として機能しないようにする
ものである。
部にのみ対向する帯状電極を反対の面に設けて非
晶質半導体薄膜をはさみ、くし型電極の配線部が
容量を持たず従つて巾を広くして低抵抗化できる
と共に光起電力素子として機能しないようにする
ものである。
実施例の説明
第2図は本発明による代表的な実施例である。
ガラス、セラミツク、耐熱高分子等の絶縁性基
板13の上に帯状電極14を設ける。帯状電極1
4は金属やITOをメタルマスクを用いて蒸着した
り金属箔をポリイミド等の耐熱高分子に一体成型
したりして設けることができる。端子部以外の帯
状電極を被覆する非晶質半導体薄膜5の代表例は
アモルフアスシリコンのPiN構造である。プラズ
マCVD装置によりシラン(SiH4)をグロー放電で
分解し、150〜300℃に加熱した基板上にアモルフ
アスシリコンを推積する。ジボラン(B2H6)、ホ
スフイン(PH3)等のガスを0.2〜2%混入させれ
ばそれぞれP型、N型の不純物層ができ、光起電
力素子を構成するPiN接合ができる。
板13の上に帯状電極14を設ける。帯状電極1
4は金属やITOをメタルマスクを用いて蒸着した
り金属箔をポリイミド等の耐熱高分子に一体成型
したりして設けることができる。端子部以外の帯
状電極を被覆する非晶質半導体薄膜5の代表例は
アモルフアスシリコンのPiN構造である。プラズ
マCVD装置によりシラン(SiH4)をグロー放電で
分解し、150〜300℃に加熱した基板上にアモルフ
アスシリコンを推積する。ジボラン(B2H6)、ホ
スフイン(PH3)等のガスを0.2〜2%混入させれ
ばそれぞれP型、N型の不純物層ができ、光起電
力素子を構成するPiN接合ができる。
帯状電極14がAu、Al、Cuなどの蒸着膜の場
合基板の加熱により蒸着膜の原子が非晶質半導体
薄膜5に拡散しやすいので、Cr、Ni、ニツケル
クロム合金、ITO、SnO2等を用いた方が良い。
透明くし型電極10,11は非晶質半導体薄膜5
の上にITOやSnO2を電子ビーム蒸着やスパツタ
リングを用いて全面蒸着しフオトエツチングによ
つてパターンを形成する。
合基板の加熱により蒸着膜の原子が非晶質半導体
薄膜5に拡散しやすいので、Cr、Ni、ニツケル
クロム合金、ITO、SnO2等を用いた方が良い。
透明くし型電極10,11は非晶質半導体薄膜5
の上にITOやSnO2を電子ビーム蒸着やスパツタ
リングを用いて全面蒸着しフオトエツチングによ
つてパターンを形成する。
エツチング液は塩酸やリン酸を用いて透明電極
のみをエツチングできる。透明くし型電極10,
11の突起部10a,11aのみ帯状電極14と
対向して光起電力素子を構成するから、配線部1
0b,11bは帯状電極14との間に容量を持た
ず線巾を広くして抵抗を下げることができる。
のみをエツチングできる。透明くし型電極10,
11の突起部10a,11aのみ帯状電極14と
対向して光起電力素子を構成するから、配線部1
0b,11bは帯状電極14との間に容量を持た
ず線巾を広くして抵抗を下げることができる。
従つて突起部10a,11aの面積を従来例の
突起部7a,8aの面積と同じにした場合、本発
明による実施例は時定数を1/3〜1/4に小さくでき
光電変換素子の応答速度を3〜4倍に向上するこ
とができる。光が配線部10a,11bにもれて
も光起電力は発生せずS/Nも向上する。
突起部7a,8aの面積と同じにした場合、本発
明による実施例は時定数を1/3〜1/4に小さくでき
光電変換素子の応答速度を3〜4倍に向上するこ
とができる。光が配線部10a,11bにもれて
も光起電力は発生せずS/Nも向上する。
第3図の実施例は光電変換素子をそのまま円板
状の絶縁基板27の外周部に形成したものであり
ロータリーエンコーダに用いることができる。
状の絶縁基板27の外周部に形成したものであり
ロータリーエンコーダに用いることができる。
しやへい板の回転軸を通す孔36を持つ絶縁性
基板27の上に帯状電極28を円周上に設け端子
部29がかくれないよう非晶質半導体薄膜30を
その上に形成する。その上に更に突起部31a,
32aと配線部31b,32bを持つ2つの透明
くし型電極31,32を円周上に設け、突起部3
1a,32aが帯状電極28と対向するようにす
る。帯状電極28に接続したりリード線33を共
通アースとして、2つの透明くし型電極にそれぞ
れ接続したリード線34,35に交互に光電流が
発生する。第3図では省略しているが透明くし型
電極は円周上に沿つて連続して設けられている。
基板27の上に帯状電極28を円周上に設け端子
部29がかくれないよう非晶質半導体薄膜30を
その上に形成する。その上に更に突起部31a,
32aと配線部31b,32bを持つ2つの透明
くし型電極31,32を円周上に設け、突起部3
1a,32aが帯状電極28と対向するようにす
る。帯状電極28に接続したりリード線33を共
通アースとして、2つの透明くし型電極にそれぞ
れ接続したリード線34,35に交互に光電流が
発生する。第3図では省略しているが透明くし型
電極は円周上に沿つて連続して設けられている。
実際には30mmφの基板で突起部31a,32a
の数はあわせて400〜800ぐらいもうけるため突起
部31a,32aの線巾は150μ以下となる。
の数はあわせて400〜800ぐらいもうけるため突起
部31a,32aの線巾は150μ以下となる。
配線部31b,32bも円周に沿つて長くなり
本発明の効果が一層顕著である。第2図および第
3図の実施例を変形させ、くし型電極を金属電極
とし帯状電極を透明電極とすることも可能であ
る。
本発明の効果が一層顕著である。第2図および第
3図の実施例を変形させ、くし型電極を金属電極
とし帯状電極を透明電極とすることも可能であ
る。
この場合絶縁性基板はガラス等の薄く透明なも
のにし基板側から光を入れることになる。光起電
力素子としやへい板の間が基板の厚みだけ広なる
が、本実施例の場合配線部への光の拡散による
S/Nの低下は生じない。
のにし基板側から光を入れることになる。光起電
力素子としやへい板の間が基板の厚みだけ広なる
が、本実施例の場合配線部への光の拡散による
S/Nの低下は生じない。
第4図は光電変換素子自体が差動回路を構成し
2つのくし型電極からの信号をひき算する演算回
路を必要としないものである。絶縁性基板13の
上に2つに分割された帯状電極17,18を設け
それぞれに対向する突起部15a,15bをもつ
くし型電極15,16が非晶質半導体薄膜5をは
さんでいる。また、帯状電極17,18の端部に
それぞれくし型電極16,15の端部が接触し、
それぞれリード線19,20に接続されている。
2つのくし型電極からの信号をひき算する演算回
路を必要としないものである。絶縁性基板13の
上に2つに分割された帯状電極17,18を設け
それぞれに対向する突起部15a,15bをもつ
くし型電極15,16が非晶質半導体薄膜5をは
さんでいる。また、帯状電極17,18の端部に
それぞれくし型電極16,15の端部が接触し、
それぞれリード線19,20に接続されている。
くし型電極15と帯状電極17で構成する第1
の光起電力素子とくし型電極16と帯状電極18
で構成する第2の光起電力素子は極性を逆にして
結合した形になつており、それぞれ光が交代に入
射するとリード線19,20間には交流信号が発
生する。
の光起電力素子とくし型電極16と帯状電極18
で構成する第2の光起電力素子は極性を逆にして
結合した形になつており、それぞれ光が交代に入
射するとリード線19,20間には交流信号が発
生する。
くし型電極と帯状電極のうち光の入射側になる
方は少なくとも透明電極にする。2つのくし型電
極を絶縁性基板上に設け2つの帯状電極を非晶質
半導体薄膜5の上に設ける構成も本質的に同じで
あり、絶縁性基板側から光を入れる場合は当然ガ
ラス等の透明絶縁材料を用いる必要がある。
方は少なくとも透明電極にする。2つのくし型電
極を絶縁性基板上に設け2つの帯状電極を非晶質
半導体薄膜5の上に設ける構成も本質的に同じで
あり、絶縁性基板側から光を入れる場合は当然ガ
ラス等の透明絶縁材料を用いる必要がある。
第5図は透明帯状電極と金属くし型電極を用い
た実施例である。金属基板21の上にセラミツク
SiO2やポリイミド、フツ素樹脂等の非晶質半導
体薄膜5より十分厚い絶縁膜22を設け、この上
にフオトエツチングによつて金属くし型電極2
3,24を形成する。その上に非晶質半導体薄膜
5を形成し、その上にメタルマスクを用いて透明
帯状電極25を蒸着する。前述のようにSnO2、
ITOなどの透明導電材料は金属に比べ体積固有抵
抗が約3桁も大きい。そこで線巾の狭く抵抗の大
きくなるくし型電極に金属を用い抵抗があまり問
題にならない帯状電極に透明導電材料を用いたの
が第5図の実施例である。第3図のようなロータ
リーエンコーダ用などのパターンでは第5図に示
す実施例の構成にすれば更に直列抵抗が1/2〜1/5
に減少し応答速度は従来例に比べ、6〜20倍に向
上させることができる。
た実施例である。金属基板21の上にセラミツク
SiO2やポリイミド、フツ素樹脂等の非晶質半導
体薄膜5より十分厚い絶縁膜22を設け、この上
にフオトエツチングによつて金属くし型電極2
3,24を形成する。その上に非晶質半導体薄膜
5を形成し、その上にメタルマスクを用いて透明
帯状電極25を蒸着する。前述のようにSnO2、
ITOなどの透明導電材料は金属に比べ体積固有抵
抗が約3桁も大きい。そこで線巾の狭く抵抗の大
きくなるくし型電極に金属を用い抵抗があまり問
題にならない帯状電極に透明導電材料を用いたの
が第5図の実施例である。第3図のようなロータ
リーエンコーダ用などのパターンでは第5図に示
す実施例の構成にすれば更に直列抵抗が1/2〜1/5
に減少し応答速度は従来例に比べ、6〜20倍に向
上させることができる。
発明の効果
以上のように、本発明によれば光電変換素子の
容量と抵抗が共に小さくなり、その時定数で決ま
る応答速度を従来例の6〜20倍まで向上すること
が可能である。また、光の拡散やもれによるS/
Nの低下を防ぐ効果もあり、エンコーダ用光電変
換素子としてすぐれた特性を実現する。
容量と抵抗が共に小さくなり、その時定数で決ま
る応答速度を従来例の6〜20倍まで向上すること
が可能である。また、光の拡散やもれによるS/
Nの低下を防ぐ効果もあり、エンコーダ用光電変
換素子としてすぐれた特性を実現する。
第1図は従来例の光電変換素子を用いるエンコ
ーダの構成図、第2図は本発明の一実施例の光電
変換素子の構成図、第3図は本発明の異なる実施
例のロータリーエンコーダ用光電変換素子の構成
図、第4図は本発明の異なる実施例の差動構成の
光電変換素子、第5図は本発明の異なる実施例の
金属くし型電極と透明帯状電極を用いる光電変換
素子の構成図である。 5……非晶質半導体薄膜、10,11……透明
くし型電極、10a,11b……突起部、10
b,11b……配線部、12a〜12c……リー
ド線、13……絶縁基板、14……帯状電極。
ーダの構成図、第2図は本発明の一実施例の光電
変換素子の構成図、第3図は本発明の異なる実施
例のロータリーエンコーダ用光電変換素子の構成
図、第4図は本発明の異なる実施例の差動構成の
光電変換素子、第5図は本発明の異なる実施例の
金属くし型電極と透明帯状電極を用いる光電変換
素子の構成図である。 5……非晶質半導体薄膜、10,11……透明
くし型電極、10a,11b……突起部、10
b,11b……配線部、12a〜12c……リー
ド線、13……絶縁基板、14……帯状電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 絶縁性基板上に設けた非晶質半導体薄膜に接
して一方の面に交互に突起部を持つ2つのくし型
電極を形成し、もう一方の面に実質的に前記突起
部のみに対向する帯状電極を形成し、少なくとも
一方の電極は透明電極である光電変換素子。 2 帯状電極を透明電極とし2つのくし型電極を
金属電極とする特許請求の範囲第1項記載の光電
変換素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57201482A JPS5990966A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57201482A JPS5990966A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 光電変換素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5990966A JPS5990966A (ja) | 1984-05-25 |
JPS6260820B2 true JPS6260820B2 (ja) | 1987-12-18 |
Family
ID=16441793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57201482A Granted JPS5990966A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5990966A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0531462Y2 (ja) * | 1985-10-30 | 1993-08-12 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU615622B2 (en) * | 1989-09-13 | 1991-10-03 | Ppg Industries, Inc. | Electrochromic window with polymer layer |
WO2004070820A1 (ja) | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | 配線の作製方法 |
WO2004070822A1 (ja) | 2003-02-06 | 2004-08-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | 半導体装置及び表示装置の製造方法 |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP57201482A patent/JPS5990966A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0531462Y2 (ja) * | 1985-10-30 | 1993-08-12 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5990966A (ja) | 1984-05-25 |
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