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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024010575
(43)【公開日】2024-01-24
(54)【発明の名称】ストレッチャブルデバイス
(51)【国際特許分類】
H05K 1/02 20060101AFI20240117BHJP
【ＦＩ】
H05K1/02 L
H05K1/02 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022111992
(22)【出願日】2022-07-12
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】菱沼 賢智
(72)【発明者】
【氏名】金城 拓海
【テーマコード（参考）】
5E338
【Ｆターム（参考）】
5E338AA03
5E338AA12
5E338AA16
5E338BB80
5E338CD12
5E338CD17
5E338EE60
(57)【要約】
【課題】多点検出が可能なストレッチャブルデバイスを提供する。
【解決手段】ストレッチャブルデバイスは、樹脂基材とアレイ層を有し、樹脂基材は、離隔して配置された複数のボディ部と、ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部を有し、ヒンジ部は、樹脂基材とアレイ層とが重なる積層方向から視て屈曲する複数の屈曲部を有し、屈曲部は、屈曲部が延在する方向に直交する幅方向の中央を境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされ、一つのヒンジ部に含まれる複数の内周部が集合して内周部領域を成し、一つのヒンジ部に含まれる複数の外周部が集合して外周部領域を成し、アレイ層は、積層方向から視て、各ヒンジ部と重なる複数のゲージ線を有し、ゲージ線の少なくとも一部は、積層方向から視て、内周部領域と外周部領域のうちいずれか一方のみと重なっている。
【選択図】図８
【解決手段】ストレッチャブルデバイスは、樹脂基材とアレイ層を有し、樹脂基材は、離隔して配置された複数のボディ部と、ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部を有し、ヒンジ部は、樹脂基材とアレイ層とが重なる積層方向から視て屈曲する複数の屈曲部を有し、屈曲部は、屈曲部が延在する方向に直交する幅方向の中央を境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされ、一つのヒンジ部に含まれる複数の内周部が集合して内周部領域を成し、一つのヒンジ部に含まれる複数の外周部が集合して外周部領域を成し、アレイ層は、積層方向から視て、各ヒンジ部と重なる複数のゲージ線を有し、ゲージ線の少なくとも一部は、積層方向から視て、内周部領域と外周部領域のうちいずれか一方のみと重なっている。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂基材と、
前記樹脂基材に積層されるアレイ層と、
を有し、
前記樹脂基材は、
互いに離隔して配置された複数のボディ部と、
前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、
を有し、
前記ヒンジ部は、前記樹脂基材と前記アレイ層とが重なる積層方向から視て屈曲する複数の屈曲部を有し、
前記屈曲部は、前記屈曲部が延在する方向に直交する幅方向の中央を境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされ、
一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記内周部が集合して内周部領域を成し、
一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記外周部が集合して外周部領域を成し、
前記アレイ層は、前記積層方向から視て、各前記ヒンジ部と重なる複数のゲージ線を有し、
前記ゲージ線の少なくとも一部は、前記積層方向から視て、前記内周部領域と前記外周部領域のうちいずれか一方のみと重なっている
ストレッチャブルデバイス。
前記樹脂基材に積層されるアレイ層と、
を有し、
前記樹脂基材は、
互いに離隔して配置された複数のボディ部と、
前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、
を有し、
前記ヒンジ部は、前記樹脂基材と前記アレイ層とが重なる積層方向から視て屈曲する複数の屈曲部を有し、
前記屈曲部は、前記屈曲部が延在する方向に直交する幅方向の中央を境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされ、
一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記内周部が集合して内周部領域を成し、
一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記外周部が集合して外周部領域を成し、
前記アレイ層は、前記積層方向から視て、各前記ヒンジ部と重なる複数のゲージ線を有し、
前記ゲージ線の少なくとも一部は、前記積層方向から視て、前記内周部領域と前記外周部領域のうちいずれか一方のみと重なっている
ストレッチャブルデバイス。
【請求項2】
前記ゲージ線は、前記積層方向から視て前記内周部領域と重なっており、
前記ゲージ線は、前記内周部領域に含まれる全ての前記内周部と重なっている
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
前記ゲージ線は、前記内周部領域に含まれる全ての前記内周部と重なっている
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
【請求項3】
前記ゲージ線は、前記積層方向から視て前記外周部領域と重なっており、
前記ゲージ線は、前記外周部領域に含まれる全ての前記外周部と重なっている
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
前記ゲージ線は、前記外周部領域に含まれる全ての前記外周部と重なっている
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
【請求項4】
前記ゲージ線は、前記ヒンジ部の一端から他端に延びるとともに、前記ヒンジ部の他端から折り返して前記ヒンジ部の一端に延び、Ｕ字状を成している
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
【請求項5】
前記ゲージ線は、重なっている前記内周部又は前記外周部において、前記屈曲部が延在する方向の一方から他方に折り返すとともに、再び前記屈曲部が延在する方向の他方から一方に折り返す折り返し部を有している
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
【請求項6】
前記ゲージ線は、前記積層方向に重なる第１ゲージ線と第２ゲージ線を有している
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のストレッチャブルデバイス。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のストレッチャブルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ストレッチャブルデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
ストレッチャブルデバイスは、樹脂基材を有し、伸縮性及び可撓性に優れている。この樹脂基材は、マトリックス状に配置されたボディ部と、ボディ部同士を接続するヒンジ部と、を有している。特許文献１に示すように、ヒンジ部は、蛇行したミアンダ形状となっている。例えば引っ張り荷重がストレッチャブルアレイデバイスに作用すると、ヒンジ部が伸びる。
【0003】
ところで、特許文献２のセンサ基板は、センサ基板に沿って延在する導電膜を有している。この導電膜は、ひずみゲージであり、センサ基板全体のひずみ量を検出している。そして、検出したひずみ量からセンサ基板に作用した荷重を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１１８２７３号公報
【特許文献2】特開２０１９－１７４３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ストレッチャブルデバイスにおいても、ストレッチャブルデバイスに作用したひずみ量を検出できることが望まれている。また、特許文献２のようにセンサ基板全体のひずみ量でなく、ストレッチャブルデバイスの各部位のひずみ量を検出できること（以下、多点検出という）が望まれている。
【0006】
本発明は、多点検出が可能なストレッチャブルデバイス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】
本開示の一態様に係るストレッチャブルデバイスは、樹脂基材と、前記樹脂基材に積層されるアレイ層と、を有している。前記樹脂基材は、互いに離隔して配置された複数のボディ部と、前記ボディ部同士を接続する複数のヒンジ部と、を有している。前記ヒンジ部は、前記樹脂基材と前記アレイ層とが重なる積層方向から視て屈曲する複数の屈曲部を有している。前記屈曲部は、前記屈曲部が延在する方向に直交する幅方向の中央を境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされる。一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記内周部が集合して内周部領域を成している。一つの前記ヒンジ部に含まれる複数の前記外周部が集合して外周部領域を成している。前記アレイ層は、前記積層方向から視て、各前記ヒンジ部と重なる複数のゲージ線を有している。前記ゲージ線の少なくとも一部は、前記積層方向から視て、前記内周部領域と前記外周部領域のうちいずれか一方のみと重なっている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示の発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略することがある。
【0010】
また、本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
【0011】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスを斜視した模式図である。図１に示すように、ストレッチャブルデバイス１は、平板状を成している。ストレッチャブルデバイス１は、互いに反対方向を向く表面１ａと裏面１ｂ（図１で不図示。図２参照）を有している。以下、表面１ａ及び裏面１ｂと平行な方向を平面方向と称する。平面方向と平行な一方向を第１方向Ｄｘと称する。平面方向と平行であり、かつ第１方向Ｄｘと交差する方向を第２方向Ｄｙと称する。
図１は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスを斜視した模式図である。図１に示すように、ストレッチャブルデバイス１は、平板状を成している。ストレッチャブルデバイス１は、互いに反対方向を向く表面１ａと裏面１ｂ（図１で不図示。図２参照）を有している。以下、表面１ａ及び裏面１ｂと平行な方向を平面方向と称する。平面方向と平行な一方向を第１方向Ｄｘと称する。平面方向と平行であり、かつ第１方向Ｄｘと交差する方向を第２方向Ｄｙと称する。
【0012】
表面１ａ及び裏面１ｂは、長方形（四角形）を成している。表面１ａは、一対の短辺１ｃと一対の長辺１ｄを有している。なお、本実施形態において、第１方向Ｄｘは、長辺１ｄと平行な方向とする。第２方向Ｄｙは、短辺１ｃと平行な方向とする。つまり、本実施形態では、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとは、互いに直交している。また、表面１ａの法線方向（積層方向）を第３方向Ｄｚと称する。そして、ストレッチャブルデバイス１を第３方向Ｄｚから視ることを平面視と称する。
【0013】
ストレッチャブルデバイス１は、平面視で、ストレッチャブルデバイス１のひずみ量を検出可能な検出領域２と、検出領域２の外側を囲む枠状の周辺領域３と、に区分けされる。なお、図１では、検出領域２と周辺領域３の境界を理解し易くするため、境界線Ｌ１を引いている。
【0014】
図２は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスの断面を模式的に示した図であり、詳細には、図３のＩＩ－ＩＩ線に沿って切った断面図である。図２に示すように、ストレッチャブルデバイス１は、裏面１ｂを有する第１樹脂板６０と、第１樹脂板６０に順に積層される樹脂基材１０及びアレイ層３０と、表面１ａを有する第２樹脂板７０と、を備えている。
【0015】
第１樹脂板６０と第２樹脂板７０は、樹脂材料により製造され、伸縮性及び可撓性を有している。樹脂材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂が挙げられるが、本開示はこれらに限定されない。第１樹脂板６０と第２樹脂板７０によって、樹脂基材１０とアレイ層３０とが挟まれるように設けられている。
【0016】
以下の説明において、上側又は上方とは、第３方向Ｄｚの一方向であり、第１樹脂板６０から視て第２樹脂板７０が配置されている方を指す。また、下側又は下方とは、第３方向Ｄｚの他方向であり、第２樹脂板７０から視て第１樹脂板６０が配置されている方を指す。
【0017】
図３は、実施形態１に係るストレッチャブルデバイスであって、アレイ層の方から樹脂基材及び第１樹脂板の一部を見た拡大図である。なお、図３において、ドットで塗られた範囲が樹脂基材１０である。樹脂基材１０は、第１樹脂板６０の上側の面に設けられている。樹脂基材１０は、伸縮性、可撓性、及び絶縁性を有している。樹脂基材１０は、例えばポリイミドなどの樹脂材料から成る。
【0018】
図３に示すように、樹脂基材１０は、第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙに配列しマトリックス状に配置されたボディ部１１と、ボディ部１１を接続するヒンジ部１２と、を有している。
【0019】
本実施形態においては、ボディ部１１は、平面視で四角形状を成している。このボディ部１１に積層されるアレイ層３０には、トランジスタ５０が含まれている（図４参照）。なお、平面視におけるボディ部１１の形状は、四角形に限定されず、円形や他の多角形であってもよい。
【0020】
ヒンジ部１２は、第１方向Ｄｘに延在する第１ヒンジ部１３と、第２方向Ｄｙに延在する第２ヒンジ部１４と、を有している。第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０には、信号線３２、電流供給線３３、及びゲージ線３５が含まれている。一方で、第２ヒンジ部１４に積層されるアレイ層３０には、ゲート線３１が含まれている。なお、第３方向Ｄｚから視て第１ヒンジ部１３を９０°回転させると、第２ヒンジ部１４と同一形状となる。よって、ヒンジ部１２の形状については、第１ヒンジ部１３の方を説明し、第２ヒンジ部１４の説明を省略する。
【0021】
第１ヒンジ部１３は、２つのボディ部１１の間を蛇行しながら第１方向Ｄｘに延在している。第１ヒンジ部１３は、第１ヒンジ部１３の長さ方向の両端部に配置された２つの基部１５と、第１ヒンジ部１３の長さ方向の中央部に配置された２つの円弧部１６と、を有している。
【0022】
基部１５は、ボディ部１１に連続し、ボディ部１１から第１方向Ｄｘに直線状に延びている。円弧部１６は、円弧状を成している。二つの円弧部１６のうち一方は、基部１５よりも第２方向Ｄｙの一方に突出している。二つの円弧部１６のうち他方は、基部１５よりも第２方向Ｄｙの一方に突出している。
【0023】
樹脂基材１０には、枠状に配置された４つのヒンジ部１２により囲まれる肉抜き部１９が複数設けられている。肉抜き部１９は、樹脂基材１０を貫通する穴である。
【0024】
図２に示すように、肉抜き部１９には、樹脂基材１０とアレイ層３０とが積層されていない。代わりに第２樹脂板７０により肉抜き部１９が埋められている。このため、ストレッチャブルデバイス１は、肉抜き部１９と重なる範囲の剛性が低く、伸縮性や屈曲性（ストレッチャブル性）を備える。つまり、ストレッチャブルデバイス１に荷重が作用すると、ヒンジ部１２が変形し、ボディ部１１の変形が小さく抑えられる。これにより、ボディ部１１に積層される機能素子（本実施形態ではトランジスタ５０）の破損が抑制される。なお、本実施形態では、肉抜き部１９は、第２樹脂板７０により埋められているが、第１樹脂板６０により埋められてもよく、若しくは、第１樹脂板６０と第２樹脂板７０により埋められていてもよい。
【0025】
次にアレイ層３０について説明する。アレイ層３０は、ヒンジ部１２の変形量を検出するため、複数のゲージ線３５（図３参照）を有している。なお、本実施形態では、ゲージ線３５は、第１ヒンジ部１３のみに重なるように配置されている。よって、第１ヒンジ部１３に発生するひずみのみを検出し、第２ヒンジ部１４に発生するひずみは検出しないような仕様になっている。
【0026】
また、アレイ層は、ゲージ線３５の抵抗値を検出するための各種構成を含んでいる。具体的には、アレイ層３０は、トランジスタ５０（図４参照）と、ゲート線３１（図３参照）、信号線３２（図３参照）、電流供給線３３（図３参照）、接続部６（図１参照）、ゲート線駆動回路７（図１参照）、信号線選択回路８（図１参照）、及び基準電流配線９（図１参照）を有している。
【0027】
図３に示すように、ゲート線３１は、第２方向Ｄｙに延在している。図３に特に図示しないが、ゲート線３１は、第１方向Ｄｘに複数設けられている。信号線３２及び電流供給線３３は、第１方向Ｄｘに延在している。また、図３に特に図示しないが、信号線３２及び電流供給線３３は、第２方向Ｄｙに複数設けられている。
【0028】
図１に示すように、接続部６、ゲート線駆動回路７、信号線選択回路８、基準電流配線９は、周辺領域３に重なるように配置されている。接続部６は、ストレッチャブルデバイス１の外部に配置された駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と接続するためのものである。なお、駆動ＩＣは、接続部６に接続されたフレキシブルプリント基板（図２９を参照。図２９において、符号１０１が駆動ＩＣであり、符号１０２がフレキシブルプリント基板である）や、リジット基板の上にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）として実装されてもよい。または、駆動ＩＣは、第１樹脂板６０の周辺領域３にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）として実装されてもよい。
【0029】
ゲート線駆動回路７は、駆動ＩＣからの各種制御信号に基づいて複数のゲート線３１を駆動する回路である。ゲート線駆動回路７は、複数のゲート線３１を順次又は同時に選択し、選択したゲート線３１にゲート駆動信号を供給する。信号線選択回路８は、複数の信号線３２を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路８は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路８は、駆動ＩＣから供給される選択信号に基づき、選択された信号線３２と駆動ＩＣとを接続する。基準電流配線９は、電流供給線３３に所定量の電流を供給するための配線であり、周辺領域３に沿って延在している。基準電流配線９は、接続部６を介して駆動ＩＣに接続しており、所定量の電流が流れている。
【0030】
図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線の矢視断面図である。次にアレイ層３０の断面構造について説明する。なお、図４において、矢印Ｌ１１の範囲は、平面視でボディ部１１と重なる範囲である。矢印Ｌ１３の範囲は、平面視で第１ヒンジ部１３と重なる範囲である。矢印Ｌ１４の範囲は平面視で第２ヒンジ部１４と重なる範囲である。
【0031】
図４に示すように、アレイ層３０は、複数の絶縁層を有している。具体的に、アレイ層３０は、樹脂基材１０の上方に順に積層される、第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、第５絶縁層４５、及び第６絶縁層４６を有している。第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、第５絶縁層４５、及び第６絶縁層４６は、例えばシリコン酸化膜であり、トランジスタ５０や各種配線（ゲート線３１、信号線３２、電流供給線３３、及びゲージ線３５）を覆っている。
【0032】
ゲート線３１は、第５絶縁層４５上に成膜されている。ゲート線３１は、ボディ部１１上の第５絶縁層４５と、第２ヒンジ部１４上の第５絶縁層４５と、に跨って積層され、平面方向（第２方向Ｄｙ）に連続している。また、図３に示すように、ゲート線３１は、複数のボディ部１１と複数の第２ヒンジ部１４とに跨っている。これにより、ゲート線３１は、検出領域２内の第２方向Ｄｙの一端から他端まで連続した状態で延在している。
【0033】
図４に示すように、信号線３２は、第４絶縁層４４上に成膜されている。信号線３２は、ボディ部１１上の第４絶縁層４４と、第１ヒンジ部１３上の第４絶縁層４４と、に跨って積層され、平面方向（第１方向Ｄｘ）に連続している。また、図３に示すように、信号線３２は、複数のボディ部１１と複数の第１ヒンジ部１３とに跨っている。これにより、信号線３２は、検出領域２内の第１方向Ｄｘ一端から他端まで連続した状態で延在している。
【0034】
電流供給線３３は、基準電流配線９と接続し、ゲージ線に所定量の電流を供給するための配線である。図４に示すように、電流供給線３３は、第３絶縁層４３上に成膜されている。電流供給線３３は、ボディ部１１上の第３絶縁層４３と、第１ヒンジ部１３上に第３絶縁層４３と、に跨って積層され、平面方向（第１方向Ｄｘ）に連続している。また、図３に示すように、電流供給線３３は、複数のボディ部１１と複数の第１ヒンジ部１３に跨っている。これにより、電流供給線３３は、検出領域２内の第１方向Ｄｘ一端から他端まで連続した状態で延在している。
【0035】
図４に示すように、ゲージ線３５は、第２絶縁層４２上に成膜されている。ゲージ線３５は、ボディ部１１上の第２絶縁層４２と、第１ヒンジ部１３の第２絶縁層４２と、に跨って積層され、平面方向（第１方向Ｄｘ）に連続している。図３に示すように、ゲージ線３５は、１つのボディ部１１と１つの第１ヒンジ部１３とに跨っている。よって、複数のゲージ線３５は、第１方向Ｄｘに互いに分離した状態で延在している。
【0036】
なお、本実施形態のゲージ線３５は、第１ヒンジ部１３の一端から他端まで延び、その後、第１ヒンジ部１３の他端で折り返し、第１ヒンジ部１３の一端に戻っている（図８参照）。つまり、ゲージ線３５は平面視でＵ字状を成しており、ボディ部１１にはゲージ線３５の２つの端部（始点と終点）が重なっている。
【0037】
図４に示すように、トランジスタ５０は、半導体層５０ａと、ゲート絶縁膜５０ｂと、ゲート電極５０ｃと、ドレイン電極５０ｄと、ソース電極５０ｅと、を備えている。半導体層５０ａは、コンタクト層５１ａ、５１ｂを介して、ドレイン電極５０ｄとソース電極５０ｅに接続している。ゲート電極５０ｃは、コンタクト層５１ｃを介して、ゲート線３１と接続している。ドレイン電極５０ｄは、電流供給線３３と同層に配置され、電流供給線３３と接続している。ソース電極５０ｅは、ゲージ線３５と同層に配置され、ゲージ線３５の一端（始点）と接続している。なお、ゲージ線３５の他端（終点）は、コンタクト層５１ｄを介して、信号線３２と接続している。
【0038】
図５は、実施形態１のストレッチャブルデバイスにおけるの回路構成を示す回路図である。次にアレイ層３０に含まれる回路構成について説明する。図５に示すように、ゲート線駆動回路７に選択されてゲート線３１が走査されると、トランジスタ５０がＯＮとなる。この結果、電流供給線３３とゲージ線３５の一端（始点）とが電気的に接続し、所定量の電流がゲージ線３５に流れる。その後、ゲージ線３５の他端（終点）と接続する信号線３２に電流（電気信号）が信号線３２に入力される。そして、信号線３２に入力された電流（電気信号）は、駆動ＩＣに送られる。
【0039】
ここで、第１ヒンジ部１３が変形していると（ゲージ線３５にひずみが生じていると）、ゲージ線３５の抵抗値が変化する。つまり、ゲージ線３５にひずみが発生している場合と発生していない場合では、信号線３２に入力される電流値が異なる。よって、駆動ＩＣでは、電流値の変化量からゲージ線３５のひずみ量を検出する。
【0040】
次に、本実施形態の第１ヒンジ部１３とゲージ線３５の詳細について説明する。
【0041】
図６は、実施形態１の第１ヒンジを拡大した拡大図である。図７は、実施形態１の第１ヒンジであって第１方向に伸張するような荷重が作用した場合の拡大図である。図８は、実施形態１の第１ヒンジとゲージ線との位置関係を示す図である。
【0042】
説明の都合上、図６に示すように、第１ヒンジ部１３の両側にある２つのボディ部１１の一方を第１ボディ部１１ａと称し、他方を第２ボディ部と称する。２つの基部１５のうち、第１ボディ部１１ａと接続する方を第１基部１５ａと称し、第２ボディ部１１ｂと接続する方を第２基部１５ｂと称する。２つの円弧部１６のうち、第１基部１５ａと接続する方を第１円弧部１６ａと称し、第２基部１５ｂと接続する方を第２円弧部１６ｂと称する。また、図６で示す仮想線Ｋは、第１ヒンジ部１３の幅方向Ｗの中央を通過する仮想線である。
【0043】
図６で示すように、第１ヒンジ部１３において、第１基部１５ａと第１円弧部１６ａとの接続部は、９０度折れ曲がっており、第１屈曲部２１を成している。第１円弧部１６ａ自体は、１８０度折れ曲がっており、第２屈曲部２２を成している。第３円弧部自体も、１８０度折れ曲がっており、第３屈曲部２３を成している。第２円弧部と第２基部との接続部は、９０度折れ曲がっており、第４屈曲部２４を成している。
【0044】
以下、第１屈曲部２１と第２屈曲部２２と第３屈曲部２３と第４屈曲部２４を総称して屈曲部２０と称する。各屈曲部２０は、仮想線Ｋを境界として、内側に配置される内周部と、外側に配置される外周部と、に区分けされる。なお、図６では、各屈曲部２０の内周部と外周部の範囲を明確にするため、内周部と外周部を楕円形で囲んでいる。ただし、仮想線Ｋよりも内周側の全てが内周部であり、仮想線Ｋよりも外周側の全てが外周部である。よって、楕円で囲まれた範囲は、内周部又は外周部の一部である。
【0045】
例えば、ストレッチャブルデバイス１に第１方向Ｄｘに伸張荷重（図７の矢印Ｆ参照）が作用すると、図７に示すように、第１ヒンジ部１３が第１方向Ｄｘに伸張する。つまり、各屈曲部２０が折れ曲がり角度が大きくなり、第１ヒンジ部１３の第１方向Ｄｘの長さが大きくなる。また、各屈曲部２０が折れ曲がり角度が大きくなった場合、各屈曲部２０の内周部と外周部とでは、つぎのような荷重（応力が）作用する。
【0046】
第１屈曲部２１の第１内周部２１Ｎに、引っ張り荷重が作用する。第１屈曲部２１の第１外周部２１Ｇに圧縮荷重が作用する。第２屈曲部２２の第２内周部２２Ｎに、引っ張り荷重が作用する。第２屈曲部２２の第２外周部２２Ｇに圧縮荷重が作用する。第３屈曲部２３の第３内周部２３Ｎに、引っ張り荷重が作用する。第３屈曲部２３の第３外周部２３Ｇに圧縮荷重が作用する。第４屈曲部２４の第４内周部２４Ｎに、引っ張り荷重が作用する。第４屈曲部２４の第４外周部２４Ｇに圧縮荷重が作用する。
【0047】
つまり、各屈曲部２０の内周部には引っ張り荷重が作用し、一方で、各屈曲部２０の外周部には圧縮荷重が作用する。よって、ゲージ線３５を、第１ヒンジ部１３の端に沿って延在させても、引っ張り荷重と圧縮荷重の両方が作用してしまう。以下、各内周部を集合させたものを内周部領域Ｎと称し、各外周部を集合させたものを外周部領域Ｇと称する。
【0048】
なお、上記では、ストレッチャブルデバイス１に第１方向Ｄｘに伸張荷重が作用した場合を例に挙げて説明したが、ストレッチャブルデバイス１に第１方向Ｄｘに圧縮荷重が作用した場合、各屈曲部２０の内周部には圧縮荷重が作用し、各屈曲部２０の外周部には引っ張り荷重が作用する。
【0049】
本実施形態においては、図８に示すように、ゲージ線３５は、第１ボディ部１１ａから第２ボディ部１１ｂに延びる往路ゲージ部３６と、第２ボディ部１１ｂから折り返して第１ボディ部１１ａに延びる復路ゲージ部３７と、を有している。つまり、ゲージ線３５は、第２ボディ部１１ｂから折り返して第１ボディ部１１ａに戻るＵ字状の配線となっている。
【0050】
往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７は、第１屈曲部２１において第１内周部２１Ｎと重なるように配置されている。往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７は、第２屈曲部２２において第２内周部２２Ｎと重なるように配置されている。往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７は、第３屈曲部２３において第３内周部２３Ｎと重なるように配置されている。往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７は、第４屈曲部２４において第４内周部２４Ｎと重なるように配置されている。
【0051】
つまり、往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７は、各屈曲部２０において、内周部領域Ｎのみと重なるように配置され、外周部領域Ｇと重なっていない。よって、ゲージ線３５に対し、第１ヒンジ部１３において引っ張り荷重と圧縮荷重の両方が入力される、ということが回避されている。よって、第１ヒンジ部１３に作用する荷重（ひずみ量）を正確に検出することができる。
【0052】
なお、本開示において、例えば基部１５など、屈曲部２０と重ならない範囲において、ゲージ線３５の配置は特に限定されない。つまり、仮想線Ｋと重なるように中央に配置されてもよく、また、仮想線Ｋから幅方向Ｗに離れるように端寄りに配置されていてもよい。
【0053】
また、上記したようにヒンジ部１２において、各屈曲部２０の内周部と外周部は大きく変形する。つまり、ゲート線３１、信号線３２、及び電流供給線３３が変形して抵抗値が変化すると、ひずみ量が正確に検出できない可能性がある。よって、特に図示しないが、本実施形態のゲート線３１、信号線３２、及び電流供給線３３は、それぞれヒンジ部１２の中央（仮想線Ｋ）と重なるように配置されている。
【0054】
以上、実施形態１のゲージ線３５によれば、各屈曲部２０と重なる範囲で、共通したひずみが生じる。よって、第１ヒンジ部１３に作用する荷重を検出することができる。また、ゲージ線３５は、複数の第１ヒンジ部１３に重なるように配置されるため、多点検出が可能となる。
【0055】
また、実施形態１のゲージ線３５は、各屈曲部２０の内周部（第１内周部２１Ｎ、第２内周部２２Ｎ、第３内周部２３Ｎ、第４内周部２４Ｎ）のそれぞれと重なっている。よって、例えば各屈曲部２０のうち１つの内周部のみと重なっている場合よりもひずみ量が多く発生し、検出感度が高い。
【0056】
また、実施形態１のゲージ線３５は、往路ゲージ部３６と復路ゲージ部３７の２つの配線（ゲージ線）を有している。よって、１本のゲージ線から成る場合よりもひずみ量が多く発生し、検出感度が高い。
【0057】
以上、実施形態１について説明したが、本開示は、実施形態１で示した例に限定されない。例えば、実施形態１では、ゲージ線を第１ヒンジ部に設けているが、本開示は、ゲージ線を第２ヒンジ部に設けるようにしてもよい。又は、ゲージ線を第１ヒンジ部と第２ヒンジ部の両方に設けるようにしてもよい。
【0058】
また、ヒンジ部の形状に関し、本開示は、変形の際、引っ張り荷重や圧縮荷重が発生する屈曲部２０を１つ以上有していればよく、実施形態１で示した例に限定されない。以下、ヒンジ部の変形例を説明する。
【0059】
（変形例１）
図９は、変形例１に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図９に示すように、変形例１に係るヒンジ部１２Ａは、４つの円弧部１６を有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。また、変形例１に係るヒンジ部１２Ａは、円弧部１６同士の間に、基部１５と平行な直線状の直線部１７を有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。この変形例１によれば、屈曲部２０が多くなり、ゲージ線３５に発生するひずみ量が多くなり、検出感度が高くなる。このように、本開示においては、円弧部１６や屈曲部２０の数は特に限定されない。
図９は、変形例１に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図９に示すように、変形例１に係るヒンジ部１２Ａは、４つの円弧部１６を有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。また、変形例１に係るヒンジ部１２Ａは、円弧部１６同士の間に、基部１５と平行な直線状の直線部１７を有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。この変形例１によれば、屈曲部２０が多くなり、ゲージ線３５に発生するひずみ量が多くなり、検出感度が高くなる。このように、本開示においては、円弧部１６や屈曲部２０の数は特に限定されない。
【0060】
（変形例２）
図１０は、変形例２に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図１０に示すように、変形例２に係るヒンジ部１２Ｂは、円弧部１６同士の間に、基部１５と交差する直線状の直線部１７Ｂを有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。このように、本開示においては、円弧部１６同士の接続部の形状について特に限定されない。
図１０は、変形例２に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図１０に示すように、変形例２に係るヒンジ部１２Ｂは、円弧部１６同士の間に、基部１５と交差する直線状の直線部１７Ｂを有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。このように、本開示においては、円弧部１６同士の接続部の形状について特に限定されない。
【0061】
（変形例３）
図１１は、変形例３に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図１１に示すように、変形例３に係るヒンジ部１２Ｃは、複数の円弧部１６に代えて複数の波形部１６Ｃを有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。波形部１６Ｃは、直線状に延び、角部を作るように折れ曲がっている。このように、本開示においては、蛇行形状を構成する各部位の形状は、円弧形状に限定されず、変形例３で示すような三角波であってもよく、若しくは矩形波であってもよく、特に限定されない。
図１１は、変形例３に係るヒンジ部を平面視した平面図である。図１１に示すように、変形例３に係るヒンジ部１２Ｃは、複数の円弧部１６に代えて複数の波形部１６Ｃを有している点で、実施形態１のヒンジ部１２と相違する。波形部１６Ｃは、直線状に延び、角部を作るように折れ曲がっている。このように、本開示においては、蛇行形状を構成する各部位の形状は、円弧形状に限定されず、変形例３で示すような三角波であってもよく、若しくは矩形波であってもよく、特に限定されない。
【0062】
以上、ヒンジ部の変形例を説明した。また、ゲージ線に関し、実施形態１のゲージ線は、往路ゲージ部３６及び復路ゲージ部３７を有しているが、本開示は、これに限定されない。以下、ゲージ線の変形例を示す。
【0063】
（変形例４）
図１２は、変形例４に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。図１２に示すように、変形例４に係るゲージ線３５Ｄは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、実施形態１と相違する。このようなゲージ線３５Ｄであってもヒンジ部１２の変形を検出することができる。つまり、本開示のゲージ線は、ヒンジ部１２に沿って延在するゲージ線３５の本数は、１つや２つであってもよく、又は３つ以上であってもよく、特に限定されない。なお、変形例４においては、ゲージ線３５Ｄの一端（始点）は、第１ボディ部１１ａの方のトランジスタ５０に接続される。ゲージ線３５Ｄの他端（終点）は、第２ボディ部１１ｂの方の信号線３２と接続される。
図１２は、変形例４に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。図１２に示すように、変形例４に係るゲージ線３５Ｄは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、実施形態１と相違する。このようなゲージ線３５Ｄであってもヒンジ部１２の変形を検出することができる。つまり、本開示のゲージ線は、ヒンジ部１２に沿って延在するゲージ線３５の本数は、１つや２つであってもよく、又は３つ以上であってもよく、特に限定されない。なお、変形例４においては、ゲージ線３５Ｄの一端（始点）は、第１ボディ部１１ａの方のトランジスタ５０に接続される。ゲージ線３５Ｄの他端（終点）は、第２ボディ部１１ｂの方の信号線３２と接続される。
【0064】
（変形例５）
図１３は、変形例５に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。変形例５に係るゲージ線３５Ｅは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、変形例４と共通している。ただし、変形例５に係るゲージ線３５Ｅは、平面視で外周部領域Ｇ（第１外周部２１Ｇ、第２外周部２２Ｇ、第３外周部２３Ｇ、第４外周部２４Ｇ）と重なっている点で、変形例４と相違する。このようなゲージ線３５Ｅであっても、各屈曲部２０と重なる範囲で、共通したひずみが生じ、ヒンジ部１２に作用する荷重を検出できる。このように、本開示のゲージ線は、第３方向Ｄｚ（積層方向）から視て、内周部領域Ｎと外周部領域Ｇのうちいずれか一方のみと重なっていればよい。
図１３は、変形例５に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。変形例５に係るゲージ線３５Ｅは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、変形例４と共通している。ただし、変形例５に係るゲージ線３５Ｅは、平面視で外周部領域Ｇ（第１外周部２１Ｇ、第２外周部２２Ｇ、第３外周部２３Ｇ、第４外周部２４Ｇ）と重なっている点で、変形例４と相違する。このようなゲージ線３５Ｅであっても、各屈曲部２０と重なる範囲で、共通したひずみが生じ、ヒンジ部１２に作用する荷重を検出できる。このように、本開示のゲージ線は、第３方向Ｄｚ（積層方向）から視て、内周部領域Ｎと外周部領域Ｇのうちいずれか一方のみと重なっていればよい。
【0065】
（変形例６）
図１４は、変形例６に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。変形例６に係るゲージ線３５Ｆは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、変形例４と共通している。ただし、変形例６に係るゲージ線３５Ｆは、折り返し部１８を有している点で、変形例４と相違する。折り返し部１８は、各屈曲部２０（第１屈曲部２１、第２屈曲部２２、第３屈曲部２３、第４屈曲部２４）に配置されている。また、折り返し部１８は、屈曲部２０が延在する方向の一方から他方に折り返すとともに、再び屈曲部が延在する方向の他方から一方に折り返している。よって、ゲージ線３５Ｆは、屈曲部２０において延在する長さが長くなっている。この結果、ゲージ線３５Ｆのひずみ量が多くなり、検出感度が高い。
図１４は、変形例６に係るヒンジ部及びゲージ線を平面視した平面図である。変形例６に係るゲージ線３５Ｆは、ヒンジ部１２に沿って延在する配線が１つとなっている点で、変形例４と共通している。ただし、変形例６に係るゲージ線３５Ｆは、折り返し部１８を有している点で、変形例４と相違する。折り返し部１８は、各屈曲部２０（第１屈曲部２１、第２屈曲部２２、第３屈曲部２３、第４屈曲部２４）に配置されている。また、折り返し部１８は、屈曲部２０が延在する方向の一方から他方に折り返すとともに、再び屈曲部が延在する方向の他方から一方に折り返している。よって、ゲージ線３５Ｆは、屈曲部２０において延在する長さが長くなっている。この結果、ゲージ線３５Ｆのひずみ量が多くなり、検出感度が高い。
【0066】
以上、ゲージ線３５の変形例について説明したが、内周部又は外周部においてゲージ線が配置される幅方向Ｗの位置に関し、仮想線Ｋ２（図６参照）から離れているほど好ましい。つまり、ゲージ線３５は、ヒンジ部１２の端に近い方が多くのひずみ量が発生し、検出感度が高くなるからである。
【0067】
また、実施形態と変形例のゲージ線は、各屈曲部２０において内周部（又は外周部）の全てと重なるように配置されているが、本開示はこれに限定されない。各屈曲部２０のうち１つの内周部（又は外周部）と重なるように配置されていてもよい。
【0068】
以上、ゲージ線の変形例について説明したが、その他に、ゲージ線３５は、変形した場合における抵抗値の変化量が大きいと、検出感度が高く好ましい。ゲージ線３５の抵抗値の変化量は、以下の式（１）により求められる。
【0069】
【数1】
【0070】
式（１）中のΔＲは、ゲージ線の抵抗値の変化量である。式（１）中のＲは、ゲージ線の初期の抵抗値である。式（１）中のＫｓは、ゲージ率である。式（１）中のεは、ゲージ線のひずみ量である。式（１）中のρは、ゲージ線の抵抗率である。式（１）中のＬは、ゲージ線の長さである。式（１）中のｓは、ゲージ線の断面積である。
【0071】
ゲージ線は、式（１）で示すように、ゲージ線の断面積ｓが小さいほど、抵抗値の変化量が大きくなり、検出感度が高くなる。よって、ゲージ線は、例えば幅５μｍ～１０μｍなど、比較的小さい幅に設定してもよい。一方で、ゲート線３１、信号線３２、及び電流供給線３３は、ヒンジ部の変形時における抵抗値の変化量が大きくなると、ヒンジ部に作用する荷重を正確に検出できない可能性がある。よって、ゲート線３１、信号線３２、及び電流供給線３３は、例えば幅１０μｍ～３０μｍなど、比較的大きい幅に設定し、抵抗値の変化量を小さく抑えることが好ましい。
【0072】
また、実施形態１のゲージ線３５により検出されるひずみは、ひずみの向きが不明である。つまり、ストレッチャブルデバイス１に作用した荷重が伸縮荷重によるものか、それとも曲げ荷重によるものかが不明である。よって、実施形態２では、ひずみ量以外に、ひずみの向きも検出できるストレッチャブルデバイスを説明する。
【0073】
（実施形態２）
図１５は、実施形態２の第１ヒンジとゲージ線との平面視における配置関係を示す図である。図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線矢視断面図である。図１５に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、第１ヒンジ部に１３に積層されるアレイ層３０にゲージ線３５Ｇが含まれている点で、実施形態１と共通する。一方で、図１６に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、一つの第１ヒンジ部１３に対して２つのゲージ線３５Ｇ（第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５）が設けられている点が実施形態１と相違する。また、図１６に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０に２つの信号線３２Ｇ（１３２と２３２）が含まれている点で、実施形態１と相違する。
図１５は、実施形態２の第１ヒンジとゲージ線との平面視における配置関係を示す図である。図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線矢視断面図である。図１５に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、第１ヒンジ部に１３に積層されるアレイ層３０にゲージ線３５Ｇが含まれている点で、実施形態１と共通する。一方で、図１６に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、一つの第１ヒンジ部１３に対して２つのゲージ線３５Ｇ（第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５）が設けられている点が実施形態１と相違する。また、図１６に示すように、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇは、第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０に２つの信号線３２Ｇ（１３２と２３２）が含まれている点で、実施形態１と相違する。
【0074】
また、図１６に示すように、実施形態２のアレイ層３０は、第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、第５絶縁層４５、第６絶縁層４６、第７絶縁層４７、及び第８絶縁層４８を有している。第１ゲージ線１３５は、アレイ層３０の第４絶縁層４４に積層されている。第２ゲージ線２３５は、アレイ層３０の第２絶縁層４２に積層されている。よって、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、異なる絶縁層に配置され、第１ゲージ線１３５の方が上方に配置されている。
【0075】
図１５に示すように、第１ゲージ線１３５及び第２ゲージ線２３５は、平面視で、実施形態１のゲージ線３５と同一形状となっている。なお、第２ゲージ線２３５は、第１ゲージ線１３５と重なっているため、平面図である図１５で図示されていない。第１ゲージ線１３５は、第１往路ゲージ部１３６と第１復路ゲージ部１３７を有している。また、第２ゲージ線２３５は、第２往路ゲージ部２３６と第２復路ゲージ部２３７を有している（図１６参照）。
【0076】
また、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、実施形態１のゲージ線３５と同じように内周部領域Ｎと重なるように配置されている。さらに、図１６に示すように、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、上下方向に重なっている。つまり、第１往路ゲージ部１３６と第２往路ゲージ部２３６は、幅方向Ｗの中央（仮想線Ｋ）からの距離が同じである。同様に、第１復路ゲージ部１３７と第２復路ゲージ部２３７は、幅方向Ｗの中央（仮想線Ｋ）からの距離が同じである。これによれば、第１ヒンジ部１３が第１方向Ｄｘに伸縮した場合、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５に生じするひずみ量は等しくなる。
【0077】
図１７は、実施形態２のストレッチャブルデバイスの断面構造を示す断面図である。図１７に示すように、トランジスタ５０のソース電極５０ｅは、第２絶縁層４２上に積層され、第２往路ゲージ部２３６の始点（第２ゲージ線２３５の一端）に接続している。また、トランジスタ５０のソース電極５０ｅは、コンタクト層５１ｆを介して、第１往路ゲージ部１３６の始点（第１ゲージ線１３５の一端）と接続している。
【0078】
図１６に示すように、第１信号線１３２と第２信号線２３２は、第６絶縁層４６に積層されている。図１７に示すように、第１信号線１３２は、コンタクト層５１ｇを介して、第１復路ゲージ部１３７（図１７で不図示）の終点（第１ゲージ線１３５の他端）と接続している。第２信号線２３２は、コンタクト層５１ｈを介して、第２復路ゲージ部２３７の終点（第２ゲージ線２３５の他端）と接続している。
【0079】
図１８は、実施形態２のストレッチャブルデバイスの回路構成を示す回路図である。実施形態２では、図１８に示すように、ゲート線３１にゲート駆動信号が送られると、トランジスタ５０がＯＮとなる。そして、電流供給線３３から第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５に同時に所定量の電流が流れる。また、第１ゲージ線１３５の抵抗値に応じた電流が第１信号線１３２に送られる。また、第２ゲージ線２３５の抵抗値に応じた電流が第２信号線２３２に送られる。
【0080】
なお、本開示は、１つのヒンジ部１２に２つのゲージ線３５を重なるように配置する場合、実施形態１に示す回路（図５参照）を２つ備え、第１ゲージ線１３５の抵抗値と第２ゲージ線２３５の抵抗値をそれぞれ取得するようにしてもよい。ただし、実施形態１に示す回路を２つ備えるとなると、ボディ部１１に積層されるトランジスタ５０が多くなる。また、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２４５とに電流を流すタイミングがずれてしまう可能性がある。一方で、実施形態２によれば、アレイ層３０のレイアウトが簡易となる。また、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５との抵抗値を同時に検出できるため、好ましい。
【0081】
図１９は、図１５の矢印ＸＩＸの方向から視たストレッチャブルデバイスの模式図である。図２０は、曲げ荷重が作用した場合のストレッチャブルデバイスの模式図である。次に、ストレッチャブルデバイス１Ｇに荷重が作用し、第１ヒンジ部１３が変形した場合について説明する。なお、説明の都合上、第１ボディ部１１ａに積載されるアレイ層３０を第１アレイ層３０Ａと称する。第２ボディ部１１ｂに積載されるアレイ層３０を第２アレイ層３０Ｂと称する。第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０を第３アレイ層３０Ｃと称する。
【0082】
図１９に示すように、ストレッチャブルデバイス１Ｇに第１方向Ｄｘの引っ張り荷重が作用した場合、第１アレイ層３０Ａと第２アレイ層３０Ｂには、互いに離れるような荷重が作用する（図１９の矢印Ａ１参照）。これに伴い、第３アレイ層３０Ｃは、第１方向Ｄｘに延びるように変形する。つまり、第３アレイ層３０Ｃに含まれる第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、それぞれ、第１方向Ｄｘに延びる（矢印Ａ２、Ａ３参照）。また、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５に発生するひずみ量が等しい。
【0083】
図２０に示すように、第２方向Ｄｙに延びる仮想線Ｐを中心とする曲げ荷重Ｂがストレッチャブルデバイス１Ｇに作用した場合、ストレッチャブルデバイス１Ｇが撓む。そして、第１アレイ層３０Ａと第２アレイ層３０Ｂには、互いに離れつつ、かつ下向きの荷重が作用する（図２０の矢印Ｂ１参照）。
【0084】
これに伴い、第３アレイ層３０Ｃは、第２方向Ｄｙから視て撓む。第３アレイ層３０Ｃのうち第２樹脂板７０寄りの各層には、第１方向Ｄｘへの引っ張り荷重が作用する（図２０の矢印Ｂ２参照）。一方で、第３アレイ層３０Ｃのうち第１樹脂板６０寄りの各層には、第１方向Ｄｘへの圧縮荷重が作用する（図２０の矢印Ｂ３参照）。よって、第１ゲージ線１３５は第１方向Ｄｘに延び、一方で、第２ゲージ線２３５は第１方向Ｄｘに縮む。よって、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５に発生するひずみの向き及び量が異なる。
【0085】
なお、上記説明では、引っ張り荷重と曲げ荷重とを分けて説明したが、ストレッチャブルデバイス１Ｇには、引っ張り荷重と曲げ荷重との両方が作用することがある。よって、このような場合、第１ゲージ線１３５及び第２ゲージ線２３５の両方ともに第１方向Ｄｘに延びるように変形するものの、その変形量（ひずみ量）が異なる。
【0086】
図２１は、実施形態２のストレッチャブルデバイスにおいて、検出結果（電気信号）を受け取った後の処理工程を示すフロー図である。次に駆動ＩＣによる第１信号線１３２と第２信号線２３２から電気信号を受け取った場合の処理工程を説明する。
【0087】
駆動ＩＣは、第１信号線１３２と第２信号線２３２から検出結果（電流値）を取得した場合（Ｓｔａｒｔ）、ステップＳ１に移る。
【0088】
ステップＳ１において、駆動ＩＣは、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５の検出結果（電気信号）から、変形後の第１ゲージ線の抵抗値と変形後の第２ゲージ線の抵抗値を算出する。
【0089】
ステップＳ２において、駆動ＩＣは、算出した抵抗値から、第１ゲージ線と抵抗値の変化量ΔＲ１と第２ゲージ線の抵抗値の変化量ΔＲ２を算出する。
【0090】
ステップＳ３において、第１ゲージ線１３５の抵抗値の変化量ΔＲ１と第２ゲージ線２３５の抵抗値の変化量ΔＲ２の平均値（（ΔＲ１＋ΔＲ２）×1／２）を算出する。そして、抵抗値の変化量の平均値（（ΔＲ１＋ΔＲ２）×１／２）を、ΔＲとして式（１）に代入し、第１方向Ｄｘのひずみ量（伸縮荷重によるひずみ量）を算出する。
【0091】
また、ステップＳ３において、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５の抵抗値の差分（｜ΔＲ１－ΔＲ２｜）を算出する。そして、抵抗値の差分（｜ΔＲ１－ΔＲ２｜）をΔＲとして式（１）に代入し、曲げ方向のひずみ量（曲げ荷重によるひずみ量）を算出し、処理工程が終了となる（Ｅｎｄ）。
【0092】
以上、実施形態２のストレッチャブルデバイス１Ｇによれば、多点検出が可能となるとともに、伸縮荷重に対応するひずみ量と、曲げ荷重に対応するひずみ量を検出することができる。
【0093】
以上、実施形態１、実施形態２、及び各変形例を説明したが、次に回路構成の変形例を説明する。
【0094】
（変形例７）
図２２は、変形例７のストレッチャブルデバイスの断面図である。図２３は、変形例７のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２４は、変形例７の回路図における第１の動作を示す図である。図２５は、変形例７の回路図における第２の動作を示す図である。図２６は、変形例７の回路図における第３の動作を示す図である。
図２２は、変形例７のストレッチャブルデバイスの断面図である。図２３は、変形例７のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２４は、変形例７の回路図における第１の動作を示す図である。図２５は、変形例７の回路図における第２の動作を示す図である。図２６は、変形例７の回路図における第３の動作を示す図である。
【0095】
なお、変形例７のストレッチャブルデバイス１Ｈでは、第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０にのみゲージ線３５が含まれている。また、ゲージ線３５は、１つの配線からなる変形例４のゲージ線３５Ｄである。
【0096】
図２２に示すように、アレイ層３０は、樹脂基材１０の上に順に積層される第１絶縁層４１、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、第４絶縁層４４、第５絶縁層４５、第６絶縁層４６、第７絶縁層４７、共通電極４９、及び第８絶縁層４８を有している。共通電極４９は、検出領域２の全域に成膜されたベタ膜である。また、ボディ部１１に積層されるアレイ層３０には、第１トランジスタ１５０、第２トランジスタ２５０、及び第３トランジスタ３５０が含まれている。
【0097】
図２２、図２３に示すように、第１トランジスタ１５０のゲート電極１５０ｃは、ゲート線３１に接続している。第１トランジスタ１５０のドレイン電極側にリセット配線１６０が接続し、ソース電極側に共有電極１５１が接続している。
【0098】
共有電極１５１は、第１トランジスタ１５０、第２トランジスタ２５０、及び第３トランジスタ３５０の上方に成膜されている。共有電極１５１は、コンタクト層１５２、１５３を介して、第２トランジスタ２５０の半導体層２５０ａと第３トランジスタ３５０の半導体層３５０ａとに接続している。よって、共有電極１５１は、第１トランジスタ１５０、第２トランジスタ２５０、及び第３トランジスタ３５０のそれぞれに共有されている。また、共有電極１５１は、第７絶縁層４７を介して共通電極４９と対向している。共通電極４９には、所定の電位が与えられており、共有電極１５１と共通電極４９とが協働してコンデンサＣｓを構成している。
【0099】
第２トランジスタ２５０のゲート電極２５０ｃには、充電開始信号線１６１が接続している。第２トランジスタ２５０のドレイン電極側に電流供給線３３が接続している。第３トランジスタ３５０のゲージ線３５０ｃには、検出開始信号線１６２が接続している。第３トランジスタ３５０のドレイン電極側には、ゲージ線３５Ｄの一端が接続している。なお、図２３に示すように、ゲージ線３５Ｄの他端は、隣のボディ部１１に積層された信号線３２と接続している。また、変形例７においては、ゲージ線３５Ｄごとに信号線３２が設けられている。
【0100】
次に変形例７の動作例を説明する。図２４に示すように、最初に、充電開始信号線１６１に充電開始信号を送る。これにより、第２トランジスタ２５０がＯＮとなり、電流供給線３３から共有電極１５１に所定量の電流が流れる（図２４の矢印参照）。そして、コンデンサＣｓに所定量の電荷が溜まる。
【0101】
次に、充電開始信号線１６１に検出開始信号を送る。図２５に示すように、これにより、第３トランジスタ３５０がＯＮとなり、コンデンサＣｓに溜められた電荷がゲージ線３５Ｄを通過し、信号線３２に流れる（図２５の矢印参照）。これにより、信号線３２には、ゲージ線３５Ｄの抵抗値に応じた電流が流れ、変形後のゲージ線３５Ｄの抵抗値が検出される。
【0102】
次に、ゲート線３１にリセット信号を送る。図２６に示すように、これにより、第１トランジスタ１５０がＯＮとなり、コンデンサＣｓに残った電荷がリセット配線１６０に送られ、コンデンサＣｓの充電がリセットされる（電荷がゼロとなる）。
【0103】
以上、変形例７のストレッチャブルデバイス１Ｈについて説明した。なお、変形例７では、第１ヒンジ部１３に積層されるアレイ層３０にのみゲージ線３５が含まれているが、第１ヒンジ部１３と第２２ヒンジ部１４に積層されるアレイ層３０にゲージ線３５が含まれていてもよい。このような２つのゲージ線３５を有している場合、変形例７で示す回路構成を２つ備えるようにしてもよい。若しくは、変形例８や変形例９で示すような回路構成にしてもよい。
【0104】
（変形例８）
図２７は、変形例８のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２７に示すように、変形例８のストレッチャブルデバイス１Ｉでは、第１ヒンジ部１３に積層されたアレイ層３０に第１ゲージ線３３５が含まれ、第２ヒンジ部１４に積層されたアレイ層３０に第２ゲージ線４３５が含まれている。なお、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、ともに、１つの配線からなる変形例４のゲージ線３５Ｄである。
図２７は、変形例８のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２７に示すように、変形例８のストレッチャブルデバイス１Ｉでは、第１ヒンジ部１３に積層されたアレイ層３０に第１ゲージ線３３５が含まれ、第２ヒンジ部１４に積層されたアレイ層３０に第２ゲージ線４３５が含まれている。なお、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５は、ともに、１つの配線からなる変形例４のゲージ線３５Ｄである。
【0105】
また、ボディ部１１に積層されるアレイ層３０には、第１ゲージ線１３５の抵抗値を検出するための３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ａ、第２トランジスタ２５０Ａ、第３トランジスタ３５０Ａ）と、第２ゲージ線２３５Ｄ抵抗値を検出するための３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ｂ、第２トランジスタ２５０Ｂ、第３トランジスタ３５０Ｂ）と、各トランジスタを駆動させるための各種配線と、を有している。
【0106】
なお、３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ａ、第２トランジスタ２５０Ａ、第３トランジスタ３５０Ａ）と、第２ヒンジ部１４のゲージ線３５Ｄの抵抗値を検出する３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ｂ、第２トランジスタ２５０Ｂ、第３トランジスタ３５０Ｂ）と、は変形例７の回路構成を同一であるため、説明を省略する。
【0107】
変形例８において、第２トランジスタ２５０Ａと第２トランジスタ２５０Ｂは、それぞれのゲート電極が共通する充電開始信号線１６１に接続している。また、第２トランジスタ２５０Ａと第２トランジスタ２５０Ｂは、それぞれ、ソース側電極（又はドレイン電極側）が共通する電流供給線３３に接続している。さらに、第３トランジスタ３５０Ａと第３トランジスタ３５０Ｂにおいて、それぞれのゲート電極が共通する検出開始信号線１６２に接続している。
【0108】
よって、変形例８によれば、充電開始信号線１６１、電流供給線３３、及び検出開始信号線１６２が共用される。よって、変形例８によれば、変形例７で示す回路構成を２つそのまま備えた場合よりも、配線の数を低減することができる。また、第１ゲージ線３３５と第２ゲージ線４３５に同時に電流を流すことができる。
【0109】
（変形例９）
図２８は、変形例９のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２８に示すように、変形例９のストレッチャブルデバイス１Ｊは、変形例７で示した３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ａ、第２トランジスタ２５０Ａ、第３トランジスタ３５０Ａ）を有している。また、第３トランジスタ３５０のドレイン電極側（ソース電極側）に、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５とに接続している。
図２８は、変形例９のストレッチャブルデバイスの回路図である。図２８に示すように、変形例９のストレッチャブルデバイス１Ｊは、変形例７で示した３つのトランジスタ（第１トランジスタ１５０Ａ、第２トランジスタ２５０Ａ、第３トランジスタ３５０Ａ）を有している。また、第３トランジスタ３５０のドレイン電極側（ソース電極側）に、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５とに接続している。
【0110】
これによれば、第３トランジスタ３５０がＯＮとなると、コンデンサＣｓに溜められた電荷が第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５に同時に流れる。そして、信号線３２Ａには、第１ゲージ線１３５の抵抗値に応じた電流が流れる。信号線３２Ｂには、第２ゲージ線２３５の抵抗値に応じた電流が流れる。以上から、第１ゲージ線１３５と第２ゲージ線２３５の抵抗値を検出することができる。また、変形例９によれば、変形例８の回路図よりもトランジスタの数を減らすことができる。
【符号の説明】
【0111】
１、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ ストレッチャブルデバイス
２ 検出領域
３ 周辺領域
１０ 樹脂基材
１１ ボディ部
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ ヒンジ部
１３ 第１ヒンジ部
１４ 第２ヒンジ部
１５ 基部
１６ 円弧部
１７、１７Ｂ 直線部
１８ 折り返し部
１９ 肉抜き部
２０ 屈曲部
２１ 第１屈曲部
２２ 第２屈曲部
２３ 第３屈曲部
２４ 第４屈曲部
３０ アレイ層
３１ ゲート線
３２ 信号線
３３ 電流供給線
３５、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ ゲージ線
３６（１３６、２３６） 往路ゲージ部（第１往路ゲージ部、第２往路ゲージ部）
３７（１３７、２３７） 復路ゲージ部（第１復路ゲージ部、第２復路ゲージ部）
５０ トランジスタ
６０ 第１樹脂板
７０ 第２樹脂板
１３５、３３５ 第１ゲージ線
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ 第１トランジスタ
１５１ 共有電極
１６０ リセット配線
１６１ 充電開始信号線
１６２ 検出開始信号線
２３５、４３５ 第２ゲージ線
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ 第２トランジスタ
３５０、３５０Ａ、３５０Ｂ 第３トランジスタ
Ｎ（２１Ｎ、２２Ｎ、２３Ｎ、２４Ｎ） 内周部領域（内周部）
Ｇ（２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２４Ｇ） 外周部領域（外周部）
２ 検出領域
３ 周辺領域
１０ 樹脂基材
１１ ボディ部
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ ヒンジ部
１３ 第１ヒンジ部
１４ 第２ヒンジ部
１５ 基部
１６ 円弧部
１７、１７Ｂ 直線部
１８ 折り返し部
１９ 肉抜き部
２０ 屈曲部
２１ 第１屈曲部
２２ 第２屈曲部
２３ 第３屈曲部
２４ 第４屈曲部
３０ アレイ層
３１ ゲート線
３２ 信号線
３３ 電流供給線
３５、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ ゲージ線
３６（１３６、２３６） 往路ゲージ部（第１往路ゲージ部、第２往路ゲージ部）
３７（１３７、２３７） 復路ゲージ部（第１復路ゲージ部、第２復路ゲージ部）
５０ トランジスタ
６０ 第１樹脂板
７０ 第２樹脂板
１３５、３３５ 第１ゲージ線
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ 第１トランジスタ
１５１ 共有電極
１６０ リセット配線
１６１ 充電開始信号線
１６２ 検出開始信号線
２３５、４３５ 第２ゲージ線
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ 第２トランジスタ
３５０、３５０Ａ、３５０Ｂ 第３トランジスタ
Ｎ（２１Ｎ、２２Ｎ、２３Ｎ、２４Ｎ） 内周部領域（内周部）
Ｇ（２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２４Ｇ） 外周部領域（外周部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】