JP2014228454A - Pressure sensor - Google Patents
Pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014228454A JP2014228454A JP2013109613A JP2013109613A JP2014228454A JP 2014228454 A JP2014228454 A JP 2014228454A JP 2013109613 A JP2013109613 A JP 2013109613A JP 2013109613 A JP2013109613 A JP 2013109613A JP 2014228454 A JP2014228454 A JP 2014228454A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- strain gauge
- thin film
- pressure sensor
- film transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
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).
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.
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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Va1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Vb1→Vb2→・・・→Vbnと切り替え、次いで、第1の走査回路70が第1の走査信号Va2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Vb1→Vb2→・・・→Vbnと切り替え、・・・第1の走査回路70が第1の走査信号Vam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Vb1→Vb2→・・・→Vbn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
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
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
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
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
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
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
<<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-
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-
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
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
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
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
<<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-
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
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
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
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
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
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
<<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-
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
<<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-
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
<<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-
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 ...
Claims (7)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013109613A JP2014228454A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013109613A JP2014228454A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014228454A true JP2014228454A (en) | 2014-12-08 |
Family
ID=52128416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013109613A Pending JP2014228454A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014228454A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016121972A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2016121974A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2016176794A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
CN106066224A (en) * | 2016-06-03 | 2016-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pressure transducer, touch base plate and touch control display apparatus |
JP2017072956A (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-13 | 大日本印刷株式会社 | Line segment input system |
JP2018009820A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 東京電力ホールディングス株式会社 | Structural strain sensor and method of detecting structural strain |
JP2019002776A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | コニカミノルタ株式会社 | Multipoint pressure sensor |
JPWO2020241718A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | ||
US11435251B2 (en) | 2017-09-13 | 2022-09-06 | Nec Corporation | Control apparatus, array-type sensor, sensor usage method, control method, and program |
-
2013
- 2013-05-24 JP JP2013109613A patent/JP2014228454A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016121972A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2016121974A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2016176794A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor |
JP2017072956A (en) * | 2015-10-06 | 2017-04-13 | 大日本印刷株式会社 | Line segment input system |
CN106066224A (en) * | 2016-06-03 | 2016-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pressure transducer, touch base plate and touch control display apparatus |
WO2017206559A1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | Pressure sensor, touch substrate, and touch display device |
US10592033B2 (en) | 2016-06-03 | 2020-03-17 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Pressure sensor, touch substrate and touch display device |
JP2018009820A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 東京電力ホールディングス株式会社 | Structural strain sensor and method of detecting structural strain |
JP2019002776A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | コニカミノルタ株式会社 | Multipoint pressure sensor |
US11435251B2 (en) | 2017-09-13 | 2022-09-06 | Nec Corporation | Control apparatus, array-type sensor, sensor usage method, control method, and program |
JPWO2020241718A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | ||
WO2020241718A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 株式会社ニコン | Flexible sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014228454A (en) | Pressure sensor | |
JP6562357B2 (en) | Pressure sensor | |
US10928259B2 (en) | Pressure sensor | |
Khan et al. | Flexible tactile sensors using screen-printed P (VDF-TrFE) and MWCNT/PDMS composites | |
US8184106B2 (en) | Position detection device | |
JP2013068563A (en) | Pressure sensor | |
US20140191221A1 (en) | Piezoelectric pressure sensor | |
KR20160140431A (en) | Flexible pressure sensor using an amorphous metal, and flexible bimodal sensor for simultaneously sensing pressure and temperature | |
KR20070096953A (en) | Displacement detection sensor, displacement detection apparatus, and terminal device | |
CN109883316B (en) | Resistance type strain sensor and strain measurement method | |
JP2014077662A (en) | Distribution quantity sensor and distribution quantity measurement system | |
Bhattacharjee et al. | Flexible paper touchpad for Parkinson’s hand tremor detection | |
KR20110049593A (en) | Sensor including graphene, and method for manufacturing the sensor | |
KR20160130054A (en) | Touch sensor device and manufacturing method | |
Correia et al. | All-Printed piezoresistive sensor matrix with organic thin-film transistors as a switch for crosstalk reduction | |
Surapaneni et al. | A high-resolution flexible tactile imager system based on floating comb electrodes | |
KR20170141019A (en) | Touch force sensing sensor for flexible material | |
JP2013068562A (en) | Pressure sensor | |
KR102343598B1 (en) | Touch panel and display device comprising the same | |
EP3781909B1 (en) | High-resistance sensor and method for using same | |
EP3775818B1 (en) | Sensing physical attributes | |
Mukherjee et al. | Torsional and bending endurance analysis of screen-printed interconnects on various flexible substrates | |
CN103091005A (en) | Pressure sensing component | |
JP2011174793A (en) | Pressure sensor | |
KR102138217B1 (en) | Flexible electronic device and sensor comprising the same |