JP6358080B2 - Pressure sensor - Google Patents
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Description
本発明は、基材上に形成された複数のセンサ回路を含む圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor including a plurality of sensor circuits formed on a substrate.
ディスプレイ装置やセンサ装置などの様々な分野において、半導体層を含むトランジスタを有するトランジスタ回路が広く利用されている。例えばトランジスタ回路は、有機ELディスプレイ装置の発光素子を駆動するための駆動回路としてや、圧力センサ装置におけるセンサ信号を検出するためのセンサ回路として利用されている(例えば特許文献1〜5参照)。トランジスタ回路は一般に、基材と、基材上に形成された複数のトランジスタ回路と、を備えるトランジスタ基板の形態で提供される。 In various fields such as a display device and a sensor device, a transistor circuit having a transistor including a semiconductor layer is widely used. For example, a transistor circuit is used as a drive circuit for driving a light emitting element of an organic EL display device or as a sensor circuit for detecting a sensor signal in a pressure sensor device (see, for example, Patent Documents 1 to 5). The transistor circuit is generally provided in the form of a transistor substrate comprising a substrate and a plurality of transistor circuits formed on the substrate.
従来、トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン、ガリウム砒素やインジウムガリウム砒素などの無機半導体材料が用いられてきた。一方、近年は、有機半導体材料を用いたトランジスタに関する研究も盛んにおこなわれている。有機半導体材料は一般に、無機半導体材料に比べて低い温度で基板上に形成され得る。このため、基板として、フレキシブルなプラスチック基板などを利用することができる。このことにより、機械的衝撃に対する安定性を有し、かつ軽量な半導体素子を提供することが可能となる。また、印刷法等の塗布プロセスを用いて有機半導体材料を基板上に形成することができるので、無機半導体材料が用いられる場合に比べて、多数の有機トランジスタを基板上に効率的に形成することが可能となる。このため、半導体素子の製造コストを低くすることができる可能性がある。これらのことから、有機半導体材料は、有機ELや電子ペーパーなどの駆動回路、または電子タグなどに応用されることが期待されている。 Conventionally, inorganic semiconductor materials such as silicon, gallium arsenide, and indium gallium arsenide have been used as semiconductor materials for transistors. On the other hand, in recent years, research on transistors using organic semiconductor materials has been actively conducted. Organic semiconductor materials can generally be formed on a substrate at a lower temperature than inorganic semiconductor materials. For this reason, a flexible plastic substrate etc. can be utilized as a board | substrate. This makes it possible to provide a lightweight semiconductor element that is stable against mechanical shock. In addition, since an organic semiconductor material can be formed on a substrate using a coating process such as a printing method, a larger number of organic transistors can be efficiently formed on the substrate than when an inorganic semiconductor material is used. Is possible. For this reason, there is a possibility that the manufacturing cost of the semiconductor element can be lowered. For these reasons, organic semiconductor materials are expected to be applied to drive circuits such as organic EL and electronic paper, or electronic tags.
例えば特許文献3,4には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタを基板上にマトリクス状に多数配置することにより、圧力センサを構成することが提案されている。この場合、各有機トランジスタのソース電極およびドレイン電極の一方は、加えられる圧力に応じて電気抵抗や容量が変化する感圧体に電気的に接続される。また、各有機トランジスタのソース電極およびドレイン電極の他方は、感圧体の電気抵抗や静電容量に関する情報を含む検出信号を外部へ取り出すためのビットラインに接続される。このように構成された圧力センサによれば、ビットラインを介して取り出される、各有機トランジスタからの検出信号の変化を読み取ることにより、圧力センサに加えられている圧力の分布などを算出することができる。
For example,
ところで、感圧体とトランジスタとを組み合わせた圧力センサでは、図6の実線L1に示すように、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、電流が必要以上に流れないことが望ましい。しかしながら、本件発明者が従来の圧力センサを用いて実際に検証したところ、図6の実線L2に示すように、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、圧力の増加に伴って、むしろ指数関数的に電流が増加していくことが知見された。 By the way, in the pressure sensor in which the pressure sensitive body and the transistor are combined, it is desirable that the current does not flow more than necessary in the pressure range larger than the pressure range to be measured as indicated by the solid line L1 in FIG. However, when the present inventor actually verified using a conventional pressure sensor, as shown by the solid line L2 in FIG. 6, in the pressure range larger than the pressure range to be measured, the index rather increases as the pressure increases. It was found that the current increases functionally.
測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲で大きな電流が流れると、以下のような問題が発生する。すなわち、(1)トランジスタおよび感圧体の電流ストレスが増加する。(2)消費電力が増加する。(3)駆動回路に過剰な負荷がかかる。 When a large current flows in a pressure range larger than the pressure range to be measured, the following problem occurs. That is, (1) the current stress of the transistor and the pressure sensitive body increases. (2) Power consumption increases. (3) An excessive load is applied to the drive circuit.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲において必要以上の電流が流れることを抑制できる圧力センサを提供することにある。 The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The objective of this invention is providing the pressure sensor which can suppress that the electric current more than necessary flows in the pressure range larger than the pressure range made into a measuring object.
本発明による圧力センサは、
加えられる圧力に応じた検出信号を生成する圧力センサであって、
基材と、
前記基材上に形成された複数のセンサ回路と、
を備え、
前記センサ回路は、
第1電極と、
前記第1電極を覆うように設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた弾性を有する感圧体と、
前記感圧体上に設けられた第2電極と、
を有し、
前記感圧体は、前記感圧体に加えられる圧力に応じて前記感圧体の電気抵抗または静電容量が変化するように構成されており、
前記絶縁層の一部には、開口部が形成されており、
前記第1電極と前記感圧体とは、前記開口部を間に挟んで対向している。
本発明による圧力センサにおいて、前記センサ回路は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含むトランジスタを更に有し、前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方は、前記第1電極に電気的に接続されており、前記ソース電極および前記ドレイン電極の他方は、前記感圧体の電気抵抗または静電容量に関する情報を含む検出信号を伝達するビットラインに電気的に接続されていてもよい。
本発明による圧力センサにおいて、
前記ゲート電極は、前記基材上に設けられており、
前記ゲート電極を覆うように前記基材上にゲート絶縁膜が設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、互いに一定の間隔を空けて対向するように前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の両方に接するように前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に半導体層が設けられており、
前記第1電極は、前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方に接するように前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記絶縁層は、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記半導体層および前記第1電極を覆うように設けられていてもよい。
本発明による圧力センサにおいて、
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、互いに一定の間隔を空けて対向するように前記基材上に設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の両方に接するように前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に半導体層が設けられており、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記半導体層を覆うように前記基材上にゲート絶縁膜が設けられており、
前記ゲート電極と前記第1電極とは、前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記絶縁層は、前記ゲート電極および前記第1電極を覆うように設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方と前記第1電極とは、前記ゲート絶縁膜の一部に形成された貫通孔を介して電気的に接続されていてもよい。
本発明よる圧力センサにおいて、前記ビットラインは、少なくとも2つの前記センサ回路において、前記ソース電極および前記ドレイン電極の他方に電気的に接続されていてもよい。
The pressure sensor according to the present invention comprises:
A pressure sensor that generates a detection signal according to an applied pressure,
A substrate;
A plurality of sensor circuits formed on the substrate;
With
The sensor circuit is
A first electrode;
An insulating layer provided to cover the first electrode;
A pressure-sensitive body having elasticity provided on the insulating layer;
A second electrode provided on the pressure sensitive body;
Have
The pressure sensitive body is configured such that the electrical resistance or capacitance of the pressure sensitive body changes according to the pressure applied to the pressure sensitive body,
An opening is formed in a part of the insulating layer,
The first electrode and the pressure sensitive body are opposed to each other with the opening interposed therebetween.
In the pressure sensor according to the present invention, the sensor circuit further includes a transistor including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, and one of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the first electrode. In addition, the other of the source electrode and the drain electrode may be electrically connected to a bit line that transmits a detection signal including information related to the electric resistance or capacitance of the pressure sensitive body.
In the pressure sensor according to the present invention,
The gate electrode is provided on the substrate;
A gate insulating film is provided on the base material so as to cover the gate electrode,
The source electrode and the drain electrode are provided on the gate insulating film so as to face each other with a certain distance therebetween,
A semiconductor layer is provided between the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with both the source electrode and the drain electrode;
The first electrode is provided on the gate insulating film so as to be in contact with one of the source electrode and the drain electrode,
The insulating layer may be provided so as to cover the source electrode, the drain electrode, the semiconductor layer, and the first electrode.
In the pressure sensor according to the present invention,
The source electrode and the drain electrode are provided on the base material so as to face each other at a constant interval,
A semiconductor layer is provided between the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with both the source electrode and the drain electrode;
A gate insulating film is provided on the base material so as to cover the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer;
The gate electrode and the first electrode are provided on the gate insulating film,
The insulating layer is provided so as to cover the gate electrode and the first electrode,
One of the source electrode and the drain electrode and the first electrode may be electrically connected via a through hole formed in a part of the gate insulating film.
In the pressure sensor according to the present invention, the bit line may be electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode in at least two of the sensor circuits.
本発明によれば、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲において必要以上の電流が流れることを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the electric current beyond necessity flows in the pressure range larger than the pressure range made into a measuring object.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また本明細書において、「基板」や「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」はシートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual ones. Further, in this specification, the terms “substrate” and “film” are not distinguished from each other based only on the difference in designation. For example, the “substrate” is a concept including a member that can be called a sheet or a film. Furthermore, as used in this specification, the shape and geometric conditions and the degree thereof are specified, for example, terms such as “orthogonal”, length and angle values, etc. are not limited to strict meaning and are similar. The interpretation should include the extent to which the functions of can be expected.
図1は、本発明の一実施の形態による圧力センサを示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、圧力センサ20は、基材21と、基材21上に形成された複数のセンサ回路30と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
図示された例では、基材21は、第1方向D1に沿って延びる一対の第1辺22aと、第1方向D1に直交する第2方向D2に沿って延びる一対の第2辺22bと、を含む矩形状の外形を有している。複数のセンサ回路30は、第1方向D1および第2方向D2に沿ってマトリクス状に配置されている。また、基材21上には、センサ回路30に電気的に接続された複数の端子部24が、基材21の外縁22に沿って並んで配置されている。
In the illustrated example, the
基材21を構成する材料は、センサ回路30や端子部24を適切に支持することができる限りにおいて、特に限られることはない。例えば、基材21は、可撓性を有するフレキシブル基板であってもよく、可撓性を有しないリジッド基板であってもよい。
The material which comprises the
図1において、符号W1〜Wmが付された点線は、センサ回路30の後述するトランジスタ45を順にオン状態にするための制御信号を伝達するために設けられたワードラインを表している。ワードラインW1〜Wmはそれぞれ、第1方向D1に沿って並ぶ複数のセンサ回路30の後述するゲート電極31に電気的に接続されている。例えば図1の紙面において最も下側に位置づけられた第1ワードラインW1は、第1方向D1に沿って並ぶ複数のセンサ回路30のゲート電極31に電気的に接続されている。このため、センサ回路30に含まれるトランジスタ45がP型である場合、トランジスタ45のソース電極33に対するゲート電極31の電圧が負になるように第1ワードラインW1に電圧を印加することにより、第1ワードラインW1に接続された複数のトランジスタ45を同時にオン状態にすることができる。
In FIG. 1, dotted lines denoted by reference characters W1 to Wm represent word lines provided for transmitting a control signal for sequentially turning on
図1において、符号B1〜Bnが付された点線は、各センサ回路30に含まれる感圧体38の電気抵抗や静電容量に関する情報を含む検出信号を伝達するために設けられたビットラインを表している。ビットラインB1〜Bnはそれぞれ、第2方向D2に沿って並ぶ複数のセンサ回路30の後述するソース電極33に電気的に接続されている。例えば図1の紙面において最も左側に位置づけられた第1ビットラインB1は、第2方向D2に沿って並ぶ複数のセンサ回路30のソース電極33に電気的に接続されている。この場合、第1ビットラインB1には、第1ビットラインB1に接続された複数のセンサ回路30のトランジスタ45のうち、ワードラインW1〜Wmからの制御信号によってオン状態になっている1つのトランジスタ45から取り出された検出信号が伝達される。
In FIG. 1, dotted lines denoted by reference numerals B1 to Bn indicate bit lines provided for transmitting detection signals including information on the electrical resistance and capacitance of the pressure
図1に示す圧力センサ20によれば、ワードラインW1〜WmやビットラインB1〜Bnの本数がセンサ回路30の数よりも少ない場合であっても、ワードラインW1〜WmとビットラインB1〜Bnとをマトリクス状に配置することにより、任意のセンサ回路30からの検出信号を取り出すことができる。このため、基材21に設けられる配線の本数を削減することができる。
According to the
図1に示すように、ビットラインB1〜BnおよびワードラインW1〜Wmはそれぞれ、対応する端子部24に接続されている。なお図示はしないが、複数の圧力センサ20が組み合わされることによって、大面積の圧力センサ装置が構成されていてもよい。この場合、端子部24は、隣接する1組の圧力センサ20の間で、対応するワードラインW1〜Wmや対応するビットラインB1〜Bnを互いに電気的に接続させるために用いられてもよい。
As shown in FIG. 1, the bit lines B1 to Bn and the word lines W1 to Wm are connected to the corresponding
図2は、センサ回路30の層構成の一例を示す縦断面図である。図3は、このセンサ回路30の回路構成を説明するための図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the layer configuration of the
図2および図3に示すように、センサ回路30は、第1電極37と、第1電極37を覆うように設けられた絶縁層36と、絶縁層36上に設けられた弾性を有する感圧体38と、感圧体38上に設けられた第2電極39と、を有している。図3に示す例では、第2電極39が接地電位に接続されているが、第2電極39の電位が安定なものである限り、第2電極39の電位の具体的な値が特に限られることはない。例えば、第2電極39は電源電位に接続されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施の形態のセンサ回路30には、ゲート電極31、ソース電極33およびドレイン電極34を含むトランジスタ45が更に設けられている。ソース電極33および前記ドレイン電極34の一方、ここではドレイン電極34は、第1電極37に電気的に接続されている。ソース電極33およびドレイン電極34の他方、ここではソース電極33は、感圧体38の電気抵抗または静電容量に関する情報を含む検出信号を伝達するビットラインB1〜Bnのいずれか、図3に示す例では第1ビットラインB1に電気的に接続されている。ゲート電極31は、トランジスタ45を順にオン状態にするための制御信号を伝達するワードラインW1〜Wmのいずれか、図3に示す例では第1ワードラインW1に電気的に接続されている。
In the
センサ回路30の層構成について詳しく説明する。図2に示すように、ゲート電極31は、基材21の第1面21a上に設けられており、ゲート電極31を覆うように基材21上にゲート絶縁膜32が設けられている。また、ソース電極33およびドレイン電極34は、互いに一定の間隔を空けて対向するようにゲート絶縁膜32上に設けられており、ソース電極33およびドレイン電極34の両方に接するようにソース電極33とドレイン電極34との間に半導体層35が設けられている。さらに、第1電極37は、ソース電極33およびドレイン電極34の一方、ここではドレイン電極34に接するようにゲート絶縁膜32上に設けられている。第1電極37とドレイン電極34とは一つの電極の異なる部分であってもよい。絶縁層36は、ソース電極33、ドレイン電極34、半導体層35および第1電極37を覆うように設けられている。
The layer configuration of the
そして、絶縁層36上に感圧体38が設けられており、感圧体38上に第2電極39が設けられている。感圧体38および第2電極39は、複数のセンサ回路30に跨がって連続的に設けられていてもよい。すなわち、感圧体38および第2電極39は、各センサ回路30において共通に使用されるものであってもよい。また、第2電極39上には、絶縁性を有するオーバーコート層26が設けられていてもよい。
A pressure
ゲート電極31、ゲート絶縁膜32、ソース電極33、ドレイン電極34、絶縁層36、第1電極37および第2電極39を構成する材料としては、トランジスタにおいて用いられる公知の材料が用いられ得る。例えば、上述の特許文献3において開示されている材料を用いることができる。
As materials constituting the
半導体層35を構成する材料としては、無機半導体材料または有機半導体材料のいずれが用いられてもよいが、好ましくは有機半導体材料が用いられる。有機半導体材料としては、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料や、ポロピロール類等の高分子有機半導体材料が用いられ得る。より具体的には、特開2013−21190号公報において開示されている低分子系有機半導体材料や高分子有機半導体材料を用いることができる。ここで「低分子有機半導体材料」とは、例えば、分子量が10000未満の有機半導体材料を意味している。
As a material constituting the
感圧体38は、感圧体38に加えられる圧力に応じて、圧力が加えられた方向、ここでは厚み方向における感圧体38の電気抵抗が変化するように構成されている。すなわち本実施の形態において、感圧体38は、いわゆる感圧導電体として構成されている。感圧導電体は例えば、シリコーンゴムなどのゴムと、ゴムに添加されたカーボンなどの複数の導電性を有する粒子と、を含んでいる。
The pressure-
本実施の形態では、図2に示すように、絶縁層36の一部には、開口部36aが形成されている。第1電極37と感圧体38とは、開口部36aを間に挟んで対向しており、センサ回路30に圧力が加えられていない状態において、第1電極37と感圧体38とは非接触であることが保証されている。なお、開口部36aの断面形状は特に限定されず、円形状や楕円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。開口部36aの大きさは、例えば50μm□〜400μm□である。絶縁層36の膜厚は、例えば5μmである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an opening 36 a is formed in part of the insulating
次に、本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
まず、センサ回路30に圧力が加えられていない状態では、第1電極37と感圧体38との間に絶縁層36および開口部36a内の中空空間が介在されることにより、第1電極37と感圧体38とは非接触であることが保証される。これにより、センサ回路30に圧力が加えられていない状態において、ノイズの発生が抑制され得る。
First, in a state in which no pressure is applied to the
次に、センサ回路30に圧力が加えられると、圧力を加えられた部分において、感圧体38が厚み方向に押圧され、感圧体38の一部が絶縁層36に形成された開口部36a内に押し入れられ、第1電極37に接触する。また、感圧体38は、第2電極39と第1電極37との間で前記所定の圧力により押し挟まれることで、厚み方向において圧縮される。この結果、厚み方向において感圧体38内の粒子が互いに接触し、厚み方向における感圧体38の電気抵抗値が低くなる。これにより、圧力が加えられた感圧体38を含むセンサ回路30においては、ソース電極33およびドレイン電極34間に流れる電流が増加する。従って、各センサ回路30に流れる電流値を検出することにより、圧力センサ20に加えられている圧力の分布を算出することができる。
Next, when pressure is applied to the
ところで、発明が解決使用とする課題の欄でも言及したように、感圧体とトランジスタとを組み合わせた圧力センサでは、図6の実線L1に示すように、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、電流が必要以上に流れないことが望ましい。しかしながら、本件発明者が従来の圧力センサを用いて実際に検証したところ、図6の実線L2に示すように、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、圧力の増加に伴って、むしろ指数関数的に電流が増加していくことが知見された。これは、以下の理由によるものと推定される。すなわち、本実施の形態のような開口部36aが存在せずに、ドレイン電極部と感圧体とが直接接触している場合、高圧力領域では感圧体が大きく変形されることで、感圧体のうちドレイン電極部により規定される領域の外側の領域にも電流パスが形成され、当該外側の領域の電流パスを通ってドレイン電極部に回り込む電流が発生する。その結果、電流が過剰に流れることになる。
By the way, as mentioned in the column of the problem to be solved and used by the invention, in the pressure sensor in which the pressure sensitive body and the transistor are combined, as shown by the solid line L1 in FIG. 6, the pressure range larger than the pressure range to be measured. Then, it is desirable that the current does not flow more than necessary. However, when the present inventor actually verified using a conventional pressure sensor, as shown by the solid line L2 in FIG. 6, in the pressure range larger than the pressure range to be measured, the index rather increases as the pressure increases. It was found that the current increases functionally. This is presumed to be due to the following reason. That is, when the drain electrode portion and the pressure sensitive body are in direct contact without the
一方、本件発明者が本実施の形態による圧力センサを用いて実際に検証したところ、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、圧力が増加しても電流は大きく変化しないことが確認された。これは、以下の理由によるものと推定される。すなわち、ドレイン電極34に接続された第1電極37と感圧体38との間に開口部36aが存在する場合、開口部36a内に押し入れられる感圧体38に一定以上の圧力が印加されることが抑制される。その結果、圧力が増加しても電流は大きく変化しないことになる。
On the other hand, when the present inventors actually verified using the pressure sensor according to the present embodiment, it was confirmed that in the pressure range larger than the pressure range to be measured, the current did not change greatly even if the pressure increased. . This is presumed to be due to the following reason. That is, when the
以上のように本実施の形態によれば、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲では、圧力が増加しても電流は大きく変化せず、すなわち、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲において必要以上の電流が流れることを抑制できる。これにより、トランジスタおよび感圧体の電流ストレスを低減できるとともに、消費電力を低減できる。また、駆動回路に過剰な負荷がかかることを防止できる。 As described above, according to the present embodiment, in the pressure range larger than the pressure range to be measured, the current does not change greatly even when the pressure is increased, that is, in the pressure range larger than the pressure range to be measured. It is possible to suppress the flow of more current than necessary. Thereby, current stress of the transistor and the pressure sensitive body can be reduced, and power consumption can be reduced. Further, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the drive circuit.
また、本実施の形態によれば、第1電極37と感圧体38との間に絶縁層36が介在され、第1電極37と感圧体38とは絶縁層36に形成された開口部36aを間に挟んで対向しているため、センサ回路30に圧力が加えられていない状態では、第1電極37と感圧体38とが非接触であることが保証される。これにより、センサ回路30に圧力が加えられていない状態において、ノイズの発生が抑制され得る。
Further, according to the present embodiment, the insulating
なお、上述した本実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した本実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。 Various changes can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, modified examples will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above embodiment are used for the parts that can be configured in the same manner as the above embodiment. The duplicated explanation is omitted. In addition, when it is clear that the operational effects obtained in the above-described embodiment can be obtained in the modified example, the description thereof may be omitted.
図4は、図2に対応する図面であって、センサ回路30’の層構成の別例を示す縦断面図である。
FIG. 4 is a drawing corresponding to FIG. 2, and is a longitudinal sectional view showing another example of the layer configuration of the
図4に示すセンサ回路30’では、トランジスタ45のソース電極33およびドレイン電極34が、互いに一定の間隔を空けて対向するように基材21の第1面21a上に設けられている。半導体層35は、ソース電極33およびドレイン電極34の両方に接するように、ソース電極33とドレイン電極34との間に設けられている。
In the
ゲート絶縁膜32は、ソース電極33、ドレイン電極34および半導体層35を覆うように基材21の第1面21a上に設けられている。
The
トランジスタ45のゲート電極31と第1電極37とは、それぞれ、ゲート絶縁膜32上に設けられており、ゲート電極31および第1電極37を覆うようにゲート絶縁膜32上に絶縁層36が設けられている。
The
また、ソース電極33およびドレイン電極34の一方、ここではドレイン電極34と第1電極37とは、ゲート絶縁膜32の一部に形成された貫通孔32aを介して電気的に接続されている。なお、第1電極37は、貫通孔32a内の全域に充填されていてもよく、もしくは貫通孔32aの壁面上にのみ設けられていてもよい。
One of the
そして、絶縁層36上に感圧体38が設けられており、感圧体38上に第2電極39が設けられている。感圧体38および第2電極39は、複数のセンサ回路30’に跨がって連続的に設けられていてもよい。すなわち、感圧体38および第2電極39は、各センサ回路30’において共通に使用されるものであってもよい。また、第2電極39上には、絶縁性を有するオーバーコート層26が設けられていてもよい。
A pressure
本実施の形態では、図4に示すように、絶縁層36の一部には、開口部36aが形成されている。第1電極37と感圧体38とは、開口部36aを間に挟んで対向しており、センサ回路30’に圧力が加えられていない状態において、第1電極37と感圧体38とが非接触であることが保証されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an opening 36 a is formed in a part of the insulating
このような層構成からなるセンサ回路30’の回路構成は、上述の実施の形態におけるセンサ回路30の回路構成(図3参照)と同様である。したがって、図4に示すセンサ回路30’を含む圧力センサによっても、上述の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
The circuit configuration of the
なお、上述の実施の形態では、ソース電極33が、検出信号を伝達するビットラインB1〜Bnのいずれかに電気的に接続され、ドレイン電極34が、第1電極37に電気的に接続される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、ドレイン電極34が、検出信号を伝達するビットラインB1〜Bnのいずれかに電気的に接続され、ソース電極33が、第1電極37に電気的に接続されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、感圧体38が、感圧体38に加えられる圧力に応じて感圧体38の電気抵抗が変化するように構成されたもの、いわゆる感圧導電体である例を示した。しかしながら、感圧体に加えられる圧力に応じた情報を取り出すことができる限りにおいて、感圧体38の具体的な構成が特に限られることはない。例えば感圧体38は、感圧体38に加えられる圧力に応じて静電容量が変化するように構成されたものであってもよい。
In the above-described embodiment, the pressure-
また、感圧体38と絶縁層36との間には粘着層が介在されていてもよい。あるいは、絶縁層36自身が感圧体38に対して粘着性を有していてもよい。これらの場合、感圧体38が絶縁層36によりしっかりと保持されることで、センサ回路30に圧力が加えられていない状態において、感圧体38が重力や振動により絶縁層36の開口部36a内に落ち込んでしまうことを抑制できる。
Further, an adhesive layer may be interposed between the pressure
なお、上述した個々の実施の形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 Note that the disclosed invention is not limited to the individual embodiments described above. Each embodiment can be appropriately combined as long as the processing contents do not contradict each other.
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to this Example.
上述した実施の形態による圧力センサ20を以下の条件で作成した。
開口部36aの大きさ:50μm□〜400μm□
絶縁層36の膜圧:5μm
The
Size of the
Film pressure of insulating layer 36: 5 μm
次に、作成した圧力センサ20に加えられる圧力と電流密度との相関関係を測定した。測定結果を図5に示す。図5において、横軸は圧力を示し、縦軸は電流密度を示している。
Next, the correlation between the pressure applied to the created
図5から以下のことが分かる。すなわち、測定対象とする圧力範囲を1N/cm2〜10N/cm2に設定する場合、開口部の大きさが150μm□以下の圧力センサでは、測定対象とする圧力範囲より大きい圧力範囲、すなわち10N/cm2以上の圧力範囲において電流密度が大きく変化することがなく、すなわち必要以上の電流が流れることが抑制される。したがって、測定対象とする圧力範囲を1N/cm2〜10N/cm2に設定する場合、開口部の大きさを150μm□以下とすることが望ましい。 The following can be seen from FIG. That is, when setting the pressure range to be measured in 1N / cm 2 ~10N / cm 2 , the pressure sensor size is 150 [mu] m □ following opening, greater pressure range than the pressure range to be measured, i.e. 10N In the pressure range of / cm 2 or more, the current density does not change greatly, that is, the flow of more current than necessary is suppressed. Therefore, when setting the pressure range to be measured in 1N / cm 2 ~10N / cm 2 , it is desirable that the size of the opening and the 150 [mu] m □ or less.
一方、例えば測定対象とする圧力範囲を1N/cm2〜15N/cm2に設定する場合、開口部の大きさを150μm□〜400μm□とすればよい。 On the other hand, for example, the pressure range to be measured when set to 1N / cm 2 ~15N / cm 2 , the size of the opening may be set to 150μm □ ~400μm □.
20 圧力センサ
21 基材
22 外縁
22a 第1辺
22b 第2辺
24 端子部
26 オーバーコート層
30 センサ回路
31 ゲート電極
32 ゲート絶縁膜
32 貫通孔
33 ソース電極
34 ドレイン電極
35 半導体層
36 絶縁層
36a 開口部
37 第1電極
38 感圧体
39 共通電極
45 トランジスタ
W1〜Wm ワード線
B1〜Bn ビット線
20
Claims (5)
基材と、
前記基材上に形成された複数のセンサ回路と、
を備え、
前記センサ回路は、
第1電極と、
前記第1電極を覆うように設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた弾性を有する感圧体と、
前記感圧体上に設けられた第2電極と、
を有し、
前記感圧体は、前記感圧体に加えられる圧力に応じて前記感圧体の電気抵抗または静電容量が変化するように構成されており、
前記絶縁層の一部には、開口部が形成されており、
前記第1電極と前記感圧体とは、前記開口部を間に挟んで対向している
ことを特徴とする圧力センサ。 A pressure sensor that generates a detection signal according to an applied pressure,
A substrate;
A plurality of sensor circuits formed on the substrate;
With
The sensor circuit is
A first electrode;
An insulating layer provided to cover the first electrode;
A pressure-sensitive body having elasticity provided on the insulating layer;
A second electrode provided on the pressure sensitive body;
Have
The pressure sensitive body is configured such that the electrical resistance or capacitance of the pressure sensitive body changes according to the pressure applied to the pressure sensitive body,
An opening is formed in a part of the insulating layer,
The pressure sensor, wherein the first electrode and the pressure sensitive body are opposed to each other with the opening interposed therebetween.
前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方は、前記第1電極に電気的に接続されており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の他方は、前記感圧体の電気抵抗または静電容量に関する情報を含む検出信号を伝達するビットラインに電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 The sensor circuit further includes a transistor including a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode,
One of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to the first electrode,
2. The other of the source electrode and the drain electrode is electrically connected to a bit line that transmits a detection signal including information related to electrical resistance or capacitance of the pressure sensitive body. The described pressure sensor.
前記ゲート電極を覆うように前記基材上にゲート絶縁膜が設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、互いに一定の間隔を空けて対向するように前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の両方に接するように前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に半導体層が設けられており、
前記第1電極は、前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方に接するように前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記絶縁層は、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記半導体層および前記第1電極を覆うように設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。 The gate electrode is provided on the substrate;
A gate insulating film is provided on the base material so as to cover the gate electrode,
The source electrode and the drain electrode are provided on the gate insulating film so as to face each other with a certain distance therebetween,
A semiconductor layer is provided between the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with both the source electrode and the drain electrode;
The first electrode is provided on the gate insulating film so as to be in contact with one of the source electrode and the drain electrode,
The pressure sensor according to claim 2, wherein the insulating layer is provided so as to cover the source electrode, the drain electrode, the semiconductor layer, and the first electrode.
前記ソース電極および前記ドレイン電極の両方に接するように前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に半導体層が設けられており、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記半導体層を覆うように前記基材上にゲート絶縁膜が設けられており、
前記ゲート電極と前記第1電極とは、前記ゲート絶縁膜上に設けられており、
前記絶縁層は、前記ゲート電極および前記第1電極を覆うように設けられており、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方と前記第1電極とは、前記ゲート絶縁膜の一部に形成された貫通孔を介して電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項2に記載の圧力センサ。 The source electrode and the drain electrode are provided on the base material so as to face each other at a constant interval,
A semiconductor layer is provided between the source electrode and the drain electrode so as to be in contact with both the source electrode and the drain electrode;
A gate insulating film is provided on the base material so as to cover the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer;
The gate electrode and the first electrode are provided on the gate insulating film,
The insulating layer is provided so as to cover the gate electrode and the first electrode,
The one of the source electrode and the drain electrode and the first electrode are electrically connected through a through hole formed in a part of the gate insulating film. Pressure sensor.
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の圧力センサ。 5. The pressure sensor according to claim 2, wherein the bit line is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode in at least two of the sensor circuits. 6.
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