JP2019095262A - 圧力センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】互いに隙間を空けて配置された電極を有する圧力センサにおいて、正確に測定できる圧力測定範囲を広くする。【解決手段】圧力センサ１は、曲面に沿って装着された状態で使用されるものであって、共通電極９と、複数の個別電極３１と、複数の薄膜トランジスタ３０と、第１感圧層３３Ｚと、第２感圧層３３Ｙとを備えている。第１感圧層３３Ｚは、複数の個別電極３１のうちの第１電極３１Ｚの共通電極９側の面に積層されている。第２感圧層３３Ｙは、複数の個別電極３１のうちの第２電極３１Ｙの共通電極９側の面に積層されている。第１感圧層３３Ｚと共通電極９との間の隙間Ｐ１は、第２感圧層３３Ｙと共通電極９との隙間Ｐ２より短い。第１感圧層３３Ｚは、第１部分３３Ａと、第１部分３３Ａの下に形成されて第１部分３３Ａとの境界付近に第１くびれ部５１を形成する第２部分３３Ｂとを有する。【選択図】図４
Description
本発明は、圧力センサ、特に、感圧層と多数の電極としての薄膜トランジスタとを有する圧力センサに関する。
圧力センサとして、感圧樹脂に多数の薄膜トランジスタを組み合わせたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
感圧樹脂は、導電性粒子をシリコーンゴム等の絶縁樹脂内に分散させたものである。感圧樹脂では、圧力が加えられると、絶縁樹脂内において導電性粒子同士が接触することで、抵抗値が低下する。これにより、感圧樹脂に加えられた圧力を検知できる。
多数の薄膜トランジスタは、マトリクス状に配置されており、電極として機能する。この場合、圧力検出の高速化、低消費電力化が可能になる。
感圧樹脂は、導電性粒子をシリコーンゴム等の絶縁樹脂内に分散させたものである。感圧樹脂では、圧力が加えられると、絶縁樹脂内において導電性粒子同士が接触することで、抵抗値が低下する。これにより、感圧樹脂に加えられた圧力を検知できる。
多数の薄膜トランジスタは、マトリクス状に配置されており、電極として機能する。この場合、圧力検出の高速化、低消費電力化が可能になる。
また、感圧層と複数の電極が所定の隙間を空けて対向配置された圧力センサも知られている。
一般的に、圧力センサは、感圧層の圧力測定範囲が狭いという問題を有している。具体的には、圧力−電気抵抗特性では、圧力が低い範囲では電気抵抗の変化割合は大きいが、圧力が高い範囲では電気抵抗の変化割合が小さい。その理由は、圧力が高くなっていっても、途中から感圧層と電極との接触面積は大きくならず、つまり接触抵抗が圧力に追従しないからである。この結果、圧力が大きな範囲では、感度が不足することで圧力を正確に測定できない。
一般的に、圧力センサは、感圧層の圧力測定範囲が狭いという問題を有している。具体的には、圧力−電気抵抗特性では、圧力が低い範囲では電気抵抗の変化割合は大きいが、圧力が高い範囲では電気抵抗の変化割合が小さい。その理由は、圧力が高くなっていっても、途中から感圧層と電極との接触面積は大きくならず、つまり接触抵抗が圧力に追従しないからである。この結果、圧力が大きな範囲では、感度が不足することで圧力を正確に測定できない。
本発明の目的は、互いに隙間を空けて配置された電極を有する圧力センサにおいて、正確に測定できる圧力測定範囲を広くすることにある。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る圧力センサは、曲面に沿って装着された状態で使用されるものであって、共通電極と、複数の個別電極と、複数の薄膜トランジスタと、第１個別感圧層と、第２個別感圧層とを備えている。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層と共通電極との間の隙間は、第２個別感圧層と共通電極との隙間より短い。
第１個別感圧層は、第１部分と、第１部分より大面積であり第１部分の下に形成されて第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層と共通電極との間の隙間は、第２個別感圧層と共通電極との隙間より短い。
第１個別感圧層は、第１部分と、第１部分より大面積であり第１部分の下に形成されて第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第１個別感圧層のみが共通電極と接触する。これにより、第１電極を介して第１個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。
圧力が大きな場合は、第１個別感圧層に加えて第２個別感圧層が共通電極と接触する。これにより、第２電極を介して第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２個別感圧層と共通電極との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
圧力が大きな場合は、第１個別感圧層に加えて第２個別感圧層が共通電極と接触する。これにより、第２電極を介して第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２個別感圧層と共通電極との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
さらに詳細に説明すれば、押圧力が共通電極に作用すると、第１個別感圧層において、第１部分のみが共通電極に接触する初期段階から、第１部分と第２部分が共通電極に接触する次の段階まで変化する。したがって、第１個別感圧層の接触抵抗の変化が大きくなっている。この結果、低圧力の測定領域の精度が向上する。
なお、圧力センサは曲面に沿って装着された状態で使用されるので、共通電極は湾曲した状態で第１個別感圧層に対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通電極は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまい、そのため接触抵抗の変化が大きくならないおそれがある。一方、本態様であれば、第１個別感圧層に第１くびれ部があるので、共通電極が第１部分のみに接触する段階を確実に得ることができる。
共通電極と第１個別感圧層の接触状態の推移を詳細に説明する。圧力が大きくなるにつれ、共通電極は最初に第１個別感圧層の第１部分に接触し、次に第１部分と第２部分（ただし、第１くびれ部除く）に接触し、さらに次に第１くびれ部に接触していく。このように、第１くびれ部が埋まってく過程で、接触面積が増加する。なお、最終的には、共通電極が第１くびれ部が全て接触することもあれば、第１くびれ部の奥に空間が残った状態で終了することもある。
なお、圧力センサは曲面に沿って装着された状態で使用されるので、共通電極は湾曲した状態で第１個別感圧層に対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通電極は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまい、そのため接触抵抗の変化が大きくならないおそれがある。一方、本態様であれば、第１個別感圧層に第１くびれ部があるので、共通電極が第１部分のみに接触する段階を確実に得ることができる。
共通電極と第１個別感圧層の接触状態の推移を詳細に説明する。圧力が大きくなるにつれ、共通電極は最初に第１個別感圧層の第１部分に接触し、次に第１部分と第２部分（ただし、第１くびれ部除く）に接触し、さらに次に第１くびれ部に接触していく。このように、第１くびれ部が埋まってく過程で、接触面積が増加する。なお、最終的には、共通電極が第１くびれ部が全て接触することもあれば、第１くびれ部の奥に空間が残った状態で終了することもある。
第１個別感圧層は、第２部分より大面積であり第２部分の下に形成されて第２部分との境界付近に第２くびれ部を形成する第３部分を有していてもよい。
第２個別感圧層は、第４部分と、第４部分より大面積であり第４部分の下に形成されて第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分とを有していてもよい。
この場合、段数が異なる個別感圧層が設けられており、低圧力検出用の個別感圧層の段数が高圧力検出用の個別感圧層の段数より多くなっている。したがって、低圧力の測定における感圧層の接触抵抗の変化を十分に大きくできる。
この場合、段数が異なる個別感圧層が設けられており、低圧力検出用の個別感圧層の段数が高圧力検出用の個別感圧層の段数より多くなっている。したがって、低圧力の測定における感圧層の接触抵抗の変化を十分に大きくできる。
圧力センサは押圧領域を有しており、
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。なお、「最低押圧面積」とは、予定される押圧物（例えば、指）が圧力センサを押したときに必ず押されると想定される最低限の面積である。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。なお、「最低押圧面積」とは、予定される押圧物（例えば、指）が圧力センサを押したときに必ず押されると想定される最低限の面積である。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
圧力センサは、複数の個別電極のうちの第３電極の共通電極側の面に積層された第３個別感圧層をさらに備えていてもよい。
第１電極の面積は、第２電極の面積より大きくてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１感圧層の感圧材料は、第２感圧層の感圧材料より抵抗値が低くてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１電極の面積は、第２電極の面積より大きくてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１感圧層の感圧材料は、第２感圧層の感圧材料より抵抗値が低くてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
本発明の他の見地に係る圧力センサは、曲面に沿って装着された状態で使用されるものであって、共通電極と、複数の個別電極と、複数の薄膜トランジスタと、共通感圧層と、第１個別感圧層と、第２個別感圧層とを備えている。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される。
共通感圧層は、共通電極の複数の個別電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層と共通感圧層との間の隙間は、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間より短い。
第１個別感圧層は、第１部分と、第１部分より大面積であり第１部分の下に形成されて第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される。
共通感圧層は、共通電極の複数の個別電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層と共通感圧層との間の隙間は、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間より短い。
第１個別感圧層は、第１部分と、第１部分より大面積であり第１部分の下に形成されて第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第１個別感圧層のみが共通感圧層と接触する。これにより、第１電極を介して共通感圧層及び第１個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。
圧力が大きな場合は、第１個別感圧層に加えて第２個別感圧層が共通感圧層と接触する。これにより、第２電極を介して共通感圧層及び第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
圧力が大きな場合は、第１個別感圧層に加えて第２個別感圧層が共通感圧層と接触する。これにより、第２電極を介して共通感圧層及び第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
さらに詳細に説明すれば、押圧力が共通感圧層に作用すると、第１個別感圧層において、第１部分のみが共通感圧層に接触する初期段階から、第１部分と第２部分が共通感圧層に接触する次の段階まで変化する。したがって、第１個別感圧層が圧縮される間の接触抵抗の変化が大きくなっている。この結果、低圧力の測定領域の精度が向上する。
なお、圧力センサは曲面に沿って装着された状態で使用されるので、共通感圧層は湾曲した状態で第１個別感圧層に対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通感圧層は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまいそのため接触抵抗の変化が大きくないおそれがある。一方、本態様であれば、第１個別感圧層に第１くびれ部があるので、共通感圧層が第１部分のみに接触する段階を確実に得ることができる。
共通感圧層と第１個別感圧層の接触状態の推移を詳細に説明する。圧力が大きくなるにつれ、共通感圧層は最初に第１個別感圧層の第１部分に接触し、次に第１部分と第２部分（ただし、第１くびれ部を除く）に接触し、さらに次に第１くびれ部に接触していく。このように、第１くびれ部が埋まってく過程で、接触面積が増加する。なお、最終的には、共通感圧層が第１くびれ部が全て接触することもあれば、第１くびれ部の奥に空間が残った状態で終了することもある。
なお、圧力センサは曲面に沿って装着された状態で使用されるので、共通感圧層は湾曲した状態で第１個別感圧層に対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通感圧層は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまいそのため接触抵抗の変化が大きくないおそれがある。一方、本態様であれば、第１個別感圧層に第１くびれ部があるので、共通感圧層が第１部分のみに接触する段階を確実に得ることができる。
共通感圧層と第１個別感圧層の接触状態の推移を詳細に説明する。圧力が大きくなるにつれ、共通感圧層は最初に第１個別感圧層の第１部分に接触し、次に第１部分と第２部分（ただし、第１くびれ部を除く）に接触し、さらに次に第１くびれ部に接触していく。このように、第１くびれ部が埋まってく過程で、接触面積が増加する。なお、最終的には、共通感圧層が第１くびれ部が全て接触することもあれば、第１くびれ部の奥に空間が残った状態で終了することもある。
第１個別感圧層は、第２部分より大面積であり第２部分の下に形成されて第２部分との境界付近に第２くびれ部を形成する第３部分を有していてもよい。
第２個別感圧層は、第４部分と、第４部分より大面積であり第４部分の下に形成されて第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分を有していてもよい。
第２個別感圧層は、第４部分と、第４部分より大面積であり第４部分の下に形成されて第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分を有していてもよい。
圧力センサは押圧領域を有しており、
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
圧力センサは、複数の個別電極のうちの第３電極の共通電極側の面に積層された第３個別感圧層をさらに備えていてもよい。第３個別感圧層と共通感圧層との間の隙間は、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間より長い。
圧力センサは押圧領域を有しており、
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極と第３電極とが最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極と第３電極とが最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
第１個別感圧層は、第２部分より大面積であり第２部分の下に形成されて第２部分との境界付近に第２くびれ部を形成する第３部分を有していてもよい。
第２個別感圧層は、第４部分と、第４部分より大面積であり第４部分の下に形成されて第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分を有していてもよい。
圧力センサは押圧領域を有していてもよい。
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第２電極によって高圧力が正確に測定される。
圧力センサは、複数の個別電極のうちの第３電極の共通電極側の面に積層された第３個別感圧層をさらに備えていてもよい。第３個別感圧層と共通感圧層との間の隙間は、第２個別感圧層と共通感圧層との隙間より長い。
第１電極の面積は、第２電極の面積より大きくてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１感圧層の感圧材料は、第２感圧層の感圧材料より抵抗値が低くてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１電極の面積は、第２電極の面積より大きくてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
第１感圧層の感圧材料は、第２感圧層の感圧材料より抵抗値が低くてもよい。これにより素子ごとの抵抗値の差が緩和される。
本発明に係る圧力センサでは、正確に測定できる圧力測定範囲が広くなる。
１．第１実施形態
（１）圧力センサの用途及び基本原理
図１を用いて、本発明に係る圧力センサの使用状況を説明する。圧力センサは、曲面に沿って装着された状態で使用されるものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの使用状態を示す模式的斜視図である。
図１では、圧力センサ１が圧力測定用の自転車のハンドルＨに装着されている。被験者がハンドルＨを握ると、圧力センサ１によって、圧力の大きさ、分布、それらの変化が測定される。
（１）圧力センサの用途及び基本原理
図１を用いて、本発明に係る圧力センサの使用状況を説明する。圧力センサは、曲面に沿って装着された状態で使用されるものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの使用状態を示す模式的斜視図である。
図１では、圧力センサ１が圧力測定用の自転車のハンドルＨに装着されている。被験者がハンドルＨを握ると、圧力センサ１によって、圧力の大きさ、分布、それらの変化が測定される。
図２を用いて、圧力センサ１の基本構造を説明する。図２は、第１実施形態の圧力センサの基本構造を説明するための模式図である。
圧力センサ１は、例えば円柱状のハンドルＨの周囲に巻かれた筒状であり、矩形又は帯状の部材である。図２では、圧力センサ１は、内側のシート１０２と、外側のシート１０３とを有している。内側のシート１０２の上面には、多数の感圧層３３が形成されている。多数の感圧層３３は、多数の第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、第３感圧層３３Ｘを含んでいる。第１感圧層３３Ｚが最も高く、第３感圧層３３Ｘが最も低い。多数の感圧層３３の機能については後述する。なお、図２は、大まかな構成を説明するための図であり、縮尺や感圧層３３の数などは実際とは異なる。
圧力センサ１は、例えば円柱状のハンドルＨの周囲に巻かれた筒状であり、矩形又は帯状の部材である。図２では、圧力センサ１は、内側のシート１０２と、外側のシート１０３とを有している。内側のシート１０２の上面には、多数の感圧層３３が形成されている。多数の感圧層３３は、多数の第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、第３感圧層３３Ｘを含んでいる。第１感圧層３３Ｚが最も高く、第３感圧層３３Ｘが最も低い。多数の感圧層３３の機能については後述する。なお、図２は、大まかな構成を説明するための図であり、縮尺や感圧層３３の数などは実際とは異なる。
（２）圧力センサの基本構成
図３〜図８を用いて、第１実施形態に係る圧力センサ１を説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。図４は、圧力センサの第１電極及び第１感圧層の部分概略断面図である。図５は、圧力センサの下側電極部材の概略平面図である。図６は、圧力センサの第１電極及び第１感圧層の概略平面図である。図７は、個別電極配置を示す模式平面図である。図８は、圧力センサの等価回路図である。
図３〜図８を用いて、第１実施形態に係る圧力センサ１を説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。図４は、圧力センサの第１電極及び第１感圧層の部分概略断面図である。図５は、圧力センサの下側電極部材の概略平面図である。図６は、圧力センサの第１電極及び第１感圧層の概略平面図である。図７は、個別電極配置を示す模式平面図である。図８は、圧力センサの等価回路図である。
圧力センサ１は、押圧力が作用すると押圧位置と押圧力を検出する装置である。圧力センサ１は、曲面を有する部材に貼られて使用される。したがって、図３及び図４に示すように、圧力センサ１は湾曲した形状で使用される。なお、図３及び図４では、圧力センサ１全体が凸状に曲げられている。
圧力センサ１は、上側電極部材３を有している。上側電極部材３は、押圧力が作用する平面状の部材である。上側電極部材３は、絶縁フィルム７と、その下面に全面的につまり一面に広がって又はパターニングされて形成された共通電極９とを有している。
圧力センサ１は、上側電極部材３を有している。上側電極部材３は、押圧力が作用する平面状の部材である。上側電極部材３は、絶縁フィルム７と、その下面に全面的につまり一面に広がって又はパターニングされて形成された共通電極９とを有している。
圧力センサ１は、図３及び図４に示すように、下側電極部材５を有している。下側電極部材５は、上側電極部材３の下方に配置された平面状の部材である。下側電極部材５は、例えば矩形の絶縁フィルム１５と、その上面に形成された複数の個別電極３１（図３及び図４では、第１電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ、第３電極３１Ｘ）を有している。個別電極３１は、画素電極ともいう。
上側電極部材３と下側電極部材５は、図４に示すように、周縁部において額縁スペーサ１３によって互いに接着されている。額縁スペーサ１３は額縁状に形成されており、例えば、粘着剤、両面テープからなる。
上側電極部材３と下側電極部材５は、図４に示すように、周縁部において額縁スペーサ１３によって互いに接着されている。額縁スペーサ１３は額縁状に形成されており、例えば、粘着剤、両面テープからなる。
下側電極部材５は、多数の感圧層３３（図３及び図４では、第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、第３感圧層３３Ｘ）を有している。多数の感圧層３３は、多数の個別電極３１の共通電極９側の上にそれぞれ形成されている。概略的に説明すれば、図３及び図４に示すように、感圧層３３は個別電極３１全体を覆っており、外径もわずかに大きい。したがって、平面視では個別電極３１は感圧層３３によって隠れている。
図５に示すように、複数の個別電極３１及び感圧層３３は、平面に全体的に敷き詰められており、例えば、マトリクス状に配置されている。マトリクス状とは、行列状に二次元配列されている状態またはそれと同様な形状をいう。電極ピッチは例えば０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．３〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
図５に示すように、複数の個別電極３１及び感圧層３３は、平面に全体的に敷き詰められており、例えば、マトリクス状に配置されている。マトリクス状とは、行列状に二次元配列されている状態またはそれと同様な形状をいう。電極ピッチは例えば０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．３〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
感圧層３３は、凸状であり、頂部（又は中心部）と周縁部とそれらの間の滑らかな曲面を有している。感圧層３３は、ドーム形状、錐体形状、錐台形状であってもよい。感圧層３３は、丸、四角、その他の形状を含む。
上記形状を有することで、圧力に応じて共通電極９と感圧層３３の接触面積が増加する。また、外周にいくほど感圧層３３の厚みが小さくなり、抵抗値が下がる。言い替えると、低圧力のときは、感圧層３３の頂点（半径方向中心）のみが共通電極９に接触しており接触面積が小さい。高圧力のときは、感圧層３３の半径方向中間部又は外周部まで共通電極９が接触しており接触面積が大きい。
上記形状を有することで、圧力に応じて共通電極９と感圧層３３の接触面積が増加する。また、外周にいくほど感圧層３３の厚みが小さくなり、抵抗値が下がる。言い替えると、低圧力のときは、感圧層３３の頂点（半径方向中心）のみが共通電極９に接触しており接触面積が小さい。高圧力のときは、感圧層３３の半径方向中間部又は外周部まで共通電極９が接触しており接触面積が大きい。
一例として、図４において、感圧層３３の高さＨは、広い範囲では５〜１００μｍであり、狭い範囲では１０〜３０μｍである。感圧層３３の径Ｌは、広い範囲では０．１〜１．０ｍｍであり、狭い範囲では０．３〜０．６ｍｍである。
なお、個別電極３１の外径が感圧層３３の外径よりわずかに短い位置まで延びて形成されているので、以下の効果が得られる。低圧力のときは、感圧層３３の導電パス（感圧層３３を通る共通電極９と個別電極３１との最短距離）が長くて抵抗値が高い。高圧力のときは、感圧層３３の導電パスが短くて抵抗値が低い。なお、この実施形態では、個別電極３１と感圧層３３の平面形状がともに円であるので、導電パスの短い部分は中心から外周側に平面視円形で広がっていく。つまり、個別電極３１は円周方向の各部分が、中心部から半径方向外側に延びる増感部となっている。
なお、個別電極３１の外径が感圧層３３の外径よりわずかに短い位置まで延びて形成されているので、以下の効果が得られる。低圧力のときは、感圧層３３の導電パス（感圧層３３を通る共通電極９と個別電極３１との最短距離）が長くて抵抗値が高い。高圧力のときは、感圧層３３の導電パスが短くて抵抗値が低い。なお、この実施形態では、個別電極３１と感圧層３３の平面形状がともに円であるので、導電パスの短い部分は中心から外周側に平面視円形で広がっていく。つまり、個別電極３１は円周方向の各部分が、中心部から半径方向外側に延びる増感部となっている。
図３に示すように、複数の感圧層３３は、低圧力検出用の第１感圧層３３Ｚ（第１個別感圧層の一例）と、中圧力検出用の第２感圧層３３Ｙ（第２個別感圧層の一例）と、高圧力検出用の第３感圧層３３Ｘ（第３個別感圧層の一例）とを有している。第１感圧層３３Ｚは、複数の個別電極３１のうちの第１電極３１Ｚの共通電極９側の面に積層されている。第２感圧層３３Ｙは、複数の個別電極３１のうちの第２電極３１Ｙの共通電極９側の面に積層されている。第３感圧層３３Ｘは、複数の個別電極３１のうちの第３電極３１Ｘの共通電極９側の面に積層されている。
第３感圧層３３Ｘと共通電極９との隙間Ｐ３が最も大きく、第１感圧層３３Ｚと共通電極９との隙間Ｐ１が最も小さい。Ｐ１は例えばゼロである（つまり、初期状態で共通電極９と第１感圧層３３Ｚが接触している）。
第３感圧層３３Ｘと共通電極９との隙間Ｐ３が最も大きく、第１感圧層３３Ｚと共通電極９との隙間Ｐ１が最も小さい。Ｐ１は例えばゼロである（つまり、初期状態で共通電極９と第１感圧層３３Ｚが接触している）。
第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、第３感圧層３３Ｘの総厚み、隙間Ｐ１〜Ｐ３は広い範囲から適宜設定可能である。例えば、０〜数十μｍであり、数μｍオーダーや十数μｍオーダーでもよい。
例えば、第１感圧層３３Ｚの総厚みは５０〜７０μｍであり、第２感圧層３３Ｙの総厚みは３０〜５０μｍであり、第３感圧層３３Ｘの総厚みは５〜２５μｍである。
例えば、第１感圧層３３Ｚの総厚みは５０〜７０μｍであり、第２感圧層３３Ｙの総厚みは３０〜５０μｍであり、第３感圧層３３Ｘの総厚みは５〜２５μｍである。
なお、曲面の曲率半径に応じて、感圧層に高低差を設定することが好ましい。一例として、曲面の曲率半径Ｒが小さくなるにつれて、第１感圧層３３Ｚの厚みと第２感圧層３３Ｙの厚みの差を大きくする。これにより、低圧力〜中圧力の領域での検出精度が高くなる。
以上より、第１感圧層３３Ｚが形成された第１電極３１Ｚが、低圧力検出用の個別電極として機能する。第２感圧層３３Ｙが形成された第２電極３１Ｙが、中圧力検出用の個別電極として機能する。第３感圧層３３Ｘが形成された第３電極３１Ｘが、高圧力検出用の個別電極として機能する。
以上より、第１感圧層３３Ｚが形成された第１電極３１Ｚが、低圧力検出用の個別電極として機能する。第２感圧層３３Ｙが形成された第２電極３１Ｙが、中圧力検出用の個別電極として機能する。第３感圧層３３Ｘが形成された第３電極３１Ｘが、高圧力検出用の個別電極として機能する。
図４及び図６に示すように、第１感圧層３３Ｚは、第１部分３３Ａと、第１部分３３Ａより大面積で第１部分３３Ａの下に形成されて第１部分３３Ａとの境界付近に第１くびれ部５１を形成する第２部分３３Ｂとを有する。ここで、くびれ部とは、段同士の境界において形成された段差部分であり、凹んだ形状を有している。言い換えると、第１部分３３Ａは、第２部分３３Ｂの上に形成された段であり、第２部分３３Ｂより面積が小さい部分である。
以上に述べたように、くびれ部とは、小面積の部分が大面積の部分の上に形成された階段構造の段差部を意味する。
以上に述べたように、くびれ部とは、小面積の部分が大面積の部分の上に形成された階段構造の段差部を意味する。
この圧力センサ１では、圧力が小さな場合は、第１感圧層３３Ｚのみが共通電極９と接触する。これにより、第１電極３１Ｚを介して第１感圧層３３Ｚの抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。
圧力が大きな場合は、第１感圧層３３Ｚに加えて第２感圧層３３Ｙが共通電極と接触する。これにより、第２電極３１Ｙを介して第２感圧層３３Ｙの抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２感圧層３３Ｙと共通電極９との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１感圧層３３Ｚのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
圧力が大きな場合は、第１感圧層３３Ｚに加えて第２感圧層３３Ｙが共通電極と接触する。これにより、第２電極３１Ｙを介して第２感圧層３３Ｙの抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２感圧層３３Ｙと共通電極９との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１感圧層３３Ｚのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
より詳細に説明すれば、押圧力が絶縁フィルム７に作用すると、第１感圧層３３Ｚにおいて、第１部分３３Ａのみが共通電極９に接触する初期段階から、第１部分３３Ａと第２部分３３Ｂが共通電極９に接触する次の段階まで変化する。したがって、第１感圧層３３Ｚが圧縮される間の接触抵抗の変化が大きくなっている。この結果、低圧力の測定領域の精度が向上する。
第１感圧層３３Ｚは、第３部分３３Ｃを有している。第３部分３３Ｃは、第２部分３３Ｂより大面積で第２部分３３Ｂの下に形成されて、第２部分３３Ｂとの境界付近に第２くびれ部５２を形成している。言い換えると、第２部分３３Ｂは、第３部分３３Ｃの上に形成された段であり、第３部分３３Ｃより面積が小さい部分である。以上より、第１感圧層３３Ｚは３段構成である。より詳細には、感圧層３３の各段は、滑らかな凸形状であり、平面視で円形であり、平面視で中心が一致している。
なお、圧力センサ１は曲面に沿って装着された状態で使用されるので、図３４に示すように、共通電極９は湾曲した状態で第１感圧層３３Ｚに対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通電極は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまい、そのため接触抵抗の変化が大きくならないおそれがある。一方、本態様であれば、第１感圧層３３Ｚに第１くびれ部５１があるので、共通電極９が第１部分３３Ａのみに接触する段階を確実に得ることができる。
第１感圧層３３Ｚは、第３部分３３Ｃを有している。第３部分３３Ｃは、第２部分３３Ｂより大面積で第２部分３３Ｂの下に形成されて、第２部分３３Ｂとの境界付近に第２くびれ部５２を形成している。言い換えると、第２部分３３Ｂは、第３部分３３Ｃの上に形成された段であり、第３部分３３Ｃより面積が小さい部分である。以上より、第１感圧層３３Ｚは３段構成である。より詳細には、感圧層３３の各段は、滑らかな凸形状であり、平面視で円形であり、平面視で中心が一致している。
なお、圧力センサ１は曲面に沿って装着された状態で使用されるので、図３４に示すように、共通電極９は湾曲した状態で第１感圧層３３Ｚに対向している。したがって、上記の態様と異なって第１個別感圧層に第１くびれ部がない場合は、共通電極は第１個別感圧層の全体にほぼ同時に密着してしまい、そのため接触抵抗の変化が大きくならないおそれがある。一方、本態様であれば、第１感圧層３３Ｚに第１くびれ部５１があるので、共通電極９が第１部分３３Ａのみに接触する段階を確実に得ることができる。
図３に示すように、第２感圧層３３Ｙは、第４部分３３Ｄと、第４部分３３Ｄの下に形成されて第４部分３３Ｄとの境界付近に第３くびれ部５３を形成する第５部分３３Ｅとを有している。つまり、第４部分３３Ｄは、第５部分３３Ｅの上に形成された段であり、第５部分３３Ｅより小面積の部分である。以上より、第２感圧層３３Ｙは２段構成である。このようにして、第２感圧層３３Ｙにおいても、第４部分３３Ｄのみが共通電極９に当接する初期段階と、第４部分３３Ｄと第５部分３３Ｅが共通電極９に当接する次の段階とを実現できる。
第３感圧層３３Ｘは、くびれ部を有しておらず、単純な凸形状である。つまり、第３感圧層３３Ｘは１段構成である。
以上より、段数が異なる個別感圧層が設けられており、低圧力検出用の個別感圧層の段数が高圧力検出用の個別感圧層の段数より多くなっている。したがって、低圧力の測定における感圧層の接触抵抗の変化を十分に大きくできる。具体的には、３段の第１感圧層３３Ｚ、２段の第２感圧層３３Ｙ、及び１段の第３感圧層３３Ｘが設けられている。
第３感圧層３３Ｘは、くびれ部を有しておらず、単純な凸形状である。つまり、第３感圧層３３Ｘは１段構成である。
以上より、段数が異なる個別感圧層が設けられており、低圧力検出用の個別感圧層の段数が高圧力検出用の個別感圧層の段数より多くなっている。したがって、低圧力の測定における感圧層の接触抵抗の変化を十分に大きくできる。具体的には、３段の第１感圧層３３Ｚ、２段の第２感圧層３３Ｙ、及び１段の第３感圧層３３Ｘが設けられている。
圧力センサ１は、押圧領域を有している。押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極３１Ｚと第２電極３１Ｙと第３電極３１Ｘが最低押圧面積内に含まれるように並べられている。「最低押圧面積」とは、予定される押圧物（例えば、指）が圧力センサを押したときに必ず押されると想定される最低限の面積である。
なお、上記の押圧領域は、圧力センサ１の全体であってもよいし、一部であってもよい。
なお、上記の押圧領域は、圧力センサ１の全体であってもよいし、一部であってもよい。
図７に示すように、第１感圧層３３Ｚと、第２感圧層３３Ｙと、第３感圧層３３Ｘとは、適宜分散して配置されている。この実施形態では押圧最低面積が３×３の領域であり、いずれの箇所を押された場合も第１感圧層３３Ｚと、第２感圧層３３Ｙと、第３感圧層３３Ｘが少なくとも１個は対応している。
共通電極９の領域が感圧層３３に向かって押し下げられると、共通電極９と押し下げ領域に位置付けられている個別電極３１が電気的に導通する。押し下げは、例えば、指、手の平、足裏で行えばよい。
共通電極９の領域が感圧層３３に向かって押し下げられると、共通電極９と押し下げ領域に位置付けられている個別電極３１が電気的に導通する。押し下げは、例えば、指、手の平、足裏で行えばよい。
（３）ＴＦＴ及び個別電極の関係
下側電極部材５は、複数の薄膜トランジスタ３０（以下、「ＴＦＴ３０」という）を有している。各ＴＦＴ３０は、個別電極３１の各々に対応して設けられており、電流値検出用の電極として機能する。
ＴＦＴ３０は、図４に示すように、ソース電極１７と、ドレイン電極１９と、ゲート電極２１とを有している。ＴＦＴ３０は、トップゲート型である。なお、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を構成する材料は、特に限定されない。
下側電極部材５は、複数の薄膜トランジスタ３０（以下、「ＴＦＴ３０」という）を有している。各ＴＦＴ３０は、個別電極３１の各々に対応して設けられており、電流値検出用の電極として機能する。
ＴＦＴ３０は、図４に示すように、ソース電極１７と、ドレイン電極１９と、ゲート電極２１とを有している。ＴＦＴ３０は、トップゲート型である。なお、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を構成する材料は、特に限定されない。
ソース電極１７とドレイン電極１９は、絶縁フィルム１５の上面に形成されている。ＴＦＴ３０は、ソース電極１７及びドレイン電極１９間に形成された有機半導体２３を有している。このような半導体層を構成する材料としては、公知の材料、例えば、シリコン、酸化物半導体、有機半導体を用いることができる。
ＴＦＴ３０は、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３を覆うように形成された第１絶縁膜２５を有している。
ＴＦＴ３０は、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３を覆うように形成された第１絶縁膜２５を有している。
ドレイン電極１９は、後述するように、個別電極３１に接続されている。
ゲート電極２１は、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３に上方に形成されている。
ＴＦＴ３０は、第１絶縁膜２５の上面に形成されゲート電極２１を覆う第２絶縁膜２７を有している。
複数の個別電極３１は、第２絶縁膜２７の上面に形成されている。個別電極３１は、第１絶縁膜２５及び第２絶縁膜２７を貫通する貫通孔に形成された導電部２９を介して、ＴＦＴ３０に接続されている。
ゲート電極２１は、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３に上方に形成されている。
ＴＦＴ３０は、第１絶縁膜２５の上面に形成されゲート電極２１を覆う第２絶縁膜２７を有している。
複数の個別電極３１は、第２絶縁膜２７の上面に形成されている。個別電極３１は、第１絶縁膜２５及び第２絶縁膜２７を貫通する貫通孔に形成された導電部２９を介して、ＴＦＴ３０に接続されている。
図８を用いて、圧力センサ１の動作原理を説明する。ゲート電圧を入力したＴＦＴ３０のドレイン電極１９に電圧を印加すると、感圧層３３の抵抗に対応するドレイン電流が流れる。そして、感圧層３３に加わる圧力が高くなるとその抵抗が下がるので、ドレイン電流の増加が検出される。圧力センサ１上のＴＦＴ３０を掃引してゲート電圧を加えドレイン電流を測定することによりと、シート表面の圧力分布を観測できる。
圧力センサ１は、回路部（図示せず）を有している。回路部は、ドレイン電極１９、ソース電極１７及び共通電極９を制御するものであり、例えば、共通電極９、ソース電極１７に所定電圧を印加する電源電圧と、ソース−ドレイン間の電流値に応じた信号を発生して外部の信号処理装置へ出力する電流検出回路とを有している。外部の信号処理装置は、回路部から送られてきた信号に基づいて、押圧位置及び押圧力を検出する。
（４）押圧動作及び圧力測定動作
図９〜図１４を用いて、押圧動作及び圧力測定動作を説明する。図９〜図１１は、圧力が作用した状態での圧力センサの第１電極及び第１感圧層の概略断面図である。図１２〜図１３は、圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図である。図１４は、圧力センサの圧力と電気抵抗の関係を示すグラフである。
図１４に示すように、圧力が加えられると、感圧層３３の抵抗が低下する。電圧電源により一定の電圧を加えたときのソース−ドレイン間の電位差は、ドレイン電極１９と直列に接続された感圧層３３の抵抗値に依存する。その結果、ソース−ドレイン間の電位差が大きくなり、流れる電流量が増加する。したがって感圧層３３に与える押圧力と電流量とを予め取得しておけば、信号処理装置（図示せず）は、電流量に応じた信号の変化を読み取ることで、圧力センサ１に印加される圧力量（押圧力）を検知できる。
図９〜図１４を用いて、押圧動作及び圧力測定動作を説明する。図９〜図１１は、圧力が作用した状態での圧力センサの第１電極及び第１感圧層の概略断面図である。図１２〜図１３は、圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図である。図１４は、圧力センサの圧力と電気抵抗の関係を示すグラフである。
図１４に示すように、圧力が加えられると、感圧層３３の抵抗が低下する。電圧電源により一定の電圧を加えたときのソース−ドレイン間の電位差は、ドレイン電極１９と直列に接続された感圧層３３の抵抗値に依存する。その結果、ソース−ドレイン間の電位差が大きくなり、流れる電流量が増加する。したがって感圧層３３に与える押圧力と電流量とを予め取得しておけば、信号処理装置（図示せず）は、電流量に応じた信号の変化を読み取ることで、圧力センサ１に印加される圧力量（押圧力）を検知できる。
以下、上記の動作をさらに詳細に説明する。
この圧力センサ１では、圧力が低い場合は、第１電極３１Ｚのみが共通電極９と接触する。これにより、図１４に示すように、第１電極３１Ｚを介して感圧層３３の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。
圧力が高い場合は、第１電極３１Ｚに加えて第２電極３１Ｙが共通電極９と接触する。これにより、図１４に示すように、第２電極３１Ｙを介して感圧層３３の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２電極３１Ｙと共通電極９との隙間が長くなっているので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１電極３１Ｚのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
この圧力センサ１では、圧力が低い場合は、第１電極３１Ｚのみが共通電極９と接触する。これにより、図１４に示すように、第１電極３１Ｚを介して感圧層３３の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。
圧力が高い場合は、第１電極３１Ｚに加えて第２電極３１Ｙが共通電極９と接触する。これにより、図１４に示すように、第２電極３１Ｙを介して感圧層３３の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２電極３１Ｙと共通電極９との隙間が長くなっているので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１電極３１Ｚのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
さらに圧力が高い場合は、第１電極３１Ｚ及び第２電極３１Ｙに加えて第３電極３１Ｘが共通電極９と接触する。これにより、図１４に示すように、第３電極３１Ｘを介して感圧層３３の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第３電極３１Ｘと共通電極９との隙間が長くなっているので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２電極３１Ｙのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高い圧力に対応しているからである。
この圧力センサ１では、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極３１Ｚによって低圧力が正確に測定され、第２電極３１Ｙによって中圧力が正確に測定され、第３電極３１Ｘによって高圧力が正確に測定される。
以上に述べたように、各電極の抵抗変化の割合が十分に高い領域が荷重に応じてずらされているので、低圧力、中圧力、高圧力のいずれであっても正確に測定できる。
この圧力センサ１では、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第１電極３１Ｚによって低圧力が正確に測定され、第２電極３１Ｙによって中圧力が正確に測定され、第３電極３１Ｘによって高圧力が正確に測定される。
以上に述べたように、各電極の抵抗変化の割合が十分に高い領域が荷重に応じてずらされているので、低圧力、中圧力、高圧力のいずれであっても正確に測定できる。
以下に、共通電極９と第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ及び第３感圧層３３Ｘの接触動作を詳細に説明する。
図３及び図９では、上側電極部材３に小さな力Ｆ１が作用しており、したがって共通電極９は第１感圧層３３Ｚのみに接触している。より正確には、共通電極９は、第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａの頂点のみに当接している。
図３及び図９では、上側電極部材３に小さな力Ｆ１が作用しており、したがって共通電極９は第１感圧層３３Ｚのみに接触している。より正確には、共通電極９は、第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａの頂点のみに当接している。
図１０及び図１２では、中くらいの力Ｆ２が上側電極部材３に作用しており、したがって共通電極９は第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａと第２部分３３Ｂに接触している。つまり、第１感圧層３３Ｚにおいて共通電極９が第１部分３３Ａの頂点のみに当接する段階から、共通電極９が第１部分３３Ａと第２部分３３Ｂに当接する段階に移行していることが分かる。これにより、第１電極３１Ｚに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、低圧力を正確に測定できる。なお、上記場合は、共通電極９は第１くびれ部５１に接触していない。
また、図１２では、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙにも接触している。より正確には、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄの頂部にのみ当接している。
また、図１２では、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙにも接触している。より正確には、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄの頂部にのみ当接している。
押圧力がさらに大きくなると、共通電極９は、第１部分３３Ａ全体に接触する段階（図１１及び図１３を参照）、第３部分３３Ｃに接触する段階と順番に進む。
図１３では、大きな力Ｆ３が上側電極部材３に作用しており、共通電極９は、第１くびれ部５１に接触していく。このように、第１くびれ部５１が埋まってく過程で、接触面積が増加する。図１１及び図１３では、共通電極９は第１くびれ部５１の全てに接触している。ただし、第１くびれ部５１の奥に空間が残った状態で終了することもある。上記の説明は第２くびれ部５２でも同様である。
図１３では、さらに、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄの大半には接触しているが、第３くびれ部５３に接触していない状態である。つまり、第２感圧層３３Ｙにおいて共通電極９が第４部分３３Ｄの頂部のみに当接する段階から、共通電極９が第４部分３３Ｄの大半に接触する（第３くびれ部５３には接触していない）段階に移行していることが分かる。これにより、第２電極３１Ｙに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、中圧力を正確に測定できる。
なお、押圧力がさらに大きくなると、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄと第５部分３３Ｅに接触する（第３くびれ部５３を除いて）段階に進み、さらに、第３くびれ部５３に接触する段階に進む。
なお、図１３及び図１１では、共通電極９は、第３電極３１Ｘにも接触している。
図１３では、大きな力Ｆ３が上側電極部材３に作用しており、共通電極９は、第１くびれ部５１に接触していく。このように、第１くびれ部５１が埋まってく過程で、接触面積が増加する。図１１及び図１３では、共通電極９は第１くびれ部５１の全てに接触している。ただし、第１くびれ部５１の奥に空間が残った状態で終了することもある。上記の説明は第２くびれ部５２でも同様である。
図１３では、さらに、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄの大半には接触しているが、第３くびれ部５３に接触していない状態である。つまり、第２感圧層３３Ｙにおいて共通電極９が第４部分３３Ｄの頂部のみに当接する段階から、共通電極９が第４部分３３Ｄの大半に接触する（第３くびれ部５３には接触していない）段階に移行していることが分かる。これにより、第２電極３１Ｙに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、中圧力を正確に測定できる。
なお、押圧力がさらに大きくなると、共通電極９は、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄと第５部分３３Ｅに接触する（第３くびれ部５３を除いて）段階に進み、さらに、第３くびれ部５３に接触する段階に進む。
なお、図１３及び図１１では、共通電極９は、第３電極３１Ｘにも接触している。
絶縁フィルム７と共通電極９とは、伸縮性を有していることが好ましい。それにより、圧力が作用したとき共通電極９の感圧層３３に対する追従性が向上する。言い換えると、高圧力の場合に共通電極９が感圧層３３の外周側（感圧層３３の薄い部分）にまで密着しやすい。この結果、感圧層３３の接触抵抗の差が大きくなり、つまり測定範囲が大きくなる。
また、絶縁フィルム７と共通電極９が伸縮性を有することで、圧力がなくなったときに絶縁フィルム７と共通電極９が復元する性能が向上する。この結果、繰り返し測定の再現性が向上する。
また、絶縁フィルム７と共通電極９が伸縮性を有することで、圧力がなくなったときに絶縁フィルム７と共通電極９が復元する性能が向上する。この結果、繰り返し測定の再現性が向上する。
一般的に、絶縁フィルム７及び共通電極９に圧力が加わると大面積の撓みが発生するが、複数の小面積の感圧層及び電極に集中して荷重が作用することになり、その場合に絶縁フィルム７と共通電極９にクラックや変形が発生するというおそれがあった。しかし、本実施形態では、絶縁フィルム７と共通電極９が伸縮性を有することで、感圧層３３に共通電極９にクラックや変形が生じにくい。この結果、圧力センサ１の信頼性が向上する。
なお、上記のように柔らかく薄い基材を上部に持ってきた場合は、共通電極９が感圧層３３の外周縁まで完全に接触した場合にそれ以上接触面積は変化しなくなるので圧力測定範囲は狭くなるが、接触面積の差が大きいので圧力の分解能が大きくなる。なお、基材の厚みや硬さは、測定したい範囲に応じて適宜選択される。
なお、上記のように柔らかく薄い基材を上部に持ってきた場合は、共通電極９が感圧層３３の外周縁まで完全に接触した場合にそれ以上接触面積は変化しなくなるので圧力測定範囲は狭くなるが、接触面積の差が大きいので圧力の分解能が大きくなる。なお、基材の厚みや硬さは、測定したい範囲に応じて適宜選択される。
（５）材料
絶縁フィルム７、絶縁フィルム１５としては、ポリカーボネート系、ポリアミド系、若しくは、ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、又は、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、若しくは、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムを用いることができる。
共通電極９、個別電極３１としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、銅合金、若しくは、パラジウムなどの金属膜によって、形成することができる。
感圧層３３は、例えば感圧インキからなる。感圧インキは、外力に応じて対向する電極との接触抵抗が変化することよって圧力検出を可能にする材料である。感圧インキ層は、塗布により配置できる。感圧インキ層の塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法、又はディスペンサによる塗布を用いることができる。
絶縁フィルム７、絶縁フィルム１５としては、ポリカーボネート系、ポリアミド系、若しくは、ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、又は、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、若しくは、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムを用いることができる。
共通電極９、個別電極３１としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、銅合金、若しくは、パラジウムなどの金属膜によって、形成することができる。
感圧層３３は、例えば感圧インキからなる。感圧インキは、外力に応じて対向する電極との接触抵抗が変化することよって圧力検出を可能にする材料である。感圧インキ層は、塗布により配置できる。感圧インキ層の塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法、又はディスペンサによる塗布を用いることができる。
（６）圧力センサの製造方法
図１５〜図２６を用いて、圧力センサ１の製造方法を説明する。図１５〜図２６は、圧力センサの製造方法を示す模式的断面図である。
図１５〜図２６を用いて、圧力センサ１の製造方法を説明する。図１５〜図２６は、圧力センサの製造方法を示す模式的断面図である。
最初に、図１５〜図２５を用いて、下側電極部材５の製造方法の各ステップを説明する。
図１５に示すように、絶縁フィルム１５の一面に、例えばスパッタリングによって電極材料３７を形成する。
図１６に示すように、例えばフォトリソグラフィー法によって電極材料３７の一部を除去することで、フィルム露出部３９を形成する。また、これにより、ソース電極１７とドレイン電極１９を形成する。なお、ソース電極１７とドレイン電極１９の形成手法は特に限定されない。
図１５に示すように、絶縁フィルム１５の一面に、例えばスパッタリングによって電極材料３７を形成する。
図１６に示すように、例えばフォトリソグラフィー法によって電極材料３７の一部を除去することで、フィルム露出部３９を形成する。また、これにより、ソース電極１７とドレイン電極１９を形成する。なお、ソース電極１７とドレイン電極１９の形成手法は特に限定されない。
図１７に示すように、フィルム露出部３９において有機半導体２３を形成する。有機半導体２３の形成方法は公知の技術である。
図１８に示すように、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３が形成された面を覆うように、第１絶縁膜２５を形成する。
図１９に示すように、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３の上方に、ゲート電極２１を形成する。ゲート電極２１の形成手法は公知の技術である。
図１８に示すように、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３が形成された面を覆うように、第１絶縁膜２５を形成する。
図１９に示すように、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３の上方に、ゲート電極２１を形成する。ゲート電極２１の形成手法は公知の技術である。
図２０に示すように、ゲート電極２１の形成された第１絶縁膜２５全体を覆うように、第２絶縁膜２７を形成する。
図２１に示すように、第１絶縁膜２５と第２絶縁膜２７にレーザによってドレイン電極１９に至る貫通孔を形成し、そこに導電材料を埋めることで導電部２９を形成する。
図２２に示すように、第１電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ、第３電極３１Ｘを印刷法によって形成し、導電部２９を介してＴＦＴ３０と接続する。
図２１に示すように、第１絶縁膜２５と第２絶縁膜２７にレーザによってドレイン電極１９に至る貫通孔を形成し、そこに導電材料を埋めることで導電部２９を形成する。
図２２に示すように、第１電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ、第３電極３１Ｘを印刷法によって形成し、導電部２９を介してＴＦＴ３０と接続する。
次に、第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、第３感圧層３３Ｘを形成する。
図２３に示すように、個別電極３１の上に大面積の第３部分３３Ｃを印刷法によって形成する。これは全ての感圧層に関して実行される。これにより、第３感圧層３３Ｘが完成する。
図２４に示すように、第３部分３３Ｃの上に中面積の第２部分３３Ｂを印刷法によって形成する。これは第１感圧層３３Ｚ及び第２感圧層３３Ｙに関してのみ実行される。これにより、第２感圧層３３Ｙが完成する。
図２５に示すように、第２部分３３Ｂの上に小面積の第１部分３３Ａを印刷法によって形成する。これは第１感圧層３３Ｚに関してのみ実行される。これにより、第１感圧層３３Ｚが完成する。
以上に述べたように、印刷サイズを段ごとに変更することで感圧層に段差を作っている。
以上の結果、第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、及び第３感圧層３３Ｘが完成する。
図２３に示すように、個別電極３１の上に大面積の第３部分３３Ｃを印刷法によって形成する。これは全ての感圧層に関して実行される。これにより、第３感圧層３３Ｘが完成する。
図２４に示すように、第３部分３３Ｃの上に中面積の第２部分３３Ｂを印刷法によって形成する。これは第１感圧層３３Ｚ及び第２感圧層３３Ｙに関してのみ実行される。これにより、第２感圧層３３Ｙが完成する。
図２５に示すように、第２部分３３Ｂの上に小面積の第１部分３３Ａを印刷法によって形成する。これは第１感圧層３３Ｚに関してのみ実行される。これにより、第１感圧層３３Ｚが完成する。
以上に述べたように、印刷サイズを段ごとに変更することで感圧層に段差を作っている。
以上の結果、第１感圧層３３Ｚ、第２感圧層３３Ｙ、及び第３感圧層３３Ｘが完成する。
次に、図２６を用いて、上側電極部材３の製造を説明する。
図２６に示すように、印刷法によって共通電極９を形成する。なお、絶縁フィルム７の一面に例えばスパッタリングによって共通電極９の材料を形成し、続いてフォトリソグラフィー法によって共通電極９を形成してもよい。
最後に、上側電極部材３と下側電極部材５とを接着剤からなる額縁状の額縁スペーサ１３（図４）を介して貼り合わせることで、圧力センサ１を完成させる。
図２６に示すように、印刷法によって共通電極９を形成する。なお、絶縁フィルム７の一面に例えばスパッタリングによって共通電極９の材料を形成し、続いてフォトリソグラフィー法によって共通電極９を形成してもよい。
最後に、上側電極部材３と下側電極部材５とを接着剤からなる額縁状の額縁スペーサ１３（図４）を介して貼り合わせることで、圧力センサ１を完成させる。
２．第２実施形態
第１実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
第１実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
そのような実施形態を、図２７を用いて説明する。図２７は、第２実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第５実施形態と異なる。
図２７に示すように、ソース電極１７Ａ、ドレイン電極１９Ａ及び有機半導体２３Ａは第１絶縁膜２５Ａの上に形成され、ゲート電極２１Ａは絶縁フィルム１５Ａの上に形成されている。
図２７に示すように、ソース電極１７Ａ、ドレイン電極１９Ａ及び有機半導体２３Ａは第１絶縁膜２５Ａの上に形成され、ゲート電極２１Ａは絶縁フィルム１５Ａの上に形成されている。
３．第３実施形態
第１〜第２実施形態のいずれも感圧層は下側電極部材にのみ形成されていたが、感圧層は上側電極部材と下側電極部材の両方に形成されて互いに隙間を介して対向してもよい。
そのような実施形態を、図２８を用いて説明する。図２８は、第３実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。ＴＦＴはトップゲート型である。
第１〜第２実施形態のいずれも感圧層は下側電極部材にのみ形成されていたが、感圧層は上側電極部材と下側電極部材の両方に形成されて互いに隙間を介して対向してもよい。
そのような実施形態を、図２８を用いて説明する。図２８は、第３実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。ＴＦＴはトップゲート型である。
上側電極部材３Ｂにおいて、共通電極９の一面には共通感圧層１１が形成されている。具体的には、共通感圧層１１は、共通電極９の複数の個別電極３１側の面に積層されている。
下側電極部材５Ｂにおいて、第１電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ及び第３電極３１Ｘには、厚みが大きい第１感圧層３３Ｚと、厚みが中くらいの第２感圧層３３Ｙと、厚みが小さい第３感圧層３３Ｘとが形成されている。
下側電極部材５Ｂにおいて、第１電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ及び第３電極３１Ｘには、厚みが大きい第１感圧層３３Ｚと、厚みが中くらいの第２感圧層３３Ｙと、厚みが小さい第３感圧層３３Ｘとが形成されている。
４．第４実施形態
第３実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
そのような実施形態を、図２９を用いて説明する。図２９は、第４実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第３実施形態と異なる。
第３実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
そのような実施形態を、図２９を用いて説明する。図２９は、第４実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第３実施形態と異なる。
図２９に示すように、ソース電極１７Ｃ、ドレイン電極１９Ｃ及び有機半導体２３Ｃは第１絶縁膜２５Ｃの上に形成され、ゲート電極２１Ｃは絶縁フィルム１５Ｃの上に形成されている。
５．第５実施形態
前記実施形態では共通電極との隙間が異なる感圧層の種類の数は３であったが、２であってもよい。
そのような実施形態を、図３０〜図３２を用いて説明する。図３０は、第５実施形態の圧力センサの基本構造を説明するための模式図である。図３１は、圧力センサの概略断面図である。図３２は、個別電極配置を示す模式平面図である。
図３０及び図３１に示すように、圧力センサ１Ｄにおいて、複数の感圧層３３は、低圧力検出用の第１感圧層３３Ｚと、中圧力検出用の第２感圧層３３Ｙとを有している。つまり、第１実施形態とは異なり、高圧力検出用の第３感圧層３３Ｘが存在しない。
前記実施形態では共通電極との隙間が異なる感圧層の種類の数は３であったが、２であってもよい。
そのような実施形態を、図３０〜図３２を用いて説明する。図３０は、第５実施形態の圧力センサの基本構造を説明するための模式図である。図３１は、圧力センサの概略断面図である。図３２は、個別電極配置を示す模式平面図である。
図３０及び図３１に示すように、圧力センサ１Ｄにおいて、複数の感圧層３３は、低圧力検出用の第１感圧層３３Ｚと、中圧力検出用の第２感圧層３３Ｙとを有している。つまり、第１実施形態とは異なり、高圧力検出用の第３感圧層３３Ｘが存在しない。
圧力センサ１Ｄは、押圧領域を有している。押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極３１Ｚと第２電極３１Ｙが最低押圧面積内に含まれるように並べられていることが好ましい。第１電極３１Ｚが低圧力検出用であり、第２電極３１Ｙが高圧力検出用である。
図３２に示すように、第１感圧層３３Ｚと、第２感圧層３３Ｙは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１感圧層３３Ｚと第２感圧層３３Ｙとは、同じ種類が斜めに連続するように並んでいる。
この実施形態では押圧最低面積が２×２の領域であり、いずれの箇所を押された場合も、第１電極３１Ｚと及び第２電極３１Ｙがそれぞれ少なくとも２個は対応している。
この実施形態では第１感圧層３３Ｚが３段構成であって第２感圧層３３Ｙが２段構成であるが、この組み合わせに限定されない。例えば、第１感圧層が２段構成であって第１巻圧層が１段構成でもよい。
図３２に示すように、第１感圧層３３Ｚと、第２感圧層３３Ｙは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１感圧層３３Ｚと第２感圧層３３Ｙとは、同じ種類が斜めに連続するように並んでいる。
この実施形態では押圧最低面積が２×２の領域であり、いずれの箇所を押された場合も、第１電極３１Ｚと及び第２電極３１Ｙがそれぞれ少なくとも２個は対応している。
この実施形態では第１感圧層３３Ｚが３段構成であって第２感圧層３３Ｙが２段構成であるが、この組み合わせに限定されない。例えば、第１感圧層が２段構成であって第１巻圧層が１段構成でもよい。
６．実施形態の共通事項
以下に述べるのは、上記の全ての実施形態の共通事項である。
共通電極側の構成として、共通電極のみの構成と、共通電極と感圧層との組み合わせの構成との両方を含む概念を「共通導電層」とする。
上記の概念を用いれば、隙間は、共通導電層と感圧層との間に形成されている。
この圧力センサでは、圧力が低い場合は、第１感圧層のみが共通導電層と接触する。これにより、第１電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が高い場合は、第１感圧層に加えて第２感圧層が共通導電層と接触する。これにより、第２電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２感圧層と共通導電層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
以下に述べるのは、上記の全ての実施形態の共通事項である。
共通電極側の構成として、共通電極のみの構成と、共通電極と感圧層との組み合わせの構成との両方を含む概念を「共通導電層」とする。
上記の概念を用いれば、隙間は、共通導電層と感圧層との間に形成されている。
この圧力センサでは、圧力が低い場合は、第１感圧層のみが共通導電層と接触する。これにより、第１電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が高い場合は、第１感圧層に加えて第２感圧層が共通導電層と接触する。これにより、第２電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２感圧層と共通導電層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第１感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
７．変形例
第１〜第５実施形態では、各個別電極に薄膜トランジスタを対応させ、さらに各薄膜トランジスタの電流を検出していた。言い換えると、１つの個別電極に１つの薄膜トランジスタが接続されていた。
しかし、１つの個別電極に複数の薄膜トランジスタを対応させ、複数の薄膜トランジスタの電流を検出するようにしてもよい。具体的には、１つの個別電極に隣接する２以上の薄膜トランジスタが接続される。これにより検出される電流値が大きくなり、さらに、回路に冗長性をもたすことができる。
図８に示す２×２の合計４個の薄膜トランジスタを１個の個別電極に対応させる場合の例を説明する。その場合は、ゲートラインＧ１、Ｇ２を短絡し、ソースラインＳ１、Ｓ２を短絡し、さらに４個のドレイン電極を短絡させて貫通孔及び導電部を介して１個の個別電極に接続する。
薄膜トランジスタの組み合わせパターンは複数可能であり、例えば、２×３、３×２、４×４、５×２でもよい。また、１つの圧力装置に複数の組み合わせパターンが存在してもよい。
第１〜第５実施形態では、各個別電極に薄膜トランジスタを対応させ、さらに各薄膜トランジスタの電流を検出していた。言い換えると、１つの個別電極に１つの薄膜トランジスタが接続されていた。
しかし、１つの個別電極に複数の薄膜トランジスタを対応させ、複数の薄膜トランジスタの電流を検出するようにしてもよい。具体的には、１つの個別電極に隣接する２以上の薄膜トランジスタが接続される。これにより検出される電流値が大きくなり、さらに、回路に冗長性をもたすことができる。
図８に示す２×２の合計４個の薄膜トランジスタを１個の個別電極に対応させる場合の例を説明する。その場合は、ゲートラインＧ１、Ｇ２を短絡し、ソースラインＳ１、Ｓ２を短絡し、さらに４個のドレイン電極を短絡させて貫通孔及び導電部を介して１個の個別電極に接続する。
薄膜トランジスタの組み合わせパターンは複数可能であり、例えば、２×３、３×２、４×４、５×２でもよい。また、１つの圧力装置に複数の組み合わせパターンが存在してもよい。
８．他の変形例
前記実施形態では感圧層の高さが高くなるほど、抵抗値が高くなるという問題が生じることが想定される。つまり、同じ感圧材料で製造すれば、第１感圧層３３Ｚの抵抗値が高く、第２感圧層３３Ｙの抵抗値が中になり、第３感圧層３３Ｘの抵抗値が低くなる。
上記の問題を解決又は緩和するための対策を下記に説明する。なお、説明に用いる図３３〜図３５は、分かりやすいように簡略化して直線のみで描いている。
第１の対策としては、図３３に示すように、感圧層の高さが高いほど画素電極を広くすることで、素子ごとに抵抗値のバランスを取る。具体的には、第１電極３１Ｚが大面積であり、第２電極３１Ｙが中面積であり、第３電極３１Ｘが小面積である。
第２の対策として、抵抗値の異なる感圧材料から感圧層を形成して、高さが高い感圧層ほど抵抗値が低い感圧材料を採用することが考えられる。
例えば、第３感圧層３３Ｘに低抵抗値の感圧材料を用い、第２感圧層３３Ｙに中抵抗値の感圧材料を用い、第１感圧層３３Ｚに高抵抗値の感圧材料を用いる。
前記実施形態では感圧層の高さが高くなるほど、抵抗値が高くなるという問題が生じることが想定される。つまり、同じ感圧材料で製造すれば、第１感圧層３３Ｚの抵抗値が高く、第２感圧層３３Ｙの抵抗値が中になり、第３感圧層３３Ｘの抵抗値が低くなる。
上記の問題を解決又は緩和するための対策を下記に説明する。なお、説明に用いる図３３〜図３５は、分かりやすいように簡略化して直線のみで描いている。
第１の対策としては、図３３に示すように、感圧層の高さが高いほど画素電極を広くすることで、素子ごとに抵抗値のバランスを取る。具体的には、第１電極３１Ｚが大面積であり、第２電極３１Ｙが中面積であり、第３電極３１Ｘが小面積である。
第２の対策として、抵抗値の異なる感圧材料から感圧層を形成して、高さが高い感圧層ほど抵抗値が低い感圧材料を採用することが考えられる。
例えば、第３感圧層３３Ｘに低抵抗値の感圧材料を用い、第２感圧層３３Ｙに中抵抗値の感圧材料を用い、第１感圧層３３Ｚに高抵抗値の感圧材料を用いる。
別の例として、図３４に示すように、感圧層の複数の層のうち画素電極に近いものほど抵抗値が低い感圧材料によって形成することで、素子ごとの抵抗値差を緩和する。具体的には、第３感圧層３３Ｘは高抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄは高抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第５部分３３Ｅは中抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａは高抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第２部分３３Ｂは中抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第３部分３３Ｃは低抵抗値の感圧材料からなる。
別の例として、図３５に示すように、感圧層の複数の層のうち画素電極に近いものほど抵抗値が高い感圧材料によって形成することで、素子ごとの抵抗値差を緩和する。具体的には、第３感圧層３３Ｘは高抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄは中抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第５部分３３Ｅは高抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａは低抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第２部分３３Ｂは中抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第３部分３３Ｃは高抵抗値の感圧材料からなる。
別の例として、図３５に示すように、感圧層の複数の層のうち画素電極に近いものほど抵抗値が高い感圧材料によって形成することで、素子ごとの抵抗値差を緩和する。具体的には、第３感圧層３３Ｘは高抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第４部分３３Ｄは中抵抗値の感圧材料からなり、第２感圧層３３Ｙの第５部分３３Ｅは高抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第１部分３３Ａは低抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第２部分３３Ｂは中抵抗値の感圧材料からなり、第１感圧層３３Ｚの第３部分３３Ｃは高抵抗値の感圧材料からなる。
９．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態では、圧力センサ１を構成する絶縁フィルム７及び絶縁フィルム１５は矩形であったが、曲面に沿って装着可能であれば、平面形状は特に限定されない。例えば、圧力センサを筒状に巻いて使用する場合は長方形が基本であり、廊下の手摺などのように筒が長尺になる場合は帯状である。
前記実施形態では個別電極３１と感圧層３３は行と列が完全にそろったマトリクス形状であったが、全面的に敷き詰められた状態つまり広い意味でのマトリクス形状に配置されていればよい。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態では、圧力センサ１を構成する絶縁フィルム７及び絶縁フィルム１５は矩形であったが、曲面に沿って装着可能であれば、平面形状は特に限定されない。例えば、圧力センサを筒状に巻いて使用する場合は長方形が基本であり、廊下の手摺などのように筒が長尺になる場合は帯状である。
前記実施形態では個別電極３１と感圧層３３は行と列が完全にそろったマトリクス形状であったが、全面的に敷き詰められた状態つまり広い意味でのマトリクス形状に配置されていればよい。
前記実施形態では個別電極３１と感圧層３３の平面形状は共に円であったが、特に限定されない。例えば、それらの平面形状は、四角形、三角形、その他の多角形でもよい。
前記実施形態では複数の感圧層３３は互いに電気的に独立していたが、複数の感圧層３３は互いに接触又は連続していてもよい。
前記実施形態では複数の感圧層３３は互いに電気的に独立していたが、複数の感圧層３３は互いに接触又は連続していてもよい。
前記実施形態では初期状態で複数の第１感圧層３３Ｚの頂点が共通電極９に当接していたが、初期状態で両者の間にはわずかな隙間が確保されていてもよい。
前記実施形態では第２感圧層３３Ｙはくびれ部を有していたが、第２感圧層３３Ｙはくびれ部を有していなくてもよい。つまり、共通電極に最も近い第１感圧層３３Ｚのみがくびれ部を有していてもよい。
前記実施形態では第１感圧層３３Ｚのくびれ部は２つであったが、第１感圧層のくびれ部は１つでもよい。つまり、第１感圧層は２段構成であってもよい。
前記実施形態では第２感圧層３３Ｙはくびれ部を有していたが、第２感圧層３３Ｙはくびれ部を有していなくてもよい。つまり、共通電極に最も近い第１感圧層３３Ｚのみがくびれ部を有していてもよい。
前記実施形態では第１感圧層３３Ｚのくびれ部は２つであったが、第１感圧層のくびれ部は１つでもよい。つまり、第１感圧層は２段構成であってもよい。
前記実施形態では感圧層３３は概ね滑らかな凸形状であったが、感圧層は平坦な又は凹状の上面を有する形状であってもよい。
前記実施形態では感圧層３３の複数の段は同じ平面形状であったが、段ごとに形状が異なっていてもよい。
前記実施形態では感圧層３３の複数の段同士は中心が一致していたが、段同士の中心は互いにずれていてもよい。
前記実施形態では第３感圧層３３Ｘはくびれ部を有していなかったが、第３感圧層もくびれ部を有していてもよい。
前記実施形態では感圧層３３の複数の段は同じ平面形状であったが、段ごとに形状が異なっていてもよい。
前記実施形態では感圧層３３の複数の段同士は中心が一致していたが、段同士の中心は互いにずれていてもよい。
前記実施形態では第３感圧層３３Ｘはくびれ部を有していなかったが、第３感圧層もくびれ部を有していてもよい。
圧力センサは、曲面を有する他の部材に装着可能な可撓性を有するセンサとして独立して利用可能である。また、圧力センサは、曲面を有する部材に固定された圧力検出装置の一部であってもよい。
さらに、圧力センサは、自由状態において曲面を構成するように湾曲していてもよい。
共通電極又は共通感圧層が第１感圧層３３Ｚの各部分に接触するタイミングと、第２感圧層３３Ｙの各部分に接触するタイミングとの関係は、前記実施形態に限定されない。さらに共通電極又は共通感圧層が第３感圧層３３Ｘに接触するタイミングと前二者のタイミングとの関係は、前記実施形態に限定されない。
さらに、圧力センサは、自由状態において曲面を構成するように湾曲していてもよい。
共通電極又は共通感圧層が第１感圧層３３Ｚの各部分に接触するタイミングと、第２感圧層３３Ｙの各部分に接触するタイミングとの関係は、前記実施形態に限定されない。さらに共通電極又は共通感圧層が第３感圧層３３Ｘに接触するタイミングと前二者のタイミングとの関係は、前記実施形態に限定されない。
本発明は、感圧層と多数の電極としての薄膜トランジスタとを有する圧力センサに広く適用できる。特に、本発明に係る圧力センサは、曲面を有する部材に用いられる。
具体的には、圧力センサは、自動車ハンドルに用いられ、握り位置検出、居眠り検出などに用いられる。さらに、圧力センサは、ゴルフクラブや野球バットのようなスポーツ用品に用いられ、握り方測定に用いられる。さらに、圧力センサは、リハビリ・介護の装置に用いられ、手すりやつかみ圧測定装置などに用いられる。さらに、圧力センサは、ロボットの皮膚表面に用いられる。
具体的には、圧力センサは、自動車ハンドルに用いられ、握り位置検出、居眠り検出などに用いられる。さらに、圧力センサは、ゴルフクラブや野球バットのようなスポーツ用品に用いられ、握り方測定に用いられる。さらに、圧力センサは、リハビリ・介護の装置に用いられ、手すりやつかみ圧測定装置などに用いられる。さらに、圧力センサは、ロボットの皮膚表面に用いられる。
１ ：圧力センサ
３ ：上側電極部材
５ ：下側電極部材
７ ：絶縁フィルム
９ ：共通電極
１１ ：共通感圧層
１３ ：額縁スペーサ
１５ ：絶縁フィルム
１７ ：ソース電極
１９ ：ドレイン電極
２１ ：ゲート電極
２３ ：有機半導体
２５ ：第１絶縁膜
２７ ：第２絶縁膜
２９ ：導電部
３０ ：薄膜トランジスタ
３１ ：個別電極
３１Ｘ ：第３電極
３１Ｙ ：第２電極
３１Ｚ ：第１電極
３３ ：感圧層
３３Ａ ：第１部分
３３Ｂ ：第２部分
３３Ｃ ：第３部分
３３Ｄ ：第４部分
３３Ｅ ：第５部分
３３Ｘ ：第３感圧層
３３Ｙ ：第２感圧層
３３Ｚ ：第１感圧層
３ ：上側電極部材
５ ：下側電極部材
７ ：絶縁フィルム
９ ：共通電極
１１ ：共通感圧層
１３ ：額縁スペーサ
１５ ：絶縁フィルム
１７ ：ソース電極
１９ ：ドレイン電極
２１ ：ゲート電極
２３ ：有機半導体
２５ ：第１絶縁膜
２７ ：第２絶縁膜
２９ ：導電部
３０ ：薄膜トランジスタ
３１ ：個別電極
３１Ｘ ：第３電極
３１Ｙ ：第２電極
３１Ｚ ：第１電極
３３ ：感圧層
３３Ａ ：第１部分
３３Ｂ ：第２部分
３３Ｃ ：第３部分
３３Ｄ ：第４部分
３３Ｅ ：第５部分
３３Ｘ ：第３感圧層
３３Ｙ ：第２感圧層
３３Ｚ ：第１感圧層
Claims (14)
- 曲面に沿って装着された状態で使用される圧力センサであって、
一面に広がって形成された共通電極と、
前記共通電極に対向してマトリクス状に設けられた複数の個別電極と、
前記複数の個別電極に対応して前記複数の個別電極の前記共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の個別電極のうちの第１電極の前記共通電極側の面に積層された第１個別感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第２電極の前記共通電極側の面に積層された第２個別感圧層と、を備え、
前記第１個別感圧層と前記共通電極との間の隙間は、前記第２個別感圧層と前記共通電極との隙間より短く、
前記第１個別感圧層は、第１部分と、前記第１部分より大面積であり前記第１部分の下に形成されて前記第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する、
圧力センサ。 - 前記第１個別感圧層は、前記第２部分より大面積であり前記第２部分の下に形成されて前記第２部分との境界付近に第２くびれ部を形成する第３部分を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
- 前記第２個別感圧層は、第４部分と、前記第４部分より大面積であり前記第４部分の下に形成されて前記第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分とを有する、請求項２に記載の圧力センサ。
- 前記圧力センサは押圧領域を有しており、
前記押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても前記第１電極と前記第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。 - 前記複数の個別電極のうちの第３電極の前記共通電極側の面に積層された第３個別感圧層をさらに備えており、
前記第３個別感圧層と前記共通電極との間の隙間は、前記第２個別感圧層と前記共通電極との隙間より長い、請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。 - 前記第１電極の面積は前記第２電極の面積より大きい、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサ。
- 前記第１個別感圧層の感圧材料は前記第２個別感圧層の感圧材料より抵抗値が低い、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力センサ。
- 曲面に沿って装着された状態で使用される圧力センサであって、
一面に広がって形成された共通電極と、
前記共通電極に対向してマトリクス状に設けられた複数の個別電極と、
前記複数の個別電極に対応して前記複数の個別電極の前記共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される複数の薄膜トランジスタと、
前記共通電極の前記複数の個別電極側の面に積層された共通感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第１電極の前記共通電極側の面に積層された第１個別感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第２電極の前記共通電極側の面に積層された第２個別感圧層と、を備え、
前記第１個別感圧層と前記共通感圧層との間の隙間は、前記第２個別感圧層と前記共通感圧層との隙間より短く、
前記第１個別感圧層は、第１部分と、前記第１部分より大面積であり前記第１部分の下に形成されて前記第１部分との境界付近に第１くびれ部を形成する第２部分とを有する、
圧力センサ。 - 前記第１個別感圧層は、前記第２部分より大面積であり前記第２部分の下に形成されて前記第２部分との境界付近に第２くびれ部を形成する第３部分とを有する、請求項８に記載の圧力センサ。
- 前記第２個別感圧層は、第４部分と、前記第４部分より大面積であり前記第４部分の下に形成されて前記第４部分との境界付近に第３くびれ部を形成する第５部分とを有する、請求項９に記載の圧力センサ。
- 前記圧力センサは押圧領域を有しており、
前記押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても前記第１電極と前記第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられている、請求項８〜１０のいずれかに記載の圧力センサ。 - 前記複数の個別電極のうちの第３電極の前記共通電極側の面に積層された第３個別感圧層をさらに備えており、
前記第３個別感圧層と前記共通感圧層との間の隙間は、前記第２個別感圧層と前記共通感圧層との隙間より長い、請求項８〜１１のいずれかに記載の圧力センサ。 - 前記第１電極の面積は前記第２電極の面積より大きい、請求項８〜１２のいずれかに記載の圧力センサ。
- 前記第１個別感圧層の感圧材料は前記第２個別感圧層の感圧材料より抵抗値が低い、請求項８〜１２のいずれかに記載の圧力センサ。
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| JP2015531877A (ja) * | 2012-09-17 | 2015-11-05 | ティーケー ホールディングス インク．Ｔｋ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｉｎｃ． | 単一層力センサ |
-
2017
- 2017-11-21 JP JP2017223690A patent/JP6914816B2/ja active Active
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