JPS63233340A - 焦電型赤外線センサ− - Google Patents
焦電型赤外線センサ−Info
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- JPS63233340A JPS63233340A JP62067317A JP6731787A JPS63233340A JP S63233340 A JPS63233340 A JP S63233340A JP 62067317 A JP62067317 A JP 62067317A JP 6731787 A JP6731787 A JP 6731787A JP S63233340 A JPS63233340 A JP S63233340A
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Classifications
-
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
交血立１
本発明は、感度および耐熱性を改善した高分子無電型赤
外線センサーに関する。
外線センサーに関する。
ｌ１韮」
一般に焦電型赤外線センサーは、自発分極を有する焦電
体の膜ないしは薄層体の両面に電極膜を形成してなる焦
電素子を感熱素子として用い、入射する赤外線の受光量
の変化に基づいて発生する分極の温度変化により生じた
電界を焦電素子の両面に発生させ、これを適宜増幅して
検出するという基本的構成を有する。
体の膜ないしは薄層体の両面に電極膜を形成してなる焦
電素子を感熱素子として用い、入射する赤外線の受光量
の変化に基づいて発生する分極の温度変化により生じた
電界を焦電素子の両面に発生させ、これを適宜増幅して
検出するという基本的構成を有する。
このような赤外線センサーに用いられる焦電素子を構成
するために、従来より用いられてきた焦電材料（焦電体
）を、その物性定数とともに次表１に示す。
するために、従来より用いられてきた焦電材料（焦電体
）を、その物性定数とともに次表１に示す。
上表１を見て分るように、高分子焦電体であるポリフッ
化ビニリデン（以下しばしばｒＰＶＤＦ」と略記する）
は、ＬｉＴａＯ３をはじめとする無機系焦電材料に比べ
て焦電係数えは低いが、誘電率ｅｒも小さいため、電圧
で信号を検出する場合における性能指数α＝λ／εｒ−
Ｃｖ（但し、Ｃｖは体積比熱）は、無機材料中最高のＬ
ｉＴ ａ Ｏｓに匹敵する値を示し、焦電素子としての
利用が広く期待されるところである。しかしながら、Ｐ
ＶＤＦは、安定な使用温度の上限の目安としてのギュー
リ一温度を示さず、また焦電性付与のために行なわれた
分極処理の温度（通常６０〜１２０℃）に近い温度にす
ると急激に焦電性が低下するため、耐熱安、定性の観点
からその普及が妨げられていた。また、耐熱安定性に劣
ることは、ある程度は高分子系焦電材料の宿命であると
ころからして、その欠点を補って余りある感度（性能指
数）の向上も望まれるところである。
化ビニリデン（以下しばしばｒＰＶＤＦ」と略記する）
は、ＬｉＴａＯ３をはじめとする無機系焦電材料に比べ
て焦電係数えは低いが、誘電率ｅｒも小さいため、電圧
で信号を検出する場合における性能指数α＝λ／εｒ−
Ｃｖ（但し、Ｃｖは体積比熱）は、無機材料中最高のＬ
ｉＴ ａ Ｏｓに匹敵する値を示し、焦電素子としての
利用が広く期待されるところである。しかしながら、Ｐ
ＶＤＦは、安定な使用温度の上限の目安としてのギュー
リ一温度を示さず、また焦電性付与のために行なわれた
分極処理の温度（通常６０〜１２０℃）に近い温度にす
ると急激に焦電性が低下するため、耐熱安、定性の観点
からその普及が妨げられていた。また、耐熱安定性に劣
ることは、ある程度は高分子系焦電材料の宿命であると
ころからして、その欠点を補って余りある感度（性能指
数）の向上も望まれるところである。
ｌ豆旦亘濃
したがって本発明の目的は、感度ならびに耐熱性の向上
した高分子焦電素子を使用した焦電型赤外線センサーを
提供することにある。
した高分子焦電素子を使用した焦電型赤外線センサーを
提供することにある。
ｌ且二且１
本発明者らの研究によれば、適当な熱処理を経て結晶化
度を高めたフッ化ビニリデン系共重合体フィルムは、従
来のＰＶＤＦ焦電体フィルムには見られない程度の耐熱
安定性を示すだけでなく、無電材料として使用される低
周波領域での比誘電率の著しい低下により性能指数の著
しい向上を示すことが見出された。
度を高めたフッ化ビニリデン系共重合体フィルムは、従
来のＰＶＤＦ焦電体フィルムには見られない程度の耐熱
安定性を示すだけでなく、無電材料として使用される低
周波領域での比誘電率の著しい低下により性能指数の著
しい向上を示すことが見出された。
本発明の焦電型赤外線センサーは、このような知見に基
づくものであり、赤外線入射窓に向けて、両面に出力取
出用の電極を配設した焦電体フィルムを配置してなり、
該焦電体フィルムが結晶化度が６０％以上であり、２５
℃、０．１〜１０Ｈｚの低周波域における比誘電率が１
０以下であるフッ化ビニリデン共重合体の配向分極体か
らなることを特徴とするものである。
づくものであり、赤外線入射窓に向けて、両面に出力取
出用の電極を配設した焦電体フィルムを配置してなり、
該焦電体フィルムが結晶化度が６０％以上であり、２５
℃、０．１〜１０Ｈｚの低周波域における比誘電率が１
０以下であるフッ化ビニリデン共重合体の配向分極体か
らなることを特徴とするものである。
の 体・説
本発明の赤外線センサーで用いる焦電体フィルムは、フ
ッ化ビニリデンを主要成分、好ましくは３７〜９５モル
％、特に好ましくは５５〜９０モル％とする共重合体か
らなり、結晶化度が６０％以上、ｏ、ｉ〜１０Ｈｚの低
周波域における比誘電率が１０以下のものである。同時
に、複素誘電率の虚部が、−１００℃〜０℃の範囲内で
０．６以下であることが好ましい。
ッ化ビニリデンを主要成分、好ましくは３７〜９５モル
％、特に好ましくは５５〜９０モル％とする共重合体か
らなり、結晶化度が６０％以上、ｏ、ｉ〜１０Ｈｚの低
周波域における比誘電率が１０以下のものである。同時
に、複素誘電率の虚部が、−１００℃〜０℃の範囲内で
０．６以下であることが好ましい。
フッ化ビニリデンと共重合させるべきコモノマーは、フ
ッ化ビニリデンと共重合可能であり、上記結晶化度なら
びに比誘電率を与える共重合体フィルムを形成可能なも
のであれば、基本的には任意であるが、トリフッ化工・
チレン、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、トリ
フッ化クロロエチレンなどの含フッ素子ツマ−が適して
いる（これはフッ化ビニリデン共重合体における安定−
なβ晶ρ形成効果が、異種成分の混入に大きく係ってい
るからである）。二元または三元共重合体が適している
が、例えば、合計で４０モル％程度までの少量成分を含
むより多元の共重合体を用いることも可能である。
ッ化ビニリデンと共重合可能であり、上記結晶化度なら
びに比誘電率を与える共重合体フィルムを形成可能なも
のであれば、基本的には任意であるが、トリフッ化工・
チレン、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、トリ
フッ化クロロエチレンなどの含フッ素子ツマ−が適して
いる（これはフッ化ビニリデン共重合体における安定−
なβ晶ρ形成効果が、異種成分の混入に大きく係ってい
るからである）。二元または三元共重合体が適している
が、例えば、合計で４０モル％程度までの少量成分を含
むより多元の共重合体を用いることも可能である。
フッ化ビニリデン共重合体には、無機質充填剤、赤外線
吸収剤、結晶核剤等の添加物を含ませることもできる。
吸収剤、結晶核剤等の添加物を含ませることもできる。
フッ化ビニリデン共重合体は、例えば０．１〜１０００
μｍ程度のフィルム形態で用いられる。
μｍ程度のフィルム形態で用いられる。
フィルム化のためには、押出、プレス、ロール圧延等の
任意の方法が用いられるほか、キャスティング法が好ま
しく用いられる。フィルム成形体の結晶化度を高め、比
誘電率を低下するために、熱処理することが極めて好ま
しい。熱処理は、フッ化ビニリデン共重合体の、キュー
リ一温度（結晶転移温度）−５℃の温度と、融点との間
で、フィルム成形体を保持することにより行なわれる。
任意の方法が用いられるほか、キャスティング法が好ま
しく用いられる。フィルム成形体の結晶化度を高め、比
誘電率を低下するために、熱処理することが極めて好ま
しい。熱処理は、フッ化ビニリデン共重合体の、キュー
リ一温度（結晶転移温度）−５℃の温度と、融点との間
で、フィルム成形体を保持することにより行なわれる。
ここで、融点とは、昇温速度１０℃／分で昇温したとき
のＤＳＣ（ディファレンシャル、スキャニング、カロリ
ーメータ）曲線において最大の吸熱ピークを与える温度
であり、キューリ一温度とは、最大吸熱ピークよりも低
温側に現われるピークまたはショルダーであり、複数あ
るときは、熱処理の目的のためには融点に近いピークま
たはショルダーを与える温度を基準とする。熱処理はで
きるだけ完全な結晶化を完了させるべく、３０分以上、
より好ましくは２時間以上行う。処理時間の上限は、生
産効率の観点のみより定まり、通常２日以下である。
のＤＳＣ（ディファレンシャル、スキャニング、カロリ
ーメータ）曲線において最大の吸熱ピークを与える温度
であり、キューリ一温度とは、最大吸熱ピークよりも低
温側に現われるピークまたはショルダーであり、複数あ
るときは、熱処理の目的のためには融点に近いピークま
たはショルダーを与える温度を基準とする。熱処理はで
きるだけ完全な結晶化を完了させるべく、３０分以上、
より好ましくは２時間以上行う。処理時間の上限は、生
産効率の観点のみより定まり、通常２日以下である。
このような熱処理を通じて、結晶化度が６０％以上、よ
り好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上：
２５℃での比誘電率（０，１〜１０Ｈｚ）が１０以下、
より好ましくは９以下；好ましくは一１００℃〜０℃の
温度域における複素誘電率の虚部が０．６以下、より好
ましくは０゜４以下；特に好ましくは０．３以下のフッ
化ビニリデン共重合体フィルムが得られる。
り好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上：
２５℃での比誘電率（０，１〜１０Ｈｚ）が１０以下、
より好ましくは９以下；好ましくは一１００℃〜０℃の
温度域における複素誘電率の虚部が０．６以下、より好
ましくは０゜４以下；特に好ましくは０．３以下のフッ
化ビニリデン共重合体フィルムが得られる。
ここで結晶化度は、Ｘ線の散乱ピークの面積の面積比よ
り求められる。より詳しくは、結晶格子によるシャープ
なピークの面積をＳｃ、非結晶部分によるブロードなピ
ークの面積をＳａとしたとき、結晶化度ＸｃはＸ ｃ
＝ Ｓ ｃ ／ （Ｓ ｃ ＋ Ｓ ａ ）で求められ
る。また、上述した一１００’〜ｏ℃の温度域における
複素誘電率の虚部のピークは、非結晶部分の存在による
ものである。また、複素誘電率は、東洋装機社製「レオ
ログラフ・ソリッド」による測定値に基づいている。
り求められる。より詳しくは、結晶格子によるシャープ
なピークの面積をＳｃ、非結晶部分によるブロードなピ
ークの面積をＳａとしたとき、結晶化度ＸｃはＸ ｃ
＝ Ｓ ｃ ／ （Ｓ ｃ ＋ Ｓ ａ ）で求められ
る。また、上述した一１００’〜ｏ℃の温度域における
複素誘電率の虚部のピークは、非結晶部分の存在による
ものである。また、複素誘電率は、東洋装機社製「レオ
ログラフ・ソリッド」による測定値に基づいている。
上記熱処理後、あるいは熱処理と並行して、フィルム成
形体に電場を印加して配向分極を行う。
形体に電場を印加して配向分極を行う。
この条件は、ポリフッ化ビニリデン圧電体膜の製造の際
とほぼ同様であり、例えば１０ＫＶ／ｃｍ以上、絶縁破
壊電圧未満の電圧を、１０秒以上、好ましくは５分以上
印加することにより配向分極処理が行なわれる。
とほぼ同様であり、例えば１０ＫＶ／ｃｍ以上、絶縁破
壊電圧未満の電圧を、１０秒以上、好ましくは５分以上
印加することにより配向分極処理が行なわれる。
なお、上記のようにフッ化ビニリデン共重合体フィルム
に熱処理を施して結晶化度を高めることは、圧電体分野
においては、既に行われていることである。特に、高周
波領域においてフィルム面に垂直方向の電気機械結合係
数ｋｔを向上した超音波トランスジューサ用の圧電素子
材料を与えるために、熱処理したフッ化ビニリデン共重
合体フィルムの使用が提案されている（特開昭５１−２
３４３９号公報、特開昭５６−１１１２８１号公報等）
。ＰＶＤＦが、優れた圧電材料であるだけテナ＜、有用
な焦電材料であることを考慮すれば、上述したフッ化ビ
ニリデン共重合体フィルムの焦電材料としての利用も、
当然考慮されたことであろうと考えられる。しかしなが
ら、従来、ＰＶＤＦに代わり、上記のようなフッ化ビニ
リデン共重合体フィルムが高感度焦電材料として実用化
されている事実はない。これには、次のようないくつか
の理由が考えられる。
に熱処理を施して結晶化度を高めることは、圧電体分野
においては、既に行われていることである。特に、高周
波領域においてフィルム面に垂直方向の電気機械結合係
数ｋｔを向上した超音波トランスジューサ用の圧電素子
材料を与えるために、熱処理したフッ化ビニリデン共重
合体フィルムの使用が提案されている（特開昭５１−２
３４３９号公報、特開昭５６−１１１２８１号公報等）
。ＰＶＤＦが、優れた圧電材料であるだけテナ＜、有用
な焦電材料であることを考慮すれば、上述したフッ化ビ
ニリデン共重合体フィルムの焦電材料としての利用も、
当然考慮されたことであろうと考えられる。しかしなが
ら、従来、ＰＶＤＦに代わり、上記のようなフッ化ビニ
リデン共重合体フィルムが高感度焦電材料として実用化
されている事実はない。これには、次のようないくつか
の理由が考えられる。
１）共重合体化による焦電材料としての特性向上が認識
されなかフたこと。事実、本発明にかかるフッ化ビニリ
デン共重合体フィルムも、ＰＶＤＦフィルムと比較して
、焦電係数λ（Ｃ／ ｃ ｍ ２・ｋ）だけを取り出せ
ば、後記実施例で示すように、特に優れるわけではなく
、むしろ若干低い程度である。したがって、誘電率も含
めた性能指数−レベルでの特性向上に目が向けられなか
ったことが、フッ化ビニリデン共重合体フィルムの焦電
材料としての実用化を阻んでいたものと推定される。
されなかフたこと。事実、本発明にかかるフッ化ビニリ
デン共重合体フィルムも、ＰＶＤＦフィルムと比較して
、焦電係数λ（Ｃ／ ｃ ｍ ２・ｋ）だけを取り出せ
ば、後記実施例で示すように、特に優れるわけではなく
、むしろ若干低い程度である。したがって、誘電率も含
めた性能指数−レベルでの特性向上に目が向けられなか
ったことが、フッ化ビニリデン共重合体フィルムの焦電
材料としての実用化を阻んでいたものと推定される。
２）上記のようなフッ化ビニリデン共重合体フィルムは
、高周波特性を重んする超音波トランスデユーサ−用素
子材料として開発されたものであるが、高周波領域での
比話電率は、ＰＶＤＦもフッ化ビニリデン共重合体も大
差はない（後記実施例参照）。したがって、結晶化を進
めたフッ化ビニリデン共重合体が、低周波域において著
しく小さい比誂電率を示すことが充分に認識されなかっ
た。
、高周波特性を重んする超音波トランスデユーサ−用素
子材料として開発されたものであるが、高周波領域での
比話電率は、ＰＶＤＦもフッ化ビニリデン共重合体も大
差はない（後記実施例参照）。したがって、結晶化を進
めたフッ化ビニリデン共重合体が、低周波域において著
しく小さい比誂電率を示すことが充分に認識されなかっ
た。
３）超音波トランスデユーサ−用素子材料としての使用
を考慮する場合、結晶化度の上昇は、フィルムの脆弱化
を招く。したがって、ｋｔの向上が得られる範囲内で、
結晶化度の上昇は却って抑制する必要性がある。このた
め、従来のフッ化ビニリデン系共重合体フィルムにおい
ては結晶化度の向上が充分でなく、従って本発明所定の
効果も得られなかった。
を考慮する場合、結晶化度の上昇は、フィルムの脆弱化
を招く。したがって、ｋｔの向上が得られる範囲内で、
結晶化度の上昇は却って抑制する必要性がある。このた
め、従来のフッ化ビニリデン系共重合体フィルムにおい
ては結晶化度の向上が充分でなく、従って本発明所定の
効果も得られなかった。
しかしながら、本発明者等によれば、結晶化を進めたフ
ッ化ビニリデン共重合体フィルムは、焦電素子で問題と
される０、１〜１０Ｈｚのような低周波域においてＰＶ
Ｉ）Ｆの２／３以下というような顕著に低い比屈電率を
与え、これにより著しい性能改善が得られるだけでなく
、耐熱性も著しく向上することを見出して本発明に到達
したものである。
ッ化ビニリデン共重合体フィルムは、焦電素子で問題と
される０、１〜１０Ｈｚのような低周波域においてＰＶ
Ｉ）Ｆの２／３以下というような顕著に低い比屈電率を
与え、これにより著しい性能改善が得られるだけでなく
、耐熱性も著しく向上することを見出して本発明に到達
したものである。
第１図（Ａ）は、このようなフッ化ビニリデン共重合体
フィルムを組み込んだ本発明の赤外線センサーの一実施
例のいくぶん模式化した正断面であり、第１図（Ｂ）は
その等価回路図である。
フィルムを組み込んだ本発明の赤外線センサーの一実施
例のいくぶん模式化した正断面であり、第１図（Ｂ）は
その等価回路図である。
第１図（Ａ）を参照して、この赤外線センサーにおいて
、赤外線入射窓１ａを頂部に開口させた金属ケース（キ
ャップ）１内には、その窓部１ａに内接してエチレン系
樹脂膜等からなる赤外線透過窓材２が配置される。この
赤外線透過窓材２の下方には、受光側に例えば厚さが０
．０５μｍのＩＴＯ（インジウム−すず−オキサイド）
や、Ｎｉ−Ｃｒ等の表面電極３、逆側にＩＴＯ等の透明
４重材料あるいは例えば厚さが０．０５μｍ以上のＡＩ
やＮｉ−Ｃｒ等からなる裏面電極４を設けた、本発明に
かかる厚さが例えば０．１〜１０００μｍのフッ化ビニ
リデン共重合体フィルムからなる焦電素子５が配設され
る。この素子５は、固定リング６に接着剤等により接着
固定され、受光側電極５は、ＦＥＴ７ （本例ではＮ型
）のゲートと接続され、裏面電極４はリード線８ａを通
って接地される。素子７と並列にゲート−接地間には、
抵抗Ｒｇが挿入される。他方、ＦＥＴ７のドレインは、
リード線８ｂを通して＋Ｖ（２〜１２ボルト）の電圧源
と接続され、ソースはリード線８Ｃと接続される。また
上記各部は、キャップの下部、リード線８ｂ、８ｃ等に
より台板９に、例えば接着固定されて、概ね密閉構造を
与えている。
、赤外線入射窓１ａを頂部に開口させた金属ケース（キ
ャップ）１内には、その窓部１ａに内接してエチレン系
樹脂膜等からなる赤外線透過窓材２が配置される。この
赤外線透過窓材２の下方には、受光側に例えば厚さが０
．０５μｍのＩＴＯ（インジウム−すず−オキサイド）
や、Ｎｉ−Ｃｒ等の表面電極３、逆側にＩＴＯ等の透明
４重材料あるいは例えば厚さが０．０５μｍ以上のＡＩ
やＮｉ−Ｃｒ等からなる裏面電極４を設けた、本発明に
かかる厚さが例えば０．１〜１０００μｍのフッ化ビニ
リデン共重合体フィルムからなる焦電素子５が配設され
る。この素子５は、固定リング６に接着剤等により接着
固定され、受光側電極５は、ＦＥＴ７ （本例ではＮ型
）のゲートと接続され、裏面電極４はリード線８ａを通
って接地される。素子７と並列にゲート−接地間には、
抵抗Ｒｇが挿入される。他方、ＦＥＴ７のドレインは、
リード線８ｂを通して＋Ｖ（２〜１２ボルト）の電圧源
と接続され、ソースはリード線８Ｃと接続される。また
上記各部は、キャップの下部、リード線８ｂ、８ｃ等に
より台板９に、例えば接着固定されて、概ね密閉構造を
与えている。
このような構造の赤外線センサーの作用を説明すると、
通常は入射窓１ａの前面に配置され０゜１〜１０Ｈｚ程
度の低周波数で回転するチョッパー１０の、例えば扇形
の開口部を通して入射した赤外線は、その入射光量に応
じた温度変化を素子５に与え、分極の温度変化に応じて
素子両面に発生した電界がＦＥＴ７によりインピーダン
ス変換されて、そのソースより出力として取り出される
ことになる。
通常は入射窓１ａの前面に配置され０゜１〜１０Ｈｚ程
度の低周波数で回転するチョッパー１０の、例えば扇形
の開口部を通して入射した赤外線は、その入射光量に応
じた温度変化を素子５に与え、分極の温度変化に応じて
素子両面に発生した電界がＦＥＴ７によりインピーダン
ス変換されて、そのソースより出力として取り出される
ことになる。
以下、製造例により本発明を更に具体的に説明する。
’ＪＪ ’ＩＷｕ１１
重合仕込比である、フッ化ビニリデン７３ｍｏ１％、ト
リフッ化エチレン２２ｍｏ１％、フッ化ビニル５ ｍ
ｏ１％とほぼ等しい組成を有するηｉｎｈ （温度３
０℃における濃度０．４ｇ／ｄｉのジメチルホルムアミ
ド溶液として測定したインヒーレントビスコシティー）
が１．２３ｄｌ／Ｈの共重合体を、溶融Ｔ−ダイ押出し
成形により、厚さ５０μのフィルムとした。このフィル
ムのＤｓｃ曲線（昇降温速度１０℃／分）を第２図に示
すが、明確なキューリ一点の存在を示している。このフ
ィルムを１４８℃で２時間熱処理し、その後、配向−分
極操作を行なった。配向分極極は、９０℃で１００ＭＶ
／ｍの電界強度で３０分行い、その後電界を印加した状
態で室温まで冷却した。
リフッ化エチレン２２ｍｏ１％、フッ化ビニル５ ｍ
ｏ１％とほぼ等しい組成を有するηｉｎｈ （温度３
０℃における濃度０．４ｇ／ｄｉのジメチルホルムアミ
ド溶液として測定したインヒーレントビスコシティー）
が１．２３ｄｌ／Ｈの共重合体を、溶融Ｔ−ダイ押出し
成形により、厚さ５０μのフィルムとした。このフィル
ムのＤｓｃ曲線（昇降温速度１０℃／分）を第２図に示
すが、明確なキューリ一点の存在を示している。このフ
ィルムを１４８℃で２時間熱処理し、その後、配向−分
極操作を行なった。配向分極極は、９０℃で１００ＭＶ
／ｍの電界強度で３０分行い、その後電界を印加した状
態で室温まで冷却した。
製造例２
重合仕込比であるフッ化ビニリデン７７ｍｏｌ％、トリ
フッ化エチレン２１０１０１％、フッ化ビニル２ ｍ
ｏ１％とほぼ等しい組成を有するηｉｎｈが３．０８の
共重合体を、ジメチルホルムアミドに溶解し、キャスト
法により３０μのフィルムを得た。このフィルムのＤＳ
Ｃ吸熱ピークを第３図に示すが製造例１で示したと同様
に明確なキューリ一点が存在する。
フッ化エチレン２１０１０１％、フッ化ビニル２ ｍ
ｏ１％とほぼ等しい組成を有するηｉｎｈが３．０８の
共重合体を、ジメチルホルムアミドに溶解し、キャスト
法により３０μのフィルムを得た。このフィルムのＤＳ
Ｃ吸熱ピークを第３図に示すが製造例１で示したと同様
に明確なキューリ一点が存在する。
このフィルムを１４８℃で２４時間熱処理し、製造例１
と同様の配向分極操作を行なった。
と同様の配向分極操作を行なった。
上記各製造例で作成された焦電体フィルムの焦電係数、
ＩＨｚおよび５０ＭＨｚでの比誘電率、ならびにＩＨｚ
における性能指数を、市販ＰＶＤＦ焦電体フィルム（呉
羽化学工業製、商品面「ポリフッ化ビニリデンパイロフ
ィルム」。前記表１に記載のもの。）のデータとともに
下表２に示表２ 上表２を見れば分る通り、本発明によるフッ化ビニリデ
ン共重合体からなる焦電体フィルムは、焦電係数自体は
、ＰＶＤＦ焦電体フィルムのそれに比べてむしろ小さい
が、低周波域での比誘電率εｒが著しく小さいため、焦
電素子としての性能指数は、４０〜５０％と顕著な向上
を示している。
ＩＨｚおよび５０ＭＨｚでの比誘電率、ならびにＩＨｚ
における性能指数を、市販ＰＶＤＦ焦電体フィルム（呉
羽化学工業製、商品面「ポリフッ化ビニリデンパイロフ
ィルム」。前記表１に記載のもの。）のデータとともに
下表２に示表２ 上表２を見れば分る通り、本発明によるフッ化ビニリデ
ン共重合体からなる焦電体フィルムは、焦電係数自体は
、ＰＶＤＦ焦電体フィルムのそれに比べてむしろ小さい
が、低周波域での比誘電率εｒが著しく小さいため、焦
電素子としての性能指数は、４０〜５０％と顕著な向上
を示している。
更に、第４図には、上記製造例１および比較例の焦電体
フィルムについて、レオログラフ・ソリッド（東洋測機
製作所（株）製）を用いて測定した複素誘電率の温度依
存性を示す。比較例ＰＶＤＦの６５曲線に見られる一６
０℃〜０℃のピークおよびＣ′の増大はフッ化ビニリデ
ン系樹脂における非晶質部分の分子運動を反映している
ものである。これに対し、本発明の製造例１の焦電体フ
ィルムは、特にε”のピークが０．３以下（約０．２）
と顕著に小さく結晶化度が高いことを示している。
フィルムについて、レオログラフ・ソリッド（東洋測機
製作所（株）製）を用いて測定した複素誘電率の温度依
存性を示す。比較例ＰＶＤＦの６５曲線に見られる一６
０℃〜０℃のピークおよびＣ′の増大はフッ化ビニリデ
ン系樹脂における非晶質部分の分子運動を反映している
ものである。これに対し、本発明の製造例１の焦電体フ
ィルムは、特にε”のピークが０．３以下（約０．２）
と顕著に小さく結晶化度が高いことを示している。
性能試験
製造例２と同様にして作成した厚さが２５μｍの焦電体
フィルムを素子５として用いて、前記第１図（Ａ）、（
Ｂ）で説明した構造の赤外線センサーを構成し、入射エ
ネルギー密度を２．７４Ｘ１０−’ｗ／ｃｍ２として、
チョッパ周波数を０゜１６〜ＩＨｚの範囲で変化させて
出力電圧を測定した。
フィルムを素子５として用いて、前記第１図（Ａ）、（
Ｂ）で説明した構造の赤外線センサーを構成し、入射エ
ネルギー密度を２．７４Ｘ１０−’ｗ／ｃｍ２として、
チョッパ周波数を０゜１６〜ＩＨｚの範囲で変化させて
出力電圧を測定した。
同様の試験を前記比較例の市販ＰＶＤＦ焦電体フィルム
を素子５として用いて行った。
を素子５として用いて行った。
結果をまとめて、第５図に示す。
更に、上記のようにして形成した二種の赤外線センサー
を８５℃で放置し、一定時間経過後に、再度出力を測定
する方法で耐熱性を測定した。結果をそ°れぞれのセン
サーの耐熱試験前の出力に対する比でプロットしたのが
第６図である。
を８５℃で放置し、一定時間経過後に、再度出力を測定
する方法で耐熱性を測定した。結果をそ°れぞれのセン
サーの耐熱試験前の出力に対する比でプロットしたのが
第６図である。
第５図、第６図の結果は、本発明の赤外線センサーが、
従来のＰＶＤＦ素子を用いるものに比べて、感度的にも
、耐熱安定性においても、著しく改善されていることを
示す。
従来のＰＶＤＦ素子を用いるものに比べて、感度的にも
、耐熱安定性においても、著しく改善されていることを
示す。
ｌ豆旦豆遇
上述したように、本発明によれば、結晶化度を高め、低
周波領域での比誘電率を低下させたフッ化ビニリデン共
重合体製の無電体フィルムを組み込むことにより、感度
ならびに耐熱性の著しく改善された赤外線センサーが提
供される。
周波領域での比誘電率を低下させたフッ化ビニリデン共
重合体製の無電体フィルムを組み込むことにより、感度
ならびに耐熱性の著しく改善された赤外線センサーが提
供される。
第１図（Ａ）は本発明の赤外線センサーの一実施例の正
断面図、第１図（Ｂ）は同赤外線センサーの等価回路図
である。第２図および第３図は、−それぞれ製造例１．
２により得られた焦電体フィルムのＤＳＣチャート：第
４図は製造例１および比較例の焦電体フィルムの複素誘
電率の温度依存性を示すグラフ；第５図は製造例２およ
び比較例の素子を組み込んだ赤外線センサーの出力特性
測定結果を示すグラフ、第６図は同じく８５℃での耐熱
試験結果である。 第１図（Ａ） 第５図 ０．＋ ０．２ ０．５ １
２ ５ １０ｆ−ヨフパー周渡秋（Ｈｚ） 第６図 耐熱性テスト（８５’Ｃ） テス ト時間（Ｈｒ） 手続補正書 昭和６３年３月ｌ１日
断面図、第１図（Ｂ）は同赤外線センサーの等価回路図
である。第２図および第３図は、−それぞれ製造例１．
２により得られた焦電体フィルムのＤＳＣチャート：第
４図は製造例１および比較例の焦電体フィルムの複素誘
電率の温度依存性を示すグラフ；第５図は製造例２およ
び比較例の素子を組み込んだ赤外線センサーの出力特性
測定結果を示すグラフ、第６図は同じく８５℃での耐熱
試験結果である。 第１図（Ａ） 第５図 ０．＋ ０．２ ０．５ １
２ ５ １０ｆ−ヨフパー周渡秋（Ｈｚ） 第６図 耐熱性テスト（８５’Ｃ） テス ト時間（Ｈｒ） 手続補正書 昭和６３年３月ｌ１日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、赤外線入射窓に向けて、両面に出力取出用の電極を
配設した焦電体フィルムを配置してなり、該焦電体フィ
ルムが結晶化度が６０％以上であり、２５℃、０．１〜
１０Ｈｚの低周波域における比誘電率が１０以下である
フッ化ビニリデン共重合体の配向分極体からなることを
特徴とする焦電型赤外線センサー。 ２、該焦電体フィルムが１００℃以上のキュリー温度を
有する特許請求の範囲第１項に記載の赤外線センサー。 ３、該焦電体フィルムの複素誘電率の虚部のピークが−
１００℃〜０℃の範囲内で０．６以下である特許請求の
範囲第１項に記載の赤外線センサー。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62067317A JPS63233340A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 焦電型赤外線センサ− |
| EP88302297A EP0283264B1 (en) | 1987-03-20 | 1988-03-16 | Pyroelectric infrared sensor |
| DE88302297T DE3884833T2 (de) | 1987-03-20 | 1988-03-16 | Pyroelektrischer Infrarotfühler. |
| US07/168,317 US4851682A (en) | 1987-03-20 | 1988-03-18 | Pyroelectric infrared sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62067317A JPS63233340A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 焦電型赤外線センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63233340A true JPS63233340A (ja) | 1988-09-29 |
| JPH0529255B2 JPH0529255B2 (ja) | 1993-04-28 |
Family
ID=13341521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62067317A Granted JPS63233340A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | 焦電型赤外線センサ− |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4851682A (ja) |
| EP (1) | EP0283264B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63233340A (ja) |
| DE (1) | DE3884833T2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982360B2 (en) | 2009-05-14 | 2011-07-19 | The Neothermal Energy Company | Apparatus and method for ferroelectric conversion of heat to electrical energy |
| US8344585B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-01-01 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for conversion of heat to electrical energy using a new thermodynamic cycle |
| US8350444B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-01-08 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for conversion of heat to electrical energy using polarizable materials and an internally generated poling field |
| US8946538B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-02-03 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from condensers |
| US9000651B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-04-07 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from various sources and a vehicle comprising the apparatus |
| US9166139B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-10-20 | The Neothermal Energy Company | Method for thermally cycling an object including a polarizable material |
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|---|---|---|---|---|
| US5352895A (en) * | 1992-02-19 | 1994-10-04 | Nohmi Bosai Ltd. | Pyroelectric device |
| US5635812A (en) * | 1994-09-29 | 1997-06-03 | Motorola, Inc. | Thermal sensing polymeric capacitor |
| DE19547934A1 (de) * | 1995-12-22 | 1997-06-26 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Herstellung einer pyroelektrischen Mischung |
| JP3289677B2 (ja) * | 1998-05-25 | 2002-06-10 | 株式会社村田製作所 | 赤外線センサ |
| JP2004045330A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Ricoh Co Ltd | 非接触温度検知装置 |
| EP1952108A1 (en) * | 2005-11-22 | 2008-08-06 | Matsushita Electric Works, Ltd | Infrared detector and process for fabricating the same |
| US7960776B2 (en) * | 2006-09-27 | 2011-06-14 | Cornell Research Foundation, Inc. | Transistor with floating gate and electret |
| CN102175328B (zh) * | 2010-12-29 | 2014-03-26 | 郑州炜盛电子科技有限公司 | 双通道热释电红外传感器 |
| EP2657588B1 (en) * | 2012-04-27 | 2015-01-28 | Belenos Clean Power Holding AG | Method for obtaining a piezoelectric liner for a high pressure storage vessel |
| DE102015223362A1 (de) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Minimax Gmbh & Co. Kg | Explosionsgeschütztes Gehäuse für Mittel zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3769096A (en) * | 1971-03-12 | 1973-10-30 | Bell Telephone Labor Inc | Pyroelectric devices |
| JPS5651379B1 (ja) * | 1971-04-07 | 1981-12-04 | ||
| JPS5123439B2 (ja) * | 1971-11-05 | 1976-07-16 | ||
| US3809920A (en) * | 1972-08-25 | 1974-05-07 | Us Navy | Polymeric pyroelectric detector |
| FR2446045A1 (fr) * | 1979-01-04 | 1980-08-01 | Thomson Csf | Transducteur piezo-electrique a element en polymere et son procede de fabrication |
| EP0118757A3 (en) * | 1983-02-10 | 1987-10-07 | Daikin Kogyo Co., Ltd. | Polymeric ferro-electric material |
| US4577132A (en) * | 1983-07-05 | 1986-03-18 | Toray Industries, Inc. | Ultrasonic transducer employing piezoelectric polymeric material |
| JPS6179124A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | Nok Corp | 焦電型赤外線センサ |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP62067317A patent/JPS63233340A/ja active Granted
-
1988
- 1988-03-16 EP EP88302297A patent/EP0283264B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-16 DE DE88302297T patent/DE3884833T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-18 US US07/168,317 patent/US4851682A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7982360B2 (en) | 2009-05-14 | 2011-07-19 | The Neothermal Energy Company | Apparatus and method for ferroelectric conversion of heat to electrical energy |
| US8344585B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-01-01 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for conversion of heat to electrical energy using a new thermodynamic cycle |
| US8350444B2 (en) | 2009-05-14 | 2013-01-08 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for conversion of heat to electrical energy using polarizable materials and an internally generated poling field |
| US8946538B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-02-03 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from condensers |
| US9000651B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-04-07 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from various sources and a vehicle comprising the apparatus |
| US9166139B2 (en) | 2009-05-14 | 2015-10-20 | The Neothermal Energy Company | Method for thermally cycling an object including a polarizable material |
| US9780278B2 (en) | 2009-05-14 | 2017-10-03 | The Neothermal Engergy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from condensers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0283264A3 (en) | 1989-10-04 |
| DE3884833D1 (de) | 1993-11-18 |
| EP0283264A2 (en) | 1988-09-21 |
| US4851682A (en) | 1989-07-25 |
| EP0283264B1 (en) | 1993-10-13 |
| DE3884833T2 (de) | 1994-02-10 |
| JPH0529255B2 (ja) | 1993-04-28 |
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