JPS63127131A - カラ−センサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は色を識別するカラーセンサーに関するものであ
る。

従来の技術 近年エレクトロニクスの発達によりセンサーは情報入力
用デバイスとして重要性が増している。

中でも光により情報を入力する光センサーや、色を識別
するカラーセンサーがいっそう注目をあびている。カラ
ーセンサーは産業用、特に生産ラインでの品質管理を目
的としたａポットの目として、あるいは医療、家電分野
における色測定、色ムラ判別用にニーズが高まっている
。

現在市販されているカラーセンサーの構造は二種類あり
、一つはアモルファスシリコン太陽電池の上に光の三原
色である赤、緑、青のカラーフィルターをのせ三つの独
立した回路を構成し、ある波長の光に対する各々の太陽
電池の電流値の割合から色を判断するものである。

このカラーセンサーは色の識別能力は優れているが構造
が複雑で高価であり、また三つの回路に流れる電流を比
較するため高度な演算処理回路を必要とする。

もう一つは、二つのフォトダイオードを一体化したｐｎ
ｐタイプのもので、ある波長の光に対するそれぞれのフ
ォトダイオードを流れる電流の比率から色を判断するも
のである。このタイプのカラーセンサーは３原色フィル
ターを使っていないため構造は簡単であるが、シリコン
特有の性質とじて−を色領域の感度が弱く、青、緑の識
別が困難な場合がある。

発明が解決しようとする問題点 前述したように、現在市販されているカラーセンサーは
構造が複雑であるがゆえに高価であったり、またはシリ
コンを母材とするために青色領域の感度が弱かったりす
るという問題点を有している。

本発明は上記の問題点を解決するもので、簡単な構造で
安価かつ可視光領域で十分な感度を有す□るカラーセン
サーを提供することを目的とする。

問題点を解決するためのｆ段 本発明のカラーセンサーは、異なる吸収スペクトルを有
する有機色素を用いて作られた有機光電池を２個以上組
み合せてなる。

以下本発明について更に詳しく説明する。

有機色素はその分子構造や結晶構造の違いにより可視光
領域に様々な吸収スペクトルを有し、可視光を効率良く
吸収し、電子的にエネルギーの高い励起分子を生成する
。この励起分子は電場がかかっていると容易に電荷分離
し電子を放出し電流が流れる。

−・般に有機色素はＰ型半導体的挙動を示すことから、
ＡｎやＩｎのような仕事関数の小さな全屈を色素と接合
させることでショー２トキー障壁が界面に形成される。

また一方１色素をＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＯ，ＺｎＳ、
Ｚｎ５ｅのようなｎ型半導体と接合させることでも界面
にｐｎ接合が形成され、内部電場がかかった状態となる
。

このような接合界面に光が照射されると上記の原理で電
荷分離し、光起電力が生じ有機光電池となる。

有機光電池はキャリアの移動度が遅く、光電変換効率は
無機系光電池に比べるとかなり低いが、電圧は数百ｍＶ
を示すものもあり、十分信号として取り出すことができ
る。また直流電圧をあらかじめかけておけば、電流値を
信号として取り出すことも可ず克である。

異なる吸収スペクトルを有する色素は、ある波長の光に
対し光電変換効率が異なり、光起電力の差が現われてく
る。異なる色素を用いて二つ以上の有機光電池を作成し
組み合せることで、ある波長の光に対する個々の光電池
の起電力の比から色を判断することができる。

本発明においては、色素が可視光領域で異なる吸収スペ
クトルを有することから三原色フィルターの役目も兼ね
ており、構造が簡単で製造が容易であるため、安価なカ
ラーセンサーになりうる。

ｍ１図に本発明におけるカラーセンサーノ構造の一例を
示す。

ガラス基板ｌの裏面に透明導電性膜２を設け、その上に
ＡｎやＩｎのような金属層又はＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ｚｎ
Ｏ，ＺｎＳ、−Ｚ　ｎ　Ｓ　ｅ　（７）ようなｎ型半導
体層３１、色素（１）層４１及び裏面電極５１よりなる
第１の有機光電池、ならびに上記金属層又は半導体層３
２１色素（２）層４２及び裏面電極５２よりなる第２の
有機光電池が併置された構造となっている。なお記号６
１．６２及び６３はリードフレームである。

図示したのは有機光電池を２個組み合せた構造であり、
これで十分にカラーセンサーとしての機能を有するが、
２個以北組み合せることも任意である。

本発明に用いられる色素は、可視光領域に吸収を持ち光
電変換能力を有しておれば、どのようなものでも使用し
うる。

具体的化合物としては、メロシアニン、フタロシアニン
、クロロフィルシアニン、スクワリリウム、アゾ、ペリ
レン系化合物が挙げられるが、その他電子写真感光体の
電荷発生材料として使われる・ものならば使用しうる０
組み合せる色素としては吸収スペクトルが４００〜５５
０ｎｍにピークをもつものと５５０〜７００ｎｍにピー
クをもつものを組み合せることが望ましいが、光起電力
の大きさも考慮しなくてはいけないため、可視光領域の
ある波長に対する光起電力に差があるものであれば良い
。

色素の層は真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーテ
ィング等の方法で形成したり、またポリマーに色素を均
一に分散させ塗布しても良い。

この場合のポリマーとしては可視光に対し透明でかつ極
性の高いものが好ましい０例としてはポリカーボネート
、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリアクリロニトリル等が挙げられが、これら
に制限されるものではない、またポリアセチレン、ポリ
ピロール、ポリアニリン等の導電性ポリマーも使用しう
る。

色素層はＡ交、Ｉｎなどの金属とショットキー障壁を形
成したり、又はＺｎＯ，ＣｄＳなどのｎ型半導体とＰｎ
接合を形成していることが必要である。

裏面電極としてはＰ型半導体とオーミック接合するＡｕ
、Ｐｔなどの仕事関数の大きな金属が用いられる。

本発明におけるカラーセンサーの特徴は色素の光電変換
能力を利用していることで、色素の分子構造結晶構造を
変えることで、ある領域の光に対する感度を高めること
も回部である。

即ち色素分子の設計と組み合せにより高感度なカラーセ
ンサーになりうる。

以下、具体的に実施例により本発明を説明するが１本発
明は下記の実施例のみに限定されるものではない。

実施例 赤色の顔料２．９−ジメチルキナクリドン２００ｍｇと
、青色の顔料無金属フタロシアニン２００ｍｇを、それ
ぞれジクロロエタン５ｃｃに溶かし、ステンレスポール
にて２４時間ボールミル分散を行なった。その後ポリカ
ーボネートをバインダーポリマーとして、それぞれに１
００　ｍ　ｇ加えさらに３時間ボールミル分散を行なっ
た。

ＣｄＳを電着させた２枚の導電性ガラス上に、２．９−
ジメチルキナクリドンと無金属フタロシアニンの樹脂分
散液をそれぞれスピンコーターにて塗布し薄膜を形成し
た。これらをオーブン中５０℃で４時間数こし、溶媒の
ジクロロエタンを十分揮発させ乾燥させた後に、Ａｕを
色素層上に真空蒸着させて裏面電極とし、二つの有機光
電池を作成した。これら二つの光電池を組み合せ第３図
に示したような構造のカラーセンサーとした。

２台のデジタルマルチメーターをそれぞれの光電池に接
続し、ある波長に対する光起電力を測定した。

４０Ｗのタングステンランプを光源とし、外部光を遮断
した１府室中で干渉フィルター（東芝硝子製）又は３原
色カラーフィルター（ＨＯＹＡ製）を介してカラーセン
サーに光を照射した。

各波長に対する光起電力とその比（キナクリドンの光起
電力／フタロシアニンの光起電力）を第１表に示す。

第１表 第１表に示すように、照射光に対する光起電力比は波長
が短波長から長波長になるに従い小さくなっており、〜
対−の対応をしていると言える。

従って光起電力比を求めることで照射光の色が判断でき
る。

発明の効果 以上のように色素の光電変換能力を利用し、それを組み
合せることで簡単な構造かつ十分な感度を有する安価な
カラーセンサーを提供することが可使になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーセンサーの構造の一例を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　異なる吸収スペクトルを有する有機色素を用いて作
   られた有機光電池を２個以上組み合せてなるカラーセン
   サー。 ２　色素が可視光領域で光電変換能力を有するものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のカラーセンサー。