(57)【要約】【課題】押圧を高精度に検出することが可能な圧力センサを提供する。【解決手段】圧力センサ１は、薄膜トランジスタ３０と、薄膜トランジスタ３０に電気的に接続された歪みゲージ４０と、を有する感圧セル２０を少なくとも一つ備え、歪みゲージ４０は、薄膜トランジスタ３０の上側又は下側に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに電気的に接続された歪みゲージと、を有する感圧セルを少なくとも一つ備え、
前記歪みゲージは、前記薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、１００ＭＰａ以下の弾性率を有する弾性部材をさらに備えており、
前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記歪みゲージとの間に介在していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記歪みゲージは、前記弾性部材の表面に直接形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項２に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、前記歪みゲージが形成された樹脂基板をさらに備えており、
前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記樹脂基板の間に介在していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の圧力センサであって、
前記感圧セルは、前記歪みゲージと共にブリッジ回路を形成する固定抵抗体をさらに有しており、
前記固定抵抗体は、前記歪みゲージと同一層上に設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の圧力センサであって、
ｍ×ｎ個の前記感圧セルは、第１及び第２の方向に沿ってｍ行ｎ列に配列され、
それぞれの前記感圧センサにおいて、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に前記歪みゲージが接続されており、
前記圧力センサは、
前記第２の方向に沿って並んでいるｎ個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極を相互に接続するｍ本の第１の配線と、
前記第１の方向に沿って並んでいるｍ個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタのゲート電極を相互に接続するｎ本の第２の配線と、
前記第２の方向に沿って並んでいるｎ個の前記感圧セルの前記歪みゲージ又は前記歪みゲージを含むブリッジ回路に接続されたｍ組の第３及び第４の配線と、を備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサは、
前記第１の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記第２の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
前記第３及び第４の配線を介して、前記歪みゲージの両端の電位差、又は、前記ブリッジ回路の出力を計測し、当該計測結果に基づいて前記感圧セルに印加された圧力を検出する圧力検出手段と、を備えていることを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧を検出する圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタに接続された接触電極と導電シートとの間にパッキンによりギャップを形成し、押圧により導電シートが接触電極に接触する感圧センサユニットが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術では、導電シートと接触電極との接触の有無により押圧を検出するため、押圧の強弱の度合を把握することはできない。また、薄膜トランジスタと接触電極が絶縁性基板の同一面上に設けられているので、絶縁性基板上における接触電極の密度が制限されている。そのため、高い精度で押圧を検出することが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、押圧を高精度に検出することが可能な圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る圧力センサは、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに電気的に接続された歪みゲージと、を有する感圧セルを少なくとも一つ備え、前記歪みゲージは、前記薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
［２］上記発明において、前記圧力センサは、１００ＭＰａ以下の弾性率を有する弾性部材をさらに備えており、前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記歪みゲージとの間に介在していてもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記歪みゲージは、前記弾性部材の表面に直接形成されていてもよい。
【０００９】
［４］上記発明において、前記圧力センサは、前記歪みゲージが形成された樹脂基板をさらに備えており、前記弾性部材は、前記薄膜トランジスタと前記樹脂基板の間に介在していてもよい。
【００１０】
［５］上記発明において、前記感圧セルは、前記歪みゲージと共にブリッジ回路を形成する固定抵抗体をさらに有しており、前記固定抵抗体は、前記歪みゲージと同一層上に設けられていてもよい。
【００１１】
［６］上記発明において、ｍ×ｎ個の前記感圧セルは、第１及び第２の方向に沿ってｍ行ｎ列に配列され、それぞれの前記感圧センサにおいて、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に前記歪みゲージが接続されており、前記圧力センサは、前記第２の方向に沿って並んでいるｎ個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極を相互に接続するｍ本の第１の配線と、前記第１の方向に沿って並んでいるｍ個の前記感圧セルの前記薄膜トランジスタのゲート電極を相互に接続するｎ本の第２の配線と、前記第２の方向に沿って並んでいるｎ個の前記感圧セルの前記歪みゲージ又は前記歪みゲージを含むブリッジ回路に接続されたｍ組の第３及び第４の配線と、を備えていてもよい。
【００１２】
［７］上記発明において、前記圧力センサは、前記第１の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極又は前記ソース電極に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第２の配線を介して前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、前記第３及び第４の配線を介して、前記歪みゲージの両端の電位差、又は、前記ブリッジ回路の出力を計測し、当該計測結果に基づいて前記感圧セルに印加された圧力を検出する圧力検出手段と、を備えていてもよい。
【００１３】
［８］上記発明において、前記第１の電圧印加手段は、ｍ本の前記第１の配線の中で接続先を切り替えることが可能であり、前記第２の電圧印加手段も、ｎ本の前記第２の配線の中で接続先を切り替えることが可能であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、歪みゲージを用いて押圧を検出するので、押圧の強弱の度合を把握することができる。また、歪みゲージが薄膜トランジスタの上側又は下側に設けられているので、歪みゲージを薄膜トランジスタに重ねることができ、薄膜トランジスタによって制限されることなく歪みゲージを高密度に配置することができる。このため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における圧力センサの全体構成を示す等価回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における感圧セルの断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における感圧セルの平面図である。
【図４】図４は、図２に示す感圧セルの等価回路図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態における感圧セルの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態における感圧セルの断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態における感圧セルの断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態における感圧セルの断面図である。
【図９】図９は、本発明の第６実施形態における感圧セルの断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す感圧セルの等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
<<第１実施形態>>
図１は本発明の第１実施形態における圧力センサの全体構成を示す等価回路図である。
【００１８】
本実施形態における圧力センサ１は、図１に示すように、複数（本例ではｍ×ｎ個）の感圧セル２０を有する感知部１０と、第１の走査回路７０と、第２の走査回路８０と、圧力検出回路９０と、を備えており、感知部１０に加わる圧力を検出する装置である。なお、本実施形態における第１の走査回路７０が本発明における第１の電圧印加手段の一例に相当し、本実施形態における第２の走査回路８０が本発明における第２の電圧印加手段の一例に相当する。
【００１９】
この圧力センサ１の感知部１０は、一枚の絶縁性基板１１上にｍ×ｎ個（ｍ，ｎはいずれも自然数。）の感圧セル２０が形成されて構成されており、このｍ×ｎ個の感圧セル２０は、Ｙ方向及びＸ方向沿ってｍ行ｎ列のマトリクス状に配列されている。このため、本実施形態の圧力センサ１は、感知部１０に加わった圧力を、感圧セル２０の数に応じた面分解能で検出することができるので、押圧を高い精度で検出することが可能となっている。なお、本実施形態におけるＹ方向が本発明における第１の方向の一例に相当し、本実施形態におけるＸ方向が本発明における第２の方向の一例に相当する。
【００２０】
以下に、図２〜図４を参照しながら、感圧セル１０の構成について説明する。
【００２１】
図２及び図３は本発明の第１実施形態における感圧セルの断面図及び平面図、図４は図２に示す感圧セルの等価回路を示す回路図である。
【００２２】
本実施形態における感圧セル２０は、図２〜図４に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）３０と、歪みゲージ４０と、を備えており、薄膜トランジスタ３０の上に歪みゲージ４０が形成されている。
【００２３】
薄膜トランジスタ３０は、図２に示すように、ゲート電極３１、ゲート絶縁膜３２、半導体層３３、ソース電極３４、ドレイン電極３５、及び、保護層３６を備えており、これらが順に絶縁性基板１１上に積層されて構成されている。
【００２４】
なお、図２に示す薄膜トランジスタ３０は、いわゆるボトムゲート／スタガ型の構造を有しているが、特にこれに限定されず、トップゲート／スタガ型、ボトムゲート／プラナ型、或いは、トップゲート／プラナ型の構造を有していてもよい。
【００２５】
絶縁性基板１１は、例えば、１８μｍ以下の厚さを有すると共に電気絶縁性を有するフレキシブルなフィルムである。この絶縁性基板１１を構成する材料としては、例えば、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）、ポリイミド（ＰＩ）等を例示することができる。こうした可撓性を有する樹脂フィルムを絶縁性基板１１として用いることで、曲面への貼り付けが可能な柔軟な圧力センサを得ることができる。
【００２６】
ゲート電極３１は、この絶縁性基板１１の表面に導電性インクを印刷して硬化させることで形成されている。このゲート電極３１を構成する導電性インクとしては、例えば、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）等のナノ金属粒子を含有したものを例示することができる。
【００２７】
なお、導電性インクに代えて、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）等を含有した導電性ペースト、有機金属化合物をペースト化した有機レジネート、或いは、ＰＥＤＯＴ（3,4-ethylenedioxythiophene）等の有機導電材料等を用いて、このゲート電極３１を形成してもよい。
【００２８】
また、ゲート電極３１の製法は、特に印刷法に限定されず、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、無電解めっき法、電解めっき法、或いはそれらを組み合わせた方法等によって、ゲート電極３１を形成してもよい。この場合には、ゲート電極３１を構成する材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、タンタル（Ｔａ）、又は、これらを少なくとも一つ含む合金等を例示することができる。
【００２９】
ゲート絶縁膜３２は、このゲート電極３１を覆うように、絶縁性基板１１の表面に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されている。このゲート絶縁膜３２を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を例示することができる。
【００３０】
半導体層３３は、マスクを用いてこのゲート絶縁膜３２の上に有機半導体を蒸着させることで形成されている。この半導体層３３を構成する有機半導体としては、例えば、ペンタセン等の低分子材料、Ｐ３ＨＴ（poly-(3-hexylthiophene）)やＦ８Ｔ２（poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene)）等の高分子材料、或いは、半導体特性を有するカーボンナノチューブやフラーレン等の炭素化合物を例示することができる。こうした有機半導体で半導体層３３を構成することで、曲面への貼り付けが可能な柔軟な圧力センサを得ることができる。
【００３１】
なお、半導体層３３の製法は、特に真空蒸着に限定されず、スパッタリング法、スピン塗布法、化学蒸着法、或いは、印刷法等を用いて、半導体層３３を形成してもよい。
【００３２】
ソース電極３４は、この半導体層３３を部分的に覆うように、ゲート絶縁層３２の表面に設けられている。ドレイン電極３５も、半導体層３３を部分的に覆うように、ゲート絶縁層３２の表面に設けられており、ソース電極３４とドレイン電極３５との間には所定の間隔が形成されている。このソース電極３４及びドレイン電極３５は、上述のゲート電極３１と同様の材料及び製法で形成されている。
【００３３】
保護層３６は、ゲート絶縁層３２の上に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されており、ゲート絶縁層３２上の半導体層３３、ソース電極３４及びドレイン電極３５を覆っている。
【００３４】
歪みゲージ４０は、図２及び図３に示すように、平面視において薄膜トランジスタ３０と重なるように、当該薄膜トランジスタ３０の保護層３６の上に設けられており、例えば、セミアディティブ法やフルアディティブ法によって保護層３６に直接形成されている。この歪みゲージ４０は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を主成分とした数μｍの厚さの金属箔膜から構成されており、図３に示すように、ゲージグリッド４１とゲージタブ４２を有している。
【００３５】
ゲージグリッド４１は、細線が狭い間隔で繰り返し折り返すパターンを有しており、このゲージグリッド４１の両端にはゲージタブ４２ａ，４２ｂが連結されている。そして、一方のゲージタブ４２ａは、保護層３６を貫通するバイアホール３６１を介して、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４に接続されており、これにより、図４に示すように、薄膜トランジスタ３０が歪みゲージ４０の一端に電気的に接続されている。一方、歪みゲージ４０の他端は接地されている。
【００３６】
なお、歪みゲージ４０の形成方法は、特に上記に限定されず、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等を用いてもよい。又は、上述の導電性インク、導電性ペースト、有機レジネート、有機導電材料等を保護層３６上に直接印刷することで、歪みゲージ４０を形成してもよい。また、バイアホール３６１は、例えば、保護層３６上に歪みゲージ４０を形成する前に、レーザ加工等により保護層３６に貫通孔を形成しておくことで、歪みゲージ４０と同時に形成することができる。
【００３７】
さらに、保護層３６の上面には絶縁層４３が積層されており、この絶縁層４３は、歪みゲージ４０を覆っている。この絶縁層４３は、保護層３６の上面に樹脂材料を塗布して硬化させることで形成されている。
【００３８】
以上に説明したｍ×ｎ個の感圧セル２０がマトリクス状に配列されることで、感知部１０が構成されている。図１に示すように、この感知部１０には、Ｙ方向に向かってｍ本の第１の配線１２が並んで配置されている。この第１の配線１２は、薄膜トランジスタ３０のドレイン電極３５に接続されており、Ｘ方向に沿って並んでいるｎ個の感圧セル１０が、第１の配線１２を介して相互に接続されている。なお、この第１の配線１２は、図２及び図３には図示されていない。また、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４に第１の配線１２を接続すると共に、当該薄膜トランジスタ３０のドレイン電極３５に歪みゲージ４０の一端を接続してもよい。
【００３９】
このｍ本の第１の配線１２は第１の走査回路７０に接続されており、第１の走査回路７０は、当該第１の配線１２を介して、感圧セル２０のドレイン電極３５に電圧Ｖａの第１の走査信号を印加することが可能となっている。また、この第１の走査回路７０は、ｍ本複数の第１の配線１２の中で接続先を切り替えることが可能となっており、ｍ本の第１の配線１２に対して第１の走査信号を順次印加することが可能となっている。
【００４０】
また、感知部１０には、Ｘ方向に向かってｎ本の第２の配線１３が並んで配置されている。この第２の配線１３は、薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１に接続されており、Ｙ方向に沿って並んでいるｍ個の感圧セル２０が、第２の配線１３を介して相互に接続されている。なお、この第２の配線１３は、図２及び図３には図示されていない。
【００４１】
このｎ本の第２の配線１３は第２の走査回路８０に接続されており、第２の走査回路８０は、当該第２の配線１３を介して、感圧セル２０の薄膜トランジスタ３０のゲート電極３１に電圧Ｖｂの第２の走査信号を印加することが可能となっている。また、この第２の走査回路８０は、ｎ本の第２の配線１３の中で接続先を切り替えることが可能となっており、ｎ本の第２の配線１３に対して第２の走査信号を順次印加することが可能となっている。
【００４２】
従って、本実施形態の圧力センサ１は、以下の動作を繰り返すことで、感知部１０に設けられた全ての感圧セル２０に対して個別に走査信号を印加することが可能となっている。これにより、感知部１０に加わる面圧をＸＹ座標系上で分解して把握することができる。
【００４３】
すなわち、図１に示すように、第１の走査回路７０が第１の走査信号Ｖａ１を印加した状態で、第２の走査回路８０が第２の走査信号をＶｂ１→Ｖｂ２→・・・→Ｖｂｎと切り替え、次いで、第１の走査回路７０が第１の走査信号Ｖａ２を印加した状態で、第２の走査回路８０が第２の走査信号をＶｂ１→Ｖｂ２→・・・→Ｖｂｎと切り替え、・・・第１の走査回路７０が第１の走査信号Ｖａｍを印加した状態で、第２の走査回路８０が第２の走査信号をＶｂ１→Ｖｂ２→・・・→Ｖｂｎと切り替える、という動作を繰り返す。
【００４４】
さらに、感知部１０には、歪みゲージ４０の両端に接続されたｍ組の第３及び第４の配線１４，１５が設けられており、この第３及び第４の配線１４，１５を介して、Ｘ方向に沿って並んでいるｎ個の感圧セル２０が圧力検出回路９０の電圧検出部９１に接続されている。この電圧検出部９１は、歪みゲージ４０の両端の電位差を計測することが可能となっている。なお、第３及び第４の配線１４，１５は、図２及び図３には図示されていない。
【００４５】
電圧検出部９１の計測結果は圧力検出回路９０の演算部９２に入力される。この演算部９２は、歪みゲージ４０の電位差に基づいて、歪みゲージ４０に印加されている圧力を演算する。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０に加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、接触の有無により押圧を検出する従来構造に必要であったギャップが不要となり、圧力センサの薄型化を図ることができる。具体的には、歪みゲージ４０は数μｍの厚さの金属層であるので、感圧部１０の総厚を３０μｍ以下とすることができる。
【００４８】
また、従来構造は接触に伴って生じる過渡電流によって薄膜トランジスタが故障するおそれがあるが、本実施形態では、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。
【００５０】
<<第２実施形態>>
図５は本発明の第２実施形態における感圧セルの断面図である。
【００５１】
本実施形態では、感圧セル２０Ｂの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における感圧セル２０Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施形態における感圧セル２０Ｂは、図５に示すように、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の下側に設けられている点で第１実施形態と相違する。
【００５３】
本実施形態では、歪みゲージ４０が絶縁性基板１１の下面に直接形成されている。この歪みゲージ４０の一方のゲージタブ４２ａは、絶縁性基板１１及びゲート絶縁膜３２を貫通するバイアホール３２１を介して、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４に接続されている。
【００５４】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０Ｂに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の下側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。
【００５７】
<<第３実施形態>>
図６は本発明の第３実施形態における感圧セルの断面図である。
【００５８】
本実施形態では、感圧セル２０Ｃの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態における感圧セル２０Ｃについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態における感圧セル２０Ｃは、図６に示すように、歪みゲージ４０と薄膜トランジスタ３０の間に樹脂基板４４が介在している点で第１実施形態と相違する。
【００６０】
本実施形態では、銅貼積層版（ＣＣＬ）の金属層を所定の形状にパターニングすることで、樹脂基板４４に歪みゲージ４０を形成する。そして、接着剤を介して樹脂基板４４を薄膜トランジスタ３０の保護層３６に積層することで、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ４０の一方のゲージタブ４２ａと、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４は、樹脂基板４４及び保護層３６を貫通するバイアホール４４１を介して接続されている。
【００６１】
なお、特に図示しないが、第２実施形態のように、樹脂基板４４を絶縁性基板１１の下面に積層することで、歪みゲージ４０を薄膜トランジスタ３０の下側に設けてもよい。
【００６２】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０Ｃに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。
【００６５】
<<第４実施形態>>
図７は本発明の第４実施形態における感圧セルの断面図である。
【００６６】
本実施形態では、感圧セル２０Ｄの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第４実施形態における感圧セル２０Ｄについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施形態における感圧セル２０Ｄは、図７に示すように、歪みゲージ４０と薄膜トランジスタ３０の間に弾性部材６０が介在している点で第１実施形態と相違する。
【００６８】
この弾性部材６０は、１００ＭＰａ以下の弾性率（ヤング率）を有するフィルム状のエラストマーである。この弾性部材を構成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等を例示することができる。
【００６９】
この弾性部材６０は、薄膜トランジスタ３０の保護層３６に積層されており、歪みゲージ４０が弾性部材６０の表面に直接形成されることで、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ４０の一方のゲージタブ４２ａと、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４は、弾性部材６０及び保護層３６を貫通するバイアホール６０１を介して接続されている。
【００７０】
なお、歪みゲージ４０を弾性部材６０の表面に形成した後に、当該弾性部材６０を薄膜トランジスタ３０に積層してもよい。また、特に図示しないが、第２実施形態のように、弾性部材６０を絶縁性基板１１の下面に積層することで、歪みゲージ４０を薄膜トランジスタ３０の下側に設けてもよい。
【００７１】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０Ｄに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、歪みゲージ４０と薄膜トランジスタ３０の間に設けられた弾性部材６０が容易に変形するので、歪みゲージ４０の感度が高まり、押圧検出の精度が一層向上する。
【００７３】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、当該歪みゲージ４０の感圧レンジや感度を調整することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態では、弾性部材６０の弾性率を変えることで、歪みゲージ４０の感圧レンジや感度を調整することもできる。
【００７６】
<<第５実施形態>>
図８は本発明の第５実施形態における感圧セルの断面図である。
【００７７】
本実施形態では、感圧セル２０Ｅの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第５実施形態における感圧セル２０Ｅについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７８】
本実施形態における感圧セル２０Ｅは、図８に示すように、歪みゲージ４０と薄膜トランジスタ３０の間に、樹脂基板４４と弾性部材６０が介在している点で第１実施形態と相違する。
【００７９】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、銅貼積層版（ＣＣＬ）の金属層を所定の形状にパターニングすることで、歪みゲージ４０を樹脂基板４４に形成する。一方、薄膜トランジスタ３０の保護層３６の上には、第４実施形態で説明した弾性部材６０を積層しておく。そして、樹脂基板４０を弾性部材６０に積層することで、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられている。この場合、歪みゲージ４０の一方のゲージタブ４２ａと、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４は、樹脂基板４４、弾性部材６０及び保護層３６を貫通するバイアホール４４２を介して接続されている。
【００８０】
なお、弾性部材６０を銅貼積層板に積層しておき、歪みゲージ４０を形成した後に当該弾性部材６０を薄膜トランジスタ３０の保護層３６に貼り付けてもよい。或いは、弾性部材６０と樹脂基板４４を薄膜トランジスタ３０に積層しておき、当該樹脂基板４４に歪みゲージ４０を直接形成してもよい。
【００８１】
また、特に図示しないが、第２実施形態のように、弾性部材６０と樹脂基板４４を絶縁性基板１１の下面に積層することで、歪みゲージ４０を薄膜トランジスタ３０の下側に設けてもよい。
【００８２】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０Ｅに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００８３】
さらに、本実施形態では、歪みゲージ４０と薄膜トランジスタ３０の間に設けられた弾性部材６０が容易に変形するので、歪みゲージ４０の感度が高まり、押圧検出の精度が一層向上する。
【００８４】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、当該歪みゲージ４０の感圧レンジや感度を調整することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態では、弾性部材６０の弾性率を変えることで、歪みゲージ４０の感圧レンジや感度を調整することもできる。
【００８７】
<<第６実施形態>>
図９は本発明の第６実施形態における感圧セルの断面図、図１０は図９に示す感圧セルの等価回路図である。
【００８８】
本実施形態では、感圧セル２０Ｆの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第６実施形態における感圧セル２０Ｆについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８９】
本実施形態における感圧セル２０Ｆは、図１０に示すように、歪みゲージ４０が組み込まれたブリッジ回路５０を備えている点で第１実施形態相違する。
【００９０】
このブリッジ回路５０は、同図に示すように、第１の直列回路５１と第２の直列回路５２を電気的に並列接続することで構成されている。第１の直列回路５１は、第１の固定抵抗５１１と第２の固定抵抗体５１２を電気的に直列接続して構成されている。また、第２の直列回路５２は、歪みゲージ４０と第３の固定抵抗体５２１を電気的に直列接続して構成されている。
【００９１】
図９に示すように、第１の固定抵抗体５１１は、薄膜トランジスタ３０の保護層３６の上に直接設けられている。この第１の固定抵抗体５１１は、カーボンペーストを印刷して硬化させることで形成されており、歪みゲージ４０と同一層上に設けられている。特に図示しないが、第２及び第３の固定抵抗体５１２，５２１も薄膜トランジスタ３０の保護層３６上に直接形成されており、ブリッジ回路５０全体が保護層３６上に設けられている。なお、第１〜第３の固定抵抗体５１１，５１２，５２１を絶縁樹脂材料や導電性高分子材料で構成してもよい。
【００９２】
このブリッジ回路５０の第１の接続点５３１は薄膜トランジスタ３０のソース電極３４に接続されており、第２の接続点５３２は接地されている。一方、ブリッジ回路５０の第３の接続点５３３は、第３の配線１４を介して電圧検出部９１に接続されており、第４の接続点５３４も第４の配線１５を介して電圧検出部９１に接続されている。そして、本実施形態では、圧力検出回路９０の電圧検出部９１は、ブリッジ回路５０の出力を計測し、演算部９２はこの出力に基づいて感圧セル２０Ｆに印加されている圧力を検出する。なお、薄膜トランジスタ３０のソース電極３４に第１の配線１２を接続すると共に、当該薄膜トランジスタ３０のドレイン電極３５にブリッジ回路５０の第１の接続点５３１を接続してもよい。
【００９３】
ブリッジ回路５０の第１の接続点５３１は、第１の固定抵抗体５１１と歪みゲージ４０の間に位置しており、第２の接続点５３２は、第２の固定抵抗体５１２と第３の固定抵抗体５２１との間に位置しており、第３の接続点５３３は、第１の固定抵抗体５１１と第２の固定抵抗体５１２との間に位置しており、第４の接続点５３４は、歪みゲージ４０と第３の固定抵抗体５２１との間に位置している。
【００９４】
なお、特に図示しないが、第２実施形態のように、ブリッジ回路６０を絶縁性基板１１の下面に形成することで、歪みゲージ４０を薄膜トランジスタ３０の下側に設けてもよい。また、特に図示しないが、第３〜第５実施形態のように、ブリッジ回路５０と薄膜トランジスタ３０との間に、樹脂基板４４や弾性部材６０を介在させてもよい。
【００９５】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、感圧セル２０Ｆに加わる圧力の強弱の度合を連続的に把握することができ、出力分解能を高めることができる。また、歪みゲージ４０が薄膜トランジスタ３０の上側に設けられているので、歪みゲージ４０を高密度に配置することができ、面分解能を高めることができる。そのため、高い精度で押圧を検出することが可能となる。
【００９６】
さらに、本実施形態では、感圧セル２０Ｆに印加された圧力を、ブリッジ回路５０の出力に基づいて検出するので、出力分解能を更に高めることができる。
【００９７】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０を用いて押圧を検出するので、圧力センサの薄型化を図ると共に、過渡電流による薄膜トランジスタの故障を抑制することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、歪みゲージ４０の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することができる。
【００９９】
さらに、本実施形態では、ブリッジ回路５０の固定抵抗体５１１，５１２，５２１の寸法を変えることで、感圧レンジや感度を調整することもできる。
【０１００】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…圧力センサ
１０…感知部
１１…絶縁性基板
１２〜１５…第１〜第４の配線
２０〜２０Ｆ…感圧セル
３０…薄膜トランジスタ
３１…ゲート電極
３２…ゲート絶縁膜
３３…半導体層
３４…ソース電極
３５…ドレイン電極
３６…保護層
４０…歪みゲージ
４１…ゲージグリッド
４２…ゲージタブ
４３…絶縁層
４４…樹脂基板
５０…ブリッジ回路
５１１…第１の固定抵抗体
６０…弾性部材
７０…第１の走査回路
８０…第２の走査回路
９０…圧力検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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