JP6909709B2 - Sensor sheet - Google Patents
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本発明は、センサシートに関し、特に、温度分布及び圧力分布の検知に用いられるセンサシートに関する。 The present invention relates to a sensor sheet, and more particularly to a sensor sheet used for detecting a temperature distribution and a pressure distribution.
特許文献1(特許第5928859号)は、温度分布及び圧力分布の検知に用いられるセンサシートを開示する。図16は、特許文献1に開示されているセンサシートの一部を拡大した平面図である。図17は、図16のXVII−XVII断面図である。なお、各構成要素に付されている符号は、必ずしも特許文献1と同一ではない。
Patent Document 1 (Patent No. 5928859) discloses a sensor sheet used for detecting a temperature distribution and a pressure distribution. FIG. 16 is an enlarged plan view of a part of the sensor sheet disclosed in
図16,17に示されるように、センサシート100に含まれるフィルム基材200上には第1配線電極群300が配設されている(図16においては、第3配線電極群600の下方に重なっている。)。第2配線電極群400の各々は、第1配線電極群300の上方において、第1配線電極群300に直交する位置に配設されている。第1配線電極群300と第2配線電極群400との間の領域において、第1配線電極群300と第2配線電極群400との交点の各々には、導電性感温材料500が配置されている。また、第2配線電極群400の上方には、第3配線電極群600の各々が、第2配線電極群400に直交する位置に配設されている。第2配線電極群400と第3配線電極群600との間の領域において、第2配線電極群400と第3配線電極群600との交点の各々には、導電性感圧材料700が配置されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the first
図17を参照して、たとえば、周囲の温度が変化すると、導電性感温材料500cの電磁気的特性が変化することによって、第1配線電極群300の各々と第2配線電極400cとの間の抵抗値が変化する。センサシート100を含むシステムにおいては、センサシート100の各部位(第1配線電極群300と第2配線電極群400との間)における抵抗値の変化を検知することによって、センサシート100における温度分布が検知される。また、センサシート100に加えられる圧力が変化すると、第3配線電極群600の各々と、第2配線電極400cとの導電性感圧材料700を介した接触面積が変化する。その結果、第3配線電極群600の各々と、第2配線電極400cとの間の抵抗値が変化する。センサシート100を含むシステムにおいては、センサシート100の各部位(第3配線電極群600と第2配線電極群400との間)における抵抗値の変化を検知することによって、センサシート100における圧力分布が検知される。
With reference to FIG. 17, for example, when the ambient temperature changes, the electromagnetic characteristics of the conductive temperature-
図18は、図16のXVIII−XVIII断面図である。図18に示されるように、上記特許文献1に開示されているセンサシートにおいては、部位によっては、第3配線電極群600の各々と、第1配線電極群300の各々とが導電性感圧材料700のみを介して対向する。たとえば、センサシート100への加圧が剛体によって行なわれる場合には、第3配線電極群600の各々は、第2配線電極群400に接触した時点でそれ以上第1配線電極群300に近づかないため問題が生じない。
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line XVIII-XVIII of FIG. As shown in FIG. 18, in the sensor sheet disclosed in
しかしながら、センサシート100への加圧が弾性体によって行なわれる場合には、図18に示されるような、第3配線電極群600と第1配線電極群300とが対向する領域において、第3配線電極群600と第1配線電極群300とは、導電性感圧材料700を介して接触する。第3配線電極群600と第1配線電極群300とが接触すると、第3配線電極群600と第1配線電極群300との間に意図しない電流が流れてしまい、温度分布及び圧力分布の誤検知が生じる。
However, when the pressure on the
図19は、センサシート100を含むシステムにおける検知結果を示す図である。図19に示されるように、左方は温度分布の検知結果を示し各部位の温度が色で示されており、右方は圧力分布の検知結果を示し各部位の圧力が色で示されている。図19の左方を参照して、周囲の温度は全体的に同等であるにも拘わらず、検知結果は、センサシート100の部位毎に大きなばらつきを示している(異なる系統の色が混ざり合っている。)。これは、温度分布の誤検知が生じているためである。また、図19の右方を参照して、本来、領域A1のみに圧力が加えられているが、領域A1のみならず、領域A2,A3においても圧力が検知されている。これは、圧力分布の誤検知が生じているためである。
FIG. 19 is a diagram showing a detection result in the system including the
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制可能なセンサシートを提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a sensor sheet capable of suppressing false detection of temperature distribution and pressure distribution.
本発明のある局面に従うセンサシートは、複数の第1配線電極と、複数の第2配線電極と、複数の第3配線電極と、導電性感温材料と、導電性感圧材料とを備えている。複数の第1配線電極は、第1層に配置されている。複数の第2配線電極は、第1層に隣接する第2層に配置されている。複数の第2配線電極の各々は、複数の第1配線電極と交差する。複数の第3配線電極は、第2層に隣接する第3層に配置されている。複数の第3配線電極の各々は、複数の第2配線電極と交差する。導電性感温材料は、第1及び第2層の間であって、平面視において第1及び第2配線電極が交差する位置の各々に配置されている。導電性感圧材料は、第2及び第3層の間であって、平面視において第2及び第3配線電極が交差する位置の各々に配置されている。第1及び第3配線電極は、平面視において、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で重ならないように配置されている。 A sensor sheet according to a certain aspect of the present invention includes a plurality of first wiring electrodes, a plurality of second wiring electrodes, a plurality of third wiring electrodes, a conductive temperature-sensitive material, and a conductive pressure-sensitive material. The plurality of first wiring electrodes are arranged in the first layer. The plurality of second wiring electrodes are arranged in the second layer adjacent to the first layer. Each of the plurality of second wiring electrodes intersects the plurality of first wiring electrodes. The plurality of third wiring electrodes are arranged in the third layer adjacent to the second layer. Each of the plurality of third wiring electrodes intersects the plurality of second wiring electrodes. The conductive temperature-sensitive material is arranged between the first and second layers at each position where the first and second wiring electrodes intersect in a plan view. The conductive pressure-sensitive material is arranged between the second and third layers at each position where the second and third wiring electrodes intersect in a plan view. The first and third wiring electrodes are arranged so as not to overlap each other except at the positions where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view.
このセンサシートにおいては、平面視において、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で、第1及び第3配線電極は、重ならないように配置されている。したがって、弾性体によってセンサシートに圧力が加えられたとしても、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外において、第1及び第3配線電極が接触しないため、第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制される。その結果、このセンサシートによれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。 In this sensor sheet, the first and third wiring electrodes are arranged so as not to overlap each other except at the positions where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. Therefore, even if pressure is applied to the sensor sheet by the elastic body, the first and third wiring electrodes do not come into contact with each other except at the positions where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged. And the current flowing between the third wiring electrodes is suppressed. As a result, according to this sensor sheet, erroneous detection of temperature distribution and pressure distribution can be suppressed.
好ましくは、上記センサシートにおいて、第1配線電極は、平面視において、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で、導電性感圧材料とも重ならないように配置されている。 Preferably, in the sensor sheet, the first wiring electrode is arranged so as not to overlap with the conductive pressure-sensitive material except at the position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. There is.
このセンサシートにおいては、弾性体によってセンサシートに圧力が加えられたとしても、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外において、第1配線電極と導電性感圧材料とが接触しないため、結果的に第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制される。したがって、このセンサシートによれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。 In this sensor sheet, even if pressure is applied to the sensor sheet by the elastic body, the first wiring electrode and the conductive pressure-sensitive material are used except at the positions where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged. As a result, the current flowing between the first and third wiring electrodes is suppressed. Therefore, according to this sensor sheet, erroneous detection of temperature distribution and pressure distribution can be suppressed.
本発明の別の局面に従うセンサシートは、複数の第1配線電極と、複数の第2配線電極と、複数の第3配線電極と、導電性感温材料と、導電性感圧材料と、第1絶縁材料とを備えている。複数の第1配線電極は、第1層に配置されている。複数の第2配線電極は、第1層に隣接する第2層に配置されている。複数の第2配線電極の各々は、複数の第1配線電極と交差する。複数の第3配線電極は、第2層に隣接する第3層に配置されている。複数の第3配線電極の各々は、複数の第2配線電極と交差する。導電性感温材料は、第1及び第2層の間であって、平面視において第1及び第2配線電極が交差する位置の各々に配置されている。導電性感圧材料は、第2及び第3層の間であって、平面視において第2及び第3配線電極が交差する位置の各々に配置されている。第1絶縁材料は、平面視において導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で、第1及び第3配線電極の少なくとも一方を被覆するように構成されている。 A sensor sheet according to another aspect of the present invention includes a plurality of first wiring electrodes, a plurality of second wiring electrodes, a plurality of third wiring electrodes, a conductive temperature-sensitive material, a conductive pressure-sensitive material, and a first insulation. It has materials. The plurality of first wiring electrodes are arranged in the first layer. The plurality of second wiring electrodes are arranged in the second layer adjacent to the first layer. Each of the plurality of second wiring electrodes intersects the plurality of first wiring electrodes. The plurality of third wiring electrodes are arranged in the third layer adjacent to the second layer. Each of the plurality of third wiring electrodes intersects the plurality of second wiring electrodes. The conductive temperature-sensitive material is arranged between the first and second layers at each position where the first and second wiring electrodes intersect in a plan view. The conductive pressure-sensitive material is arranged between the second and third layers at each position where the second and third wiring electrodes intersect in a plan view. The first insulating material is configured to cover at least one of the first and third wiring electrodes except at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view.
このセンサシートにおいては、平面視において導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で、第1及び第3配線電極の少なくとも一方に第1絶縁材料が被覆されている。したがって、弾性体によってセンサシートに圧力が加えられたとしても、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外においては、第1及び第3配線電極間に第1絶縁材料が存在するため、第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制される。その結果、このセンサシートによれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。 In this sensor sheet, at least one of the first and third wiring electrodes is coated with the first insulating material except at the position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. Therefore, even if pressure is applied to the sensor sheet by the elastic body, the first insulating material is provided between the first and third wiring electrodes except at the position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged. Is present, so that the current flowing between the first and third wiring electrodes is suppressed. As a result, according to this sensor sheet, erroneous detection of temperature distribution and pressure distribution can be suppressed.
好ましくは、上記センサシートは、第2絶縁材料をさらに備える。第2絶縁材料は、平面視において導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置で、第1及び第3配線電極の少なくとも一方を被覆するように構成されている。第2絶縁材料によって形成される絶縁層にはビアが形成されている。第1及び第3配線電極のうち第2絶縁材料によって被覆された配線電極は、ビアを貫通するように構成されている。 Preferably, the sensor sheet further comprises a second insulating material. The second insulating material is configured to cover at least one of the first and third wiring electrodes at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. Vias are formed in the insulating layer formed by the second insulating material. Of the first and third wiring electrodes, the wiring electrode coated with the second insulating material is configured to penetrate the via.
このセンサシートにおいては、平面視において導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されている位置で、第1及び第3配線電極の少なくとも一方が第2絶縁材料によって被覆されている。すなわち、このセンサシートにおいては、導電性感温材料及び導電性感圧材料の両方が配置されているか否かに拘わらず、第1及び第3配線電極の少なくとも一方が絶縁材料によって被覆されている。したがって、このセンサシートよれば、絶縁材料を塗布する領域が比較的広いため、絶縁材料を容易に塗布することができる。また、このセンサシートにおいては、第2絶縁材料によって被覆された配線電極は、ビアを貫通するように構成されている。したがって、このセンサシートによれば、第1及び第3配線電極の各々と、第2配線電極とが電気的に絶縁されることを回避することができる。 In this sensor sheet, at least one of the first and third wiring electrodes is covered with the second insulating material at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. That is, in this sensor sheet, at least one of the first and third wiring electrodes is covered with the insulating material regardless of whether or not both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged. Therefore, according to this sensor sheet, since the area to which the insulating material is applied is relatively wide, the insulating material can be easily applied. Further, in this sensor sheet, the wiring electrode coated with the second insulating material is configured to penetrate the via. Therefore, according to this sensor sheet, it is possible to prevent each of the first and third wiring electrodes from being electrically insulated from the second wiring electrode.
好ましくは、上記センサシートにおいて、複数の第2配線電極の各々は、平面視において、複数の第1配線電極と直交する。複数の第3配線電極の各々は、平面視において、複数の第2配線電極と直交する。 Preferably, in the sensor sheet, each of the plurality of second wiring electrodes is orthogonal to the plurality of first wiring electrodes in a plan view. Each of the plurality of third wiring electrodes is orthogonal to the plurality of second wiring electrodes in a plan view.
本発明によれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制可能なセンサシートを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sensor sheet capable of suppressing erroneous detection of temperature distribution and pressure distribution.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[1.実施の形態1]
<1−1.システム構成>
図1は、本実施の形態1に従うセンサシート1が適用されるシステム10を示す斜視図である。システム10は、測定対象の温度分布及び圧力分布を測定するためのシステムである。
[1. Embodiment 1]
<1-1. System configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1に示されるように、システム10は、センサシート1と、コネクタ50と、PC(Personal Computer)40とを含む。センサシート1には、複数の感温センサ及び複数の感圧センサがマトリクス状に配列されている。コネクタ50は、センサシート1に含まれる各感温センサ及び各感圧センサに電圧を印加可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
PC40にはコネクタ50が電気的に接続されており、コネクタ50にはセンサシート1が電気的に接続されている。なお、コネクタ50は、PC40に有線で電気的に接続されているが、無線で接続されていてもよい。
The
システム10においては、センサシート1が測定対象によって挟み込まれる。詳細については後述するが、加えられた圧力及び温度の分布に応じて、センサシート1の電磁気的特性が変化する。この電磁気的特性を示す信号をセンサシート1からコネクタ50を介して受信することによって、PC40は、測定対象の温度分布及び圧力分布を測定する。
In the
<1−2.センサシートの構成>
図2は、センサシート1の分解斜視図である。図2に示されるように、センサシート1は、フィルム基材2と、フィルム基材2の上(第1層)に設けられた第1配線電極群3と、第1配線電極群3の上(第2層)に設けられた第2配線電極群4と、第1配線電極群3と第2配線電極群4との間に設けられた導電性感温材料5とを含む。また、センサシート1は、第2配線電極群4の上(第3層)に設けられた第3配線電極群6と、第2配線電極群4と第3配線電極群6との間に設けられた導電性感圧材料7と、第3配線電極群6の上に設けられたフィルム基材8とを含む。
<1-2. Sensor sheet configuration>
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
第1層、第2層及び第3層の各々は、配線電極群の層である。第1層及び第2層が隣接し、第2層及び第3層が隣接している。導電性感温材料5は、第1層及び第2層の間に配置されているともいえる。また、導電性感圧材料7は、第2層及び第3層の間に配置されているともいえる。
Each of the first layer, the second layer and the third layer is a layer of a wiring electrode group. The first layer and the second layer are adjacent to each other, and the second layer and the third layer are adjacent to each other. It can be said that the conductive temperature-
図3は、センサシート1の平面図である。図3に示されるように、第1配線電極群3は、第1配線電極(たとえば、第1配線電極3a)がA方向に複数並設されて構成されている。また、第2配線電極群4は、第2配線電極(たとえば、第2配線電極4a)がB方向に複数並設されて構成されている。そして、第3配線電極群6は、第3配線電極(たとえば、第3配線電極6a)がA方向に複数並設されて構成されている。本実施の形態1において、A方向とB方向とは直交しているが、それ以外の角度で交差していてもよい。
FIG. 3 is a plan view of the
図4は、図3における要部Cの一部の拡大図である。図4を参照して、詳細については後述するが、センサシート1においては、第1配線電極群3と第2配線電極群4との交点の各々(温度検知部21)の電磁気的特性が、温度によって変化する。また、第3配線電極群6と第2配線電極群4との交点の各々(圧力検知部22)の電磁気的特性が、圧力によって変化する。システム10(図1)においては、各温度検知部(導電性感温材料)21及び各圧力検知部(導電性感圧材料)22を介した出力(電磁気的特性を示す信号)に基づいて、センサシート1における温度分布及び圧力分布が測定される。すなわち、センサシート1においては、各温度検知部21が感温センサとして機能し、各圧力検知部22が感圧センサとして機能する。
FIG. 4 is an enlarged view of a part of the main part C in FIG. Although details will be described later with reference to FIG. 4, in the
図5は、図4のV−V断面図である。図5に示されるように、第1配線電極群3の各々(たとえば、第1配線電極3a,3b,3c)は、導電性感温材料5cを介して第2配線電極4cと対向している。また、第3配線電極群6の各々(たとえば、第3配線電極6a,6b,6c)は、導電性感圧材料7(たとえば、導電性感圧材料7a,7b,7c)を介して第2配線電極4cと対向している。
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. As shown in FIG. 5, each of the first wiring electrode group 3 (for example, the
導電性感温材料5(たとえば、導電性感温材料5c)は、温度により膨張率が変化することによって、電気抵抗が変化する材料である。材料については、後程詳しく説明する。システム10においては、第1配線電極群3の各々と第2配線電極群4の各々との間に順次電圧が印加される。そして、電圧印加時のセンサシート1からの各出力に基づいて、各温度検知部21における抵抗値が測定され、測定された抵抗値に基づいて各温度検知部21における温度が検知される。たとえば、第1配線電極3aと第2配線電極4cとの間に電圧が印加され、温度検知部21b(第1配線電極3aと第2配線電極4cとの交点)の抵抗値が測定される。そして、測定された抵抗値に基づいて、温度検知部21bにおける温度が検知される。
The conductive temperature-sensitive material 5 (for example, the conductive temperature-
導電性感圧材料7(たとえば、導電性感圧材料7a,7b,7c)は、センサシート1に加えられる圧力により第2配線電極群4との接触面積が変化することによって、電気抵抗が変化する材料である。システム10においては、第3配線電極群6の各々と第2配線電極群4の各々との間に順次電圧が印加される。そして、電圧印加時のセンサシート1からの出力に基づいて、各圧力検知部22における抵抗値が測定され、測定された抵抗値に基づいて各圧力検知部22における圧力が検知される。たとえば、第3配線電極6aと第2配線電極4cとの間に電圧が印加され、圧力検知部22b(第3配線電極6aと第2配線電極4cとの交点)の抵抗値が測定される。そして、測定された抵抗値に基づいて、圧力検知部22bにおける圧力が検知される。
The conductive pressure-sensitive material 7 (for example, the conductive pressure-
なお、本実施の形態1においては、第2配線電極群4の各々が、感温センサ及び感圧センサの共通電極として機能する。すなわち、上記第2層には、第2配線電極群4のみが配置されている。しかしながら、第2層は、必ずしも1層の配線電極群のみから構成される必要はない。たとえば、第2層内には、2層の配線電極群が配置されていてもよい。この場合には、第2層内の下方の層に設けられた配線電極群が感温センサの一部を構成し、第2層内の上方の層に設けられた配線電極群が感圧センサの一部を構成する。
In the first embodiment, each of the second
また、温度検知部21は、温度が高くなるにつれて抵抗値が増加するものであるが、温度が高くなるにつれて抵抗値が低下するものであってもよい。また、温度検知部21は、温度の高低に応じて電荷量又は誘導電流等の抵抗値以外の電磁気的特性が変化するものであってもよい。
Further, the
また、圧力検知部22は、加えられた圧力が増加するにつれて抵抗値が低下するものであるが、加えられた圧力が増加するにつれて抵抗値が増加するものであってもよい。また、圧力検知部22は、圧力の大小に応じて電荷量又は誘導電流等の抵抗値以外の電磁気的特性が変化するものであってもよい。
Further, the
<1−3.各部材の材料>
再び図2を参照して、フィルム基材2,8は、ポリイミド、PET等の可撓性を有する材料によって構成される。第1配線電極群3、第2配線電極群4及び第3配線電極群6の各々は、銀箔、銅箔、アルミ箔等の金属箔や、導電性ポリマー等によって構成されるが、これに限定されず、導電率の高い材料からなるものであればよい。
<1-3. Material of each member>
With reference to FIG. 2 again, the
また、導電性感温材料5は、温度の上昇とともに、電気抵抗が上昇する特性を備えた材料であり、たとえば、少なくとも30℃〜200℃の範囲においては、温度が上昇すると抵抗値が高くなり、温度が低下すると抵抗値が低くなる特性を備えるものとすることができる。また、導電性感温材料5は、導電性粒子と、樹脂とを含む。
Further, the conductive temperature-
導電性感温材料5に含まれる導電性粒子としては、導電性を備える粒子であれば特に制限されず、公知の導電性感温材料に含まれる導電性粒子を用いることができる。導電性粒子の具体例としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル等の炭素系粒子(繊維状物も含む);鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、マグネシウム、プラチナ、銀、金、及びこれらの金属のうち少なくとも1種類を含む合金等の金属粒子;酸化スズ、酸化亜鉛、ヨウ化銀、ヨウ化銅、チタン酸バリウム、酸化インジウム錫、チタン酸ストロンチウム等の導電性無機材料粒子等が挙げられる。これらの中でも、広い温度範囲に渡って被検体の温度を高精度に測定できる感温素子とする観点からは、導電性カーボンブラックが特に好ましい。導電性粒子は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組合せて使用してもよい。
The conductive particles contained in the conductive temperature-
また、導電性感温材料5に含まれる樹脂としては、特に制限されず、公知の導電性感温材料に含まれる樹脂を用いることができる。樹脂のガラス転移温度は、感温性素子の使用態様に応じて適宜選択することができる。広い温度範囲に渡って被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、樹脂のガラス転移温度は、温度検知部21の温度測定範囲の上限値以上であることが好ましい。樹脂のガラス転移温度としては、好ましくは80℃〜400℃が挙げられる。なお、導電性感温材料に複数種類の樹脂が含まれる場合には、樹脂のガラス転移温度は、導電性感温材料に含まれる樹脂全体としてのガラス転移温度を意味する。
The resin contained in the conductive temperature-
樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂;ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの中でも、広い温度範囲に渡って被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂が好ましく、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂が特に好ましい。ガラス転移温度が200℃以上の樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of the resin include thermosetting resins such as silicone resin, polyimide resin, and epoxy resin; polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyamide resin, polyacetal resin, and polyphenylene sulfide resin. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyether ether ketone resins, fluororesins, and polyester resins. Among these, silicone resin, polyimide resin, epoxy resin, polyamideimide resin, polyethylene terephthalate resin, and polyetherimide resin are selected from the viewpoint of providing a temperature-sensitive element capable of measuring the temperature of a subject with high accuracy over a wide temperature range. Polyimide resin and epoxy resin are preferable, and polyimide resin and epoxy resin are particularly preferable. As the resin having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
導電性感温材料5は、導電性粒子及び樹脂に加えて、さらに添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、特に制限されず、酸化チタン、アルミナ、マイカ等のPTC特性を備える導電性感温材料5に含まれる公知の添加剤を使用することができる。
The conductive temperature-
また、導電性感圧材料7は、導電性感温材料5と同様に、導電性粒子にバインダーを添加してなるものである。本実施の形態1において、導電性感温材料5と導電性感圧材料7とは、同一の組成からなるが、異なっていてもよい。
Further, the conductive pressure-
<1−4.検知精度の向上>
再び図4を参照して、仮にVI−VI断面が図18のようになっていたとする。図18におけるセンサシート100は、本実施の形態1におけるセンサシート1に対応するものとする。また、第1配線電極群300の各々(第1配線電極300a、300b、300c)、第3配線電極群600の各々(第3配線電極600a,600b,600c)及び導電性感圧材料700の各々(導電性感圧材料700a,700b,700c)は、本実施の形態1における第1配線電極群3の各々(第1配線電極3a,3b,3c)、第3配線電極群6の各々(第3配線電極6a,6b,6c)及び導電性感圧材料7の各々(導電性感圧材料7a,7b,7c)にそれぞれ対応するものとする。
<1-4. Improvement of detection accuracy>
With reference to FIG. 4 again, it is assumed that the VI-VI cross section is as shown in FIG. The
図18においては、第3配線電極群600の各々と、第1配線電極群300の各々とが導電性感圧材料700のみを介して対向している。この場合に、センサシートが弾性体によって加圧されると、第3配線電極群600と第1配線電極群300とは、導電性感圧材料700を介して接触する。第3配線電極群600と第1配線電極群300とが接触すると、第3配線電極群600と第1配線電極群300との間に意図せず電流が流れてしまい、温度分布及び圧力分布の誤検知が生じる。本実施の形態1に従うセンサシート1においては、このような誤検知が生じないように、配線上の工夫が施されている。
In FIG. 18, each of the third
再び図4を参照して、センサシート1の平面視において、第1配線電極群3の各々は、温度検知部21及び圧力検知部22(導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置)以外においては、細く形成されている(B方向に延びる位置(たとえば、3a1)も部分的に細く形成されている。)。また、第3配線電極群6の各々は、温度検知部21及び圧力検知部22以外においては、細く形成されている。そして、第1配線電極群3の各々は、温度検知部21及び圧力検知部22以外においては、第3配線電極群6の各々と重ならないように配置されている。たとえば、第1配線電極3bは、各温度検知部21及び各圧力検知部22においては、第3配線電極6bと重なっているが、温度検知部21及び圧力検知部22以外においては、B方向において導電性感圧材料7bの外側(左側)にずれている。
With reference to FIG. 4 again, in the plan view of the
図6は、図4のVI−VI断面図である。すなわち、図6は、平面視において、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置以外における断面図である。図6に示されるように、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置以外において、第1配線電極群3の各々は、第3配線電極群6の各々と対向していない。さらに、第1配線電極群3の各々は、導電性感圧材料7の各々とも対向していない。したがって、弾性体によってセンサシート1に圧力が加えられたとしても、第1配線電極群3は、第3配線電極群6及び導電性感圧材料7と接触しない。したがって、第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制される。その結果、システム10(図1)における温度分布及び圧力分布の誤検知が抑制される。
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. That is, FIG. 6 is a cross-sectional view other than the position where both the conductive temperature-
たとえば、弾性体によってセンサシート1に圧力が加えられたとしても、第1配線電極3aは、第3配線電極6a及び導電性感圧材料7aに接触しない。これにより、第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制され、その結果、システム10における温度分布及び圧力分布の誤検知が抑制される。
For example, even if pressure is applied to the
図7は、センサシート1を含むシステム10における検知結果を示す図である。図7に示されるように、左方は温度分布の検知結果を示し各部位の温度が色で示されており、右方は圧力分布の検知結果を示し各部位の圧力が色で示されている。図7の左方を参照して、周囲の温度は全体的に同等であるため、全体的に同系統の色が出力されている。すなわち、温度分布の誤検知が抑制されているといえる。また、図7の右方を参照して、領域A10のみに圧力が加えられており、領域A10のみにおいて圧力が検知されている(色が表れている。)。すなわち、圧力分布の誤検知が抑制されているといえる。
FIG. 7 is a diagram showing a detection result in the
<1−5.製造方法>
再び図2を参照して、センサシート1は、たとえば、以下の手順で製造される。まず、フィルム基材2の上に第1配線電極群3をスクリーン印刷により形成する。第1配線電極群3の各々は、平面視において図4に示されるような形状となるように印刷される。次に、第1配線電極群3と直交するように、複数の帯状の導電性感温材料5をスクリーン印刷により平行に形成する。続いて、導電性感温材料5上に第2配線電極群4をスクリーン印刷により形成する。
<1-5. Manufacturing method>
With reference to FIG. 2 again, the
そして、フィルム基材8の上に第3配線電極群6をスクリーン印刷により形成する。第3配線電極群6の各々は、平面視において図4に示されるような形状となるように印刷される。次に、第3配線電極群6上に、複数の帯状の導電性感圧材料7をスクリーン印刷により平行に形成する。
Then, the third
そして、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置において、第1配線電極群3と第3配線電極群6とが対向するように、フィルム基材2とフィルム基材8とを貼り合わせる。これにより、センサシート1が完成する。
Then, at the position where both the conductive temperature-
なお、第1配線電極群3、第2配線電極群4、第3配線電極群6、導電性感温材料5、及び、導電性感圧材料7をスクリーン印刷によって形成しているが、これに限定されず、インクジェット印刷や転写式により形成してもよい。また、第1配線電極群3、第2配線電極群4及び第3配線電極群6を、基板配線技術(銅エッチング等)により配線してもよい。これにより、非常に薄く(たとえば、0.1mm)、かつ、柔軟性のあるセンサシート1を成形することができる。
The first
<1−6.特徴>
以上のように、本実施の形態1に従うセンサシート1においては、第1配線電極群3及び第3配線電極群6は、平面視において、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置以外で重ならないように配置されている。したがって、弾性体によってセンサシート1に圧力が加えられたとしても、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置以外において、第1配線電極群3と第3配線電極群6とが接触しないため、第1配線電極群3と第3配線電極群6との間に意図しない電流が流れることが抑制される。その結果、センサシート1によれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。
<1-6. Features>
As described above, in the
<1−7.変形例>
以上、実施の形態1について説明したが、本発明は、上記実施の形態1に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、上記実施の形態1の変形例について説明する。
<1-7. Modification example>
Although the first embodiment has been described above, the present invention is not limited to the first embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the first embodiment. Hereinafter, a modified example of the first embodiment will be described.
<1−7−1>
上記実施の形態1において、第3配線電極群6の各々は、温度検知部21及び圧力検知部22以外においては、細く形成されていた。しかしながら、第3配線電極群6の各々は、温度検知部21及び圧力検知部22以外において、必ずしも細く形成される必要はない。
<1-7-1>
In the first embodiment, each of the third
図8は、第1変形例における要部の一部の拡大図である。図8に示されるように、この変形例において、温度検知部21及び圧力検知部22以外における第3配線電極群6の各々の太さは、温度検知部21及び圧力検知部22における太さと同一である。このような構成であっても、平面視において、温度検知部21及び圧力検知部22以外で、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とが重なっていなければよい。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the main part in the first modification. As shown in FIG. 8, in this modification, the thickness of each of the third
<1−7−2>
上記実施の形態1において、第1配線電極群3の各々の太さは、B方向に延びる位置においても細く形成されていた(図4の3a1参照)。しかしながら、第1配線電極群3の各々の太さは、B方向に延びる位置において、必ずしも細く形成される必要はない。
<1-7-2>
In the first embodiment, the thickness of each of the first
図9は、第2変形例における要部の一部の拡大図である。図9に示されるように、この変形例において、第1配線電極群3の各々のうち、B方向に延びる位置(たとえば、3a1)は細くなっていない。このような構成であっても、平面視において、温度検知部21及び圧力検知部22以外で、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とが重なっていなければよい。
FIG. 9 is an enlarged view of a part of the main part in the second modification. As shown in FIG. 9, in this modification, the position extending in the B direction (for example, 3a1) of each of the first
<1−7−3>
図10は、第3変形例における要部の一部の拡大図である。図10に示されるように、この変形例において、温度検知部21及び圧力検知部22以外における第3配線電極群6の各々の太さは、温度検知部21及び圧力検知部22における太さと同一である。また、第1配線電極群3の各々のうち、B方向に延びる位置(たとえば、3a1)は細くなっていない。このような構成であっても、平面視において、温度検知部21及び圧力検知部22以外で、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とが重なっていなければよい。
<1-7-3>
FIG. 10 is an enlarged view of a part of the main part in the third modification. As shown in FIG. 10, in this modification, the thickness of each of the third
<1−7−4>
上記実施の形態1において、第1配線電極群3の各々と第3配線電極群6の各々とは、平面視において異なる形状とされた。すなわち、第1配線電極群3の各々は、B方向に延びる位置において細く形成されていたのに対して(図4の3a1参照)、第3配線電極群6の各々は、B方向に延びる位置において細く形成されていなかった。その結果、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とが左右対称な形状とはなっていなかった。また、上記実施の形態1において、導電性感圧材料7は、A方向に連続的に形成されていた。しかしながら、第1配線電極群3及び第3配線電極群6の形状、並びに、導電性感圧材料7の形状はこれに限定されない。
<1-7-4>
In the first embodiment, each of the first
図11は、第4変形例における要部の一部の拡大図である。図11に示されるように、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とが平面視において左右対称な形状とされてもよい。また、導電性感圧材料7は、必ずしもA方向に連続的に形成される必要はなく、たとえば、第2配線電極群4の各々と交差する位置にのみ形成されてもよい。このような構成であっても、平面視において、温度検知部21及び圧力検知部22以外で、第1配線電極群3の各々と、第3配線電極群6の各々とは重ならない。したがって、このような構成であっても、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。
FIG. 11 is an enlarged view of a part of the main part in the fourth modification. As shown in FIG. 11, each of the first
[2.実施の形態2]
上記実施の形態1においては、導電性感温材料5及び導電性感圧材料7の両方が配置されている位置以外において、第1配線電極群3の各々と第3配線電極群6の各々とが重ならないように配置され、これにより、第1配線電極群3と第3配線電極群6との間に意図しない電流が流れることが抑制された。本実施の形態2においては、上記実施の形態1とは異なり、絶縁材料を用いることによって、第1配線電極群3と第3配線電極群6との間に意図しない電流が流れることが抑制される。
[2. Embodiment 2]
In the first embodiment, each of the first
図12は、本実施の形態2に従うセンサシート100Aの要部の一部の拡大図である。ここでは、図12と図16との異なる点を中心に説明する。
FIG. 12 is an enlarged view of a part of a main part of the
図12に示されるように、センサシート100Aにおいて、導電性感温材料500aのA方向上方には、絶縁材料900cによって絶縁層が形成されている。A方向における、導電性感温材料500aと導電性感温材料500bとの間の領域には、絶縁材料900aによって絶縁層が形成されている。A方向における、導電性感温材料500bと導電性感温材料500cとの間の領域には、絶縁材料900bによって絶縁層が形成されている。導電性感温材料500cのA方向下方には、絶縁材料900dによって絶縁層が形成されている。
As shown in FIG. 12, in the
なお、XVII−XVII断面は、図17に示されるものと同様であり、温度分布及び圧力分布の検知の仕組みは従来と同様である。 The cross section of XVII-XVII is the same as that shown in FIG. 17, and the mechanism for detecting the temperature distribution and the pressure distribution is the same as the conventional one.
図13は、図12のXIII−XIII断面図である。図13に示されるように、第1配線電極群300の各々の上方には、絶縁材料900bにより絶縁層が形成されている。すなわち、第1配線電極群300の各々と、第3配線電極群600の各々との間には、絶縁層が形成されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. As shown in FIG. 13, an insulating layer is formed by the insulating
したがって、弾性体によってセンサシート100Aに圧力が加えられたとしても、導電性感温材料500及び導電性感圧材料700の両方が配置されている位置以外においては、第1配線電極群300と第3配線電極群600との間に絶縁材料900が存在するため、第1及び第3配線電極間に流れる電流が抑制される。その結果、センサシート100Aによれば、温度分布及び圧力分布の誤検知を抑制することができる。
Therefore, even if pressure is applied to the
なお、本実施の形態2においては、導電性感温材料500及び導電性感圧材料700の両方が配置されている位置以外において、第1配線電極群300の上方(フィルム基材200側)に絶縁層が形成されたが、第3配線電極群600の下方(フィルム基材800側)に絶縁層が形成されてもよい。また、絶縁層は、いずれか一方ではなく、両方に形成されてもよい。
In the second embodiment, the insulating layer is above the first wiring electrode group 300 (on the
[3.実施の形態3]
上記実施の形態2においては、各導電性感温材料500の間の領域のみにおいて、絶縁層が形成された。本実施の形態3においては、フィルム基材200上の全体に渡って、絶縁層が形成される。以下、実施の形態2と異なる点を中心に説明する。
[3. Embodiment 3]
In the second embodiment, the insulating layer is formed only in the region between the conductive temperature-
図14は、本実施の形態3に従うセンサシート100Bの要部の一部の拡大図である。図14におけるXIII−XIII断面は、図13と同様である。すなわち、本実施の形態3においても、上記実施の形態2と同様の仕組みによって、第1配線電極群300と第3配線電極群600との間に意図しない電流が流れることが抑制される。
FIG. 14 is an enlarged view of a part of a main part of the
上述のように、本実施の形態3においては、フィルム基材200上の全体に渡って絶縁層が形成されている。したがって、仮に特に工夫が施されていないとすれば、導電性感温材料500と導電性感圧材料700との両方が存在する位置においても、第1配線電極群300と第2配線電極群400との間に絶縁層が存在するため、第1配線電極群300と第2配線電極群400との間に流れる電流が抑制されてしまう。この場合には、温度分布を適切に検知することができなくなってしまう。そこで、本実施の形態3においては、導電性感温材料500と導電性感圧材料700との両方が存在する位置において、工夫が施されている。
As described above, in the third embodiment, the insulating layer is formed over the entire
図15は、図14のXV−XV断面図である。すなわち、図15は、導電性感温材料500と導電性感圧材料700との両方が存在する位置を含む断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV of FIG. That is, FIG. 15 is a cross-sectional view including a position where both the conductive temperature-
図15に示されるように、導電性感温材料500と導電性感圧材料700との両方が存在する位置において、絶縁材料910によって形成される絶縁層にはビアV(ビアVa,Vb,Vc)が形成されている。そして、第1配線電極群300Aの各々は、各ビアVを貫通し、絶縁層の外側(上方)に露出している。その結果、第1配線電極群300と第2配線電極群400とが電気的に絶縁されることが回避されている。
As shown in FIG. 15, at positions where both the conductive temperature-
このように、本実施の形態3に従うセンサシート100Bにおいては、平面視において導電性感温材料500及び導電性感圧材料700の両方が配置されている位置か否かに拘わらず、第1配線電極群300が絶縁材料900によって被覆されている。したがって、センサシート100Bによれば、絶縁材料900を塗布する領域が比較的広いため、上記実施の形態2よりも、絶縁材料900を容易に塗布することができる。また、センサシート100Bにおいては、絶縁材料900によって被覆された第1配線電極群300は、ビアVを貫通するように構成されている。したがって、センサシート100Bによれば、第1配線電極群300と第2配線電極群400とが電気的に絶縁されることを回避することができる。
As described above, in the
なお、本実施の形態3においては、第1配線電極群300の上方(フィルム基材200側)に絶縁層が形成されたが、第3配線電極群600の下方(フィルム基材800側)に絶縁層が形成されてもよい。この場合には、導電性感温材料500及び導電性感圧材料700の両方が配置されている位置において絶縁層に形成されるビアVを、第3配線電極群600が貫通することになる。また、絶縁層は、いずれか一方ではなく、両方に形成されてもよい。
In the third embodiment, the insulating layer was formed above the first wiring electrode group 300 (on the
1,100,100A,100B センサシート、2,200 フィルム基材、3,300 第1配線電極群、3a,3b,3c,300a,300b,300c 第1配線電極、4,400 第2配線電極群、4a,4b,4c,400a,400b,400c 第2配線電極、5,5a,5b,5c,500,500a,500b,500c 導電性感温材料、6,600 第3配線電極群、6a,6b,6c,600a,600b,600c 第3配線電極、7,7a,7b,7c,700,700a,700b,700c 導電性感圧材料、8,800 フィルム基材、10 システム、21,21a 温度検知部、22,22a 圧力検知部、40 PC、50 コネクタ、900,900a,900b,900c,910 絶縁材料、A1,A2,A3,A10 領域、V,Va,Vb,Vc ビア。
1,100,100A, 100B sensor sheet, 2,200 film base material, 3,300 first wiring electrode group, 3a, 3b, 3c, 300a, 300b, 300c first wiring electrode, 4,400 second
Claims (5)
前記第1層に隣接する第2層に配置されており、かつ、平面視において各々が前記複数の第1配線電極と交差する複数の第2配線電極と、
前記第2層に隣接する第3層に配置されており、かつ、平面視において各々が前記複数の第2配線電極と交差する複数の第3配線電極と、
前記第1及び第2層の間であって、平面視において前記第1及び第2配線電極が交差する位置の各々に配置された導電性感温材料と、
前記第2及び第3層の間であって、平面視において前記第2及び第3配線電極が交差する位置の各々に配置された導電性感圧材料とを備え、
前記第1及び第3配線電極は、平面視において、前記導電性感温材料及び前記導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で重ならないように配置されている、センサシート。 A plurality of first wiring electrodes arranged in the first layer,
A plurality of second wiring electrodes arranged in a second layer adjacent to the first layer and each intersecting the plurality of first wiring electrodes in a plan view.
A plurality of third wiring electrodes arranged in a third layer adjacent to the second layer and each intersecting the plurality of second wiring electrodes in a plan view.
A conductive temperature-sensitive material arranged between the first and second layers at each position where the first and second wiring electrodes intersect in a plan view.
A conductive pressure-sensitive material is provided between the second and third layers and arranged at each of the positions where the second and third wiring electrodes intersect in a plan view.
A sensor sheet in which the first and third wiring electrodes are arranged so as not to overlap each other except at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view.
前記第1層に隣接する第2層に配置されており、かつ、平面視において各々が前記複数の第1配線電極と交差する複数の第2配線電極と、
前記第2層に隣接する第3層に配置されており、かつ、平面視において各々が前記複数の第2配線電極と交差する複数の第3配線電極と、
前記第1及び第2層の間であって、平面視において前記第1及び第2配線電極が交差する位置の各々に配置された導電性感温材料と、
前記第2及び第3層の間であって、平面視において前記第2及び第3配線電極が交差する位置の各々に配置された導電性感圧材料と、
平面視において前記導電性感温材料及び前記導電性感圧材料の両方が配置されている位置以外で、前記第1及び第3配線電極の少なくとも一方を被覆するように構成された第1絶縁材料とを備える、センサシート。 A plurality of first wiring electrodes arranged in the first layer,
A plurality of second wiring electrodes arranged in a second layer adjacent to the first layer and each intersecting the plurality of first wiring electrodes in a plan view.
A plurality of third wiring electrodes arranged in a third layer adjacent to the second layer and each intersecting the plurality of second wiring electrodes in a plan view.
A conductive temperature-sensitive material arranged between the first and second layers at each position where the first and second wiring electrodes intersect in a plan view.
A conductive pressure-sensitive material arranged between the second and third layers at each position where the second and third wiring electrodes intersect in a plan view.
A first insulating material configured to cover at least one of the first and third wiring electrodes except at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. A sensor sheet to prepare.
前記第2絶縁材料によって形成される絶縁層にはビアが形成されており、
前記第1及び第3配線電極のうち前記第2絶縁材料によって被覆された配線電極は、前記ビアを貫通するように構成されている、請求項3に記載のセンサシート。 A second insulating material configured to cover at least one of the first and third wiring electrodes is further provided at a position where both the conductive temperature-sensitive material and the conductive pressure-sensitive material are arranged in a plan view. ,
Vias are formed in the insulating layer formed by the second insulating material.
The sensor sheet according to claim 3, wherein the wiring electrode coated with the second insulating material among the first and third wiring electrodes is configured to penetrate the via.
前記複数の第3配線電極の各々は、平面視において、前記複数の第2配線電極と直交する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセンサシート。 Each of the plurality of second wiring electrodes is orthogonal to the plurality of first wiring electrodes in a plan view.
The sensor sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the plurality of third wiring electrodes is orthogonal to the plurality of second wiring electrodes in a plan view.
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