WO2020241718A1 - フレキシブルセンサ - Google Patents

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WO2020241718A1
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variable resistance
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flexible
transistor
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翔平 小泉
義昭 鬼頭
隆司 下山
勝弘 幡山
研太郎 山田
徹 木内
泰輝 布川
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株式会社ニコン
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a flexible sensor.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-100860 filed in Japan on May 30, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 describes a distortion sensor as such a flexible sensor.
  • the strain sensor forms a product in which conductive particles are dispersed in a polymer material such as plastic or rubber in a layered manner on a flexible substrate, and the electrical resistance of the product is caused by the elongation of the product accompanying the elongation of the substrate.
  • This is to measure the strain due to the deformation of the measurement object (steel frame structure or reinforced concrete structure) to which the substrate is attached by utilizing the characteristic of changing.
  • the measurement object steel frame structure or reinforced concrete structure
  • Such a flexible sensor not only measures the one-dimensional expansion and contraction of the object to be measured, but also the two-dimensional distortion (deformation) of the surface of the object to be measured and the fluid. It can also be used to easily measure the dimensional flow velocity distribution.
  • One embodiment of the flexible sensor of the present invention comprises a flexible substrate and a sensor element provided on the substrate, wherein the sensor element is a transistor having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode.
  • the variable resistance portion is connected to any of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, and the resistance value changes according to the strain.
  • the variable resistance portion is an extension portion extending in one direction. Has.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the flexible sensor of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the sensor main body of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the circuit configuration of the flexible sensor of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a sensor element in the sensor main body of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body of the first embodiment, and is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body of the first embodiment, and is a cross-sectional view of VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the control unit of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing the sensor main body of the second embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing the sensor body of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the sensor main body of the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a part of the circuit configuration of the flexible sensor of the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a transistor of the first modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a transistor of the second modification.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the flexible sensor 10 of the present embodiment.
  • the flexible sensor 10 of the present embodiment is, for example, a strain sensor capable of measuring the strain of an object to be measured.
  • the flexible sensor 10 has a sensor main body 20 attached to a measurement object for measuring strain, a wiring portion 40 extending from the sensor main body 20, and a sensor main body via the wiring portion 40.
  • a control unit (measurement unit) 30 connected to the 20 is provided.
  • FIG. 2 is a plan view showing the sensor main body 20.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the circuit configuration of the flexible sensor 10.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the sensor element 23 in the sensor main body 20.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body 20.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body 20, and is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the sensor main body 20, and is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the control unit 30.
  • the sensor body 20 has flexibility. As shown in FIG. 2, the sensor main body 20 has a substrate 21 and a sensor unit 22.
  • the substrate 21 has flexibility.
  • the flexibility of the substrate 21 refers to a property that the substrate 21 can be flexed and elastically deformed without being broken or broken even when a force of about its own weight is applied. Flexibility also includes the property of bending by a force of about its own weight. Therefore, the substrate 21 is made of a base material having a rigidity (Young's modulus) that returns to the original flat state when the external force is removed when the substrate 21 is curved from a flat state by an external force within the range of elastic deformation. To.
  • the flexibility of the substrate 21 may change depending on the material, size, thickness, temperature, and other environments of the substrate 21.
  • Examples of the base material of the substrate 21 include polyacrylate, polycarbonate, polyurethane, polystyrene, cellulose polymer, polyolefin, polyamide, polyimide, polyester, polyphenylene, polyethylene, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polypropylene, and ethylene.
  • a resin film such as a vinyl copolymer or polyvinyl chloride, or a thin plate made of glass, sapphire, metal, cellulose nanofibers or the like having a thickness of several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m can be used.
  • the substrate 21 is, for example, a square resin film.
  • the shape of the substrate 21 is not limited to a square shape, and may be a triangular shape, a rectangular shape, a rhombus shape, a polygonal shape of a pentagon or more, a circular shape, an elliptical shape, or the like.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are appropriately shown with reference to the substrate 21 in the undeformed state.
  • the Z-axis direction indicates the thickness direction of the substrate 21.
  • the X-axis direction indicates a direction parallel to one side of the square substrate 21.
  • the Y-axis indicates a direction parallel to one side of the square substrate 21 extending in a direction different from the X-axis direction.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the direction parallel to the Z-axis direction is referred to as the "thickness direction”
  • the direction parallel to the X-axis direction is referred to as the "first direction”
  • the direction parallel to the Y-axis direction is referred to as the "second direction”.
  • the positive side (+ Z side) in the Z-axis direction is called “upper side”
  • the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is called “lower side”.
  • the positive side (+ X side) in the X-axis direction is referred to as "one side in the first direction”
  • the negative side (-X side) in the X-axis direction is referred to as "the other side in the first direction”.
  • the positive side (+ Y side) in the Y-axis direction is referred to as "one side in the second direction”
  • the negative side (-Y side) in the Y-axis direction is referred to as "the other side in the second direction”.
  • the sensor unit 22 is a portion capable of detecting the distortion of the measurement object to which the sensor body 20 is attached.
  • the sensor unit 22 is provided on the upper surface (+ Z side) of the substrate 21.
  • the sensor unit 22 has a plurality of sensor elements 23, a plurality of scanning lines SL, a plurality of signal line DLs, and a power supply electrode (wiring for power supply) PL.
  • the sensor unit 22 is an active matrix type sensor unit in which a plurality of sensor elements 23 are arranged in a matrix.
  • the plurality of sensor elements 23 are arranged in a matrix along the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction).
  • the sensor elements 23 are arranged in a matrix of 8 rows and 8 columns, and a total of 64 sensor elements 23 are provided.
  • the plurality of sensor elements 23 are provided on the substrate 21. As shown in FIGS. 3 and 4, each sensor element 23 has a transistor 25 and a variable resistance unit 24.
  • the transistor 25 is a field effect transistor (FET: Field Effect Transistor) having a gate electrode GE1, a source electrode SE1, and a drain electrode DE1.
  • FET Field Effect Transistor
  • the transistor 25 is a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor).
  • TFT Thin Film Transistor
  • the transistor 25 is, for example, an organic thin film transistor (OTFT: Organic Thin Film Transistor).
  • the transistor 25 has a P-type channel CA1 as shown in FIG.
  • the material of channel CA1 is, for example, an organic semiconductor.
  • organic semiconductors include copper phthalocyanine (CuPc), pentacene, rubrene, tetracene, 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene (TIPS pentacene), and poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) ( P3HT) and the like can be used.
  • the organic semiconductor that can be used as the material of the channel CA1 is not limited to the above-mentioned material.
  • the material of channel CA1 may be an inorganic semiconductor.
  • the inorganic semiconductor for example, zinc oxide (ZnO), an oxide containing In, Ga and Zn (InGaZnO 4 : IGZO), amorphous silicon, low-temperature polysilicon and the like can be used.
  • the inorganic semiconductor that can be used as the material of the channel CA1 is not limited to the above-mentioned material.
  • the channel CA1 joins the source electrode SE1 and the drain electrode DE1.
  • the transistor 25 is, for example, a bottom gate type and bottom contact type transistor.
  • the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 are arranged side by side in the first direction (X-axis direction).
  • the source electrode SE1 is located, for example, on one side (+ X side) of the drain electrode DE1 in the first direction.
  • the transistor 25 is a variable resistance unit 24 to be measured among the variable resistance units 24 arranged two-dimensionally at predetermined intervals in the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction). Functions as an active matrix switching element to select.
  • the variable resistance portion 24 is a portion whose resistance value changes according to strain (expansion and contraction due to bending of the substrate 21 in the thickness direction Z).
  • the variable resistance portion 24 has a film shape formed on the upper surface (+ Z side) of the insulating film 26b described later.
  • the variable resistance portion 24 has a rectangular wavy shape when viewed in a plane parallel to the XY plane.
  • the variable resistance portion 24 has a plurality of stretching portions 24e, a connecting portion 24f, and connecting portions 24c and 24d.
  • the stretched portion 24e extends in one direction.
  • the plurality of stretched portions 24e extend in the same direction as each other and are arranged side by side at intervals in a direction orthogonal to the extending direction.
  • the plurality of stretched portions 24e extend in the second direction (Y-axis direction). That is, the direction in which the stretched portion 24e extends is orthogonal to the direction in which the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 are aligned.
  • the stretched portion 24e extends in the second direction (Y-axis direction) in the variable resistance portion 24 of any sensor element 23. That is, in the plurality of sensor elements 23 included in the sensor unit 22, the stretched portions 24e of the variable resistance portion 24 extend in the same direction.
  • a plurality of stretched portions extend in the same direction means that a plurality of stretched portions extend in exactly the same direction and the plurality of stretched portions extend in substantially the same direction. Including the case where it extends to.
  • a plurality of stretched portions extend in substantially the same direction as each other includes a case where the deviation of the extending direction of another stretched portion from the extending direction of one stretched portion is about 10 ° or less.
  • extension portions 24e are provided for each variable resistance portion 24.
  • the plurality of stretched portions 24e are arranged side by side at equal intervals. The distance between the stretched portions 24e is shorter than the length of the stretched portions 24e. In the present embodiment, the length of the stretched portion 24e is the dimension of the stretched portion 24e in the second direction (Y-axis direction).
  • a plurality of stretched portions are arranged side by side at equal intervals
  • the spacing between the stretched portions is substantially the same in addition to the case where the spacing between the stretched portions is exactly the same. Including cases.
  • the spacing between the stretched portions is substantially the same” includes the case where the difference between the spacing between the pair of stretched portions and the spacing between the other stretched portions is about 10% or less.
  • the connecting portion 24f extends in the first direction (X-axis direction) and connects the ends of the adjacent extending portions 24e.
  • two connecting portions 24f are provided.
  • One connecting portion 24f connects the ends of the central extending portion 24e and the extending portion 24e located on one side (+ X side) of the first direction on one side (+ Y side) of the second direction.
  • the other connecting portion 24f connects the ends of the central extending portion 24e and the extending portion 24e located on the other side ( ⁇ X side) of the first direction on the other side ( ⁇ Y side) of the second direction. ..
  • the variable resistance portion 24 is formed in a rectangular wavy shape by connecting adjacent stretching portions 24e to each other.
  • the length of the connecting portion 24f is the same as the distance between the stretched portions 24e, and is shorter than the length of the stretched portion 24e.
  • the length of the connecting portion 24f is the dimension of the connecting portion 24f in the first direction (X-axis direction).
  • connection portion 24c is one end of the variable resistance portion 24.
  • the connecting portion 24c extends from the end of the extending portion 24e located on one side (+ X side) in the first direction on the other side ( ⁇ Y side) in the second direction to one side in the first direction.
  • the connecting portion 24c is connected to the source electrode SE1 of the transistor 25.
  • the variable resistor portion 24 is connected to the source electrode SE1 of the transistor 25. More specifically, the variable resistor portion 24 is connected in series with the source electrode SE1.
  • connection portion 24d is the other end of the variable resistance portion 24. As shown in FIG. 7, the connecting portion 24d extends from the end of the extending portion 24e located on the other side ( ⁇ X side) in the first direction on one side (+ Y side) in the second direction to the other side in the first direction. There is. As shown in FIG. 4, the connecting portion 24d is connected to the power supply electrode PL. As a result, the variable resistance unit 24 is connected to the power supply electrode PL.
  • the variable resistance unit 24 has an insulator 24a and a plurality of conductive particles 24b dispersed in the insulator 24a, as shown in an exaggerated manner in FIG.
  • the material of the insulator 24a is not particularly limited as long as it has an insulating property, and is, for example, a resin material such as plastic and a polymer material such as rubber.
  • the material of the insulator 24a is an energy curable resin.
  • the energy curable resin is, for example, a thermosetting resin, a photocurable resin, or the like.
  • the material of the conductive particles 24b is not particularly limited as long as it is a conductive material, and is, for example, carbon (graphite), metal, or the like.
  • variable resistance portion 24 When the variable resistance portion 24 is distorted (expanded or contracted), the distance between the plurality of conductive particles 24b in the insulator 24a changes, and the conductivity of the variable resistance portion 24 changes. As a result, the resistance value of the variable resistance unit 24 changes according to the strain. Specifically, for example, when the variable resistance portion 24 is distorted in the direction of contraction, the distance between the conductive particles 24b in the insulator 24a is shortened, so that the contact interface between the conductive particles 24b becomes shorter. As the number increases, the resistance value of the variable resistance portion 24 decreases.
  • variable resistance portion 24 when the variable resistance portion 24 is distorted in the extending direction, the contact interface between the conductive particles 24b is reduced by increasing the distance between the conductive particles 24b in the insulator 24a, and the variable resistance is changed. The resistance value of the part 24 becomes large.
  • variable resistance portion 24 when the variable resistance portion 24 is formed in a film shape on the insulating film 26b as in the present embodiment, when the sensor element 23 is bent downward ( ⁇ Z side) in a convex direction, the variable resistance portion 24 is formed. The portion 24 is distorted in the direction of being contracted, and the resistance value of the variable resistance portion 24 becomes smaller. On the other hand, when the sensor body 20 is bent in the direction of being convex upward, the variable resistance portion 24 is distorted in the direction of being stretched, and the resistance value of the variable resistance portion 24 becomes large.
  • the change in the resistance value of the variable resistance unit 24 changes exponentially with respect to the rate of expansion and contraction of the variable resistance unit 24 within a certain range in which the variable resistance unit 24 expands and contracts.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 hardly changes. This is because the distance between the conductive particles 24b is not shortened any more and the resistance value is not reduced.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 hardly changes. This is because the distance between the conductive particles 24b becomes too long, and the resistance value of the variable resistance portion 24 does not become larger than this.
  • the "variable resistance portion" in the present specification may be made by using, for example, the sensor coating materials described in JP-A-2009-198482 and JP-A-2009-198843. Further, the “variable resistance portion” in the present specification may be made by using, for example, the pressure sensitive resistor paint described in JP-A-60-127603, or JP-A-62-12825. It may be made using the strain deformation resistance changing rubber described in JP-A, or it may be made using the strain gauge resistance ink described in JP-A-7-243805, or JP-A-11-241903. It may be made by using the ink made of the polymer material in which the conductive particles (graphite) described in the publication of the publication are dispersed.
  • the stretched portion 24e, the connecting portion 24f, and the connecting portions 24c and 24d can be formed of the same material.
  • the portion required for strain (expansion / contraction) measurement is the stretched portion 24e
  • the structure having the resistance value changing as described above that is, the structure having the insulator 24a and the conductive particles 24b is at least stretched. It suffices if the part 24e has. That is, the connecting portions 24f and the connecting portions 24c and 24d do not have to have the insulator 24a and the conductive particles 24b.
  • the connecting portions 24f and the connecting portions 24c and 24d may be thin films of a conductive material such as gold, silver, copper, aluminum, nickel-phosphorus, and a conductive polymer.
  • the plurality of scanning lines SL extend in the first direction (X-axis direction).
  • the plurality of scanning lines SL are arranged at intervals along the second direction (Y-axis direction).
  • eight scanning lines SL1 to SL8 are provided in the present embodiment.
  • a plurality of gate electrodes GE1 of the transistor 25 are connected to each scanning line SL. More specifically, the gate electrodes GE1 of the eight sensor elements 23 in each row of the sensor elements 23 arranged in 8 rows and 8 columns are connected to the scanning lines SL1 to SL8, respectively.
  • the end portion of the scanning lines SL1 to SL8 on the other side ( ⁇ X side) in the first direction is provided as a terminal portion on the substrate 21.
  • the plurality of signal line DLs extend in the second direction (Y-axis direction).
  • the plurality of signal line DLs are arranged at intervals along the first direction (X-axis direction).
  • eight signal lines DL1 to DL8 are provided in the present embodiment.
  • a plurality of drain electrodes DE1 of the transistor 25 are connected to each signal line DL. More specifically, the drain electrodes DE1 of the eight sensor elements 23 in each column of the sensor elements 23 arranged in 8 rows and 8 columns are connected to the signal lines DL1 to DL8, respectively.
  • the end portion of the signal lines DL1 to DL8 on the other side ( ⁇ Y side) in the second direction is provided as a terminal portion on the substrate 21.
  • each of the scanning lines SL1 to SL8 is formed as the same layer on the surface of the substrate 21 together with the gate electrode GE1 of each transistor 25, and the insulating film 26a laminated on the same layer.
  • Each of the signal lines DL1 to DL8 is formed on the surface together with the drain electrode DE1 and the source electrode SE1 of each transistor 25.
  • the signal line DL is connected to the fixed resistance unit Ro provided in the control unit 30 via the wiring unit 40.
  • Eight fixed resistance portions Ro1 to Ro8 are provided as fixed resistance portions Ro.
  • the fixed resistance portions Ro1 to Ro8 are connected to the signal lines DL1 to DL8, respectively.
  • the fixed resistance units Ro1 to Ro8 are each grounded to the ground GND provided in the control unit 30.
  • scanning lines SL1 to SL8 are generically referred to, they are also referred to as scanning lines SLn, and when the signal lines DL1 to DL8 are collectively referred to, they are also referred to as signal lines DLn, and the fixed resistance portions Ro1 to Ro8 are collectively referred to. Sometimes, it is also called a fixed resistance part Ron.
  • n is an integer from 1 to 8.
  • the power supply electrode PL is an electrode to which a power supply potential having a value of Vcc is supplied from the control unit 30 via the wiring unit 40.
  • One end side of the variable resistance portion 24 is connected to the power supply electrode PL, and the source electrode SE1 of the transistor 25 is connected to the other end side of the variable resistance portion 24.
  • each of the source electrodes SE1 of all the sensor elements 23 included in the sensor unit 22 is individually connected to the power supply electrode PL via the variable resistance unit 24.
  • each part of the sensor unit 22 described above is formed in a film shape, and the sensor unit 22 is configured by laminating a plurality of films on the substrate 21.
  • Each part of the sensor part 22 formed in the form of a film is formed by, for example, a wet method.
  • the sensor unit 22 further includes insulating films 26a, 26b, 26c, contact holes CH1, CH2, and relay electrodes RE1, RE2, RE3, in addition to the above-mentioned parts.
  • the materials of the insulating films 26a, 26b, and 26c are, for example, insulating inorganic materials such as silicon compounds.
  • the insulating film 26b is not shown.
  • the insulating film 26c is not shown.
  • the scanning line SL, signal line DL, power supply electrode (wiring for power supply) PL, gate electrode GE1, source electrode SE1, drain electrode DE1, and relay electrodes RE1, RE2, RE3 are gold, silver, copper, aluminum, nickel, etc. -Consists of a thin film of conductive material such as phosphorus and conductive polymer.
  • a gate electrode GE1, a scanning line SL, and an insulating film 26a are formed on the upper surface of the substrate 21.
  • the insulating film 26a covers the gate electrode GE1 from above.
  • the gate electrode GE1 and the scanning line SL are made by applying the same conductive material to the upper surface of the substrate 21.
  • the gate electrode GE1 and the scanning line SL can be produced by an inkjet method, a screen printing method, or the like using a conductive ink containing conductive nanoparticles such as silver, gold, and copper.
  • the gate electrode GE1 and the scanning line SL are formed by an etching method in which a metal thin film such as copper, nickel, or gold is uniformly formed on the upper surface of the substrate 21 and then the metal thin film is partially removed. May be good.
  • the base material of the substrate 21 is a sheet of a conductive material such as metal
  • the insulating layer may be made of the same material as the insulating films 26a, 26b, 26c, or may be made of a different material. Further, this insulating layer may be provided on the entire surface of the substrate 21, or may be provided only in the region corresponding to the gate electrode GE1 and the scanning line SL on the substrate 21.
  • a source electrode SE1, a drain electrode DE1, a channel CA1, a signal line DL, a relay electrode RE1, and an insulating film 26b are formed on the upper surface of the insulating film 26a.
  • the insulating film 26b covers the source electrode SE1, the drain electrode DE1, the channel CA1, the signal line DL, and the relay electrode RE1 from above.
  • the source electrode SE1, the drain electrode DE1, the signal line DL, and the relay electrode RE1 are coated with the same conductive material (conductive ink or the like) on the upper surface of the insulating film 26a, or the metal thin film is etched. It is made by doing.
  • the channel CA1 is made by applying an organic semiconductor material from above the source electrode SE1 and the drain electrode DE1.
  • the source electrode SE1, the drain electrode DE1, and the channel CA1 are located above the gate electrode GE1.
  • the relay electrode RE1 extends from the source electrode SE1 to one side (+ X side) in the first direction.
  • a variable resistance portion 24, relay electrodes RE2 and RE3, and an insulating film 26c are formed on the upper surface of the insulating film 26b.
  • the insulating film 26c covers the variable resistance portion 24 and the relay electrodes RE2 and RE3 from above.
  • the relay electrode RE2 and the relay electrode RE3 are made by applying the same conductive material to the upper surface of the insulating film 26b.
  • the conductive material constituting the relay electrode RE2 and the relay electrode RE3 is, for example, the same as the conductive material constituting the source electrode SE1, the drain electrode DE1, the signal line DL, and the relay electrode RE1.
  • the relay electrode RE2 is connected to the relay electrode RE1 via a contact hole CH1 that penetrates the insulating film 26b in the thickness direction Z.
  • the connecting portion 24c of the variable resistance portion 24 is connected to the relay electrode RE2. That is, in the present embodiment, the variable resistance unit 24 is connected to the source electrode SE1 of the transistor 25 via the relay electrode RE2, the contact hole CH1, and the relay electrode RE1.
  • the relay electrode RE3 is connected to the connecting portion 24d of the variable resistance portion 24.
  • a power supply electrode PL is formed on the upper surface of the insulating film 26c.
  • the power supply electrode PL is made, for example, by applying the same conductive material as the material of each electrode described above to the upper surface of the insulating film 26c, or by etching a metal thin film.
  • the power supply electrode PL is connected to the relay electrode RE3 via a contact hole CH2 that penetrates the insulating film 26c in the thickness direction Z. That is, in the present embodiment, the variable resistance unit 24 is connected to the power supply electrode PL via the relay electrode RE2 and the contact hole CH2. Further, in the present embodiment, the source electrode SE1 is connected to the power supply electrode PL via the variable resistance portion 24, the relay electrode RE2, and the contact hole CH2.
  • the wiring portion 40 may be a bundle of a plurality of wire wires parallel to each other in a flat ribbon shape so as to have flexibility, but like the sensor main body 20, gold and silver are formed on a flexible substrate. , Copper, aluminum, nickel-phosphorus, conductive polymer or other conductive material may be formed to form a film-like wiring and coated with an insulating film.
  • the wiring unit 40 electrically connects the sensor body 20 and the control unit (measurement unit) 30. Although not shown, the wiring unit 40 is connected to a plurality of (8) scanning lines SL and extends to the control unit 30, and is connected to a plurality of (8) signal lines DL, respectively, to be connected to the control unit 30. It has a plurality of wirings extending to, a wiring for a power supply, and a wiring for ground GND (earth).
  • the control unit 30 includes a scanning line drive circuit 32, an 8-channel (8ch) AD converter circuit 33, and a microcomputer 31.
  • a plurality of scanning lines SL1 to SL8 are connected to the scanning line drive circuit 32.
  • the scanning line drive circuit 32 sequentially outputs a logic level (5V system or 3V system) pulsed scanning signal to any one of the plurality of scanning lines SL1 to SL8.
  • the scanning signal has the gate potentials Vg1 to Vg8 applied to each of the scanning lines SL1 to SL8 as the characteristics of the transistor 25 by the level shifter 34 connected between the scanning lines SL1 to SL8 and the scanning line drive circuit 32. It is shifted to the corresponding appropriate voltage level.
  • the gate potential Vg is supplied to the gate electrode GE1 connected to the scanning line SL.
  • the transistor 25 is turned on, and a current flows from the source electrode SE1 to the drain electrode DE1 via the channel CA1.
  • a voltage obtained by amplifying the output voltages Vo1 to Vo8 of the plurality of signal lines DL1 to DL8 by the amplifier 35 is applied to each channel of the 8ch AD converter circuit 33.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 changes due to distortion (expansion and contraction of the variable resistance portion 24 due to the curvature of the substrate 21). Therefore, the output voltage Vo, which is the voltage dividing potential applied to the fixed resistance portion Ro, changes according to the change in the resistance value of the variable resistance portion 24.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 becomes large, the voltage value applied to the fixed resistance portion Ro becomes relatively small, so that the output voltage Vo becomes small.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 becomes small, the voltage value applied to the fixed resistance portion Ro becomes relatively large, so that the output voltage Vo becomes large. Therefore, the change in the resistance value of the variable resistance unit 24 can be obtained from the value of the output voltage Vo, and the distortion generated in the sensor element 23 can be detected.
  • variable resistance portion 24 Even when the substrate 21 is flat as a whole and locally and the variable resistance portion 24 is not expanded or contracted in the second direction (Y-axis direction), the variable resistance portion 24 is in a distortion-free state. Has a constant resistance value.
  • the output voltage Vo (Vo1 to Vo8) generated by the resistance value of the variable resistance unit 24 in the distortion-free state is stored in the memory of the microcomputer 31 in advance as a digital value corresponding to the initial voltage value (initial value) in the distortion-free state. It is remembered in.
  • the output voltages Vo1 to Vo8 are each amplified by the amplifier 35 and input to the AD converter circuit 33.
  • the AD converter circuit 33 converts each of the input output voltages Vo1 to Vo8 into digital data.
  • the AD converter circuit 33 outputs the converted digital data to the microcomputer 31 based on the command from the microcomputer 31.
  • the AD converter circuit 33 includes, for example, an analog multiplexer circuit that selects one of the analog input signals for eight channels, and has output voltages Vo1 to Vo8 input from each signal line DL1 to DL8. Converts analog values to digital values in sequence.
  • the microcomputer 31 sends a command to the scanning line drive circuit 32, and sequentially supplies the gate potentials Vg1 to Vg8 to the plurality of scanning lines SL1 to SL8.
  • the microcomputer 31 sends a command to the AD converter circuit 33 at the timing of supplying the gate potentials Vg1 to Vg8 to the scanning lines SL1 to SL8, and sequentially acquires the output voltages Vo1 to Vo8 from the signal lines DL1 to DL8. To do.
  • the output voltage Vo corresponding to all the sensor elements 23 included in the sensor unit 22 can be acquired. Therefore, from the value of each output voltage Vo, the change from the initial value of the resistance value of the variable resistance unit 24 in each sensor element 23 can be obtained, and the distortion of each sensor element 23 can be detected.
  • the microcomputer 31 outputs the acquired data to the display device 50.
  • the display device 50 displays, for example, information on the distortion generated in the sensor body 20 on the display screen 51.
  • On the display screen 51 for example, square frames 52 corresponding to each of the 64 sensor elements 23 are displayed in an 8 ⁇ 8 matrix.
  • the display device 50 displays the distribution of the distortion generated in the sensor body 20 by changing the color in each frame 52 displayed on the display screen 51 according to the magnitude of the distortion generated in each sensor element 23. It is possible.
  • each of the square frames 52 arranged in a matrix of 8 ⁇ 8 is displayed as a three-dimensional (3D) bar graph, and each of the 64 sensor elements 23 is in a distortion-free state.
  • the height of the bar graph for each frame 52 is aligned to a constant value (initial height), and the bar graph of the frame 52 corresponding to the distorted portion of the 64 sensor elements 23 distorts the height. It may be displayed so as to be changed from the initial height according to the degree of (curvature of the portion of the substrate 21).
  • the variable resistance portion 24 has a stretched portion 24e extending in one direction. Therefore, the stretched portion 24e is likely to be distorted when the sensor element 23 is bent around an axis orthogonal to the extending direction of the stretched portion 24e, while the sensor element is oriented around an axis parallel to the extending direction of the stretched portion 24e.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 is likely to change, and the sensor is oriented around the axis parallel to the extending direction of the stretched portion 24e.
  • the resistance value of the variable resistance portion 24 is unlikely to change.
  • the sensor element 23 of the present embodiment it is possible to detect the distortion in a specific direction according to the direction in which the stretched portion 24e extends from the distortion generated in the sensor element 23. Therefore, for example, when it is desired to detect only the distortion in the specific direction generated in the sensor element 23, it is possible to suppress the influence of the distortion in the direction different from the specific direction, and the detection accuracy by the sensor element 23 can be improved. Therefore, according to the present embodiment, the detection accuracy of the flexible sensor 10 can be improved.
  • the strain generated when the sensor element is bent around an axis orthogonal to the extending direction of the stretched portion is called “distortion in the extending direction of the stretched portion” and is parallel to the extending direction of the stretched portion.
  • the strain generated when the sensor element is bent around the axis is called “distortion in the direction orthogonal to the extending direction of the stretched portion”.
  • the sensor element 23 has a transistor 25, and the variable resistance unit 24 is connected to the source electrode SE1 of the transistor 25. Therefore, by switching the state of the transistor 25 between the ON state and the OFF state, it is possible to switch between a state in which a current flows through the variable resistance unit 24 and a state in which a current does not flow through the variable resistance unit 24. As a result, the sensor element 23 can switch the output voltage Vo, which changes according to the resistance value of the variable resistance unit 24, between a detectable state and an undetectable state. Therefore, by combining the plurality of sensor elements 23, it is possible to form the active matrix type sensor unit 22 as described above.
  • the distance (channel length) between the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 in the transistor 25 changes slightly due to the distortion generated in the sensor element 23.
  • the resistance value between the source and drain of the transistor 25 changes when a current flows between the source electrode SE1 and the drain electrode DE1, and the output voltage Vo may change regardless of the magnitude of distortion.
  • the resistance value of the transistor 25 becomes smaller and the output voltage Vo becomes larger. The longer the distance between the source electrode SE1 and the drain electrode DE1, the larger the resistance value of the transistor 25 and the smaller the output voltage Vo.
  • the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 are arranged side by side in the direction (first direction) where the extending portion 24e intersects the extending direction (second direction). Therefore, even if the sensor element 23 is distorted in the direction in which the extending portion 24e extends, the distance between the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 is unlikely to change. As a result, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the flexible sensor 10 when detecting distortion in the extending direction of the stretched portion 24e.
  • the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 are arranged side by side in the first direction orthogonal to the second direction in which the stretched portion 24e extends. Therefore, even if the sensor element 23 is distorted in the direction in which the stretched portion 24e extends, the distance between the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 is less likely to change. As a result, it is possible to further suppress a decrease in the detection accuracy of the flexible sensor 10 when detecting distortion in the extending direction of the stretched portion 24e.
  • a plurality of sensor elements 23 are provided. Therefore, when the sensor body 20 is attached to the surface of a deformable measurement object by the plurality of sensor elements 23, it is possible to detect the distortion of different parts of the measurement object. This makes it possible to accurately detect the distortion of each part of the surface of the object to be measured.
  • an active matrix type sensor unit 22 in which a plurality of sensor elements 23 are arranged in a matrix is provided. Therefore, by sequentially switching the transistor 25 of each sensor element 23 between the ON state and the OFF state, distortion in each sensor element 23 can be detected with high accuracy. Moreover, the distribution of the strain generated in the sensor unit 22 can be easily obtained.
  • the stretched portions 24e of the variable resistance portion 24 extend in the same direction as each other. Therefore, distortion in the same direction can be accurately detected for each different portion of the measurement object to which the sensor body 20 is attached.
  • the transistor 25 has a P-type channel (semiconductor layer) CA1. Therefore, when the transistor 25 is turned on, a current flows from the source electrode SE1 to the drain electrode DE1 in the transistor 25.
  • the variable resistance unit 24 is connected to the source electrode SE1, and the sensor unit 22 has a signal line DL to which the drain electrodes DE1 of at least two or more sensor elements 23 are connected. Therefore, even if a plurality of drain electrodes DE1 are connected to the signal line DL, the signal line DL and the variable resistance unit 24 can be electrically separated if the transistor 25 is in the OFF state.
  • variable resistance portion 24 has a plurality of stretched portions 24e. Therefore, when the strain occurs, the resistance value changes in the plurality of stretched portions 24e, so that the change in the resistance value in the variable resistance portion 24 can be increased. As a result, even when the generated distortion is minute, the change in the resistance value in the variable resistance unit 24 can be made large to some extent, and the minute distortion can be easily detected. Therefore, the detection sensitivity and detection accuracy of the flexible sensor 10 can be further improved.
  • variable resistance unit 24 when the resistance value of the variable resistance unit 24 is too small with respect to the resistance value of the transistor 25, even if the sensor element 23 is distorted and the resistance value of the variable resistance unit 24 changes, the variable resistance unit 24 There is a possibility that the combined resistance value between the resistor 25 and the transistor 25 does not change, and the output voltage Vo applied to the fixed resistance portion Ro does not change. In this case, it may be difficult to detect the distortion generated in the sensor element 23.
  • variable resistance portion 24 has a rectangular wavy shape in which adjacent extending portions 24e are connected to each other. Therefore, the total length of the variable resistance portion 24 can be easily increased, and the resistance value of the variable resistance portion 24 can be relatively increased. As a result, it is possible to prevent the resistance value of the variable resistance unit 24 from becoming too small with respect to the resistance value of the transistor 25. Therefore, when the sensor element 23 is distorted and the resistance value of the variable resistance unit 24 changes, the output voltage Vo can be suitably changed, and the distortion generated in the sensor element 23 can be suitably detected.
  • variable resistance portion 24 has a rectangular wavy shape
  • distortion occurs in the direction orthogonal to the extending direction of the stretched portion 24e there are few parts where distortion occurs, and the resistance value of the entire variable resistance portion 24 is unlikely to change.
  • distortion occurs in the direction orthogonal to the extending direction of the stretching portion 24e distortion occurs in only one of the connecting portion 24f and the connecting portions 24c and 24d.
  • the resistance value of the variable resistance unit 24 is unlikely to change. Therefore, by making the variable resistance portion 24 rectangular wavy, distortion in the extending direction of the stretched portion 24e can be detected more accurately.
  • the interval at which the plurality of stretched portions 24e are lined up in the variable resistance portion 24 configured in a rectangular wave shape is shorter than the length of the stretched portion 24e. Therefore, a plurality of stretched portions 24e can be arranged while keeping the size of the entire variable resistance portion 24 small in the direction orthogonal to the extending direction of the stretched portion 24e.
  • variable resistance portion 24 configured in a rectangular wave shape
  • the plurality of stretched portions 24e are arranged side by side at equal intervals. Therefore, it is easy to uniformly distribute the plurality of stretched portions 24e in one sensor element 23. As a result, it is easy to accurately detect the magnitude of the distortion regardless of which part of the sensor element 23 the distortion occurs.
  • the variable resistance portion 24 has an insulator 24a and a plurality of conductive particles 24b dispersed in the insulator 24a. Therefore, when the variable resistance portion 24 is distorted, the distance between the conductive particles 24b in the insulator 24a changes, and the resistance value of the variable resistance portion 24 can be changed. Further, as described above, by forming the variable resistance portion 24 into a film shape formed on the substrate 21 as in the present embodiment, the substrate 21 is bent so as to be convex downward and the substrate 21. The change in the resistance value of the variable resistance portion 24 can be changed depending on the case where is bent so as to be convex upward. Therefore, by forming the variable resistance portion 24 in the form of a film, it is possible to detect the bending direction of the substrate 21, that is, the distortion direction from the magnitude of the output voltage Vo.
  • the material of the insulator 24a is an energy curable resin. Therefore, the variable resistance portion 24 can be easily formed by applying and curing the uncured insulator 24a in which the plurality of conductive particles 24b are dispersed. As a result, the shape of the variable resistance portion 24 can be easily changed to an arbitrary shape. Further, it is easy to form the variable resistance portion 24 in the form of a film. For example, by using a thermosetting resin for the insulator 24a, the uncured insulator 24a can be easily cured by applying heat to form the variable resistance portion 24. Further, by using the insulator 24a as a photocurable resin, the uncured insulator 24a can be easily cured by irradiating with light such as ultraviolet rays to form the variable resistance portion 24.
  • the transistor 25 is a thin film transistor. Therefore, the thickness of the sensor element 23 can be reduced, and the flexibility of the sensor body 20 can be easily increased. As a result, the sensor body 20 can be easily attached to the object to be measured.
  • the transistor 25 is an organic thin film transistor. Therefore, the channel CA1 can be an organic semiconductor, and the channel CA1 can be formed by using a coating method such as an inkjet method. Thereby, the transistor 25 can be easily made. Further, the flexibility of the transistor 25 can be increased, and the flexibility of the sensor body 20 can be easily increased. This makes it easier to attach the sensor body 20 to the object to be measured.
  • FIG. 9 is a plan view showing the sensor main body 120 of the present embodiment.
  • the description may be omitted by appropriately assigning the same reference numerals and the like.
  • the plurality of sensor elements 123 included in the sensor unit 122 in the sensor main body 120 of the present embodiment include the first sensor element 123a and the second sensor element 123b.
  • the sensor unit 122 is an active matrix type sensor unit in which a plurality of first sensor elements 123a and a plurality of second sensor elements 123b are arranged in a matrix.
  • the first sensor element 123a and the second sensor element 123b are alternately arranged along the first direction (X-axis direction) and the second direction (Y-axis direction). That is, the first sensor element 123a and the second sensor element 123b are alternately arranged in each row of the matrix, and the first sensor element 123a and the second sensor element 123b are alternately arranged in each column of the matrix. ..
  • the stretched portion 124g extends in the first direction (X-axis direction).
  • the variable resistance portion 124a has a rectangular wavy shape when viewed in a plane parallel to the XY plane.
  • the variable resistance portion 124a has a shape in which the variable resistance portion 24 of the first embodiment is rotated by 90 ° around an axis extending in the thickness direction.
  • the source electrode and the drain electrode are arranged side by side in the second direction (Y-axis direction) orthogonal to the first direction in which the stretched portion 124g extends. There is.
  • Other configurations of the first sensor element 123a are the same as other configurations of the sensor element 23 of the first embodiment.
  • variable resistance portion 124b of the second sensor element 123b has a stretched portion 124h extending in a second direction (Y-axis direction) different from the first direction (X-axis direction).
  • the second sensor element 123b has the same configuration as the sensor element 23 of the first embodiment.
  • Other configurations of the sensor main body 120 are the same as other configurations of the sensor main body 20 of the first embodiment.
  • the plurality of sensor elements 123 included in the sensor unit 122 include a first sensor element 123a having a variable resistance portion 124a in which the stretched portion 124 g extends in the first direction, and a stretched portion 124h in the first direction. It includes a second sensor element 123b having a variable resistance portion 124b extending in a different second direction. Therefore, the first sensor element 123a can detect the distortion (expansion and contraction) in the first direction, and the second sensor element 123b can detect the distortion (expansion and contraction) in the second direction. As a result, the sensor unit 122 can accurately detect distortions in two different directions.
  • the first sensor element 123a and the second sensor element 123b are alternately arranged along the first direction and the second direction. Therefore, in the sensor unit 122, the plurality of first sensor elements 123a and the plurality of second sensor elements 123b can be uniformly distributed and arranged. As a result, both the distortion in the first direction and the distortion in the second direction can be suitably detected at any position of the sensor unit 122.
  • the second direction in which the stretched portion 124h of the second sensor element 123b extends is a direction orthogonal to the first direction in which the stretched portion 124g of the first sensor element 123a extends. Therefore, by detecting both the distortion in the first direction and the distortion in the second direction in the sensor unit 122, the direction and magnitude of the distortion occurring in the sensor unit 122 can be detected with high accuracy.
  • the arrangement of the first sensor element 123a and the second sensor element 123b is not limited to the above-mentioned arrangement.
  • the sensor elements 123 arranged in the same row may be all the same type of sensor elements 123.
  • the sensor elements 123 arranged in the same row may be all the same type of sensor elements 123. In this case, the rows in which the first sensor elements 123a are arranged in the second direction and the rows in which the second sensor elements 123b are arranged in the second direction may be alternately arranged along the first direction.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing the sensor main body 220 of the present embodiment.
  • the description may be omitted by appropriately assigning the same reference numerals and the like.
  • a plurality of sensor units 222 of the sensor main body 220 of the present embodiment are provided.
  • Two sensor units 222 are provided, for example, a first sensor unit 222a and a second sensor unit 222b.
  • the first sensor unit 222a is an active matrix type sensor unit in which a plurality of first sensor elements 123a are arranged in a matrix.
  • the second sensor unit 222b is an active matrix type sensor unit in which a plurality of second sensor elements 123b are arranged in a matrix.
  • the direction in which the stretched portion 124g of the first sensor element 123a extends and the direction in which the stretched portion 124h of the second sensor element 123b extends are different from each other. That is, in the present embodiment, the direction in which the stretched portions 124g and 124h of the variable resistance portions 124a and 124b (also collectively referred to as the variable resistance portions 124) extend differs for each sensor unit 222.
  • the first sensor unit 222a and the second sensor unit 222b are arranged along a direction (Z-axis direction) orthogonal to a plane (XY plane) in which the sensor element 123 is arranged in a matrix.
  • the first sensor unit 222a is provided on the upper surface of the substrate 21.
  • the second sensor unit 222b is provided on the lower surface of the substrate 21.
  • at least one sensor element 123 is provided on both sides of the substrate 21.
  • the other configurations of the first sensor unit 222a and the other configurations of the second sensor unit 222b are the same as the other configurations of the sensor unit 22 of the first embodiment.
  • a plurality of sensor units 222 are provided, and the directions in which the stretched portions 124g and 124h of the variable resistance portions 124a and 124b extend are different for each sensor portion 222. Therefore, it is possible to accurately detect the distortion generated in different directions for each sensor unit 222. As a result, the sensor body 220 can detect the distortion of the measurement object more accurately.
  • the plurality of sensor units 222 are arranged along a direction orthogonal to a plane in which the sensor elements 123 are arranged in a matrix. Therefore, the plurality of sensor units 222 can accurately detect distortions (two-dimensional curvatures) in different directions that occur at the same location of the measurement target.
  • At least one sensor element 123 is provided on both sides of the substrate 21.
  • the sensor elements 123 are provided on both sides of the substrate 21 in this way, it is easy to provide a plurality of sensor units 222 on the substrate 21.
  • the sensor elements 123 provided on both sides of the substrate 21 may be the same type of sensor elements 123.
  • the above-mentioned first sensor unit 222a may be provided on both sides of the substrate 21, or the above-mentioned second sensor unit 222b may be provided on both sides of the substrate 21.
  • the resistance value of the variable resistance portion 124 increases in the sensor portion 222 provided on the lower surface, and the substrate 21 is provided on the upper surface.
  • the resistance value of the variable resistance unit 124 becomes smaller. Therefore, the distortion detection sensitivity can be improved by using the difference between the output voltages Vo obtained from the two sensor units 222.
  • the resistance value of the fixed resistance unit Ro connected may be different for each of the plurality of sensor units 222.
  • the range of the amount of distortion that can be detected can be expanded.
  • the change in the resistance value of the variable resistance unit 124 that is, the magnitude of distortion is detected based on the output voltage Vo, which is the partial pressure applied to the fixed resistance unit Ro. Therefore, even if the resistance value of the variable resistance unit 124 is too small or too large with respect to the fixed resistance unit Ro, the output voltage Vo is less likely to change with respect to the change in the resistance value of the variable resistance unit 124, and distortion is detected. It becomes difficult to do.
  • the resistance value of the variable resistance unit 124 changes exponentially the resistance value of the variable resistance unit 124 tends to be significantly different from that of the fixed resistance unit Ro depending on the magnitude of distortion. Therefore, a distortion region that is difficult to detect may occur.
  • the range of the amount of distortion that can be detected by each sensor unit 222 can be made different.
  • the range of the amount of distortion that can be detected can be expanded by detecting the distortion using output voltages Vo from different sensor units 222 according to the amount of distortion.
  • the resistance value of the transistor 25 in the on state may be different for each of the plurality of sensor units 222. Since the output voltage Vo is determined by the resistance value of the variable resistance unit 124, the resistance value of the transistor 25 in the on state, and the resistance value of the fixed resistance unit Ro, each resistance value is used to detect distortion in as wide a range as possible. It is necessary to adjust the balance of.
  • the resistance value of the transistor 25 in the on state has less degrees of freedom than other resistance values. Therefore, for example, the resistance value of the variable resistance portion 124 and the resistance value of the fixed resistance portion Ro when no distortion occurs are determined according to the resistance value of the transistor 25. This determines the range of distortion that can be detected.
  • the range of detectable distortion can be made different for each sensor unit 222.
  • the range of the amount of distortion that can be detected can be expanded by detecting the distortion using output voltages Vo from different sensor units 222 according to the amount of distortion.
  • the plurality of sensor units 222 may be provided so as to be laminated on the same side surface of the substrate 21.
  • the number of sensor units 222 may be three or more.
  • the sensor unit 122 of the second embodiment may be provided on both sides of the substrate 21.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the sensor main body 320 of the present embodiment.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a part of the circuit configuration of the flexible sensor 310 of the present embodiment.
  • the description may be omitted by appropriately assigning the same reference numerals and the like.
  • the sensor main body 320 of the present embodiment has a variable resistance portion (stretched portion) 324a provided on the upper surface of the substrate 21 and a variable resistance portion provided on the lower surface of the substrate 21. (Stretched portion) 324b and.
  • variable resistance portion 324a and the variable resistance portion 324b are extension portions extending in the first direction (X-axis direction).
  • a pair of the variable resistance portion 324a and the variable resistance portion 324b are provided side by side in the second direction (Y-axis direction). Both ends of the pair of variable resistance portions 324a are connected in parallel by the connection electrode CE1. Both ends of the pair of variable resistance portions 324b are connected in parallel by a connection electrode CE2.
  • the sensor main body 320 has two transistors 325a and 325b as shown in FIG.
  • the two transistors 325a and 325b form a current mirror circuit.
  • the gate electrode GEa of the transistor 325a and the gate electrode GEb of the transistor 325b are connected to each other.
  • the source electrode SEa of the transistor 325a and the source electrode SEb of the transistor 325b are connected to a power supply electrode PLa to which a potential having a value of Vcc is supplied.
  • the drain electrode DEa of the transistor 325a is connected in series to the variable resistance portion 324a.
  • the drain electrode DEb of the transistor 325b is connected in series to the variable resistor portion 324b. That is, in the present embodiment, the variable resistance portions 324a and 324b are connected to the drain electrodes DEa and DEb of the transistors 325a and 325b, unlike the first embodiment.
  • variable resistance portions 324a and 324b are grounded to the ground GND.
  • the gate electrodes GEa and GEb and the drain electrode DEa are connected by a connection electrode CE3. With the current mirror circuit having such a configuration, the same value of current is supplied to the variable resistance unit 324a and the variable resistance unit 324b.
  • the potential at the drain electrode DEa that is, the output voltage Voa applied to the variable resistance portion 324a
  • the potential at the drain electrode DEb that is, the output voltage Vob applied to the variable resistance portion 324b
  • the distortion generated in the sensor body 320 can be detected.
  • the output voltage Voa is input to the subtraction circuit SC via the voltage follower VF1.
  • the output voltage Vob is input to the subtraction circuit SC via the voltage follower VF2.
  • the voltage follower VF1 has an operational amplifier OPA1 in which an output voltage Voa is input to a non-inverting input terminal.
  • the voltage follower VF2 has an operational amplifier OPA2 in which an output voltage Vob is input to a non-inverting input terminal.
  • the subtraction circuit SC has an operational amplifier OPA3, two resistors R1, and two resistors R2.
  • the voltage value output from the voltage follower VF1 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPA3 via the resistor R1.
  • the portion between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPA3 and the resistor R1 and the output terminal of the operational amplifier OPA3 are connected via the resistor R2.
  • the voltage value output from the voltage follower VF2 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OPA3 via the resistor R1.
  • the portion between the inverting input terminal of the operational amplifier OPA3 and the resistor R1 is grounded to ground GND via the resistor R2.
  • the voltage Ve is zero when the output voltage Voa and the output voltage Vob are the same.
  • the case where the output voltage Voa and the output voltage Vob are the same is a case where the sensor main body 320 is not distorted.
  • the output voltage Voa and the output voltage Vob have different values.
  • the variable resistance portion 324a contracts to reduce the resistance value
  • the variable resistance portion 324b expands to increase the resistance value.
  • the output voltage Vo becomes larger than the output voltage Voa, and the voltage Ve becomes a positive value. Therefore, it is possible to detect that the sensor body 320 is distorted from the voltage Ve.
  • the variable resistance portion 324a expands and thus the resistance value increases, and the variable resistance portion 324b contracts and thus the resistance value increases. It becomes smaller.
  • the output voltage Voa becomes larger than the output voltage Vob, and the voltage Ve becomes a negative value. Therefore, according to the present embodiment, the direction of the distortion generated in the sensor main body 320 can be detected by the positive or negative of the value of the voltage Ve. Further, according to the present embodiment, since the variable resistance portions 324a and 324b are provided on both sides of the substrate 21, the distortion detection sensitivity can be improved.
  • the two transistors 325a and 325b shown in FIG. 12 may be thin film transistors (TFTs) such as the transistors 25 shown in FIGS. 5 and 6, but are discrete MOSs (Metal Oxide Semiconductors) having uniform characteristics. It may be a transistor. Further, the two transistors 325a and 325b may be a junction type FET or a PNP-junction or NPN-junction bipolar transistor. Further, each of the two transistors 325a and 325b shown in FIG. 12 may be changed to a fixed resistor.
  • TFTs thin film transistors
  • MOS Metal Oxide Semiconductors
  • the embodiment of the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and the following configurations can also be adopted.
  • At least one sensor element may be provided, and the number is not particularly limited.
  • the variable resistance portion of the sensor element may be connected to any of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the transistor.
  • the variable resistance portion 24 may be connected to the drain electrode DE1.
  • the channel CA1 of the transistor 25 may be N-shaped, and the positions of the source electrode SE1 and the drain electrode DE1 may be exchanged.
  • the variable resistance part may be connected to the gate electrode.
  • the potential supplied to the gate electrode changes according to the change in the resistance value of the variable resistance portion. Therefore, the current value flowing between the source electrode and the drain electrode changes according to the change in the resistance value of the variable resistance portion.
  • the change in the resistance value of the variable resistance portion can be detected, and the distortion can be detected.
  • the shape of the variable resistance portion is not particularly limited as long as it has at least one extending portion.
  • the variable resistance portion may have a plurality of extending portions extending in different directions from each other.
  • the width of the stretched portion that is, the dimension in the direction orthogonal to both the extending direction and the thickness direction, does not have to be uniform.
  • the variable resistance portion may have a rectangular wavy shape in which the magnitude of the amplitude changes, or may have a rectangular wavy shape in which the period changes.
  • the variable resistance portion may have a portion extending in a curved shape.
  • the structure of the transistor may be a structure like the transistor 425 shown in FIG. 13 or a structure like the transistor 525 shown in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the transistor 425 of the first modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the transistor 525 of the second modification.
  • the transistor 425 shown in FIG. 13 is a top gate type and bottom contact type transistor. As shown in FIG. 13, in the transistor 425, the source electrode SE2, the drain electrode DE2, and the channel (semiconductor layer) CA2 are formed on the upper surface of the substrate 21.
  • the gate electrode GE2 is formed on the upper surface of the insulating film 426a that covers the source electrode SE2, the drain electrode DE2, and the channel CA2 from above.
  • the gate electrode GE2 is covered from above with an insulating film 426b.
  • the transistor 525 shown in FIG. 14 is a bottom gate type and top contact type transistor. As shown in FIG. 14, in the transistor 525, the gate electrode GE3 is formed on the upper surface of the substrate 21.
  • the channel (semiconductor layer) CA3 is formed on the upper surface of the insulating film 526a that covers the gate electrode GE3 from above.
  • the source electrode SE3 and the drain electrode DE3 are formed on the upper surface of the channel CA3.
  • the source electrode SE3 and the drain electrode DE3 are covered from above by the insulating film 526b.
  • the type of transistor is not particularly limited.
  • the transistor may be a thin film transistor other than the organic thin film transistor.
  • the transistor may be a transparent thin film transistor.
  • the control unit 30 may be configured to be integrally provided with the sensor body.
  • the control unit 30 and the wiring unit 40 are provided on the substrate, for example.
  • the wiring unit 40 may not be provided, the scanning line drive circuit 32 may be directly connected to the scanning line SL, and the AD converter circuit 33 may be directly connected to the signal line DL.
  • the manufacturing method of the flexible sensor is not particularly limited.
  • the sensor body may be formed by a dry method, or may be formed by both a wet method and a dry method.
  • the flexible sensor may be used as a sensor for detecting bed distortion. Since the flexible sensor of the present embodiment described above can detect distortion in a specific direction, for example, by using the sensor main body as shown in the second embodiment and the third embodiment, the position of each sensor element is orthogonal to each other. It is possible to detect the three-dimensional distortion of the bed by detecting the distortion in two directions. Thereby, for example, it is possible to detect turning over from the distortion of the bed, deform the shape of the bed according to the distortion of the bed, and the like. Further, the flexible sensor may be used as a sensor for measuring a change in the shape of the sail of a yacht.
  • the flexible sensor may function as a sensor for detecting or measuring other parameters by detecting the distortion of the object to be measured.
  • the flexible sensor may be a sensor that measures the three-dimensional shape of the object to be measured.
  • the sensor body is distorted by sticking the sensor body along the surface of the object to be measured. Therefore, for example, by using the sensor main body as shown in the second embodiment and the third embodiment, distortion in two directions orthogonal to each position of each sensor element is detected and the measurement object is three-dimensional. Tilt can be detected. This makes it possible to measure the three-dimensional shape of the object to be measured.
  • the flexible sensor may be a sensor that measures the weight of the object to be measured.
  • the state along which the sensor body of the flexible sensor is convex upward is set as the reference state.
  • the sensor body By installing the sensor body in this state and placing the measurement object on the upper side of the sensor body, the sensor body approaches the flat plate state according to the weight of the measurement object. By detecting the change in strain at this time, the weight of the object to be measured can be measured.
  • the flexible sensor of each of the above-described embodiments has been described as being used by attaching the sensor body to the measurement object, but the present invention is not limited to this.
  • the sensor body may not be attached to the object to be measured, but may be arranged in the flow path of a fluid such as a liquid or gas, and the flexible sensor may be used as the fluid sensor.
  • the sensor body is distorted by contact with the fluid, and the magnitude of the flow of the fluid and the two-dimensional pressure distribution in the flow path can be measured.
  • a plurality of through holes may be provided in the substrate 21 of the sensor body, if necessary, so that the fluid can easily flow.

Abstract

本発明のフレキシブルセンサの一つの態様は、可撓性を有する基板と、基板上に設けられたセンサ素子と、を備え、センサ素子は、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を有するトランジスタと、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極のいずれかと接続され、歪みに応じて抵抗値が変化する可変抵抗部と、を有し、可変抵抗部は、一方向に延びる延伸部を有する。

Description

フレキシブルセンサ
　本発明は、フレキシブルセンサに関する。
　本願は、２０１９年５月３０日に、日本に出願された特願２０１９－１００８６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　可撓性を有するフレキシブルセンサが知られている。例えば、特許文献１には、そのようなフレキシブルセンサとして歪みセンサが記載されている。その歪みセンサは、プラスチック、ゴムなどの高分子材料中に導電性粒子を分散させた形成物をフレキシブルな基板上に層状に形成し、基板の伸張に伴う形成物の伸張によって形成物の電気抵抗が変わる特性を利用して、基板が取り付けられる計測対象物（鉄骨構造物や鉄筋コンクリート構造物）の変形による歪みを計測するものである。このようなフレキシブルセンサは、検出精度や検出感度を向上させることによって、計測対象物の１次元的な伸縮計測だけでなく、計測対象物の面の２次元的な歪み（変形）や流体の２次元的な流速分布を簡便に計測する為にも利用可能である。
日本国特開平１１－２４１９０３号公報
　本発明のフレキシブルセンサの一つの態様は、可撓性を有する基板と、前記基板上に設けられたセンサ素子と、を備え、前記センサ素子は、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を有するトランジスタと、前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極のいずれかと接続され、歪みに応じて抵抗値が変化する可変抵抗部と、を有し、前記可変抵抗部は、一方向に延びる延伸部を有する。
図１は、第１実施形態のフレキシブルセンサを示す斜視図である。 図２は、第１実施形態のセンサ本体を示す平面図である。 図３は、第１実施形態のフレキシブルセンサの回路構成の一部を示す回路図である。 図４は、第１実施形態のセンサ本体におけるセンサ素子の回路構成を示す回路図である。 図５は、第１実施形態のセンサ本体の一部を示す断面図である。 図６は、第１実施形態のセンサ本体の一部を示す断面図であって、図５におけるVI－VI断面図である。 図７は、第１実施形態のセンサ本体の一部を示す断面図であって、図５におけるVII－VII断面図である。 図８は、第１実施形態の制御部の構成を模式的に示す図である。 図９は、第２実施形態のセンサ本体を示す平面図である。 図１０は、第３実施形態のセンサ本体を示す分解斜視図である。 図１１は、第４実施形態のセンサ本体を示す斜視図である。 図１２は、第４実施形態のフレキシブルセンサの回路構成の一部を示す回路図である。 図１３は、第１変形例のトランジスタを示す断面図である。 図１４は、第２変形例のトランジスタを示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るフレキシブルセンサについて説明する。
　なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
＜第１実施形態＞
　図１は、本実施形態のフレキシブルセンサ１０を示す斜視図である。
　本実施形態のフレキシブルセンサ１０は、例えば、計測対象物の歪みを計測可能な歪みセンサである。本実施形態においてフレキシブルセンサ１０は、図１に示すように、歪みを計測する計測対象物に貼り付けられるセンサ本体２０と、センサ本体２０から延びる配線部４０と、配線部４０を介してセンサ本体２０と接続された制御部（計測部）３０と、を備える。
　図２は、センサ本体２０を示す平面図である。図３は、フレキシブルセンサ１０の回路構成の一部を示す回路図である。図４は、センサ本体２０におけるセンサ素子２３の回路構成を示す回路図である。図５は、センサ本体２０の一部を示す断面図である。図６は、センサ本体２０の一部を示す断面図であって、図５におけるVI－VI断面図である。図７は、センサ本体２０の一部を示す断面図であって、図５におけるVII－VII断面図である。図８は、制御部３０の構成を模式的に示す図である。
　センサ本体２０は、可撓性を有する。センサ本体２０は、図２に示すように、基板２１と、センサ部２２と、を有する。基板２１は、可撓性を有する。本明細書において基板２１の可撓性とは、自重程度の力を加えても線断したり破断したりすることはなく、撓めることが可能で弾性変形する特性をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。したがって、基板２１は、外力によってフラットな状態から弾性変形の範囲内で湾曲させた場合、その外力を無くした時には元のフラットな状態に戻る程度の剛性（ヤング率）を併せ持つ母材で構成される。なお、基板２１の可撓性は、基板２１の材質、大きさ、厚さ、または温度などの環境、等に応じて変わり得る。
　基板２１の母材としては、例えば、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、セルロースポリマー、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリフェニレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン、エチレンビニル共重合体、ポリ塩化ビニルなどの樹脂フィルムや、ガラス、サファイア、金属、セルロースナノファイバーなどを、数十μｍ～数百μｍの厚みの薄板にしたものを用いることができる。
　本実施形態において基板２１は、例えば、正方形状の樹脂フィルムである。なお、基板２１の形状は、正方形状に限られず、三角形状、長方形状、ひし形状、五角形以上の多角形状、円形状、楕円形状などであってもよい。
　各図においては、変形していない状態の基板２１を基準として、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向を適宜示している。Ｚ軸方向は、基板２１の厚さ方向を示している。Ｘ軸方向は、正方形状の基板２１の一辺と平行な方向を示している。Ｙ軸は、正方形状の基板２１のうちＸ軸方向と異なる方向に延びる一辺と平行な方向を示している。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに直交している。
　以下の説明においては、Ｚ軸方向と平行な方向を「厚さ方向」と呼び、Ｘ軸方向と平行な方向を「第１方向」と呼び、Ｙ軸方向と平行な方向を「第２方向」と呼ぶ。また、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。また、Ｘ軸方向の正の側（＋Ｘ側）を「第１方向一方側」と呼び、Ｘ軸方向の負の側（－Ｘ側）を「第１方向他方側」と呼ぶ。また、Ｙ軸方向の正の側（＋Ｙ側）を「第２方向一方側」と呼び、Ｙ軸方向の負の側（－Ｙ側）を「第２方向他方側」と呼ぶ。
　センサ部２２は、センサ本体２０が貼り付けられた計測対象物の歪みを検出可能な部分である。センサ部２２は、基板２１の上側（＋Ｚ側）の面に設けられている。図２および図３に示すように、センサ部２２は、複数のセンサ素子２３と、複数の走査線ＳＬと、複数の信号線ＤＬと、電源電極（電源用の配線）ＰＬと、を有する。
　本実施形態においてセンサ部２２は、複数のセンサ素子２３がマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部である。本実施形態において複数のセンサ素子２３は、第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリックス状に配置されている。図２に示す例では、センサ素子２３は、８行８列のマトリックス状に配置され、合計６４個設けられている。
　複数のセンサ素子２３は、基板２１上に設けられている。各センサ素子２３は、図３および図４に示すように、トランジスタ２５と、可変抵抗部２４と、を有する。トランジスタ２５は、ゲート電極ＧＥ１、ソース電極ＳＥ１、およびドレイン電極ＤＥ１を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。本実施形態においてトランジスタ２５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。トランジスタ２５は、例えば、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
　本実施形態においてトランジスタ２５は、図５に示すように、Ｐ型のチャネルＣＡ１を有する。本実施形態において、チャネルＣＡ１の材料は、例えば、有機半導体である。有機半導体としては、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ペンタセン、ルブレン、テトラセン、６,１３－ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）、ポリ（３－ヘキシルチオフェン－２，５－ジイル）（Ｐ３ＨＴ）などを使用することができる。チャネルＣＡ１の材料として使用できる有機半導体は、上述の材料に限られない。
　なお、チャネルＣＡ１の材料は、無機半導体であってもよい。無機半導体としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ４：ＩＧＺＯ）、アモルファスシリコン、低温ポリシリコンなどを使用することができる。チャネルＣＡ１の材料として使用できる無機半導体は、上述の材料に限られない。
　チャネルＣＡ１は、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１とを接合している。本実施形態においてトランジスタ２５は、例えば、ボトムゲート型で、かつ、ボトムコンタクト型のトランジスタである。本実施形態においてソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１とは、第１方向（Ｘ軸方向）に並んで配置されている。ソース電極ＳＥ１は、例えば、ドレイン電極ＤＥ１の第１方向一方側（＋Ｘ側）に位置する。本実施形態においてトランジスタ２５は、第１方向（Ｘ軸方向）と第２方向（Ｙ軸方向）とに所定間隔で２次元に配列された可変抵抗部２４のうち、計測すべき可変抵抗部２４を選択するアクティブマトリックスのスイッチング素子として機能する。
　可変抵抗部２４は、歪み（厚さ方向Ｚへの基板２１の撓みによる伸縮）に応じて抵抗値が変化する部分である。本実施形態において可変抵抗部２４は、図５に示すように、後述する絶縁膜２６ｂの上側（＋Ｚ側）の面に形成された膜状である。可変抵抗部２４は、図４および図７に示すように、ＸＹ面と平行な面内で視て、矩形波状である。可変抵抗部２４は、複数の延伸部２４ｅと、連結部２４ｆと、接続部２４ｃ，２４ｄと、を有する。
　延伸部２４ｅは、一方向に延びている。１つの可変抵抗部２４において複数の延伸部２４ｅは、互いに同じ方向に延び、かつ、延びる方向と直交する方向に間隔を空けて並んで配置されている。本実施形態において複数の延伸部２４ｅは、第２方向（Ｙ軸方向）に延びている。すなわち、延伸部２４ｅが延びる方向は、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１とが並ぶ方向と直交している。
　本実施形態において延伸部２４ｅは、いずれのセンサ素子２３の可変抵抗部２４においても第２方向（Ｙ軸方向）に延びている。すなわち、センサ部２２に含まれる複数のセンサ素子２３において、可変抵抗部２４の延伸部２４ｅは、互いに同じ方向に延びている。
　なお、本明細書において「複数の延伸部が互いに同じ方向に延びている」とは、複数の延伸部が厳密に同じ方向に延びている場合に加えて、複数の延伸部が互いに略同じ方向に延びている場合も含む。一例として、「複数の延伸部が互いに略同じ方向に延びている」とは、ある延伸部が延びる方向に対する他の延伸部の延びる方向のずれが１０°以内程度である場合を含む。
　延伸部２４ｅは、例えば、可変抵抗部２４ごとに３つずつ設けられている。本実施形態において複数の延伸部２４ｅは、等間隔に並んで配置されている。延伸部２４ｅ同士の間隔は、延伸部２４ｅの長さよりも短い。本実施形態において延伸部２４ｅの長さは、延伸部２４ｅの第２方向（Ｙ軸方向）の寸法である。
　なお、本明細書において「複数の延伸部が等間隔に並んで配置されている」とは、延伸部同士の間隔が厳密に同じである場合に加えて、延伸部同士の間隔が略同じである場合も含む。一例として、「延伸部同士の間隔が略同じである」とは、ある一対の延伸部同士の間隔に対する他の一対の延伸部同士の間隔の差が１０％以内程度ある場合を含む。
　連結部２４ｆは、第１方向（Ｘ軸方向）に延び、隣り合う延伸部２４ｅの端部同士を連結している。連結部２４ｆは、例えば、２つ設けられている。一方の連結部２４ｆは、中央の延伸部２４ｅと第１方向一方側（＋Ｘ側）に位置する延伸部２４ｅとの第２方向一方側（＋Ｙ側）の端部同士を連結している。他方の連結部２４ｆは、中央の延伸部２４ｅと第１方向他方側（－Ｘ側）に位置する延伸部２４ｅとの第２方向他方側（－Ｙ側）の端部同士を連結している。これにより、可変抵抗部２４は、隣り合う延伸部２４ｅ同士が互いに連結されて矩形波状に構成されている。連結部２４ｆの長さは、延伸部２４ｅ同士の間隔と同じであり、延伸部２４ｅの長さよりも短い。本実施形態において連結部２４ｆの長さは、連結部２４ｆの第１方向（Ｘ軸方向）の寸法である。
　接続部２４ｃは、可変抵抗部２４の一端部である。接続部２４ｃは、第１方向一方側（＋Ｘ側）に位置する延伸部２４ｅの第２方向他方側（－Ｙ側）の端部から第１方向一方側に延びている。図４に示すように、接続部２４ｃは、トランジスタ２５のソース電極ＳＥ１に接続されている。これにより、可変抵抗部２４は、トランジスタ２５のソース電極ＳＥ１に接続されている。より詳細には、可変抵抗部２４は、ソース電極ＳＥ１に直列接続されている。
　接続部２４ｄは、可変抵抗部２４の他端部である。接続部２４ｄは、図７に示すように、第１方向他方側（－Ｘ側）に位置する延伸部２４ｅの第２方向一方側（＋Ｙ側）の端部から第１方向他方側に延びている。接続部２４ｄは、図４に示すように、電源電極ＰＬに接続されている。これにより、可変抵抗部２４は、電源電極ＰＬに接続されている。
　本実施形態において可変抵抗部２４は、図５に誇張して示すように、絶縁体２４ａと、絶縁体２４ａ中に分散した複数の導電粒子２４ｂと、を有する。絶縁体２４ａの材料は、絶縁性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、プラスチック等の樹脂材料、およびゴム等の高分子材料である。本実施形態において絶縁体２４ａの材料は、エネルギー硬化性樹脂である。エネルギー硬化性樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂等である。導電粒子２４ｂの材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、カーボン（黒鉛）および金属等である。
　可変抵抗部２４に歪み（伸縮）が生じると絶縁体２４ａ中の複数の導電粒子２４ｂ同士の間の距離が変化し、可変抵抗部２４における導電性が変化する。これにより、可変抵抗部２４は、歪みに応じて抵抗値が変化する。具体的には、例えば、可変抵抗部２４が縮まされる向きの歪みが生じた場合、絶縁体２４ａ中の導電粒子２４ｂ同士の間の距離が短くなることによって、導電粒子２４ｂ間の接触界面が増加して、可変抵抗部２４の抵抗値が小さくなる。一方、可変抵抗部２４が伸ばされる向きの歪みが生じた場合、絶縁体２４ａ中の導電粒子２４ｂ同士の間の距離が長くなることによって、導電粒子２４ｂ間の接触界面が減少して、可変抵抗部２４の抵抗値が大きくなる。
　例えば、本実施形態のように可変抵抗部２４が絶縁膜２６ｂ上に膜状に形成されている場合、センサ素子２３が下側（－Ｚ側）に凸となる向きに折り曲げられると、可変抵抗部２４は縮まされる向きに歪み、可変抵抗部２４の抵抗値は小さくなる。一方、センサ本体２０が上側に凸となる向きに折り曲げられると、可変抵抗部２４は伸ばされる向きに歪み、可変抵抗部２４の抵抗値は大きくなる。
　例えば、可変抵抗部２４の抵抗値の変化は、可変抵抗部２４が伸縮するある程度の範囲内において、可変抵抗部２４の伸縮する割合に対して指数関数的に変化する。また、例えば、可変抵抗部２４がある一定以上縮まされると、可変抵抗部２４の抵抗値は、ほぼ変化しなくなる。これは、導電粒子２４ｂ同士の間の距離がこれ以上短くならず、抵抗値が小さくならなくなるためである。また、例えば、可変抵抗部２４がある一定以上伸ばされると、可変抵抗部２４の抵抗値は、ほぼ変化しなくなる。これは、導電粒子２４ｂ同士の間の距離が長くなりすぎて、可変抵抗部２４の抵抗値がこれ以上大きくならなくなるためである。
　なお、本明細書における「可変抵抗部」は、例えば、特開２００９－１９８４８２号公報および特開２００９－１９８４８３号公報に記載されたセンサ塗料を用いて作られてもよい。また、本明細書における「可変抵抗部」は、例えば、特開昭６０－１２７６０３号公報に記載された感圧抵抗体塗料を用いて作られてもよいし、特開昭６２－１２８２５号公報に記載された歪変形抵抗変化ゴムを用いて作られてもよいし、特開平７－２４３８０５号公報に記載された歪ゲージ用抵抗インクを用いて作られてもよいし、特開平１１－２４１９０３号公報に記載された導電性粒子（黒鉛）が分散された高分子材によるインクを用いて作られてもよい。
　可変抵抗部２４において、延伸部２４ｅ、連結部２４ｆ、および接続部２４ｃ，２４ｄは、互いに同じ材料で形成することができる。しかしながら、本実施形態において、歪み（伸縮）計測に必要な部分は延伸部２４ｅであるため、上述したような抵抗値が変化する構造、すなわち絶縁体２４ａおよび導電粒子２４ｂを有する構造は、少なくとも延伸部２４ｅが有していればよい。すなわち、連結部２４ｆおよび接続部２４ｃ，２４ｄは、絶縁体２４ａおよび導電粒子２４ｂを有しなくてもよい。連結部２４ｆおよび接続部２４ｃ，２４ｄは、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル－リン、導電性ポリマーなどの導電材料の薄膜としてもよい。
　図６に示すように、複数の走査線ＳＬは、第１方向（Ｘ軸方向）に延びている。複数の走査線ＳＬは、第２方向（Ｙ軸方向）に沿って間隔を空けて配置されている。図２に示すように、本実施形態において走査線ＳＬは、走査線ＳＬ１～ＳＬ８の８つ設けられている。図３に示すように、各走査線ＳＬには、トランジスタ２５のゲート電極ＧＥ１が複数ずつ接続されている。より詳細には、各走査線ＳＬ１～ＳＬ８には、８行８列に配置されたセンサ素子２３のうち各行の８つのセンサ素子２３におけるゲート電極ＧＥ１がそれぞれ接続されている。図２に示すように、例えば、走査線ＳＬ１～ＳＬ８の第１方向他方側（－Ｘ側）の端部は、基板２１上に端子部として設けられている。
　図６に示すように、複数の信号線ＤＬは、第２方向（Ｙ軸方向）に延びている。複数の信号線ＤＬは、第１方向（Ｘ軸方向）に沿って間隔を空けて配置されている。図２に示すように、本実施形態において信号線ＤＬは、信号線ＤＬ１～ＤＬ８の８つ設けられている。図３に示すように、各信号線ＤＬには、トランジスタ２５のドレイン電極ＤＥ１が複数ずつ接続されている。より詳細には、各信号線ＤＬ１～ＤＬ８には、８行８列に配置されたセンサ素子２３のうち各列の８つのセンサ素子２３におけるドレイン電極ＤＥ１がそれぞれ接続されている。図２に示すように、例えば、信号線ＤＬ１～ＤＬ８の第２方向他方側（－Ｙ側）の端部は、基板２１上に端子部として設けられている。
　なお、図５および図６に示すように、走査線ＳＬ１～ＳＬ８の各々は、各トランジスタ２５のゲート電極ＧＥ１と共に基板２１の表面に同じ層として形成され、その上に積層される絶縁膜２６ａの表面に、信号線ＤＬ１～ＤＬ８の各々が各トランジスタ２５のドレイン電極ＤＥ１およびソース電極ＳＥ１と共に形成される。
　図３および図４に示すように、信号線ＤＬは、配線部４０を介して、制御部３０に設けられた固定抵抗部Ｒｏに接続されている。固定抵抗部Ｒｏは、固定抵抗部Ｒｏ１～Ｒｏ８の８つ設けられている。各固定抵抗部Ｒｏ１～Ｒｏ８は、それぞれ各信号線ＤＬ１～ＤＬ８と接続されている。固定抵抗部Ｒｏ１～Ｒｏ８は、制御部３０に設けられたグランドＧＮＤにそれぞれ接地されている。
　なお、以下の説明において、走査線ＳＬ１～ＳＬ８を総称するときは、走査線ＳＬｎとも呼び、信号線ＤＬ１～ＤＬ８を総称するときは、信号線ＤＬｎとも呼び、固定抵抗部Ｒｏ１～Ｒｏ８を総称するときは、固定抵抗部Ｒｏｎとも呼ぶ。走査線ＳＬｎ、信号線ＤＬｎ、および固定抵抗部Ｒｏｎのそれぞれにおいて「ｎ」は、１～８までの整数である。
　電源電極ＰＬは、配線部４０を介して制御部３０から値がＶｃｃの電源電位が供給される電極である。電源電極ＰＬには、可変抵抗部２４の一端側が接続され、可変抵抗部２４の他端側にはトランジスタ２５のソース電極ＳＥ１が接続されている。本実施形態において電源電極ＰＬには、センサ部２２に含まれるすべてのセンサ素子２３のソース電極ＳＥ１の各々が、個別に可変抵抗部２４を介して接続されている。
　本実施形態において電源電極ＰＬは、可変抵抗部２４、トランジスタ２５、信号線ＤＬｎ（ｎ＝１～８）、配線部４０、および固定抵抗部Ｒｏｎ（ｎ＝１～８）を介して、グランドＧＮＤと接続されている。そのため、可変抵抗部２４、トランジスタ２５、および固定抵抗部Ｒｏｎには、電源電極ＰＬに供給される電源電位とグランドＧＮＤとの電位差に相当する電圧、すなわち電源電圧Ｖｃｃが印加される。
　図５に示すように、本実施形態において、上述したセンサ部２２の各部は膜状に形成されており、センサ部２２は基板２１上に複数の膜が積層されて構成されている。膜状に形成されたセンサ部２２の各部は、例えば、湿式法によって形成される。センサ部２２は、上述した各部の他に、絶縁膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、コンタクトホールＣＨ１，ＣＨ２と、中継電極ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３と、をさらに有する。
　絶縁膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃの材料は、例えば、珪素化合物等の絶縁性の無機材料である。なお、図６においては、絶縁膜２６ｂの図示を省略している。図７においては、絶縁膜２６ｃの図示を省略している。走査線ＳＬ、信号線ＤＬ、電源電極（電源用の配線）ＰＬ、ゲート電極ＧＥ１、ソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、および中継電極ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３等は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル－リン、導電性ポリマーなどの導電材料の薄膜で構成される。
　図５および図６に示すように、基板２１の上側の面には、ゲート電極ＧＥ１、走査線ＳＬ、および絶縁膜２６ａが形成されている。絶縁膜２６ａは、ゲート電極ＧＥ１を上側から覆っている。本実施形態においてゲート電極ＧＥ１および走査線ＳＬは、同一の導電材料を基板２１の上側の面に塗布することで作られている。塗布法の場合、ゲート電極ＧＥ１および走査線ＳＬは、銀、金、銅等の導電性のナノ粒子を含有する導電性インクを用いて、インクジェット方式、あるいはスクリーン印刷方式等で作成できる。また、基板２１の上側の表面に銅、ニッケル、金等の金属薄膜を一様に形成した後、その金属薄膜を部分的に除去するエッチング法によって、ゲート電極ＧＥ１および走査線ＳＬを形成してもよい。
　なお、基板２１の母材を金属などの導電材料のシートとした場合は、ゲート電極ＧＥ１と基板２１との間、および走査線ＳＬと基板２１との間に絶縁層を設ける必要がある。この絶縁層は、絶縁膜２６ａ、２６ｂ、２６ｃと同じ材料であってよいし、異なる材料であってもよい。また、この絶縁層は、基板２１上の全面に設けられてよいし、基板２１上のゲート電極ＧＥ１と走査線ＳＬとに対応する領域のみに設けられてもよい。
　絶縁膜２６ａの上側の面には、ソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、チャネルＣＡ１、信号線ＤＬ、中継電極ＲＥ１、および絶縁膜２６ｂが形成されている。絶縁膜２６ｂは、ソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、チャネルＣＡ１、信号線ＤＬ、および中継電極ＲＥ１を上側から覆っている。
　本実施形態においてソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、信号線ＤＬ、および中継電極ＲＥ１は、同一の導電材料（導電性インク等）を絶縁膜２６ａの上側の面に塗布すること、あるいは金属薄膜をエッチングすることで作られている。チャネルＣＡ１は、有機半導体材料がソース電極ＳＥ１およびドレイン電極ＤＥ１の上側から塗布されて作られている。ソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、およびチャネルＣＡ１は、ゲート電極ＧＥ１の上側に位置する。中継電極ＲＥ１は、図６に示すように、ソース電極ＳＥ１から第１方向一方側（＋Ｘ側）に延びている。
　図５および図７に示すように、絶縁膜２６ｂの上側の面には、可変抵抗部２４、中継電極ＲＥ２，ＲＥ３、および絶縁膜２６ｃが形成されている。絶縁膜２６ｃは、可変抵抗部２４および中継電極ＲＥ２，ＲＥ３を上側から覆っている。本実施形態において中継電極ＲＥ２および中継電極ＲＥ３は、同一の導電材料を絶縁膜２６ｂの上側の面に塗布することで作られている。中継電極ＲＥ２および中継電極ＲＥ３を構成する導電材料は、例えば、ソース電極ＳＥ１、ドレイン電極ＤＥ１、信号線ＤＬ、および中継電極ＲＥ１を構成する導電材料と同じである。
　中継電極ＲＥ２は、図５に示すように、絶縁膜２６ｂを厚さ方向Ｚに貫通するコンタクトホールＣＨ１を介して中継電極ＲＥ１と接続されている。図６に示すように、中継電極ＲＥ２には、可変抵抗部２４の接続部２４ｃが接続されている。すなわち、本実施形態において可変抵抗部２４は、中継電極ＲＥ２、コンタクトホールＣＨ１、および中継電極ＲＥ１を介して、トランジスタ２５のソース電極ＳＥ１と接続されている。中継電極ＲＥ３は、可変抵抗部２４の接続部２４ｄに接続されている。
　図５に示すように、絶縁膜２６ｃの上側の面には、電源電極ＰＬが形成されている。電源電極ＰＬは、例えば、上述した各電極の材料と同じ導電材料を絶縁膜２６ｃの上側の面に塗布すること、あるいは金属薄膜をエッチングすることで作られている。電源電極ＰＬは、絶縁膜２６ｃを厚さ方向Ｚに貫通するコンタクトホールＣＨ２を介して中継電極ＲＥ３と接続されている。すなわち、本実施形態において可変抵抗部２４は、中継電極ＲＥ２およびコンタクトホールＣＨ２を介して電源電極ＰＬと接続されている。また、本実施形態においてソース電極ＳＥ１は、可変抵抗部２４、中継電極ＲＥ２およびコンタクトホールＣＨ２を介して電源電極ＰＬと接続されている。
　配線部４０は、可撓性を有するように複数のワイヤー線を互いに平行に平坦なリボン状に束ねたものでもよいが、センサ本体２０と同様に、可撓性を有する基板上に金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル－リン、導電性ポリマーなどの導電材料による膜状の配線を形成し、絶縁フィルムで被覆したものでもよい。配線部４０は、センサ本体２０と制御部（計測部）３０とを電気的に接続している。図示は省略するが、配線部４０は、複数（８本）の走査線ＳＬとそれぞれ接続され制御部３０まで延びる複数の配線と、複数（８本）の信号線ＤＬとそれぞれ接続され制御部３０まで延びる複数の配線と、電源用の配線と、グランドＧＮＤ（アース）用の配線と、を有する。
　制御部３０は、図８に示すように、走査線駆動回路３２と、８チャンネル（８ｃｈ）のＡＤコンバータ回路３３と、マイクロコンピュータ３１と、を有する。走査線駆動回路３２には、複数の走査線ＳＬ１～ＳＬ８が接続されている。走査線駆動回路３２は、複数の走査線ＳＬ１～ＳＬ８のいずれか１つに、順番に、ロジックレベル（５Ｖ系または３Ｖ系）のパルス状の走査信号を出力する。その走査信号は、各走査線ＳＬ１～ＳＬ８と走査線駆動回路３２との間に接続されたレベルシフタ３４によって、走査線ＳＬ１～ＳＬ８の各々に印加されるゲート電位Ｖｇ１～Ｖｇ８がトランジスタ２５の特性に対応した適正な電圧レベルになるようにシフトされる。走査線駆動回路３２からの走査信号がレベルシフタ３４を介して走査線ＳＬにゲート電位Ｖｇとして供給されると、走査線ＳＬに接続されたゲート電極ＧＥ１にゲート電位Ｖｇが供給される。これにより、トランジスタ２５がＯＮ状態となり、チャネルＣＡ１を介してソース電極ＳＥ１からドレイン電極ＤＥ１に電流が流れる。
　８ｃｈのＡＤコンバータ回路３３の各チャンネルには、複数の信号線ＤＬ１～ＤＬ８の各々の出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８を増幅器３５によって増幅した電圧が印加される。出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８は、図４の回路構成に示すように、電源電極ＰＬとグランドＧＮＤとの間に印加される電源電圧Ｖｃｃに接続される可変抵抗部２４とＯＮ状態のトランジスタ２５のドレイン－ソース間のＯＮ抵抗分と固定抵抗部Ｒｏｎ（ｎ＝１～８）との直列抵抗値で決まる電流値と、固定抵抗部Ｒｏｎ（ｎ＝１～８）の抵抗値との積で表される分圧電位である。なお、固定抵抗部Ｒｏｎ（ｎ＝１～８）は、可変抵抗部２４とトランジスタ２５のオン抵抗の特性に応じた調整のために可変抵抗器と固定抵抗器とを直列接続した構成としてもよい。
　ここで、可変抵抗部２４の抵抗値は、歪み（基板２１の湾曲による可変抵抗部２４の伸縮）が生じることで変化する。そのため、固定抵抗部Ｒｏに印加される分圧電位である出力電圧Ｖｏは、可変抵抗部２４の抵抗値の変化に応じて変化する。可変抵抗部２４の抵抗値が大きくなると、固定抵抗部Ｒｏに印加される電圧値が相対的に小さくなるため、出力電圧Ｖｏは小さくなる。一方、可変抵抗部２４の抵抗値が小さくなると、固定抵抗部Ｒｏに印加される電圧値が相対的に大きくなるため、出力電圧Ｖｏは大きくなる。したがって、出力電圧Ｖｏの値から、可変抵抗部２４の抵抗値の変化を得ることができ、センサ素子２３に生じた歪みを検出できる。
　なお、基板２１が全体的、および局所的にも平坦な場合であって、可変抵抗部２４が第２方向（Ｙ軸方向）に伸縮していない無歪み状態のときも、可変抵抗部２４は一定の抵抗値を持つ。その無歪み状態のときの可変抵抗部２４の抵抗値によって生じる出力電圧Ｖｏ（Ｖｏ１～Ｖｏ８）は、無歪み時の初期電圧値（初期値）に対応したデジタル値として予めマイクロコンピュータ３１のメモリ内に記憶されている。
　出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８は、それぞれ増幅器３５によって増幅されてＡＤコンバータ回路３３に入力される。ＡＤコンバータ回路３３は、入力された出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８の各々をデジタルデータに変換する。ＡＤコンバータ回路３３は、マイクロコンピュータ３１からの指令に基づいて、変換したデジタルデータをマイクロコンピュータ３１に出力する。ＡＤコンバータ回路３３は、例えば、８チャンネル分のアナログ入力信号のうちの１つの入力信号を選択するアナログマルチプレクサ回路を内蔵しており、各信号線ＤＬ１～ＤＬ８から入力される出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８のアナログ値を順次デジタル値に変換する。
　マイクロコンピュータ３１は、走査線駆動回路３２に指令を送り、複数の走査線ＳＬ１～ＳＬ８にゲート電位Ｖｇ１～Ｖｇ８を順次供給する。マイクロコンピュータ３１は、各走査線ＳＬ１～ＳＬ８にゲート電位Ｖｇ１～Ｖｇ８を供給するタイミングに合わせて、ＡＤコンバータ回路３３に指令を送り、各信号線ＤＬ１～ＤＬ８から出力電圧Ｖｏ１～Ｖｏ８を順番に取得する。これにより、センサ部２２に含まれるすべてのセンサ素子２３に応じた出力電圧Ｖｏを取得することができる。したがって、各出力電圧Ｖｏの値から、各センサ素子２３における可変抵抗部２４の抵抗値の初期値からの変化を得ることができ、各センサ素子２３の歪みを検出することができる。
　マイクロコンピュータ３１は、取得したデータを表示デバイス５０に出力する。表示デバイス５０は、例えば、センサ本体２０に生じた歪みの情報を表示画面５１に表示する。表示画面５１には、例えば、６４個のセンサ素子２３のそれぞれに対応する正方形の枠５２が８×８のマトリックス状に表示される。表示デバイス５０は、表示画面５１に表示された各枠５２内の色を各センサ素子２３に生じている歪みの大きさに応じて変化させることで、センサ本体２０に生じた歪みの分布を表示可能である。
　なお、表示形態としては、８×８にマトリックス状に配列される正方形の枠５２の各々を、３次元（３Ｄ）の棒グラフで表示し、６４個のセンサ素子２３の各々が全て無歪み状態のときは、枠５２ごとの棒グラフの高さを一定値（初期高さ）に揃え、６４個のセンサ素子２３のうち、歪みが生じた部分に対応する枠５２の棒グラフは、その高さを歪み（基板２１のその部分の湾曲）の程度に応じて初期高さから変えるように表示してもよい。
　本実施形態によれば、可変抵抗部２４が一方向に延びる延伸部２４ｅを有する。そのため、延伸部２４ｅには、延伸部２４ｅの延びる方向と直交する軸回りにセンサ素子２３が折り曲げられた際において歪みが生じやすい一方で、延伸部２４ｅの延びる方向と平行な軸回りにセンサ素子２３が折り曲げられた際においては歪みが生じにくい。これにより、延伸部２４ｅの延びる方向と直交する軸回りにセンサ素子２３が折り曲げられた際においては可変抵抗部２４の抵抗値が変化しやすく、延伸部２４ｅの延びる方向と平行な軸回りにセンサ素子２３が折り曲げられた際においては可変抵抗部２４の抵抗値が変化しにくい。したがって、本実施形態のセンサ素子２３によれば、センサ素子２３に生じる歪みのうちから、延伸部２４ｅが延びる方向に応じた特定方向の歪みを検出することが可能である。そのため、例えば、センサ素子２３に生じる特定方向の歪みのみを検出したい場合等において、特定方向と異なる方向の歪みの影響を受けることを抑制でき、センサ素子２３による検出精度を向上できる。したがって、本実施形態によれば、フレキシブルセンサ１０の検出精度を向上できる。
　なお、以下の説明においては、延伸部の延びる方向と直交する軸回りにセンサ素子が折り曲げられた際に生じる歪みを「延伸部が延びる方向の歪み」と呼び、延伸部の延びる方向と平行な軸回りにセンサ素子が折り曲げられた際に生じる歪みを「延伸部の延びる方向と直交する方向の歪み」と呼ぶ。
　また、本実施形態によれば、センサ素子２３はトランジスタ２５を有し、可変抵抗部２４はトランジスタ２５のソース電極ＳＥ１に接続されている。そのため、トランジスタ２５の状態をＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で切り替えることで、可変抵抗部２４に電流が流れる状態と可変抵抗部２４に電流が流れない状態とを切り替えることができる。これにより、センサ素子２３を、可変抵抗部２４の抵抗値に応じて変化する出力電圧Ｖｏを検出可能な状態と検出不可能な状態との間で切り替えることができる。したがって、複数のセンサ素子２３を組み合わせることで、上述したようなアクティブマトリックス型のセンサ部２２を構成することが可能となる。
　例えば、センサ素子２３に生じる歪みによって、トランジスタ２５におけるソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間の距離（チャネル長）が僅かながら変化することが考えられる。この場合、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間に電流が流れる際におけるトランジスタ２５のソース－ドレイン間の抵抗値が変化し、歪みの大きさによらず出力電圧Ｖｏが変化する虞がある。具体的には、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間の距離が短くなるほど、トランジスタ２５の抵抗値が小さくなり、出力電圧Ｖｏが大きくなる。ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間の距離が長くなるほど、トランジスタ２５の抵抗値が大きくなり、出力電圧Ｖｏが小さくなる。
　これに対して、本実施形態によれば、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１とは、延伸部２４ｅが延びる方向（第２方向）と交差する方向（第１方向）に並んで配置されている。そのため、センサ素子２３に延伸部２４ｅが延びる方向の歪みが生じても、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間の距離が変化しにくい。これにより、延伸部２４ｅが延びる方向の歪みを検出する際に、フレキシブルセンサ１０の検出精度が低下することを抑制できる。
　特に本実施形態では、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１とは、延伸部２４ｅが延びる第２方向と直交する第１方向に並んで配置されている。そのため、センサ素子２３に延伸部２４ｅが延びる方向の歪みが生じても、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との間の距離がより変化しにくい。これにより、延伸部２４ｅが延びる方向の歪みを検出する際に、フレキシブルセンサ１０の検出精度が低下することをより抑制できる。
　また、本実施形態によれば、センサ素子２３は、複数設けられている。そのため、複数のセンサ素子２３によって、センサ本体２０を変形し得る計測対象物の表面に貼り付けた場合、その計測対象物の異なる部分の歪みをそれぞれ検出することができる。これにより、計測対象物の表面の部分ごとの歪みを精度よく検出できる。
　また、本実施形態によれば、複数のセンサ素子２３がマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部２２が設けられている。そのため、各センサ素子２３のトランジスタ２５をＯＮ状態とＯＦＦ状態とで順次切り替えていくことで、各センサ素子２３における歪みを精度よく検出できる。また、センサ部２２に生じる歪みの分布を容易に得ることができる。
　また、本実施形態によれば、センサ部２２に含まれる複数のセンサ素子２３において、可変抵抗部２４の延伸部２４ｅは、互いに同じ方向に延びている。そのため、センサ本体２０が貼り付けられた計測対象物の異なる部分ごとに、同じ方向の歪みを精度よく検出できる。
　また、本実施形態によれば、トランジスタ２５は、Ｐ型のチャネル（半導体層）ＣＡ１を有する。そのため、トランジスタ２５がＯＮ状態となった場合、トランジスタ２５においては、ソース電極ＳＥ１からドレイン電極ＤＥ１に向かって電流が流れる。そして、可変抵抗部２４はソース電極ＳＥ１に接続され、センサ部２２は少なくとも２つ以上のセンサ素子２３のドレイン電極ＤＥ１が接続された信号線ＤＬを有する。そのため、信号線ＤＬに複数のドレイン電極ＤＥ１が接続されていても、トランジスタ２５がＯＦＦ状態となっていれば信号線ＤＬと可変抵抗部２４とを電気的に切り離すことができる。これにより、信号線ＤＬにドレイン電極ＤＥ１が接続された複数のトランジスタ２５のうち１つのセンサ素子２３におけるトランジスタ２５のみをＯＮ状態とすることで、他の可変抵抗部２４の影響を受けることなく、トランジスタ２５をＯＮ状態としたセンサ素子２３に応じた出力電圧Ｖｏを検出できる。したがって、各センサ素子２３の歪みをより精度よく検出できる。
　また、本実施形態によれば、信号線ＤＬｎ（ｎ＝１～８）を介して少なくとも２つ以上のドレイン電極ＤＥ１と接続された固定抵抗部Ｒｏが設けられている。そのため、電源電極ＰＬとグランドＧＮＤとの間に印加される電源電圧Ｖｃｃが、可変抵抗部２４とトランジスタ２５と固定抵抗部Ｒｏとのそれぞれに、各部の抵抗値に応じて分割されて印加される。これにより、固定抵抗部Ｒｏに加えられる出力電圧Ｖｏを分圧として取り出すことで、可変抵抗部２４の抵抗値の変化を検出することができ、センサ素子２３に生じた歪みを検出できる。また、上述したように信号線ＤＬｎ（ｎ＝１～８）は基板２１上で第２方向（Ｙ軸方向）に並ぶ複数のセンサ素子２３で共通化されているため、信号線ＤＬｎ（ｎ＝１～８）の各々に接続される固定抵抗部Ｒｏｎ（ｎ＝１～８）も基板２１上でＹ方向に並ぶ複数のセンサ素子２３で共通化できる。したがって、固定抵抗部Ｒｏの数も少なくできる。
　また、本実施形態によれば、可変抵抗部２４は、複数の延伸部２４ｅを有する。そのため、歪みが生じた際に複数の延伸部２４ｅにおいて抵抗値が変化することで、可変抵抗部２４における抵抗値の変化を大きくできる。これにより、生じた歪みが微小であるような場合であっても、可変抵抗部２４における抵抗値の変化をある程度大きくでき、微小な歪みを検出しやすくできる。したがって、フレキシブルセンサ１０の検出感度や検出精度をより向上できる。
　また、例えば、トランジスタ２５の抵抗値に対して、可変抵抗部２４の抵抗値が小さすぎる場合、センサ素子２３に歪みが生じて可変抵抗部２４の抵抗値が変化しても、可変抵抗部２４とトランジスタ２５との合成抵抗値がほぼ変化せず、固定抵抗部Ｒｏに印加される出力電圧Ｖｏがほぼ変化しない虞がある。この場合、センサ素子２３に生じる歪みを検出しにくくなる虞がある。
　これに対して、本実施形態によれば、可変抵抗部２４は、隣り合う延伸部２４ｅが互いに連結されて矩形波状に構成されている。そのため、可変抵抗部２４の全長を長くしやすく、可変抵抗部２４の抵抗値を比較的大きくしやすい。これにより、可変抵抗部２４の抵抗値が、トランジスタ２５の抵抗値に対して小さくなりすぎることを抑制できる。したがって、センサ素子２３に歪みが生じて可変抵抗部２４の抵抗値が変化した場合に、好適に出力電圧Ｖｏを変化させることができ、センサ素子２３に生じする歪みを好適に検出できる。
　また、可変抵抗部２４を矩形波状とした場合、延伸部２４ｅが延びる方向の歪みが生じると、複数の延伸部２４ｅに歪みが生じ、可変抵抗部２４全体の抵抗値が大きく変化しやすい。一方、延伸部２４ｅが延びる方向と直交する方向の歪みが生じた場合には、歪みが生じる部分が少なく、可変抵抗部２４全体の抵抗値が変化しにくい。具体的に本実施形態においては、延伸部２４ｅが延びる方向と直交する方向の歪みが生じた場合、連結部２４ｆおよび接続部２４ｃ，２４ｄのうちのいずれか１つのみにおいて歪みが生じる状態となり、可変抵抗部２４の抵抗値が変化しにくい。したがって、可変抵抗部２４を矩形波状とすることで、延伸部２４ｅが延びる方向の歪みをより精度よく検出することができる。
　また、本実施形態によれば、矩形波状に構成された可変抵抗部２４において複数の延伸部２４ｅが並ぶ間隔は、延伸部２４ｅの長さよりも短い。そのため、延伸部２４ｅが延びる方向と直交する方向において、可変抵抗部２４全体の寸法を小さく抑えつつ、複数の延伸部２４ｅを配置することができる。
　また、本実施形態によれば、矩形波状に構成された可変抵抗部２４において複数の延伸部２４ｅは、等間隔に並んで配置されている。そのため、１つのセンサ素子２３内において、複数の延伸部２４ｅを均一に分布させやすい。これにより、センサ素子２３内のいずれの部分に歪みが生じるかによらず、歪みの大きさを精度よく検出しやすい。
　また、本実施形態によれば、可変抵抗部２４は、絶縁体２４ａと、絶縁体２４ａ中に分散した複数の導電粒子２４ｂと、を有する。そのため、可変抵抗部２４に歪みが生じることで絶縁体２４ａ中の導電粒子２４ｂ同士の間の距離が変化し、可変抵抗部２４の抵抗値を変化させることができる。また、上述したように、本実施形態のように可変抵抗部２４を基板２１上に形成された膜状とすることで、基板２１が下側に凸となるように折り曲げられた場合と基板２１が上側に凸となるように折り曲げられた場合とで、可変抵抗部２４の抵抗値の変化を変えることができる。そのため、可変抵抗部２４を膜状に形成することで、出力電圧Ｖｏの大きさから基板２１が折り曲げられた向き、すなわち歪みの向きを検出することもできる。
　また、本実施形態によれば、絶縁体２４ａの材料は、エネルギー硬化性樹脂である。そのため、複数の導電粒子２４ｂが分散された未硬化の絶縁体２４ａを塗布し、硬化させることで、可変抵抗部２４を容易に作ることができる。これにより、可変抵抗部２４の形状を任意の形状としやすい。また、可変抵抗部２４を膜状に形成することが容易である。例えば、絶縁体２４ａを熱硬化性樹脂とすることで、熱を加えることで未硬化の絶縁体２４ａを容易に硬化させて可変抵抗部２４を作ることができる。また、絶縁体２４ａを光硬化性樹脂とすることで、紫外線等の光を照射することで未硬化の絶縁体２４ａを容易に硬化させて可変抵抗部２４を作ることができる。
　また、本実施形態によれば、トランジスタ２５は、薄膜トランジスタである。そのため、センサ素子２３の厚さを薄くすることができ、センサ本体２０の可撓性を大きくしやすい。これにより、センサ本体２０を計測対象物に貼り付けやすくできる。
　また、本実施形態によれば、トランジスタ２５は、有機薄膜トランジスタである。そのため、チャネルＣＡ１を有機半導体とすることができ、インクジェット法等の塗布方法を用いてチャネルＣＡ１を形成することができる。これにより、トランジスタ２５を容易に作ることができる。また、トランジスタ２５の可撓性を大きくでき、センサ本体２０の可撓性をより大きくしやすい。これにより、センサ本体２０をより計測対象物に貼り付けやすくできる。
＜第２実施形態＞
　本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部１２２の構成が異なる。図９は、本実施形態のセンサ本体１２０を示す平面図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
　図９に示すように、本実施形態のセンサ本体１２０においてセンサ部１２２に含まれる複数のセンサ素子１２３は、第１センサ素子１２３ａと、第２センサ素子１２３ｂと、を含む。本実施形態においてセンサ部１２２は、複数の第１センサ素子１２３ａと複数の第２センサ素子１２３ｂとがマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部である。第１センサ素子１２３ａと第２センサ素子１２３ｂとは、第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されている。すなわち、マトリックスの各行において第１センサ素子１２３ａと第２センサ素子１２３ｂとが交互に配置され、かつ、マトリックスの各列において第１センサ素子１２３ａと第２センサ素子１２３ｂとが交互に配置されている。
　第１センサ素子１２３ａの可変抵抗部１２４ａは、延伸部１２４ｇが第１方向（Ｘ軸方向）に延びている。可変抵抗部１２４ａは、ＸＹ面と平行な面内で視て、矩形波状である。可変抵抗部１２４ａは、第１実施形態の可変抵抗部２４を、厚さ方向に延びる軸回りに９０°回転した形状である。図示は省略するが、第１センサ素子１２３ａに含まれるトランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極とは、延伸部１２４ｇが延びる第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。第１センサ素子１２３ａのその他の構成は、第１実施形態のセンサ素子２３のその他の構成と同様である。
　第２センサ素子１２３ｂの可変抵抗部１２４ｂは、延伸部１２４ｈが第１方向（Ｘ軸方向）と異なる第２方向（Ｙ軸方向）に延びている。第２センサ素子１２３ｂは、第１実施形態のセンサ素子２３と同様の構成である。
　センサ本体１２０のその他の構成は、第１実施形態のセンサ本体２０のその他の構成と同様である。
　本実施形態によれば、センサ部１２２に含まれる複数のセンサ素子１２３は、延伸部１２４ｇが第１方向に延びる可変抵抗部１２４ａを有する第１センサ素子１２３ａと、延伸部１２４ｈが第１方向と異なる第２方向に延びる可変抵抗部１２４ｂを有する第２センサ素子１２３ｂと、を含む。そのため、第１センサ素子１２３ａによって第１方向の歪み（伸縮）を検出でき、かつ、第２センサ素子１２３ｂによって第２方向の歪み（伸縮）を検出できる。これにより、センサ部１２２において異なる２方向の歪みを精度よく検出できる。
　また、本実施形態によれば、第１センサ素子１２３ａと第２センサ素子１２３ｂとは、第１方向および第２方向に沿って交互に配置されている。そのため、センサ部１２２において、複数の第１センサ素子１２３ａと複数の第２センサ素子１２３ｂとを均一に分布させて配置することができる。これにより、センサ部１２２のいずれの箇所においても、第１方向の歪みと第２方向の歪みとの両方を好適に検出しやすい。
　また、本実施形態によれば、第２センサ素子１２３ｂの延伸部１２４ｈが延びる第２方向は、第１センサ素子１２３ａの延伸部１２４ｇが延びる第１方向と直交する方向である。そのため、センサ部１２２における第１方向の歪みと第２方向の歪みとの両方をそれぞれ検出することで、センサ部１２２に生じている歪みの向きおよび大きさを精度よく検出できる。
　なお、第１センサ素子１２３ａと第２センサ素子１２３ｂとの配置は、上述した配置に限られない。例えば、同じ行に配置されるセンサ素子１２３が、すべて同じ種類のセンサ素子１２３であってもよい。この場合、第１センサ素子１２３ａが第１方向（Ｘ軸方向）に並ぶ行と、第２センサ素子１２３ｂが第１方向に並ぶ行とが、第２方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置されてもよい。また、例えば、同じ列に配置されるセンサ素子１２３が、すべて同じ種類のセンサ素子１２３であってもよい。この場合、第１センサ素子１２３ａが第２方向に並ぶ列と、第２センサ素子１２３ｂが第２方向に並ぶ列とが、第１方向に沿って交互に配置されてもよい。
＜第３実施形態＞
　本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部２２２が複数設けられている点が異なる。図１０は、本実施形態のセンサ本体２２０を示す分解斜視図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
　図１０に示すように、本実施形態のセンサ本体２２０のセンサ部２２２は、複数設けられている。センサ部２２２は、例えば、第１センサ部２２２ａと第２センサ部２２２ｂとの２つ設けられている。第１センサ部２２２ａは、複数の第１センサ素子１２３ａがマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部である。第２センサ部２２２ｂは、複数の第２センサ素子１２３ｂがマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部である。第２実施形態で述べたように、第１センサ素子１２３ａにおける延伸部１２４ｇが延びる方向と、第２センサ素子１２３ｂにおける延伸部１２４ｈが延びる方向とは、互いに異なる。すなわち、本実施形態において可変抵抗部１２４ａ，１２４ｂ（総称するときは可変抵抗部１２４とも呼ぶ）の延伸部１２４ｇ，１２４ｈが延びる方向は、センサ部２２２ごとに異なる。
　第１センサ部２２２ａと第２センサ部２２２ｂとは、センサ素子１２３がマトリックス状に配置される平面（ＸＹ平面）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に沿って配置されている。第１センサ部２２２ａは、基板２１の上側の面に設けられている。第２センサ部２２２ｂは、基板２１の下側の面に設けられている。これにより、基板２１の両面には、センサ素子１２３が少なくとも１つ以上ずつ設けられている。第１センサ部２２２ａのその他の構成および第２センサ部２２２ｂのその他の構成は、第１実施形態のセンサ部２２のその他の構成と同様である。
　本実施形態によれば、センサ部２２２が複数設けられ、可変抵抗部１２４ａ，１２４ｂの延伸部１２４ｇ，１２４ｈが延びる方向は、センサ部２２２ごとに異なる。そのため、センサ部２２２ごとに異なる方向に生じる歪みを精度よく検出することができる。これにより、センサ本体２２０によって、計測対象物の歪みをより精度よく検出できる。
　また、本実施形態によれば、複数のセンサ部２２２は、センサ素子１２３がマトリックス状に配置される平面に対して直交する方向に沿って配置されている。そのため、複数のセンサ部２２２によって、計測対象物の同じ箇所に生じる異なる方向の歪み（２次元的な湾曲）をそれぞれ精度よく検出することができる。
　また、本実施形態によれば、基板２１の両面には、センサ素子１２３が少なくとも１つ以上ずつ設けられている。このように、基板２１の両面にセンサ素子１２３を設けることで、基板２１に対して複数のセンサ部２２２を設けやすい。
　なお、基板２１の両面に設けられるセンサ素子１２３は、同じ種類のセンサ素子１２３であってもよい。例えば、上述した第１センサ部２２２ａが基板２１の両面にそれぞれ設けられていてもよいし、上述した第２センサ部２２２ｂが基板２１の両面にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、例えば、基板２１が下側に凸となる向きに折り曲げられると、下側の面に設けられたセンサ部２２２においては可変抵抗部１２４の抵抗値が大きくなり、上側の面に設けられたセンサ部２２２においては可変抵抗部１２４の抵抗値が小さくなる。そのため、２つのセンサ部２２２から得られる出力電圧Ｖｏの差を用いることで、歪みの検出感度を向上させることができる。
　また、複数のセンサ部２２２ごとに、接続される固定抵抗部Ｒｏの抵抗値を異ならせてもよい。この場合、検出できる歪みの大きさの範囲を広げることができる。以下、詳細に説明する。可変抵抗部１２４の抵抗値の変化、すなわち歪みの大きさは、固定抵抗部Ｒｏに印加される分圧である出力電圧Ｖｏに基づいて検出される。そのため、固定抵抗部Ｒｏに対して可変抵抗部１２４の抵抗値が小さすぎても大きすぎても、可変抵抗部１２４の抵抗値の変化に対して出力電圧Ｖｏが変化しにくくなり、歪みを検出しにくくなる。特に可変抵抗部１２４の抵抗値が指数関数的に変化する場合、歪みの大きさによって、可変抵抗部１２４の抵抗値は固定抵抗部Ｒｏに対して大きく異なる値となりやすい。そのため、検出しにくい歪みの領域が生じる場合がある。
　これに対して、固定抵抗部Ｒｏの抵抗値をセンサ部２２２ごとに異ならせることで、各センサ部２２２において検出できる歪みの大きさの範囲を異ならせることができる。これにより、歪みの大きさに応じて、異なるセンサ部２２２からの出力電圧Ｖｏを用いて歪みを検出することで、検出できる歪みの大きさの範囲を広げることができる。
　また、複数のセンサ部２２２ごとにトランジスタ２５のオン状態での抵抗値を異ならせてもよい。出力電圧Ｖｏは、可変抵抗部１２４の抵抗値とトランジスタ２５のオン状態での抵抗値と固定抵抗部Ｒｏの抵抗値とによって決まるため、なるべく広い範囲の歪みを検出するためには、各抵抗値のバランスを調整する必要がある。ここで、トランジスタ２５のオン状態での抵抗値は、他の抵抗値に比べて自由度が少ない。そのため、例えば、トランジスタ２５の抵抗値に応じて、歪みが生じていない場合の可変抵抗部１２４の抵抗値および固定抵抗部Ｒｏの抵抗値が決められる。これにより、検出可能となる歪みの範囲が決まる。したがって、センサ部２２２ごとにトランジスタ２５のオン状態での抵抗値を異ならせることで、センサ部２２２ごとに検出可能な歪みの範囲を異ならせることができる。これにより、歪みの大きさに応じて、異なるセンサ部２２２からの出力電圧Ｖｏを用いて歪みを検出することで、検出できる歪みの大きさの範囲を広げることができる。トランジスタ２５のオン状態での抵抗値（ソース－ドレイン間の抵抗値）を変更する場合は、トランジスタ２５のチャネルＣＡ１を構成する半導体材料を変えればよい。
　また、複数のセンサ部２２２は、基板２１の同じ側の面に積層されて設けられてもよい。センサ部２２２の数は、３つ以上であってもよい。また、例えば、第２実施形態のセンサ部１２２が、基板２１の両面にそれぞれ設けられてもよい。
＜第４実施形態＞
　本実施形態は、第１実施形態に対して、アクティブマトリックス型のセンサ部が設けられていない点が異なる。図１１は、本実施形態のセンサ本体３２０を示す斜視図である。図１２は、本実施形態のフレキシブルセンサ３１０の回路構成の一部を示す回路図である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
　本実施形態のセンサ本体３２０は、図１１に示すように、基板２１の上側の面に設けられた可変抵抗部（延伸部）３２４ａと、基板２１の下側の面に設けられた可変抵抗部（延伸部）３２４ｂと、を有する。
　本実施形態において可変抵抗部３２４ａおよび可変抵抗部３２４ｂは、第１方向（Ｘ軸方向）に延びる延伸部である。可変抵抗部３２４ａおよび可変抵抗部３２４ｂは、それぞれ第２方向（Ｙ軸方向）に並んで一対ずつ設けられている。一対の可変抵抗部３２４ａは、各両端部同士が接続電極ＣＥ１によって並列接続されている。一対の可変抵抗部３２４ｂは、各両端部同士が接続電極ＣＥ２によって並列接続されている。
　本実施形態においてセンサ本体３２０は、図１２に示すように、２つのトランジスタ３２５ａ，３２５ｂを有する。２つのトランジスタ３２５ａ，３２５ｂは、カレントミラー回路を構成している。トランジスタ３２５ａのゲート電極ＧＥａとトランジスタ３２５ｂのゲート電極ＧＥｂとは、互いに接続されている。
　トランジスタ３２５ａのソース電極ＳＥａとトランジスタ３２５ｂのソース電極ＳＥｂとは、値がＶｃｃの電位が供給される電源電極ＰＬａに接続されている。トランジスタ３２５ａのドレイン電極ＤＥａは、可変抵抗部３２４ａに直列接続されている。トランジスタ３２５ｂのドレイン電極ＤＥｂは、可変抵抗部３２４ｂに直列接続されている。すなわち、本実施形態において可変抵抗部３２４ａ，３２４ｂは、第１実施形態と異なり、トランジスタ３２５ａ，３２５ｂのドレイン電極ＤＥａ，ＤＥｂに接続されている。
　可変抵抗部３２４ａ，３２４ｂの他端部は、グランドＧＮＤに接地されている。ゲート電極ＧＥａ，ＧＥｂとドレイン電極ＤＥａとは、接続電極ＣＥ３によって接続されている。このような構成のカレントミラー回路により、可変抵抗部３２４ａと可変抵抗部３２４ｂとには、同じ値の電流が供給される。
　本実施形態のフレキシブルセンサ３１０においては、ドレイン電極ＤＥａにおける電位、すなわち可変抵抗部３２４ａに印加される出力電圧Ｖｏａと、ドレイン電極ＤＥｂにおける電位、すなわち可変抵抗部３２４ｂに印加される出力電圧Ｖｏｂとから、センサ本体３２０に生じる歪みを検出できる。
　出力電圧Ｖｏａは、ボルテージフォロワＶＦ１を介して減算回路ＳＣに入力される。出力電圧Ｖｏｂは、ボルテージフォロワＶＦ２を介して減算回路ＳＣに入力される。ボルテージフォロワＶＦ１は、出力電圧Ｖｏａが非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＰＡ１を有する。ボルテージフォロワＶＦ２は、出力電圧Ｖｏｂが非反転入力端子に入力されるオペアンプＯＰＡ２を有する。
　減算回路ＳＣは、オペアンプＯＰＡ３と、２つの抵抗Ｒ１と、２つの抵抗Ｒ２と、を有する。オペアンプＯＰＡ３の非反転入力端子には、抵抗Ｒ１を介してボルテージフォロワＶＦ１から出力された電圧値が入力される。オペアンプＯＰＡ３の非反転入力端子と抵抗Ｒ１との間の部分とオペアンプＯＰＡ３の出力端子とは、抵抗Ｒ２を介して接続されている。オペアンプＯＰＡ３の反転入力端子には、抵抗Ｒ１を介してボルテージフォロワＶＦ２から出力された電圧値が入力される。オペアンプＯＰＡ３の反転入力端子と抵抗Ｒ１との間の部分は、抵抗Ｒ２を介してグランドＧＮＤに接地されている。
　オペアンプＯＰＡ３の出力端子から出力される電圧Ｖｅは、Ｖｅ＝｛Ｒ２×（Ｖｏｂ－Ｖｏａ）｝／Ｒ１で表される。電圧Ｖｅは、出力電圧Ｖｏａと出力電圧Ｖｏｂとが同じである場合、ゼロである。出力電圧Ｖｏａと出力電圧Ｖｏｂとが同じ場合とは、センサ本体３２０に歪みが生じていない場合である。
　センサ本体３２０に歪みが生じた場合、出力電圧Ｖｏａと出力電圧Ｖｏｂとは、互いに異なる値となる。例えば、センサ本体３２０が図１１に示す向きに折り曲げられると、可変抵抗部３２４ａは縮むため抵抗値が小さくなり、可変抵抗部３２４ｂは伸びるため抵抗値が大きくなる。これにより、出力電圧Ｖｏｂが出力電圧Ｖｏａよりも大きくなり、電圧Ｖｅが正の値となる。したがって、電圧Ｖｅからセンサ本体３２０に歪みが生じたことを検出できる。
　一方、センサ本体３２０が図１１に示す向きと逆向き（下側向き）に折り曲げられた場合には、可変抵抗部３２４ａは伸びるため抵抗値が大きくなり、可変抵抗部３２４ｂは縮むため抵抗値が小さくなる。これにより、出力電圧Ｖｏａが出力電圧Ｖｏｂよりも大きくなり、電圧Ｖｅが負の値となる。したがって、本実施形態によれば、電圧Ｖｅの値の正負によって、センサ本体３２０に生じた歪みの向きを検出することもできる。また、本実施形態によれば、基板２１の両面にそれぞれ可変抵抗部３２４ａ，３２４ｂが設けられているため、歪みの検出感度を向上できる。
　なお、図１２に示した２つのトランジスタ３２５ａ，３２５ｂは、先の図５および図６に示したトランジスタ２５のような薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）でもよいが、特性が揃ったディスクリートなＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタでもよい。また、２つのトランジスタ３２５ａ，３２５ｂは、ジャンクション型のＦＥＴや、ＰＮＰ接合またはＮＰＮ接合のバイポーラ型トランジスタであってもよい。また、図１２に示した２つのトランジスタ３２５ａ，３２５ｂの各々は固定抵抗器に変えてもよい。
　なお、本発明の実施形態は、上述した各実施形態に限られず、以下の構成を採用することもできる。
　センサ素子は、少なくとも１つ設けられればよく、数は特に限定されない。センサ素子の可変抵抗部は、トランジスタのゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極のいずれかであれば、いずれの電極と接続されていてもよい。例えば、第１実施形態において、可変抵抗部２４がドレイン電極ＤＥ１に接続されていてもよい。この場合、トランジスタ２５のチャネルＣＡ１をＮ型とし、ソース電極ＳＥ１とドレイン電極ＤＥ１との位置を入れ替えてもよい。
　可変抵抗部がゲート電極に接続されていてもよい。この場合、可変抵抗部の抵抗値の変化に応じてゲート電極に供給される電位が変化する。そのため、可変抵抗部の抵抗値の変化に応じて、ソース電極とドレイン電極との間で流れる電流値が変化する。これにより、この電流値の変化を検出することで、可変抵抗部の抵抗値の変化を検出することができ、歪みを検出できる。
　可変抵抗部の形状は、少なくとも１つの延伸部を有するならば、特に限定されない。可変抵抗部は、互いに異なる方向に延びる複数の延伸部を有してもよい。延伸部の幅、すなわち延びる方向および厚さ方向の両方と直交する方向の寸法は、均一でなくてもよい。可変抵抗部は、振幅の大きさが変化するような矩形波状であってもよいし、周期が変化するような矩形波状であってもよい。可変抵抗部は、曲線状に延びる部分を有してもよい。
　トランジスタの構造は、図１３に示すトランジスタ４２５のような構造であってもよいし、図１４に示すトランジスタ５２５のような構造であってもよい。図１３は、第１変形例のトランジスタ４２５を示す断面図である。図１４は、第２変形例のトランジスタ５２５を示す断面図である。
　図１３に示すトランジスタ４２５は、トップゲート型で、かつ、ボトムコンタクト型のトランジスタである。図１３に示すように、トランジスタ４２５においてソース電極ＳＥ２、ドレイン電極ＤＥ２、およびチャネル（半導体層）ＣＡ２は、基板２１の上側の面に形成されている。ゲート電極ＧＥ２は、ソース電極ＳＥ２、ドレイン電極ＤＥ２、およびチャネルＣＡ２を上側から覆う絶縁膜４２６ａの上側の面に形成されている。ゲート電極ＧＥ２は、絶縁膜４２６ｂによって上側から覆われている。
　図１４に示すトランジスタ５２５は、ボトムゲート型で、かつ、トップコンタクト型のトランジスタである。図１４に示すように、トランジスタ５２５においてゲート電極ＧＥ３は、基板２１の上側の面に形成されている。チャネル（半導体層）ＣＡ３は、ゲート電極ＧＥ３を上側から覆う絶縁膜５２６ａの上側の面に形成されている。ソース電極ＳＥ３およびドレイン電極ＤＥ３は、チャネルＣＡ３の上側の面に形成されている。ソース電極ＳＥ３およびドレイン電極ＤＥ３は、絶縁膜５２６ｂによって上側から覆われている。
　トランジスタの種類は、特に限定されない。トランジスタは、有機薄膜トランジスタ以外の薄膜トランジスタであってもよい。トランジスタは、透明薄膜トランジスタであってもよい。
　制御部３０は、センサ本体と一体的に設けられる構成としてもよい。この場合、制御部３０および配線部４０は、例えば、基板上に設けられる。また、この場合、配線部４０が設けられず、走査線駆動回路３２が直接的に走査線ＳＬに接続され、ＡＤコンバータ回路３３が直接的に信号線ＤＬに接続されてもよい。
　フレキシブルセンサの製造方法は、特に限定されない。センサ本体は、乾式法によって形成されてもよいし、湿式法と乾式法との両方によって形成されてもよい。
　上述した各実施形態のフレキシブルセンサの用途は、特に限定されない。例えば、フレキシブルセンサは、ベッドの歪みを検出するセンサとして用いられてもよい。上述した本実施形態のフレキシブルセンサでは、特定方向の歪みを検出できるため、例えば、第２実施形態および第３実施形態で示したようなセンサ本体を用いることで、各センサ素子の位置ごとに直交する２方向の歪みを検出してベッドの３次元的な歪みを検出することができる。これにより、例えば、ベッドの歪みから寝返りを検出する、ベッドの歪みに応じてベッドの形状を変形させる等を行うことができる。また、フレキシブルセンサは、ヨットの帆の形状変化を測定するセンサとして用いられてもよい。
　また、フレキシブルセンサは、計測対象物の歪みを検出することで、他のパラメータを検出または計測するセンサとして機能してもよい。例えば、フレキシブルセンサは、計測対象物の３次元形状を計測するセンサであってもよい。この場合、センサ本体を計測対象物の表面に沿って貼り付けることで、センサ本体に歪みが生じる。そのため、例えば、第２実施形態および第３実施形態で示したようなセンサ本体を用いることで、各センサ素子の位置ごとに直交する２方向の歪みを検出して計測対象物の３次元的な傾きを検出することができる。これにより、計測対象物の３次元形状を計測することができる。
　また、フレキシブルセンサは、計測対象物の重量を計測するセンサであってもよい。この場合、例えば、フレキシブルセンサのセンサ本体を上側に凸となるように沿った状態を基準状態となるようにする。この状態のセンサ本体を設置し、センサ本体の上側に計測対象物を載せることで、計測対象物の重量に応じてセンサ本体が平板状態に近づく。この際の歪みの変化を検出することで、計測対象物の重量を計測できる。
　また、上述した各実施形態のフレキシブルセンサは、センサ本体を計測対象物に貼り付けて使用するものとして説明したが、これに限られない。例えば、センサ本体を計測対象物には貼り付けず、液体や気体などの流体の流路中に配置し、フレキシブルセンサが流体センサとして用いられてもよい。流体と接触することによりセンサ本体が歪み、当該流体の流れの大きさや流路内の２次元的な圧力分布を計測することができる。このとき、流体が流れやすいように、必要に応じてセンサ本体の基板２１に複数の貫通孔を設けてもよい。
　なお、本明細書において説明した以上の各構成および各方法は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
　１０，３１０…フレキシブルセンサ
　２１…基板
　２２，１２２，２２２…センサ部
　２３，１２３…センサ素子
　２４，１２４，１２４ａ，１２４ｂ，３２４ａ，３２４ｂ…可変抵抗部
　２４ａ…絶縁体
　２４ｂ…導電粒子
　２４ｅ，１２４ｇ，１２４ｈ…延伸部
　２５，３２５ａ，３２５ｂ，４２５，５２５…トランジスタ
　１２３ａ…第１センサ素子
　１２３ｂ…第２センサ素子
　３２４ａ，３２４ｂ…可変抵抗部（延伸部）
　ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３…チャネル
　ＤＥ１，ＤＥ２，ＤＥ３，ＤＥａ，ＤＥｂ…ドレイン電極
　ＤＬ，ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬ４，ＤＬ５，ＤＬ６，ＤＬ７，ＤＬ８，ＤＬｎ…信号線
　ＧＥ１，ＧＥ２，ＧＥ３，ＧＥａ，ＧＥｂ…ゲート電極
　Ｒｏ，Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏ３，Ｒｏ４，Ｒｏ５，Ｒｏ６，Ｒｏ７，Ｒｏ８，Ｒｏｎ…固定抵抗部
　ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ３，ＳＥａ，ＳＥｂ…ソース電極

Claims (24)

  1. 　可撓性を有する基板と、
    　前記基板上に設けられたセンサ素子と、
    　を備え、
    　前記センサ素子は、
    　　ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を有するトランジスタと、
    　　前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極のいずれかと接続され、歪みに応じて抵抗値が変化する可変抵抗部と、
    　を有し、
    　前記可変抵抗部は、一方向に延びる延伸部を有する、フレキシブルセンサ。
  2. 　前記ソース電極と前記ドレイン電極とは、前記延伸部が延びる方向と交差する方向に並んで配置されている、請求項１に記載のフレキシブルセンサ。
  3. 　前記ソース電極と前記ドレイン電極とは、前記延伸部が延びる方向と直交する方向に並んで配置されている、請求項２に記載のフレキシブルセンサ。
  4. 　前記センサ素子は、複数設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  5. 　複数の前記センサ素子がマトリックス状に配置されたアクティブマトリックス型のセンサ部が設けられている、請求項４に記載のフレキシブルセンサ。
  6. 　前記センサ部に含まれる複数の前記センサ素子において、前記可変抵抗部の前記延伸部は、互いに同じ方向に延びている、請求項５に記載のフレキシブルセンサ。
  7. 　前記センサ部は、複数設けられ、
    　前記延伸部が延びる方向は、前記センサ部ごとに異なる、請求項６に記載のフレキシブルセンサ。
  8. 　複数の前記センサ部は、前記センサ素子がマトリックス状に配置される平面に対して直交する方向に沿って配置されている、請求項７に記載のフレキシブルセンサ。
  9. 　前記センサ部に含まれる複数の前記センサ素子は、
    　　前記延伸部が第１方向に延びる前記可変抵抗部を有する第１センサ素子と、
    　　前記延伸部が前記第１方向と異なる第２方向に延びる前記可変抵抗部を有する第２センサ素子と、
    　を含む、請求項５に記載のフレキシブルセンサ。
  10. 　前記第１センサ素子と前記第２センサ素子とは、前記第１方向および前記第２方向に沿って交互に配置されている、請求項９に記載のフレキシブルセンサ。
  11. 　前記第２方向は、前記第１方向と直交する方向である、請求項９または１０に記載のフレキシブルセンサ。
  12. 　前記トランジスタは、Ｐ型のチャネルを有し、
    　前記可変抵抗部は、前記ソース電極に接続され、
    　前記センサ部は、少なくとも２つ以上の前記センサ素子の前記ドレイン電極が接続された信号線を有する、請求項５から１１のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  13. 　前記信号線を介して少なくとも２つ以上の前記ドレイン電極と接続された固定抵抗部が設けられている、請求項１２に記載のフレキシブルセンサ。
  14. 　前記基板の両面には、前記センサ素子が少なくとも１つ以上ずつ設けられている、請求項４から１３のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  15. 　前記可変抵抗部は、複数の前記延伸部を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  16. 　前記可変抵抗部において複数の前記延伸部は、互いに同じ方向に延び、かつ、延びる方向と直交する方向に間隔を空けて並んで配置され、
    　前記可変抵抗部は、隣り合う前記延伸部が互いに連結されて矩形波状に構成されている、請求項１５に記載のフレキシブルセンサ。
  17. 　前記間隔は、前記延伸部の長さよりも短い、請求項１６に記載のフレキシブルセンサ。
  18. 　前記可変抵抗部において複数の前記延伸部は、等間隔に並んで配置されている、請求項１６または１７に記載のフレキシブルセンサ。
  19. 　前記可変抵抗部は、
    　　絶縁体と、
    　　前記絶縁体中に分散した複数の導電粒子と、
    　を有する、請求項１から１８のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  20. 　前記絶縁体の材料は、エネルギー硬化性樹脂である、請求項１９に記載のフレキシブルセンサ。
  21. 　前記エネルギー硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂である、請求項２０に記載のフレキシブルセンサ。
  22. 　前記エネルギー硬化性樹脂は、光硬化性樹脂である、請求項２０に記載のフレキシブルセンサ。
  23. 　前記トランジスタは、薄膜トランジスタである、請求項１から２２のいずれか一項に記載のフレキシブルセンサ。
  24. 　前記トランジスタは、有機薄膜トランジスタである、請求項２３に記載のフレキシブルセンサ。
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