特許 6982953 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982953

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 101Z

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-184502(P2016-184502)

(22)【出願日】2016年9月21日

(65)【公開番号】特開2018-48909(P2018-48909A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2019年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120363

【弁理士】

【氏名又は名称】久保田 智樹

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】渡部 一貴

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 治

(72)【発明者】

【氏名】平木 克良

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２５２４１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−００３９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５６４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３３１５２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特許第５７８２５８２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００２０４７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１４６９９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−３２７４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力センサとアクティブ素子とをそれぞれが含み、２次元状に配された複数のセンサセルを有し、
前記圧力センサが、感圧導電性材料からなるセンサ層と、前記センサ層に接触する１組の電極とを有し、
複数の前記圧力センサの内の少なくとも１つの圧力センサが、前記１組の電極についての形状及び寸法のうちの少なくとも一方が別の圧力センサとは異なるものであり、前記少なくとも１つの圧力センサの前記１組の電極間の間隔は、前記別の圧力センサの前記１組の電極間の間隔とは異なり、前記圧力センサは、前記センサ層上に形成された弾性体層を有し、前記弾性体層の底面の幅が前記弾性体層の上面の幅よりも大きいとともに、複数の前記圧力センサのそれぞれが個別の弾性体層を有することを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

前記複数の圧力センサが、前記センサ層について互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものであることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。

【請求項3】

複数の前記圧力センサが、互いに形状及び寸法について同じ前記センサ層を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記弾性体層の底面の前記幅は前記センサ層の幅と同じであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記複数の圧力センサが、前記弾性体層について互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項6】

前記複数の圧力センサの前記感圧導電性材料が、互いに同一の材料であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項7】

前記複数の圧力センサの前記感圧導電性材料が、互いに異なる材料であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項8】

前記アクティブ素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサ装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つの圧力センサの前記１組の電極は、前記別の圧力センサの前記１組の電極によって囲まれることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサを有するセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

圧力センサの１つとして、加わる圧力に応じて電気抵抗値が変化する感圧導電性材料を用いた圧力センサが知られている。感圧導電性材料は、安価であり、また、大面積化が容易であるため、２次元圧力センサの材料として期待されている。

【0003】

一方、上記のような圧力センサでは、使用される感圧部材の種類に応じて、測定可能な圧力の範囲である感圧範囲が決定される。そこで、感圧範囲を広げるため、異なる抵抗特性を有する感圧部材を用いた圧力センサ装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−３９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されるように異なる抵抗特性を有する感圧部材を用いたのでは、複数種類の材料からなる感圧部材を用意する必要があるため、コストが増加する。また、複数種類の材料からなる感圧部材をスクリーン印刷法等により作り分ける必要があるため、そのための工程が複雑になる結果、歩留まりの低下やコストの増加が生じる場合がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より広い感圧範囲を安価に実現することができるセンサ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によれば、圧力センサとアクティブ素子とをそれぞれが含み、２次元状に配された複数のセンサセルを有し、複数の前記圧力センサが、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものであることを特徴とするセンサ装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、より広い感圧範囲を安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態によるセンサ装置の全体構造を示す概略図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態によるセンサ装置におけるセンサセルの構造を示す概略図である。

【図3】図３は、本発明の第１実施形態によるセンサ装置における圧力センサを示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の第１実施形態によるセンサ装置における圧力センサのセンサ層の立体形状を示す斜視図である。

【図5】図５は、圧力センサの圧力に応じた電気抵抗値の電極形状に対する依存性の例を示すグラフである。

【図6】図６は、本発明の第１実施形態によるセンサ装置における圧力センサの配置の例を示す平面図である。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態によるセンサ装置における圧力センサを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるセンサ装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施形態によるセンサ装置の全体構造を示す概略図である。図２は、本実施形態によるセンサ装置におけるセンサセルの構造を示す概略図である。図３は、本実施形態によるセンサ装置における圧力センサを示す平面図である。図４は、本実施形態によるセンサ装置における圧力センサのセンサ層の立体形状を示す斜視図である。図５は、圧力センサの圧力に応じた電気抵抗値の電極形状に対する依存性の例を示すグラフである。図６は、本実施形態によるセンサ装置における圧力センサの配置の例を示す平面図である。

【0011】

本実施形態によるセンサ装置１００は、図１に示すように、センサアレイ１０と、垂直走査回路２０と、検出回路３０と、制御部４０とを有する２次元センサである。

【0012】

センサアレイ１０は、複数行（例えばｍ行）及び複数列（例えばｎ列）に渡って２次元状に配された複数のセンサセル１２を含む。なお、ｍ、ｎは、それぞれ２以上の整数である。センサアレイ１０において、複数のセンサセル１２は、例えば正方格子状等の矩形格子状に配置されている。

【0013】

それぞれのセンサセル１２は、選択トランジスタＭと、圧力を測定対象とする圧力センサＳとを含む。選択トランジスタＭは、例えば、薄膜トランジスタからなる。本実施形態によるセンサ装置１００は、選択トランジスタＭをアクティブ素子とするアクティブマトリクス駆動方式の２次元センサである。

【0014】

圧力センサＳとしては、例えば、圧力変化に伴う電気抵抗値の変化を利用した抵抗変化型の圧力センサを用いることができる。より具体的には、圧力センサＳとして、絶縁性樹脂と、絶縁性樹脂に分散された導電性フィラーとを含む感圧導電性材料を有する圧力センサを用いることができ、感圧導電性材料としては感圧導電性ゴムが例示される。このような感圧導電性材料では、加わる圧力の大きさに応じて導電性フィラーの接点数が変化することで、加わる圧力の大きさに応じて電気抵抗値が変化する。また、圧力センサＳとして、微細な凹凸が形成された電極に対して、その電極との接触面に微細な凹凸が形成された感圧導電性材料を有する圧力センサを用いることもできる。このような感圧導電性材料では、加わる圧力の大きさに応じて微細な凹凸により電極との接触面積が変化することで、加わる圧力の大きさに応じて電気抵抗値が変化する。そのほかの例としては、フッ化ビニリデン樹脂などの圧電性を有する材料を用いた圧力センサ、ポリ３，４−エチレンジオキチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子に代表される導電性高分子材料を有する感圧導電性材料を用いた圧力センサ、などが挙げられる。圧力センサＳの測定可能な圧力の範囲である感圧範囲については後述する。

【0015】

センサアレイ１０の各行には、行方向に延在して、駆動信号線Ｘが配されている。図１には、第１行、第２行、第３行、第４行、第５行、…、第ｍ行に配された駆動信号線Ｘを、それぞれ、駆動信号線Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４、Ｘ_５、…、Ｘ_ｍと表記している。駆動信号線Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４、Ｘ_５、…、Ｘ_ｍは、垂直走査回路２０に接続されている。

【0016】

センサアレイ１０の各列には、列方向に延在して、出力信号線Ｙがそれぞれ配されている。図１には、第１列、第２列、第３列、…、第ｎ列に配された出力信号線Ｙを、出力信号線Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、…、Ｙ_ｎと表記している。出力信号線Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、…、Ｙ_ｎは、検出回路３０に接続されている。

【0017】

センサセル１２の圧力センサＳは、一方の端子が電源電圧線に接続されており、他方の端子が選択トランジスタＭのドレイン電極に接続されている。選択トランジスタＭのソース電極は、対応する列の出力信号線Ｙに接続されている。選択トランジスタＭのゲート電極は、対応する行の駆動信号線Ｘに接続されている。

【0018】

垂直走査回路２０は、デコーダやシフトレジスタで構成される。垂直走査回路２０は、駆動信号線Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４、Ｘ_５、…、Ｘ_ｍに、駆動信号ＰＴＸ_１、ＰＴＸ_２、ＰＴＸ_３、ＰＴＸ_４、ＰＴＸ_５、…、ＰＴＸ_ｍを、それぞれ供給する。これら駆動信号ＰＴＸは、駆動信号線Ｘに接続された選択トランジスタＭの駆動信号である。この意味で、垂直走査回路２０は、選択トランジスタＭの駆動回路でもある。例えば、選択トランジスタＭがＮ型トランジスタの場合、駆動信号ＰＴＸがハイレベルのとき、対応する行の選択トランジスタＭはオン状態になる。また、駆動信号ＰＴＸがローレベルのとき、対応する行の選択トランジスタＭがオフ状態になる。

【0019】

検出回路３０は、出力信号線Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、…、Ｙ_ｎの電圧を検出して、圧力センサＳの電気抵抗値の出力を検出するための回路である。検出回路３０により検出された圧力センサＳの電気抵抗値の出力に基づき、圧力センサＳによる測定値である圧力の値を算出することが可能となる。

【0020】

制御部４０は、垂直走査回路２０及び検出回路３０に接続されている。制御部４０は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵを有している。また、制御部４０は、ＣＰＵによって実行される様々なプログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納するＲＯＭを有している。また、制御部４０は、ＣＰＵが処理中のデータや入力データ等を一時的に格納するＲＡＭを有している。

【0021】

制御部４０は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、垂直走査回路２０及び検出回路３０の動作やそのタイミングを制御する。また、制御部４０は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、検出回路３０により検出された圧力センサＳの電気抵抗値の出力に基づき、圧力センサＳによる測定値である圧力の値を算出する処理部として機能する。

【0022】

ここで、センサセル１２の構造の一例について図３を用いて説明する。図２（ａ）は、駆動信号線Ｘ及び出力信号線Ｙに接続されたセンサセル１２の構造の一例を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。

【0023】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、基板６０上には、選択トランジスタＭのゲート電極６２が形成されている。また、基板６０上には、駆動信号線Ｘが形成されている。ゲート電極６２は、駆動信号線Ｘと一体的に形成されて駆動信号線Ｘに電気的に接続されている。なお、基板６０は、基板状部材のほか、シート状部材、フィルム状部材をも含むものであり、その材料としてはあらゆる材料を採用することができる。また、基板６０は、柔軟性を有するフレキシブルなものであってもよいし、柔軟性を有しない硬質なものであってもよい。

【0024】

ゲート電極６２上には、ゲート絶縁層６４が形成されている。ゲート絶縁層６４は、駆動信号線Ｘ上及び基板６０上にも形成されており、層間絶縁層としても機能している。なお、図２（ａ）では、ゲート絶縁層６４を省略している。

【0025】

ゲート絶縁層６４上には、選択トランジスタＭのソース電極６６Ｓ及びドレイン電極６６Ｄが間隔を空けて並列に形成されている。また、ゲート絶縁層６４上には、出力信号線Ｙが形成されている。また、ゲート絶縁層６４上には、圧力センサＳの一対の電極６８、７０が間隔を空けて並列に形成されている。さらに、ゲート絶縁層６４上には、電源電圧線７２が形成されている。ソース電極６６Ｓは、出力信号線Ｙと一体的に形成されて出力信号線Ｙに電気的に接続されている。ドレイン電極６６Ｄは、電極６８と一体的に形成されて電極６８と電気的に接続されている。電極７０は、電源電圧線７２と一体的に形成されて電源電圧線７２に電気的に接続されている。

【0026】

ゲート絶縁層６４のソース電極６６Ｓ及びドレイン電極６６Ｄを含む領域上には、ソース電極６６Ｓ及びドレイン電極６６Ｄを覆ってソース電極６６Ｓ及びドレイン電極６６Ｄに接触するように半導体層８０が形成されている。

【0027】

また、ゲート絶縁層６４の一対の電極６８、７０を含む領域上には、一対の電極６８、７０を覆って一対の電極６８、７０に接触するようにセンサ層８２が形成されている。センサ層８２の構成材料は、上述した圧力印加に伴って電気抵抗値が変化する感圧導電性材料である。複数の圧力センサＳにおけるセンサ層８２を構成する感圧導電性材料は、互いに同一材料になっている。

【0028】

こうして、基板６０上には、ゲート電極６２、ソース電極６６Ｓ及びドレイン電極６６Ｄを有する選択トランジスタＭが形成されている。また、基板６０上には、一対の電極６８、７０及びセンサ層８２を有する圧力センサＳが形成されている。電極６８、７０は、それぞれセンサ層８２に接触してセンサ層８２に電気的に接続されている。なお、選択トランジスタＭ及び圧力センサＳが形成された基板６０上には、保護膜等が形成されている。

【0029】

本実施形態によるセンサ装置１００は、センサアレイ１０に含まれる複数の圧力センサＳが、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっている。すなわち、複数の圧力センサＳが、電極６８、７０及びセンサ層８２のうちの少なくとも一方について、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっている。なお、ここにいう形状には、平面形状、断面形状、立体形状その他のあらゆる形状が含まれる。また、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる複数の圧力センサＳの種類は、特に限定されるものではなく、２種類以上の複数種類であればよい。以下、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳの形状及び寸法について詳述する。

【0030】

図３（ａ）乃至図３（ｆ）は、圧力センサＳの例として、圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆの平面形状をそれぞれ示している。なお、図３（ａ）乃至図３（ｆ）では、電極６８とドレイン電極６６Ｄとの接続、及び電極７０と電源電圧線７２との接続をそれぞれ省略している。

【0031】

本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、例えば、図３（ａ）に示す圧力センサＳａと、図３（ｂ）に示す圧力センサＳｂとを含むことができる。圧力センサＳｂは、圧力センサＳａとは電極６８、７０の平面形状及びその寸法が異なるものである。圧力センサＳａと圧力センサＳｂとでは、センサ層８２の平面形状及びその寸法は互いに同じであるが、電極６８、７０の平面形状及びその寸法が互いに異なっている。

【0032】

また、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、例えば、図３（ａ）に示す圧力センサＳａと、図３（ｃ）に示す圧力センサＳｃとを含むことができる。圧力センサＳｃは、圧力センサＳａとはセンサ層８２の平面形状及び電極６８、７０の平面形状が異なるものである。図３（ｃ）に示すように、圧力センサＳｃのセンサ層８２の平面形状は、矩形状とは異なる五角形状その他の多角形状とすることができる。

【0033】

また、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、例えば、図３（ａ）に示す圧力センサＳａと、図３（ｄ）に示す圧力センサＳｄとを含むことができる。圧力センサＳｄは、電極６８、７０それぞれ１本有する圧力センサＳａとは異なり、電極６８、７０それぞれ複数本有する櫛歯電極になっている。なお、図３（ｄ）では、複数本の電極６８を接続する電極部分、及び複数の電極７０を接続する電極部分を省略している。

【0034】

また、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、例えば、例えば、図３（ａ）に示す圧力センサＳａと、図３（ｅ）に示す圧力センサＳｅとを含むことができる。圧力センサＳｅは、圧力センサＳａとはセンサ層８２の平面形状及び電極６８、７０の平面形状がそれぞれ相似形で寸法が異なるものである。

【0035】

なお、本実施形態によるセンサ装置１００では、ある圧力センサＳが、他の圧力センサＳを内包するように形成されていてもよい。例えば、図３（ｆ）に示すように、互いに入れ子状に形成された矩形枠状の電極６８、７０を有する圧力センサＳｆの内側に、図３（ａ）に示す圧力センサＳａが形成されていてもよい。圧力センサＳａのセンサ層８２と圧力センサＳｆのセンサ層８２とは、互いに分離されて形成されていてもよいし、互いに一体的に連続する層として形成されていてもよい。

【0036】

なお、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、上記の圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆの組み合わせのみならず、圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆから選択される任意の組み合わせを適宜含むことができる。また、センサ層８２及び電極６８、７０の厚さは、圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆの間で互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0037】

また、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳは、感圧導電性材料からなるセンサ層８２の立体形状が異なる圧力センサＳを含むことができる。図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、それぞれ本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサＳのセンサ層８２の立体形状を示している。センサ層８２の立体形状は、例えば、図４（ａ）に示すように円柱状であってもよいし、図４（ｂ）に示すように四角柱状であってもよい。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、四角柱状のセンサ層８２であっても、厚さが互いに異なっていてもよい。これら図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、本実施形態によるセンサ装置１００における複数の圧力センサＳは、互いに異なる立体形状のセンサ層８２を有する圧力センサＳを含むことができる。なお、センサ層８２の立体形状は、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すものに限定されるものではなく、種々の立体形状を採用することができる。

【0038】

このように、本実施形態によるセンサ装置１００は、センサアレイ１０に含まれる複数の圧力センサＳが、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっている。互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる圧力センサＳは、センサ層８２が互いに同一の感圧導電性材料から構成されていても、電極６８と電極７０との間の電気抵抗値が互いに異なるため、互いに感圧範囲が異なっている。したがって、本実施形態によれば、感圧範囲を拡大するために異なる感圧導電性材料を用いる必要がなく、よって、より広い感圧範囲を安価に実現することができる。異なる感圧導電性材料を用いる必要がないため、センサ装置１００を製造するための工程が複雑化することもない。

【0039】

図５は、圧力センサの圧力に応じた電気抵抗値の電極形状に対する依存性の例を示している。図５には、電極の平面形状が互いに異なる２つの圧力センサＳ１、Ｓ２について、加わる圧力に対する電気抵抗値の変化を示している。グラフ中、電気抵抗値の変化を実線で示す圧力センサＳ１と破線で示す圧力センサＳ２とは、センサ層の材料、形状及び寸法は同じであるが、電極形状が互いに異なっている。図５に示すように、電極形状が異なると、感圧範囲も異なることがわかる。

【0040】

互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる圧力センサＳは、隣接するセンサセル１２等の特定の位置関係にあるセンサセル１２に設けることができる。これにより、感圧範囲の異なる複数の圧力センサＳの組を測定単位として用いることができる。

【0041】

図６は、本実施形態によるセンサ装置１００における圧力センサの配置の例を示している。なお、図６では、選択トランジスタＭ等が形成された領域を省略している。図６に示すように、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｄ）にそれぞれ示す互いに電極６８、７０の形状又は寸法が異なる圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｄを、互いに隣接する格子状に配置することができる。こうして格子状に配置された圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｄは、１つの測定単位Ｕを構成する。この場合において、制御部４０は、測定単位Ｕにおける圧力センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｄの有効な感圧範囲を用いて、測定単位Ｕごとに圧力値を算出することができる。

【0042】

なお、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる圧力センサＳについて、センサ層８２は、互いに同一の感圧導電性材料から構成してもよいし、互いに異なる感圧導電性材料から構成することもできる。上述のように、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる圧力センサＳを用いることで、センサ層８２を互いに同一の感圧導電性材料から構成した場合であっても、より広い感圧範囲を実現することができる。さらに、センサ層８２を互いに異なる感圧導電性材料から構成することにより、互いに同一の感圧材料から構成した場合と比較して、さらにより広い感圧範囲を実現することができる。

【0043】

このように、本実施形態によれば、センサアレイ１０に含まれる複数の圧力センサＳが、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっているので、より広い感圧範囲を安価に実現することができる。

【0044】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態によるセンサ装置について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態によるセンサ装置における圧力センサを示す断面図である。なお、上記第１実施形態によるセンサ装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

【0045】

本実施形態によるセンサ装置の基本的構成は、第１実施形態によるセンサ装置１００の構成と同様である。本実施形態によるセンサ装置は、圧力センサＳが、センサ層８２上に形成された弾性体層を有する点で、第１実施形態によるセンサ装置１００とは異なっている。さらに、本実施形態によるセンサ装置では、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる複数の圧力センサＳが、弾性体層について互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なっている。

【0046】

本実施形態によるセンサ装置においては、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様、基板６０上に複数の圧力センサＳが形成されている。なお、図７（ａ）乃至図７（ｃ）では、選択トランジスタＭの全体、ゲート絶縁層６４、及び圧力センサＳの電極６８、７０を省略している。

【0047】

各圧力センサＳは、センサ層８２上に形成された弾性体層８４をさらに有している。弾性体層８４を構成する弾性体材料は、特に限定されるものではなく、ゴム等の種々の弾性体材料を用いることができる。

【0048】

弾性体層８４は、図７（ａ）に示すように、圧力センサＳごと分離されて圧力センサＳのセンサ層８２上に形成されていてもよい。また、弾性体層８４は、図７（ｂ）に示すように、複数の圧力センサＳのセンサ層８２上に跨がって形成されていてもよい。これにより、本実施形態によるセンサ装置では、複数の圧力センサＳが、弾性体層８４について、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっている。なお、ここにいう形状には、平面形状、断面形状、立体形状その他のあらゆる形状が含まれる。これら互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる複数の弾性体層８４を構成する弾性体材料は、互いに同一材料であってもよいし、互いに異なる材料であってもよい。

【0049】

複数の圧力センサＳのセンサ層８２は、図７（ａ）に示すように互いに分離されて形成されていてもよいし、図７（ｃ）に示すように互いに一体的に連続する層として形成されていてもよい。

【0050】

本実施形態によるセンサ装置においても、上記のように弾性体層８４について互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なる複数の圧力センサＳは、第１実施形態と同様の電極６８、７０及びセンサ層８２を有することができる。すなわち、それら複数の圧力センサＳは、電極６８、７０及びセンサ層８２のうちの少なくとも一方について、互いに形状及び寸法のうちの少なくとも一方が異なるものになっていてもよい。また、それら複数の圧力センサＳは、電極６８、７０及びセンサ層８２について、互いに形状及び寸法が同一のものになっていてもよい。

【0051】

このように、複数の圧力センサＳについて、弾性体層８４の形状及び寸法の少なくとも一方が異なる場合も、それら複数の圧力センサＳは、互いに感圧範囲が異なるものになっている。したがって、本実施形態によれば、感圧範囲を拡大するために異なる感圧導電性材料を用いる必要がなく、よって、より広い感圧範囲を安価に実現することができる。

【0052】

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。

【0053】

例えば、上記実施形態では、薄膜トランジスタ等の選択トランジスタＭをアクティブ素子とする場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。選択トランジスタＭに代えて、例えばＭＩＭ（Metal Insulator Metal）ダイオード等の他のアクティブ素子を用いることができる。各センサセルが、メモリ性を有する素子を備えていてもよい。検出回路３０は、例えば電流などの電圧以外の方法で、出力信号線Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、…、Ｙ_ｎの出力を得てもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、センサアレイ１０において複数のセンサセル１２が矩形格子状に配置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数のセンサセル１２は、規則的又は不規則的に２次元に配置することができる。

【0055】

また、上記実施形態では、センサアレイ１０において圧力センサＳを含むセンサセル１２が配置されている場合を例に説明したが、圧力センサＳを含むセンサセル１２のほか、圧力センサＳとは異なる種類のセンサを含むセンサセルが配置されていてもよい。圧力センサＳとは異なる種類のセンサとしては、温度を測定対象とする温度センサ、湿度を測定対象とする湿度センサ、変位量を測定対象とする変位量センサ、加速度を測定対象とする加速度センサ、対象物の接触や近接を感知するセンサ等が例示される。

【符号の説明】

【0056】

１０…センサアレイ
１２…センサセル
２０…垂直走査回路
３０…検出回路
４０…制御部
６８、７０…電極
８２…センサ層
８４…弾性体層
１００…センサ装置
Ｍ…選択トランジスタ
Ｓ…圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】