JP2014228454A - Pressure sensor - Google Patents

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真悟 小椋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of detecting a pressing force highly accurately.SOLUTION: A pressure sensor 1 includes at least one pressure sensitive cell 20 having a thin film transistor 30 and a strain gauge 40 electrically connected to the thin film transistor 30. The strain gauge 40 is provided on the upper side or on the lower side of the thin film transistor 30.

Description

本発明は、押圧を検出する圧力センサに関するものである。   The present invention relates to a pressure sensor that detects pressing.

薄膜トランジスタに接続された接触電極と導電シートとの間にパッキンによりギャップを形成し、押圧により導電シートが接触電極に接触する感圧センサユニットが知られている(例えば特許文献1参照)。   A pressure-sensitive sensor unit is known in which a gap is formed by packing between a contact electrode connected to a thin film transistor and a conductive sheet, and the conductive sheet comes into contact with the contact electrode by pressing (for example, see Patent Document 1).

特開2006−145318号公報JP 2006-145318 A

上記の技術では、導電シートと接触電極との接触の有無により押圧を検出するため、押圧の強弱の度合を把握することはできない。また、薄膜トランジスタと接触電極が絶縁性基板の同一面上に設けられているので、絶縁性基板上における接触電極の密度が制限されている。そのため、高い精度で押圧を検出することが難しいという問題がある。   In the above technique, since the pressure is detected based on the presence or absence of contact between the conductive sheet and the contact electrode, it is impossible to grasp the degree of strength of the pressure. Further, since the thin film transistor and the contact electrode are provided on the same surface of the insulating substrate, the density of the contact electrode on the insulating substrate is limited. Therefore, there is a problem that it is difficult to detect the press with high accuracy.

本発明が解決しようとする課題は、押圧を高精度に検出することが可能な圧力センサを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a pressure sensor capable of detecting a press with high accuracy.

[1]本発明に係る圧力センサは、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに電気的に接続された歪みゲージと、を有する感圧セルを少なくとも一つ備え、前記歪みゲージは、前記薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられていることを特徴とする。   [1] A pressure sensor according to the present invention includes at least one pressure-sensitive cell having a thin film transistor and a strain gauge electrically connected to the thin film transistor, and the strain gauge is located above or below the thin film transistor. It is provided in.

[2]上記発明において、前記圧力センサは、100MPa以下の弾性率を有する弾性部材をさらに備えており、前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記歪みゲージとの間に介在していてもよい。   [2] In the above invention, the pressure sensor may further include an elastic member having an elastic modulus of 100 MPa or less, and the elastic member may be interposed between the thin film transistor and the strain gauge.

[3]上記発明において、前記歪みゲージは、前記弾性部材の表面に直接形成されていてもよい。   [3] In the above invention, the strain gauge may be directly formed on the surface of the elastic member.

[4]上記発明において、前記圧力センサは、前記歪みゲージが形成された樹脂基板をさらに備えており、前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記樹脂基板の間に介在していてもよい。   [4] In the above invention, the pressure sensor may further include a resin substrate on which the strain gauge is formed, and the elastic member may be interposed between the thin film transistor and the resin substrate.

[5]上記発明において、前記感圧セルは、前記歪みゲージと共にブリッジ回路を形成する固定抵抗体をさらに有しており、前記固定抵抗体は、前記歪みゲージと同一層上に設けられていてもよい。   [5] In the above invention, the pressure-sensitive cell further includes a fixed resistor that forms a bridge circuit together with the strain gauge, and the fixed resistor is provided on the same layer as the strain gauge. Also good.

[6]上記発明において、m×n個の前記感圧セルは、第1及び第2の方向に沿ってm行n列に配列され、それぞれの前記感圧センサにおいて、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に前記歪みゲージが接続されており、前記圧力センサは、前記第2の方向に沿って並んでいるn個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極を相互に接続するm本の第1の配線と、前記第1の方向に沿って並んでいるm個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタのゲート電極を相互に接続するn本の第2の配線と、前記第2の方向に沿って並んでいるn個の前記感圧セルの前記歪みゲージ又は前記歪みゲージを含むブリッジ回路に接続されたm組の第3及び第4の配線と、を備えていてもよい。   [6] In the above invention, the m × n pressure sensitive cells are arranged in m rows and n columns along the first and second directions, and in each of the pressure sensitive sensors, the source electrode of the thin film transistor or The strain gauge is connected to a drain electrode, and the pressure sensor interconnects the drain electrode or the source electrode of the thin film transistor of the n pressure-sensitive cells arranged in the second direction. M first wirings, n second wirings interconnecting gate electrodes of the thin film transistors of the m pressure-sensitive cells arranged along the first direction, and the first wirings And m sets of third and fourth wirings connected to the strain gauges of the n pressure-sensitive cells arranged along the direction of 2 or a bridge circuit including the strain gauges. .

[7]上記発明において、前記圧力センサは、前記第1の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極に電圧を印加する第1の電圧印加手段と、前記第2の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極に電圧を印加する第2の電圧印加手段と、前記第3及び第4の配線を介して、前記歪みゲージの両端の電位差、又は、前記ブリッジ回路の出力を計測し、当該計測結果に基づいて前記感圧セルに印加された圧力を検出する圧力検出手段と、を備えていてもよい。   [7] In the above invention, the pressure sensor includes first voltage applying means for applying a voltage to the drain electrode or the source electrode of the thin film transistor via the first wiring, and the second wiring. The second voltage applying means for applying a voltage to the gate electrode of the thin film transistor and the potential difference between both ends of the strain gauge or the output of the bridge circuit are measured via the third and fourth wirings. And pressure detecting means for detecting the pressure applied to the pressure sensitive cell based on the measurement result.

[8]上記発明において、前記第1の電圧印加手段は、m本の前記第1の配線の中で接続先を切り替えることが可能であり、前記第2の電圧印加手段も、n本の前記第2の配線の中で接続先を切り替えることが可能であってもよい。   [8] In the above invention, the first voltage application unit can switch a connection destination in the m first wirings, and the second voltage application unit also includes the n number of the first voltage application units. It may be possible to switch the connection destination in the second wiring.

本発明によれば、歪みゲージを用いて押圧を検出するので、押圧の強弱の度合を把握することができる。また、歪みゲージが薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられているので、歪みゲージを薄膜トランジスタに重ねることができ、薄膜トランジスタによって制限されることなく歪みゲージを高密度に配置することができる。このため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   According to the present invention, since the pressure is detected using the strain gauge, the degree of strength of the pressure can be grasped. In addition, since the strain gauge is provided on the upper side or the lower side of the thin film transistor, the strain gauge can be overlaid on the thin film transistor, and the strain gauge can be arranged at a high density without being limited by the thin film transistor. For this reason, it becomes possible to detect press with high precision.

図1は、本発明の第1実施形態における圧力センサの全体構成を示す等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the overall configuration of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure-sensitive cell in the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態における感圧セルの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the pressure-sensitive cell according to the first embodiment of the present invention. 図4は、図2に示す感圧セルの等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the pressure-sensitive cell shown in FIG. 図5は、本発明の第2実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the second embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第3実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the third embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第4実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the fourth embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第5実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the fifth embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第6実施形態における感圧セルの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the sixth embodiment of the present invention. 図10は、図9に示す感圧セルの等価回路図である。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the pressure-sensitive cell shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<<第1実施形態>>
図1は本発明の第1実施形態における圧力センサの全体構成を示す等価回路図である。
<< first embodiment >>
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the overall configuration of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態における圧力センサ1は、図1に示すように、複数(本例ではm×n個)の感圧セル20を有する感知部10と、第1の走査回路70と、第2の走査回路80と、圧力検出回路90と、を備えており、感知部10に加わる圧力を検出する装置である。なお、本実施形態における第1の走査回路70が本発明における第1の電圧印加手段の一例に相当し、本実施形態における第2の走査回路80が本発明における第2の電圧印加手段の一例に相当する。   As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 in the present embodiment includes a sensing unit 10 having a plurality of (m × n in this example) pressure sensitive cells 20, a first scanning circuit 70, and a second scanning. The apparatus includes a circuit 80 and a pressure detection circuit 90, and detects the pressure applied to the sensing unit 10. The first scanning circuit 70 in the present embodiment corresponds to an example of the first voltage application unit in the present invention, and the second scanning circuit 80 in the present embodiment is an example of the second voltage application unit in the present invention. It corresponds to.

この圧力センサ1の感知部10は、一枚の絶縁性基板11上にm×n個(m,nはいずれも自然数。)の感圧セル20が形成されて構成されており、このm×n個の感圧セル20は、Y方向及びX方向沿ってm行n列のマトリクス状に配列されている。このため、本実施形態の圧力センサ1は、感知部10に加わった圧力を、感圧セル20の数に応じた面分解能で検出することができるので、押圧を高い精度で検出することが可能となっている。なお、本実施形態におけるY方向が本発明における第1の方向の一例に相当し、本実施形態におけるX方向が本発明における第2の方向の一例に相当する。   The sensing unit 10 of the pressure sensor 1 is configured by forming m × n pressure-sensitive cells 20 (m and n are natural numbers) on a single insulating substrate 11, and this m × n. The n pressure sensitive cells 20 are arranged in a matrix of m rows and n columns along the Y direction and the X direction. For this reason, the pressure sensor 1 according to the present embodiment can detect the pressure applied to the sensing unit 10 with a surface resolution corresponding to the number of the pressure sensitive cells 20, so that the pressure can be detected with high accuracy. It has become. The Y direction in the present embodiment corresponds to an example of the first direction in the present invention, and the X direction in the present embodiment corresponds to an example of the second direction in the present invention.

以下に、図2〜図4を参照しながら、感圧セル10の構成について説明する。   Below, the structure of the pressure sensitive cell 10 is demonstrated, referring FIGS.

図2及び図3は本発明の第1実施形態における感圧セルの断面図及び平面図、図4は図2に示す感圧セルの等価回路を示す回路図である。   2 and 3 are a sectional view and a plan view of the pressure-sensitive cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the pressure-sensitive cell shown in FIG.

本実施形態における感圧セル20は、図2〜図4に示すように、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)30と、歪みゲージ40と、を備えており、薄膜トランジスタ30の上に歪みゲージ40が形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the pressure-sensitive cell 20 in this embodiment includes a thin film transistor (TFT) 30 and a strain gauge 40, and the strain gauge 40 is provided on the thin film transistor 30. Is formed.

薄膜トランジスタ30は、図2に示すように、ゲート電極31、ゲート絶縁膜32、半導体層33、ソース電極34、ドレイン電極35、及び、保護層36を備えており、これらが順に絶縁性基板11上に積層されて構成されている。   As shown in FIG. 2, the thin film transistor 30 includes a gate electrode 31, a gate insulating film 32, a semiconductor layer 33, a source electrode 34, a drain electrode 35, and a protective layer 36, which are sequentially formed on the insulating substrate 11. It is laminated and configured.

なお、図2に示す薄膜トランジスタ30は、いわゆるボトムゲート/スタガ型の構造を有しているが、特にこれに限定されず、トップゲート/スタガ型、ボトムゲート/プラナ型、或いは、トップゲート/プラナ型の構造を有していてもよい。   The thin film transistor 30 shown in FIG. 2 has a so-called bottom gate / stagger type structure; however, the present invention is not particularly limited to this, and the top gate / stagger type, the bottom gate / planar type, or the top gate / planar type. It may have a mold structure.

絶縁性基板11は、例えば、18μm以下の厚さを有すると共に電気絶縁性を有するフレキシブルなフィルムである。この絶縁性基板11を構成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)等を例示することができる。こうした可撓性を有する樹脂フィルムを絶縁性基板11として用いることで、曲面への貼り付けが可能な柔軟な圧力センサを得ることができる。   The insulating substrate 11 is, for example, a flexible film having a thickness of 18 μm or less and electrical insulation. Examples of the material constituting the insulating substrate 11 include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), and the like. By using such a flexible resin film as the insulating substrate 11, a flexible pressure sensor that can be attached to a curved surface can be obtained.

ゲート電極31は、この絶縁性基板11の表面に導電性インクを印刷して硬化させることで形成されている。このゲート電極31を構成する導電性インクとしては、例えば、銀(Ag)や金(Au)等のナノ金属粒子を含有したものを例示することができる。   The gate electrode 31 is formed by printing and curing a conductive ink on the surface of the insulating substrate 11. Examples of the conductive ink constituting the gate electrode 31 include those containing nano metal particles such as silver (Ag) and gold (Au).

なお、導電性インクに代えて、金(Au)、銀(Ag)、カーボン(C)等を含有した導電性ペースト、有機金属化合物をペースト化した有機レジネート、或いは、PEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene)等の有機導電材料等を用いて、このゲート電極31を形成してもよい。   In place of the conductive ink, a conductive paste containing gold (Au), silver (Ag), carbon (C), etc., an organic resinate obtained by pasting an organometallic compound, or PEDOT (3,4-ethylenedioxythiophene) The gate electrode 31 may be formed using an organic conductive material such as).

また、ゲート電極31の製法は、特に印刷法に限定されず、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法(CVD法)、無電解めっき法、電解めっき法、或いはそれらを組み合わせた方法等によって、ゲート電極31を形成してもよい。この場合には、ゲート電極31を構成する材料としては、例えば、クロム(Cr)、チタン(Ti)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、金(Au)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、錫(Sn)、タンタル(Ta)、又は、これらを少なくとも一つ含む合金等を例示することができる。   In addition, the manufacturing method of the gate electrode 31 is not particularly limited to the printing method, but by a sputtering method, a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method (CVD method), an electroless plating method, an electrolytic plating method, or a combination thereof, etc. The gate electrode 31 may be formed. In this case, as a material constituting the gate electrode 31, for example, chromium (Cr), titanium (Ti), copper (Cu), aluminum (Al), molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) ), Gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), silver (Ag), tin (Sn), tantalum (Ta), or an alloy containing at least one of these.

ゲート絶縁膜32は、このゲート電極31を覆うように、絶縁性基板11の表面に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されている。このゲート絶縁膜32を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリビニルフェノール(PVP)を例示することができる。   The gate insulating film 32 is formed by applying and curing a resin material on the surface of the insulating substrate 11 so as to cover the gate electrode 31. Examples of the resin material constituting the gate insulating film 32 include polyvinylphenol (PVP).

半導体層33は、マスクを用いてこのゲート絶縁膜32の上に有機半導体を蒸着させることで形成されている。この半導体層33を構成する有機半導体としては、例えば、ペンタセン等の低分子材料、P3HT(poly-(3-hexylthiophene))やF8T2(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene))等の高分子材料、或いは、半導体特性を有するカーボンナノチューブやフラーレン等の炭素化合物を例示することができる。こうした有機半導体で半導体層33を構成することで、曲面への貼り付けが可能な柔軟な圧力センサを得ることができる。   The semiconductor layer 33 is formed by depositing an organic semiconductor on the gate insulating film 32 using a mask. Examples of the organic semiconductor constituting the semiconductor layer 33 include a low molecular material such as pentacene, a high molecular weight such as P3HT (poly- (3-hexylthiophene)) and F8T2 (poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)). Examples thereof include molecular materials or carbon compounds having semiconductor characteristics such as carbon nanotubes and fullerenes. By forming the semiconductor layer 33 with such an organic semiconductor, a flexible pressure sensor that can be attached to a curved surface can be obtained.

なお、半導体層33の製法は、特に真空蒸着に限定されず、スパッタリング法、スピン塗布法、化学蒸着法、或いは、印刷法等を用いて、半導体層33を形成してもよい。   The manufacturing method of the semiconductor layer 33 is not particularly limited to vacuum vapor deposition, and the semiconductor layer 33 may be formed by using a sputtering method, a spin coating method, a chemical vapor deposition method, a printing method, or the like.

ソース電極34は、この半導体層33を部分的に覆うように、ゲート絶縁層32の表面に設けられている。ドレイン電極35も、半導体層33を部分的に覆うように、ゲート絶縁層32の表面に設けられており、ソース電極34とドレイン電極35との間には所定の間隔が形成されている。このソース電極34及びドレイン電極35は、上述のゲート電極31と同様の材料及び製法で形成されている。   The source electrode 34 is provided on the surface of the gate insulating layer 32 so as to partially cover the semiconductor layer 33. The drain electrode 35 is also provided on the surface of the gate insulating layer 32 so as to partially cover the semiconductor layer 33, and a predetermined interval is formed between the source electrode 34 and the drain electrode 35. The source electrode 34 and the drain electrode 35 are formed of the same material and manufacturing method as those of the gate electrode 31 described above.

保護層36は、ゲート絶縁層32の上に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されており、ゲート絶縁層32上の半導体層33、ソース電極34及びドレイン電極35を覆っている。   The protective layer 36 is formed by applying and curing a resin material on the gate insulating layer 32 and covers the semiconductor layer 33, the source electrode 34 and the drain electrode 35 on the gate insulating layer 32.

歪みゲージ40は、図2及び図3に示すように、平面視において薄膜トランジスタ30と重なるように、当該薄膜トランジスタ30の保護層36の上に設けられており、例えば、セミアディティブ法やフルアディティブ法によって保護層36に直接形成されている。この歪みゲージ40は、銅(Cu)やアルミニウム(Al)を主成分とした数μmの厚さの金属箔膜から構成されており、図3に示すように、ゲージグリッド41とゲージタブ42を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the strain gauge 40 is provided on the protective layer 36 of the thin film transistor 30 so as to overlap the thin film transistor 30 in plan view. For example, the strain gauge 40 is formed by a semi-additive method or a full additive method. It is formed directly on the protective layer 36. The strain gauge 40 is composed of a metal foil film having a thickness of several μm mainly composed of copper (Cu) or aluminum (Al), and has a gauge grid 41 and a gauge tab 42 as shown in FIG. doing.

ゲージグリッド41は、細線が狭い間隔で繰り返し折り返すパターンを有しており、このゲージグリッド41の両端にはゲージタブ42a,42bが連結されている。そして、一方のゲージタブ42aは、保護層36を貫通するバイアホール361を介して、薄膜トランジスタ30のソース電極34に接続されており、これにより、図4に示すように、薄膜トランジスタ30が歪みゲージ40の一端に電気的に接続されている。一方、歪みゲージ40の他端は接地されている。   The gauge grid 41 has a pattern in which fine lines are repeatedly folded at narrow intervals, and gauge tabs 42 a and 42 b are connected to both ends of the gauge grid 41. One gauge tab 42a is connected to the source electrode 34 of the thin film transistor 30 through a via hole 361 penetrating the protective layer 36, whereby the thin film transistor 30 is connected to the strain gauge 40 as shown in FIG. It is electrically connected to one end. On the other hand, the other end of the strain gauge 40 is grounded.

なお、歪みゲージ40の形成方法は、特に上記に限定されず、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法(CVD法)等を用いてもよい。又は、上述の導電性インク、導電性ペースト、有機レジネート、有機導電材料等を保護層36上に直接印刷することで、歪みゲージ40を形成してもよい。また、バイアホール361は、例えば、保護層36上に歪みゲージ40を形成する前に、レーザ加工等により保護層36に貫通孔を形成しておくことで、歪みゲージ40と同時に形成することができる。   The method for forming the strain gauge 40 is not particularly limited to the above, and for example, a sputtering method, a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method (CVD method), or the like may be used. Alternatively, the strain gauge 40 may be formed by directly printing the above-described conductive ink, conductive paste, organic resinate, organic conductive material, or the like on the protective layer 36. Further, the via hole 361 can be formed simultaneously with the strain gauge 40 by forming a through hole in the protective layer 36 by laser processing or the like before the strain gauge 40 is formed on the protective layer 36, for example. it can.

さらに、保護層36の上面には絶縁層43が積層されており、この絶縁層43は、歪みゲージ40を覆っている。この絶縁層43は、保護層36の上面に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されている。   Furthermore, an insulating layer 43 is laminated on the upper surface of the protective layer 36, and the insulating layer 43 covers the strain gauge 40. The insulating layer 43 is formed by applying a resin material on the upper surface of the protective layer 36 and curing it.

以上に説明したm×n個の感圧セル20がマトリクス状に配列されることで、感知部10が構成されている。図1に示すように、この感知部10には、Y方向に向かってm本の第1の配線12が並んで配置されている。この第1の配線12は、薄膜トランジスタ30のドレイン電極35に接続されており、X方向に沿って並んでいるn個の感圧セル10が、第1の配線12を介して相互に接続されている。なお、この第1の配線12は、図2及び図3には図示されていない。また、薄膜トランジスタ30のソース電極34に第1の配線12を接続すると共に、当該薄膜トランジスタ30のドレイン電極35に歪みゲージ40の一端を接続してもよい。   The sensing unit 10 is configured by arranging the m × n pressure-sensitive cells 20 described above in a matrix. As shown in FIG. 1, in the sensing unit 10, m first wirings 12 are arranged side by side in the Y direction. The first wiring 12 is connected to the drain electrode 35 of the thin film transistor 30, and n pressure-sensitive cells 10 arranged along the X direction are connected to each other via the first wiring 12. Yes. Note that the first wiring 12 is not shown in FIGS. Further, the first wiring 12 may be connected to the source electrode 34 of the thin film transistor 30 and one end of the strain gauge 40 may be connected to the drain electrode 35 of the thin film transistor 30.

このm本の第1の配線12は第1の走査回路70に接続されており、第1の走査回路70は、当該第1の配線12を介して、感圧セル20のドレイン電極35に電圧Vaの第1の走査信号を印加することが可能となっている。また、この第1の走査回路70は、m本複数の第1の配線12の中で接続先を切り替えることが可能となっており、m本の第1の配線12に対して第1の走査信号を順次印加することが可能となっている。   The m first wirings 12 are connected to the first scanning circuit 70, and the first scanning circuit 70 applies a voltage to the drain electrode 35 of the pressure-sensitive cell 20 via the first wiring 12. The first scanning signal Va can be applied. Further, the first scanning circuit 70 can switch the connection destination among the m first wirings 12, and the first scanning circuit 70 performs the first scanning with respect to the m first wirings 12. Signals can be sequentially applied.

また、感知部10には、X方向に向かってn本の第2の配線13が並んで配置されている。この第2の配線13は、薄膜トランジスタ30のゲート電極31に接続されており、Y方向に沿って並んでいるm個の感圧セル20が、第2の配線13を介して相互に接続されている。なお、この第2の配線13は、図2及び図3には図示されていない。   In the sensing unit 10, n second wirings 13 are arranged in the X direction. The second wiring 13 is connected to the gate electrode 31 of the thin film transistor 30, and m pressure sensitive cells 20 arranged in the Y direction are connected to each other via the second wiring 13. Yes. Note that the second wiring 13 is not shown in FIGS.

このn本の第2の配線13は第2の走査回路80に接続されており、第2の走査回路80は、当該第2の配線13を介して、感圧セル20の薄膜トランジスタ30のゲート電極31に電圧Vbの第2の走査信号を印加することが可能となっている。また、この第2の走査回路80は、n本の第2の配線13の中で接続先を切り替えることが可能となっており、n本の第2の配線13に対して第2の走査信号を順次印加することが可能となっている。   The n second wirings 13 are connected to the second scanning circuit 80, and the second scanning circuit 80 connects the gate electrode of the thin film transistor 30 of the pressure-sensitive cell 20 via the second wiring 13. A second scanning signal of voltage Vb can be applied to 31. Further, the second scanning circuit 80 can switch the connection destination among the n second wirings 13, and the second scanning signal is applied to the n second wirings 13. Can be sequentially applied.

従って、本実施形態の圧力センサ1は、以下の動作を繰り返すことで、感知部10に設けられた全ての感圧セル20に対して個別に走査信号を印加することが可能となっている。これにより、感知部10に加わる面圧をXY座標系上で分解して把握することができる。   Therefore, the pressure sensor 1 of the present embodiment can individually apply scanning signals to all the pressure sensitive cells 20 provided in the sensing unit 10 by repeating the following operations. Thereby, the surface pressure applied to the sensing unit 10 can be ascertained by decomposing on the XY coordinate system.

すなわち、図1に示すように、第1の走査回路70が第1の走査信号Vaを印加した状態で、第2の走査回路80が第2の走査信号をVb→Vb→・・・→Vbと切り替え、次いで、第1の走査回路70が第1の走査信号Vaを印加した状態で、第2の走査回路80が第2の走査信号をVb→Vb→・・・→Vbと切り替え、・・・第1の走査回路70が第1の走査信号Vaを印加した状態で、第2の走査回路80が第2の走査信号をVb→Vb→・・・→Vbと切り替える、という動作を繰り返す。 That is, as shown in FIG. 1, with the first scanning circuit 70 is applied to the first scan signal Va 1, the second scanning circuit 80 a second scan signal Vb 1 → Vb 2 → · · · → Vb n and switching, then, with the first scanning circuit 70 is applied to the first scan signal Va 2, the second scanning circuit 80 a second scan signal Vb 1 → Vb 2 → · · · → Vb n and switch, with the ... first scanning circuit 70 is applied to the first scan signal Va m, the second scanning circuit 80 a second scan signal Vb 1 → Vb 2 → · -Repeat the operation of switching to Vb n .

さらに、感知部10には、歪みゲージ40の両端に接続されたm組の第3及び第4の配線14,15が設けられており、この第3及び第4の配線14,15を介して、X方向に沿って並んでいるn個の感圧セル20が圧力検出回路90の電圧検出部91に接続されている。この電圧検出部91は、歪みゲージ40の両端の電位差を計測することが可能となっている。なお、第3及び第4の配線14,15は、図2及び図3には図示されていない。   Further, the sensing unit 10 is provided with m sets of third and fourth wirings 14 and 15 connected to both ends of the strain gauge 40, via the third and fourth wirings 14 and 15. The n pressure sensitive cells 20 arranged in the X direction are connected to the voltage detection unit 91 of the pressure detection circuit 90. The voltage detector 91 can measure a potential difference between both ends of the strain gauge 40. Note that the third and fourth wirings 14 and 15 are not shown in FIGS.

電圧検出部91の計測結果は圧力検出回路90の演算部92に入力される。この演算部92は、歪みゲージ40の電位差に基づいて、歪みゲージ40に印加されている圧力を演算する。   The measurement result of the voltage detection unit 91 is input to the calculation unit 92 of the pressure detection circuit 90. The calculator 92 calculates the pressure applied to the strain gauge 40 based on the potential difference of the strain gauge 40.

以上のように、本実施形態では、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20に加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20 can be continuously grasped, and the output resolution can be increased. . Further, since the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

また、本実施形態では、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、接触の有無により押圧を検出する従来構造に必要であったギャップが不要となり、圧力センサの薄型化を図ることができる。具体的には、歪みゲージ40は数μmの厚さの金属層であるので、感圧部10の総厚を30μm以下とすることができる。   Moreover, in this embodiment, since a press is detected using the strain gauge 40, the gap required for the conventional structure which detects a press by the presence or absence of a contact becomes unnecessary, and the pressure sensor can be reduced in thickness. Specifically, since the strain gauge 40 is a metal layer having a thickness of several μm, the total thickness of the pressure-sensitive portion 10 can be set to 30 μm or less.

また、従来構造は接触に伴って生じる過渡電流によって薄膜トランジスタが故障するおそれがあるが、本実施形態では、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the conventional structure, there is a possibility that the thin film transistor may be broken due to the transient current generated by the contact. However, in this embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the failure of the thin film transistor can be suppressed.

さらに、本実施形態では、歪みゲージ40の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。   Furthermore, in this embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity can be adjusted by changing the dimension of the strain gauge 40.

<<第2実施形態>>
図5は本発明の第2実施形態における感圧セルの断面図である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態では、感圧セル20Bの構成が第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第2実施形態における感圧セル20Bについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。   In this embodiment, the configuration of the pressure-sensitive cell 20B is different from that of the first embodiment, but the other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only the difference from the first embodiment in the pressure-sensitive cell 20B in the second embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態における感圧セル20Bは、図5に示すように、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の下側に設けられている点で第1実施形態と相違する。   As shown in FIG. 5, the pressure-sensitive cell 20 </ b> B in the present embodiment is different from the first embodiment in that a strain gauge 40 is provided below the thin film transistor 30.

本実施形態では、歪みゲージ40が絶縁性基板11の下面に直接形成されている。この歪みゲージ40の一方のゲージタブ42aは、絶縁性基板11及びゲート絶縁膜32を貫通するバイアホール321を介して、薄膜トランジスタ30のソース電極34に接続されている。   In the present embodiment, the strain gauge 40 is directly formed on the lower surface of the insulating substrate 11. One gauge tab 42 a of the strain gauge 40 is connected to the source electrode 34 of the thin film transistor 30 through a via hole 321 that penetrates the insulating substrate 11 and the gate insulating film 32.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20Bに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の下側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20B can be continuously grasped, and the output resolution is increased. be able to. In addition, since the strain gauge 40 is provided on the lower side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure is detected using the strain gauge 40, so that the pressure sensor can be reduced in thickness and the failure of the thin film transistor due to the transient current can be suppressed.

さらに、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity can be adjusted by changing the dimensions of the strain gauge 40, as in the first embodiment.

<<第3実施形態>>
図6は本発明の第3実施形態における感圧セルの断面図である。
<< Third Embodiment >>
FIG. 6 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the third embodiment of the present invention.

本実施形態では、感圧セル20Cの構成が第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第3実施形態における感圧セル20Cについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。   In the present embodiment, the configuration of the pressure-sensitive cell 20C is different from that of the first embodiment, but the other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only the difference from the first embodiment in the pressure sensitive cell 20C in the third embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

本実施形態における感圧セル20Cは、図6に示すように、歪みゲージ40と薄膜トランジスタ30の間に樹脂基板44が介在している点で第1実施形態と相違する。   As shown in FIG. 6, the pressure sensitive cell 20 </ b> C in the present embodiment is different from the first embodiment in that a resin substrate 44 is interposed between the strain gauge 40 and the thin film transistor 30.

本実施形態では、銅貼積層版(CCL)の金属層を所定の形状にパターニングすることで、樹脂基板44に歪みゲージ40を形成する。そして、接着剤を介して樹脂基板44を薄膜トランジスタ30の保護層36に積層することで、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ40の一方のゲージタブ42aと、薄膜トランジスタ30のソース電極34は、樹脂基板44及び保護層36を貫通するバイアホール441を介して接続されている。   In this embodiment, the strain gauge 40 is formed on the resin substrate 44 by patterning the metal layer of the copper-clad laminate (CCL) into a predetermined shape. The strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30 by laminating the resin substrate 44 on the protective layer 36 of the thin film transistor 30 through an adhesive. In this case, one gauge tab 42 a of the strain gauge 40 and the source electrode 34 of the thin film transistor 30 are connected via a via hole 441 that penetrates the resin substrate 44 and the protective layer 36.

なお、特に図示しないが、第2実施形態のように、樹脂基板44を絶縁性基板11の下面に積層することで、歪みゲージ40を薄膜トランジスタ30の下側に設けてもよい。   Although not particularly illustrated, the strain gauge 40 may be provided on the lower side of the thin film transistor 30 by laminating the resin substrate 44 on the lower surface of the insulating substrate 11 as in the second embodiment.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20Cに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   In this embodiment, as in the first embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20C can be continuously grasped, and the output resolution is increased. be able to. Further, since the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure is detected using the strain gauge 40, so that the pressure sensor can be reduced in thickness and the failure of the thin film transistor due to the transient current can be suppressed.

さらに、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity can be adjusted by changing the dimensions of the strain gauge 40, as in the first embodiment.

<<第4実施形態>>
図7は本発明の第4実施形態における感圧セルの断面図である。
<< Fourth embodiment >>
FIG. 7 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態では、感圧セル20Dの構成が第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第4実施形態における感圧セル20Dについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。   In the present embodiment, the configuration of the pressure-sensitive cell 20D is different from that of the first embodiment, but other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only the difference from the first embodiment will be described for the pressure-sensitive cell 20D in the fourth embodiment, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態における感圧セル20Dは、図7に示すように、歪みゲージ40と薄膜トランジスタ30の間に弾性部材60が介在している点で第1実施形態と相違する。   As shown in FIG. 7, the pressure-sensitive cell 20 </ b> D in the present embodiment is different from the first embodiment in that an elastic member 60 is interposed between the strain gauge 40 and the thin film transistor 30.

この弾性部材60は、100MPa以下の弾性率(ヤング率)を有するフィルム状のエラストマーである。この弾性部材を構成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等を例示することができる。   The elastic member 60 is a film-like elastomer having an elastic modulus (Young's modulus) of 100 MPa or less. Examples of the material constituting the elastic member include silicone rubber, urethane rubber, and acrylic rubber.

この弾性部材60は、薄膜トランジスタ30の保護層36に積層されており、歪みゲージ40が弾性部材60の表面に直接形成されることで、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ40の一方のゲージタブ42aと、薄膜トランジスタ30のソース電極34は、弾性部材60及び保護層36を貫通するバイアホール601を介して接続されている。   The elastic member 60 is laminated on the protective layer 36 of the thin film transistor 30, and the strain gauge 40 is directly formed on the surface of the elastic member 60, so that the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30. In this case, one gauge tab 42 a of the strain gauge 40 and the source electrode 34 of the thin film transistor 30 are connected via a via hole 601 that penetrates the elastic member 60 and the protective layer 36.

なお、歪みゲージ40を弾性部材60の表面に形成した後に、当該弾性部材60を薄膜トランジスタ30に積層してもよい。また、特に図示しないが、第2実施形態のように、弾性部材60を絶縁性基板11の下面に積層することで、歪みゲージ40を薄膜トランジスタ30の下側に設けてもよい。   The elastic member 60 may be laminated on the thin film transistor 30 after the strain gauge 40 is formed on the surface of the elastic member 60. Although not particularly illustrated, the strain gauge 40 may be provided below the thin film transistor 30 by laminating the elastic member 60 on the lower surface of the insulating substrate 11 as in the second embodiment.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20Dに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20D can be continuously grasped, and the output resolution is increased. be able to. Further, since the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

さらに、本実施形態では、歪みゲージ40と薄膜トランジスタ30の間に設けられた弾性部材60が容易に変形するので、歪みゲージ40の感度が高まり、押圧検出の精度が一層向上する。   Furthermore, in this embodiment, since the elastic member 60 provided between the strain gauge 40 and the thin film transistor 30 is easily deformed, the sensitivity of the strain gauge 40 is increased and the accuracy of pressure detection is further improved.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure is detected using the strain gauge 40, so that the pressure sensor can be reduced in thickness and the failure of the thin film transistor due to the transient current can be suppressed.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40の寸法を変えることで、当該歪みゲージ40の感圧レンジや感度を調整することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity of the strain gauge 40 can be adjusted by changing the dimensions of the strain gauge 40.

さらに、本実施形態では、弾性部材60の弾性率を変えることで、歪みゲージ40の感圧レンジや感度を調整することもできる。   Furthermore, in this embodiment, the pressure-sensitive range and sensitivity of the strain gauge 40 can be adjusted by changing the elastic modulus of the elastic member 60.

<<第5実施形態>>
図8は本発明の第5実施形態における感圧セルの断面図である。
<< Fifth Embodiment >>
FIG. 8 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the fifth embodiment of the present invention.

本実施形態では、感圧セル20Eの構成が第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第5実施形態における感圧セル20Eについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。   In the present embodiment, the configuration of the pressure-sensitive cell 20E is different from that of the first embodiment, but other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only the difference from the first embodiment in the pressure-sensitive cell 20E in the fifth embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態における感圧セル20Eは、図8に示すように、歪みゲージ40と薄膜トランジスタ30の間に、樹脂基板44と弾性部材60が介在している点で第1実施形態と相違する。   As shown in FIG. 8, the pressure-sensitive cell 20 </ b> E in the present embodiment is different from the first embodiment in that a resin substrate 44 and an elastic member 60 are interposed between the strain gauge 40 and the thin film transistor 30.

本実施形態では、第3実施形態と同様に、銅貼積層版(CCL)の金属層を所定の形状にパターニングすることで、歪みゲージ40を樹脂基板44に形成する。一方、薄膜トランジスタ30の保護層36の上には、第4実施形態で説明した弾性部材60を積層しておく。そして、樹脂基板40を弾性部材60に積層することで、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ40の一方のゲージタブ42aと、薄膜トランジスタ30のソース電極34は、樹脂基板44、弾性部材60及び保護層36を貫通するバイアホール442を介して接続されている。   In this embodiment, similarly to the third embodiment, the strain gauge 40 is formed on the resin substrate 44 by patterning the metal layer of the copper-clad laminate (CCL) into a predetermined shape. On the other hand, the elastic member 60 described in the fourth embodiment is laminated on the protective layer 36 of the thin film transistor 30. Then, the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30 by laminating the resin substrate 40 on the elastic member 60. In this case, one gauge tab 42 a of the strain gauge 40 and the source electrode 34 of the thin film transistor 30 are connected via a via hole 442 that penetrates the resin substrate 44, the elastic member 60, and the protective layer 36.

なお、弾性部材60を銅貼積層板に積層しておき、歪みゲージ40を形成した後に当該弾性部材60を薄膜トランジスタ30の保護層36に貼り付けてもよい。或いは、弾性部材60と樹脂基板44を薄膜トランジスタ30に積層しておき、当該樹脂基板44に歪みゲージ40を直接形成してもよい。   Alternatively, the elastic member 60 may be laminated on a copper-clad laminate, and the elastic member 60 may be attached to the protective layer 36 of the thin film transistor 30 after the strain gauge 40 is formed. Alternatively, the elastic member 60 and the resin substrate 44 may be laminated on the thin film transistor 30, and the strain gauge 40 may be directly formed on the resin substrate 44.

また、特に図示しないが、第2実施形態のように、弾性部材60と樹脂基板44を絶縁性基板11の下面に積層することで、歪みゲージ40を薄膜トランジスタ30の下側に設けてもよい。   Although not particularly illustrated, the strain gauge 40 may be provided below the thin film transistor 30 by laminating the elastic member 60 and the resin substrate 44 on the lower surface of the insulating substrate 11 as in the second embodiment.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20Eに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   In this embodiment, as in the first embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20E can be continuously grasped, and the output resolution is increased. be able to. Further, since the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

さらに、本実施形態では、歪みゲージ40と薄膜トランジスタ30の間に設けられた弾性部材60が容易に変形するので、歪みゲージ40の感度が高まり、押圧検出の精度が一層向上する。   Furthermore, in this embodiment, since the elastic member 60 provided between the strain gauge 40 and the thin film transistor 30 is easily deformed, the sensitivity of the strain gauge 40 is increased and the accuracy of pressure detection is further improved.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure is detected using the strain gauge 40, so that the pressure sensor can be reduced in thickness and the failure of the thin film transistor due to the transient current can be suppressed.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40の寸法を変えることで、当該歪みゲージ40の感圧レンジや感度を調整することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity of the strain gauge 40 can be adjusted by changing the dimensions of the strain gauge 40.

さらに、本実施形態では、弾性部材60の弾性率を変えることで、歪みゲージ40の感圧レンジや感度を調整することもできる。   Furthermore, in this embodiment, the pressure-sensitive range and sensitivity of the strain gauge 40 can be adjusted by changing the elastic modulus of the elastic member 60.

<<第6実施形態>>
図9は本発明の第6実施形態における感圧セルの断面図、図10は図9に示す感圧セルの等価回路図である。
<< Sixth Embodiment >>
FIG. 9 is a cross-sectional view of a pressure-sensitive cell according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the pressure-sensitive cell shown in FIG.

本実施形態では、感圧セル20Fの構成が第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第6実施形態における感圧セル20Fについて第1実施形態との相違点についてのみ説明し、第1実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。   In the present embodiment, the configuration of the pressure-sensitive cell 20F is different from that of the first embodiment, but other configurations are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, only the difference from the first embodiment in the pressure-sensitive cell 20F in the sixth embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

本実施形態における感圧セル20Fは、図10に示すように、歪みゲージ40が組み込まれたブリッジ回路50を備えている点で第1実施形態相違する。   As shown in FIG. 10, the pressure-sensitive cell 20 </ b> F in the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes a bridge circuit 50 in which a strain gauge 40 is incorporated.

このブリッジ回路50は、同図に示すように、第1の直列回路51と第2の直列回路52を電気的に並列接続することで構成されている。第1の直列回路51は、第1の固定抵抗511と第2の固定抵抗体512を電気的に直列接続して構成されている。また、第2の直列回路52は、歪みゲージ40と第3の固定抵抗体521を電気的に直列接続して構成されている。   As shown in the figure, the bridge circuit 50 is configured by electrically connecting a first series circuit 51 and a second series circuit 52 in parallel. The first series circuit 51 is configured by electrically connecting a first fixed resistor 511 and a second fixed resistor 512 in series. The second series circuit 52 is configured by electrically connecting the strain gauge 40 and the third fixed resistor 521 in series.

図9に示すように、第1の固定抵抗体511は、薄膜トランジスタ30の保護層36の上に直接設けられている。この第1の固定抵抗体511は、カーボンペーストを印刷して硬化させることで形成されており、歪みゲージ40と同一層上に設けられている。特に図示しないが、第2及び第3の固定抵抗体512,521も薄膜トランジスタ30の保護層36上に直接形成されており、ブリッジ回路50全体が保護層36上に設けられている。なお、第1〜第3の固定抵抗体511,512,521を絶縁樹脂材料や導電性高分子材料で構成してもよい。   As shown in FIG. 9, the first fixed resistor 511 is directly provided on the protective layer 36 of the thin film transistor 30. The first fixed resistor 511 is formed by printing and curing a carbon paste, and is provided on the same layer as the strain gauge 40. Although not particularly illustrated, the second and third fixed resistors 512 and 521 are also directly formed on the protective layer 36 of the thin film transistor 30, and the entire bridge circuit 50 is provided on the protective layer 36. The first to third fixed resistors 511, 512, and 521 may be made of an insulating resin material or a conductive polymer material.

このブリッジ回路50の第1の接続点531は薄膜トランジスタ30のソース電極34に接続されており、第2の接続点532は接地されている。一方、ブリッジ回路50の第3の接続点533は、第3の配線14を介して電圧検出部91に接続されており、第4の接続点534も第4の配線15を介して電圧検出部91に接続されている。そして、本実施形態では、圧力検出回路90の電圧検出部91は、ブリッジ回路50の出力を計測し、演算部92はこの出力に基づいて感圧セル20Fに印加されている圧力を検出する。なお、薄膜トランジスタ30のソース電極34に第1の配線12を接続すると共に、当該薄膜トランジスタ30のドレイン電極35にブリッジ回路50の第1の接続点531を接続してもよい。   The first connection point 531 of the bridge circuit 50 is connected to the source electrode 34 of the thin film transistor 30, and the second connection point 532 is grounded. On the other hand, the third connection point 533 of the bridge circuit 50 is connected to the voltage detection unit 91 via the third wiring 14, and the fourth connection point 534 is also connected to the voltage detection unit 91 via the fourth wiring 15. 91. In this embodiment, the voltage detection unit 91 of the pressure detection circuit 90 measures the output of the bridge circuit 50, and the calculation unit 92 detects the pressure applied to the pressure sensitive cell 20F based on this output. Note that the first wiring 12 may be connected to the source electrode 34 of the thin film transistor 30, and the first connection point 531 of the bridge circuit 50 may be connected to the drain electrode 35 of the thin film transistor 30.

ブリッジ回路50の第1の接続点531は、第1の固定抵抗体511と歪みゲージ40の間に位置しており、第2の接続点532は、第2の固定抵抗体512と第3の固定抵抗体521との間に位置しており、第3の接続点533は、第1の固定抵抗体511と第2の固定抵抗体512との間に位置しており、第4の接続点534は、歪みゲージ40と第3の固定抵抗体521との間に位置している。   The first connection point 531 of the bridge circuit 50 is positioned between the first fixed resistor 511 and the strain gauge 40, and the second connection point 532 is connected to the second fixed resistor 512 and the third fixed resistor 512. The third connection point 533 is located between the fixed resistor 521 and the third connection point 533 is located between the first fixed resistor 511 and the second fixed resistor 512, and the fourth connection point. 534 is located between the strain gauge 40 and the third fixed resistor 521.

なお、特に図示しないが、第2実施形態のように、ブリッジ回路60を絶縁性基板11の下面に形成することで、歪みゲージ40を薄膜トランジスタ30の下側に設けてもよい。また、特に図示しないが、第3〜第5実施形態のように、ブリッジ回路50と薄膜トランジスタ30との間に、樹脂基板44や弾性部材60を介在させてもよい。   Although not particularly illustrated, the strain gauge 40 may be provided on the lower side of the thin film transistor 30 by forming the bridge circuit 60 on the lower surface of the insulating substrate 11 as in the second embodiment. Although not particularly illustrated, the resin substrate 44 and the elastic member 60 may be interposed between the bridge circuit 50 and the thin film transistor 30 as in the third to fifth embodiments.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、感圧セル20Fに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ40が薄膜トランジスタ30の上側に設けられているので、歪みゲージ40を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, since the pressure is detected using the strain gauge 40, the degree of pressure applied to the pressure sensitive cell 20F can be grasped continuously, and the output resolution is increased. be able to. Further, since the strain gauge 40 is provided on the upper side of the thin film transistor 30, the strain gauges 40 can be arranged at high density, and the surface resolution can be increased. Therefore, it becomes possible to detect a press with high accuracy.

さらに、本実施形態では、感圧セル20Fに印加された圧力を、ブリッジ回路50の出力に基づいて検出するので、出力分解能を更に高めることができる。   Furthermore, in this embodiment, since the pressure applied to the pressure sensitive cell 20F is detected based on the output of the bridge circuit 50, the output resolution can be further increased.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure is detected using the strain gauge 40, so that the pressure sensor can be reduced in thickness and the failure of the thin film transistor due to the transient current can be suppressed.

また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、歪みゲージ40の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure sensitive range and sensitivity can be adjusted by changing the dimensions of the strain gauge 40.

さらに、本実施形態では、ブリッジ回路50の固定抵抗体511,512,521の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することもできる。   Furthermore, in this embodiment, the pressure-sensitive range and sensitivity can be adjusted by changing the dimensions of the fixed resistors 511, 512, and 521 of the bridge circuit 50.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

1…圧力センサ
10…感知部
11…絶縁性基板
12〜15…第1〜第4の配線
20〜20F…感圧セル
30…薄膜トランジスタ
31…ゲート電極
32…ゲート絶縁膜
33…半導体層
34…ソース電極
35…ドレイン電極
36…保護層
40…歪みゲージ
41…ゲージグリッド
42…ゲージタブ
43…絶縁層
44…樹脂基板
50…ブリッジ回路
511…第1の固定抵抗体
60…弾性部材
70…第1の走査回路
80…第2の走査回路
90…圧力検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure sensor 10 ... Sensing part 11 ... Insulating substrate 12-15 ... 1st-4th wiring 20-20F ... Pressure sensitive cell 30 ... Thin-film transistor 31 ... Gate electrode 32 ... Gate insulating film 33 ... Semiconductor layer 34 ... Source Electrode 35 ... Drain electrode 36 ... Protective layer 40 ... Strain gauge 41 ... Gauge grid 42 ... Gauge tab 43 ... Insulating layer 44 ... Resin substrate 50 ... Bridge circuit 511 ... First fixed resistor 60 ... Elastic member 70 ... First scan Circuit 80 ... second scanning circuit 90 ... pressure detection circuit

Claims (7)

薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに電気的に接続された歪みゲージと、を有する感圧セルを少なくとも一つ備え、
前記歪みゲージは、前記薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられていることを特徴とする圧力センサ。
Comprising at least one pressure sensitive cell having a thin film transistor and a strain gauge electrically connected to the thin film transistor;
The pressure sensor, wherein the strain gauge is provided above or below the thin film transistor.
請求項1に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、100MPa以下の弾性率を有する弾性部材をさらに備えており、
前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記歪みゲージとの間に介在していることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 1,
The pressure sensor further includes an elastic member having an elastic modulus of 100 MPa or less,
The pressure sensor, wherein the elastic member is interposed between the thin film transistor and the strain gauge.
請求項2に記載の圧力センサであって、
前記歪みゲージは、前記弾性部材の表面に直接形成されていることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 2,
The pressure sensor, wherein the strain gauge is directly formed on a surface of the elastic member.
請求項2に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、前記歪みゲージが形成された樹脂基板をさらに備えており、
前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記樹脂基板の間に介在していることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 2,
The pressure sensor further includes a resin substrate on which the strain gauge is formed,
The pressure sensor, wherein the elastic member is interposed between the thin film transistor and the resin substrate.
請求項1〜4の何れか1項に記載の圧力センサであって、
前記感圧セルは、前記歪みゲージと共にブリッジ回路を形成する固定抵抗体をさらに有しており、
前記固定抵抗体は、前記歪みゲージと同一層上に設けられていることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 4,
The pressure sensitive cell further has a fixed resistor that forms a bridge circuit with the strain gauge,
The pressure sensor, wherein the fixed resistor is provided on the same layer as the strain gauge.
請求項1〜5の何れか1項に記載の圧力センサであって、
m×n個の前記感圧セルは、第1及び第2の方向に沿ってm行n列に配列され、
それぞれの前記感圧センサにおいて、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に前記歪みゲージが接続されており、
前記圧力センサは、
前記第2の方向に沿って並んでいるn個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極を相互に接続するm本の第1の配線と、
前記第1の方向に沿って並んでいるm個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタのゲート電極を相互に接続するn本の第2の配線と、
前記第2の方向に沿って並んでいるn個の前記感圧セルの前記歪みゲージ又は前記歪みゲージを含むブリッジ回路に接続されたm組の第3及び第4の配線と、を備えていることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to any one of claims 1 to 5,
The m × n pressure-sensitive cells are arranged in m rows and n columns along the first and second directions,
In each of the pressure sensitive sensors, the strain gauge is connected to a source electrode or a drain electrode of the thin film transistor,
The pressure sensor is
M first wirings interconnecting the drain electrodes or the source electrodes of the thin film transistors of the n pressure-sensitive cells arranged along the second direction;
N second wirings interconnecting the gate electrodes of the thin film transistors of the m pressure-sensitive cells arranged along the first direction;
And m sets of third and fourth wirings connected to the strain gauges of the n pressure-sensitive cells arranged along the second direction or a bridge circuit including the strain gauges. A pressure sensor characterized by that.
請求項6に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、
前記第1の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極に電圧を印加する第1の電圧印加手段と、
前記第2の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極に電圧を印加する第2の電圧印加手段と、
前記第3及び第4の配線を介して、前記歪みゲージの両端の電位差、又は、前記ブリッジ回路の出力を計測し、当該計測結果に基づいて前記感圧セルに印加された圧力を検出する圧力検出手段と、を備えていることを特徴とする圧力センサ。
The pressure sensor according to claim 6,
The pressure sensor is
First voltage applying means for applying a voltage to the drain electrode or the source electrode of the thin film transistor via the first wiring;
Second voltage applying means for applying a voltage to the gate electrode of the thin film transistor through the second wiring;
Pressure for measuring the potential difference across the strain gauge or the output of the bridge circuit via the third and fourth wirings, and detecting the pressure applied to the pressure sensitive cell based on the measurement result A pressure sensor.
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