KR20180032169A - 센서 장치 - Google Patents

센서 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180032169A
KR20180032169A KR1020170092238A KR20170092238A KR20180032169A KR 20180032169 A KR20180032169 A KR 20180032169A KR 1020170092238 A KR1020170092238 A KR 1020170092238A KR 20170092238 A KR20170092238 A KR 20170092238A KR 20180032169 A KR20180032169 A KR 20180032169A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
pressure
pressure sensor
layer
shape
Prior art date
Application number
KR1020170092238A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101891170B1 (ko
Inventor
카즈키 와타나베
오사무 사토
카츠요시 히라키
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Publication of KR20180032169A publication Critical patent/KR20180032169A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101891170B1 publication Critical patent/KR101891170B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

본 발명은 보다 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있는 센서 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
센서 장치는, 압력 센서와 액티브 소자를 각각 포함하고, 2차원상으로 배치된 복수의 센서 셀을 가지며, 복수의 상기 압력 센서가, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 것을 특징으로 하고 있다.

Description

센서 장치{Sensor Device}
본 발명은 압력 센서를 가지는 센서 장치에 관한 것이다.
압력 센서의 하나로서, 가해지는 압력에 따라서 전기 저항값이 변하는 감압 도전성 재료를 사용한 압력 센서가 알려져 있다. 감압 도전성 재료는 값이 싸고 또 대면적화가 용이하기 때문에 2차원 압력 센서의 재료로서 기대되고 있다.
한편 상기와 같은 압력 센서에서는, 사용되는 감압 부재의 종류에 따라서 측정 가능한 압력의 범위인 감압 범위가 결정된다. 그래서 감압 범위를 확대하기 위해서 다른 저항 특성을 가지는 감압 부재를 사용한 압력 센서 장치가 알려져 있다(특허문헌 1).
특허문헌 1: 일본특허공개공보 2016-003991호
그러나 특허문헌 1에 기재된 것과 같이 다른 저항 특성을 가지는 감압 부재를 사용했다면 복수 종류의 재료로 이루어지는 감압 부재를 준비할 필요가 있기 때문에 비용이 증가한다. 또한 복수 종류의 재료로 이루어지는 감압 부재를 스크린 인쇄법 등에 의해 구별하여 만들 필요가 있기 때문에 그를 위한 공정이 복잡해진 결과, 수율 저하와 비용 증가가 발생하는 경우가 있다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것으로, 더욱 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있는 센서 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 압력 센서와 액티브 소자를 각각이 포함하고, 2차원상으로 배치된 복수의 센서 셀을 가지며, 복수의 상기 압력 센서가, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 것을 특징으로 하는 센서 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 보다 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치의 전체 구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치의 센서 셀의 구조를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치에서 압력 센서의 센서층의 입체 형상을 도시한 사시도이다.
도 5는 압력 센서의 압력에 따른 전기 저항값의 전극 형상에 대한 의존성의 예를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서의 배치 예를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서를 도시한 단면도이다.
<제 1 실시형태>
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 센서 장치에 대하여 도 1 내지 도 6을 가지고 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 센서 장치의 전체 구조를 도시한 개략도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 센서 장치의 센서 셀의 구조를 도시한 개략도이다. 도 3은 본 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서를 도시한 평면도이다. 도 4는 본 실시형태에 따른 센서 장치에서 압력 센서의 센서층의 입체 형상을 도시한 사시도이다. 도 5는 압력 센서의 압력에 따른 전기 저항값의 전극 형상에 대한 의존성의 예를 도시한 그래프이다. 도 6은 본 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서의 배치 예를 도시한 평면도이다.
본 실시형태에 따른 센서 장치(100)는, 도 1에 도시한 것과 같이 센서 어레이(10)와, 수직 주사 회로(20), 검출 회로(30), 제어부(40)를 가지는 2차원 센서이다.
센서 어레이(10)는, 복수 행(예를 들면 m행) 및 복수 열(예를 들면 n열)에 걸쳐서 2차원상으로 배치된 복수의 센서 셀(12)을 포함한다. 또한, m, n은 각각 2 이상의 정수이다. 센서 어레이(10)에서 복수의 센서 셀(12)은, 예를 들면 정방 격자상 등 직사각형 격자상으로 배치되어 있다.
각각의 센서 셀(12)은, 선택 트랜지스터(M)와, 압력을 측정 대상으로 하는 압력 센서(S)를 포함한다. 선택 트랜지스터(M)는, 예를 들면 박막 트랜지스터로 이루어진다. 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)는, 선택 트랜지스터(M)를 액티브 소자로 하는 액티브 매트릭스 구동 방식의 2차원 센서이다.
압력 센서(S)로는, 예를 들면 압력 변화에 수반되는 전기 저항값의 변화를 이용한 저항 변화형 압력 센서를 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 압력 센서(S)로서, 절연성 수지와, 절연성 수지에 분산된 도전성 필러를 포함하는 감압 도전성 재료를 가지는 압력 센서를 사용할 수 있고, 감압 도전성 재료로서는 감압 도전성 고무가 예시된다. 이와 같은 감압 도전성 재료에서는, 가해지는 압력의 크기에 따라서 도전성 필러의 접점수가 변함으로써, 가해지는 압력의 크기에 따라서 전기 저항값이 변한다. 또한 압력 센서(S)로서, 미세한 요철이 형성된 전극에 대해서, 그 전극과의 접촉면에 미세한 요철이 형성된 감압 도전성 재료를 가지는 압력 센서를 사용할 수도 있다. 이와 같은 감압 도전성 재료에서는, 가해지는 압력의 크기에 따라서 미세한 요철에 의해 전극과의 접촉 면적이 변함으로써, 가해지는 압력의 크기에 따라서 전기 저항값이 변한다. 기타 예로서는, 불화 비닐리덴 수지 등 압전성을 가지는 재료를 사용한 압력 센서, 폴리 3, 4-에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌술폰산으로 이루어지는 도전성 고분자로 대표되는 도전성 고분자 재료를 가지는 감압 도전성 재료를 사용한 압력 센서 등을 들 수 있다. 압력 센서(S)가 측정 가능한 압력 범위인 감압 범위에 대해서는 후술한다.
센서 어레이(10)의 각 행에는, 행 방향으로 연장되어 구동 신호선(X)이 배치되어 있다. 도 1에는 제 1 행, 제 2 행, 제 3 행, 제 4 행, 제 5 행, ..., 제 m 행에 배치된 구동 신호선(X)을, 각각 구동 신호선 X1, X2, X3, X4, X5, ..., Xm으로 표기하고 있다. 구동 신호선(X1, X2, X3, X4, X5, ..., Xm)은 수직 주사 회로(20)에 접속되어 있다.
센서 어레이(10)의 각 열에는, 열 방향으로 연장하여 출력 신호선(Y)이 각각배치되어 있다. 도 1에는 제 1 열, 제 2 열, 제 3 열, ..., 제 n 열에 배치된 출력 신호선(Y)을, 출력 신호선 Y1, Y2, Y3, ..., Yn으로 표기하고 있다. 출력 신호선(Y1, Y2, Y3, ..., Yn)은, 검출 회로(30)에 접속되어 있다.
센서 셀(12)의 압력 센서(S)는, 일방 단자가 전원 전압선에 접속되어 있고, 타방 단자가 선택 트랜지스터(M)의 드레인 전극에 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(M)의 소스 전극은, 대응되는 열의 출력 신호선(Y)에 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(M)의 게이트 전극은, 대응되는 행의 구동 신호선(X)에 접속되어 있다.
수직 주사 회로(20)는, 디코더와 시프트 레지스터로 구성된다. 수직 주사 회로(20)는, 구동 신호선(X1, X2, X3, X4, X5, ..., Xm)에 구동 신호(PTX1, PTX2, PTX3, PTX4, PTX5, ..., PTXm)를 각각 공급한다. 이들 구동 신호(PTX)는, 구동 신호선(X)에 접속된 선택 트랜지스터(M)의 구동 신호이다. 이 의미에서, 수직 주사 회로(20)는 선택 트랜지스터(M)의 구동 회로이기도 하다. 예를 들면 선택 트랜지스터(M)가 N형 트랜지스터인 경우, 구동 신호(PTX)가 하이 레벨일 때, 대응되는 행의 선택 트랜지스터(M)는 온(ON) 상태가 된다. 또 구동 신호(PTX)가 로우 레벨일 때, 대응되는 행의 선택 트랜지스터(M)가 오프(OFF) 상태가 된다.
검출 회로(30)는, 출력 신호선(Y1, Y2, Y3, ..., Yn)의 전압을 검출하고, 압력 센서(S)의 전기 저항값의 출력을 검출하기 위한 회로이다. 검출 회로(30)에 의해 검출된 압력 센서(S)의 전기 저항값의 출력에 기초하여, 압력 센서(S)에 의한 측정값인 압력값을 산출하는 것이 가능해진다.
제어부(40)는, 수직 주사 회로(20) 및 검출 회로(30)에 접속되어 있다. 제어부(40)는, 여러 가지 연산, 제어, 판별 등의 처리를 실행하는 CPU를 가지고 있다. 또한 제어부(40)는, CPU에 의해 실행되는 다양한 프로그램, CPU가 참조하는 데이터 베이스 등을 격납하는 ROM을 가지고 있다. 또한 제어부(40)는, CPU가 처리 중인 데이터와 입력 데이터 등을 일시적으로 격납하는 RAM을 가지고 있다.
제어부(40)는, CPU가 프로그램을 실행함으로써, 수직 주사 회로(20) 및 검출 회로(30)의 동작과 그 타이밍을 제어한다. 또한 제어부(40)는, CPU가 프로그램을 실행함으로써, 검출 회로(30)에 의해 검출된 압력 센서(S)의 전기 저항값의 출력에 기초하여, 압력 센서(S)에 의한 측정값인 압력값을 산출하는 처리부로서 기능한다.
여기서, 센서 셀(12)의 구조의 일례에 대하여 도 2를 가지고 설명한다. 도 2(a)는, 구동 신호선(X) 및 출력 신호선(Y)에 접속된 센서 셀(12)의 구조의 일례를 도시한 평면도이다. 도 2(b)는, 도 2(a)의 A-B선에 따른 확대 단면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시한 것과 같이, 기판(60) 상에는, 선택 트랜지스터(M)의 게이트 전극(62)이 형성되어 있다. 또한 기판(60) 상에는, 구동 신호선(X)이 형성되어 있다. 게이트 전극(62)은, 구동 신호선(X)과 일체적으로 형성되어 구동 신호선(X)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 기판(60)은, 기판상 부재 이외에, 시트상 부재, 필름상 부재도 포함하는 것으로, 그 재료로는 모든 재료를 채용할 수 있다. 또한 기판(60)은, 유연성을 가지는 플렉서블한 것이어도 되고, 유연성을 갖지 않는 경질의 것이어도 된다.
게이트 전극(62) 상에는, 게이트 절연층(64)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(64)은, 구동 신호선(X) 상 및 기판(60) 상에도 형성되어 있고, 층간 절연층으로서도 기능하고 있다. 또한 도 2(a)에서는, 게이트 절연층(64)을 생략하고 있다.
게이트 절연층(64) 상에는, 선택 트랜지스터(M)의 소스 전극(66S) 및 드레인 전극(66D)이 간격을 두고 병렬로 형성되어 있다. 또한 게이트 절연층(64) 상에는, 출력 신호선(Y)이 형성되어 있다. 또한 게이트 절연층(64) 상에는, 압력 센서(S)의 한 쌍의 전극(68, 70)이 간격을 두고 병렬로 형성되어 있다. 더욱이 게이트 절연층(64) 상에는, 전원 전압선(72)이 형성되어 있다. 소스 전극(66S)은, 출력 신호선(Y)과 일체적으로 형성되어 출력 신호선(Y)에 전기적으로 접속되어 있다. 드레인 전극(66D)은, 전극(68)과 일체적으로 형성되어 전극(68)과 전기적으로 접속되어 있다. 전극(70)은, 전원 전압선(72)과 일체적으로 형성되어 전원 전압선(72)에 전기적으로 접속되어 있다.
게이트 절연층(64)의 소스 전극(66S) 및 드레인 전극(66D)을 포함하는 영역 상에는, 소스 전극(66S) 및 드레인 전극(66D)을 덮어서 소스 전극(66S) 및 드레인 전극(66D)에 접촉되도록 반도체층(80)이 형성되어 있다.
또한 게이트 절연층(64)의 한 쌍의 전극(68, 70)을 포함하는 영역 상에는, 한 쌍의 전극(68, 70)을 덮어서 한 쌍의 전극(68, 70)에 접촉되도록 센서층(82)이 형성되어 있다. 센서층(82)의 구성 재료는, 상술한 압력 인가에 수반하여 전기 저항값이 변하는 감압 도전성 재료이다. 복수의 압력 센서(S)의 센서층(82)을 구성하는 감압 도전성 재료는, 서로 동일 재료로 되어 있다.
이렇게 해서 기판(60) 상에는 게이트 전극(62), 소스 전극(66S) 및 드레인 전극(66D)을 가지는 선택 트랜지스터(M)가 형성되어 있다. 또한 기판(60) 상에는 한 쌍의 전극(68, 70) 및 센서층(82)을 가지는 압력 센서(S)가 형성되어 있다. 전극(68, 70)은, 각각 센서층(82)에 접촉하여 센서층(82)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 선택 트랜지스터(M) 및 압력 센서(S)가 형성된 기판(60) 상에는, 보호막 등이 형성되어 있다.
본 실시형태에 따른 센서 장치(100)는, 센서 어레이(10)에 포함되는 복수의 압력 센서(S)가, 서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있다. 즉, 복수의 압력 센서(S)가 전극(68, 70) 및 센서층(82) 중에서 적어도 일방에 대하여, 서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있다. 또한 여기에서 말하는 형상에는 평면 형상, 단면 형상, 입체 형상, 기타 모든 형상이 포함된다. 또한 서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 복수의 압력 센서(S)의 종류는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 2종류 이상의 복수 종류라면 된다. 이하, 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)의 형상 및 치수에 대하여 상술한다.
도 3(a) 내지 도 3(f)는 압력 센서(S)의 예로서, 압력 센서(Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf)의 평면 형상을 각각 도시하고 있다. 또한 도 3(a) 내지 도 3(f)에서는, 전극(68)과 드레인 전극(66D)의 접속 및 전극(70)과 전원 전압선(72)의 접속을 각각 생략하고 있다.
본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 예를 들면 도 3(a)에 도시한 압력 센서(Sa)와, 도 3(b)에 도시한 압력 센서(Sb)를 포함할 수 있다. 압력 센서(Sb)는, 압력 센서(Sa)와는 전극(68, 70)의 평면 형상 및 그 치수가 다른 것이다. 압력 센서(Sa)와 압력 센서(Sb)는, 센서층(82)의 평면 형상 및 그 치수는 서로 동일하지만, 전극(68, 70)의 평면 형상 및 그 치수가 서로 다르다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 예를 들면 도 3(a)에 도시한 압력 센서(Sa)와, 도 3(c)에 도시한 압력 센서(Sc)를 포함할 수 있다. 압력 센서(Sc)는, 압력 센서(Sa)와는 센서층(82)의 평면 형상 및 전극(68, 70)의 평면 형상이 다른 것이다. 도 3(c)에 도시한 것과 같이 압력 센서(Sc)의 센서층(82)의 평면 형상은, 직사각형상과는 다른 오각형상, 기타 다각형상으로 할 수 있다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 예를 들면 도 3(a)에 도시한 압력 센서(Sa)와, 도 3(d)에 도시한 압력 센서(Sd)를 포함할 수 있다. 압력 센서(Sd)는, 전극(68, 70) 각각을 1개 가지는 압력 센서(Sa)와는 달리, 전극(68, 70) 각각을 복수개 가지는 빗살 전극으로 되어 있다. 또한 도 3(d)에서는, 복수개의 전극(68)을 접속하는 전극 부분 및 복수의 전극(70)을 접속하는 전극 부분을 생략하고 있다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 예를 들면 도 3(a)에 도시한 압력 센서(Sa)와, 도 3(e)에 도시한 압력 센서(Se)를 포함할 수 있다. 압력 센서(Se)는, 압력 센서(Sa)와는 센서층(82)의 평면 형상 및 전극(68, 70)의 평면 형상이 각각 유사형이고 치수가 다른 것이다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)에서는, 어느 압력 센서(S)가 다른 압력 센서(S)를 내포하도록 형성되어 있어도 된다. 예를 들면 도 3(f)에 도시한 것과 같이 크기의 순서대로 서로 포개지게 형성된 직사각형 프레임상의 전극(68, 70)을 가지는 압력 센서(Sf)의 내측에, 도 3(a)에 도시한 압력 센서(Sa)가 형성되어 있어도 된다. 압력 센서(Sa)의 센서층(82)과 압력 센서(Sf)의 센서층(82)은, 서로 분리되어 형성되어 있어도 되고, 서로 일체적으로 연속된 층으로서 형성되어 있어도 된다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 상기 압력 센서(Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf)의 조합뿐만 아니라 압력 센서(Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf)로부터 선택되는 임의의 조합을 적절히 포함할 수 있다. 또한 센서층(82) 및 전극(68, 70)의 두께는 압력 센서(Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf) 사이에서 서로 동일해도 되고, 서로 달라도 된다.
또한 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서(S)는, 감압 도전성 재료로 이루어지는 센서층(82)의 입체 형상이 다른 압력 센서(S)를 포함할 수 있다. 도 4(a) 내지 도 4(c)는, 각각 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)에서 압력 센서(S)의 센서층(82)의 입체 형상을 도시하고 있다. 센서층(82)의 입체 형상은, 예를 들면 도 4(a)에 도시한 것과 같이 원기둥상이어도 되고, 도 4(b)에 도시한 것과 같이 사각기둥상이어도 된다. 또한 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시한 것과 같이, 사각기둥상 센서층(82)이라도 두께가 서로 달라도 된다. 이들 도 4(a) 내지 도 4(c)에 도시한 것과 같이 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 복수의 압력 센서(S)는, 서로 다른 입체 형상의 센서층(82)을 가지는 압력 센서(S)를 포함할 수 있다. 또한 센서층(82)의 입체 형상은, 도 4(a) 내지 도 4(c)에 도시한 것에 한정되는 것은 아니고 다양한 입체 형상을 채용할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)는, 센서 어레이(10)에 포함되는 복수의 압력 센서(S)가, 서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있다. 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 압력 센서(S)는, 센서층(82)이 서로 동일한 감압 도전성 재료로 구성되어 있어도, 전극(68)과 전극(70) 사이의 전기 저항값이 서로 다르기 때문에 서로 감압 범위가 다르다. 따라서 본 실시형태에 따르면 감압 범위를 확대하기 위해서 다른 감압 도전성 재료를 사용할 필요가 없고, 따라서 더욱 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있다. 다른 감압 도전성 재료를 사용할 필요가 없으므로, 센서 장치(100)를 제조하기 위한 공정이 복잡화되는 일도 없다.
도 5는 압력 센서의 압력에 따른 전기 저항값의 전극 형상에 대한 의존성의 예를 도시하고 있다. 도 5에는, 전극의 평면 형상이 서로 다른 2개의 압력 센서(S1, S2)에 대하여, 가해지는 압력에 대한 전기 저항값의 변화를 나타내고 있다. 그래프 중에서 전기 저항값의 변화를 실선으로 도시한 압력 센서(S1)와 파선으로 도시한 압력 센서(S2)는, 센서층의 재료, 형상 및 치수는 동일하지만, 전극 형상이 서로 다르다. 도 5에 도시한 것과 같이 전극 형상이 다르면 감압 범위도 다른 것을 알 수 있다.
서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 압력 센서(S)는, 인접하는 센서 셀(12) 등 특정 위치 관계에 있는 센서 셀(12)에 설치할 수 있다. 이로써 감압 범위가 다른 복수의 압력 센서(S)의 그룹을 측정 단위로서 이용할 수 있다.
도 6은 본 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 압력 센서의 배치 예를 도시하고 있다. 또한 도 6에서는, 선택 트랜지스터(M) 등이 형성된 영역을 생략하고 있다. 도 6에 도시한 것과 같이 도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(d)에 각각 도시한 전극(68, 70)의 형상 또는 치수가 서로 다른 압력 센서(Sa, Sb, Sd)를, 서로 인접하는 격자상으로 배치할 수 있다. 이렇게 해서 격자상으로 배치된 압력 센서(Sa, Sb, Sd)는, 1개의 측정 단위(U)를 구성한다. 이 경우, 제어부(40)는, 측정 단위(U)에 있어서의 압력 센서(Sa, Sb, Sd)의 유효한 감압 범위를 이용하여, 측정 단위(U)마다 압력값을 산출할 수 있다.
또한 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 압력 센서(S)에 대하여, 센서층(82)은, 서로 동일한 감압 도전성 재료로부터 구성해도 되고, 서로 다른 감압 도전성 재료로부터 구성할 수도 있다. 상술한 것과 같이 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 압력 센서(S)를 사용함으로써, 센서층(82)을 서로 동일한 감압 도전성 재료로부터 구성한 경우라도 더욱 넓은 감압 범위를 실현할 수 있다. 더욱이 센서층(82)을 서로 다른 감압 도전성 재료로부터 구성함으로써, 서로 동일한 감압 재료로부터 구성한 경우와 비교해서 더욱 보다 넓은 감압 범위를 실현할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 센서 어레이(10)에 포함되는 복수의 압력 센서(S)가, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있으므로, 보다 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있다.
<제 2 실시형태>
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 센서 장치에 대하여 도 7을 가지고 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 따른 센서 장치의 압력 센서를 도시한 단면도이다. 또한 상기 제 1 실시형태에 따른 센서 장치와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략하거나 또는 간략히 한다.
본 실시형태에 따른 센서 장치의 기본적 구성은, 제 1 실시형태에 따른 센서 장치(100)의 구성과 동일하다. 본 실시형태에 따른 센서 장치는, 압력 센서(S)가, 센서층(82) 상에 형성된 탄성체층을 가지는 점에서, 제 1 실시형태에 따른 센서 장치(100)와는 다르다. 더욱이 본 실시형태에 따른 센서 장치에서는, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 복수의 압력 센서(S)가, 탄성체층에 대하여 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다르다.
본 실시형태에 따른 센서 장치에서는, 도 7(a) 내지 도 7(c)에 도시한 것과 같이 제 1 실시형태와 동일하게 기판(60) 상에 복수의 압력 센서(S)가 형성되어 있다. 또한 도 7(a) 내지 도 7(c)에서는, 선택 트랜지스터(M)의 전체, 게이트 절연층(64) 및 압력 센서(S)의 전극(68, 70)을 생략하고 있다.
각 압력 센서(S)는, 센서층(82) 상에 형성된 탄성체층(84)을 더욱 가지고 있다. 탄성체층(84)을 구성하는 탄성체 재료는 특별히 한정되는 것은 아니고, 고무 등 여러 가지 탄성체 재료를 사용할 수 있다.
탄성체층(84)은, 도 7(a)에 도시한 것과 같이 압력 센서(S)마다 분리되어 압력 센서(S)의 센서층(82) 상에 형성되어 있어도 된다. 또한 탄성체층(84)은, 도 7(b)에 도시한 것과 같이 복수의 압력 센서(S)의 센서층(82) 상에 걸쳐서 형성되어 있어도 된다. 이로써 본 실시형태에 따른 센서 장치에서는, 복수의 압력 센서(S)가, 탄성체층(84)에 대하여 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있다. 또한 여기에서 말하는 형상에는 평면 형상, 단면 형상, 입체 형상, 기타 모든 형상이 포함된다. 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 이들 복수의 탄성체층(84)을 구성하는 탄성체 재료는, 서로 동일 재료여도 되고 서로 다른 재료여도 된다.
복수의 압력 센서(S)의 센서층(82)은, 도 7(a)에 도시한 것과 같이 서로 분리되어 형성되어 있어도 되고, 도 7(c)에 도시한 것과 같이 서로 일체적으로 연속된 층으로서 형성되어 있어도 된다.
본 실시형태에 따른 센서 장치에서도, 상기와 같이 탄성체층(84)에 대하여 서로 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 복수의 압력 센서(S)는, 제 1 실시형태와 동일한 전극(68, 70) 및 센서층(82)을 가질 수 있다. 즉 그들 복수의 압력 센서(S)는, 전극(68, 70) 및 센서층(82) 중에서 적어도 일방에 대하여, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 것으로 되어 있어도 된다. 또한 그들 복수의 압력 센서(S)는, 전극(68, 70) 및 센서층(82)에 대하여, 서로 형상 및 치수가 동일한 것으로 되어 있어도 된다.
이와 같이 복수의 압력 센서(S)에 대하여, 탄성체층(84)의 형상 및 치수 중 적어도 일방이 다른 경우도, 그들 복수의 압력 센서(S)는, 서로 감압 범위가 다른 것으로 되어 있다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 감압 범위를 확대하기 위해서 다른 감압 도전성 재료를 사용할 필요가 없고, 따라서 보다 넓은 감압 범위를 값싸게 실현할 수 있다.
<변형 실시형태>
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면 상기 실시형태에서는, 박막 트랜지스터 등의 선택 트랜지스터(M)를 액티브 소자로 하는 경우를 예로 설명했지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 선택 트랜지스터(M)를 대신하여, 예를 들면 MIM(Metal Insulator Metal) 다이오드 등 다른 액티브 소자를 사용할 수 있다. 각 센서 셀이, 메모리성을 가지는 소자를 구비하고 있어도 된다. 검출 회로(30)는, 예를 들면 전류 등 전압 이외의 방법으로 출력 신호선(Y1, Y2, Y3, ..., Yn)의 출력을 얻어도 된다.
또한 상기 실시형태에서는, 센서 어레이(10)에서 복수의 센서 셀(12)이 직사각형 격자상으로 배치되어 있는 경우를 예로 설명했지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 복수의 센서 셀(12)은, 규칙적 또는 불규칙적으로 2차원으로 배치할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 센서 어레이(10)에서 압력 센서(S)를 포함하는 센서 셀(12)이 배치되어 있는 경우를 예로 설명했지만, 압력 센서(S)를 포함하는 센서 셀(12) 이외에 압력 센서(S)와는 다른 종류의 센서를 포함하는 센서 셀이 배치되어 있어도 된다. 압력 센서(S)와는 다른 종류의 센서로는, 온도를 측정 대상으로 하는 온도 센서, 습도를 측정 대상으로 하는 습도 센서, 변위량을 측정 대상으로 하는 변위량 센서, 가속도를 측정 대상으로 하는 가속도 센서, 대상물 접촉과 근접을 감지하는 센서 등이 예시된다.
10: 센서 어레이 12: 센서 셀
20: 수직 주사 회로 30: 검출 회로
40: 제어부 68, 70: 전극
82: 센서층 84: 탄성체층
100: 센서 장치 M: 선택 트랜지스터
S: 압력 센서

Claims (10)

  1. 압력 센서와 액티브 소자를 각각이 포함하고, 2차원상으로 배치된 복수의 센서 셀을 가지고,
    복수의 상기 압력 센서가, 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 센서가, 감압 도전성 재료로 이루어지는 센서층과, 상기 센서층에 접촉되는 전극을 가지는 센서 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서가, 상기 센서층에 대하여 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 센서 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서가, 상기 전극에 대하여 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 센서 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 센서층이, 상기 센서층 상에 형성된 탄성체층을 가지는 센서 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서가, 상기 탄성체층에 대하여 서로 형상 및 치수 중에서 적어도 일방이 다른 센서 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄성체층이, 복수의 상기 센서층 상에 걸쳐서 형성되어 있는 센서 장치.
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서의 상기 감압 도전성 재료가, 서로 동일한 재료인 센서 장치.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서의 상기 감압 도전성 재료가 서로 다른 재료인 센서 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 소자가 박막 트랜지스터인 센서 장치.
KR1020170092238A 2016-09-21 2017-07-20 센서 장치 KR101891170B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016184502A JP6982953B2 (ja) 2016-09-21 2016-09-21 センサ装置
JPJP-P-2016-184502 2016-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180032169A true KR20180032169A (ko) 2018-03-29
KR101891170B1 KR101891170B1 (ko) 2018-08-23

Family

ID=61766277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170092238A KR101891170B1 (ko) 2016-09-21 2017-07-20 센서 장치

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6982953B2 (ko)
KR (1) KR101891170B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307960A (ja) * 1993-03-30 1994-11-04 Siemens Ag 圧力センサ
JPH0868704A (ja) * 1993-10-08 1996-03-12 Enitsukusu:Kk アクティブマトリクス型面圧入力パネル
JP2013156095A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Sony Corp センサ装置、入力装置及び電子機器
JP2015212707A (ja) * 2015-07-14 2015-11-26 日本写真印刷株式会社 圧電センサおよび圧力検出装置
JP2016003991A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 大日本印刷株式会社 圧力センサ装置
KR20160008637A (ko) * 2013-06-04 2016-01-22 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤 압전 센서 및 압력 검출 장치

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0559756U (ja) * 1992-01-14 1993-08-06 イナバゴム株式会社 異方感圧導電性エラストマーシート
US5559504A (en) * 1993-01-08 1996-09-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Surface shape sensor, identification device using this sensor, and protected system using this device
EP0658753A1 (en) * 1993-12-17 1995-06-21 Home Row, Inc. Transducer array
JP3448856B2 (ja) * 1993-12-28 2003-09-22 マツダ株式会社 ロボットハンドの制御装置
US5571973A (en) * 1994-06-06 1996-11-05 Taylot; Geoffrey L. Multi-directional piezoresistive shear and normal force sensors for hospital mattresses and seat cushions
JP3089455B2 (ja) * 1995-05-30 2000-09-18 ニッタ株式会社 圧力分布センサー
JP3077347U (ja) * 2000-09-25 2001-05-18 ニッタ株式会社 可変抵抗器
JP2003090773A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Polymatech Co Ltd 感圧センサーおよび感圧センサーの押圧力検知方法
JP4260406B2 (ja) * 2002-02-14 2009-04-30 富士通コンポーネント株式会社 押圧方向検出センサ及びこれを用いた入力装置
US7645398B2 (en) * 2005-12-07 2010-01-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Pressure sensor for electronic skin and fabrication method of pressure sensor for electronic skin
JP2008256470A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Nitta Ind Corp 圧力分布センサシステム
DE102007022871A1 (de) * 2007-05-14 2008-11-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Taktilsensor mit entkoppelten Sensorzellen
JP2013145125A (ja) * 2012-01-13 2013-07-25 Seiko Epson Corp 検出装置、電子機器及びロボット
WO2013146995A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 株式会社フジクラ 圧力センサ及び圧力センサモジュール
ITTO20120633A1 (it) * 2012-07-18 2014-01-19 St Microelectronics Srl Sensore per misure di pressione
US9442614B2 (en) * 2014-05-15 2016-09-13 Bebop Sensors, Inc. Two-dimensional sensor arrays
JP3192849U (ja) * 2014-06-24 2014-09-04 株式会社 Ａｋａｉｓｈｉ 履物用アウトソール
US9574955B2 (en) * 2015-01-14 2017-02-21 Nippon Mektron, Ltd. Pressure sensing element having an insulating layer with an increased height from the substrate towards the opening
US9863823B2 (en) * 2015-02-27 2018-01-09 Bebop Sensors, Inc. Sensor systems integrated with footwear

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06307960A (ja) * 1993-03-30 1994-11-04 Siemens Ag 圧力センサ
JPH0868704A (ja) * 1993-10-08 1996-03-12 Enitsukusu:Kk アクティブマトリクス型面圧入力パネル
JP2013156095A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Sony Corp センサ装置、入力装置及び電子機器
KR20160008637A (ko) * 2013-06-04 2016-01-22 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤 압전 센서 및 압력 검출 장치
JP2016003991A (ja) 2014-06-18 2016-01-12 大日本印刷株式会社 圧力センサ装置
JP2015212707A (ja) * 2015-07-14 2015-11-26 日本写真印刷株式会社 圧電センサおよび圧力検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6982953B2 (ja) 2021-12-17
JP2018048909A (ja) 2018-03-29
KR101891170B1 (ko) 2018-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6862134B2 (ja) センサ装置
CN108885149B (zh) 压力检测装置
KR101004941B1 (ko) 촉각 센서
RU2014135546A (ru) Датчик, устройство ввода и электронное устройство
JP2014142193A (ja) 荷重分布検出装置
US20190234818A1 (en) Pressure sensor
JP2014182471A (ja) 静電容量式タッチパッド
KR102089252B1 (ko) 힘 검출 장치
US11280692B2 (en) Pressure sensor device and pressure sensor module including same
KR101891170B1 (ko) 센서 장치
KR102286341B1 (ko) 압력 센서
US20220163415A1 (en) Piezosensitive Sensor Having Criss-Crossed Electrodes
JP2018189513A (ja) 圧力センサ及び圧力センサアレイ
JP6020755B1 (ja) 圧力センサ装置、圧力センサ方法及び記憶媒体
KR102080487B1 (ko) 힘 검출 장치
JP2583615B2 (ja) 接触覚センサ
US20060016272A1 (en) Film based position and pressure sensor
KR20210015621A (ko) 힘 센서 및 힘 검출 장치
JP2020016437A (ja) 圧力センサ及び圧力センサの製造方法
JP2018189583A (ja) 圧力センサ装置
US20220236121A1 (en) Tactile sensor element
JP6860853B2 (ja) 圧力センサ装置
JP2021189059A (ja) 圧力センサー及び大型圧力センサー
JP2015187558A (ja) 感圧素子およびこの感圧素子を備えた感圧装置
JP3139264U (ja) 座標読み取り装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)