温度計測方法
【課題】広い温度範囲に渡り高精度な計測を可能にする温度センサーを提供する事。
【解決手段】温度センサーは、温度の計測条件を第一条件へと設定する設定ステップと、計測条件にて第一の温度計測を命ずる命令ステップと、第一の温度計測の終了か第二の温度計測の実行かを判断する判断ステップと、第二の温度計測の計測条件を再設定する再設定ステップとを有する。計測される温度が第一の温度計測の計測範囲外にあった際に、第二の温度計測を異なった計測範囲にて行い、各計測範囲にて温度計測は精密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
【解決手段】温度センサーは、温度の計測条件を第一条件へと設定する設定ステップと、計測条件にて第一の温度計測を命ずる命令ステップと、第一の温度計測の終了か第二の温度計測の実行かを判断する判断ステップと、第二の温度計測の計測条件を再設定する再設定ステップとを有する。計測される温度が第一の温度計測の計測範囲外にあった際に、第二の温度計測を異なった計測範囲にて行い、各計測範囲にて温度計測は精密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体表面の温度を計測する温度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の温度計測方法は、例えば、特許文献１に記載されている様な面状温度センサーが
用いられていた。面状温度センサーでは、計測セルが行列状に配置され、各計測セル内で
薄膜トランジスターと抵抗体とが直列接続されていた。抵抗体の電気抵抗は温度依存性を
持つので、これを利用して温度が計測された。具体的には、計測の際に、薄膜トランジス
ターをオン状態とした上で、抵抗体に電流を通し、その電流値（抵抗体の電気抵抗）の変
化を計測して、各計測セルの温度を計測していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の面状温度センサーを用いた温度計測方法は、計測それ自体が温度
変動を招き、計測結果に信頼感を抱けないという課題があった。即ち、電気抵抗を測定す
る抵抗体と薄膜トランジスターとが直接結ばれており、しかも薄膜トランジスターをオン
状態として計測する為に、薄膜トランジスターの自己発熱が抵抗体の温度を上げ、正確な
温度計測の妨げとなっていた。加えて、電気抵抗の温度依存性が弱い為に、従来の面状温
度センサーを用いた温度計測方法は、僅かな温度変化の計測を行いがたいという課題があ
った。この様に、従来の面状温度センサーを用いた温度計測方法は、計測結果に信頼感を
抱けず、計測分解能も低いという課題があった。換言すれば、高性能で実用的な温度計測
方法が存在しない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決する為になされたものであり、以下の形態
又は適用例として実現する事が可能である。
【０００６】
（適用例１） 本適用例に係わる温度計測方法は、薄膜トランジスターをオン状態とし
、薄膜トランジスターに接続される容量素子の一端を初期電位に充電する第一工程と、薄
膜トランジスターのゲート電極に第一電位を供給して薄膜トランジスターを第一オフ状態
とし、第一オフ状態を維持する第二工程と、一端の電位を検出する第三工程と、を有し、
第一工程、第二工程、及び第三工程を実行した結果、一端の電位が初期電位の９５％から
１００％の範囲にある場合には、更に、第一工程と、ゲート電極に第二電位を供給して薄
膜トランジスターを第二オフ状態とし、第二オフ状態を維持する第四工程と、第三工程と
、を行う事を特徴とする。
薄膜トランジスターはマイクロメーター単位で形成できるため、この構成によれば、空
間分解能が数マイクロメーターと極めて高い温度センサーを実現できる。又、この構成に
よれば、温度の計測期間と計測結果の出力期間とを分ける事ができるので、計測時に薄膜
トランジスターが自己発熱することなく、正確な温度測定が実現する。更に、計測される
温度が最初の温度計測の計測範囲外にあった際に、次の温度計測を異なった計測範囲にて
行い、各計測範囲にて温度計測は精密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度
計測を行う事ができる。換言すれば、高性能で実用的な温度計測方法を提供できる。
【０００７】
（適用例２） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第一電位より第二電位の方
が低い事が好ましい。
低温の計測には時間が掛かるが、この構成によれば、二回目の温度計測が低温の計測を
対象としているので、平均すると比較的短時間で精密な温度計測を広い範囲で行う事がで
きる。
【０００８】
（適用例３） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第二工程の期間より第四工
程の期間の方が長い事が好ましい。
この構成によれば、一回目の温度計測が短時間ので、平均すると比較的短時間で精密な
温度計測を行う事ができる。
【０００９】
（適用例４） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第一工程、第四工程、及び
第三工程を実行した結果、一端の電位が初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合
には、更に、第一工程と、ゲート電極に第三電位を供給して薄膜トランジスターを第三オ
フ状態とし、第三オフ状態を維持する第五工程と、第三工程と、を行う事が好ましい。
この構成によれば、計測される温度が一回目や二回目の温度計測の計測範囲外にあった
際に、更に三回目の温度計測を異なった計測範囲にて行い、各計測範囲にて温度計測は精
密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
【００１０】
（適用例５） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第二電位より、第三電位の
方が低い事が好ましい。
低温の計測には時間が掛かるが、この構成によれば、一回目、二回目、三回目と温度計
測が進むに従い、より低温の計測を対象として行くので、平均すると比較的短時間で精密
な温度計測を広い範囲で行う事ができる。
【００１１】
（適用例６） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第四工程の期間より第五工
程の期間の方が長い事が好ましい。
この構成によれば、一回目、二回目、三回目と温度計測が進むに従い、計測時間が長く
なって行くので、平均すると比較的短時間で精密な温度計測を広い範囲で行う事ができる
。
【００１２】
（適用例７） 上記適用例に係わる温度計測方法において、薄膜トランジスターと容量
素子とを計測セルに備えた温度センサーを用い、温度センサーは、第一の方向に沿って配
置され、計測セルを選択する第一選択回路を備え、計測セルは第一の方向に沿って複数個
配置される事が好ましい。
この構成によれば、計測セルを第一の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第
一の方向に関する温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第一の方向に沿って異な
っていても、温度を場所の関数として定量的に正確に計測できる。
【００１３】
（適用例８） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、第
一の方向と交差する第二の方向に沿って配置され、計測セルを選択する第二選択回路を備
え、計測セルは第二の方向に沿って複数個配置される事が好ましい。
この構成によれば、計測セルを第二の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第
二の方向に関する温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第二の方向に沿って異な
っていても、温度を場所の関数として定量的に正確に計測できる。
【００１４】
（適用例９） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、計測セルは第一薄膜
トランジスターと第二薄膜トランジスターとを備え、第一薄膜トランジスターと第二薄膜
トランジスターとは差動トランジスター対をなし、第一薄膜トランジスターのゲート電極
は薄膜トランジスターのソース電極又はドレイン電極の一方に接続される事が好ましい。
この構成によれば、各計測セルに差動トランジスター対が設けられている為に、面状の
温度センサーが大面積となっても、高精細になっても、高精度に温度を計測する事ができ
る。
【００１５】
（適用例１０） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとを備え、第三薄膜トランジスターは
第一薄膜トランジスターに接続され、第四薄膜トランジスターは第二薄膜トランジスター
に接続され、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとは、第一選択回路及び
第二選択回路にて制御される事が好ましい。
この構成によれば、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとが第一の方向
及び第二の方向での選択回路の一部として機能するので、第一の方向及び第二の方向に於
ける温度の情報が干渉する事を防げる。
【００１６】
（適用例１１） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備え、第五薄膜トランジスターと
第六薄膜トランジスターとはカレントミラー対をなし、第一薄膜トランジスターと第五薄
膜トランジスターとの間に第三薄膜トランジスターが配置され、第二薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターとの間に第四薄膜トランジスターが配置される事が好ましい。
この構成によれば、薄膜トランジスター群がカレントミラー型差動増幅回路を構成する
ので、温度を電圧に変換した上で増幅できる。即ち、温度を正確に計測できる。
【００１７】
（適用例１２） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、第一薄膜トランジスターと第二
薄膜トランジスターとは第一電源に接続され、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トラン
ジスターとは第七薄膜トランジスターに接続され、第七薄膜トランジスターは第二電源に
接続される事が好ましい。
この構成によれば、第七薄膜トランジスターが定電流源と成り得るので、第一薄膜トラ
ンジスターのゲート電位の増幅が線型となり、温度を正確に計測できる。
【００１８】
（適用例１３） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第五薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとがＮ型であり、第二電源が負電源
である事が好ましい。
この構成によれば、Ｎ型の薄膜トランジスターで温度センサーを実現できる。
【００１９】
（適用例１４） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第五薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとがＰ型であり、第二電源が正電源
である事が好ましい。
この構成によれば、Ｐ型の薄膜トランジスターで温度センサーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係わる温度センサーを模式的に示す斜視外観図。
【図２】実施形態１に係わる温度センサーの計測原理を説明する図。
【図３】実施形態１に係わる温度センサーの回路を説明する図。
【図４】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際のタイミングチャートを説明する図。
【図５】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の計測ステップを説明する図。
【図６】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の測温期間を説明する図。
【図７】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の等価回路図。
【図８】実施形態１に係わる温度センサーで使用される各種回路の平面レイアウトを説明する図で、（ａ）は出力回路、（ｂ）は列選択トランジスター、（ｃ）は計測セル。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。尚、以下の図面においては、各層
や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとする為、各層や各部材毎に縮尺を異ならし
めてある。
【００２２】
（実施形態１）
「温度センサーの概要」
図１は、本実施形態に係わる温度センサーを模式的に示す斜視外観図である。以下、図
１を用いて、まず温度センサーの概要を説明する。
【００２３】
本実施形態に係わる温度センサー１は、外部コントローラー７と基板２、及びケーブル
７２とを有している。ケーブル７２は外部コントローラー７と基板２とを電気的に接続す
る。外部コントローラー７は温度の計測を制御する制御装置７１や、必要に応じて、他の
電子機器とのインターフェースや電源などを有している。制御装置７１は中央演算装置（
ＣＰＵ）や記憶装置（メモリー）などから構成され、温度計測に関する各種プログラムを
実行する。
【００２４】
温度センサー１は、柔軟なプラスチックフィルムなどの可撓性を有する基板２を利用し
ている。基板２には計測セル（ｉ，ｊ）が行列状に複数個配置され、計測回路３をなして
いる。各計測セルには薄膜トランジスターＴ０（以降単にＴ０と略称する事がある）と容
量素子Ｃｐとが備えられている（図３参照）。尚、本願では、薄膜トランジスターＴ０と
その他の薄膜トランジスターとを区別する為に、この薄膜トランジスターを計測用薄膜ト
ランジスターＴ０と命名する。容量素子Ｃｐは計測用薄膜トランジスターＴ０のソース電
極又はドレイン電極の一方に接続されている。トランジスターのソース電極とドレイン電
極とは電位に応じて入れ替わるが、以降は説明の便宜上、容量素子Ｃｐが接続している電
極を、計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイン電極とする。温度は、充電工程と検出工
程とを用いて計測される。第一工程は充電工程で、計測用薄膜トランジスターをオン状態
にし、容量素子Ｃｐの一端を初期電位（ここでは第一電極を正電源電位Ｖdd）に充電する
。次いで第二工程として、計測用薄膜トランジスターＴ０のゲート電極に第一電位を供給
する事で、Ｔ０を第一オフ状態とする。Ｔ０をオフ状態として維持している期間が温度の
計測期間に相当する。計測期間には、Ｔ０のオフ電流により容量素子Ｃｐの電位は増減す
る。この現象を利用して、温度が計測される。主には容量に充電した電荷がオフ電流で減
少する現象を利用して温度が計測されるが、これとは反対に、空の容量にオフ電流で充電
する現象を利用して温度計測を行っても良い。計測期間が終了した後に容量素子Ｃｐの一
端の電位を検出するのが第三工程で、第二工程と第三工程とを合わせて検出工程となる。
検出工程にて検出された電位を第一高電位と呼ぶ。この第一高電位が初期電位と異なって
居れば（第一高電位が初期電位の９５％未満で有れば）、この第一高電位に対応する温度
が照会される。一方、第一高電位が初期電位とほぼ等しければ（第一高電位が初期電位の
９５％以上１００％以下の範囲にある場合には）、充電工程と検出工程とを繰り返す。こ
の際に、計測期間にＴ０のゲート電極に供給する電位を第一電位とは異なる第二電位とす
る。こうして計測用薄膜トランジスターＴ０が配置されている部位の温度が計測される。
【００２５】
図１に戻って説明を続ける。
基板２には、計測回路３の他に、出力回路４と、第一選択回路５１と、第一処理回路５
２と、第二選択回路６１と、第二処理回路６２と、が設けられている。計測回路３に配置
された複数の計測セルは、計測回路３の外周部に配置された第一選択回路５１と第二選択
回路６１とにより、順次選択される。基板２の一辺を第一の方向（ｘ軸に平行な方向で、
行方向とする）とし、第一の方向と交差する（ほぼ直交する）別の方向を第二の方向（ｙ
軸に平行な方向で、列方向とする）とすると、第一選択回路５１と第一処理回路５２とは
、計測回路３の外側で第一の方向に沿って形成され、第二選択回路６１と第二処理回路６
２とは、計測回路３の外側で第二の方向に沿って形成される。計測セルは第一の方向に沿
って複数個形成されると共に、第一選択回路５１によって、第一の方向で選択される。同
様に、計測セルは第二の方向に沿って複数個形成されると共に、第二選択回路６１によっ
て、第二の方向で選択される。選択された計測セルは出力回路４と接続され、温度計測が
なされる。こうして行列状に配置された計測セルにて順次温度が測定され、温度に関する
面分布が得られる。
【００２６】
「計測原理」
図２は、本実施形態に係わる温度センサーの計測原理を説明する図である。以下、図２
を参照して、温度を計測する原理を説明する。
【００２７】
図２は、Ｎ型薄膜トランジスターの伝達特性が温度依存性を有する様子を示している。
トランジスターの伝達特性は、一般にオン状態とオフ状態と閾値下状態とに分類される。
オン状態とは、チャンネル形成領域の少なくとも一部にチャネルが形成され、ドレインコ
ンダクタンスが高い状態である。即ち、ゲート電圧が閾値電圧よりも高く、図２の場合、
ゲート電圧が閾値電圧の１．５Ｖ程度以上である。シリコンを用いた薄膜トランジスター
では、チャネルはソースドレイン領域と同一伝導型になっている。オン状態に於けるソー
スドレイン電流をオン電流という。オフ状態とは、整流作用が働いている状態で、ドレイ
ンコンダクタンスが低い状態である。シリコンを用いた薄膜トランジスターでは、チャン
ネル形成領域が真性又はソースドレイン領域と逆伝導型になっており、ドレイン端のＰＮ
接合には逆バイアスが印加されている。オフ状態でのゲート電圧は、伝達特性が急激に立
ち上がる電圧（図２の場合、ゲート電圧が０Ｖ程度）よりも低くなっている。オフ状態に
於けるソースドレイン電流をオフ電流という。閾値下状態とは、オン状態とオフ状態との
間の状態で、図２の場合、ゲート電圧が０Ｖ程度から１．５Ｖ程度の間に有る状態である
。以上が一般の定義であるが、本願のオフ状態とは一般のオフ状態と閾値下状態とを含み
、一般のオン状態以外の状態を指す。即ち、本願のオフ状態とはゲート電圧が閾値電圧よ
りも低い状態を指す。ゲート電圧が閾値電圧より低いとは、Ｎ型薄膜トランジスターでは
ゲート電圧が閾値電圧よりもマイナス側に有る事を意味し、Ｐ型薄膜トランジスターでは
ゲート電圧が閾値電圧よりもプラス側に有る事を意味する。尚、ゲート電圧Ｖgsとは、ソ
ース電位に対するゲート電位である。以下、本明細書では、ゲート電極に印加されるとト
ランジスターにオン状態をもたらす電位を高電位と呼び、オフ状態をもたらすゲート電位
を低電位と呼ぶ。
【００２８】
オン状態もオフ状態も、いずれも温度依存性を有するが、オフ状態に於ける温度依存性
が強い。これはオフ電流値がフェルミ関数の広がりに対して最も敏感に変化する為である
。オフ電流は、電子−正孔対の熱生成や、プールフレンケル効果を伴うフォノンアシステ
ッドトネリング、バンド間トネリングなどの機構に起因する。フェルミ関数は、僅かな温
度変化でも指数関数的に変化して、これらの機構（取り分け、電子−正孔対の熱生成やプ
ールフレンケル効果を伴うフォノンアシステッドトネリング）に強く影響する。その為に
オフ電流値の温度依存性は極めて強くなる。実際に図２から、２００℃のオフ電流は５０
℃のオフ電流の千倍程度になっている事が判る。これに対して、同じ温度変化の際にオン
電流は数倍しか増えていない。即ち、オフ電流は温度に対してオン電流よりも１０００倍
近く敏感で有る事になる。大雑把に云って、温度が５０℃上昇する毎にオフ電流は１０倍
になり、従って温度が５℃上昇しただけで、オフ電流は２６％も増加する。要するにほん
の僅かの温度変化であっても、オフ電流値は計測可能な大きな変化を示すので、高精度な
温度計測が実現する事になる。
【００２９】
温度は、最初に容量に充電した電荷がオフ電流により増減する現象を利用して、計測さ
れる。計測用薄膜トランジスターＴ０のオフ電流は温度に応じて激しく変化するので、温
度に応じて容量に蓄積された電荷量も変化する。この電荷量の変化（又は容量電位の変化
）を計量する事で温度が計測される。本実施形態では、容量電位を第一薄膜トランジスタ
ーＴ１のゲート電位とし、これが第二薄膜トランジスターのゲート電位と比較される。即
ち、第二薄膜トランジスターＴ２は基準トランジスターとして動作している。両ゲート電
位間の相違は差動増幅され、計測セルに於ける温度は電圧値又は電流値として出力される
。
【００３０】
「回路」
図３は、本実施形態に係わる温度センサーの回路を説明する図である。以下、図３を参
照して、温度センサーの回路を説明する。尚、Ｎ型薄膜トランジスターのソースドレイン
は、両者を比較して電位の高い方がドレインになり、電位の低い方がソースとなる。参考
の為に、図３には各薄膜トランジスターのソースドレインをそれぞれｓとｄとで記載して
ある。
【００３１】
まず図１を用いて説明する。
温度センサー１は計測回路３と出力回路４、第一選択回路５１、第一処理回路５２、第
二選択回路６１、第二処理回路６２とを有する。計測回路３には計測セル（ｉ，ｊ）がＭ
行Ｎ列の行列状に配置されている。ＭとＮは１以上の整数である（１≦ｉ≦Ｍ、１≦ｊ≦
Ｎ）。第一選択回路５１は第一の方向に関してＭ行の行線Ｒ（ｉ）から特定の一本の行線
を選択する。従って、第一選択回路５１は行選択回路でもある。第一選択回路５１にはシ
フトレジスターやデコーダーが使用される。第一処理回路５２は第一選択回路５１からの
選択信号を計測に適する様に加工する。具体的には選択電位を変換するレベルシフターや
、高速で安定的に行線を選択する様にバッファーを備える。第二選択回路６１は第二の方
向に関してＮ列の列線Ｃ（ｊ）から特定の一本の列線を選択する。従って、第二選択回路
６１は列選択回路でもある。第二選択回路６１にはシフトレジスターやデコーダーが使用
される。第二処理回路６２は第二選択回路６１からの選択信号を計測に適する様に加工す
る。具体的には選択電位を変換するレベルシフターや、高速で安定的に列線を選択する様
にバッファーを備える。
【００３２】
図３に戻って説明を続ける。
第二処理回路６２は、上述の回路の他に、列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとを含
む。列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとは、列毎にペアとなって設けられる。出力回
路４は差動トランジスター対に対する電流源になると共に、ＬＤＯＵＴ及びＸＬＤＯＵＴ
として計測結果を出力する。これらの回路の内で、計測回路３と出力回路４、第二処理回
路６２の内の列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとが薄膜トランジスターで形成される
。本実施形態では、これらの他に第一選択回路５１と第一処理回路５２、第二選択回路６
１、もＣＭＯＳ構成の（Ｎ型及びＰ型の）薄膜トランジスターで形成されたが、第一選択
回路５１と第一処理回路５２、第二選択回路６１、第二処理回路６２の内の列選択トラン
ジスターＴ３ＣとＴ４Ｃ以外の回路は、外付けのシリコンＩＣチップにて形成されても良
い。
【００３３】
計測セル内には、計測用薄膜トランジスターＴ０と第一薄膜トランジスターＴ１と第二
薄膜トランジスターＴ２とが配置されている。第一薄膜トランジスターＴ１と第二薄膜ト
ランジスターＴ２とは差動トランジスター対をなし、互いに対称に配置される。即ち、両
トランジスターのドレインが第一電源に接続され、電源に対して並列に配置されている。
尚、第一電源は正電源Ｖddである。第一薄膜トランジスターＴ１のゲートは、計測用薄膜
トランジスターＴ０のドレインに接続している。計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイ
ンには、容量素子Ｃｐが接続されている。容量素子Ｃｐは誘電体膜を第一電極と第二電極
とで挟持し、図３では、第一電極が計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイン及び第一薄
膜トランジスターＴ１のゲートに接続し、第二電極が第二電源に接続している。第二電源
は、この場合、負電源Ｖssである。計測用薄膜トランジスターＴ０のソースは充電用列線
ＣＣに接続し、ゲートは充電用行線ＲＣに接続する。第二薄膜トランジスターＴ２のゲー
トには基準信号Ｖrefが供給される。
【００３４】
ｉ行ｊ列に位置する計測セル（ｉ，ｊ）内には更に行選択トランジスターＴ３ＲとＴ４
Ｒとが設けられている。列選択トランジスターＴ３Ｃと行選択トランジスターＴ３Ｒとで
第三薄膜トランジスターＴ３をなす。行選択トランジスターＴ３Ｒのドレインは第一薄膜
トランジスターＴ１のソースに接続し、ソースはｊ列目の奇数列線ＣＯ（ｊ）を介してｊ
列目の列選択トランジスターＴ３Ｃのドレインに接続し、ゲートはｉ行目の行線Ｒ（ｉ）
に接続する。同様に列選択トランジスターＴ４Ｃと行選択トランジスターＴ４Ｒとで第四
薄膜トランジスターＴ４をなす。行選択トランジスターＴ４Ｒのドレインは第二薄膜トラ
ンジスターＴ２のソースに接続し、ソースはｊ列目の偶数列線ＣＥ（ｊ）を介してｊ列目
の列選択トランジスターＴ４Ｃのドレインに接続し、ゲートはｉ行目の行線Ｒ（ｉ）に接
続する。
【００３５】
温度センサー１は、更に第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジスターＴ６と
を出力回路４に備え、第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジスターＴ６とはカ
レントミラー対をなしている。カレントミラー対とは、両トランジスターのソースが共通
に接続され、ゲートに同電位を印加する事で、飽和動作時（Ｖds＞Ｖgs−Ｖth＞０）に、
両トランジスターのドレイン電位が多少異なっていても、同じ電流を通すトランジスター
対である。ここでは両薄膜トランジスターのゲートは第五薄膜トランジスターのドレイン
に接続している。更に、第五薄膜トランジスターＴ５のドレインは列選択トランジスター
Ｔ３Ｃのソースに接続し、第六薄膜トランジスターＴ６のドレインは列選択トランジスタ
ーＴ４Ｃのソースに接続する。
【００３６】
温度センサー１は、更に第七薄膜トランジスターＴ７を出力回路４に備える。第七薄膜
トランジスターＴ７は電流源トランジスターである。電流源トランジスターとは、飽和動
作し、ドレイン電位が多少変動しても常に一定電流を供給するトランジスターである。第
五薄膜トランジスターＴ５のソースと第六薄膜トランジスターＴ６のソースとは、第七薄
膜トランジスターＴ７のドレインに接続し、第七薄膜トランジスターＴ７のソースは第二
電源に接続する。第二電源は負電源Ｖssである。第七薄膜トランジスターＴ７のゲートに
は第一制御信号Ｃｎｔ１が供給される。第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジ
スターＴ６とが常に等しい電流を通し、第七薄膜トランジスターＴ７が一定電流を供給す
るので、第五薄膜トランジスターＴ５も第六薄膜トランジスターＴ６も常に同一電流（第
七薄膜トランジスターＴ７を通る電流の半分）を通す。
【００３７】
第三薄膜トランジスターＴ３は、列選択や行選択がなされる毎に列選択トランジスター
や行選択トランジスターを変えながらも、常に第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜ト
ランジスターＴ５との間に配置され、第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜トランジス
ターＴ５とを電気的に接続可能としている。同様に、第四薄膜トランジスターＴ４は、列
選択や行選択がなされる毎に列選択トランジスターや行選択トランジスターを変えながら
も、常に第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６との間に配置され、
第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６とを電気的に接続可能として
いる。即ち、ｉ行目の行線Ｒ（ｉ）に選択信号（高電位信号）が供給されると、ｉ行目の
計測セルに配置された第一薄膜トランジスターＴ１は奇数列線ＣＯに電気的に接続され、
第二薄膜トランジスターＴ２は偶数列線ＣＥに電気的に接続される。反対に行線Ｒ（ｉ）
に非選択信号（低電位信号）が入ると、第一薄膜トランジスターＴ１と奇数列線ＣＯとは
電気的に絶縁され、第二薄膜トランジスターＴ２と偶数列線ＣＥとは電気的に絶縁される
。
【００３８】
行線Ｒ（ｉ）に選択信号が供給されている状態で、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に選択信号（
高電位信号）が入ると、ｊ列目の列選択トランジスターＴ３Ｃがオン状態となるので、ｊ
列目の奇数列線ＣＯと第五薄膜トランジスターＴ５とが接続される。その結果、ｉ行ｊ列
の計測セル（ｉ，ｊ）に位置する第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜トランジスター
Ｔ５とは電気的に接続される。同様に、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に選択信号（高電位信号）
が入ると、ｊ列目の列選択トランジスターＴ４Ｃがオン状態となるので、ｊ列目の偶数列
線ＣＥと第六薄膜トランジスターＴ６とが接続される。その結果、ｉ行ｊ列の計測セル（
ｉ，ｊ）に位置する第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６とは電気
的に接続される。反対に、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に非選択信号（低電位信号）が入ると、
ｊ列目の列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとがオフ状態となるので、出力回路４とｊ
列目の奇数列線ＣＯ及びｊ列目の偶数列線ＣＥとは電気的に絶縁される。この様に複数の
計測セルの内で、行線と列線とで選択された計測セルが出力回路４と接続する。出力回路
４からの計測結果は、第六薄膜トランジスターＴ６のドレイン電位Ｖ6がＬＤＯＵＴとし
て出力され、第五薄膜トランジスターＴ５のドレイン電位Ｖ5がＸＬＤＯＵＴとして出力
される。
【００３９】
列線Ｃ（ｊ）に供給される選択信号乃至は非選択信号は、第二選択回路６１からの出力
を必要に応じてレベルシフトし、レベルシフターからの出力はバッファーで補強されてい
る。即ち、列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとは第二選択回路６１にて制御される。
又、行線Ｒ（ｉ）に供給される選択信号乃至は非選択信号は、第一選択回路５１からの出
力を必要に応じてレベルシフトし、レベルシフターからの出力はバッファーで補強されて
いる。即ち、行選択トランジスターＴ３ＲとＴ４Ｒとは第一選択回路５１にて制御される
。尚、ここでは行選択がなされた状態で列選択を行ったが、列選択がなされた状態で行選
択を行っても良い。又、ここでの奇数列線とは単なる名称で、奇数番号のトランジスター
列（Ｔ１やＴ３）に設けられた列線を意味し、偶数列線も同様に単なる名称で、偶数番号
のトランジスター列（Ｔ２やＴ４）に設けられた列線を意味する。
【００４０】
「計測方法」
図４は、本実施形態に係わる温度センサーにて温度を計測する際に、回路を駆動させる
タイミングチャートを説明する図である。図５は、本実施形態に係わる温度センサーにて
温度を計測する際の計測ステップを説明する図である。図６は、本実施形態に係わる温度
センサーにて温度を計測する際の測温期間を説明する図である。以下、図４乃至図６を参
照して、温度センサーを用いた計測方法を説明する。
【００４１】
温度計測は、一回乃至複数回の測温期間を用いてなされる。図４に示す様に、一回の測
温期間は準備期間ＰＰと計測期間ＭＰと出力期間ＯＰとを含む。準備期間ＰＰには計測用
薄膜トランジスターＴ０をオン状態として、第一薄膜トランジスターＴ１と容量素子Ｃｐ
とを所定の電位に充電する。計測期間ＭＰには計測用薄膜トランジスターＴ０をオフ状態
として、先に充電された電荷を容量素子Ｃｐから漏らす。漏れ電荷量は温度依存性を示す
ので、温度に応じて第一薄膜トランジスターＴ１のゲート電位は低下する。出力期間ＯＰ
には低下したゲート電位に応じた出力を各計測セルから取り出す。これが一回の測温期間
の基本サイクルである。
【００４２】
実際の温度計測の際には、まず、温度計測に先立ち、計測時に供給する基準信号Ｖref
の電位値を定める。上述の如く、温度センサー１は、基準トランジスターである第二薄膜
トランジスターＴ２の電気特性と、温度に応じてゲート電位が変化する第一薄膜トランジ
スターＴ１の電気特性とが比較される。一方で、薄膜トランジスターはトランジスター毎
に電気特性が僅かに異なるのが一般である。これを補正する為に、計測セル毎に基準温度
に対応する基準信号Ｖrefの値を定める。以下に基準信号Ｖrefの値を定める具体的な手法
を記す。
【００４３】
（１）温度センサー１を基準温度のヒートリザーヴォアーに設置し、総ての計測セルが
基準温度となる様にする。基準温度は測定対象温度範囲内で適宜設定される。基準温度は
大凡その範囲の下限値とするのが望ましい。例えば測定対象温度範囲が寒冷地の冬の温度
で、−２０℃から３０℃の範囲にあると予想される場合、基準温度は−２０℃程度に設定
する。
【００４４】
（２）総ての計測セルにて、基準信号Ｖrefの選択電位として、数式１で表される仮の
基準高電位Ｈrを設定する。
【００４５】
【数１】
ここでＶddは正電源電位、Ｖthは薄膜トランジスターの閾値電圧の平均値、δは０．０
５Ｖから０．３Ｖ程度の小さい電圧値である。仮の基準高電位Ｈrは、例えばＨr＝４．０
５Ｖである。
【００４６】
（３）後述する方法で温度を計測し、総ての計測セルからの出力結果（Ｖ5−Ｖ6）の平
均値がほぼゼロになる様に計測期間ＭＰの時間を定める。即ち、数式２となる様に計測期
間ＭＰの長さを定める。ほぼゼロとは、出力結果の平均値が概ね−０．４Ｖから＋０．４
Ｖの範囲に入る事を意味する。
【００４７】
【数２】
【００４８】
（４）こうして定められた計測期間ＭＰの時間を用いて、再度ヒートリザーヴォアーの
温度計測を行う。その際に、ＬＤＯＵＴ出力とＸＬＤＯＵＴ出力とが等しくなる様に（Ｖ
5＝Ｖ6となる様に）計測セル毎に提供するＶrefの基準高電位値を定め、これを外部コン
トローラー７に設けられている記憶装置に記憶させる。その後に温度センサー１を計測対
象に配置し、計測を開始する。
【００４９】
次に一回の測温期間の基本サイクルを説明する。温度計測に際しては、外部コントロー
ラー７が第一選択回路５１や第一処理回路５２、第二選択回路６１、第二処理回路６２な
どに適当な信号や電源を供給し、その結果、各行線や列線、出力回路４等には図４に示す
、以下の様な信号が供給される。
【００５０】
準備期間ＰＰには第一工程が行われる。まず充電用列線ＣＣを正電源電位Ｖddとする。
次いで充電用行線ＲＣを第二高電位Ｈ2とし、計測用薄膜トランジスターＴ０をオン状態
とする。次いで充電用行線ＲＣを負電源電位Ｖssに戻す。次に充電用列線ＣＣの電位を負
電源電位Ｖssに戻す。この第一工程に依り総ての計測セルの容量素子Ｃｐの第一電極は初
期電位の正電源電位Ｖddへと充電される。負電源電位Ｖssは正電源電位Ｖddよりも低い電
位で、例えばＶss＝０Ｖ（接地電位）である。又、正電源電位は、例えばＶdd＝４．８Ｖ
で、第二高電位は、例えばＨ2＝７．３Ｖである。
【００５１】
計測期間ＭＰには、充電用列線ＣＣを負電源電位Ｖssとする。充電用行線ＲＣは低電位
Ｌとする。この結果、計測用薄膜トランジスターＴ０はオフ状態となり、計測期間ＭＰに
渡ってこのオフ状態を維持する。計測期間ＭＰ中に温度に応じたオフ電流が第一電極から
充電用列線ＣＣに漏れる。こうして計測期間ＭＰの終了時には第一薄膜トランジスターＴ
１のゲート電位は第一高電位Ｈ1となる。これが第二工程である。
【００５２】
計測期間ＭＰが終了した後に出力期間ＯＰに移る。出力期間ＯＰでは第三工程として、
第一電極の電位を検出する。即ち、出力期間ＯＰに入ると、第一制御信号Ｃｎｔ１に第三
高電位Ｈ3を供給する。この値は、例えばＨ3＝１．６Ｖである。出力期間ＯＰでは、まず
、行線Ｒ（１）からＲ（Ｍ）が一本ずつ交替に選択される。通常は１行目の行線Ｒ（１）
から最終行のＭ行目の行線Ｒ（Ｍ）へと順番に選択されて行く。行線には、選択持に選択
信号電位（第二高電位Ｈ2）供給され、非選択時には非選択信号電位（負電源電位Ｖss）
が供給される。
【００５３】
一本の行線が選択されている期間に、列線（Ｃ（１）からＣ（Ｎ））が一本ずつ交替に
選択される。通常は１列目の列線Ｃ（１）から最終列のＮ列目の列線Ｃ（Ｎ）へと順番に
選択されて行く。列線には、選択持に選択信号電位（第二高電位Ｈ2）が供給され、非選
択時には非選択信号電位（負電源電位Ｖss）が供給される。
【００５４】
この様にして複数の計測セルから特定の一つの計測セルが選択される。この選択された
計測セルに対応する基準高電位を外部コントローラー７の記憶装置より読み出して、Ｖre
fとする。第二薄膜トランジスターＴ２のゲートに供給される基準高電位は、その計測セ
ルの温度が基準温度に等しければ、出力電圧がＶ5＝Ｖ6となる様に設定されているので、
Ｖ5乃至はＶ6の値を読むと、選択された計測セルの温度が分かる。例えば、選択された計
測セルが基準温度よりも低温であると、漏れ電流は少ないので、第一高電位（第一薄膜ト
ランジスターＴ１のゲート電位）は基準高電位（第二薄膜トランジスターＴ２のゲート電
位）よりも高くなる。その結果、ＬＤＯＵＴ（Ｖ6）の電位は低くなり、ＸＬＤＯＵＴ（
Ｖ5）の電位は高くなるので、Ｖ5−Ｖ6の値は正になる。反対に、選択された計測セルが
基準温度よりも高温であると、ＬＤＯＵＴ（Ｖ6）の電位は高くなり、ＸＬＤＯＵＴ（Ｖ5
）の電位は低くなるので、Ｖ5−Ｖ6の値は負になる。この計測方法では、出力期間を通じ
て、容量素子Ｃｐと第一薄膜トランジスターＴ１のゲート容量とに残留する電荷が維持さ
れる。即ち、非破壊にて（測定が測定対象物に影響することなく、言い換えると、電荷量
を変動させることなく）温度計測が行われ、それ故に温度センサーが大面積になっても高
精細になっても、正確な計測が行われる事になる。
【００５５】
以上が一回の測温期間の基本サイクルであるが、これを何度か繰り返さねばならない場
合があるので、次にそれを説明する。温度計測は、図５に示すステップで実施される。具
体的には、制御装置７１は設定ステップＳ１と実行ステップＳ２と判断ステップＳ３と参
照ステップＳ４と決定ステップＳ５と再設定ステップＳ１１とを含むプログラムを実行す
る。
【００５６】
設定ステップＳ１は温度の計測条件を第一条件へと設定する。計測条件とは計測期間Ｍ
Ｐに充電用行線ＲＣに印加する低電位Ｌの値と計測期間ＭＰの時間長である。第一条件で
は低電位Ｌを第一電位とし、時間長は前述の出力結果（Ｖ5−Ｖ6）の平均値がほぼゼロに
なる様に定める（ＭＰ＝ｔ0）。第一電位は図２に示す伝達特性が極小値となるゲート電
圧Ｖminとする。本実施形態ではＶmin＝Ｖss＝０Ｖである。
【００５７】
実行ステップＳ２はこうして設定された計測条件にて一回目の計測期間の基本サイクル
を実行する。即ち、第一工程と第二工程と第三工程とを行う。第二工程では、計測用薄膜
トランジスターＴ０のゲート電極に第一電位が供給され、計測用薄膜トランジスターＴ０
は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0）の間、第一オフ状態に維持される。
【００５８】
判断ステップＳ３は一回目の計測期間の基本サイクルにて温度計測を終了させるか計測
期間の基本サイクルを再び実行するかを判断する。即ち、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖin
の９５％未満になっておれば、温度計測を終了させる判断をし、９５％以上で有れば、計
測期間の基本サイクルを再度実行する判断をする。これは、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖi
nの９５％未満で有れば、次の参照ステップＳ４にて第一高電位Ｈ1と温度とを高精度で対
応付けられるが、９５％以上の場合には誤差が大きくなる為である。その為に、９５％以
上の場合には計測条件を変更して、再計測する。
【００５９】
判断ステップＳ３で温度計測の終了を判断されると、次に参照ステップＳ４へと進む。
外部コントローラー７の記憶装置には第一高電位Ｈ1と温度とを対応付けるルックアップ
テーブルが設けられており、これを参照するのが参照ステップＳ４である。決定ステップ
Ｓ５では、こうして計測された温度を決定する。即ち、計測された温度を出力したり、或
いは記憶装置に記憶させたりする。
【００６０】
判断ステップＳ３で第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖinから減少していなければ（第一高電
位Ｈ1と初期電位Ｖinとがほぼ等しければ）、再設定ステップＳ１１に進む。再設定ステ
ップＳ１１は次の測温期間に於ける計測条件を、前回の計測条件から変更する。即ち、前
回の計測が第一条件で行われた場合、第一条件とは異なる第二条件へと再設定する。低電
位Ｌは前回よりもΔＶだけ低くされ、第二電位となる。併せて、計測期間ＭＰを前回より
もΔｔだけ長くしても良い。これらが第二条件となる。再設定ステップＳ１１の後は、再
び実行ステップＳ２へと進む。二回目の実行ステップでは、二回目の計測期間の基本サイ
クルを実行する。即ち、第一工程と第四工程と第三工程とを行う。第四工程では、計測用
薄膜トランジスターＴ０のゲート電極に第二電位が供給され、計測用薄膜トランジスター
Ｔ０は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0＋Δｔ）の間、第二オフ状態に維持される。次いで判断ス
テップＳ３に進む。
【００６１】
二回目の基本サイクルを実行した結果、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖinの９５％以上の
場合、判断ステップＳ３から再設定ステップＳ１１へと進む。再設定ステップＳ１１は三
回目の測温期間に於ける計測条件を、二回目の計測条件から変更する。即ち、第二条件と
は異なる第三条件へと計測条件を再設定する。低電位Ｌは前回よりもΔＶだけ低くされ、
第三電位となる。併せて、計測期間ＭＰを前回よりもΔｔだけ長くしても良い。これらが
第三条件となる。再設定ステップＳ１１の後は、再び実行ステップＳ２へと進む。三回目
の実行ステップでは、三回目の計測期間の基本サイクルを実行する。即ち、第一工程と第
五工程と第三工程とを行う。第五工程では、計測用薄膜トランジスターＴ０のゲート電極
に第三電位が供給され、計測用薄膜トランジスターＴ０は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0＋２Δ
ｔ）の間、第三オフ状態に維持される。次いで判断ステップＳ３に進む。以下、必要に応
じて、四回目、五回目、六回目と、同様な計測期間の基本サイクルを回して行く。
【００６２】
各計測の結果、第一高電位Ｈ1と初期電位Ｖinとがほぼ等しくなった場合、これは計測
対象としている温度がその計測の計測範囲よりも低い事を意味している。従って、次に行
われる計測の温度計測範囲は、直前に行われた計測の温度計測範囲よりも低温側にする必
要がある。具体的には、第二条件に依る温度計測範囲は、第一条件に依る温度計測範囲よ
りも低温側とされ、第三条件に依る温度計測範囲は、第二条件に依る温度計測範囲よりも
更に低温側とされる。
【００６３】
これに対応するのが図６である。図６では第一測温期間から第三測温期間までが描かれ
ている。第一測温期間に於ける計測期間ＭＰ１の計測条件は第一条件にて定められる。同
様に、第二測温期間に於ける計測期間ＭＰ２の計測条件は第二条件にて定められ、第三測
温期間に於ける計測期間ＭＰ３の計測条件は第三条件にて定められる。第一条件が定める
低電位（第一電位Ｌ1）よりも、第二条件が定める低電位（第二電位Ｌ2）の方がより低く
、第二条件が定める低電位（第二電位Ｌ2）よりも、第三条件が定める低電位（第三電位
Ｌ3）の方がより低い。例えば、Ｌ1＝０Ｖ、Ｌ2＝−２．５Ｖ、Ｌ3＝−５Ｖである。又、
第一条件が定める計測期間ＭＰ１よりも、第二条件が定める計測期間ＭＰ２の方がより長
く、第二条件が定める計測期間ＭＰ２よりも、第三条件が定める計測期間ＭＰ３の方がよ
り長い。例えば、ＭＰ１＝２．５ミリ秒、ＭＰ２＝５ミリ秒、ＭＰ３＝７．５ミリ秒であ
る。図２に示されている様に、ゲート電圧が低下する程、オフ電流は（特に低温で）増加
するので、こうする事で、第二条件の温度計測範囲の方が第一条件の温度計測範囲よりも
低温側にずれる。同様に、第三条件の温度計測範囲の方が第二条件の温度計測範囲よりも
低温側にずれるのである。
【００６４】
「使用方法」
温度センサーを使用する際には、低頻度測定モードと高頻度測定モードとを設けても良
い。低頻度測定モードとは高頻度測定モードに備えて低頻度で計測を繰り返している期間
で有る。高頻度測定モードでは、温度センサーは高頻度で計測を繰り返している。例えば
、温度センサーを水道の凍結防止帯に内蔵させて使用する場合、暖かな日中は低頻度測定
モードとし、気温が低下し始めて凍結しそうな期間を高頻度測定モードとする。或いは、
温度の時間変化が緩やかな場合に低頻度測定モードとし、温度の時間変化が緩やかな場合
には高頻度測定モードとする。
【００６５】
低頻度測定モードにも高頻度測定モードにも、上述の「計測方法」の章に記載した方法
で温度センサーは計測動作を行っているが、その計測頻度が異なる。低頻度測定モードで
は単位時間内に行われる計測回数が少なく、高頻度測定モードではこれが多い。Ｍ行Ｎ列
に配置された計測セルの総てを選択して計測する期間をフレーム期間とし、一つのフレー
ム期間から次のフレーム期間までの時間をスタンバイ期間とすると、計測頻度はフレーム
期間とスタンバイ期間との和の逆数（１／（フレーム期間＋スタンバイ期間））となる。
即ち、高頻度測定モードに於ける計測頻度を、低頻度測定モードに於ける計測頻度よりも
大きくする。一例としては、高頻度測定モードではスタンバイ期間をゼロとし、フレーム
周波数（フレーム期間の逆数）と計測頻度とを一致させる。一方で、低頻度測定モードに
於けるスタンバイ期間は数ミリ秒以上の比較的長時間とし（例えば１秒）、低頻度測定モ
ードに於ける計測頻度をスタンバイ期間の逆数にほぼ一致させる。
【００６６】
この様な低頻度測定モードと高頻度測定モードとを設ける事に依り、低頻度測定モード
に於いては消費電力を低減でき、高頻度測定モードに於いては時間分解能を最大にする事
ができる。尚、ここでは低頻度測定モードでも高頻度測定モードでもフレーム期間を同一
とし、スタンバイ期間を変えたが、これに限らず、フレーム期間を低頻度測定モードと高
頻度測定モードとで変えても構わない。即ち、高頻度測定モードに於けるクロック周波数
の方を低頻度測定モードのクロック周波数よりも高くして、高頻度測定モードに於ける計
測頻度を高くしても良い。
【００６７】
「トランジスターサイズ及び駆動条件」
図７は、本実施形態に係わる温度センサーにて温度を計測する際の等価回路図である。
次に、図７を参照して、高感度で高性能な計測を実現する為の条件を示す。以下、第一薄
膜トランジスターＴ１をＴ１と略称する。第二薄膜トランジスターＴ２から第七薄膜トラ
ンジスターＴ７も同様に略す。尚、Ｔ３のドレイン電位をＶ3で表し、Ｔ４のドレイン電
位をＶ4、Ｔ７のドレイン電位をＶ7、で表す。
【００６８】
Ｔ１とＴ２とは差動入力対であるので、飽和動作などの非線型動作が望ましい。Ｔ３と
Ｔ４は選択トランジスターで、出力電位範囲を広くする視点から、線型動作が望ましい。
従って、Ｔ３とＴ４とに関しては、ソースドレイン電圧Ｖdsは出来る限り小さく、Ｖ3＝
Ｖ5やＶ4＝Ｖ6となるのが望ましい。Ｔ５とＴ６とはカレントミラー対で飽和動作でなけ
ればならない。又、Ｔ７は電流源トランジスターなので、矢張り飽和動作でなければなら
ない。
【００６９】
まず、トランジスターの電流式を表現するのに数式３の記号を用いる。
【００７０】
【数３】
ここでＷはトランジスターチャンネル形成領域の幅、Ｌはトランジスターチャンネル形
成領域の長さ、Ｃoxは単位面積当たりのゲート絶縁膜容量、μは移動度である。すると、
飽和特性の近似式は数式４で表される。
【００７１】
【数４】
又、線型特性の近似式は数式５で表される。
【００７２】
【数５】
本実施形態では薄膜トランジスターの閾値電圧をＶthで表し、薄膜トランジスター間の
Ｖth変動は僅かであると近似する。即ち、Ｔ１からＴ７のＶthは総て等しいと近似する。
又、Ｖthは正であるとし、全体の電流（Ｔ７の電流）を２Ｉとする。まず、Ｔ１からＴ７
のＺをＺ1からＺ7で表し、これらを数式６の関係とする。
【００７３】
【数６】
数式６が満たされていると、Ｔ１のゲート電位Ｈ1とＴ２のゲート電位Ｈrとの差は線型
増幅されて出力される。以下、各トランジスターに求められる駆動条件を検討する。
【００７４】
（１）Ｔ１は飽和動作が望ましい。従って、数式７と数式８で表される飽和条件が満た
されるのが望ましい。
【００７５】
【数７】
【００７６】
【数８】
その結果、Ｔ１のドレイン電流は次式となる。
【００７７】
【数９】
【００７８】
（２）Ｔ２は飽和動作が望ましい。従って、数式１０と数式１１とで表される飽和条件
が満たされるのが望ましい。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
【数１１】
その結果、Ｔ２のドレイン電流は次式となる。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
（３）Ｔ３は線型動作が好ましい。従って、数式１３で表される線型条件が満たされる
のが望ましい。
【００８３】
【数１３】
その結果、Ｔ３のドレイン電流は次式となる。
【００８４】
【数１４】
【００８５】
（４）Ｔ４は線型動作が好ましい。従って、数式１５で表される線型条件が満たされる
のが望ましい。
【００８６】
【数１５】
その結果、Ｔ４のドレイン電流は次式となる。
【００８７】
【数１６】
【００８８】
（５）Ｔ５は飽和動作するのが望ましい。従って、数式１７で表される飽和条件が満た
されるのが望ましい。
【００８９】
【数１７】
その結果、Ｔ５のドレイン電流は次式となる。
【００９０】
【数１８】
【００９１】
（６）Ｔ６は飽和動作するのが望ましい。従って、数式１９と数式２０とで表される飽
和条件が満たされるのが望ましい。
【００９２】
【数１９】
【００９３】
【数２０】
その結果、Ｔ６のドレイン電流は次式となる。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
（７）Ｔ７は飽和動作するのが望ましい従って、数式２２で表される飽和条件が満たさ
れるのが望ましい。
【００９６】
【数２２】
その結果、Ｔ７のドレイン電流は次式となる。
【００９７】
【数２３】
ここで、数式２２を満たす為に、数式２４とする。
【００９８】
【数２４】
δは例えば０．１Ｖ程度で、容易に飽和条件を満たすには０．３Ｖ程度未満の正の値が
理想である。
【００９９】
次に数式１３と数式１５を満たす為に、数式２５とする。
【０１００】
【数２５】
これにより、少なくとも数式２６と数式２７とが満たされる様になる。
【０１０１】
【数２６】
【０１０２】
【数２７】
【０１０３】
Ｔ７に関する数式２３と、Ｔ４に関する数式１６とから、次式が得られる。
【０１０４】
【数２８】
この数式２８に数式２４と数式２５とを適応すると、次の様になる。
【０１０５】
【数２９】
数式２９の右辺に関しては、数式３０を考慮する。
【０１０６】
【数３０】
ここで数式３１とする。
【０１０７】
【数３１】
こうすれば、数式３２が得られる。
【０１０８】
【数３２】
即ち、Ｔ４はゲート電圧がＶth＋１Ｖ以上ならば、線型動作する。更に、Ｔ４での電位
降下を確実に０．１Ｖ未満と小さくし、Ｔ４を線型動作させる為には、概ね次式が満たさ
れれば良い。
【０１０９】
【数３３】
数式３３は数式３４と変形される。
【０１１０】
【数３４】
この場合、数式３５の関係が得られる。
【０１１１】
【数３５】
即ち、明らかに線型条件（数式１５）は満たされる。
【０１１２】
次に、総ての望ましい条件を満たす様に構成を定める。Ｔ７に関する数式２３とＴ６に
関する数式２１に対して、数式３６とする。
【０１１３】
【数３６】
こうすると、数式２１と数式２３とから数式３７が得られる。
【０１１４】
【数３７】
【０１１５】
次にＴ１に関する数式９とＴ５に関する数式１８とに対して、数式３８とする。
【０１１６】
【数３８】
こうすると、数式３９が得られる。
【０１１７】
【数３９】
Ｔ７とＴ４の議論（数式２８から数式３５までの議論）により、数式４０と数式４１で
表される関係になっている。
【０１１８】
【数４０】
【０１１９】
【数４１】
数式３９に数式４１を代入し、数式３７と連立させると、数式４２と数式４３の解が得
られる。
【０１２０】
【数４２】
【０１２１】
【数４３】
【０１２２】
Ｔ２に関する数式１２とＴ６に関する数式２１とからは、数式４４が得られる。
【０１２３】
【数４４】
数式４４に数式３７と数式４０とを代入すると、数式４５が得られる。
【０１２４】
【数４５】
【０１２５】
以下、高感度で高性能な測定を実現する為に、満たされる事が望ましい各条件を如何に
満たすかを示す。
【０１２６】
好適条件としての数式７： 数式４１と数式４２とから数式７は数式４６となる。
【０１２７】
【数４６】
【０１２８】
好適条件としての数式１０： 数式４０と数式４４とから数式１０は数式４６となる。
【０１２９】
好適条件としての数式８： 数式８は、Ｖthが正なので、数式４７が成り立てば、確実
に満たされる。
【０１３０】
【数４７】
【０１３１】
好適条件としての数式１１： 数式１１は、Ｖthが正なので、数式４８が成り立てば、
確実に満たされる。
【０１３２】
【数４８】
【０１３３】
好適条件としての数式１３と数式１５： 数式１３と数式１５とは、数式２４と数式３
４とで満たされる。
【０１３４】
好適条件としての数式１７： 数式１７は、数式４２と数式４３とから、数式４６とな
る。
【０１３５】
好適条件としての数式１９： 数式１９は、数式４２と数式４５とから、数式４９とな
る。
【０１３６】
【数４９】
従って、計測温度が基準温度よりも高温の時の方が低温の時よりも高精度に温度計測が
なされる。その意味では、基準温度は測定対象温度範囲の下限値に設定するのが好ましい
。
【０１３７】
好適条件としての数式２２： 数式２４から数式２２は、数式５０となる。
【０１３８】
【数５０】
これに数式４３を適応すると、数式２２は、数式５１となる。
【０１３９】
【数５１】
数式２４により、これは、数式５２を意味する。
【０１４０】
【数５２】
【０１４１】
数式４７と数式５２とから、Ｈ1に対する好適条件は数式５３となる。
【０１４２】
【数５３】
【０１４３】
数式５３の右辺を満たすべく、Ｔ１のゲート電位は準備期間ＰＰにＶddへと充電され、
計測期間ＭＰに放電させる。第一高電位Ｈ1と基準高電位Ｈrとが等しい時に、出力（Ｖ5
−Ｖ6）がゼロになるので、第一高電位Ｈ1の左辺を満たし易くする為に、仮の基準高電位
を数式５３の右辺と左辺との中間を取り、数式１の様に設定する。
【０１４４】
正電源電圧Ｖddを、数式５４が示す様に、第三高電位Ｈ3の三倍以上に設定する事がで
きる。尚、数式５４では数式２４を配慮している。
【０１４５】
【数５４】
【０１４６】
第一高電位Ｈ1は正電源電圧付近の値にあるので、こうすると、Ｖddが最も小さいＨ3の
３倍の時でも、数式４３と数式４２とから、数式５５が得られる。
【０１４７】
【数５５】
即ち、Ｔ１とＴ５、Ｔ７にはほぼ均等なドレイン電圧が印加され、これらのトランジス
ターは飽和動作する。同様にＴ２、Ｔ６、Ｔ７にもほぼ均等なドレイン電圧が掛かり、飽
和動作する。Ｖddが３倍よりも大きくなると、Ｔ１やＴ５、Ｔ７に掛かるソースドレイン
電圧は更に高くなるので、差動増幅範囲は更に広がる。
【０１４８】
纏めると、電位関係としては、Ｖddに関する数式５４と、Ｈ3に関する数式２４、Ｈ2に
関する数式２５、Ｈrに関する数式１とを満たす様にする。一例としては、Ｖth＝１．５
Ｖとして、δ＝０．１Ｖ、γ＝１Ｖとし、正電源電位Ｖdd＝４．８Ｖ、第三高電位Ｈ3＝
１．６Ｖ、第二高電位Ｈ2＝７．３Ｖ、仮の基準高電位Ｈr＝４．０５Ｖとする。
【０１４９】
トランジスターサイズに関しては、数式６と数式３４、数式３６、数式３８から数式５
６とする。
【０１５０】
【数５６】
この様な電気関係とトランジスターサイズとを採用する事で、高感度で正確な計測が実
現する。但し、Ｔ３とＴ４とは、実際には列選択トランジスターと行選択トランジスター
との直列接続なので、列選択トランジスターや行選択トランジスターのＺはＺ3やＺ4の二
倍とする。即ち、Ｔ３ＣやＴ３Ｒ、Ｔ４Ｃ、Ｔ４ＲのＺをそれぞれＺ3C、Ｚ3R、Ｚ4C、Ｚ
4Rにて表現した時に数式５７とする。
【０１５１】
【数５７】
【０１５２】
「平面レイアウト」
図８は、本実施形態に係わる温度センサーで使用される各種回路の平面レイアウトを説
明する図で、（ａ）は出力回路、（ｂ）は列選択トランジスター、（ｃ）は計測セル（ｉ
，ｊ）である。以下、図８を参照して、これらの回路の平面レイアウトを説明する。
【０１５３】
薄膜トランジスターの製造方法は後に詳述するが、薄膜トランジスターは半導体層ＳＬ
の他に、ゲート電極を構成するゲート配線金属層ＧＭと、ソースドレイン電極に主として
接続するソース配線金属層ＳＭとを有する。これら三層の間には絶縁膜が設けられて、コ
ンタクトホールで接続されぬ限り、電気的に分離されている。図８（ａ）に示す様に、カ
レントミラー対Ｔ５とＴ６とは平面的に隣接して形成される。即ち、Ｔ５の半導体層ＳＬ
とＴ６の半導体層ＳＬとは隣り合わせに配置される。両半導体層は、それらの間に別の半
導体層が位置することはなく、デザインルールが許す限り、出来る限り近くに配置される
。ゲート電極は無論共通で、Ｔ５のゲート電極とＴ６のゲート電極が直線になる様に、最
短距離で配置される。また、両トランジスターのソースはゲート配線金属層ＧＭにて接続
され、Ｔ７のドレインに接続される。Ｔ５とＴ６との配置が近く、ゲート電極が最短距離
で形成され、ソースコンタクトがゲート配線金属層ＧＭにて接続される為、両トランジス
ターの温度はほぼ等しくなり、カレントミラー対は正確に動作する事になる。
【０１５４】
同様に、図８（ｂ）に示す様に、列選択トランジスター対Ｔ３ＣとＴ４Ｃも両トランジ
スターの半導体層ＳＬを隣接させ、ゲート電極が直線になる様に配置される。これにより
、両トランジスターの温度がほぼ等しくなり、列選択トランジスター対に起因する増幅誤
差を最小とできる。
【０１５５】
計測セルでは、図８（ｃ）に示す様に、差動トランジスター対Ｔ１とＴ２とが隣接して
配置され、両トランジスターのドレインがゲート配線金属層ＧＭにてＶddに接続される。
これにより、両トランジスターの温度がほぼ等しくなり、正確な差動増幅がなされる。又
、行選択トランジスター対Ｔ３ＲとＴ４Ｒも両トランジスターの半導体層ＳＬを隣接させ
、ゲート電極が直線になる様に配置される。これにより、両トランジスターの温度がほぼ
等しくなり、行選択トランジスター対に起因する増幅誤差を最小とできる。
【０１５６】
「温度センサーの製造方法」
温度センサー１では、柔軟性を有するプラスチックフィルムの基板２に薄膜回路を形成
してあるが、ここでは温度センサー１の製造方法を述べる。具体的には、最初にガラス基
板に形成された薄膜回路を剥離して、プラスチックフィルムに転写する方法で温度センサ
ー１を製造する。
【０１５７】
第一製造工程として、製造元基板となるガラス基板上に剥離層を設ける。剥離層は厚み
が５０ｎｍ程の水素化非晶質シリコン膜である。この剥離層上に下地絶縁膜となる酸化硅
素膜を成膜した後に、薄膜トランジスターなどからなる薄膜回路を製造する。薄膜回路は
、公知の低温工程多結晶シリコン薄膜トランジスターの製造方法を適応する。具体的には
、下地絶縁膜上にレーザー結晶化された多結晶シリコン半導体層を設け、その後に、酸化
硅素膜を用いたゲート絶縁層と、アルミニウム又はアルミニウムに添加物を加えた金属を
用いたゲート電極（ゲート配線金属層と称す）とを作成する。更に、酸化硅素膜を用いた
第一層間絶縁層、アルミニウム又はアルミニウムに添加物を加えた金属を用いたソースコ
ンタクト及びドレインコンタクト（ソース配線金属層と称す）、ポリイミド系の樹脂を用
いた第二層間絶縁層（保護膜）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）を用いた電極端子（実装端子）を作成する。
【０１５８】
次に第二製造工程として、仮接着剤を薄膜回路表面に塗布し、製造元基板を仮転写基板
に貼り付ける。仮接着剤としては、アクリル系の樹脂に水溶性を与えるべくポリビニルピ
ロリドン樹脂を混合したものを用いる。仮転写基板は平滑なガラス基板である。
【０１５９】
次に第三製造工程として、製造元基板を取り外し、薄膜回路を仮転写基板に移す。製造
元基板を取り外す方法としては、製造元基板裏面からレーザー光を照射して剥離層の内部
又は界面に於ける密着力を弱め、次いで製造元基板と仮転写基板とを引き剥がす。こうす
る事で薄膜回路は仮転写基板に移される。
【０１６０】
次に第四製造工程として、薄膜回路裏面に残る剥離層を除去し、例えばイオナイザーを
用いて薄膜回路裏面に存在する電荷を除去する。此により剥離帯電や乾燥時の空気との摩
擦帯電を或る程度除去できる。
【０１６１】
次に第五製造工程として、例えばアクリル系の樹脂からなる永久接着剤を用いてプラス
チックフィルムの第一面側に薄膜回路裏面を貼り付ける。プラスチックフィルムとしては
、ポリイミドなどの耐熱性の高いフィルムを用いることができる。
【０１６２】
プラスチックフィルムを貼り付けた後、第六製造工程として、プラスチックフィルム第
二面側（第一面側と反対の面）に一時接着剤を用いて支持基板を接着する。この一時接着
剤は熱や紫外光などの刺激で容易に接着性を喪失する材料で、且つ先の仮接着剤を溶解す
る溶媒には溶けない材質である。
【０１６３】
次に第七製造工程として、仮接着剤を溶解する溶媒（この場合には水）を用いて仮転写
基板を外す。その後、仮接着剤を洗浄して除去する。
【０１６４】
次に第八製造工程として、実装作業を行う。まず、実装端子にテープ配線を実装する。
この際には異方性導電ペーストや異方性導電フィルムを実装端子とテープ配線との間に配
置して両者を接着する。その後、熱や紫外光などの刺激を一時接着剤に加えて、支持基板
を取り外す。最後にテープ配線は温度センサー１の外に設けられた外部コントローラー７
に接続される。こうして、温度センサー１が完成する。
【０１６５】
尚、基板２は上述のプラスチックフィルムの他に、厚みが５０マイクロメーターから５
００マイクロメーター程度の薄い金属箔や、厚みが１０マイクロメーターから２００マイ
クロメーター程度の薄いガラスであっても良い。これらの基板は可撓性を有するので、ロ
ボットの皮膚と云った様なあらゆる形状に適応できるが、平面形状の用途に温度センサー
１を使用する場合には、厚みが０．４ｍｍから２ｍｍ程度のガラスを基板として使用して
も良い。又、製造方法も厚いガラスに薄膜回路を形成した後にガラスを薄く削る方法や、
プラスチックフィルムや金属箔に直接薄膜回路を形成する方法であっても良い。直接形成
する場合には非晶質シリコン薄膜トランジスターや、亜鉛又は錫を含む酸化物を半導体層
に利用した酸化物薄膜トランジスター等を利用することが出来る。
【０１６６】
上述した通り、本実施形態に係わる温度センサー１によれば、以下の効果を得る事がで
きる。
制御装置７１が設定ステップと実行ステップと判断ステップと再設定ステップとを実行
するので、計測される温度が第一の温度計測の計測範囲外にあった際に、第二の温度計測
を異なった計測範囲にて行い、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
換言すれば、高性能で実用的な温度計測方法を提供できる。
【０１６７】
又、第二の温度計測を第一の温度計測よりも低温の計測を対象としているので、平均す
ると比較的短時間で精密な温度計測を行う事ができる。
【０１６８】
又、計測セルが、計測用薄膜トランジスターとこれに接続する容量素子とを備え、温度
計測が実行される測温期間は、準備期間と計測期間と出力期間とを有するので、高性能で
実用的な温度計測方法を提供できる。
【０１６９】
又、第一条件に基づく低電位よりも、第二条件に基づく低電位の方がより低いので、平
均すると比較的短時間で精密な温度計測を行う事ができる。
【０１７０】
又、判断ステップは、初期電位と第一高電位とが同一で有った場合に、第二の温度計測
の実行を判断するので、高精度な温度計測を平均すると短時間で行う事ができる。
【０１７１】
又、計測セルを第一の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第一の方向に関す
る温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第一の方向に沿って異なっていても、正
確に温度を計測できる。
【０１７２】
又、計測セルを第二の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第二の方向に関す
る温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第二の方向に沿って異なっていても、正
確に温度を計測できる。
【０１７３】
又、更に、計測セルが差動トランジスター対を備えるので、面状の温度センサーが大面
積となっても、高精細になっても、高精度に温度を計測する事ができる。
【０１７４】
又、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとが選択回路の一部として機能
するので、第一の方向及び第二の方向に於ける温度の情報が干渉する事を防げる。
【０１７５】
又、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備え、これらがカレントミ
ラー対をなして、第一薄膜トランジスターや第二薄膜トランジスターと接続可能であるの
で、温度を正確に計測できる。
【０１７６】
又、第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、第七薄膜トランジスター
が定電流源と成り得るので、温度に関する信号増幅が線型となり、第一薄膜トランジスタ
ーのゲート電位を正確に計測できる。
【０１７７】
又、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとが
Ｎ型であり、第二電源が負電源であるので、Ｐ型の薄膜トランジスターを用いずにＮ型の
薄膜トランジスターで温度センサー１を実現できる。
【０１７８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良な
どを加える事が可能である。変形例を以下に述べる。
【０１７９】
（変形例１）
「回路がＰＭＯＳにて形成されている形態」
図３を用いて、変形例１に係わる温度センサーを説明する。尚、実施形態１と同一の構
成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
本変形例は実施形態１と比べて、温度センサー１の回路を構成する薄膜トランジスター
の伝導型が異なっている。それ以外の構成は、実施形態１とほぼ同様である。
【０１８０】
実施形態１ではＮ型の薄膜トランジスターを用いて温度センサー１の回路（計測回路３
と出力回路４、及び第二処理回路６２の列選択トランジスター）を構成していたが、本変
形例ではＰ型の薄膜トランジスターＴ１からＴ７を用いてこれらの回路を構成する。この
場合、第一電源が負電源Ｖssとなり、第二電源が正電源Ｖddとなる。又、Ｐ型薄膜トラン
ジスターのソースドレインは電位の高い方がソースとなり、電位の低い方がドレインにな
る。Ｐ型薄膜トランジスターとしては、半導体層にポリ（９，９−ジオクチルフルオレン
−コージチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）や、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、
ポリ［５，５’−ビス（３−ドデシル−２チニル）−２，２’−ビチオフェン］（ＰＱＴ
−１２）、ＰＢＴＴＴ、ペンタセン等の有機物を使用した有機物薄膜トランジスターを使
用することができる。
【０１８１】
トランジスターサイズに関しては、実施形態１と同じである。駆動方法は実施形態１の
図４と同じだが、非選択期間の電位をＶddとし、選択期間の各種高電位Ｈ2やＨ3、Ｈrを
Ｖddに対して負の絶対値が大きくなる様に変える。又、低電位ＬはＶdd付近の値となり、
Ｌ1＜Ｌ2＜Ｌ3＜Ｌ4と、測温期間を繰り返すほど低電位の値は大きくなって行く。尚、Ｐ
型薄膜トランジスターの閾値電圧ＶthPは負である。具体的には、Ｖddに関する数式５４
は数式５８へと変えられる。
【０１８２】
【数５８】
又、Ｈ3に関する数式２４は数式５９へと変えられる。
【０１８３】
【数５９】
又、Ｈ2に関する数式２５は数式６０へと変えられる。
【０１８４】
【数６０】
又、Ｈrに関する数式１は数式６１へと変えられる。
【０１８５】
【数６１】
【０１８６】
従って、例えば、ＶthP＝−１．５Ｖとして、δP＝−０．１Ｖ、γP＝−１Ｖ、Ｖss＝
０Ｖとし、Ｖdd＝４．８Ｖ、Ｈ3＝３．２Ｖ、Ｈ2＝−２．５Ｖ、Ｈr＝０．７５Ｖ、Ｌ1＝
４．８Ｖ、Ｌ2＝７．３Ｖ、Ｌ3＝９．８Ｖとする。ここでのＨ2様に、負電圧を準備する
のが困難な場合、総ての電位が正になる様にＶddとＶssを一定量ずらしても良い。例えば
、Ｖddに関する数式５８を数式６２へと変える。
【０１８７】
【数６２】
これに応じて、Ｖssを数式６３へと変える。
【０１８８】
【数６３】
上記例では全体が２．５Ｖずれて、Ｖdd＝７．３Ｖ、Ｖss＝２．５Ｖ、Ｈ3＝５．７Ｖ
、Ｈ2＝０Ｖ、Ｈr＝３．２５Ｖ、Ｌ1＝７．３Ｖ、Ｌ2＝９．８Ｖ、Ｌ3＝１２．３Ｖとな
る。
【０１８９】
上述した通り、本変形例に係わる温度センサー１によれば、Ｎ型の薄膜トランジスター
を使用せずに、Ｐ型の薄膜トランジスターで温度センサー１を実現できる。
【０１９０】
尚、上記の例では計測回路３と出力回路４、及び第二処理回路６２の列選択トランジス
ターを総てＰ型の薄膜トランジスターで形成したが、これ以外にもこれらの回路の一部を
Ｐ型とし、他の部分をＮ型としても良い。例えば出力回路４をＰ型薄膜トランジスターで
形成し、計測回路３をＮ型薄膜トランジスターで形成しても良い。更には、差動トランジ
スター対（Ｔ１とＴ２との対）や、行選択トランジスター対（Ｔ３ＲとＴ４Ｒとの対）、
列選択トランジスター対（Ｔ３ＣとＴ４Ｃとの対）、カレントミラー対（Ｔ５とＴ６との
対）と云った各対の内部で対をなす薄膜トランジスターが同一伝導型で有れば、対間では
薄膜トランジスターの伝導型が異なっていても構わない。
【符号の説明】
【０１９１】
１…温度センサー、２…基板、３…計測回路、４…出力回路、７…外部コントローラー
、５１…第一選択回路、５２…第一処理回路、６１…第二選択回路、６２…第二処理回路
、７１…制御装置、７２…ケーブル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体表面の温度を計測する温度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の温度計測方法は、例えば、特許文献１に記載されている様な面状温度センサーが
用いられていた。面状温度センサーでは、計測セルが行列状に配置され、各計測セル内で
薄膜トランジスターと抵抗体とが直列接続されていた。抵抗体の電気抵抗は温度依存性を
持つので、これを利用して温度が計測された。具体的には、計測の際に、薄膜トランジス
ターをオン状態とした上で、抵抗体に電流を通し、その電流値（抵抗体の電気抵抗）の変
化を計測して、各計測セルの温度を計測していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の面状温度センサーを用いた温度計測方法は、計測それ自体が温度
変動を招き、計測結果に信頼感を抱けないという課題があった。即ち、電気抵抗を測定す
る抵抗体と薄膜トランジスターとが直接結ばれており、しかも薄膜トランジスターをオン
状態として計測する為に、薄膜トランジスターの自己発熱が抵抗体の温度を上げ、正確な
温度計測の妨げとなっていた。加えて、電気抵抗の温度依存性が弱い為に、従来の面状温
度センサーを用いた温度計測方法は、僅かな温度変化の計測を行いがたいという課題があ
った。この様に、従来の面状温度センサーを用いた温度計測方法は、計測結果に信頼感を
抱けず、計測分解能も低いという課題があった。換言すれば、高性能で実用的な温度計測
方法が存在しない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決する為になされたものであり、以下の形態
又は適用例として実現する事が可能である。
【０００６】
（適用例１） 本適用例に係わる温度計測方法は、薄膜トランジスターをオン状態とし
、薄膜トランジスターに接続される容量素子の一端を初期電位に充電する第一工程と、薄
膜トランジスターのゲート電極に第一電位を供給して薄膜トランジスターを第一オフ状態
とし、第一オフ状態を維持する第二工程と、一端の電位を検出する第三工程と、を有し、
第一工程、第二工程、及び第三工程を実行した結果、一端の電位が初期電位の９５％から
１００％の範囲にある場合には、更に、第一工程と、ゲート電極に第二電位を供給して薄
膜トランジスターを第二オフ状態とし、第二オフ状態を維持する第四工程と、第三工程と
、を行う事を特徴とする。
薄膜トランジスターはマイクロメーター単位で形成できるため、この構成によれば、空
間分解能が数マイクロメーターと極めて高い温度センサーを実現できる。又、この構成に
よれば、温度の計測期間と計測結果の出力期間とを分ける事ができるので、計測時に薄膜
トランジスターが自己発熱することなく、正確な温度測定が実現する。更に、計測される
温度が最初の温度計測の計測範囲外にあった際に、次の温度計測を異なった計測範囲にて
行い、各計測範囲にて温度計測は精密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度
計測を行う事ができる。換言すれば、高性能で実用的な温度計測方法を提供できる。
【０００７】
（適用例２） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第一電位より第二電位の方
が低い事が好ましい。
低温の計測には時間が掛かるが、この構成によれば、二回目の温度計測が低温の計測を
対象としているので、平均すると比較的短時間で精密な温度計測を広い範囲で行う事がで
きる。
【０００８】
（適用例３） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第二工程の期間より第四工
程の期間の方が長い事が好ましい。
この構成によれば、一回目の温度計測が短時間ので、平均すると比較的短時間で精密な
温度計測を行う事ができる。
【０００９】
（適用例４） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第一工程、第四工程、及び
第三工程を実行した結果、一端の電位が初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合
には、更に、第一工程と、ゲート電極に第三電位を供給して薄膜トランジスターを第三オ
フ状態とし、第三オフ状態を維持する第五工程と、第三工程と、を行う事が好ましい。
この構成によれば、計測される温度が一回目や二回目の温度計測の計測範囲外にあった
際に、更に三回目の温度計測を異なった計測範囲にて行い、各計測範囲にて温度計測は精
密になされるので、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
【００１０】
（適用例５） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第二電位より、第三電位の
方が低い事が好ましい。
低温の計測には時間が掛かるが、この構成によれば、一回目、二回目、三回目と温度計
測が進むに従い、より低温の計測を対象として行くので、平均すると比較的短時間で精密
な温度計測を広い範囲で行う事ができる。
【００１１】
（適用例６） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第四工程の期間より第五工
程の期間の方が長い事が好ましい。
この構成によれば、一回目、二回目、三回目と温度計測が進むに従い、計測時間が長く
なって行くので、平均すると比較的短時間で精密な温度計測を広い範囲で行う事ができる
。
【００１２】
（適用例７） 上記適用例に係わる温度計測方法において、薄膜トランジスターと容量
素子とを計測セルに備えた温度センサーを用い、温度センサーは、第一の方向に沿って配
置され、計測セルを選択する第一選択回路を備え、計測セルは第一の方向に沿って複数個
配置される事が好ましい。
この構成によれば、計測セルを第一の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第
一の方向に関する温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第一の方向に沿って異な
っていても、温度を場所の関数として定量的に正確に計測できる。
【００１３】
（適用例８） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、第
一の方向と交差する第二の方向に沿って配置され、計測セルを選択する第二選択回路を備
え、計測セルは第二の方向に沿って複数個配置される事が好ましい。
この構成によれば、計測セルを第二の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第
二の方向に関する温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第二の方向に沿って異な
っていても、温度を場所の関数として定量的に正確に計測できる。
【００１４】
（適用例９） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、計測セルは第一薄膜
トランジスターと第二薄膜トランジスターとを備え、第一薄膜トランジスターと第二薄膜
トランジスターとは差動トランジスター対をなし、第一薄膜トランジスターのゲート電極
は薄膜トランジスターのソース電極又はドレイン電極の一方に接続される事が好ましい。
この構成によれば、各計測セルに差動トランジスター対が設けられている為に、面状の
温度センサーが大面積となっても、高精細になっても、高精度に温度を計測する事ができ
る。
【００１５】
（適用例１０） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとを備え、第三薄膜トランジスターは
第一薄膜トランジスターに接続され、第四薄膜トランジスターは第二薄膜トランジスター
に接続され、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとは、第一選択回路及び
第二選択回路にて制御される事が好ましい。
この構成によれば、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとが第一の方向
及び第二の方向での選択回路の一部として機能するので、第一の方向及び第二の方向に於
ける温度の情報が干渉する事を防げる。
【００１６】
（適用例１１） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備え、第五薄膜トランジスターと
第六薄膜トランジスターとはカレントミラー対をなし、第一薄膜トランジスターと第五薄
膜トランジスターとの間に第三薄膜トランジスターが配置され、第二薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターとの間に第四薄膜トランジスターが配置される事が好ましい。
この構成によれば、薄膜トランジスター群がカレントミラー型差動増幅回路を構成する
ので、温度を電圧に変換した上で増幅できる。即ち、温度を正確に計測できる。
【００１７】
（適用例１２） 上記適用例に係わる温度計測方法において、更に、温度センサーは、
第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、第一薄膜トランジスターと第二
薄膜トランジスターとは第一電源に接続され、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トラン
ジスターとは第七薄膜トランジスターに接続され、第七薄膜トランジスターは第二電源に
接続される事が好ましい。
この構成によれば、第七薄膜トランジスターが定電流源と成り得るので、第一薄膜トラ
ンジスターのゲート電位の増幅が線型となり、温度を正確に計測できる。
【００１８】
（適用例１３） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第五薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとがＮ型であり、第二電源が負電源
である事が好ましい。
この構成によれば、Ｎ型の薄膜トランジスターで温度センサーを実現できる。
【００１９】
（適用例１４） 上記適用例に係わる温度計測方法において、第五薄膜トランジスター
と第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとがＰ型であり、第二電源が正電源
である事が好ましい。
この構成によれば、Ｐ型の薄膜トランジスターで温度センサーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係わる温度センサーを模式的に示す斜視外観図。
【図２】実施形態１に係わる温度センサーの計測原理を説明する図。
【図３】実施形態１に係わる温度センサーの回路を説明する図。
【図４】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際のタイミングチャートを説明する図。
【図５】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の計測ステップを説明する図。
【図６】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の測温期間を説明する図。
【図７】実施形態１に係わる温度センサーにて温度を計測する際の等価回路図。
【図８】実施形態１に係わる温度センサーで使用される各種回路の平面レイアウトを説明する図で、（ａ）は出力回路、（ｂ）は列選択トランジスター、（ｃ）は計測セル。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。尚、以下の図面においては、各層
や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとする為、各層や各部材毎に縮尺を異ならし
めてある。
【００２２】
（実施形態１）
「温度センサーの概要」
図１は、本実施形態に係わる温度センサーを模式的に示す斜視外観図である。以下、図
１を用いて、まず温度センサーの概要を説明する。
【００２３】
本実施形態に係わる温度センサー１は、外部コントローラー７と基板２、及びケーブル
７２とを有している。ケーブル７２は外部コントローラー７と基板２とを電気的に接続す
る。外部コントローラー７は温度の計測を制御する制御装置７１や、必要に応じて、他の
電子機器とのインターフェースや電源などを有している。制御装置７１は中央演算装置（
ＣＰＵ）や記憶装置（メモリー）などから構成され、温度計測に関する各種プログラムを
実行する。
【００２４】
温度センサー１は、柔軟なプラスチックフィルムなどの可撓性を有する基板２を利用し
ている。基板２には計測セル（ｉ，ｊ）が行列状に複数個配置され、計測回路３をなして
いる。各計測セルには薄膜トランジスターＴ０（以降単にＴ０と略称する事がある）と容
量素子Ｃｐとが備えられている（図３参照）。尚、本願では、薄膜トランジスターＴ０と
その他の薄膜トランジスターとを区別する為に、この薄膜トランジスターを計測用薄膜ト
ランジスターＴ０と命名する。容量素子Ｃｐは計測用薄膜トランジスターＴ０のソース電
極又はドレイン電極の一方に接続されている。トランジスターのソース電極とドレイン電
極とは電位に応じて入れ替わるが、以降は説明の便宜上、容量素子Ｃｐが接続している電
極を、計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイン電極とする。温度は、充電工程と検出工
程とを用いて計測される。第一工程は充電工程で、計測用薄膜トランジスターをオン状態
にし、容量素子Ｃｐの一端を初期電位（ここでは第一電極を正電源電位Ｖdd）に充電する
。次いで第二工程として、計測用薄膜トランジスターＴ０のゲート電極に第一電位を供給
する事で、Ｔ０を第一オフ状態とする。Ｔ０をオフ状態として維持している期間が温度の
計測期間に相当する。計測期間には、Ｔ０のオフ電流により容量素子Ｃｐの電位は増減す
る。この現象を利用して、温度が計測される。主には容量に充電した電荷がオフ電流で減
少する現象を利用して温度が計測されるが、これとは反対に、空の容量にオフ電流で充電
する現象を利用して温度計測を行っても良い。計測期間が終了した後に容量素子Ｃｐの一
端の電位を検出するのが第三工程で、第二工程と第三工程とを合わせて検出工程となる。
検出工程にて検出された電位を第一高電位と呼ぶ。この第一高電位が初期電位と異なって
居れば（第一高電位が初期電位の９５％未満で有れば）、この第一高電位に対応する温度
が照会される。一方、第一高電位が初期電位とほぼ等しければ（第一高電位が初期電位の
９５％以上１００％以下の範囲にある場合には）、充電工程と検出工程とを繰り返す。こ
の際に、計測期間にＴ０のゲート電極に供給する電位を第一電位とは異なる第二電位とす
る。こうして計測用薄膜トランジスターＴ０が配置されている部位の温度が計測される。
【００２５】
図１に戻って説明を続ける。
基板２には、計測回路３の他に、出力回路４と、第一選択回路５１と、第一処理回路５
２と、第二選択回路６１と、第二処理回路６２と、が設けられている。計測回路３に配置
された複数の計測セルは、計測回路３の外周部に配置された第一選択回路５１と第二選択
回路６１とにより、順次選択される。基板２の一辺を第一の方向（ｘ軸に平行な方向で、
行方向とする）とし、第一の方向と交差する（ほぼ直交する）別の方向を第二の方向（ｙ
軸に平行な方向で、列方向とする）とすると、第一選択回路５１と第一処理回路５２とは
、計測回路３の外側で第一の方向に沿って形成され、第二選択回路６１と第二処理回路６
２とは、計測回路３の外側で第二の方向に沿って形成される。計測セルは第一の方向に沿
って複数個形成されると共に、第一選択回路５１によって、第一の方向で選択される。同
様に、計測セルは第二の方向に沿って複数個形成されると共に、第二選択回路６１によっ
て、第二の方向で選択される。選択された計測セルは出力回路４と接続され、温度計測が
なされる。こうして行列状に配置された計測セルにて順次温度が測定され、温度に関する
面分布が得られる。
【００２６】
「計測原理」
図２は、本実施形態に係わる温度センサーの計測原理を説明する図である。以下、図２
を参照して、温度を計測する原理を説明する。
【００２７】
図２は、Ｎ型薄膜トランジスターの伝達特性が温度依存性を有する様子を示している。
トランジスターの伝達特性は、一般にオン状態とオフ状態と閾値下状態とに分類される。
オン状態とは、チャンネル形成領域の少なくとも一部にチャネルが形成され、ドレインコ
ンダクタンスが高い状態である。即ち、ゲート電圧が閾値電圧よりも高く、図２の場合、
ゲート電圧が閾値電圧の１．５Ｖ程度以上である。シリコンを用いた薄膜トランジスター
では、チャネルはソースドレイン領域と同一伝導型になっている。オン状態に於けるソー
スドレイン電流をオン電流という。オフ状態とは、整流作用が働いている状態で、ドレイ
ンコンダクタンスが低い状態である。シリコンを用いた薄膜トランジスターでは、チャン
ネル形成領域が真性又はソースドレイン領域と逆伝導型になっており、ドレイン端のＰＮ
接合には逆バイアスが印加されている。オフ状態でのゲート電圧は、伝達特性が急激に立
ち上がる電圧（図２の場合、ゲート電圧が０Ｖ程度）よりも低くなっている。オフ状態に
於けるソースドレイン電流をオフ電流という。閾値下状態とは、オン状態とオフ状態との
間の状態で、図２の場合、ゲート電圧が０Ｖ程度から１．５Ｖ程度の間に有る状態である
。以上が一般の定義であるが、本願のオフ状態とは一般のオフ状態と閾値下状態とを含み
、一般のオン状態以外の状態を指す。即ち、本願のオフ状態とはゲート電圧が閾値電圧よ
りも低い状態を指す。ゲート電圧が閾値電圧より低いとは、Ｎ型薄膜トランジスターでは
ゲート電圧が閾値電圧よりもマイナス側に有る事を意味し、Ｐ型薄膜トランジスターでは
ゲート電圧が閾値電圧よりもプラス側に有る事を意味する。尚、ゲート電圧Ｖgsとは、ソ
ース電位に対するゲート電位である。以下、本明細書では、ゲート電極に印加されるとト
ランジスターにオン状態をもたらす電位を高電位と呼び、オフ状態をもたらすゲート電位
を低電位と呼ぶ。
【００２８】
オン状態もオフ状態も、いずれも温度依存性を有するが、オフ状態に於ける温度依存性
が強い。これはオフ電流値がフェルミ関数の広がりに対して最も敏感に変化する為である
。オフ電流は、電子−正孔対の熱生成や、プールフレンケル効果を伴うフォノンアシステ
ッドトネリング、バンド間トネリングなどの機構に起因する。フェルミ関数は、僅かな温
度変化でも指数関数的に変化して、これらの機構（取り分け、電子−正孔対の熱生成やプ
ールフレンケル効果を伴うフォノンアシステッドトネリング）に強く影響する。その為に
オフ電流値の温度依存性は極めて強くなる。実際に図２から、２００℃のオフ電流は５０
℃のオフ電流の千倍程度になっている事が判る。これに対して、同じ温度変化の際にオン
電流は数倍しか増えていない。即ち、オフ電流は温度に対してオン電流よりも１０００倍
近く敏感で有る事になる。大雑把に云って、温度が５０℃上昇する毎にオフ電流は１０倍
になり、従って温度が５℃上昇しただけで、オフ電流は２６％も増加する。要するにほん
の僅かの温度変化であっても、オフ電流値は計測可能な大きな変化を示すので、高精度な
温度計測が実現する事になる。
【００２９】
温度は、最初に容量に充電した電荷がオフ電流により増減する現象を利用して、計測さ
れる。計測用薄膜トランジスターＴ０のオフ電流は温度に応じて激しく変化するので、温
度に応じて容量に蓄積された電荷量も変化する。この電荷量の変化（又は容量電位の変化
）を計量する事で温度が計測される。本実施形態では、容量電位を第一薄膜トランジスタ
ーＴ１のゲート電位とし、これが第二薄膜トランジスターのゲート電位と比較される。即
ち、第二薄膜トランジスターＴ２は基準トランジスターとして動作している。両ゲート電
位間の相違は差動増幅され、計測セルに於ける温度は電圧値又は電流値として出力される
。
【００３０】
「回路」
図３は、本実施形態に係わる温度センサーの回路を説明する図である。以下、図３を参
照して、温度センサーの回路を説明する。尚、Ｎ型薄膜トランジスターのソースドレイン
は、両者を比較して電位の高い方がドレインになり、電位の低い方がソースとなる。参考
の為に、図３には各薄膜トランジスターのソースドレインをそれぞれｓとｄとで記載して
ある。
【００３１】
まず図１を用いて説明する。
温度センサー１は計測回路３と出力回路４、第一選択回路５１、第一処理回路５２、第
二選択回路６１、第二処理回路６２とを有する。計測回路３には計測セル（ｉ，ｊ）がＭ
行Ｎ列の行列状に配置されている。ＭとＮは１以上の整数である（１≦ｉ≦Ｍ、１≦ｊ≦
Ｎ）。第一選択回路５１は第一の方向に関してＭ行の行線Ｒ（ｉ）から特定の一本の行線
を選択する。従って、第一選択回路５１は行選択回路でもある。第一選択回路５１にはシ
フトレジスターやデコーダーが使用される。第一処理回路５２は第一選択回路５１からの
選択信号を計測に適する様に加工する。具体的には選択電位を変換するレベルシフターや
、高速で安定的に行線を選択する様にバッファーを備える。第二選択回路６１は第二の方
向に関してＮ列の列線Ｃ（ｊ）から特定の一本の列線を選択する。従って、第二選択回路
６１は列選択回路でもある。第二選択回路６１にはシフトレジスターやデコーダーが使用
される。第二処理回路６２は第二選択回路６１からの選択信号を計測に適する様に加工す
る。具体的には選択電位を変換するレベルシフターや、高速で安定的に列線を選択する様
にバッファーを備える。
【００３２】
図３に戻って説明を続ける。
第二処理回路６２は、上述の回路の他に、列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとを含
む。列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとは、列毎にペアとなって設けられる。出力回
路４は差動トランジスター対に対する電流源になると共に、ＬＤＯＵＴ及びＸＬＤＯＵＴ
として計測結果を出力する。これらの回路の内で、計測回路３と出力回路４、第二処理回
路６２の内の列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとが薄膜トランジスターで形成される
。本実施形態では、これらの他に第一選択回路５１と第一処理回路５２、第二選択回路６
１、もＣＭＯＳ構成の（Ｎ型及びＰ型の）薄膜トランジスターで形成されたが、第一選択
回路５１と第一処理回路５２、第二選択回路６１、第二処理回路６２の内の列選択トラン
ジスターＴ３ＣとＴ４Ｃ以外の回路は、外付けのシリコンＩＣチップにて形成されても良
い。
【００３３】
計測セル内には、計測用薄膜トランジスターＴ０と第一薄膜トランジスターＴ１と第二
薄膜トランジスターＴ２とが配置されている。第一薄膜トランジスターＴ１と第二薄膜ト
ランジスターＴ２とは差動トランジスター対をなし、互いに対称に配置される。即ち、両
トランジスターのドレインが第一電源に接続され、電源に対して並列に配置されている。
尚、第一電源は正電源Ｖddである。第一薄膜トランジスターＴ１のゲートは、計測用薄膜
トランジスターＴ０のドレインに接続している。計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイ
ンには、容量素子Ｃｐが接続されている。容量素子Ｃｐは誘電体膜を第一電極と第二電極
とで挟持し、図３では、第一電極が計測用薄膜トランジスターＴ０のドレイン及び第一薄
膜トランジスターＴ１のゲートに接続し、第二電極が第二電源に接続している。第二電源
は、この場合、負電源Ｖssである。計測用薄膜トランジスターＴ０のソースは充電用列線
ＣＣに接続し、ゲートは充電用行線ＲＣに接続する。第二薄膜トランジスターＴ２のゲー
トには基準信号Ｖrefが供給される。
【００３４】
ｉ行ｊ列に位置する計測セル（ｉ，ｊ）内には更に行選択トランジスターＴ３ＲとＴ４
Ｒとが設けられている。列選択トランジスターＴ３Ｃと行選択トランジスターＴ３Ｒとで
第三薄膜トランジスターＴ３をなす。行選択トランジスターＴ３Ｒのドレインは第一薄膜
トランジスターＴ１のソースに接続し、ソースはｊ列目の奇数列線ＣＯ（ｊ）を介してｊ
列目の列選択トランジスターＴ３Ｃのドレインに接続し、ゲートはｉ行目の行線Ｒ（ｉ）
に接続する。同様に列選択トランジスターＴ４Ｃと行選択トランジスターＴ４Ｒとで第四
薄膜トランジスターＴ４をなす。行選択トランジスターＴ４Ｒのドレインは第二薄膜トラ
ンジスターＴ２のソースに接続し、ソースはｊ列目の偶数列線ＣＥ（ｊ）を介してｊ列目
の列選択トランジスターＴ４Ｃのドレインに接続し、ゲートはｉ行目の行線Ｒ（ｉ）に接
続する。
【００３５】
温度センサー１は、更に第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジスターＴ６と
を出力回路４に備え、第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジスターＴ６とはカ
レントミラー対をなしている。カレントミラー対とは、両トランジスターのソースが共通
に接続され、ゲートに同電位を印加する事で、飽和動作時（Ｖds＞Ｖgs−Ｖth＞０）に、
両トランジスターのドレイン電位が多少異なっていても、同じ電流を通すトランジスター
対である。ここでは両薄膜トランジスターのゲートは第五薄膜トランジスターのドレイン
に接続している。更に、第五薄膜トランジスターＴ５のドレインは列選択トランジスター
Ｔ３Ｃのソースに接続し、第六薄膜トランジスターＴ６のドレインは列選択トランジスタ
ーＴ４Ｃのソースに接続する。
【００３６】
温度センサー１は、更に第七薄膜トランジスターＴ７を出力回路４に備える。第七薄膜
トランジスターＴ７は電流源トランジスターである。電流源トランジスターとは、飽和動
作し、ドレイン電位が多少変動しても常に一定電流を供給するトランジスターである。第
五薄膜トランジスターＴ５のソースと第六薄膜トランジスターＴ６のソースとは、第七薄
膜トランジスターＴ７のドレインに接続し、第七薄膜トランジスターＴ７のソースは第二
電源に接続する。第二電源は負電源Ｖssである。第七薄膜トランジスターＴ７のゲートに
は第一制御信号Ｃｎｔ１が供給される。第五薄膜トランジスターＴ５と第六薄膜トランジ
スターＴ６とが常に等しい電流を通し、第七薄膜トランジスターＴ７が一定電流を供給す
るので、第五薄膜トランジスターＴ５も第六薄膜トランジスターＴ６も常に同一電流（第
七薄膜トランジスターＴ７を通る電流の半分）を通す。
【００３７】
第三薄膜トランジスターＴ３は、列選択や行選択がなされる毎に列選択トランジスター
や行選択トランジスターを変えながらも、常に第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜ト
ランジスターＴ５との間に配置され、第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜トランジス
ターＴ５とを電気的に接続可能としている。同様に、第四薄膜トランジスターＴ４は、列
選択や行選択がなされる毎に列選択トランジスターや行選択トランジスターを変えながら
も、常に第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６との間に配置され、
第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６とを電気的に接続可能として
いる。即ち、ｉ行目の行線Ｒ（ｉ）に選択信号（高電位信号）が供給されると、ｉ行目の
計測セルに配置された第一薄膜トランジスターＴ１は奇数列線ＣＯに電気的に接続され、
第二薄膜トランジスターＴ２は偶数列線ＣＥに電気的に接続される。反対に行線Ｒ（ｉ）
に非選択信号（低電位信号）が入ると、第一薄膜トランジスターＴ１と奇数列線ＣＯとは
電気的に絶縁され、第二薄膜トランジスターＴ２と偶数列線ＣＥとは電気的に絶縁される
。
【００３８】
行線Ｒ（ｉ）に選択信号が供給されている状態で、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に選択信号（
高電位信号）が入ると、ｊ列目の列選択トランジスターＴ３Ｃがオン状態となるので、ｊ
列目の奇数列線ＣＯと第五薄膜トランジスターＴ５とが接続される。その結果、ｉ行ｊ列
の計測セル（ｉ，ｊ）に位置する第一薄膜トランジスターＴ１と第五薄膜トランジスター
Ｔ５とは電気的に接続される。同様に、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に選択信号（高電位信号）
が入ると、ｊ列目の列選択トランジスターＴ４Ｃがオン状態となるので、ｊ列目の偶数列
線ＣＥと第六薄膜トランジスターＴ６とが接続される。その結果、ｉ行ｊ列の計測セル（
ｉ，ｊ）に位置する第二薄膜トランジスターＴ２と第六薄膜トランジスターＴ６とは電気
的に接続される。反対に、ｊ列目の列線Ｃ（ｊ）に非選択信号（低電位信号）が入ると、
ｊ列目の列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとがオフ状態となるので、出力回路４とｊ
列目の奇数列線ＣＯ及びｊ列目の偶数列線ＣＥとは電気的に絶縁される。この様に複数の
計測セルの内で、行線と列線とで選択された計測セルが出力回路４と接続する。出力回路
４からの計測結果は、第六薄膜トランジスターＴ６のドレイン電位Ｖ6がＬＤＯＵＴとし
て出力され、第五薄膜トランジスターＴ５のドレイン電位Ｖ5がＸＬＤＯＵＴとして出力
される。
【００３９】
列線Ｃ（ｊ）に供給される選択信号乃至は非選択信号は、第二選択回路６１からの出力
を必要に応じてレベルシフトし、レベルシフターからの出力はバッファーで補強されてい
る。即ち、列選択トランジスターＴ３ＣとＴ４Ｃとは第二選択回路６１にて制御される。
又、行線Ｒ（ｉ）に供給される選択信号乃至は非選択信号は、第一選択回路５１からの出
力を必要に応じてレベルシフトし、レベルシフターからの出力はバッファーで補強されて
いる。即ち、行選択トランジスターＴ３ＲとＴ４Ｒとは第一選択回路５１にて制御される
。尚、ここでは行選択がなされた状態で列選択を行ったが、列選択がなされた状態で行選
択を行っても良い。又、ここでの奇数列線とは単なる名称で、奇数番号のトランジスター
列（Ｔ１やＴ３）に設けられた列線を意味し、偶数列線も同様に単なる名称で、偶数番号
のトランジスター列（Ｔ２やＴ４）に設けられた列線を意味する。
【００４０】
「計測方法」
図４は、本実施形態に係わる温度センサーにて温度を計測する際に、回路を駆動させる
タイミングチャートを説明する図である。図５は、本実施形態に係わる温度センサーにて
温度を計測する際の計測ステップを説明する図である。図６は、本実施形態に係わる温度
センサーにて温度を計測する際の測温期間を説明する図である。以下、図４乃至図６を参
照して、温度センサーを用いた計測方法を説明する。
【００４１】
温度計測は、一回乃至複数回の測温期間を用いてなされる。図４に示す様に、一回の測
温期間は準備期間ＰＰと計測期間ＭＰと出力期間ＯＰとを含む。準備期間ＰＰには計測用
薄膜トランジスターＴ０をオン状態として、第一薄膜トランジスターＴ１と容量素子Ｃｐ
とを所定の電位に充電する。計測期間ＭＰには計測用薄膜トランジスターＴ０をオフ状態
として、先に充電された電荷を容量素子Ｃｐから漏らす。漏れ電荷量は温度依存性を示す
ので、温度に応じて第一薄膜トランジスターＴ１のゲート電位は低下する。出力期間ＯＰ
には低下したゲート電位に応じた出力を各計測セルから取り出す。これが一回の測温期間
の基本サイクルである。
【００４２】
実際の温度計測の際には、まず、温度計測に先立ち、計測時に供給する基準信号Ｖref
の電位値を定める。上述の如く、温度センサー１は、基準トランジスターである第二薄膜
トランジスターＴ２の電気特性と、温度に応じてゲート電位が変化する第一薄膜トランジ
スターＴ１の電気特性とが比較される。一方で、薄膜トランジスターはトランジスター毎
に電気特性が僅かに異なるのが一般である。これを補正する為に、計測セル毎に基準温度
に対応する基準信号Ｖrefの値を定める。以下に基準信号Ｖrefの値を定める具体的な手法
を記す。
【００４３】
（１）温度センサー１を基準温度のヒートリザーヴォアーに設置し、総ての計測セルが
基準温度となる様にする。基準温度は測定対象温度範囲内で適宜設定される。基準温度は
大凡その範囲の下限値とするのが望ましい。例えば測定対象温度範囲が寒冷地の冬の温度
で、−２０℃から３０℃の範囲にあると予想される場合、基準温度は−２０℃程度に設定
する。
【００４４】
（２）総ての計測セルにて、基準信号Ｖrefの選択電位として、数式１で表される仮の
基準高電位Ｈrを設定する。
【００４５】
【数１】
ここでＶddは正電源電位、Ｖthは薄膜トランジスターの閾値電圧の平均値、δは０．０
５Ｖから０．３Ｖ程度の小さい電圧値である。仮の基準高電位Ｈrは、例えばＨr＝４．０
５Ｖである。
【００４６】
（３）後述する方法で温度を計測し、総ての計測セルからの出力結果（Ｖ5−Ｖ6）の平
均値がほぼゼロになる様に計測期間ＭＰの時間を定める。即ち、数式２となる様に計測期
間ＭＰの長さを定める。ほぼゼロとは、出力結果の平均値が概ね−０．４Ｖから＋０．４
Ｖの範囲に入る事を意味する。
【００４７】
【数２】
【００４８】
（４）こうして定められた計測期間ＭＰの時間を用いて、再度ヒートリザーヴォアーの
温度計測を行う。その際に、ＬＤＯＵＴ出力とＸＬＤＯＵＴ出力とが等しくなる様に（Ｖ
5＝Ｖ6となる様に）計測セル毎に提供するＶrefの基準高電位値を定め、これを外部コン
トローラー７に設けられている記憶装置に記憶させる。その後に温度センサー１を計測対
象に配置し、計測を開始する。
【００４９】
次に一回の測温期間の基本サイクルを説明する。温度計測に際しては、外部コントロー
ラー７が第一選択回路５１や第一処理回路５２、第二選択回路６１、第二処理回路６２な
どに適当な信号や電源を供給し、その結果、各行線や列線、出力回路４等には図４に示す
、以下の様な信号が供給される。
【００５０】
準備期間ＰＰには第一工程が行われる。まず充電用列線ＣＣを正電源電位Ｖddとする。
次いで充電用行線ＲＣを第二高電位Ｈ2とし、計測用薄膜トランジスターＴ０をオン状態
とする。次いで充電用行線ＲＣを負電源電位Ｖssに戻す。次に充電用列線ＣＣの電位を負
電源電位Ｖssに戻す。この第一工程に依り総ての計測セルの容量素子Ｃｐの第一電極は初
期電位の正電源電位Ｖddへと充電される。負電源電位Ｖssは正電源電位Ｖddよりも低い電
位で、例えばＶss＝０Ｖ（接地電位）である。又、正電源電位は、例えばＶdd＝４．８Ｖ
で、第二高電位は、例えばＨ2＝７．３Ｖである。
【００５１】
計測期間ＭＰには、充電用列線ＣＣを負電源電位Ｖssとする。充電用行線ＲＣは低電位
Ｌとする。この結果、計測用薄膜トランジスターＴ０はオフ状態となり、計測期間ＭＰに
渡ってこのオフ状態を維持する。計測期間ＭＰ中に温度に応じたオフ電流が第一電極から
充電用列線ＣＣに漏れる。こうして計測期間ＭＰの終了時には第一薄膜トランジスターＴ
１のゲート電位は第一高電位Ｈ1となる。これが第二工程である。
【００５２】
計測期間ＭＰが終了した後に出力期間ＯＰに移る。出力期間ＯＰでは第三工程として、
第一電極の電位を検出する。即ち、出力期間ＯＰに入ると、第一制御信号Ｃｎｔ１に第三
高電位Ｈ3を供給する。この値は、例えばＨ3＝１．６Ｖである。出力期間ＯＰでは、まず
、行線Ｒ（１）からＲ（Ｍ）が一本ずつ交替に選択される。通常は１行目の行線Ｒ（１）
から最終行のＭ行目の行線Ｒ（Ｍ）へと順番に選択されて行く。行線には、選択持に選択
信号電位（第二高電位Ｈ2）供給され、非選択時には非選択信号電位（負電源電位Ｖss）
が供給される。
【００５３】
一本の行線が選択されている期間に、列線（Ｃ（１）からＣ（Ｎ））が一本ずつ交替に
選択される。通常は１列目の列線Ｃ（１）から最終列のＮ列目の列線Ｃ（Ｎ）へと順番に
選択されて行く。列線には、選択持に選択信号電位（第二高電位Ｈ2）が供給され、非選
択時には非選択信号電位（負電源電位Ｖss）が供給される。
【００５４】
この様にして複数の計測セルから特定の一つの計測セルが選択される。この選択された
計測セルに対応する基準高電位を外部コントローラー７の記憶装置より読み出して、Ｖre
fとする。第二薄膜トランジスターＴ２のゲートに供給される基準高電位は、その計測セ
ルの温度が基準温度に等しければ、出力電圧がＶ5＝Ｖ6となる様に設定されているので、
Ｖ5乃至はＶ6の値を読むと、選択された計測セルの温度が分かる。例えば、選択された計
測セルが基準温度よりも低温であると、漏れ電流は少ないので、第一高電位（第一薄膜ト
ランジスターＴ１のゲート電位）は基準高電位（第二薄膜トランジスターＴ２のゲート電
位）よりも高くなる。その結果、ＬＤＯＵＴ（Ｖ6）の電位は低くなり、ＸＬＤＯＵＴ（
Ｖ5）の電位は高くなるので、Ｖ5−Ｖ6の値は正になる。反対に、選択された計測セルが
基準温度よりも高温であると、ＬＤＯＵＴ（Ｖ6）の電位は高くなり、ＸＬＤＯＵＴ（Ｖ5
）の電位は低くなるので、Ｖ5−Ｖ6の値は負になる。この計測方法では、出力期間を通じ
て、容量素子Ｃｐと第一薄膜トランジスターＴ１のゲート容量とに残留する電荷が維持さ
れる。即ち、非破壊にて（測定が測定対象物に影響することなく、言い換えると、電荷量
を変動させることなく）温度計測が行われ、それ故に温度センサーが大面積になっても高
精細になっても、正確な計測が行われる事になる。
【００５５】
以上が一回の測温期間の基本サイクルであるが、これを何度か繰り返さねばならない場
合があるので、次にそれを説明する。温度計測は、図５に示すステップで実施される。具
体的には、制御装置７１は設定ステップＳ１と実行ステップＳ２と判断ステップＳ３と参
照ステップＳ４と決定ステップＳ５と再設定ステップＳ１１とを含むプログラムを実行す
る。
【００５６】
設定ステップＳ１は温度の計測条件を第一条件へと設定する。計測条件とは計測期間Ｍ
Ｐに充電用行線ＲＣに印加する低電位Ｌの値と計測期間ＭＰの時間長である。第一条件で
は低電位Ｌを第一電位とし、時間長は前述の出力結果（Ｖ5−Ｖ6）の平均値がほぼゼロに
なる様に定める（ＭＰ＝ｔ0）。第一電位は図２に示す伝達特性が極小値となるゲート電
圧Ｖminとする。本実施形態ではＶmin＝Ｖss＝０Ｖである。
【００５７】
実行ステップＳ２はこうして設定された計測条件にて一回目の計測期間の基本サイクル
を実行する。即ち、第一工程と第二工程と第三工程とを行う。第二工程では、計測用薄膜
トランジスターＴ０のゲート電極に第一電位が供給され、計測用薄膜トランジスターＴ０
は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0）の間、第一オフ状態に維持される。
【００５８】
判断ステップＳ３は一回目の計測期間の基本サイクルにて温度計測を終了させるか計測
期間の基本サイクルを再び実行するかを判断する。即ち、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖin
の９５％未満になっておれば、温度計測を終了させる判断をし、９５％以上で有れば、計
測期間の基本サイクルを再度実行する判断をする。これは、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖi
nの９５％未満で有れば、次の参照ステップＳ４にて第一高電位Ｈ1と温度とを高精度で対
応付けられるが、９５％以上の場合には誤差が大きくなる為である。その為に、９５％以
上の場合には計測条件を変更して、再計測する。
【００５９】
判断ステップＳ３で温度計測の終了を判断されると、次に参照ステップＳ４へと進む。
外部コントローラー７の記憶装置には第一高電位Ｈ1と温度とを対応付けるルックアップ
テーブルが設けられており、これを参照するのが参照ステップＳ４である。決定ステップ
Ｓ５では、こうして計測された温度を決定する。即ち、計測された温度を出力したり、或
いは記憶装置に記憶させたりする。
【００６０】
判断ステップＳ３で第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖinから減少していなければ（第一高電
位Ｈ1と初期電位Ｖinとがほぼ等しければ）、再設定ステップＳ１１に進む。再設定ステ
ップＳ１１は次の測温期間に於ける計測条件を、前回の計測条件から変更する。即ち、前
回の計測が第一条件で行われた場合、第一条件とは異なる第二条件へと再設定する。低電
位Ｌは前回よりもΔＶだけ低くされ、第二電位となる。併せて、計測期間ＭＰを前回より
もΔｔだけ長くしても良い。これらが第二条件となる。再設定ステップＳ１１の後は、再
び実行ステップＳ２へと進む。二回目の実行ステップでは、二回目の計測期間の基本サイ
クルを実行する。即ち、第一工程と第四工程と第三工程とを行う。第四工程では、計測用
薄膜トランジスターＴ０のゲート電極に第二電位が供給され、計測用薄膜トランジスター
Ｔ０は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0＋Δｔ）の間、第二オフ状態に維持される。次いで判断ス
テップＳ３に進む。
【００６１】
二回目の基本サイクルを実行した結果、第一高電位Ｈ1が初期電位Ｖinの９５％以上の
場合、判断ステップＳ３から再設定ステップＳ１１へと進む。再設定ステップＳ１１は三
回目の測温期間に於ける計測条件を、二回目の計測条件から変更する。即ち、第二条件と
は異なる第三条件へと計測条件を再設定する。低電位Ｌは前回よりもΔＶだけ低くされ、
第三電位となる。併せて、計測期間ＭＰを前回よりもΔｔだけ長くしても良い。これらが
第三条件となる。再設定ステップＳ１１の後は、再び実行ステップＳ２へと進む。三回目
の実行ステップでは、三回目の計測期間の基本サイクルを実行する。即ち、第一工程と第
五工程と第三工程とを行う。第五工程では、計測用薄膜トランジスターＴ０のゲート電極
に第三電位が供給され、計測用薄膜トランジスターＴ０は、計測期間ＭＰ（＝ｔ0＋２Δ
ｔ）の間、第三オフ状態に維持される。次いで判断ステップＳ３に進む。以下、必要に応
じて、四回目、五回目、六回目と、同様な計測期間の基本サイクルを回して行く。
【００６２】
各計測の結果、第一高電位Ｈ1と初期電位Ｖinとがほぼ等しくなった場合、これは計測
対象としている温度がその計測の計測範囲よりも低い事を意味している。従って、次に行
われる計測の温度計測範囲は、直前に行われた計測の温度計測範囲よりも低温側にする必
要がある。具体的には、第二条件に依る温度計測範囲は、第一条件に依る温度計測範囲よ
りも低温側とされ、第三条件に依る温度計測範囲は、第二条件に依る温度計測範囲よりも
更に低温側とされる。
【００６３】
これに対応するのが図６である。図６では第一測温期間から第三測温期間までが描かれ
ている。第一測温期間に於ける計測期間ＭＰ１の計測条件は第一条件にて定められる。同
様に、第二測温期間に於ける計測期間ＭＰ２の計測条件は第二条件にて定められ、第三測
温期間に於ける計測期間ＭＰ３の計測条件は第三条件にて定められる。第一条件が定める
低電位（第一電位Ｌ1）よりも、第二条件が定める低電位（第二電位Ｌ2）の方がより低く
、第二条件が定める低電位（第二電位Ｌ2）よりも、第三条件が定める低電位（第三電位
Ｌ3）の方がより低い。例えば、Ｌ1＝０Ｖ、Ｌ2＝−２．５Ｖ、Ｌ3＝−５Ｖである。又、
第一条件が定める計測期間ＭＰ１よりも、第二条件が定める計測期間ＭＰ２の方がより長
く、第二条件が定める計測期間ＭＰ２よりも、第三条件が定める計測期間ＭＰ３の方がよ
り長い。例えば、ＭＰ１＝２．５ミリ秒、ＭＰ２＝５ミリ秒、ＭＰ３＝７．５ミリ秒であ
る。図２に示されている様に、ゲート電圧が低下する程、オフ電流は（特に低温で）増加
するので、こうする事で、第二条件の温度計測範囲の方が第一条件の温度計測範囲よりも
低温側にずれる。同様に、第三条件の温度計測範囲の方が第二条件の温度計測範囲よりも
低温側にずれるのである。
【００６４】
「使用方法」
温度センサーを使用する際には、低頻度測定モードと高頻度測定モードとを設けても良
い。低頻度測定モードとは高頻度測定モードに備えて低頻度で計測を繰り返している期間
で有る。高頻度測定モードでは、温度センサーは高頻度で計測を繰り返している。例えば
、温度センサーを水道の凍結防止帯に内蔵させて使用する場合、暖かな日中は低頻度測定
モードとし、気温が低下し始めて凍結しそうな期間を高頻度測定モードとする。或いは、
温度の時間変化が緩やかな場合に低頻度測定モードとし、温度の時間変化が緩やかな場合
には高頻度測定モードとする。
【００６５】
低頻度測定モードにも高頻度測定モードにも、上述の「計測方法」の章に記載した方法
で温度センサーは計測動作を行っているが、その計測頻度が異なる。低頻度測定モードで
は単位時間内に行われる計測回数が少なく、高頻度測定モードではこれが多い。Ｍ行Ｎ列
に配置された計測セルの総てを選択して計測する期間をフレーム期間とし、一つのフレー
ム期間から次のフレーム期間までの時間をスタンバイ期間とすると、計測頻度はフレーム
期間とスタンバイ期間との和の逆数（１／（フレーム期間＋スタンバイ期間））となる。
即ち、高頻度測定モードに於ける計測頻度を、低頻度測定モードに於ける計測頻度よりも
大きくする。一例としては、高頻度測定モードではスタンバイ期間をゼロとし、フレーム
周波数（フレーム期間の逆数）と計測頻度とを一致させる。一方で、低頻度測定モードに
於けるスタンバイ期間は数ミリ秒以上の比較的長時間とし（例えば１秒）、低頻度測定モ
ードに於ける計測頻度をスタンバイ期間の逆数にほぼ一致させる。
【００６６】
この様な低頻度測定モードと高頻度測定モードとを設ける事に依り、低頻度測定モード
に於いては消費電力を低減でき、高頻度測定モードに於いては時間分解能を最大にする事
ができる。尚、ここでは低頻度測定モードでも高頻度測定モードでもフレーム期間を同一
とし、スタンバイ期間を変えたが、これに限らず、フレーム期間を低頻度測定モードと高
頻度測定モードとで変えても構わない。即ち、高頻度測定モードに於けるクロック周波数
の方を低頻度測定モードのクロック周波数よりも高くして、高頻度測定モードに於ける計
測頻度を高くしても良い。
【００６７】
「トランジスターサイズ及び駆動条件」
図７は、本実施形態に係わる温度センサーにて温度を計測する際の等価回路図である。
次に、図７を参照して、高感度で高性能な計測を実現する為の条件を示す。以下、第一薄
膜トランジスターＴ１をＴ１と略称する。第二薄膜トランジスターＴ２から第七薄膜トラ
ンジスターＴ７も同様に略す。尚、Ｔ３のドレイン電位をＶ3で表し、Ｔ４のドレイン電
位をＶ4、Ｔ７のドレイン電位をＶ7、で表す。
【００６８】
Ｔ１とＴ２とは差動入力対であるので、飽和動作などの非線型動作が望ましい。Ｔ３と
Ｔ４は選択トランジスターで、出力電位範囲を広くする視点から、線型動作が望ましい。
従って、Ｔ３とＴ４とに関しては、ソースドレイン電圧Ｖdsは出来る限り小さく、Ｖ3＝
Ｖ5やＶ4＝Ｖ6となるのが望ましい。Ｔ５とＴ６とはカレントミラー対で飽和動作でなけ
ればならない。又、Ｔ７は電流源トランジスターなので、矢張り飽和動作でなければなら
ない。
【００６９】
まず、トランジスターの電流式を表現するのに数式３の記号を用いる。
【００７０】
【数３】
ここでＷはトランジスターチャンネル形成領域の幅、Ｌはトランジスターチャンネル形
成領域の長さ、Ｃoxは単位面積当たりのゲート絶縁膜容量、μは移動度である。すると、
飽和特性の近似式は数式４で表される。
【００７１】
【数４】
又、線型特性の近似式は数式５で表される。
【００７２】
【数５】
本実施形態では薄膜トランジスターの閾値電圧をＶthで表し、薄膜トランジスター間の
Ｖth変動は僅かであると近似する。即ち、Ｔ１からＴ７のＶthは総て等しいと近似する。
又、Ｖthは正であるとし、全体の電流（Ｔ７の電流）を２Ｉとする。まず、Ｔ１からＴ７
のＺをＺ1からＺ7で表し、これらを数式６の関係とする。
【００７３】
【数６】
数式６が満たされていると、Ｔ１のゲート電位Ｈ1とＴ２のゲート電位Ｈrとの差は線型
増幅されて出力される。以下、各トランジスターに求められる駆動条件を検討する。
【００７４】
（１）Ｔ１は飽和動作が望ましい。従って、数式７と数式８で表される飽和条件が満た
されるのが望ましい。
【００７５】
【数７】
【００７６】
【数８】
その結果、Ｔ１のドレイン電流は次式となる。
【００７７】
【数９】
【００７８】
（２）Ｔ２は飽和動作が望ましい。従って、数式１０と数式１１とで表される飽和条件
が満たされるのが望ましい。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
【数１１】
その結果、Ｔ２のドレイン電流は次式となる。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
（３）Ｔ３は線型動作が好ましい。従って、数式１３で表される線型条件が満たされる
のが望ましい。
【００８３】
【数１３】
その結果、Ｔ３のドレイン電流は次式となる。
【００８４】
【数１４】
【００８５】
（４）Ｔ４は線型動作が好ましい。従って、数式１５で表される線型条件が満たされる
のが望ましい。
【００８６】
【数１５】
その結果、Ｔ４のドレイン電流は次式となる。
【００８７】
【数１６】
【００８８】
（５）Ｔ５は飽和動作するのが望ましい。従って、数式１７で表される飽和条件が満た
されるのが望ましい。
【００８９】
【数１７】
その結果、Ｔ５のドレイン電流は次式となる。
【００９０】
【数１８】
【００９１】
（６）Ｔ６は飽和動作するのが望ましい。従って、数式１９と数式２０とで表される飽
和条件が満たされるのが望ましい。
【００９２】
【数１９】
【００９３】
【数２０】
その結果、Ｔ６のドレイン電流は次式となる。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
（７）Ｔ７は飽和動作するのが望ましい従って、数式２２で表される飽和条件が満たさ
れるのが望ましい。
【００９６】
【数２２】
その結果、Ｔ７のドレイン電流は次式となる。
【００９７】
【数２３】
ここで、数式２２を満たす為に、数式２４とする。
【００９８】
【数２４】
δは例えば０．１Ｖ程度で、容易に飽和条件を満たすには０．３Ｖ程度未満の正の値が
理想である。
【００９９】
次に数式１３と数式１５を満たす為に、数式２５とする。
【０１００】
【数２５】
これにより、少なくとも数式２６と数式２７とが満たされる様になる。
【０１０１】
【数２６】
【０１０２】
【数２７】
【０１０３】
Ｔ７に関する数式２３と、Ｔ４に関する数式１６とから、次式が得られる。
【０１０４】
【数２８】
この数式２８に数式２４と数式２５とを適応すると、次の様になる。
【０１０５】
【数２９】
数式２９の右辺に関しては、数式３０を考慮する。
【０１０６】
【数３０】
ここで数式３１とする。
【０１０７】
【数３１】
こうすれば、数式３２が得られる。
【０１０８】
【数３２】
即ち、Ｔ４はゲート電圧がＶth＋１Ｖ以上ならば、線型動作する。更に、Ｔ４での電位
降下を確実に０．１Ｖ未満と小さくし、Ｔ４を線型動作させる為には、概ね次式が満たさ
れれば良い。
【０１０９】
【数３３】
数式３３は数式３４と変形される。
【０１１０】
【数３４】
この場合、数式３５の関係が得られる。
【０１１１】
【数３５】
即ち、明らかに線型条件（数式１５）は満たされる。
【０１１２】
次に、総ての望ましい条件を満たす様に構成を定める。Ｔ７に関する数式２３とＴ６に
関する数式２１に対して、数式３６とする。
【０１１３】
【数３６】
こうすると、数式２１と数式２３とから数式３７が得られる。
【０１１４】
【数３７】
【０１１５】
次にＴ１に関する数式９とＴ５に関する数式１８とに対して、数式３８とする。
【０１１６】
【数３８】
こうすると、数式３９が得られる。
【０１１７】
【数３９】
Ｔ７とＴ４の議論（数式２８から数式３５までの議論）により、数式４０と数式４１で
表される関係になっている。
【０１１８】
【数４０】
【０１１９】
【数４１】
数式３９に数式４１を代入し、数式３７と連立させると、数式４２と数式４３の解が得
られる。
【０１２０】
【数４２】
【０１２１】
【数４３】
【０１２２】
Ｔ２に関する数式１２とＴ６に関する数式２１とからは、数式４４が得られる。
【０１２３】
【数４４】
数式４４に数式３７と数式４０とを代入すると、数式４５が得られる。
【０１２４】
【数４５】
【０１２５】
以下、高感度で高性能な測定を実現する為に、満たされる事が望ましい各条件を如何に
満たすかを示す。
【０１２６】
好適条件としての数式７： 数式４１と数式４２とから数式７は数式４６となる。
【０１２７】
【数４６】
【０１２８】
好適条件としての数式１０： 数式４０と数式４４とから数式１０は数式４６となる。
【０１２９】
好適条件としての数式８： 数式８は、Ｖthが正なので、数式４７が成り立てば、確実
に満たされる。
【０１３０】
【数４７】
【０１３１】
好適条件としての数式１１： 数式１１は、Ｖthが正なので、数式４８が成り立てば、
確実に満たされる。
【０１３２】
【数４８】
【０１３３】
好適条件としての数式１３と数式１５： 数式１３と数式１５とは、数式２４と数式３
４とで満たされる。
【０１３４】
好適条件としての数式１７： 数式１７は、数式４２と数式４３とから、数式４６とな
る。
【０１３５】
好適条件としての数式１９： 数式１９は、数式４２と数式４５とから、数式４９とな
る。
【０１３６】
【数４９】
従って、計測温度が基準温度よりも高温の時の方が低温の時よりも高精度に温度計測が
なされる。その意味では、基準温度は測定対象温度範囲の下限値に設定するのが好ましい
。
【０１３７】
好適条件としての数式２２： 数式２４から数式２２は、数式５０となる。
【０１３８】
【数５０】
これに数式４３を適応すると、数式２２は、数式５１となる。
【０１３９】
【数５１】
数式２４により、これは、数式５２を意味する。
【０１４０】
【数５２】
【０１４１】
数式４７と数式５２とから、Ｈ1に対する好適条件は数式５３となる。
【０１４２】
【数５３】
【０１４３】
数式５３の右辺を満たすべく、Ｔ１のゲート電位は準備期間ＰＰにＶddへと充電され、
計測期間ＭＰに放電させる。第一高電位Ｈ1と基準高電位Ｈrとが等しい時に、出力（Ｖ5
−Ｖ6）がゼロになるので、第一高電位Ｈ1の左辺を満たし易くする為に、仮の基準高電位
を数式５３の右辺と左辺との中間を取り、数式１の様に設定する。
【０１４４】
正電源電圧Ｖddを、数式５４が示す様に、第三高電位Ｈ3の三倍以上に設定する事がで
きる。尚、数式５４では数式２４を配慮している。
【０１４５】
【数５４】
【０１４６】
第一高電位Ｈ1は正電源電圧付近の値にあるので、こうすると、Ｖddが最も小さいＨ3の
３倍の時でも、数式４３と数式４２とから、数式５５が得られる。
【０１４７】
【数５５】
即ち、Ｔ１とＴ５、Ｔ７にはほぼ均等なドレイン電圧が印加され、これらのトランジス
ターは飽和動作する。同様にＴ２、Ｔ６、Ｔ７にもほぼ均等なドレイン電圧が掛かり、飽
和動作する。Ｖddが３倍よりも大きくなると、Ｔ１やＴ５、Ｔ７に掛かるソースドレイン
電圧は更に高くなるので、差動増幅範囲は更に広がる。
【０１４８】
纏めると、電位関係としては、Ｖddに関する数式５４と、Ｈ3に関する数式２４、Ｈ2に
関する数式２５、Ｈrに関する数式１とを満たす様にする。一例としては、Ｖth＝１．５
Ｖとして、δ＝０．１Ｖ、γ＝１Ｖとし、正電源電位Ｖdd＝４．８Ｖ、第三高電位Ｈ3＝
１．６Ｖ、第二高電位Ｈ2＝７．３Ｖ、仮の基準高電位Ｈr＝４．０５Ｖとする。
【０１４９】
トランジスターサイズに関しては、数式６と数式３４、数式３６、数式３８から数式５
６とする。
【０１５０】
【数５６】
この様な電気関係とトランジスターサイズとを採用する事で、高感度で正確な計測が実
現する。但し、Ｔ３とＴ４とは、実際には列選択トランジスターと行選択トランジスター
との直列接続なので、列選択トランジスターや行選択トランジスターのＺはＺ3やＺ4の二
倍とする。即ち、Ｔ３ＣやＴ３Ｒ、Ｔ４Ｃ、Ｔ４ＲのＺをそれぞれＺ3C、Ｚ3R、Ｚ4C、Ｚ
4Rにて表現した時に数式５７とする。
【０１５１】
【数５７】
【０１５２】
「平面レイアウト」
図８は、本実施形態に係わる温度センサーで使用される各種回路の平面レイアウトを説
明する図で、（ａ）は出力回路、（ｂ）は列選択トランジスター、（ｃ）は計測セル（ｉ
，ｊ）である。以下、図８を参照して、これらの回路の平面レイアウトを説明する。
【０１５３】
薄膜トランジスターの製造方法は後に詳述するが、薄膜トランジスターは半導体層ＳＬ
の他に、ゲート電極を構成するゲート配線金属層ＧＭと、ソースドレイン電極に主として
接続するソース配線金属層ＳＭとを有する。これら三層の間には絶縁膜が設けられて、コ
ンタクトホールで接続されぬ限り、電気的に分離されている。図８（ａ）に示す様に、カ
レントミラー対Ｔ５とＴ６とは平面的に隣接して形成される。即ち、Ｔ５の半導体層ＳＬ
とＴ６の半導体層ＳＬとは隣り合わせに配置される。両半導体層は、それらの間に別の半
導体層が位置することはなく、デザインルールが許す限り、出来る限り近くに配置される
。ゲート電極は無論共通で、Ｔ５のゲート電極とＴ６のゲート電極が直線になる様に、最
短距離で配置される。また、両トランジスターのソースはゲート配線金属層ＧＭにて接続
され、Ｔ７のドレインに接続される。Ｔ５とＴ６との配置が近く、ゲート電極が最短距離
で形成され、ソースコンタクトがゲート配線金属層ＧＭにて接続される為、両トランジス
ターの温度はほぼ等しくなり、カレントミラー対は正確に動作する事になる。
【０１５４】
同様に、図８（ｂ）に示す様に、列選択トランジスター対Ｔ３ＣとＴ４Ｃも両トランジ
スターの半導体層ＳＬを隣接させ、ゲート電極が直線になる様に配置される。これにより
、両トランジスターの温度がほぼ等しくなり、列選択トランジスター対に起因する増幅誤
差を最小とできる。
【０１５５】
計測セルでは、図８（ｃ）に示す様に、差動トランジスター対Ｔ１とＴ２とが隣接して
配置され、両トランジスターのドレインがゲート配線金属層ＧＭにてＶddに接続される。
これにより、両トランジスターの温度がほぼ等しくなり、正確な差動増幅がなされる。又
、行選択トランジスター対Ｔ３ＲとＴ４Ｒも両トランジスターの半導体層ＳＬを隣接させ
、ゲート電極が直線になる様に配置される。これにより、両トランジスターの温度がほぼ
等しくなり、行選択トランジスター対に起因する増幅誤差を最小とできる。
【０１５６】
「温度センサーの製造方法」
温度センサー１では、柔軟性を有するプラスチックフィルムの基板２に薄膜回路を形成
してあるが、ここでは温度センサー１の製造方法を述べる。具体的には、最初にガラス基
板に形成された薄膜回路を剥離して、プラスチックフィルムに転写する方法で温度センサ
ー１を製造する。
【０１５７】
第一製造工程として、製造元基板となるガラス基板上に剥離層を設ける。剥離層は厚み
が５０ｎｍ程の水素化非晶質シリコン膜である。この剥離層上に下地絶縁膜となる酸化硅
素膜を成膜した後に、薄膜トランジスターなどからなる薄膜回路を製造する。薄膜回路は
、公知の低温工程多結晶シリコン薄膜トランジスターの製造方法を適応する。具体的には
、下地絶縁膜上にレーザー結晶化された多結晶シリコン半導体層を設け、その後に、酸化
硅素膜を用いたゲート絶縁層と、アルミニウム又はアルミニウムに添加物を加えた金属を
用いたゲート電極（ゲート配線金属層と称す）とを作成する。更に、酸化硅素膜を用いた
第一層間絶縁層、アルミニウム又はアルミニウムに添加物を加えた金属を用いたソースコ
ンタクト及びドレインコンタクト（ソース配線金属層と称す）、ポリイミド系の樹脂を用
いた第二層間絶縁層（保護膜）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）を用いた電極端子（実装端子）を作成する。
【０１５８】
次に第二製造工程として、仮接着剤を薄膜回路表面に塗布し、製造元基板を仮転写基板
に貼り付ける。仮接着剤としては、アクリル系の樹脂に水溶性を与えるべくポリビニルピ
ロリドン樹脂を混合したものを用いる。仮転写基板は平滑なガラス基板である。
【０１５９】
次に第三製造工程として、製造元基板を取り外し、薄膜回路を仮転写基板に移す。製造
元基板を取り外す方法としては、製造元基板裏面からレーザー光を照射して剥離層の内部
又は界面に於ける密着力を弱め、次いで製造元基板と仮転写基板とを引き剥がす。こうす
る事で薄膜回路は仮転写基板に移される。
【０１６０】
次に第四製造工程として、薄膜回路裏面に残る剥離層を除去し、例えばイオナイザーを
用いて薄膜回路裏面に存在する電荷を除去する。此により剥離帯電や乾燥時の空気との摩
擦帯電を或る程度除去できる。
【０１６１】
次に第五製造工程として、例えばアクリル系の樹脂からなる永久接着剤を用いてプラス
チックフィルムの第一面側に薄膜回路裏面を貼り付ける。プラスチックフィルムとしては
、ポリイミドなどの耐熱性の高いフィルムを用いることができる。
【０１６２】
プラスチックフィルムを貼り付けた後、第六製造工程として、プラスチックフィルム第
二面側（第一面側と反対の面）に一時接着剤を用いて支持基板を接着する。この一時接着
剤は熱や紫外光などの刺激で容易に接着性を喪失する材料で、且つ先の仮接着剤を溶解す
る溶媒には溶けない材質である。
【０１６３】
次に第七製造工程として、仮接着剤を溶解する溶媒（この場合には水）を用いて仮転写
基板を外す。その後、仮接着剤を洗浄して除去する。
【０１６４】
次に第八製造工程として、実装作業を行う。まず、実装端子にテープ配線を実装する。
この際には異方性導電ペーストや異方性導電フィルムを実装端子とテープ配線との間に配
置して両者を接着する。その後、熱や紫外光などの刺激を一時接着剤に加えて、支持基板
を取り外す。最後にテープ配線は温度センサー１の外に設けられた外部コントローラー７
に接続される。こうして、温度センサー１が完成する。
【０１６５】
尚、基板２は上述のプラスチックフィルムの他に、厚みが５０マイクロメーターから５
００マイクロメーター程度の薄い金属箔や、厚みが１０マイクロメーターから２００マイ
クロメーター程度の薄いガラスであっても良い。これらの基板は可撓性を有するので、ロ
ボットの皮膚と云った様なあらゆる形状に適応できるが、平面形状の用途に温度センサー
１を使用する場合には、厚みが０．４ｍｍから２ｍｍ程度のガラスを基板として使用して
も良い。又、製造方法も厚いガラスに薄膜回路を形成した後にガラスを薄く削る方法や、
プラスチックフィルムや金属箔に直接薄膜回路を形成する方法であっても良い。直接形成
する場合には非晶質シリコン薄膜トランジスターや、亜鉛又は錫を含む酸化物を半導体層
に利用した酸化物薄膜トランジスター等を利用することが出来る。
【０１６６】
上述した通り、本実施形態に係わる温度センサー１によれば、以下の効果を得る事がで
きる。
制御装置７１が設定ステップと実行ステップと判断ステップと再設定ステップとを実行
するので、計測される温度が第一の温度計測の計測範囲外にあった際に、第二の温度計測
を異なった計測範囲にて行い、広い温度範囲に渡って精密な温度計測を行う事ができる。
換言すれば、高性能で実用的な温度計測方法を提供できる。
【０１６７】
又、第二の温度計測を第一の温度計測よりも低温の計測を対象としているので、平均す
ると比較的短時間で精密な温度計測を行う事ができる。
【０１６８】
又、計測セルが、計測用薄膜トランジスターとこれに接続する容量素子とを備え、温度
計測が実行される測温期間は、準備期間と計測期間と出力期間とを有するので、高性能で
実用的な温度計測方法を提供できる。
【０１６９】
又、第一条件に基づく低電位よりも、第二条件に基づく低電位の方がより低いので、平
均すると比較的短時間で精密な温度計測を行う事ができる。
【０１７０】
又、判断ステップは、初期電位と第一高電位とが同一で有った場合に、第二の温度計測
の実行を判断するので、高精度な温度計測を平均すると短時間で行う事ができる。
【０１７１】
又、計測セルを第一の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第一の方向に関す
る温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第一の方向に沿って異なっていても、正
確に温度を計測できる。
【０１７２】
又、計測セルを第二の方向に複数個配置して、個別に選択するので、第二の方向に関す
る温度の空間分布を計測できる。従って、温度が第二の方向に沿って異なっていても、正
確に温度を計測できる。
【０１７３】
又、更に、計測セルが差動トランジスター対を備えるので、面状の温度センサーが大面
積となっても、高精細になっても、高精度に温度を計測する事ができる。
【０１７４】
又、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとが選択回路の一部として機能
するので、第一の方向及び第二の方向に於ける温度の情報が干渉する事を防げる。
【０１７５】
又、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備え、これらがカレントミ
ラー対をなして、第一薄膜トランジスターや第二薄膜トランジスターと接続可能であるの
で、温度を正確に計測できる。
【０１７６】
又、第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、第七薄膜トランジスター
が定電流源と成り得るので、温度に関する信号増幅が線型となり、第一薄膜トランジスタ
ーのゲート電位を正確に計測できる。
【０１７７】
又、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターと第七薄膜トランジスターとが
Ｎ型であり、第二電源が負電源であるので、Ｐ型の薄膜トランジスターを用いずにＮ型の
薄膜トランジスターで温度センサー１を実現できる。
【０１７８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良な
どを加える事が可能である。変形例を以下に述べる。
【０１７９】
（変形例１）
「回路がＰＭＯＳにて形成されている形態」
図３を用いて、変形例１に係わる温度センサーを説明する。尚、実施形態１と同一の構
成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
本変形例は実施形態１と比べて、温度センサー１の回路を構成する薄膜トランジスター
の伝導型が異なっている。それ以外の構成は、実施形態１とほぼ同様である。
【０１８０】
実施形態１ではＮ型の薄膜トランジスターを用いて温度センサー１の回路（計測回路３
と出力回路４、及び第二処理回路６２の列選択トランジスター）を構成していたが、本変
形例ではＰ型の薄膜トランジスターＴ１からＴ７を用いてこれらの回路を構成する。この
場合、第一電源が負電源Ｖssとなり、第二電源が正電源Ｖddとなる。又、Ｐ型薄膜トラン
ジスターのソースドレインは電位の高い方がソースとなり、電位の低い方がドレインにな
る。Ｐ型薄膜トランジスターとしては、半導体層にポリ（９，９−ジオクチルフルオレン
−コージチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）や、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、
ポリ［５，５’−ビス（３−ドデシル−２チニル）−２，２’−ビチオフェン］（ＰＱＴ
−１２）、ＰＢＴＴＴ、ペンタセン等の有機物を使用した有機物薄膜トランジスターを使
用することができる。
【０１８１】
トランジスターサイズに関しては、実施形態１と同じである。駆動方法は実施形態１の
図４と同じだが、非選択期間の電位をＶddとし、選択期間の各種高電位Ｈ2やＨ3、Ｈrを
Ｖddに対して負の絶対値が大きくなる様に変える。又、低電位ＬはＶdd付近の値となり、
Ｌ1＜Ｌ2＜Ｌ3＜Ｌ4と、測温期間を繰り返すほど低電位の値は大きくなって行く。尚、Ｐ
型薄膜トランジスターの閾値電圧ＶthPは負である。具体的には、Ｖddに関する数式５４
は数式５８へと変えられる。
【０１８２】
【数５８】
又、Ｈ3に関する数式２４は数式５９へと変えられる。
【０１８３】
【数５９】
又、Ｈ2に関する数式２５は数式６０へと変えられる。
【０１８４】
【数６０】
又、Ｈrに関する数式１は数式６１へと変えられる。
【０１８５】
【数６１】
【０１８６】
従って、例えば、ＶthP＝−１．５Ｖとして、δP＝−０．１Ｖ、γP＝−１Ｖ、Ｖss＝
０Ｖとし、Ｖdd＝４．８Ｖ、Ｈ3＝３．２Ｖ、Ｈ2＝−２．５Ｖ、Ｈr＝０．７５Ｖ、Ｌ1＝
４．８Ｖ、Ｌ2＝７．３Ｖ、Ｌ3＝９．８Ｖとする。ここでのＨ2様に、負電圧を準備する
のが困難な場合、総ての電位が正になる様にＶddとＶssを一定量ずらしても良い。例えば
、Ｖddに関する数式５８を数式６２へと変える。
【０１８７】
【数６２】
これに応じて、Ｖssを数式６３へと変える。
【０１８８】
【数６３】
上記例では全体が２．５Ｖずれて、Ｖdd＝７．３Ｖ、Ｖss＝２．５Ｖ、Ｈ3＝５．７Ｖ
、Ｈ2＝０Ｖ、Ｈr＝３．２５Ｖ、Ｌ1＝７．３Ｖ、Ｌ2＝９．８Ｖ、Ｌ3＝１２．３Ｖとな
る。
【０１８９】
上述した通り、本変形例に係わる温度センサー１によれば、Ｎ型の薄膜トランジスター
を使用せずに、Ｐ型の薄膜トランジスターで温度センサー１を実現できる。
【０１９０】
尚、上記の例では計測回路３と出力回路４、及び第二処理回路６２の列選択トランジス
ターを総てＰ型の薄膜トランジスターで形成したが、これ以外にもこれらの回路の一部を
Ｐ型とし、他の部分をＮ型としても良い。例えば出力回路４をＰ型薄膜トランジスターで
形成し、計測回路３をＮ型薄膜トランジスターで形成しても良い。更には、差動トランジ
スター対（Ｔ１とＴ２との対）や、行選択トランジスター対（Ｔ３ＲとＴ４Ｒとの対）、
列選択トランジスター対（Ｔ３ＣとＴ４Ｃとの対）、カレントミラー対（Ｔ５とＴ６との
対）と云った各対の内部で対をなす薄膜トランジスターが同一伝導型で有れば、対間では
薄膜トランジスターの伝導型が異なっていても構わない。
【符号の説明】
【０１９１】
１…温度センサー、２…基板、３…計測回路、４…出力回路、７…外部コントローラー
、５１…第一選択回路、５２…第一処理回路、６１…第二選択回路、６２…第二処理回路
、７１…制御装置、７２…ケーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスターをオン状態とし、前記薄膜トランジスターに接続される容量素子の
一端を初期電位に充電する第一工程と、
前記薄膜トランジスターのゲート電極に第一電位を供給して前記薄膜トランジスターを
第一オフ状態とし、前記第一オフ状態を維持する第二工程と、
前記一端の電位を検出する第三工程と、を有し、
前記第一工程、前記第二工程、及び前記第三工程を実行した結果、前記一端の電位が前
記初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合には、更に、
前記第一工程と、
前記ゲート電極に第二電位を供給して前記薄膜トランジスターを第二オフ状態とし、前
記第二オフ状態を維持する第四工程と、
前記第三工程と、を行う事を特徴とする温度計測方法。
【請求項２】
前記第一電位より前記第二電位の方が低い事を特徴とする請求項１に記載の温度計測方
法。
【請求項３】
前記第二工程の期間より前記第四工程の期間の方が長い事を特徴とする請求項１又は２
に記載の温度計測方法。
【請求項４】
前記第一工程、前記第四工程、及び前記第三工程を実行した結果、前記一端の電位が前
記初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合には、更に、
前記第一工程と、
前記ゲート電極に第三電位を供給して前記薄膜トランジスターを第三オフ状態とし、前
記第三オフ状態を維持する第五工程と、
前記第三工程と、を行う事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温度計
測方法。
【請求項５】
前記第二電位より、前記第三電位の方が低い事を特徴とする請求項４に記載の温度計測
方法。
【請求項６】
前記第四工程の期間より前記第五工程の期間の方が長い事を特徴とする請求項４又は５
に記載の温度計測方法。
【請求項７】
前記薄膜トランジスターと前記容量素子とを計測セルに備えた温度センサーを用い、
前記温度センサーは、第一の方向に沿って配置され、前記計測セルを選択する第一選択
回路を備え、
前記計測セルは前記第一の方向に沿って複数個配置される事を特徴とする請求項１乃至
６のいずれか一項に記載の温度計測方法。
【請求項８】
更に、前記温度センサーは、前記第一の方向と交差する第二の方向に沿って配置され、
前記計測セルを選択する第二選択回路を備え、
前記計測セルは前記第二の方向に沿って複数個配置される事を特徴とする請求項７に記
載の温度計測方法。
【請求項９】
更に、前記計測セルは第一薄膜トランジスターと第二薄膜トランジスターとを備え、
前記第一薄膜トランジスターと前記第二薄膜トランジスターとは差動トランジスター対
をなし、
前記第一薄膜トランジスターのゲート電極は前記薄膜トランジスターのソース電極又は
ドレイン電極の一方に接続される事を特徴とする請求項７又は８に記載の温度計測方法。
【請求項１０】
更に、前記温度センサーは、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとを備
え、
前記第三薄膜トランジスターは前記第一薄膜トランジスターに接続され、
前記第四薄膜トランジスターは前記第二薄膜トランジスターに接続され、
前記第三薄膜トランジスターと前記第四薄膜トランジスターとは、前記第一選択回路及
び前記第二選択回路にて制御される事を特徴とする請求項９に記載の温度計測方法。
【請求項１１】
更に、前記温度センサーは、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備
え、
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとはカレントミラー対をな
し、
前記第一薄膜トランジスターと前記第五薄膜トランジスターとの間に前記第三薄膜トラ
ンジスターが配置され、
前記第二薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとの間に前記第四薄膜トラ
ンジスターが配置される事を特徴とする請求項１０に記載の温度計測方法。
【請求項１２】
更に、前記温度センサーは、第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、
前記第一薄膜トランジスターと前記第二薄膜トランジスターとは前記第一電源に接続さ
れ、
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとは前記第七薄膜トランジ
スターに接続され、
前記第七薄膜トランジスターは前記第二電源に接続される事を特徴とする請求項１１に
記載の温度計測方法。
【請求項１３】
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターと前記第七薄膜トランジス
ターとがＮ型であり、
前記第二電源が負電源である事を特徴とする請求項１２に記載の温度計測方法。
【請求項１４】
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターと前記第七薄膜トランジス
ターとがＰ型であり、
前記第二電源が正電源である事を特徴とする請求項１２に記載の温度計測方法。
【請求項１】
薄膜トランジスターをオン状態とし、前記薄膜トランジスターに接続される容量素子の
一端を初期電位に充電する第一工程と、
前記薄膜トランジスターのゲート電極に第一電位を供給して前記薄膜トランジスターを
第一オフ状態とし、前記第一オフ状態を維持する第二工程と、
前記一端の電位を検出する第三工程と、を有し、
前記第一工程、前記第二工程、及び前記第三工程を実行した結果、前記一端の電位が前
記初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合には、更に、
前記第一工程と、
前記ゲート電極に第二電位を供給して前記薄膜トランジスターを第二オフ状態とし、前
記第二オフ状態を維持する第四工程と、
前記第三工程と、を行う事を特徴とする温度計測方法。
【請求項２】
前記第一電位より前記第二電位の方が低い事を特徴とする請求項１に記載の温度計測方
法。
【請求項３】
前記第二工程の期間より前記第四工程の期間の方が長い事を特徴とする請求項１又は２
に記載の温度計測方法。
【請求項４】
前記第一工程、前記第四工程、及び前記第三工程を実行した結果、前記一端の電位が前
記初期電位の９５％から１００％の範囲にある場合には、更に、
前記第一工程と、
前記ゲート電極に第三電位を供給して前記薄膜トランジスターを第三オフ状態とし、前
記第三オフ状態を維持する第五工程と、
前記第三工程と、を行う事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温度計
測方法。
【請求項５】
前記第二電位より、前記第三電位の方が低い事を特徴とする請求項４に記載の温度計測
方法。
【請求項６】
前記第四工程の期間より前記第五工程の期間の方が長い事を特徴とする請求項４又は５
に記載の温度計測方法。
【請求項７】
前記薄膜トランジスターと前記容量素子とを計測セルに備えた温度センサーを用い、
前記温度センサーは、第一の方向に沿って配置され、前記計測セルを選択する第一選択
回路を備え、
前記計測セルは前記第一の方向に沿って複数個配置される事を特徴とする請求項１乃至
６のいずれか一項に記載の温度計測方法。
【請求項８】
更に、前記温度センサーは、前記第一の方向と交差する第二の方向に沿って配置され、
前記計測セルを選択する第二選択回路を備え、
前記計測セルは前記第二の方向に沿って複数個配置される事を特徴とする請求項７に記
載の温度計測方法。
【請求項９】
更に、前記計測セルは第一薄膜トランジスターと第二薄膜トランジスターとを備え、
前記第一薄膜トランジスターと前記第二薄膜トランジスターとは差動トランジスター対
をなし、
前記第一薄膜トランジスターのゲート電極は前記薄膜トランジスターのソース電極又は
ドレイン電極の一方に接続される事を特徴とする請求項７又は８に記載の温度計測方法。
【請求項１０】
更に、前記温度センサーは、第三薄膜トランジスターと第四薄膜トランジスターとを備
え、
前記第三薄膜トランジスターは前記第一薄膜トランジスターに接続され、
前記第四薄膜トランジスターは前記第二薄膜トランジスターに接続され、
前記第三薄膜トランジスターと前記第四薄膜トランジスターとは、前記第一選択回路及
び前記第二選択回路にて制御される事を特徴とする請求項９に記載の温度計測方法。
【請求項１１】
更に、前記温度センサーは、第五薄膜トランジスターと第六薄膜トランジスターとを備
え、
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとはカレントミラー対をな
し、
前記第一薄膜トランジスターと前記第五薄膜トランジスターとの間に前記第三薄膜トラ
ンジスターが配置され、
前記第二薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとの間に前記第四薄膜トラ
ンジスターが配置される事を特徴とする請求項１０に記載の温度計測方法。
【請求項１２】
更に、前記温度センサーは、第一電源と第二電源と第七薄膜トランジスターとを備え、
前記第一薄膜トランジスターと前記第二薄膜トランジスターとは前記第一電源に接続さ
れ、
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターとは前記第七薄膜トランジ
スターに接続され、
前記第七薄膜トランジスターは前記第二電源に接続される事を特徴とする請求項１１に
記載の温度計測方法。
【請求項１３】
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターと前記第七薄膜トランジス
ターとがＮ型であり、
前記第二電源が負電源である事を特徴とする請求項１２に記載の温度計測方法。
【請求項１４】
前記第五薄膜トランジスターと前記第六薄膜トランジスターと前記第七薄膜トランジス
ターとがＰ型であり、
前記第二電源が正電源である事を特徴とする請求項１２に記載の温度計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３００４０（Ｐ２０１２−２３００４０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９２２７（Ｐ２０１１−９９２２７）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５９７０６５３２９）学校法人 龍谷大学 (120)
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【出願人】（５９７０６５３２９）学校法人 龍谷大学 (120)
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