ナノ技術進化論Ⅰ

無気力と 情に流され なれ染まる 己に克つと ひとり会見  

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【産総研からの２つの成果】

有機系の材料を用いた太陽電池は、製法が簡便で、生産
コストを安くでき、軽量化・大面積化が可能で、さらに
は柔軟性を付与できるといった特長があり大きな注目を
集めている。有機系の太陽電池としては、色素増感型、
有機薄膜型、量子ドット型の発電セルが研究段階にある。
通常、色素増感型電池の製造は、まず透明電極付きガラ
ス基板上に二酸化チタンの多孔質膜を作製する。この多
孔質膜に色素を吸着させた後、白金がコーティングされ
たガラス基板を対極として、ガラス基板間の隙間に電解
液を注入し、封止剤などで封止して太陽電池セルを作製
するが、対極に用いられている白金は、レアメタルで希
少価値が高く、近年自動車の触媒用や燃料電池向けに急
激に増大。省資源とコスト低減化の観点から、白金に代
わる対極材料の開発が求められていた。

対極材料として、導電性に優れ大量合成も可能になって
きたカーボンナノチューブに着目し、多層カーボンナノ
チューブ（MWNT）を用いた場合、MWNTは粉末状で
取り扱いが難しい。そこで、高分子材料同士のナノ混合
化や各種ナノサイズ粒子やフィラー（充填材）を高分子
にナノ分散させ、ナノコンポジット材料の研究してきた。

MWNTとイオン液体（IL）が親和性が高い性質を利用し
表面改質することでゲル化させMWNTの分散させることが
できる。さらに、導電性を向上させるために、IL-MWNT
と、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）：ポリス
チレンスルホニウム（PEDOT:PSS）と混合し遠心分離す
ると、三元系導電性材料（IL-MWNT/ PEDOT:PSS）が得
られ、ILが介在することにより、MWNTとPEDOT:PSSとの
親和性が高まり、三元系コア・シェル型の分散性、成形
性が飛躍的に改善できる。

やはり、代替素材ができた。それも日本でというわけで
知恵の絞りようと言うことを実証した。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　





従来の赤外線暗視撮像技術による撮像、表示、録画は、
モノクロ、モノカラー（単色）あるいは疑似カラーであ
るため視認性の面で問題がある。高感度光検出素子や高
感度撮像技術の開発で、演色性をもつカラー画像として
撮像できる赤外線撮像装置を実現した。上図（上）は、
紙に印刷した白抜き文字を赤、緑、青の各色の塗料で着
色したものを被写体として撮像したものであり、図(上)
は蛍光灯照明下における通常のカラー画像例、図(下)は
今回開発した撮像技術による暗闇における赤外線暗視撮
像例。表色に改善の余地はあるものの、この場合も可視
光下における被写体の色をかなり再現できていることが
わかる。

図12　発明による撮像装置を示す図

図１　列フォトトランジスタのコレクタが接続されている列線に負荷抵抗器が
　　　取り付けられているフォトトランジスタの従来の２次元のアレイの回路図

図４　本発明のメモリーブロックを備える光センサーアレイデバイスを示す図

 

［実施形態１］（高感度、及び／又はより良好な信号
対雑音比を有する光センサーアレイデバイス）図３は、
光センサーアレイ１０と、第１駆動手段２０－１、第２
駆動手段２０－２及び電流検出手段２０－３を含む周辺
回路２０とを備える、本発明による光センサーアレイデ
バイスを示す。光センサーアレイ１０は、第１方向と第
２方向に配置される複数の光センサーと、第１グループ
複数接続手段１０００－１、１０００－２、－－－、
１０００－ｋ、－－－、１０００－ｎと、第２グループ
複数接続手段２０００－１、２０００－２、－－－、
２０００－ｊ、－－－、２０００－ｍとを備える。光セ
ンサーは各々、第１グループ複数接続手段の一つ、及び
第２グループ複数接続手段の一つに接続され、第１グル
ープ複数接続手段の選択された一つ１０００－ｋと、第
２グループ複数接続手段の選択された一つ２０００-jと
の交差位置において、複数の光センサーから光センサー
１０－ｊ－ｋが選択される。図３は、選択されたグルー
プの複数接続手段が第１グループ複数接続手段である事
例を示す。

その図では、符号１を有する矢印は、第１グループ複数
接続手段が延在する第１方向を示しており、一方、符号
２を有する矢印は、第２グループ複数接続手段が延在す
る第２方向を示す。第１方向及び第２方向は互いに交差
する。光センサーアレイ内の各光センサーの電気情報は、
以下の検出方法に従って検出される。１つのグループの
複数接続手段が、第１グループ複数接続手段及び第２グ
ループ複数接続手段から選択され（この実施形態では、
第１グループ）、更に、選択されたグループ（この実施
形態では、第１グループ）の複数接続手段から１つの接
続手段が選択され、第１駆動手段２０－１によって、第
１電位から第２電位に駆動される一方、選択されたグル
ープ（この実施形態では、第１グループ）の複数接続手
段のうちの残りは第１電位に維持され、その後、第１駆
動手段は、高インピーダンス出力状態に切り替わる。第
２駆動手段によって、選択されていないグループ（この
実施形態では、第２グループ）の複数接続手段の各々一
つずつを第３電位から第４電位に駆動した後第４電位か
ら第３電位に逐次駆動する一方、選択されていないグル
ープ（この実施形態では、第２グループ）の複数接続手
段の残りを第３電位に維持することによって、選択され
たグループ（この実施形態では、第１グループ）の複数
接続手段の選択された一つに接続されている光センサー
からの光電電流が、選択されたグループ（この実施形態
では、第１グループ）の複数接続手段の選択された一つ
を通して、おおよそ第２電位において、電流検出手段２
０－３によって逐次検出される。

選択されていないグループの複数接続手段の一つを通し
て光センサーに供給される第４電位と、選択されたグル
ープの複数接続手段の選択された一つを通して光センサ
ーに供給される第２電位との組み合わせによって、光セ
ンサーからの光電電流が得られるようになる。選択され
ていないグループの複数接続手段の一つを通して光セン
サーに供給される第３電位と、選択されたグループの複
数接続手段の選択された一つを通して光センサーに供給
される第１電位との組み合わせによって、リーク電流以
外の、光センサーからの光電電流が遮断される。こうし
て、目標光学像の下で、光センサーアレイ１０内の各光
センサーからの各電気情報が、電流検出手段２０－３の
出力端子２０－３－３から逐次得られる。電流検出の開
始時に、電流検出手段２０－３の入力端子の電位が、可
能な限り第２電位に近い値に維持される。おおよそ第２
電位において光センサーからの光電電流を検出すること
は、図３に示されるような、反転入力２０－３－１及び
非反転入力２０－３－２のような差動入力を有する電流
検出増幅器２０－３によって実現することができる。非
反転入力２０－３－２に第２電位が供給され、一方、反
転入力２０－３－１は、選択されたグループの複数接続
手段の選択された一つにスイッチされる。

本発明では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のような
カラーフィルタフィルムの組み合わせを、光センサー上
に配置することができる。カラーフィルタが選択された
グループの複数接続手段に沿って配置されるとき、選択
されていないグループの接続手段を逐次駆動することに
よって、光センサーアレイ上の画像のＲ、Ｇ、Ｂ情報を
逐次読み出すことができる。
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関連特許（「光センサーアレイ、光センサーアレイデバ
イス、撮像装置、及び光センサーアレイの検出方法」特
開2010-34872 ）を見る限り、うっへぇ～、何のこっちゃ
ということになるが、要は如何に、感度良く、正答性良
い演算・検出する回路をつくるかということに腐心して
いるとが理解されるだろう。