JPWO2013146995A1 - Pressure sensor and pressure sensor module - Google Patents
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Abstract
絶縁性基材2と、絶縁性基材2の一方主面に設けられた有機トランジスタ10と、有機トランジスタ10のソース電極12に所定電圧を印加する電圧電源30と、絶縁性基材2と略平行に配置され、ソース電極12と直列に接続された感圧導電体20とを備え、押圧操作に応じて圧力が印加される前記感圧導電体20の主面に平行なxy座標面上において、有機トランジスタ10と感圧導電体20とは異なる位置に並列配置され、押圧操作に応じて電気的に接続可能な圧力センサを提供する。Insulating substrate 2, organic transistor 10 provided on one main surface of insulating substrate 2, voltage power supply 30 for applying a predetermined voltage to source electrode 12 of organic transistor 10, and insulating substrate 2 A pressure-sensitive conductor 20 arranged in parallel and connected in series with the source electrode 12, on an xy coordinate plane parallel to the main surface of the pressure-sensitive conductor 20 to which pressure is applied according to a pressing operation; The organic transistor 10 and the pressure-sensitive conductor 20 are arranged in parallel at different positions and provide a pressure sensor that can be electrically connected according to a pressing operation.
Description
本発明は、フレキシブルな圧力センサ及び圧力センサモジュールに関する。 The present invention relates to a flexible pressure sensor and a pressure sensor module.
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、2012年3月30日に日本国に出願された特願2012−80197号、2012年9月24日に日本国に出願された特願2012−209265号、及び2012年9月24日に日本国に出願された特願2012−209266号に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。 Regarding the designated countries that are allowed to be incorporated by reference, the Japanese Patent Application No. 2012-80197 filed in Japan on March 30, 2012, and the Japanese Patent Application No. 2012 filed in Japan on September 24, 2012 No. 209265 and the contents described in Japanese Patent Application No. 2012-209266 filed in Japan on September 24, 2012 are incorporated herein by reference and made a part of the description of this specification.
この種の技術に関し、有機トランジスタと感圧導電ゴムシートとを組み合わせた圧力センサを面状に配置して柔軟性のあるフレキシブル検知装置が知られている(特許文献1)。 With regard to this type of technology, there is known a flexible flexible detection device in which a pressure sensor in which an organic transistor and a pressure-sensitive conductive rubber sheet are combined is arranged in a planar shape (Patent Document 1).
しかしながら、このフレキシブル検知装置は、感圧ゴムシートが有機トランジスタの上に高さ方向に積層されているので、検知装置の高さが高くなり、薄型化が難しいという問題がある。 However, this flexible detection device has a problem that since the pressure-sensitive rubber sheet is laminated on the organic transistor in the height direction, the height of the detection device is increased and it is difficult to reduce the thickness.
本発明が解決しようとする課題は、薄型の圧力センサ及び圧力センサモジュールを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a thin pressure sensor and a pressure sensor module.
[1]本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面側に設けられた有機トランジスタと、前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、前記絶縁性基材と略平行に配置され、前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備え、押圧操作に応じて圧力が印加される前記感圧導電体の主面に平行なxy座標面上において、前記有機トランジスタと前記感圧導電体とは異なる位置に並列配置され、押圧操作に応じて電気的に接続可能であることを特徴とする圧力センサを提供することにより、上記課題を解決する。 [1] The present invention relates to an insulating base material, an organic transistor provided on one main surface side of the insulating base material, a voltage power source for applying a predetermined voltage to a source electrode of the organic transistor, and the insulating property An xy coordinate parallel to a main surface of the pressure-sensitive conductor to which pressure is applied according to a pressing operation, the pressure-sensitive conductor disposed substantially parallel to the base material and connected in series with the source electrode On the surface, the organic transistor and the pressure-sensitive conductor are arranged in parallel at different positions, and can be electrically connected in accordance with a pressing operation. Solve.
[2]上記発明において、前記絶縁性基材の厚さ方向に平行な前記圧力センサの厚さ方向において、前記感圧導電体の設置面の高さ位置と前記有機トランジスタの設置面の高さ位置との差が所定値未満となるように構成することができる。 [2] In the above invention, in the thickness direction of the pressure sensor parallel to the thickness direction of the insulating base material, the height position of the installation surface of the pressure sensitive conductor and the height of the installation surface of the organic transistor It can comprise so that the difference with a position may become less than predetermined value.
[3]上記発明において、前記感圧導電体の設置面の少なくとも一部と、前記有機トランジスタの設置面の少なくとも一部とは同一の前記xy座標面に形成することができる。 [3] In the above invention, at least a part of the installation surface of the pressure-sensitive conductor and at least a part of the installation surface of the organic transistor can be formed on the same xy coordinate plane.
[4]上記発明において、前記感圧導電体が接続される電極は、前記有機トランジスタのソース電極として構成することができる。 [4] In the above invention, the electrode to which the pressure-sensitive conductor is connected can be configured as a source electrode of the organic transistor.
[5]上記発明において、前記圧力センサが備える前記感圧導電体は、圧力抵抗特性の異なる第1感圧導電層と第2感圧導電層を有し、前記第1感圧導電層は、第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、前記第2感圧導電層は、前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高くなるように構成することができる。 [5] In the above invention, the pressure-sensitive conductor included in the pressure sensor includes a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive conductive layer having different pressure resistance characteristics, and the first pressure-sensitive conductive layer includes: The rate of change in resistance with respect to pressure in the first pressure region is higher than the rate of change in resistance with respect to pressure in the second pressure region other than the first pressure region, and the second pressure-sensitive conductive layer corresponds to the pressure in the second pressure region. The resistance change rate can be configured to be higher than the resistance change rate with respect to the pressure in the second pressure region of the first pressure-sensitive conductive layer.
[6]異なる観点による第2の発明は、入力される押圧力の強さにかかわらず、広い圧力領域において面圧分布の検出精度を維持又は向上させる圧力センサモジュールを提供することを課題とする。
第2の発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に設けられた有機トランジスタと、前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備える圧力センサ又は複数の前記圧力センサから構成される圧力センサ群と、所定領域内に二次元状に配置された前記各圧力センサにそれぞれ接続するワードライン及びビットラインと、を備え、前記ワードライン又はビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記圧力センサ又は前記圧力センサ群は、互いに異なる圧力検出特性を備えることを特徴とする圧力センサモジュールを提供することにより、上記課題を解決する。[6] The second invention from a different viewpoint is to provide a pressure sensor module that maintains or improves the detection accuracy of the surface pressure distribution in a wide pressure region regardless of the strength of the input pressing force. .
According to a second aspect of the present invention, there is provided an insulating base material, an organic transistor provided on one main surface of the insulating base material, a voltage power source for applying a predetermined voltage to a source electrode of the organic transistor, and the source electrode in series. A pressure sensor or a pressure sensor group comprising a plurality of the pressure sensors, and a word line connected to each of the pressure sensors arranged two-dimensionally in a predetermined area And a bit line, and the pressure sensor or the pressure sensor group adjacent to each other along either the word line or the bit line has a pressure detection characteristic different from each other. This solves the above problem.
[7]上記発明において、前記ワードライン若しくは前記ビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記各圧力センサの前記感圧導電体、又は前記ワードライン若しくは前記ビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記各圧力センサ群の前記感圧導電体群は、互いに異なる圧力抵抗特性を備えるように構成することができる。 [7] In the above invention, the pressure sensitive conductors of the pressure sensors adjacent to each other along either the word line or the bit line, or adjacent to either the word line or the bit line. The pressure-sensitive conductor groups of the matching pressure sensor groups can be configured to have different pressure resistance characteristics.
[8]上記発明において、前記互いに隣り合う前記各圧力センサの前記感圧導電体又は前記互いに隣り合う前記各圧力センサ群の前記感圧導電体群のうち、一方の前記感圧導電体又は前記感圧導電体群は、第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、他方の前記感圧導電体又は前記感圧導電体群は、前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記一方の感圧導電体又は前記感圧導電体群の第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高くなるように構成することができる。 [8] In the above invention, one of the pressure-sensitive conductors of the pressure-sensitive conductors of the pressure sensors adjacent to each other or the pressure-sensitive conductor group of the pressure sensor groups adjacent to each other. In the pressure-sensitive conductor group, the resistance change rate with respect to the pressure in the first pressure region is higher than the resistance change rate with respect to the pressure in the second pressure region other than the first pressure region, and the other pressure-sensitive conductor or the pressure-sensitive conductor group. The conductor group has a resistance change rate with respect to the pressure in the second pressure region higher than the resistance change rate with respect to the pressure in the one pressure-sensitive conductor or the second pressure region of the pressure-sensitive conductor group. Can be configured.
[9]上記発明において、前記ワードライン又は前記ビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記各圧力センサの各感圧導電体は、互いに異なる感圧導電性インクを用いて形成することができる。 [9] In the above invention, the pressure-sensitive conductors of the pressure sensors adjacent to each other along either the word line or the bit line can be formed using different pressure-sensitive conductive inks. .
[10]上記発明において、前記ワードライン又は前記ビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記各圧力センサ群の前記感圧導電体群は、互いに異なる感圧導電性インク又は互いに異なる組み合わせの複数の感圧導電性インクを用いて形成することができる。 [10] In the above invention, the pressure-sensitive conductor groups of the pressure sensor groups adjacent to each other along either the word line or the bit line are a plurality of different pressure-sensitive conductive inks or different combinations. The pressure-sensitive conductive ink can be used.
[11]上記発明において、前記圧力センサが備える前記感圧導電体は、圧力抵抗特性の異なる複数の感圧導電層を有するように構成することができる。 [11] In the above invention, the pressure-sensitive conductor included in the pressure sensor can be configured to have a plurality of pressure-sensitive conductive layers having different pressure resistance characteristics.
[12]上記発明において、前記感圧導電体は、第1感圧導電層と第2感圧導電層を含み、前記第1感圧導電層は、第3圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第3圧力領域以外の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、前記第2感圧導電層は、前記第4圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第4圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高く構成することができる。 [12] In the above invention, the pressure-sensitive conductor includes a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive conductive layer, and the first pressure-sensitive conductive layer has a resistance change rate with respect to pressure in a third pressure region. The resistance change rate with respect to the pressure in the fourth pressure region other than the third pressure region is higher, and the second pressure sensitive conductive layer has a resistance change rate with respect to the pressure in the fourth pressure region. The rate of resistance change with respect to the pressure in the fourth pressure region of the layer may be higher.
[13] 異なる観点による第3の発明は、印加される押圧力の強さにかかわらず、押圧操作に対する感度が良好な圧力センサを提供することを課題とする。
第3の発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に設けられた有機トランジスタと、前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、前記電圧電源と前記ソース電極との間に配置され、前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備え、前記感圧導電体は、圧力抵抗特性の異なる第1感圧導電層と第2感圧導電層を有し、前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層との間に空間を形成するスペーサをさらに備えることを特徴とする圧力センサを提供することにより、上記課題を解決する。[13] A third invention according to a different aspect is to provide a pressure sensor having good sensitivity to a pressing operation regardless of the strength of an applied pressing force.
3rd invention is an insulating base material, the organic transistor provided in one main surface of the said insulating base material, the voltage power source which applies a predetermined voltage to the source electrode of the said organic transistor, the said voltage power source, and the said A pressure-sensitive conductor disposed between the source electrode and connected in series with the source electrode, wherein the pressure-sensitive conductor includes a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive layer having different pressure resistance characteristics. Solving the above problem by providing a pressure sensor comprising a conductive layer, and further comprising a spacer that forms a space between the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer To do.
[14]上記発明の前記第1感圧導電層は、第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、前記第2感圧導電層は、前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高くなるように構成することができる。 [14] In the first pressure-sensitive conductive layer of the above invention, the rate of change in resistance with respect to pressure in the first pressure region is higher than the rate of change in resistance with respect to pressure in the second pressure region other than the first pressure region. The pressure-sensitive conductive layer may be configured such that a resistance change rate with respect to the pressure in the second pressure region is higher than a resistance change rate with respect to the pressure in the second pressure region of the first pressure-sensitive conductive layer. it can.
[15]上記発明において、前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層とは、圧力が印加される前記第1感圧導電層の主面と前記第2感圧導電層の主面とが平行になるように配置され、押圧操作に応じて電気的に直列に接続可能であることとなるように構成することができる。 [15] In the above invention, the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer include a main surface of the first pressure-sensitive conductive layer to which pressure is applied and a main surface of the second pressure-sensitive conductive layer. It can arrange | position so that a surface may become parallel and can be electrically connected in series according to pressing operation.
[16]上記発明において、前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層とは、圧力が印加される前記第1感圧導電層の一主面と前記第2感圧導電層の一主面とが互いに向かい合うように配置され、押圧操作に応じて電気的に直列に接続可能となるように構成することができる。 [16] In the above invention, the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer include one main surface of the first pressure-sensitive conductive layer to which pressure is applied and the second pressure-sensitive conductive layer. It can arrange | position so that one main surface may mutually face, and it can comprise so that it can connect electrically in series according to pressing operation.
[17]上記発明において、前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層とは、圧力が印加される前記第1感圧導電層の主面と前記第2感圧導電層の主面に沿うxy座標上において異なる位置に並列配置され、押圧操作に応じて電気的に直列に接続可能となるように構成することができる。 [17] In the above invention, the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer include a main surface of the first pressure-sensitive conductive layer to which pressure is applied and a main surface of the second pressure-sensitive conductive layer. It can be arranged in parallel at different positions on the xy coordinates along the surface, and can be electrically connected in series according to the pressing operation.
[18]上記発明において、前記第1感圧導電層と接触又は接触可能な第1パッド電極と、前記第2感圧導電層と接触又は接触可能な第2パッド電極と、をさらに備え、前記第1パッド電極は、前記ソース電極又は電圧電源の何れか一方に電気的に接続され、前記第2パッド電極は、前記ソース電極又は電圧電源の何れか他方に電気的に接続されるように構成することができる。 [18] In the above invention, further comprising: a first pad electrode that can contact or contact the first pressure-sensitive conductive layer; and a second pad electrode that can contact or contact the second pressure-sensitive conductive layer, The first pad electrode is electrically connected to either the source electrode or the voltage power source, and the second pad electrode is electrically connected to either the source electrode or the voltage power source. can do.
[19]上記発明において、前記第1感圧導電層と前記第1パッド電極との間、又は前記第2感圧導電層と前記第2パッド電極との間に設けられ、当該空間を形成するスペーサをさらに備えるように構成することができる。 [19] In the above invention, the space is provided between the first pressure-sensitive conductive layer and the first pad electrode or between the second pressure-sensitive conductive layer and the second pad electrode. A spacer can be further provided.
[20]上記発明において、前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層は、導電性材料を含む感圧導電性インクを用いて印刷することにより形成された印刷パターンとすることができる。 [20] In the above invention, the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer may have a printing pattern formed by printing using a pressure-sensitive conductive ink containing a conductive material. it can.
第1の発明によれば、押圧操作時に圧力が印加される感圧導電体の主面に平行なxy座標上において、有機トランジスタと感圧導電体とを異なる位置に並列配置するので、厚さの薄い圧力センサを提供することができる。 According to the first invention, the organic transistor and the pressure sensitive conductor are arranged in parallel at different positions on the xy coordinates parallel to the main surface of the pressure sensitive conductor to which pressure is applied during the pressing operation. A thin pressure sensor can be provided.
第2の本発明によれば、異なる圧力検出特性を備える圧力センサ又は圧力センサ群が互いに隣り合うように配置するので、感圧導電体の抵抗値変化を広い圧力領域で大きくすることができる。このため、入力操作時に印加される押圧力が低圧乃至高圧領域に広くバラついても、面圧分布を計測することができる。この結果、入力操作時に印加される押圧力の大小にかかわらず、広い圧力領域において面圧分布の測定精度を維持又は向上させる圧力センサモジュールを提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the pressure sensors or pressure sensor groups having different pressure detection characteristics are arranged adjacent to each other, the resistance value change of the pressure-sensitive conductor can be increased in a wide pressure region. For this reason, even if the pressing force applied at the time of the input operation varies widely in the low pressure to high pressure region, the surface pressure distribution can be measured. As a result, it is possible to provide a pressure sensor module that maintains or improves the measurement accuracy of the surface pressure distribution in a wide pressure region regardless of the magnitude of the pressing force applied during the input operation.
第3の本発明によれば、有機トランジスタのソース電極と電圧電源との間に、ソース電極と直列に接続される感圧導電体を圧力特性の異なる第1感圧導電層と第2感圧導電層とから構成し、これらを押圧操作に応じて電気的に接続可能なように空間を介して配置するので、広い圧力領域におけるソース−ドレイン間の電位差の変動量を大きくすることができるとともに、押圧操作時における第1感圧導電層と第2感圧導電層の可動領域を確保することができる。この結果、押圧力の強さにかかわらず押圧力に対する感度が良好であり、押圧操作に応じて導通状態と絶縁状態とが切り替わるオンオフの認識感度を向上させた圧力センサを提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, the pressure-sensitive conductor connected in series with the source electrode is connected between the source electrode of the organic transistor and the voltage power source. Since it is composed of conductive layers and these are arranged through a space so that they can be electrically connected in accordance with the pressing operation, the amount of variation in the potential difference between the source and drain in a wide pressure region can be increased. The movable region of the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer during the pressing operation can be ensured. As a result, it is possible to provide a pressure sensor that has good sensitivity to the pressing force regardless of the strength of the pressing force, and has improved on-off recognition sensitivity in which the conduction state and the insulating state are switched according to the pressing operation.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係る圧力センサを図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る圧力センサをマトリックス状に配置した圧力センサモジュールであって、これをタッチパネル式入力装置に適用した例を説明する。<First Embodiment>
Hereinafter, a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which the pressure sensor module according to the present invention is a pressure sensor module in which the pressure sensors are arranged in a matrix and is applied to a touch panel type input device will be described.
本実施形態の圧力センサ1は、押圧操作(タッチ操作)を受け付ける所定の操作面に沿ってマトリックス状に配置され、タッチパネルディスプレイを構成する。なお、本実施形態の圧力センサ1の用途は、タッチパネルディスプレイに限定されず、指紋センサなどの各種センサや、スイッチなどの各種装置のインターフェイスに適用することができる。
The
図1は圧力センサモジュールの単位構成となる、有機トランジスタ(FET)10と感圧導電体20とを組み合わせた圧力センサ1の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a
図1に示すように、本実施形態の圧力センサ1は、有機トランジスタ10と、感圧導電体20と、電圧電源30とを備える。本実施形態の圧力センサ1では、感圧導電体20は、電圧電源30と有機トランジスタ10の間に設けられており、有機トランジスタ10のソース電極12と感圧導電体20とが直列に接続された構造となっている。
As shown in FIG. 1, the
また、同図に示すように、本実施形態の有機トランジスタ10は、有機半導体層15を用いたトランジスタであり、有機半導体層15とともにゲート電極11と、ソース電極12と、ドレイン電極13とを備える。本実施形態の電圧電源30は、有機トランジスタ10のソース電極12に所定電圧VDDを印加する。有機トランジスタ10は、所定電圧VDDの印加時におけるソース-ドレイン間の電流値に応じた信号を外部の信号処理装置40へ出力する。信号処理装置40は有機トランジスタ10から取得した信号に基づいて、押圧操作に係る押圧位置又は押圧力を検出する。As shown in the figure, the
本実施形態において、感圧導電体20は、電圧電源30と有機トランジスタ10の間に設けられている。有機トランジスタ10のソース電極12と感圧導電体20とは直列に接続された構造となっている。
In the present embodiment, the pressure-
有機トランジスタ10がオン状態になるようにワードライン(WL)の電圧(VWL)と電源電圧VDDを設定すると、有機トランジスタ10の出力特性の線形領域において、ソース-ドレイン間を流れる電流量は、ソース-ドレイン間の電位差に比例して変化する。また、電圧電源30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、ソース電極12と直列に接続された感圧導電体20の抵抗値に依存する。When the
本実施形態における感圧導電体20は、押圧により受けた圧力に応じて抵抗値が変化するので、本実施形態の有機トランジスタ10において可変抵抗部材として機能する。つまり、圧力印加により感圧導電体20の抵抗値が低下すると、ソース−ドレイン間の電位差は大きくなり、流れる電流量は増加する。この電流量の変化を検知することにより、押圧操作時において圧力センサ1に印加される圧力量を検出することができる。感圧導電体20については、後に詳述する。
Since the resistance value of the pressure-
続いて、図2及び図3に基づいて、本実施形態の圧力センサ1の構造を説明する。図2は圧力センサ1の単位構成を示す断面図であり、図3のII-II断面図でもある。図3は図2に示す圧力センサ1のIII-III断面図である。図2に示すように、有機トランジスタ10を構成するゲート電極11、ソース電極12、ドレイン電極13は、絶縁性基材2の一方主面側に形成され、ゲート絶縁層14に覆われたゲート電極11の上(積層方向に沿う図面の上方向、以下同じ)には、有機半導体層15が形成されている。この有機半導体層15の上には絶縁層17が形成されている。有機半導体層15を保護する絶縁層17は一層であってもよいし複数層であってもよい。
Then, based on FIG.2 and FIG.3, the structure of the
感圧導電体20の主面は、押圧操作に応じて主に矢印F方向に沿う圧力が印加される。この感圧導電体20の主面は、図中に示す座標系においてxy座標面と面平行である。ちなみに、本実施形態においては、操作面Pを備えるカバー部材50の主面、有機トランジスタ10が形成される絶縁性基材2の主面もxy座標面と面平行である。
The main surface of the pressure-
図2に示すように、本実施形態の圧力センサ1において、絶縁性基材2の主面側には、有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13(有機トランジスタ10)と、感圧導電体20の第1感圧導電層21とが、異なる領域に形成されている。つまり、図2及び3に示すように、感圧導電体20の主面と平行なxy座標面上において、感圧導電体20(第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22)と有機トランジスタ10(有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13)とは、異なる位置に、重なり合うことなく、並列配置されている。
As shown in FIG. 2, in the
このように、有機トランジスタ10と感圧導電体20とを、重なり合わないように並列配置したことにより、圧力センサ1の薄型化を図ることができる。また、感圧導電体20と有機トランジスタ10とを重ねて構成した場合には、感圧導電体20に押圧力を印加するときに、有機トランジスタ10にも押圧力が印加されてしまうという不都合が生じるが、本実施形態のように並列配置することにより、このような不都合を解消することができる。
As described above, the
特に限定されないが、本実施形態の圧力センサ1では、絶縁性基材2の厚さ方向に平行な圧力センサ1の厚さ方向において、感圧導電体20の設置面の高さ位置と有機トランジスタ10の設置面の高さ位置との差が所定値未満となるように構成する。具体的に、有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13の部材のうちの何れか一つの部材における絶縁性基材2に対する設置面の高さと、感圧導電体20の絶縁性基材2に対する設置面の高さとの高低差が所定値未満となるように構成する。もちろん、絶縁性基材2との間に他の部材が介在した態様、つまり、絶縁性基材2上に他の部材が積層され、その他の部材の上に有機トランジスタ10(構成部材を含む)及び/又は感圧導電体20が設置された態様も含まれる。
Although not particularly limited, in the
同図に示す例において、本実施形態の有機トランジスタ10は、この有機トランジスタ10を構成する部材である有機半導体層15の最も低い部分(図中下側の一部)がゲート絶縁層14の上(主面)に接した状態で、絶縁性基材2の上側に設置されている。絶縁性基材2の主面を基準としたときの有機トランジスタの高さはd1である。また、本実施形態の感圧導電体20は、その第1感圧導電層21がゲート絶縁層14の上に形成された電極(ソース電極12、第1パッド電極18)上(主面)に接した状態で設置されている。絶縁性基材2の主面を基準としたときの第1感圧導電層21の設置面の高さはd2である。有機トランジスタ10(有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15その他の部材を含む、以下同じ)の設置面の高さ位置d1と第1感圧導電層21の設置面の高さ位置d2との高低差はdである。本実施形態の圧力センサ1は、この高低差dが所定値未満であることを特徴とする。圧力センサ1の厚さを薄くする観点から、高低差dは圧力センサ1の厚さに所定割合を乗じて設定することができる。また、圧力センサ1において厚さのある部材である絶縁性基材2の厚さに所定割合を乗じて設定することもできる。本例において、第1感圧導電層21の設置面の高さ位置と有機トランジスタ10の設置面の高さ位置と差は、0.05μm以上、50μm以下、さらに、0.05μm以上、30μm以下、さらにまた、0.05μm以上、10μm以下とすることができる。本例の有機半導体層15の設置面の高さ位置d1と第1感圧導電層21の設置面の高さ位置d2との高低差dは、電極(ソース電極12、第1パッド電極18)の厚さに相当し、0.05μm以上、10μm以下となる。
In the example shown in the figure, the
また、高さ位置の差(高低差)が所定値未満という内容には、高低差がゼロの場合、つまり、有機トランジスタ10(有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15その他の部材を含む)の設置面の少なくとも一部と感圧導電体20の設置面の少なくとも一部とが絶縁性基材2の主面と平行なxy座標面上に形成される場合をも含む。図2に示す本実施形態の感圧センサ1においては、有機トランジスタ10の有機半導体層15の底面(設置面)は、ゲート絶縁層14の主面、ドレイン電極13の上側の主面、ソース電極12の上側の主面と接している。第1感圧導電層21の底面(設置面)はソース電極12の上側の主面と接している。つまり、絶縁性基材2の主面上に形成されたソース電極12の上側の主面(絶縁性基材2の主面と平行なxy座標面)を基準とすると、有機半導体層15の底面(設置面)の一部の高さと、第1感圧導電層21の底面(設置面)の一部の高さは同じであり、その高低差はゼロである。
The difference in height position (height difference) is less than a predetermined value when the height difference is zero, that is, the organic transistor 10 (including the
このように、有機トランジスタ10と感圧導電体20とを重なり合わないように、並列配置したうえに、有機トランジスタ10と感圧導電体20との設置面の高さを所定値未満とすることにより、圧力センサ1のさらなる薄型化を図ることができる。
As described above, the
図2に示すように、本実施形態の感圧導電体20は、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22を有し、これら第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間には空間23が形成されている。本実施形態では、絶縁性基材2とカバー部材50との間に接着層61a,61bを介在させてスペーサ60を配置し、このスペーサ60が第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間、及び有機半導体層15を覆う絶縁層17とカバー部材50との間に空間23を形成する。カバー部材50の他方主面(図中下側の主面)には、第2感圧導電層22が形成されている。図2に示す例では、第1感圧導電層21の一主面21Aと第2感圧導電層22の一主面22Aとは、図中矢印F方向に沿う押圧力が印加される面であり、両主面21A,22Aは略平行乃至平行に配置されている。また、両主面21A,22Aは押圧力が印加される方向(図中F方向)に対して略垂直乃至垂直に配置されている。さらに、第1感圧導電層21の一主面21Aと第2感圧導電層22の一主面22Aとは空間23を介して互いに向かい合うように配置されている。
As shown in FIG. 2, the pressure-
図2及び図3に示す本実施形態のスペーサ60は、有機トランジスタ10の配置領域に、有機トランジスタ10を収容するための第1空間231を形成する第1開口部62Aと、感圧導電体20の配置領域に、感圧導電体20を収容するための第2空間232を形成する第2開口部62Bとを有する。第1開口部62A及び第2開口部62B以外の部分は中実又は強度を維持できる構造(ハニカム構造など)とすることが好ましい。本実施形態において、第1開口部62Aの開口面積は第2開口部62Bの開口面積よりも小さい。有機トランジスタ10を収容する第1空間231を形成する第1開口部62Aを小さくし、感圧導電体20を収容する第2空間232を形成する第2開口部62Bを大きくすることにより、押圧操作時において感圧導電体20への押圧力の印加を妨げることなく、有機トランジスタ10に印加される押圧力を抑制することができる。有機トランジスタ10にかかる押圧力を低減することができるので、有機トランジスタ10の出力変動を抑制し、圧力センサ1の検出精度を向上させることができる。また、有機トランジスタ10にかかる押圧力を低減することができるので、有機トランジスタ10の機械的消耗を防ぐことができ、圧力センサ1の製品寿命を延長させることができる。
The
本実施形態のスペーサ60は、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性基材により構成することができる。スペーサ60が構成する開口部(空間23の平面又は底面)は操作スイッチの大きさに応じて適宜に設定することができる。本例のスペーサ60は、接着層61a,61bによりゲート絶縁層14及びカバー部材50に固定されている。接着層61a,61bを含めたスペーサ60の厚さ(空間23の高さ)は、50μm〜200μm、好ましくは75μm〜150μm程度、さらに好ましくは100μm以下とすることができる。本例のスペーサ60の厚さは75μm以下である。
The
スペーサ60及び接着層61a,61bにより形成される空間232には、第1パッド電極18、第2パッド電極19、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22が収容されている。第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間には空間23が形成されており、接触離間が可能である。本例の第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は30μm程度である。第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は特に限定されず、ゲート絶縁層14の厚さ、カバー部材50の厚さ、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22の厚さ、スペーサ60の厚さ、各感圧導電層21,22の圧力抵抗特性、押圧操作時に印加される押圧力の大きさ、オンオフ識別のための閾値などの各要因を考慮して実験に基づいて適宜に設定することができる。
In the
ユーザにより押圧操作がなされ、カバー部材50が図2の矢印F方向に沿って押圧されると、第1感圧導電層21の一主面21Aと第2感圧導電層22の一主面22Aには矢印F方向の押圧力が印加されるので、カバー部材50側に配置された第2感圧導電層22は空間23内をゲート絶縁層14側へ移動する。そして、第2感圧導電層22が第1感圧導電層21に接触すると、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは電気的に直列に接続されて導通状態(オン状態)となる。他方、印加していた押圧力を解除すると、第2感圧導電層22は第1感圧導電層21から離隔し、空間23内をカバー部材50側へ移動する。このように、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に形成された空間23は、第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22の可動領域となるので、押圧操作に応じて第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触又は離隔させることができる。第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させるためには、第2感圧導電層22を空間23の厚さに相当する距離だけ移動させるための押圧力を与える必要がある。所定値以上の押圧力が印加された場合に、第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させることができるので、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の接触によるオン状態と、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の離隔によるオフ状態とを明確に識別することができる。
When the user performs a pressing operation and the
ちなみに、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に空間23を形成することなく、直接接触するように積層させることも可能である。この感圧導電層は押圧されたときに電流が流れるので、押圧することなく、単に接触している状態では、ほぼ絶縁状態に近く、電流が流れたとしても微小である。一方、押圧操作(押圧力の印加)を開始すると、押圧力に応じて流れる電流値は高くなる。このような構成の感圧導電体20は、押圧力の印加に応じて電流値を制御できる点には優れているが、押圧操作がされているかの押圧力の印加の有無、つまりオンオフのタイミングを検出することが難しい場合がある。本実施形態の感圧導電体20は、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に空間23を構成し、押圧操作により第2感圧導電層22が空間23を移動して第1感圧導電層21に接触したときにオン状態が識別される。オン状態が識別されるためには所定量以上の押圧力を要するため、ある所定量以上の押圧力を与えた場合に導通状態(オン状態)と判断することができる。本実施形態では、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが移動可能な空間23を形成することにより、押圧操作に応じたオンオフの認識感度を向上させている。
Incidentally, the first pressure-sensitive
本実施形態の圧力センサ1は、第1感圧導電層21と接触又は接触可能な第1パッド電極18と、第2感圧導電層22と接触又は接触可能な第2パッド電極19と、をさらに備え、第1パッド電極18は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか一方に電気的に接続され、第2パッド電極19もソース電極12又は電圧電源30の何れか他方に電気的に接続されるように構成することができる。
The
図2に示す例において、本実施形態の感圧導電体20の下側に配置された第1感圧導電層21の図中下側面に接するように、第1パッド電極18が形成されている。この第1パッド電極18は有機トランジスタ10のソース電極12としても機能する。つまり、一の電極が有機トランジスタ10のソース電極12として機能するとともに、感圧導電体20の第1パッド電極18としても機能する。このように構成し、構成部材数を減少させることにより、圧力センサ1の更なる薄型化を図ることができる。また、第1パッド電極18とソース電極12とは、同時に形成することができるので、製造コストも低減することができる。
In the example shown in FIG. 2, the
第1感圧導電層21(感圧導電体20)は第1パッド電極18及びソース電極12と電気的に直列に接続されている。また、同図に示すように、感圧導電体20の上側に配置された第2感圧導電層22の図中上面側、つまりカバー部材50と第2感圧導電層22との間には、第2パッド電極19が形成されている。この第2パッド電極19を介して、第2感圧導電層22は、電圧電源30と電気的に接続している。電圧電源30と接続された第2パッド電極19と第1パッド電極18とは、感圧導電体20(感圧導電層21,22)を介して導通可能である。なお、図2では、第1感圧導電層21が第2感圧導電層22の下側に配置された例を示すが、第2感圧導電層22を下側、つまりゲート絶縁層14側に配置することもできる。
The first pressure-sensitive conductive layer 21 (pressure-sensitive conductor 20) is electrically connected to the
ここで、第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22を含む感圧導電体20について説明する。本実施形態の感圧導電体20は、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性インクを用いて印刷形成した感圧導電層、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性材料を薄く形成した感圧導電層、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性シートをスライスした感圧導電層により構成することができる。
Here, the pressure-
特に限定されないが、導電性粒子としては、金属粒子や、インジュウムドープ酸化錫などの半導体粒子や、カーボン粒子を用いることができる。弾性粒子としては、有機弾性フィラー、無機酸化物フィラーを用いることができる。有機弾性フィラーとしては、シリコーン系、アクリル系、スチレン系、ウレタン系などのポリマーや、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12などからなる粒子を用いることができる。粒子は球状であることが好ましい。バインダとしては、シリコーンゴム系材料、ポリウレタン系樹脂材料、エポキシ系樹脂材料、フェノール系樹脂材料、ポリエステル系樹脂材料などを用いることができる。特に、ポリエステル系樹脂、なかでも共重合ポリエステル樹脂を含むバインダは、感圧導電層21,22が形成される基材との接着性を向上させることができる。バインダとしては、架橋系のもの、例えば、イソシアネート化合物、アミン化合物を用いることができる。
Although not particularly limited, as the conductive particles, metal particles, semiconductor particles such as indium-doped tin oxide, or carbon particles can be used. As the elastic particles, organic elastic fillers and inorganic oxide fillers can be used. As the organic elastic filler, particles made of polymers such as silicone, acrylic, styrene, and urethane, nylon 6,
特に限定されないが、感圧導電性インクとしては、例えば、シリコーン材料にグラファイトが分散されたものや、ポリエステルレジンに銀粒子が分散されたものを用いることができる。これに限定されず、出願時において知られ又は市販されている感圧導電性インクを適宜に用いることができる。 Although not particularly limited, as the pressure-sensitive conductive ink, for example, one in which graphite is dispersed in a silicone material or one in which silver particles are dispersed in a polyester resin can be used. However, the pressure-sensitive conductive ink known at the time of filing or commercially available can be appropriately used.
また、本実施形態の感圧導電体20は、導電性粒子が弾性のある高分子ゴムなどに分散された材料等からなる感圧導電性シートを薄く形成した感圧導電層を有するものであってもよい。特に限定されないが、本実施形態の感圧導電層としては、例えば、シリコーンゴムにグラファイトを添加して形成された感圧導電材料を薄層状に形成したものを用いることができる。感圧導電体20は圧力印加によりシリコーンゴムなどの弾性粒子が圧縮されると、導電物質である金属粒子やグラファイトなどの導電性材料が相互に接触し、導電経路が形成されて抵抗値が減少するという原理となっている。つまり、感圧導電体20を押圧して圧力を印加すると、この圧力印加によって感圧導電体20の抵抗値が低下するので、ソース-ドレイン間の電位差は大きくなり、流れる電流量が増加する。感圧導電体20に与える押圧力と電流量とを予め取得しておけば、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)を検知することができる。
Further, the pressure-
ちなみに、感圧導電ゴムシートの一般的な厚さが100μmであり、これをスライスせずにそのまま使用すると感圧導電体20も厚くなり、圧力センサ1の厚さも厚くなってしまう。これに対し、本実施形態のように、感圧導電層21、22を、感圧導電性インクを用いてスクリーン印刷で形成したり、感圧導電材料を薄く引き延ばして形成したり、感圧導電ゴムシートを薄くスライスして形成することにより、その厚さを30μm以下程度にすることができるので、感圧導電体20の厚さを薄くし、ひいては圧力センサ1の低背化を図ることができる。
Incidentally, the general thickness of the pressure-sensitive conductive rubber sheet is 100 μm, and if it is used as it is without slicing, the pressure-
また、本実施形態において、感圧導電体20を構成する第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは、その圧力抵抗特性が異なる。本実施形態の圧力抵抗特性とは、押圧時における印加圧力値に対する抵抗値の変化の態様である。圧力抵抗特性は、所定の印加圧力値の領域における抵抗値、抵抗値の変化量などに基づいて評価することができる。
In the present embodiment, the first pressure-sensitive
ここで、異なる圧力抵抗特性の感圧導電層21,22を電気的に直列に接続して用いる理由を説明する。図4に、シリコーン材料にグラファイトを分散させて形成された材料(インク)を印刷して形成した第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の圧力抵抗特性を示す。図4に示す第1感圧導電層21は、押圧時における印加圧力が20kPa未満の低圧領域において比較的に高い(大きい)抵抗変化率を示すが、20kPa以上の中高圧領域において、抵抗変化率が急激に低く(小さく)なる。このような感圧導電層のみを感圧導電体20として用いると押圧時の印加圧力が20kPa以上となった場合の圧力変化を正確に検出することができず、圧力センサの感度が低くなる。他方、押圧時の印加圧力が20kPa以上の領域で抵抗変化率の高い感圧導電層のみを用いると、今度は印加圧力が20kPa未満の領域で圧力センサの感度が低くなる。
Here, the reason why the pressure-sensitive
本実施形態では、第1感圧導電層21と、第1感圧導電層21と圧力抵抗特性が異なる第2感圧導電層22とをスペーサ60により形成された空間23を介して向かい合うように配置し、感圧導電体20を構成する。第2感圧導電層22は、押圧時における印加圧力が20kPa以上の領域において、図4に示すように第1感圧導電層21の抵抗変化率よりも高い抵抗変化率を有する。先述したように、押圧操作時において、押圧力を受けるカバー部材50側に配置された第2感圧導電層22は、押圧操作に呼応して第1感圧導電層21側に移動する。第2感圧導電層22は、第1感圧導電層21に接触し、電気的に直列に接続される。
In the present embodiment, the first pressure-sensitive
このように異なる圧力抵抗特性を有する第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とを電気的に直列に接続可能なように配置(平行配置、対向配置、並列配置を含む)すると、接続時においては、図4に示す「直列接続時の合成抵抗値」のように、印加圧力が20kPa未満の低圧領域だけではなく、印加圧力が20kPa以上の中高圧領域でも、高い抵抗変化率を示す。つまり、図4に示す第1感圧導電層21や第2感圧導電層22が電気的に直列に接続された感圧導電体20の圧力抵抗特性は、第1感圧導電層21又は第2感圧導電層22の単独の圧力抵抗特性よりも、印加圧力の広い領域において高い抵抗変化率を示す。なお、図4には、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とを積層させた場合の感圧導電体20の圧力抵抗特性を示している。図2に示すように、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とを、空間23を介して向かい合うように配置し、押圧力が印加された場合に電気的に直列に接続されるように構成された感圧導電体20の圧力抵抗特性も、押圧開始時及び押圧解除時以外は、同様の圧力抵抗特性を示す。
When the first pressure-sensitive
特に限定されないが、本実施形態では、押圧時における印加圧力の第1圧力領域(低圧領域に相当)における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域(中高圧領域に相当)における圧力に対する抵抗変化率よりも高い第1感圧導電層21と、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1感圧導電層の圧力に対する抵抗変化率よりも高い第2感圧導電層22と、を少なくとも含むように感圧導電体20を構成することができる。上記圧力抵抗特性を示す第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22は、さらに異なる圧力抵抗特性の複数の層から構成することもできる。
Although not particularly limited, in this embodiment, the resistance change rate with respect to the pressure in the first pressure region (corresponding to the low pressure region) of the applied pressure at the time of pressing is the second pressure region (corresponding to the medium and high pressure region) other than the first pressure region. The first pressure-sensitive
第1感圧導電層21の圧力抵抗特性に偏りがあり、押圧時における印加圧力の第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い場合、つまり第2圧力領域における抵抗変化率が低い場合には、この第1感圧導電層21のみを用いると第2圧力領域における感度が低くなる可能性がある。このような第2圧力領域において低下する感度を補うため、本実施形態では、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い第2感圧導電層22を、押圧操作時に第1感圧導電層21に電気的に直列に接続可能なように配置して圧力抵抗特性が合成された感圧導電体20を利用する。
The pressure resistance characteristic of the first pressure-sensitive
このように、印加圧力の領域(値域)によって異なる抵抗変化率を示す複数の感圧導電層21,22を用いることにより、ある印加圧力の領域で抵抗変化率が低い第1感圧導電層21を用いても、その印加圧力の領域で抵抗変化率が高い第2感圧導電層22を電気的に直列に接続可能なように配置することで、第1感圧導電層21の圧力抵抗特性を補うことができ、結果として広い範囲で抵抗変化率の高い合成された圧力抵抗特性を得ることができる。この結果、第1圧力領域においても第2圧力領域においても圧力センサとしての感度を良好に保つことができる。
As described above, by using the plurality of pressure-sensitive
ここで、感圧導電体20(感圧導電層21,22)の圧力抵抗特性を調整する手法(任意の圧力抵抗特性の感圧導電体20を得る手法)について説明する。
Here, a method for adjusting the pressure resistance characteristic of the pressure-sensitive conductor 20 (the pressure-sensitive
まず、感圧導電層21,22を、シリコーン材料にグラファイト及び/又は導電性粒子を分散させた感圧導電性インクを用いたスクリーン印刷で形成する場合や、感圧導電層21,22として、シリコーンゴムにグラファイト及び/又は導電性粒子を添加した感圧導電性シートの薄層を用いる場合には、グラファイト及び/又は導電性粒子などの導電性材料の添加量を変えることで各感圧導電層の圧力抵抗(P−R)特性を調整することが可能である。
First, when the pressure-sensitive
また、感圧導電層21,22を形成する感圧導電性インクに、弾性粒子としてシリコーン粒子が含まれている場合には、このシリコーン粒子の割合を変更することができる。具体的には、シリコーン粒子の割合を減らすと低圧領域における抵抗値の変化量を高くすることができ、シリコーン粒子の割合を増やすと中高圧領域における抵抗値の変化量を高くすることができる。
When the pressure-sensitive conductive ink forming the pressure-sensitive
感圧導電層21,22として、シリコーンゴムにグラファイトを添加した感圧導電性シートの薄層を用いる場合には、感圧導電層21,22の硬度を調整することにより、これらの圧力抵抗特性を変化させることができる。硬度が異なると押圧されたときの感圧導電層21,22の圧縮度が異なるため抵抗値も変化するからである。例えば、本実施形態の感圧導電層21,22として、シリコーンゴムなどのゴム系材料製のシートを用いることができるが、この場合は、シリカ系粉体充填剤などの硬度調整剤を用いてシリコーンゴムの硬度を調整することができる。特に限定されないが、本実施形態では、ゴム系材料の全量に対して第1の添加率で硬度調整剤が添加された材料からなる第1感圧導電層21と、硬度調整剤がゴム系材料の全量に対する第1の添加率とは異なる第2の添加率で添加された材料からなる第2感圧導電層22と、を積層して感圧導電体20を構成することができる。第1の添加率と第2の添加率との大小関係は特に限定されず、硬度調整剤に応じて適宜に設定することができる。
In the case where a thin layer of a pressure-sensitive conductive sheet obtained by adding graphite to silicone rubber is used as the pressure-sensitive
例えば、硬度調整剤としてシリカ系粉体充填剤を用いた場合において、感圧導電層21、22のゴム系材料に対するシリカ系粉体充填剤の添加量が多いと、ゴム硬度が高く(硬く)なる傾向があり、逆に添加量が少ないとゴム硬度が低く(柔らかく)なる傾向がある。このため、本実施形態では、ゴム系材料の全量に対して第1の添加率でシリカ系粉体充填剤を添加したゴム系材料で作製された硬い第1感圧導電層21と、ゴム系材料の全量に対して第1の添加率よりも低い第2の添加率でシリカ系粉体充填剤を添加したゴム系材料で作製された柔らかい第2感圧導電層22とを対向して配置して、圧力抵抗特性が合成された所望の感圧導電体20を構成することができる。
For example, when a silica-based powder filler is used as the hardness adjusting agent, if the amount of the silica-based powder filler added to the rubber-based material of the pressure-sensitive
なお、感圧導電層21、22のゴム硬度を低く(柔らかく)する場合には、硬度調整剤として、シリコーン系のオイルを添加する又はシリコーン系のオイルの添加量を増やすという手法を用いることもできる。つまり、硬い感圧導電層21、22を得る場合には粉分の多いシリコーンゴムを用い、柔らかい感圧導電層21、22を得る場合には、オイル分が多いシリコーンゴムを用いることができる。
In the case where the rubber hardness of the pressure-sensitive
本実施形態では、グラファイトの添加量、シリカ系粉体充填剤などの硬度調整剤の添加量、シリコーン系のオイルの添加量によって圧力抵抗特性を調整することができるので、用いる感圧導電層21,22の圧力抵抗特性と上記添加量との関係を予め対応づけておけば、上記添加量を調整することにより任意の圧力抵抗特性の感圧導電層21,22を作製し、これを用いて所望の圧力抵抗特性の感圧導電体20を構成することができる。この結果、所望の圧力抵抗特性の圧力センサ1を得ることができる。
In this embodiment, the pressure resistance characteristic can be adjusted by the addition amount of graphite, the addition amount of a hardness adjusting agent such as a silica-based powder filler, and the addition amount of silicone-based oil. , 22 is associated in advance with the addition amount, pressure-sensitive
このように、相対的に低い圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層21と、中高圧の圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層22とを電気的に接続可能なように配置して感圧導電体20を構成し、これを電圧電源30と有機トランジスタ10のソース電極12の間に電気的に直列に挿入することにより、広い圧力領域で大きい抵抗変化が起きるため、ソース-ドレイン間の電位差も大きくなり、結果として、広い圧力領域で感度の良い圧力センサ1を提供することができる。
In this manner, the pressure-sensitive
続いて、圧力センサモジュール100について説明する。図5は、上述した構成の圧力センサ1を複数準備し、これを縦横に(xy軸に沿って)所定ピッチで二次元状に配置した圧力センサモジュールの回路図である。図5に示すように、圧力センサ1は所定領域P内に配列される。この所定領域Pにおける圧力センサ1の配列方向(xy軸方向)に沿って、ワードラインWLとビットラインBLとが配線されている。本例では、ワードラインWLはx軸方向に沿って配線され、ビットラインBLはy軸方向に沿って配線されている。有機トランジスタ10はワードラインWL及びビットラインBLを介して信号処理装置40へ検出した信号及び自己のアドレス信号を送出する。
Next, the
本実施形態においては、同じ圧力検出特性の圧力センサ1を二次元状に配列してもよいし、異なる圧力検出特性の圧力センサ1を二次元状に配列してもよい。ここでいう圧力検出特性は、先述した圧力に対する検出特性を含む。本実施形態では、感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることにより、又は感圧導電層21、22の圧力抵抗特性を変化させることにより圧力センサ1の圧力検出特性を変化させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態における圧力センサモジュール100では、ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う二つの圧力センサ1が、互いに異なる圧力検出特性を有するように二次元状に配列されている。
In the
図6A〜図6Dは所定領域P1内において二次元に配置された圧力センサの模式図である。具体的に本実施形態では、図6Aに示すように、一の圧力検出特性を備える圧力センサ1(1A)と他の圧力検出特性を備える圧力センサ1(1B)とを互い違いに(千鳥格子状に)配列する。 6A to 6D are schematic views of pressure sensors arranged two-dimensionally within the predetermined region P1. Specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 6A, the pressure sensor 1 (1A) having one pressure detection characteristic and the pressure sensor 1 (1B) having another pressure detection characteristic are staggered (staggered lattice). Arranged).
また、図6Bに示すように、ビットラインBLの配線方向(図中y軸方向)に沿って同じ圧力検出特性を有する圧力センサ1を配列してもよいし、図6Cに示すように、ワードラインWLの配線方向(図中x軸方向)に沿って同じ圧力検出特性を有する圧力センサ1を配列してもよい。なお、本実施形態においては、互いに異なる圧力検出特性の圧力センサ1が隣り合うように、複数の圧力センサ1を二次元に配列することを要件とするので、さらに異なる第3の圧力検出特性の圧力センサ1を配列に加えてもよい。
Further, as shown in FIG. 6B, the
また、複数の圧力センサ1により構成された圧力センサ群1においても同様である。図6Dに示すように、本実施形態の圧力センサ群1は9つの単体の圧力センサ1(図1〜4参照)により構成されている。9つの各圧力センサ1は同じ圧力検出特性を備えるものであってもよいし、異なる圧力検出特性を備えるものであってもよい。ただし、9つの圧力センサ1により構成される圧力センサ群1Aは、一つの圧力センサ群1Aとして特定の圧力検出特性を備える。同様に、9つの圧力センサ1により構成される圧力センサ群1Bは圧力センサ群1Aとは異なる特定の圧力検出特性を備える。そして、ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う二つの圧力センサ群1は、互いに異なる圧力検出特性を有する。具体的に本実施形態では、図6Dに示すように、圧力センサ1の集合体として一の圧力検出特性を備える圧力センサ群1(1A)と他の圧力検出特性を備える圧力センサ群1(1B)とを互い違いに(千鳥格子状に)配列する。もちろん、さらに異なる第3の圧力検出特性の圧力センサ群1を配列に加えてもよい。図6Dは、図6Aに対応する圧力センサ群1の配列例であるが、圧力センサ群1において図6B、図6Cに示す態様で配列することも可能である。
The same applies to the
異なる圧力検出特性の圧力センサ1は、先述した感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることにより得ることができる。本実施形態では、ワードラインWL若しくはビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ1の感圧導電体20、又はワードラインWL若しくはビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ群1の感圧導電体群20は、互いに異なる圧力抵抗特性を備える。感圧導電体20又は感圧導電体群20の圧力抵抗特性を変化させるために、本実施形態では、感圧導電体20を構成する材料の組成を変化させる、又は感圧導電体20の感圧導電層21、22を構成する材料の組成を変化させる。もちろん、異なる圧力抵抗特性を備える感圧導電層21と感圧導電層22との組み合わせを変化させることにより、各圧力センサ群1の感圧導電体群20の圧力抵抗特性を変化させてもよい。
The
本実施形態では、ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ1の各感圧導電体20を、互いに異なる感圧導電性インクを用いて形成する。感圧導電体20を形成する感圧導電性インクの種類は単一であってもよいし、複数種類であってもよい。使用する単一の感圧導電性インクの種類が同一でない、又は組み合わせて使用する複数の感圧導電性インクの種類が同一でなければよい。たとえば、互いに隣り合う各圧力センサ1の感圧導電体20のうち、一方の感圧導電体20は、図4において説明した第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、他方の感圧導電体20は、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、一方の感圧導電体20の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。これは、感圧導電体群20についても同様である。つまり、互いに隣り合う各圧力センサ群1の感圧導電体群20のうち、一方の感圧導電体群20は、図4において説明した第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、他方の感圧導電体群20は、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、一方の感圧導電体群20の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。なお、本明細書において、圧力抵抗特性を規定する第1〜第4圧力領域及びその抵抗変化率はそれぞれ任意の値である。
In the present embodiment, the pressure-
上述したように感圧導電体20が第1感圧導電層21と第2感圧導電層22などの複数の感圧導電層を含む場合には、感圧導電体20が有する感圧導電層は圧力抵抗特性が異なる。一の感圧導電体20を形成する場合において、これに含まれる感圧導電層の形成に使用する単一の感圧導電性インクの種類が同一でない、又は組み合わせて使用する複数の感圧導電性インクの種類や配合率が同一でなければよい。つまり、第1感圧導電層21は、所定の第3圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、所定の第3圧力領域以外の所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、第2感圧導電層22は、所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1感圧導電層21の所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。ここで第3圧力領域は図4において説明した第1圧力領域に対応する。第3圧力領域と第1圧力領域とは同じ領域値であってもよいし、異なる領域値であってもよい。同様に、第4圧力領域は図4において説明した第2圧力領域に対応する。第4圧力領域と第2圧力領域とは同じ領域値であってもよいし、異なる領域値であってもよい。
As described above, when the pressure-
また、上述のように感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることに加えて又はこれに代えて、圧力センサ1のソース−ドレイン間のチャネル幅やチャネル長を変えることにより、有機トランジスタ10の抵抗値を変更させて、圧力センサ1の圧力検出特性を変化させてもよい。
In addition to or instead of changing the pressure resistance characteristic of the pressure-
図7は本発明の実施形態に係る圧力センサモジュールの押圧操作時の状態を示す図である。図7に示すように、本実施形態の圧力センサモジュール100によれば、圧力検出特性の異なる複数の圧力センサ1が隣り合うようにマトリックス状に配置されているので、幅広い圧力領域において高い精度で入力操作に応じた圧力を検出することができる。人間の指Finなどによって入力する場合には、入力面の押圧力は一定ではなく、部分的な領域によって入力される圧力値はバラつく。また、指Finを移動しながらの押圧操作などにおいては入力に係る圧力値が変動しやすく、入力値が不安定になる場合がある。このような場合であっても、本実施形態では圧力検出特性の異なる圧力センサ1が隣り合うようにマトリックス状に配置しているので、不均一に入力される圧力値や変動する圧力値を高い精度で検出することができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state during a pressing operation of the pressure sensor module according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, according to the
以下、図8〜図15に基づいて、本実施形態の圧力センサ1の製造方法について説明する。
Hereinafter, based on FIGS. 8-15, the manufacturing method of the
まず、図8に示すように、絶縁性基材2の一方主面にゲート電極11を形成する。絶縁性基材2としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミドなどの高分子フィルムを用いることができる。ゲート電極11の形成手法は特に限定されず、インクジェット法又はグラビアオフセット法などの印刷技術や、真空蒸着又はスパッタ法などの形成方法によりゲート電極11を形成する。ゲート電極11の材料としては、例えば、AgやCuなどの金属のナノ粒子インクや、PEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))/PSS(ポリスチレンスルホン酸)などの導電性高分子や、AuやAlなどの金属材料を用いることができる。ゲート電極11を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで焼成を行う。
First, as shown in FIG. 8, the
次に、図9に示すように、ゲート電極11を保護するゲート絶縁層14を形成する。インクジェット印刷法、スピンコート法を用いて、ポリイミド系樹脂や、PVP(ポリビニルフェノール)などの絶縁性材料の膜を形成する。絶縁材料を塗布した後、必要に応じてオーブンで加熱し、乾燥処理・架橋処理を経て、ゲート絶縁層14を形成する。ゲート絶縁層14は一層であってもよいし、絶縁性材料の塗布、乾燥、架橋の処理を繰り返すことにより複数層としてもよい。
Next, as shown in FIG. 9, a
次に、図10に示すように、ソース電極12とドレイン電極13を形成する。ソース電極12及びドレイン電極13の形成手法は特に限定されず、インクジェット法又はグラビアオフセット法などの印刷技術や、真空蒸着又はスパッタ法などの形成方法によりソース電極12とドレイン電極13を形成する。ソース電極12とドレイン電極13の材料としては、例えば、AgやCuなどの金属のナノ粒子インクや、PEDOT/PSSなどの導電性高分子や、AuやAlなどの金属材料を用いることができる。ソース電極12とドレイン電極13を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで焼成を行う。なお、本実施形態では、ソース電極12を広く形成し、感圧導電体20が配置される領域まで延在させる。
Next, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示すように、有機半導体層15を形成する。有機半導体層15の形成手法は特に限定されず、例えばインクジェット法やフレキソ印刷法などの印刷技術や、真空蒸着法、スプレー法などの成膜技術を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 11, the
また、有機半導体材料としては、ペンタセンのほか、アントラセン、テトラセン、ヘキサセン等のアセン類、又はα − オリゴチオフェン類、例えばクォーターチオフェン(4 T) 、セキシチオフェン、オクタチオフェン、DNTT(ジナフトチエノチオフェン)などの多環芳香族炭化水素系材料の1種または2種以上を混合して用いることができる。また、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl):P3HT, PR−P3HTを含む)、ポリ(3− オクチルチオフェン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリ(パラ−フェニレンビニレン)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)((Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-bithiophene]):F8,F8T2を含む)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−N,N’−(4−メトキシフェニル)−ビス−N,N’−フェニル−1,4−フェニレンジアミン)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール)、電荷移動型ではないフルオレン共重合体の(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)などの本願の出願時に知られた有機半導体材料を用いることができる。 In addition to pentacene, organic semiconductor materials include acenes such as anthracene, tetracene, and hexacene, or α-oligothiophenes such as quarterthiophene (4T), sexithiophene, octathiophene, DNTT (dinaphthothienothiophene). 1 type) or a mixture of two or more types of polycyclic aromatic hydrocarbon materials. In addition, poly (3-alkylthiophene), poly (3-hexylthiophene) (including poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl): P3HT, PR-P3HT), poly (3-octylthiophene), poly ( 2,5-thienylene vinylene), poly (para-phenylene vinylene), poly (9,9-dioctylfluorene) ((Poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -co-bithiophene]): F8 and F8T2), poly (9,9-dioctylfluorene-co-bis-N, N ′-(4-methoxyphenyl) -bis-N, N′-phenyl-1,4-phenylenediamine), poly (9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole), a non-charge-transfer fluorene copolymer (poly (9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)) and other organic semiconductor materials known at the time of filing this application Can be used.
本実施形態では、有機半導体層15を用いて圧力センサ1を作製するので、低温プロセスで製造できる。また、プラスチック基板を用いることができるので、フレキシブルかつ軽量であり、壊れにくい素子を提供することができる。また、有機トランジスタ10は、印刷法で形成することができるため、無機半導体層を作製するためのフォトリソグラフィー法と比較して製造工程を大幅に簡略化でき、製造時に使用する材料も大幅に削減することができる。このため、製造時の環境負荷を抑えるとともに製造コストを抑制することができる。
In this embodiment, since the
次に、図12に示すように、有機半導体層15を覆う絶縁層17を形成する。絶縁層17の材料は特に限定されず、例えばパリレン(パラキシリレン系ポリマー)、フッ素系絶縁材料などの絶縁体材料を用いることができる。本実施形態ではアモルファスフッ素系樹脂である旭化成株式会社製のCYTOP(登録商標)を用いる。また、絶縁層17の形成手法も特に限定されず、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、又はグラビアオフセット法などの印刷技術や蒸着法などの形成方法により成膜することができる。絶縁層17は必要に応じて多重構造としてもよい。
Next, as shown in FIG. 12, an insulating
次に、図13に示すように、ソース電極12の主面上であって、有機半導体層15が形成されていない領域に、上述した感圧導電性インクを用いてスクリーン印刷により第1感圧導電層21を形成する。第1感圧導電層21は、薄い感圧導電性シートを張り付けることによって形成することも可能である。
Next, as shown in FIG. 13, a first pressure sensitive sensor is formed on the main surface of the
次に、図14に示すように、カバー部材50として、PETやPENなどの厚さが50〜100μm程度、本例では50μmの絶縁性シートを準備し、その一方主面に第2パッド電極19を形成する。第2パッド電極19は、第1パッド電極18と同様に、AgやCuやAuなどの導電性材料を含む導電性インクを用いたスクリーン印刷などの印刷技術、真空蒸着法、又はスパッタ法により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 14, an insulating sheet having a thickness of about 50 to 100 μm, such as 50 μm in this example, is prepared as the
さらに、図15に示すように、第2感圧導電層22を形成する。本例では第2パッド電極19を覆うように、感圧導電性インクを用いてスクリーン印刷により第2感圧導電層22を形成する。第2感圧導電層22を構成する感圧導電性インクは、第1感圧導電層21を構成する感圧導電性インクと同じであってもよいし、異なる感圧導電性インクであってもよい。また、本例の第2感圧導電層22を形成する感圧導電性インクの導電性粒子、弾性粒子の材料の種類又は材料の混合比は、第1感圧導電層21を形成する感圧導電性インクの導電性粒子、弾性粒子の材料の種類又は材料の混合比と異なる。このため、本例において形成された第2感圧導電層22の圧力抵抗特性は、第1感圧導電層21の圧力抵抗特性と異なる。
Further, as shown in FIG. 15, the second pressure-sensitive
続いて、PETやPENなどの高分子フィルムから構成され、有機トランジスタ10の配置領域に、有機トランジスタ10を収容するための第1空間231を形成する第1開口部62Aと、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22、第1パッド電極18(ソース電極12)、第2パッド電極19を収容するための第2空間232を形成する第2開口部62Bが形成されたスペーサ60を、接着層61a,61bを介在させて、ゲート絶縁層14の上に配置する。第1開口部62A及び第2開口部62B以外の部分は中実又は空間23を維持できる構造(ハニカム構造など)とすることが好ましい。
Subsequently, a
最後に、スペーサ60の上に図15に示す第2パッド電極19及び第2感圧導電層22が形成されたカバー部材50を配置する。このカバー部材50によりスペーサ60が形成する第1開口部62A,第2開口部62Bが閉塞され、有機トランジスタ10を収容するための第1空間231と、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22、第1パッド電極18、第2パッド電極19を収容する第2空間232が形成される(図2、図3参照)。
Finally, the
以上の工程により、図2に示す圧力センサ1を得ることができる。さらに、得られた圧力センサ1を複数個準備し、これらを所定領域P,P1内に二次元に配置し、ワードラインWL及びビットラインBLに接続し、図5に示す圧力センサモジュール100を作製する。
Through the above steps, the
なお、有機トランジスタ10を作製するための材料や作製手法は、上記に限定されず、出願時に知られた材料及び作製手法を適宜に適用することができる。
In addition, the material and manufacturing method for manufacturing the
<第2実施形態>
先述したように、この種の技術に関し、有機トランジスタと感圧導電ゴムシートとを組み合わせた圧力センサを面状に配置して柔軟性のあるフレキシブル検知装置が知られている(特許文献1)。Second Embodiment
As described above, regarding this type of technology, a flexible detection device having a flexible structure in which a pressure sensor in which an organic transistor and a pressure-sensitive conductive rubber sheet are combined is arranged in a planar shape is known (Patent Document 1).
しかしながら、面状に配置されている圧力センサモジュールによって検出される面圧分布は、感圧導電ゴムシートの圧力抵抗特性と入力される圧力値の影響を受けるため、感圧導電ゴムシートの圧力抵抗特性の変化量が小さい圧力領域の押圧力が入力された場合に、面圧分布の検出結果の精度が低下する場合があるという問題がある。 However, since the surface pressure distribution detected by the pressure sensor module arranged in a plane is affected by the pressure resistance characteristics of the pressure-sensitive conductive rubber sheet and the input pressure value, the pressure resistance of the pressure-sensitive conductive rubber sheet When a pressing force in a pressure region with a small amount of change in characteristics is input, there is a problem that the accuracy of the detection result of the surface pressure distribution may be reduced.
本発明が解決しようとする課題は、入力される押圧力にかかわらず、面圧分布の検出精度を維持又は向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to maintain or improve the detection accuracy of the surface pressure distribution regardless of the input pressing force.
本実施形態の圧力センサモジュールによれば、異なる圧力検出特性を備える圧力センサ又は圧力センサ群が互いに隣り合うように配置するので、感圧導電体の抵抗値変化を広い圧力領域で大きくすることができる。このため、入力操作時に印加される押圧力が低圧乃至高圧領域に広くバラついても、面圧分布を計測することができる。この結果、入力操作時に印加される押圧力の大小にかかわらず、広い圧力領域において面圧分布の測定精度を維持又は向上させることができる。 According to the pressure sensor module of the present embodiment, pressure sensors or pressure sensor groups having different pressure detection characteristics are arranged so as to be adjacent to each other, so that the resistance value change of the pressure sensitive conductor can be increased in a wide pressure region. it can. For this reason, even if the pressing force applied at the time of the input operation varies widely in the low pressure to high pressure region, the surface pressure distribution can be measured. As a result, it is possible to maintain or improve the measurement accuracy of the surface pressure distribution in a wide pressure region regardless of the pressing force applied during the input operation.
以下、本発明の実施形態に係る圧力センサモジュールを図面に基づいて説明する。本実施形態では、圧力センサをマトリックス状に配置した圧力センサモジュールであって、これをタッチパネル式入力装置に適用した例を説明する。なお、重複した説明を避けるため、共通する点については第1実施形態に関する明細書の記述及び図面の記述を援用する。 Hereinafter, a pressure sensor module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a pressure sensor module in which pressure sensors are arranged in a matrix, and an example in which this is applied to a touch panel type input device will be described. In addition, in order to avoid redundant description, the description of the specification regarding the first embodiment and the description of the drawings are used for common points.
本実施形態の圧力センサ1は、押圧操作(タッチ操作)を受け付ける所定の操作面に沿ってマトリックス状に配置され、タッチパネルディスプレイを構成する。なお、本実施形態の圧力センサ1の用途は、タッチパネルディスプレイに限定されず、指紋センサなどの各種センサや、スイッチなどの各種装置のインターフェイスに適用することができる。
The
本実施形態の圧力センサ1は、第1実施形態において図1に基づいて説明した圧力センサ1と基本的に共通する。
The
本実施形態における感圧導電体20は、押圧により受けた圧力に応じて抵抗値が変化するので、本実施形態の有機トランジスタ10において可変抵抗部材として機能する。つまり、圧力印加により感圧導電体20の抵抗値が低下すると、ソース−ドレイン間の電位差は大きくなり、流れる電流量は増加する。この電流量の変化を検知することにより、押圧操作時において圧力センサ1に印加される圧力量を検出することができる。
Since the resistance value of the pressure-
本実施形態の感圧導電体20は、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性インクを用いて印刷形成した感圧導電層、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性材料を薄く形成した感圧導電層、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性シートをスライスした感圧導電層により構成することができる。
The pressure-
特に限定されないが、導電性粒子としては、第1実施形態と同様の材料を用いることができる。 Although it does not specifically limit, The material similar to 1st Embodiment can be used as electroconductive particle.
図16は、図1に示す回路を有する本実施形態の圧力センサ1の断面図である。図16に示すように、有機トランジスタ10を構成するゲート電極11、ソース電極12、ドレイン電極13は、絶縁性基材2の一方主面側に形成され、ゲート絶縁層14に覆われたゲート電極11の上(積層方向に沿う図面の上方向、以下同じ)には、有機半導体層15が形成されている。この有機半導体層15の上には絶縁層17を介して感圧導電体20が形成されている。さらに、感圧導電体20の上面(積層方向に沿う図面の上側の面、以下同じ)はカバー部材50により覆われている。図16に示す圧力センサ1では、カバー部材50の上面Pが押圧されると、有機トランジスタ10はその押圧位置及び押圧力に応じた信号を出力する。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the
図16に示すように、本実施形態の感圧導電体20は、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22を有し、これら第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間には空間23が形成されている。図16に示す例では、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aとは、図中矢印F方向に沿う押圧力が印加される面であり、両主面21a,22aは平行に配置されている。また、両主面21a,22aは押圧力が印加される方向(図中F方向)に対して垂直に配置されている。さらに、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aとは空間23を介して互いに向かい合うように配置されている。本実施形態では、絶縁層17とカバー部材50との間にスペーサ60を配置し、このスペーサ60によって第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に空間23が形成されている。同図に示すように、スペーサ60は、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aと平行に配置されている。
As shown in FIG. 16, the pressure-
本実施形態のスペーサ60は、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性基材により構成することができる。スペーサ60が構成する開口部(空間23の平面又は底面)は操作スイッチの大きさに応じて適宜に設定することができる。本例のスペーサ60は、接着層61a,61bにより絶縁層17及びカバー部材50に固定されている。接着層61a,61bを含めたスペーサ60の厚さ(空間23の高さ)は、50μm〜200μm、好ましくは75μm〜150μm程度、さらに好ましくは100μm以下とすることができる。本例のスペーサ60の厚さは75μm以下である。スペーサ60及び接着層61a,61bにより形成される空間23には、第1パッド電極18、第2パッド電極19、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22が形成されており、本例の第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は30μm程度である。第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は特に限定されず、絶縁層17の厚さ、カバー部材50の厚さ、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22の厚さ、スペーサ60の厚さ、各感圧導電層21,22の圧力抵抗特性、押圧操作時に印加される押圧力の大きさ、オンオフ識別のための閾値などの各要因を考慮して実験に基づいて適宜に設定することができる。空間23は、圧力センサ1の構成に応じて、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に限定されず、第1感圧導電層21と第1パッド電極18との間、又は第2感圧導電層22と第2パッド電極19との間に設けることもできる。
The
ユーザにより押圧操作がなされ、カバー部材50が図16の矢印F方向に沿って押圧されると、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aには矢印F方向の押圧力が印加されるので、カバー部材50側に配置された第2感圧導電層22は空間23内を絶縁層17側へ移動する。そして、第2感圧導電層22が第1感圧導電層21に接触すると、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは電気的に直列に接続されて導通状態(オン状態)となる。他方、印加していた押圧力を解除すると、第2感圧導電層22は第1感圧導電層21から離隔し、空間23内をカバー部材50側へ移動する。このように、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に形成された空間23は、第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22の可動領域となるので、押圧操作に応じて第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触又は離隔させることができる。第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させるためには、第2感圧導電層22を空間23の厚さに相当する距離だけ移動させるための押圧力を与える必要がある。所定値以上の押圧力が印加された場合に、第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させることができるので、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の接触によるオン状態と、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の離隔によるオフ状態とを明確に識別することができる。
When the user performs a pressing operation and the
スペーサ60により空間23を形成することにより、第1実施形態と同様に、押圧操作に応じたオンオフの認識感度を向上させることができる。
By forming the
本実施形態の圧力センサ1は、第1感圧導電層21と接触又は接触可能な第1パッド電極18と、第2感圧導電層22と接触又は接触可能な第2パッド電極19と、をさらに備え、第1パッド電極18は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか一方に電気的に接続され、第2パッド電極19は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか他方に電気的に接続されるように構成することができる。
The
図16に示す例において、本実施形態の感圧導電体20の下側に配置された第1感圧導電層21の図中下面側、つまり絶縁層17と第1感圧導電層21との間には、第1パッド電極18が形成されている。この第1パッド電極18とこれに連なる第1パッド電極ビア18aを介して、第1感圧導電層21(感圧導電体20)はソース電極12と電気的に直列に接続されている。また、同図に示すように、感圧導電体20の上側に配置された第2感圧導電層22の図中上面側、つまりカバー部材50と第2感圧導電層22との間には、第2パッド電極19が形成されている。この第2パッド電極19を介して、第2感圧導電層22は、電圧電源30と電気的に接続している。電圧電源30と接続された第2パッド電極19と第1パッド電極18とは、感圧導電体20(感圧導電層21,22)を介して導通可能である。
In the example shown in FIG. 16, the lower surface side of the first pressure-sensitive
なお、図16では、第1感圧導電層21が第2感圧導電層22の下側に配置された例を示すが、第2感圧導電層22を下側、つまり絶縁層17側に配置することもできる。
FIG. 16 shows an example in which the first pressure-sensitive
本実施形態において、感圧導電体20を構成する第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは、その圧力抵抗特性が異なるように構成することができる。本実施形態の圧力抵抗特性とは、押圧時における印加圧力値に対する抵抗値の変化の態様である。圧力抵抗特性は、所定の印加圧力値の領域における抵抗値、抵抗値の変化量などに基づいて評価することができる。
In the present embodiment, the first pressure-sensitive
異なる圧力抵抗特性の感圧導電層21,22を電気的に直列に接続して用いる理由は、第1実施形態で述べた理由と共通する。
The reason why the pressure-sensitive
また、感圧導電体20(感圧導電層21,22)の圧力抵抗特性を調整する手法(任意の圧力抵抗特性の感圧導電体20を得る手法)は、第1実施形態と同様の手法を用いることができる。
Further, the technique for adjusting the pressure resistance characteristics of the pressure sensitive conductor 20 (pressure sensitive
このように、相対的に低い圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層21と、中高圧の圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層22とを電気的に接続可能なように配置して感圧導電体20を構成し、これを電圧電源30と有機トランジスタ10のソース電極12の間に電気的に直列に挿入することにより、広い圧力領域で大きい抵抗変化が起きるため、ソース-ドレイン間の電位差も大きくなり、結果として、広い圧力領域で感度の良い圧力センサ1を提供することができる。
In this manner, the pressure-sensitive
続いて、圧力センサモジュール100について説明する。図5は、上述した構成の圧力センサ1を複数準備し、これを縦横に(xy軸に沿って)所定ピッチで二次元状に配置した圧力センサモジュールの回路図である。図5に示すように、圧力センサ1は所定領域P内に配列される。この所定領域Pにおける圧力センサ1の配列方向(xy軸方向)に沿って、ワードラインWLとビットラインBLとが配線されている。本例では、ワードラインWLはx軸方向に沿って配線され、ビットラインBLはy軸方向に沿って配線されている。有機トランジスタ10はワードラインWL及びビットラインBLを介して信号処理装置40へ検出した信号及び自己のアドレス信号を送出する。
Next, the
本実施形態の圧力センサモジュール100は、異なる圧力検出特性を備える圧力センサ1を二次元状に配列して構成する。ここでいう圧力検出特性は、先述した圧力に対する検出特性を含む。本実施形態では、感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることにより、又は感圧導電層21、22の圧力抵抗特性を変化させることにより圧力センサ1の圧力検出特性を変化させることができる。
The
具体的に、本実施形態における圧力センサモジュール100では、ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う二つの圧力センサ1が、互いに異なる圧力検出特性を有するように二次元状に配列されている。
Specifically, in the
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、図6A〜図6Dの態様で圧力センサ1を配列することができる。
Also in this embodiment, the
圧力検出特性が異なる圧力センサ1は、先述した感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることにより得ることができる。本実施形態では、ワードラインWL若しくはビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ1の感圧導電体20、又はワードラインWL若しくはビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ群1の感圧導電体群20は、互いに異なる圧力抵抗特性を備える。感圧導電体20又は感圧導電体群20の圧力抵抗特性を変化させるために、本実施形態では、感圧導電体20を構成する材料の組成を変化させる、又は感圧導電体20の感圧導電層21、22を構成する材料の組成を変化させる。もちろん、異なる圧力抵抗特性を備える感圧導電層21と感圧導電層22との組み合わせを変化させることにより、各圧力センサ群1の感圧導電体群20の圧力抵抗特性を変化させてもよい。
本実施形態では、ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ1の各感圧導電体20を、互いに異なる感圧導電性インクを用いて形成する。感圧導電体20を形成する感圧導電性インクの種類は単一であってもよいし、複数種類であってもよい。使用する単一の感圧導電性インクの種類が同一でない、又は組み合わせて使用する複数の感圧導電性インクの種類が同一でなければよい。たとえば、互いに隣り合う各圧力センサ1の感圧導電体20のうち、一方の感圧導電体20は、図4において説明した第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、他方の感圧導電体20は、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、一方の感圧導電体20の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。これは、感圧導電体群20についても同様である。つまり、互いに隣り合う各圧力センサ群1の感圧導電体群20のうち、一方の感圧導電体群20は、図4において説明した第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、他方の感圧導電体群20は、第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、一方の感圧導電体群20の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。なお、本明細書において、圧力抵抗特性を規定する第1〜第4圧力領域及びその抵抗変化率はそれぞれ任意の値である。
In the present embodiment, the pressure-
上述したように感圧導電体20が第1感圧導電層21と第2感圧導電層22などの複数の感圧導電層を含む場合には、感圧導電体20が有する感圧導電層は圧力抵抗特性が異なる。一の感圧導電体20を形成する場合において、これに含まれる感圧導電層の形成に使用する単一の感圧導電性インクの種類が同一でない、又は組み合わせて使用する複数の感圧導電性インクの種類が同一でなければよい。つまり、第1感圧導電層21は、所定の第3圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、所定の第3圧力領域以外の所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、第2感圧導電層22は、所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1感圧導電層21の所定の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高い。ここで第3圧力領域は図4において説明した第1圧力領域に対応する。第3圧力領域と第1圧力領域とは同じ領域値であってもよいし、異なる領域値であってもよい。同様に、第4圧力領域は図4において説明した第2圧力領域に対応する。第4圧力領域と第2圧力領域とは同じ領域値であってもよいし、異なる領域値であってもよい。
As described above, when the pressure-
このことは、圧力センサ群1についても同じである。ワードラインWL又はビットラインBLの何れか一方に沿って隣り合う各圧力センサ群1は、互いに異なる感圧導電性インク又は互いに異なる組み合わせの複数の感圧導電性インクを用いて形成される。
The same applies to the
また、上述のように感圧導電体20の圧力抵抗特性を変化させることに加えて又はこれに代えて、圧力センサ1のソース−ドレイン間のチャネル幅やチャネル長を変えることにより、有機トランジスタ10の抵抗値を変更させて、圧力センサ1の圧力検出特性を変化させてもよい。
In addition to or instead of changing the pressure resistance characteristic of the pressure-
図17は本発明の実施形態に係る圧力センサモジュールの押圧操作時の状態を示す図である。図17に示すように、本実施形態の圧力センサモジュール100によれば、圧力検出特性の異なる複数の圧力センサ1が隣り合うようにマトリックス状に配置されているので、幅広い圧力領域において高い精度で入力操作に応じた圧力を検出することができる。人間の指Finなどによって入力する場合には、入力面の押圧力は一定ではなく、部分的な領域によって入力される圧力値はバラつく。また、指Finを移動しながらの押圧操作などにおいては入力に係る圧力値が変動しやすく、入力値が不安定になる場合がある。このような場合であっても、本実施形態では圧力検出特性の異なる圧力センサ1が隣り合うようにマトリックス状に配置しているので、不均一に入力される圧力値や変動する圧力値を高い精度で検出することができる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a state during the pressing operation of the pressure sensor module according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, according to the
以下、図18〜図26に基づいて、本実施形態の圧力センサ1の製造方法について説明する。
Hereinafter, based on FIGS. 18-26, the manufacturing method of the
まず、図18に示すように、絶縁性基材2の一方主面にゲート電極11を形成する。絶縁性基材2としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミドなどの高分子フィルムを用いることができる。ゲート電極11の形成手法は特に限定されず、インクジェット法又はグラビアオフセット法などの印刷技術や、真空蒸着又はスパッタ法などの形成方法によりゲート電極11を形成する。ゲート電極11の材料としては、例えば、AgやCuなどの金属のナノ粒子インクや、PEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))/PSS(ポリスチレンスルホン酸)などの導電性高分子や、AuやAlなどの金属材料を用いることができる。ゲート電極11を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで焼成を行う。
First, as shown in FIG. 18, the
次に、図19に示すように、ゲート電極11の周囲に、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いて、例えばスクリーン印刷などの方法で土手(堰)として機能する絶縁層16を形成する。絶縁層16を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで乾燥させる。なお、本例の絶縁層16は、必ずしも必要ではなく、後の工程や、後の工程において用いられる材料に応じて形成すればよい。続いて、例えばポリイミド系樹脂などの樹脂材料を用いて、例えばインクジェット法などの印刷技術を用いて、ゲート電極11を覆うようにゲート絶縁層14を形成する。絶縁層14を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで加熱し、乾燥や架橋を行う。
Next, as shown in FIG. 19, an insulating
次に、図20に示すように、ソース電極12とドレイン電極13を形成する。ソース電極12及びドレイン電極13の形成手法は特に限定されず、インクジェット法又はグラビアオフセット法などの印刷技術や、真空蒸着又はスパッタ法などの形成方法によりソース電極12とドレイン電極13を形成する。ソース電極12とドレイン電極13の材料としては、例えば、AgやCuなどの金属のナノ粒子インクや、PEDOT/PSSなどの導電性高分子や、AuやAlなどの金属材料を用いることができる。ソース電極12とドレイン電極13を形成した後に、必要に応じてオーブンなどで焼成を行う。
Next, as shown in FIG. 20, the
次に、図21に示すように、有機半導体層15を形成する。有機半導体層15の形成手法は特に限定されず、例えばインクジェット法やフレキソ印刷法などの印刷技術や、真空蒸着法、スプレー法などの成膜方法を用いることができる。また、有機半導体材料としては、第1実施形態と同様の材料を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 21, the
本実施形態では、有機半導体層15を用いて圧力センサ1を作製するので、低温プロセスで製造できる。また、プラスチック基板を用いることができるので、フレキシブルかつ軽量であり、壊れにくい素子を提供することができる。また、有機トランジスタ10は、印刷法で形成することができるため、無機半導体層を作製するためのフォトリソグラフィー法と比較して製造工程を大幅に簡略化でき、製造時に使用する材料も大幅に削減することができる。このため、製造時の環境負荷を抑えるとともに製造コストを抑制することができる。
In this embodiment, since the
次に、図22に示すように、有機半導体層15を覆う絶縁層17を形成する。絶縁層17の材料は特に限定されず、例えばパリレン(パラキシリレン系ポリマー)、フッ素系絶縁材料などの絶縁体材料を用いることができる。本実施形態ではアモルファスフッ素系樹脂である旭化成株式会社製のCYTOP(登録商標)を用いる。また、絶縁層17の形成手法も特に限定されず、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、又はグラビアオフセット法などの印刷技術や蒸着法などの形成方法により成膜することができる。絶縁層17は必要に応じて多重構造としてもよい。また、同図に示すように、絶縁層17には、製品においてソース電極12と導通する第1パッド電極18の一部を構成するビア18a用のビアホール18a´を形成する。ビアホール18a´の形成手法は特に限定されないが、本例ではCO2レーザーにより穿孔してビアホール18a´を形成する。Next, as shown in FIG. 22, an insulating
次に、図23に示すように、先の工程において形成したビアホール18a´に、導電性材料を充填して、ソース電極12と導通する第1パッド電極18を形成する。第1パッド電極18の形成に用いられる導電性材料は特に限定されないが、AuやAgなどの金属材料や、これらを含む導電性ペーストを用いることができる。また、第1パッド電極18の形成手法は特に限定されないが、インクジェット法やスクリーン印刷法などの印刷技術や、真空蒸着法やスパッタ法などの成膜方法を用いることができる。また、予めビア18aと電極とを含む第1パッド電極18が形成されている絶縁層17を準備しておき、図21に示す有機半導体層15を形成した半製品にこの絶縁層17をラミネートすることにより、図23に示す半製品を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 23, the via
図24に示すように、第1パッド電極18と接するように、感圧導電性インクを用いてスクリーン印刷により第1感圧導電層21を形成する。第1感圧導電層21は、薄い感圧導電性シートを張り付けることによって形成することも可能である。
As shown in FIG. 24, a first pressure-sensitive
次に、図25に示すように、カバー部材50として、PETやPENなどの厚さが50〜100μm程度の絶縁性シートを準備し、その一方主面に第2パッド電極19を形成する。第2パッド電極19は、第1パッド電極18と同様に、AgやCuやAuなどの導電性材料を含む導電性インクを用いたスクリーン印刷などの印刷技術、真空蒸着法、又はスパッタ法により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 25, an insulating sheet having a thickness of about 50 to 100 μm such as PET or PEN is prepared as the
さらに、図26に示すように、第2感圧導電層22を形成する。本例では第2パッド電極19を覆うように、感圧導電性インクを用いてスクリーン印刷により第2感圧導電層22を形成する。第2感圧導電層22を構成する感圧導電性インクは、第1感圧導電層21を構成する感圧導電性インクと同じであってもよいし、異なる感圧導電性インクであってもよい。また、本例の第2感圧導電層22を形成する感圧導電性インクの導電性粒子、弾性粒子の材料の種類又は材料の混合比は、第1感圧導電層21を形成する感圧導電性インクの導電性粒子、弾性粒子の材料の種類又は材料の混合比と異なる。このため、本例において形成された第2感圧導電層22の圧力抵抗特性は、第1感圧導電層21の圧力抵抗特性と異なる。
Further, as shown in FIG. 26, the second pressure-sensitive
続いて、PETやPENなどの高分子フィルムから構成され、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22、第1パッド電極18、第2パッド電極19を収容するための開口部23が形成されたスペーサ60を、接着層61a,61bを介在させて、絶縁層17の上に配置する。
Subsequently, the
最後に、スペーサ60の上に図26に示す第2パッド電極19及び第2感圧導電層22が形成されたカバー部材50を配置する。このカバー部材50によりスペーサ60が形成する開口部23が閉塞され、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22、第1パッド電極18、第2パッド電極19を収容する空間23が形成される(図16参照)。また、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の配置は特に限定されず、感圧導電層21,22のいずれをカバー部材50側(図中上側)又は絶縁性基材2側(図中下側)に配置しても構わない。
Finally, the
以上の工程により、図16に示す圧力センサ1を得ることができる。さらに、得られた圧力センサ1を複数個準備し、これらを所定領域P,P1内に二次元に配置し、ワードラインWL及びビットラインBLに接続し、図5,図6A〜図6Dに示す圧力センサモジュール100を作製する。
Through the above steps, the
図27、図28、図2、図29は、本実施形態の圧力センサ1の他の構成例を示す図である。各図に示す圧力センサ1の電圧電源等との接続関係は本実施形態の圧力センサ1と共通するので、同図においては図示を省略している。
FIG. 27, FIG. 28, FIG. 2, and FIG. 29 are diagrams showing another configuration example of the
図27、28に示す圧力センサ1について説明する。本例の圧力センサ1は、圧力が印加される第1感圧導電層21と第2感圧導電層22は、それぞれの各主面が互いに平行となるように配置され、図中矢印Fの方向に沿って押圧力が印加される押圧操作に応じて電気的に直列に接続可能である。また、同図に示す例では、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが、第1感圧導電層21又は第2感圧導電層22の主面に沿うxy座標面上において異なる位置に配置されている。つまり、図16に示す圧力センサ1のように第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが互いに向かい合うように配置されているのではなく、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが絶縁層17の主面と平行な面上に並列に(重ならないように)配置されている。
The
また、図27、図28に示す圧力センサ1は、第1感圧導電層21と接触又は接触可能な第1パッド電極18と、第2感圧導電層22と接触又は接触可能な第2パッド電極19と、をさらに備える。第1パッド電極18と第2パッド電極19は、第1感圧導電層21の一主面に沿うxy座標面上において異なる位置に並列配置されている。また、第1パッド電極18は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか一方に電気的に接続され、第2パッド電極19は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか他方に電気的に接続される。
The
具体的に、図27に示す圧力センサ1は、絶縁層17側に第2感圧導電層22と並列に配置された第1感圧導電層21が、第1パッド電極18と接触しており、この第1パッド電極18を介してソース電極12に電気的に接続している。他方、絶縁層17側に設けられた第2感圧導電層22は、カバー部材50側に設けられた第2パッド電極19と向かい合うように配置されており、カバー部材50が矢印F方向に押圧されると、互いに接近し、第2感圧導電層22と第2パッド電極19とは電気的に接続される。このように、押圧操作時において、第1パッド電極18、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22及び第2パッド電極19は、電気的に直列に接続される。なお、図示は省略するが、本例において、第2パッド電極19は図外の電圧電源30と電気的に接続されている。
Specifically, in the
また、図27に示すように、絶縁層17側に第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが異なる位置に並列に配置されており、並列に配置された第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とを電気的に直列に接続するために、配線70が形成されている。この配線70は、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22をスクリーン印刷した感圧導電性インク層を硬化した後に、導電性ペーストを用いて同じくスクリーン印刷により形成することができる。なお、図27に示す例では、図中右側に第1感圧導電層21を配置し、図中左側に第2感圧導電層22を配置する例を示すが、図中左側に第1感圧導電層21を配置し、図中右側に第2感圧導電層22を配置してもよい。
As shown in FIG. 27, the first pressure-sensitive
さらに他の例として示す図28に示す圧力センサ1は、カバー部材50側に第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とが異なる位置に並列に配置されている。同図に示すように、カバー部材50の主面には第2パッド電極19が形成され、この第2パッド電極19と接触する第2感圧導電層22がカバー部材50側に形成されている。さらに第2感圧導電層22と第1感圧導電層21とを電気的に直列に接続させる配線70が形成されており、この配線70と接触する第1感圧導電層21がカバー部材50側に形成されている。第1感圧導電層21は、絶縁層17側に設けられた第1パッド電極18と向かい合うように配置されており、カバー部材50が矢印F方向に押圧されると、互いに接近し、第1感圧導電層21と第1パッド電極18とは電気的に接続される。このように、押圧操作時において、第1パッド電極18、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22及び第2パッド電極19は、電気的に直列に接続される。なお、図示は省略するが、本例において、第2パッド電極19は図外の電圧電源30と電気的に接続されている。
As another example, in the
また、図28に示す圧力センサ1は、カバー部材50の主面に、導電性ペーストをスクリーン印刷・硬化することにより第2パッド電極19を形成し、感圧導電性ペーストをスクリーン印刷・硬化することにより第2感圧導電層22を形成し、導電性ペーストをスクリーン印刷・硬化することにより配線70を形成し、その後、感圧導電性ペーストをスクリーン印刷・硬化することにより第1感圧導電層21を形成することにより得られる。なお、図28に示す例では、図中右側に第1感圧導電層21を配置し、図中左側に第2感圧導電層22を配置する例を示すが、図中左側に第1感圧導電層21を配置し、図中右側に第2感圧導電層22を配置してもよい。
Further, the
図27及び図28のように、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22を並列配置することにより、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とを対向配置するよりも、スペーサ60の厚さを薄く又は空間23の高さを低くすることができる。この結果、圧力センサ1の更なる低背化を図ることができる。図27には、第2感圧導電層22と第2パッド電極19との間に空間23が設けられた圧力センサ1の例を示し、図28には、第1感圧導電層21と第1パッド電極18との間に空間23が形成された例を示す。
27 and 28, the first pressure-sensitive
また、第1感圧導電層21と第1パッド電極18とを、互いに接触又は接触可能な位置に配置するとともに、第2感圧導電層22と第2パッド電極19とを、互いに接触又は接触可能な位置に配置することにより、押圧操作時においては、弾性のある第1感圧導電層21,第2感圧導電層22と比較的硬度の高い第1パッド電極18,第2パッド電極19とを接触(当接)させることができるので、押圧操作に呼応した電気的な接続を図り、コンタクト性を良好にすることができる。この結果、押圧操作に対する応答性が良好な圧力センサ1を提供することができる。
Further, the first pressure-sensitive
また、図2及び図29は、圧力センサ1のさらに別の構成例である。同図に示すように、本実施形態の圧力センサ1において、絶縁性基材2の主面側には、有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13(有機トランジスタ10)と、感圧導電体20の第1感圧導電層21とが、異なる領域に形成されている。つまり、同図に示すように、感圧導電体20の主面と平行なxy座標面上において、感圧導電体20(第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22)と有機トランジスタ10(有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13)とは、異なる位置に、重なり合うことなく、並列配置されている。
2 and 29 show still another configuration example of the
このように、有機トランジスタ10と感圧導電体20とを、重なり合わないように並列配置したことにより、圧力センサ1の薄型化を図ることができる。また、感圧導電体20と有機トランジスタ10とを重ねて構成した場合には、感圧導電体20に押圧力を印加するときに、有機トランジスタ10にも押圧力が印加されてしまうという不都合が生じるが、本実施形態のように並列配置することにより、このような不都合を解消することができる。
As described above, the
特に限定されないが、本実施形態の圧力センサ1では、絶縁性基材2の厚さ方向に平行な圧力センサ1の厚さ方向において、感圧導電体20の設置面の高さ位置と有機トランジスタ10の設置面の高さ位置との差が所定値未満となるように構成する。具体的に、有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15、ゲート電極11、ソース電極12、及びドレイン電極13の部材のうちの何れか一つの部材における絶縁性基材2に対する設置面の高さと、感圧導電体20の絶縁性基材2に対する設置面の高さとの高低差が所定値未満となるように構成する。もちろん、絶縁性基材2との間に他の部材が介在した態様、つまり、絶縁性基材2上に他の部材が積層され、その他の部材の上に有機トランジスタ10(構成部材を含む)及び/又は感圧導電体20が設置された態様も含まれる。
Although not particularly limited, in the
同図に示す例において、本実施形態の有機トランジスタ10は、この有機トランジスタ10を構成する部材の一つである有機半導体層15の最も低い部分(図中下側の一部)がゲート絶縁層14の上(主面)に接した状態で、絶縁性基材2の上側に設置されている。絶縁性基材2の主面を基準としたときの有機トランジスタの高さはd1である。また、本実施形態の感圧導電体20は、その第1感圧導電層21がゲート絶縁層14の上に形成された電極(ソース電極12、第1パッド電極18)上(主面)に接した状態で設置されている。絶縁性基材2の主面を基準としたときの第1感圧導電層21の高さはd2である。有機トランジスタ10(有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15その他の部材を含む、以下同じ)の設置面の高さ位置d1と第1感圧導電層21の設置面の高さ位置d2との高低差はdである。本実施形態の圧力センサ1は、この高低差dが所定値未満であることを特徴とする。圧力センサ1の厚さを薄くする観点から、高低差dは圧力センサ1の厚さに所定割合を乗じて設定することができる。また、圧力センサ1において厚さのある部材である絶縁性基材2の厚さに所定割合を乗じて設定することもできる。
In the example shown in the figure, the
また、高さ位置の差(高低差)が所定値未満という内容には、高低差がゼロの場合、つまり、有機トランジスタ10(有機トランジスタ10を構成する有機半導体層15その他の部材を含む、以下同じ)の設置面の少なくとも一部と感圧導電体20の設置面の少なくとも一部とが絶縁性基材2の主面と平行なxy座標面上に形成される場合をも含む。図2に示す本実施形態の圧力センサ1においては、有機トランジスタ10の有機半導体層15の底面(設置面)は、ゲート絶縁層14の主面、ドレイン電極13の上側の主面、ソース電極12の上側の主面と接している。第1感圧導電層21の底面(設置面)はソース電極12の上側の主面と接している。つまり、絶縁性基材2の主面上に形成されたソース電極12の上側の主面(絶縁性基材2の主面と平行なxy座標面)を基準とすると、有機半導体層15の底面(設置面)の一部の高さと、第1感圧導電層21の底面(設置面)の一部の高さは同じであり、その高低差はゼロである。また、第1感圧導電層21を第1パッド電極18上に形成せず、ソース電極12の側面に当接してゲート絶縁層14の上側主面上に直接形成した場合には、絶縁性基材2の主面を基準としたときの有機トランジスタ10の設置面の高さと、第1感圧導電層21の設置面の高さは同じであり、高低差はゼロになる。この場合は、第1感圧導電層21又は第2感圧導電層22とソース電極12とを接続する配線を適宜に設ける。
In addition, the content that the height position difference (height difference) is less than a predetermined value includes the case where the height difference is zero, that is, the organic transistor 10 (including the
このように、有機トランジスタ10と感圧導電体20とを重なり合わないように、並列配置したうえに、有機トランジスタ10と感圧導電体20との設置面の高さを所定値未満とすることにより、圧力センサ1の更なる薄型化を図ることができる。
As described above, the
なお、有機トランジスタ10を作製するための材料や作製手法は、上記に限定されず、出願時に知られた材料及び作製手法を適宜に適用することができる。
In addition, the material and manufacturing method for manufacturing the
以上のとおり、本発明において本実施形態に係る圧力センサモジュール100は、異なる圧力検出特性を有する圧力センサ1を互いに隣り合うように配置するので、広い範囲の押圧力に対するソース−ドレイン間の電位差の変動量を大きくすることができる。この結果、押圧力の強さにかかわらず、感度の良好な圧力センサ1(タッチパネルディスプレイ)を提供することができる。
As described above, in the present invention, the
<第3実施形態>
先述したように、この種の技術に関し、有機トランジスタと感圧導電ゴムシートとを組み合わせた圧力センサを面状に配置して柔軟性のあるフレキシブル検知装置が知られている(特許文献1)。一般に、有機トランジスタのオン抵抗はMΩオーダーと高いため、ソース−ドレイン間の電位差を変動させるためには、押圧時の感圧導電体の抵抗変化は数MΩから数100kΩのオーダーで変動することが望ましい。<Third Embodiment>
As described above, regarding this type of technology, a flexible detection device having a flexible structure in which a pressure sensor in which an organic transistor and a pressure-sensitive conductive rubber sheet are combined is arranged in a planar shape is known (Patent Document 1). In general, since the on-resistance of an organic transistor is as high as MΩ order, in order to vary the potential difference between the source and drain, the resistance change of the pressure-sensitive conductor during pressing may vary in the order of several MΩ to several hundred kΩ. desirable.
しかしながら、感圧導電体が示す押圧時の抵抗変化の範囲が狭いと、押圧力によっては圧力センサとしての感度が不足するという問題がある。 However, when the range of resistance change at the time of pressing indicated by the pressure-sensitive conductor is narrow, there is a problem that sensitivity as a pressure sensor is insufficient depending on the pressing force.
本発明が解決しようとする課題は、押圧力の強さにかかわらず、感度の良好な圧力センサを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a pressure sensor with good sensitivity regardless of the strength of the pressing force.
本発明の実施形態によれば、有機トランジスタのソース電極と電圧電源との間に、ソース電極と直列に接続される感圧導電体を圧力特性の異なる第1感圧導電層と第2感圧導電層とから構成し、これらを押圧操作に応じて電気的に接続可能なようにスペーサによって形成される空間を介して配置するので、広い圧力領域におけるソース−ドレイン間の電位差の変動量を大きくすることができるとともに、押圧操作時における第1感圧導電層と第2感圧導電層の可動領域を確保することができる。この結果、押圧力の強さにかかわらず押圧力に対する感度が良好であり、押圧操作に応じて導通状態と絶縁状態とが切り替わるオンオフの認識感度を向上させた圧力センサを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, the pressure-sensitive conductor connected in series with the source electrode is connected between the source electrode of the organic transistor and the voltage power source. Since the conductive layer is arranged through a space formed by spacers so that they can be electrically connected in accordance with the pressing operation, the amount of variation in the potential difference between the source and the drain in a wide pressure region is increased. In addition, it is possible to secure a movable region of the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer during the pressing operation. As a result, it is possible to provide a pressure sensor that has good sensitivity to the pressing force regardless of the strength of the pressing force, and has improved on-off recognition sensitivity in which the conduction state and the insulating state are switched according to the pressing operation.
以下、本発明の実施形態に係る圧力センサを図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る圧力センサをマトリックス状に配置して、タッチパネル式入力装置に適用した例を説明する。なお、重複した説明を避けるため、共通する点については第1実施形態、第2実施形態に関する明細書の記述及び図面の記述を援用する。 Hereinafter, a pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example will be described in which the pressure sensors according to the present invention are arranged in a matrix and applied to a touch panel type input device. In addition, in order to avoid duplication description, the description of the specification regarding 1st Embodiment and 2nd Embodiment and description of drawing are used about a common point.
図1、図16は、本発明の本実施形態の圧力センサ1の一例の構成を示す図である。本実施形態では、図1及び図16に示す圧力センサ1は、所定の操作面に沿ってマトリックス状に配置され、タッチパネルディスプレイを構成する。なお、本実施形態の圧力センサ1の用途は、タッチパネルディスプレイに限定されず、指紋センサ、スイッチなどに適用することができる。
1 and 16 are diagrams showing an example of the configuration of the
図1に示すように、本実施形態の圧力センサ1は、有機トランジスタ10と、感圧導電体20と、電圧電源30とを備える。有機トランジスタ10は、有機半導体層15(図16参照)を用いたトランジスタであり、ゲート電極11と、ソース電極12と、ドレイン電極13とを備える。電圧電源30は、有機トランジスタ10のソース電極12に所定電圧VDDを印加する。有機トランジスタ10は、所定電圧VDDの印加時におけるソース-ドレイン間の電流値に応じた信号を外部の信号処理装置40へ出力する。信号処理装置40は有機トランジスタ10から取得した信号に基づいて、押圧操作に係る押圧位置又は押圧力を検出する。As shown in FIG. 1, the
本実施形態の圧力センサ1は、第1実施形態において図1に基づいて説明した圧力センサ1と基本的に共通する。
The
感圧導電体20は、押圧により受けた圧力に応じて抵抗値が変化する可変抵抗部材として機能する。本実施形態の感圧導電体20は、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性インクを用いて印刷形成した感圧導電層や、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性材料を薄く形成した感圧導電層や、導電性粒子と弾性粒子がバインダに分散された感圧導電性シートをスライスした感圧導電層により構成することができる。
The pressure-
特に限定されないが、導電性粒子としては、第1実施形態と同様の材料を用いることができる。 Although it does not specifically limit, The material similar to 1st Embodiment can be used as electroconductive particle.
図16は、図1に示す回路を有する本実施形態の圧力センサ1の断面図である。図16に示すように、有機トランジスタ10を構成するゲート電極11、ソース電極12、ドレイン電極13は、絶縁性基材2の一方主面に形成され、ゲート絶縁層14に覆われたゲート電極11の上(積層方向に沿う図面の上方向、以下同じ)には、有機半導体層15が形成されている。この有機半導体層15の上には絶縁層17を介して感圧導電体20が形成されている。さらに、感圧導電体20の上面(積層方向に沿う図面の上側の面、以下同じ)はカバー部材50により覆われている。図16に示す圧力センサ1では、カバー部材50の上面Pが押圧されると、有機トランジスタ10はその押圧力に応じた信号を出力する。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the
図16に示すように、本実施形態の感圧導電体20は、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22を有し、これら第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間には空間23がスペーサ60によって形成されている。図16に示す例では、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aとは、図中矢印F方向に沿う押圧力が印加される面であり、両主面21a,22aは平行に配置されている。また、両主面21a,22aは押圧力が印加される方向(図中F方向)に対して垂直に配置されている。さらに、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aとは空間23を介して互いに向かい合うように配置されている。本実施形態では、絶縁層17とカバー部材50との間にスペーサ60を配置し、このスペーサ60によって第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に空間23が形成されている。同図に示すように、スペーサ60は、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aと平行に配置されている。
As shown in FIG. 16, the pressure-
本実施形態のスペーサ60は、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性基材により構成することができる。スペーサ60が構成する開口部(空間23の平面又は底面)は操作スイッチの大きさに応じて適宜に設定することができる。本例のスペーサ60は、接着層61a,61bにより絶縁層17及びカバー部材50に固定されている。接着層61a,61bを含めたスペーサ60の厚さ(空間23の高さ)は、50μm〜200μm、好ましくは75μm〜150μm程度、さらに好ましくは100μm以下とすることができる。本例のスペーサ60の厚さは75μm以下である。スペーサ60及び接着層61a,61bにより形成される空間23には、第1パッド電極18、第2パッド電極19、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22が形成されており、本例の第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は30μm程度である。第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との距離は特に限定されず、絶縁層17の厚さ、カバー部材50の厚さ、第1感圧導電層21、第2感圧導電層22の厚さ、スペーサの厚さ、各感圧導電層21,22の圧力抵抗特性、押圧操作時に印加される押圧力の大きさ、オンオフ識別のための閾値などの各要因を考慮して実験に基づいて適宜に設定することができる。空間23は、感圧センサ1の構成に応じて、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に限定されず、第1感圧導電層21と第1パッド電極18との間、又は第2感圧導電層22と第2パッド電極19との間に設けることもできる。
The
ユーザにより押圧操作がなされ、カバー部材50が図16の矢印F方向に沿って押圧されると、第1感圧導電層21の一主面21aと第2感圧導電層22の一主面22aには矢印F方向の押圧力が印加されるので、カバー部材50側に配置された第2感圧導電層22は空間23内を絶縁層17側へ移動する。そして、第2感圧導電層22が第1感圧導電層21に接触すると、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは電気的に直列に接続されて導通状態(オン状態)となる。他方、印加していた押圧力を解除すると、第2感圧導電層22は第1感圧導電層21から離隔し、空間23内をカバー部材50側へ移動する。このように、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22との間に形成された空間23は、第1感圧導電層21及び第2感圧導電層22の可動領域となるので、押圧操作に応じて第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触又は離隔させることができる。第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させるためには、第2感圧導電層22を空間23の厚さに相当する距離だけ移動させるための押圧力を与える必要がある。所定値以上の押圧力が印加された場合に、第1感圧導電層21を第2感圧導電層22に接触させることができるので、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の接触によるオン状態と、第1感圧導電層21と第2感圧導電層22の離隔によるオフ状態とを明確に識別することができる。
When the user performs a pressing operation and the
スペーサ60により空間23を形成することにより、第1実施形態と同様に、押圧操作に応じたオンオフの認識感度を向上させることができる。
By forming the
本実施形態の圧力センサ1は、第1感圧導電層21と接触又は接触可能な第1パッド電極18と、第2感圧導電層22と接触又は接触可能な第2パッド電極19と、をさらに備え、第1パッド電極18は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか一方に電気的に接続され、第2パッド電極19は、ソース電極12又は電圧電源30の何れか他方に電気的に接続されるように構成することができる。
The
図16に示す例において、本実施形態の感圧導電体20の下側に配置された第1感圧導電層21の図中下面側、つまり絶縁層17と第1感圧導電層21との間には、第1パッド電極18が形成されている。この第1パッド電極18とこれに連なる第1パッド電極ビア18aを介して、第1感圧導電層21(感圧導電体20)はソース電極12と電気的に直列に接続されている。また、同図に示すように、感圧導電体20の上側に配置された第2感圧導電層22の図中上面側、つまりカバー部材50と第2感圧導電層22との間には、第2パッド電極19が形成されている。この第2パッド電極19を介して、第2感圧導電層22は、電圧電源30と電気的に接続している。電圧電源30と接続された第2パッド電極19と第1パッド電極18とは、感圧導電体20(感圧導電層21,22)を介して導通可能である。
In the example shown in FIG. 16, the lower surface side of the first pressure-sensitive
なお、図16では、第1感圧導電層21が第2感圧導電層22の下側に配置された例を示すが、第2感圧導電層22を下側、つまり絶縁層17側に配置することもできる。
FIG. 16 shows an example in which the first pressure-sensitive
本実施形態において、感圧導電体20を構成する第1感圧導電層21と第2感圧導電層22とは、その圧力抵抗特性が異なる。本実施形態の圧力抵抗特性とは、押圧時における印加圧力値に対する抵抗値の変化の態様である。圧力抵抗特性は、所定の印加圧力値の領域における抵抗値、抵抗値の変化量などに基づいて評価することができる。
In the present embodiment, the first pressure-sensitive
異なる圧力抵抗特性の感圧導電層21,22を電気的に直列に接続して用いる理由は、第1実施形態で述べた理由と共通する。
The reason why the pressure-sensitive
また、感圧導電層21の圧力抵抗特性を調整する手法(任意の圧力抵抗特性の感圧導電体20を得る手法)は、第1実施形態、第2実施形態の感圧導電体20の圧力抵抗特性を調整する手法と共通する。
Further, the method for adjusting the pressure resistance characteristic of the pressure-sensitive conductive layer 21 (the method for obtaining the pressure-
このように、相対的に低い圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層21と、中高圧の圧力値の領域で抵抗変化率が高い感圧導電層22とを電気的に接続可能なように配置して感圧導電体20を構成し、これを電圧電源30と有機トランジスタ10のソース電極12の間に電気的に直列に挿入することにより、広い圧力領域で大きい抵抗変化が起きるため、ソース-ドレイン間の電位差も大きくなり、結果として、広い圧力領域で感度の良い圧力センサ1を提供することができる。
In this manner, the pressure-sensitive
以下、本実施形態の圧力センサ1の製造方法は、第2実施形態において図18〜図26に基づいて説明した方法と共通するので、その説明を援用し、ここでは省略する。。
Hereinafter, since the manufacturing method of the
図27、28は、本実施形態の圧力センサ1の異なる構成例を示す図である。図27及び図28の圧力センサ1の構成は、第2実施形態において説明したので、本実施形態ではその説明を援用する。図27、28に示す圧力センサ1の電圧電源等との接続関係は上述した本実施形態の圧力センサ1と共通するので、同図においては図示を省略している。
27 and 28 are diagrams showing different configuration examples of the
なお、有機トランジスタ10を作製するための材料や作製手法は、上記に限定されず、出願時に知られた材料及び作製手法を適宜に適用することができる。
In addition, the material and manufacturing method for manufacturing the
本明細書及び図面では、説明の便宜から一単位の圧力センサ1を例に説明するが、本実施形態では図16に示す圧力センサ1を複数個準備して、縦横に操作面(押圧面と平行な面)にマトリックス状に配置して面状の圧力センサ1を作製し、タッチパネルディスプレイを構成することができる。このように面状の圧力センサ1を作製することにより、同じくマトリックス状に配置された各有機トランジスタ10の検出結果に基づいて操作面における圧力の分布信号を検出することができる。また、所定の押圧力に対するソース電極12とドレイン電極13との間の電流変化を予め取得しておくことにより、圧力センサ1が押圧された場合の圧力の大きさをも検出することができる。
In the present specification and drawings, a unit of
以上のとおり、本発明において本実施形態に係る有機トランジスタ10と感圧導電体20を組み合わせた圧力センサ1によれば、圧力抵抗特性の異なる感圧導電層21,22を対向して配置させて、電圧電源30とソース電極12との間に、ソース電極12と直列に接続するので広い範囲の押圧力に対するソース−ドレイン間の電位差の変動量を大きくすることができる。この結果、押圧力の強さにかかわらず、感度の良好な圧力センサ1(タッチパネルディスプレイ)を提供することができる。
As described above, according to the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
1…圧力センサ
100…圧力センサモジュール
2…絶縁性基材
10…有機トランジスタ
11…ゲート電極
12…ソース電極
13…ドレイン電極
14…ゲート絶縁層
15…有機半導体層
16,17…絶縁層
18,18a…第1パッド電極(18…電極,18a…ビア)
18a´…ビアホール
19…第2パッド電極
20…感圧導電体
21…第1感圧導電層
22…第2感圧導電層
23…空間,開口部
231…第1空間
232…第2空間
30…電圧電源
40…信号処理装置
50…カバー部材
60…スペーサ
61a、61b…接着層
62A…第1開口部
62B…第2開口部
70…配線
WL…ワードライン
BL…ビットラインDESCRIPTION OF
18a '... via
Claims (20)
前記絶縁性基材の一方主面側に設けられた有機トランジスタと、
前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、
前記絶縁性基材と略平行に配置され、前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備え、
押圧操作に応じて圧力が印加される前記感圧導電体の主面に平行なxy座標面上において、前記有機トランジスタと前記感圧導電体とは異なる位置に並列配置され、押圧操作に応じて電気的に接続可能であることを特徴とする圧力センサ。An insulating substrate;
An organic transistor provided on one main surface side of the insulating substrate;
A voltage power supply for applying a predetermined voltage to the source electrode of the organic transistor;
A pressure-sensitive conductor disposed substantially parallel to the insulating substrate and connected in series with the source electrode;
On the xy coordinate plane parallel to the main surface of the pressure-sensitive conductor to which pressure is applied according to the pressing operation, the organic transistor and the pressure-sensitive conductor are arranged in parallel at different positions, and according to the pressing operation. A pressure sensor which is electrically connectable.
前記第1感圧導電層は、第1圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第1圧力領域以外の第2圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、
前記第2感圧導電層は、前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高いことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の圧力センサ。The pressure-sensitive conductor included in the pressure sensor has a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive conductive layer having different pressure resistance characteristics,
The first pressure-sensitive conductive layer has a resistance change rate with respect to pressure in the first pressure region higher than a resistance change rate with respect to pressure in the second pressure region other than the first pressure region,
The second pressure-sensitive conductive layer is characterized in that a rate of change of resistance with respect to the pressure in the second pressure region is higher than a rate of change of resistance with respect to the pressure in the second pressure region of the first pressure-sensitive conductive layer. The pressure sensor according to any one of claims 1 to 4.
前記絶縁性基材の一方主面に設けられた有機トランジスタと、
前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、
前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備える圧力センサ又は複数の前記圧力センサから構成される圧力センサ群と、
所定領域内に二次元状に配置された前記各圧力センサにそれぞれ接続するワードライン及びビットラインと、を備え、
前記ワードライン又はビットラインの何れか一方に沿って隣り合う前記圧力センサ又は前記圧力センサ群は、互いに異なる圧力検出特性を備えることを特徴とする圧力センサモジュール。An insulating substrate;
An organic transistor provided on one main surface of the insulating substrate;
A voltage power supply for applying a predetermined voltage to the source electrode of the organic transistor;
A pressure sensor comprising a pressure-sensitive conductor connected in series with the source electrode, or a pressure sensor group comprising a plurality of the pressure sensors;
A word line and a bit line respectively connected to the pressure sensors arranged two-dimensionally in a predetermined region,
The pressure sensor module, wherein the pressure sensor or the pressure sensor group adjacent to each other along either the word line or the bit line has different pressure detection characteristics.
前記第1感圧導電層は、第3圧力領域における圧力に対する抵抗変化率が、第3圧力領域以外の第4圧力領域における圧力に対する抵抗変化率よりも高く、
前記第2感圧導電層は、前記第4圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第4圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高いことを特徴とする請求項11に記載の圧力センサモジュール。The pressure-sensitive conductor includes a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive conductive layer,
The first pressure-sensitive conductive layer has a resistance change rate with respect to pressure in a third pressure region higher than a resistance change rate with respect to pressure in a fourth pressure region other than the third pressure region,
The second pressure-sensitive conductive layer is characterized in that a rate of change of resistance with respect to the pressure in the fourth pressure region is higher than a rate of change of resistance with respect to the pressure in the fourth pressure region of the first pressure-sensitive conductive layer. The pressure sensor module according to claim 11.
前記絶縁性基材の一方主面に設けられた有機トランジスタと、
前記有機トランジスタのソース電極に所定電圧を印加する電圧電源と、
前記電圧電源と前記ソース電極との間に配置され、前記ソース電極と直列に接続された感圧導電体と、を備え、
前記感圧導電体は、圧力抵抗特性の異なる第1感圧導電層と第2感圧導電層を有し、
前記第1感圧導電層と前記第2感圧導電層との間に空間を形成するスペーサを、さらに備えることを特徴とする圧力センサ。An insulating substrate;
An organic transistor provided on one main surface of the insulating substrate;
A voltage power supply for applying a predetermined voltage to the source electrode of the organic transistor;
A pressure-sensitive conductor disposed between the voltage power source and the source electrode and connected in series with the source electrode;
The pressure-sensitive conductor has a first pressure-sensitive conductive layer and a second pressure-sensitive conductive layer having different pressure resistance characteristics,
The pressure sensor further comprising a spacer that forms a space between the first pressure-sensitive conductive layer and the second pressure-sensitive conductive layer.
前記第2感圧導電層は、前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率が、前記第1感圧導電層の前記第2圧力領域における前記圧力に対する抵抗変化率よりも高いことを特徴とする請求項13に記載の圧力センサ。The first pressure-sensitive conductive layer has a resistance change rate with respect to pressure in the first pressure region higher than a resistance change rate with respect to pressure in the second pressure region other than the first pressure region,
The second pressure-sensitive conductive layer is characterized in that a rate of change of resistance with respect to the pressure in the second pressure region is higher than a rate of change of resistance with respect to the pressure in the second pressure region of the first pressure-sensitive conductive layer. The pressure sensor according to claim 13.
前記第2感圧導電層と接触又は接触可能な第2パッド電極と、をさらに備え、
前記第1パッド電極は、前記ソース電極又は電圧電源の何れか一方に電気的に接続され、
前記第2パッド電極は、前記ソース電極又は電圧電源の何れか他方に電気的に接続されていることを特徴とする請求項13〜17の何れか一項に記載の圧力センサ。A first pad electrode in contact with or contactable with the first pressure sensitive conductive layer;
A second pad electrode in contact with or contactable with the second pressure-sensitive conductive layer,
The first pad electrode is electrically connected to either the source electrode or the voltage power source,
The pressure sensor according to any one of claims 13 to 17, wherein the second pad electrode is electrically connected to either the source electrode or the voltage power source.
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