(57)【要約】電源デバイスは、様々な種類の基板、そして特に、フレキシブル基板へのデバイスの構築及び応用を容易にする共通構成素子を共有する整流器及びコンデンサを備えている。デバイスの構成部分は、有機導体から製作される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器；
前記整流器の一方の側に接続された共通導体；及び
前記共通導体を含み前記整流器から整流された電流を受け取るコンデンサの組合せであることを特徴する電源。
【請求項２】
前記整流器はダイオード素子を含みかつ前記共通導体は当該素子の一つであることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記共通導体は前記コンデンサに対する一次導体であることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記整流器はダイオード形式の整流器でありかつ前記共通導体は当該整流器の出力及び前記コンデンサの入力であるであることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記整流器は有機半導体を含みかつ前記共通導体は当該半導体に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項６】
アノードと当該アノードに接続された半導体とを有している整流器；
前記半導体に接続された共通導体；
誘電体構成部分を有し、一方の側に前記共通導体を含んでいるコンデンサ；及び
前記誘電体素子の他方の側の導体
の組合せであることを特徴する電源。
【請求項７】
前記電源の構成部分を支持するフレキシブル基板を含むことを特徴とする請求項６に記載の電源。
【請求項８】
前記半導体は有機導体でありかつ当該有機導体は前記共通導体と連通することを特徴とする請求項６に記載の電源。
【請求項９】
前記誘電体素子は有機誘電体であることを特徴とする請求項６に記載の電源。
【請求項１０】
前記電源はフレキシブル基板に支持されかつ前記整流器及びコンデンサは該フレキシブル基板に刷り込みされることを特徴とする請求項６に記載の電源。
【請求項１１】
入力アノードを有している整流器；
前記アノードに接続された半導体構成部分；
前記半導体の下に電気的に連通して配置された共通導体；
前記共通導体の下に配置された誘電体構成部分；及び
前記誘電体構成部分に電気的に連通しかつコンデンサを供給するためにその上に重ね合わされた前記誘電体構成部分を有する別の導体、
の組合せであり、前記アノード及び前記共通導体は、整流可能な電流のソースに電気的に接続されかつ前記共通導体は、前記電源の出力を供給することを特徴する電源。
【請求項１２】
前記半導体構成部分は、有機導体から製作されることを特徴とする請求項１１に記載の電源。
【請求項１３】
前記誘電体構成部分は、有機材料から製作されることを特徴とする請求項１１に記載の電源。
【請求項１４】
前記半導体及び前記誘電体構成部分は、有機材料から製作されることを特徴とする請求項１１に記載の電源。
【請求項１５】
前記電源の構成部分は、フレキシブル基板に支持されることを特徴とする請求項１１に記載の電源。
【請求項１６】
前記５つの構成部分は、前記フレキシブル基板に刷り込まれることを特徴とする請求項１５に記載の電源。
【請求項１７】
前記整流器及び前記コンデンサは、フレキシブル基板によって支持されることを特徴とする請求項１１に記載の電源。
【請求項１８】
前記フレキシブル基板は、誘電体構成部分であることを特徴とする請求項１７に記載の電源。
【請求項１９】
アノードを有している整流器；
前記アノードと共面関係にあり、かつギャップを生成するために該アノードから離間される共通導体；
前記ギャップに配置された半導体；
前記共通導体に隣接する誘電体素子；及び
前記誘電体素子の他方の側の導体
の組合せであることを特徴する電源。
【請求項２０】
アノードを有している整流器；
前記整流器のカソードとして機能する共通導体を含み、該共通導体が第１の組のインターデジテイト・レイヤーまたはフィンガーを有している、コンデンサ；
前記第１の組とインターネストした第２の組のインターデジテイト・レイヤーまたはフィンガーを有している接地導体；及び
前記導体と前記フィンガーとの間の誘電体
を含むことを特徴とする電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１．（技術分野）
本発明は、整流電荷蓄積素子に関し、より特定的には、有機導体、半導体及び絶縁体及び成膜及び電子回路における使用に適するその他の電子材料を用いている印刷またはその他の成膜技法を含んでいる様々な手段によるフレキシブル基板を含んでいる、様々な基板に組み立てられた電子回路に関する。本発明は、特に、ＡＣ入力信号から電子装置に電源を供給するために十分なＤＣパワー（電圧及び電流）を抽出する電源に関する。ＡＣ入力信号は、外部電磁又は静電ＡＣフィールドに結合された誘導性、容量性、またはＬ−Ｃ共振回路から導出されうる。そのように電力が供給される電子回路は、ＲＦＩＤ回路でありうる。
【０００２】
２．（背景技術）
ほとんどの電子回路は、回路素子に電源を供給するために十分な電流出力を有するＤＣ電圧のソースを必要とする。これらの回路の多くは、ＡＣパワー信号を整流しかつフィルタすることによってＤＣパワーを導出する。多くの場合、ＡＣ信号は、電磁結合によって回路素子に供給される。
【０００３】
例えば、受動ＲＦＩＤタグ・システムは、誘導性（Ｈフィールド）または電界（Ｅフィールド）結合を介してＲＦＩＤリーダーからＲＦＩＤタグにパワーを受け取り、かつまた誘導性または電界結合を介してデータをタグからリーダーに伝送することができるように構成されていなければならない。ＲＦＩＤデバイスのアクティベーション・フィールド周波数は、アクティベーション・ソースへの誘導性または容量性結合が利用されるならば１００ｋＨｚ以下から３０ＭＨｚ以上まででありうるかまたは電界結合が利用されるならば数ＧＨｚまででありうる。
【０００４】
現行の業界慣習では、受動タグまたはその他の電子回路への動作電力（オペレーティング・パワー）は、整流器デバイス及び電荷蓄積デバイス、典型的には整流器ダイオードまたは電荷蓄積コンデンサ又はコンデンサの保存（コンサベーション）に接続されたダイオードの組合せを利用することによって導出される。典型的に、これらの素子は、離散回路又はシリコン集積回路内の別個の構成部分として実現される。
【０００５】
インクジェット印刷のような技法によって供給することができる高分子半導体のような薄膜材料及びその他の基板を用いてフレキシブル基板にＲＦＩＤタグのような回路素子を製造するための新しい技術が開発されている。主要な目的は、印刷処理の経済性にアプローチすると同時に、シリコン技術と競争力がある動作特性を有するデバイスを製造することである。
【０００６】
Ｂｅｉｇｅｌの米国特許第４，３３３，０７２号は、ＲＦＩＤ２５タグへの電パワーがタグ・アンテナに誘導的に結合されたリーダー−エナジャイザーに源を発する交番磁界から導出され、かつタグのコンデンサに蓄積された合成ＤＣ電荷を有するアンテナの整流器によって整流される、誘導的に結合されたＲＦＩＤシステムを記述する。
【０００７】
Ｂｅｉｇｅｌの米国特許第５，９７３，５９８号は、基板に、動作パターンにおいて導電性、半導電性及び絶縁性の基板を成膜または印刷することによってフレキシブル基板に形成されたＲＦＩＤタグを記述する。
【０００８】
米国特許第６，０８７，１９６号（Ｓｔｕｒｍ、等）は、インクジェット印刷方法によるフレキシブル基板上の電子回路の製作を記述する。米国特許第６，０３７，７１８号は、エレクトロルミネセンス表示素子にスタックされた有機トランジスタを記述する。米国特許第５，９１５，１９７号は、シリコン処理によって形成された“バリキャップ（ｖａｒｉｃａｐ：バラクター）”ダイオードを記述する。
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、整流器ダイオード及び電荷蓄積コンデンサを構造的に組み合せることによってＡＣ信号をＤＣ電源に変換するための整流及び電荷蓄積を供給する複合デバイスの提供である。
【００１０】
本発明の更なる目的は、ダイオード整流器及びコンデンサを含む複合電源の提供であり、該整流器及びコンデンサは、単一のデバイスにおけるダイオード及び整流器の提供を容易にするために共通の構成部分を共有する。
【００１１】
本発明の別の目的は、対応的にフレキシブルな環境へのデバイスの組み入れを容易にするためにフレキシブル基板に供給することができる上記特性のデバイスの提供である。
【００１２】
本発明の更なる目的は、デバイスの様々な構成部分が、整流器の導体とデバイスのコンデンサ構成部分との間のインタフェースを構成する有機及びその他の導体から製作されうる上記特性のデバイスの提供である。
【００１３】
更に、デバイスは、デバイスの電気的に動作する構成部分としてフレキシブル基板を含みうる。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
図、特にその図１を参照すると、ダイオード整流器１２及びコンデンサ１４とを含んでいる電源１０を示す。ダイオード１２は、導体１６及び半導体１８を含む。ダイオード１２とコンデンサ１４の間の共通導体２０は、コンデンサ１４の誘電体構成部分２２に重ね合わされ、誘電体構成部分２２は、次いで、導体２４に取付けられる。
【００１５】
導体１６は、ＡＣソース３２の一つの端子に電気的に接続されかつ面インタフェース３４で半導体１８の一つの面に電気的に接続される。
【００１６】
共通導体２０は、面インタフェース３８で誘電体構成部分２２に接続されかつ導体２４は、面インタフェース４２で誘電体構成部分２２に接続される。導体２４は、ＡＣソース３２他方の端子４６に接続されかつまた接地出力端子４８としても機能する。整流は、インタフェース３４及び３６を通して導体１６、半導体１８、及び共通導体２０の間で行われる。電荷蓄積は、共通導体２０、誘電体構成部分２２、及び導体２４の間で行われる。整流構成部分の面領域と１６、３４、１８、３６、及び２０インタフェースは、整流において固有な内部寄生コンデンサ特性を低減するために最小化されるのが好ましい。共通導体２０によって供給される容量性構成部分インタフェースの面領域は、ＤＣ電荷蓄積を増大するために最大化されうる。
【００１７】
共通導体２０は、接合部２６にＤＣパワーを供給しかつデバイス１０によって電源が供給される回路は、それによって誘導性的に、磁気的にまたは直接的に通電されうる。
【００１８】
ダイオード構成部分は、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、及びその他のような無機半導体ナノクリスタルを含んでいる、様々な材料から製作されうる。
【００１９】
更に、ポリ（ポリフェニレン−ビニレン）（ＰＰＶ）、その誘導体（デリバティブ）及び共重合体（コポリマー）；ポリフルオレン（ＰＦ）、その誘導体及び共重合体；ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、その誘導体及び共重合体；ポリチオフェン（ＰＴ）、その誘導体及び共重合体；及びその他のような、２５の、共役高分子（コンジュゲート・ポリマー）を用いうる；
ダイオード１２の整流機能は、アノードとして機能する導体１６及びカソードとして機能する共通導体２０を通して実現される。有機または高分子ダイオードの整流特性は、アノードに対して及びカソードに対して異なる導体を通常必要とする。有機及び高分子半導体は、（通常〜１０１３ｃｍ−３の範囲の）低ドーピング濃度を有する半導体と通常考えられる；従って、無機半導体ダイオードで一般的に用いられるｐ−ｎ接合の理論は、ここでは適用されない。
【００２０】
無機ダイオードに対して、アノード及びカソード用の金属電極は、それぞれｐ型及びｎ型半導体へのオーム接点を有する同じ材料でありうる。整流動作は、ｐ−ｎ接合からである。
【００２１】
有機半導体に対して、有機半導体の伝導帯及び価電子帯のエネルギー・レベルに対する金属電極の仕事関数（又はエネルギー・レベル）の相対位置は、整流動作を決定する。従って、アノードの選択は、金、ニッケル、及びそれらの合金のような高い仕事関数であるのが好ましい。また、代替的に、それらに限定されないが、酸化錫インジウム、酸化インジウムを含んでいるある酸化金属も、アノードの候補である。
【００２２】
カソードに対して、選択は、それらに限定されないが、カルシウム、リチウム、マグネシウム、及びその他を含む、低い５つの仕事関数金属であるのが好ましい。近年、アルミニウム：リチウム３％合金及び９７％Ａｌ：ＬｉＦバイレイヤー電極のような、少量の低い仕事関数金属で構成されている金属合金は、カソード材料の選択に対する代替になっている。
【００２３】
コンデンサ誘電体２２用材料は、そのキャパシティ（静電容量）を強化するために好適には高い誘電定数を有する絶縁材料であるべきである。コンデンサ１４の構造は、ダイオードと比較してより大きな領域を供給すべきである。誘電体２２は、適当な誘電定数を有する有機および高分子または無機の絶縁体でありうる。それは、十分な電荷を保持するために十分に大きくあるべきであり、かつそれは、デバイス１０が高速応答時間を有するように十分に小さくあるべきである。現在、ポリスチレン、ポリエチレン、及びポリカーボネートのような高分子材料が理想的な候補である。誘電体２２は、デバイス１０の他の構成部分がフレキシブルであるところではフレキシブルであるべきである。
【００２４】
従来の高分子及び有機デバイス製作が処理されるところではデバイス１０の製作が利用されうる。高分子及び有機薄膜は、スピン−コーティング、インクジェット印刷、ロール−トゥ−ロール・コーディング、及びその他のコーティング方法によって処理することができる。また、有機薄膜は、熱昇華（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）、化学蒸着成長、及び類似する方法によっても成膜されうる。金属電極は、高真空下で熱成膜（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって又はインクジェット印刷処理によって基板に成膜されうる。
【００２５】
通常の材料が利用されるところでは、デバイス１０の構成部分は、当業者によく知られた材料及び処理の使用によってアセンブリすることができる。
【００２６】
図１のデバイス１０が、図１のデバイス１０と同じ参照番号を表示しているデバイス１０のその他の構成部分の全てを有してフレキシブル基板５０に取付けられたときを図２に示す。
【００２７】
図３は、図２のデバイス１０の平面図でありかつフレキシブル基板５０の上部面に重ね合わされたデバイス１０を示す。フレキシブル基板５０は、あらゆる種類の材料から製造しうる。基板５０のような、フレキシブル基板が供給されるとこでは、デバイス１０が、かかるフレキシビリティが示されるような環境において、フレキシブル基板５０を通して、取付けられうるようにデバイス１０の構成部分の全てが対応してフレキシブルであることが望ましい。典型的な基板は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、等のシートまたはストリップである。
【００２８】
デバイス１０の代替実施形態６０を断面で図４に示しかつ図１〜３の対応する構成素子と同じかまたは類似する素子を含み、該構成素子は、図１〜３のそれらと同じ参照番号が設けられている。
図４のデバイス；６０とデバイス１０の間の主な違いは、フレキシブル基板６４に組み入れられる誘電体６２の提供にある。もう一度、フレキシブル基板は、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、等のようなストリップまたはシート・プラスチック材料から製造することができる。
【００２９】
図４のデバイスを図５の平面図に示す。フレキシブル基板６２は、デバイス６０の残りの構成素子の限度を越えて突出しているように示されているが、デバイスは極端に小型化されるということが予期されるので実際の市販されているデバイスがその特定の構成に限定されるということを意図するものではない。
【００３０】
電源デバイス１０の代替実施形態７０を図６に示しかつ図１〜５のデバイスと同じ方法で機能する。しかしながら、実施形態７０の様々な構成素子は、図１〜５の先に説明した実施形態の特性である重ね合わせ関係よりも平面（プレーナー）に配置される。
【００３１】
様々な構成部分の平面関係は、ダイオードの整流器静電容量を最小化しかつまたデバイス製作において様々な効果を供給する。デバイス７０は、低い仕事関数を有しかつギャップ７２を生成するためにターミネートしている導電層７１を含む。導電層７１は、整流ダイオード７４のアノード端子７３を形成する。
【００３２】
高い仕事関数及び第１の導電層７１よりも大きい面を有している共通導電層７６がギャップ７２に設けられかつダイオード７４のカソード並びにコンデンサ８０の上部層７８を構成する。
【００３３】
誘電体基板９０は、導電体７１及び７６の下に設けられかつ有機又はその他の分子半導体１１０は、ギャップを横切る電流路を確立しかつデバイス７０の整流器機能の実行を許可するためにギャップ７２に設けられる。
【００３４】
導電層１１２が誘電体基板９０を横たえかつコンデンサ７０の完了が達成される。ＡＣ回路１２０は、導電層７１に一つの側で接続されかつ回路の接地として動作する層１１２に反対側で接続される。ＤＣ出力は、層７６の１２４に配置される。
【００３５】
デバイス７０の平面構造は、層７１及び７６のような高い及び低い仕事関数導体の反対の組合せ（ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ）を用いることによって反対極性（ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｐｏｌａｒｉｔｙ）の電源の２５のフォーメーションを許可する。
【００３６】
平面デバイス１２０は、図６のデバイス７０の層７１及び７６を含んで図７に示される。しかしながら、デバイス７０のフレキシブル誘電体１１０を含む代わりに、共通層７６への半導体接続としてかつ共通層７６とコンデンサ１２７の層１２６との間の誘電体として機能する共通層１２２が設けられる。
【００３７】
従って、共通の機能を提供するデバイス１２０二つの素子、具体的には、半導体／誘電体層１２２及び共通導電層７６が存在する。層１２６は、高い仕事関数層でありかつデバイス１２０の回路に対する接地として機能する。平面層７１及び７６そして層７６及び層１２２の共通性能は、フレキシブル基板１２８でのデバイス１２０の製作を多いに簡略化する。
【００３８】
ＡＣ入力１３２は、１３４で層７６に接続されるＤＣ出力を伴って２０アノード７１へ一方の側でかつ共通導電層７６へ他方の側で接続される。
【００３９】
デバイスの代替実施形態１４０は、アノード１４４に接続される１４２にＡＣ入力を含むように図８に示される。アノード１４４は、インターデジテート・コンデンサ・ユニット１５０の一方の側１４６に連通する。該一方の側のインターデジテート・コンデンサ層又はフィンガー１５２は、他方の側１５６の対応している層又はフィンガー１５４間に適合する。寄せ集めて組立てたもの全体は、整流及び静電容量効果を生成するために半導体／誘電体材料１５８によって内部に封入されるか又は被せられる。デバイス１５０は、フレキシブル基板上の成膜に特に適しており、かつ導電性インク、有機高分子、等のような成膜導体の様々なよく確立された方法を受け入れる余地がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の教示に従って構築されたデバイスを示す。
【図２】
フレキシブル基板に取付けられたデバイスを示す断面図である。
【図３】
図２のデバイスの平面図である。
【図４】
フレキシブル基板のデバイスにおける組み入れを示す断面図である。
【図５】
図４のデバイスの平面図である。
【図６】
本発明のデバイスの代替実施形態の図である。
【図７】
本発明の別の実施形態の断面図である。
【図８】
本発明の更に別の実施形態の平面における略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
2004515070.tif 000011
2004515070.tif 000012
2004515070.tif 000013
2004515070.tif 000014
2004515070.tif 000015
2004515070.tif 000016
2004515070.tif 000017
2004515070.tif 000018
2004515070.tif 000019
2004515070.tif 000020
2004515070.tif 000021
2004515070.tif 000022
2004515070.tif 000023
2004515070.tif 000024
2004515070.tif 000025
2004515070.tif 000026
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515070.tif 000027
2004515070.tif 000028
【国際調査報告】
2004515070.tif 000029
2004515070.tif 000030
2004515070.tif 000031