(57)【要約】【課題】剪断力の入力有無及び入力された剪断力の方向を検出できる圧力センサを提供する。【解決手段】厚さ方向に互いに対向する第１基準面と第２基準面、前記第１基準面から前記第２基準面に向かって突出した第１突起、前記第１突起上の第１電極、前記第１電極上の第１圧力感知層、前記第２基準面から前記第１基準面に向かって突出した第２突起、及び、前記第２突起上の第２電極、を含み、前記第１突起と前記第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に互いに対向する第１基準面と第２基準面、
前記第１基準面から前記第２基準面に向かって突出した第１突起、
前記第１突起上の第１電極、
前記第１電極上の第１圧力感知層、
前記第２基準面から前記第１基準面に向かって突出した第２突起、及び
前記第２突起上の第２電極を含み、
前記第１突起と前記第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される、圧力センサ。
【請求項２】
第１基板、前記第１基板上に配置された第１突起、前記第１突起上の第１電極、及び前記第１電極上の第１圧力感知層を含む第１センサ部材と、
第２基板、前記第２基板上に配置された第２突起、及び前記第２突起上に配置された第２電極を含む第２センサ部材と、を含み、
前記第１センサ部材と前記第２センサ部材は、前記圧力感知層と前記第２電極とが互いに対向するように配置され、
前記第１突起と前記第２突起とは、少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される、圧力センサ。
【請求項３】
前記第１突起の中心は前記第２突起の中心から平面視で第１方向に離隔して位置する、請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記第１方向を基準として、前記第１突起の中心と前記第２突起の中心との離隔距離は前記第１突起の幅と前記第２突起の幅との和よりも小さい、請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第１突起と前記第２突起は、前記第１方向に位置する一側の側面、及び前記第１方向の反対である第２方向に位置する他側の側面を含み、
前記第１突起の前記他側の側面は前記第２突起と前記厚さ方向に重畳しない、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第１突起の前記他側の側面は、前記第２突起の前記一側の側面から前記第１方向に離隔して位置する、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記第１突起と前記第２突起は、前記第１方向に位置する一側の側面、及び前記第１方向の反対である第２方向に位置する他側の側面を含み、
前記第１突起の他側の側面は前記第２突起と前記厚さ方向に重畳する、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記第１突起の中心は前記第２突起の中心から平面視で第１方向に離隔して位置し、
前記第１電極及び前記第１圧力感知層が配置されていない前記第１基準面上の第１開口領域、及び
前記第２電極が配置されていない前記第２基準面上の第２開口領域をさらに含み、
前記第２突起の中心は前記第１開口領域と重畳し、
前記第１突起の中心は前記第２開口領域と重畳する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項９】
非加圧状態で、前記第１突起の中心は前記第２基準面と離隔し、
前記第２突起の中心は前記第１基準面と離隔する、請求項８に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
厚さ方向への加圧状態で、少なくとも前記第１突起の中心は前記第２基準面と接触し、少なくとも前記第２突起の中心は前記第１基準面と接触する、請求項９に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記第２突起が前記第１方向にしきい値以上の剪断力を受けると、前記第２突起は、前記第１突起側に近接して、その結果、前記第１突起上の前記第１電極上の前記第１圧力感知層と、前記第２突起上の前記第２電極とが相互に接する、請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記第１圧力感知層は、圧力に応じて抵抗が変化する圧力敏感物質を含む、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記第２電極上の第２圧力感知層をさらに含む、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記第１突起と前記第２突起は各々ドーム形状を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記第１圧力感知層上の絶縁層をさらに含み、
前記第１電極及び前記第１圧力感知層は、前記第２突起に対向する領域にまで延び、
前記絶縁層は、前記第２突起に対向する領域の前記第１圧力感知層を覆う、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記第２電極上の絶縁層をさらに含み、
前記第２電極は、前記第１突起に対向する領域にまで延長され、
前記絶縁層は、前記第１突起に対向する領域上の前記第２電極を覆う、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１７】
前記第１圧力感知層上に配置された絶縁パターンとして、前記第１突起の中心と重畳し、前記第１突起の側面部と重畳しない第１絶縁パターンをさらに含む、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１８】
前記第２電極上に配置された絶縁パターンとして、前記第２突起の中心と重畳し、前記第２突起の側面部と重畳しない第２絶縁パターンをさらに含む、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１９】
前記第１突起の中心は前記第２突起の中心から平面視で第１方向に離隔して位置し、
前記第１電極及び前記第１圧力感知層が配置されていない前記第１基板上の第１開口領域と、
前記第２電極が配置されていない前記第２基板上の第２開口領域と、をさらに含み、
前記第２突起の中心は前記第１開口領域と重畳し、前記第１突起の中心は前記第２開口領域と重畳する、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項２０】
複数の感知セルを含む圧力センサであって、
第１延長方向に延びた複数の第１電極と、
前記第１電極の延長方向と交差する第２延長方向に延びた複数の第２電極と、
前記各第１電極と前記各第２電極とが交差する領域に定義されるサブ感知領域と、を含んでなり、
前記感知セルは、互いに隣接して配置され、互いに異なる方向の剪断力を感知する複数の前記サブ感知領域を含み、
前記各サブ感知領域は、
厚さ方向に互いに対向する第１基準面と第２基準面、
前記第１基準面から前記第２基準面に向かって突出した複数の第１突起、
前記複数の第１突起上の前記第１電極、
前記第１電極上の第１圧力感知層、
前記第２基準面から前記第１基準面に向かって突出した複数の第２突起、及び
前記複数の第２突起上の前記第２電極を含み、
隣接する前記第１突起と前記第２突起は突起対をなし、
前記突起対をなす前記第１突起と前記第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される、圧力センサ。
【請求項２１】
前記複数のサブ感知領域は、第１方向の剪断力を感知する第１サブ感知領域を含み、
前記第１サブ感知領域における前記第１突起の中心は、前記突起対をなす前記第２突起の中心よりも前記第１方向に位置する、請求項２０に記載の圧力センサ。
【請求項２２】
前記複数のサブ感知領域は、前記第１方向とは異なる第２方向の剪断力を感知する第２サブ感知領域をさらに含み、
前記第２サブ感知領域における前記第１突起の中心は、前記突起対をなす前記第２突起の中心よりも前記第２方向に位置する、請求項２１に記載の圧力センサ。
【請求項２３】
前記複数のサブ感知領域は、第１方向の剪断力を感知する第１サブ感知領域、第２方向の剪断力を感知する第２サブ感知領域、第３方向の剪断力を感知する第３サブ感知領域、及び第４方向の剪断力を感知する第４サブ感知領域を含み、
前記第１乃至第４方向は、平面視の方向であって、互いに異なる方向である、請求項２１に記載の圧力センサ。
【請求項２４】
前記第１方向乃至前記第４方向は、平面視での上、下、左、及び右方向の何れかである、請求項２３に記載の圧力センサ。
【請求項２５】
前記感知セルは、厚さ方向の圧力を感知する加圧感知領域をさらに含む、請求項２４に記載の圧力センサ。
【請求項２６】
前記第２サブ感知領域は前記第１サブ感知領域の前記第１延長方向に隣接配置され、
前記第３サブ感知領域は前記第１サブ感知領域の前記第２延長方向に隣接配置され、
前記第４サブ感知領域は前記第３サブ感知領域の前記第１延長方向に隣接配置される、請求項２３に記載の圧力センサ。
【請求項２７】
前記第１サブ感知領域は前記第２サブ感知領域と同じ前記第１電極を共有し、
前記第３サブ感知領域は前記第４サブ感知領域と同じ前記第１電極を共有する、請求項２６に記載の圧力センサ。
【請求項２８】
前記第１サブ感知領域は前記第３サブ感知領域と同じ前記第２電極を共有し、
前記第２サブ感知領域は前記第４サブ感知領域と同じ前記第２電極を共有する、請求項２７に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに係り、より詳細には、剪断力をセンシングする圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザに映像を提供するスマートフォン、タブレットＰＣ、デジタルカメラ、ノートパソコン、ナビゲーション及び多機能テレビ（ｓｍａｒｔ  ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）などの電子機器は、映像を表示するための表示装置を含む。表示装置は、映像を生成して表示する表示パネル、及びさまざまな入力装置を含む。
【０００３】
最近では、スマートフォンやタブレットＰＣを中心にタッチ入力を認識するタッチパネルが表示装置に多く適用されている。タッチ方式の便利さの故に、タッチパネルは既存の物理的な入力装置であるキーパッドなどを代替する傾向にある。
【０００４】
タッチパネルからさらに進んで、圧力センサを表示装置に装着して様々な入力を実現するための研究が行われている。通常、圧力センサは厚さ方向の圧力を検出する。厚さ方向の入力だけでも一部のＵＩ（ユーザ・インタフェイス）を実現できるが、さらに多様でリアルなＵＩを実現するためには、様々な方向の力を区分された入力として認識する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、剪断力の入力有無及び入力された剪断力の方向を検出できる圧力センサを提供することである。
【０００６】
本発明の課題は上述した課題に限定されず、上述していない別の技術的課題も以下の記述から当業者には明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明に係る圧力センサは、
厚さ方向に互いに対向する第１基準面と第２基準面、前記第１基準面から前記第２基準面に向かって突出した第１突起、前記第１突起上の第１電極、前記第１電極上の第１圧力感知層、前記第２基準面から前記第１基準面に向かって突出した第２突起、及び、前記第２突起上の第２電極、を含み、
前記第１突起と前記第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される。
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明に係る圧力センサは、
第１基板、前記第１基板上に配置された第１突起、前記第１突起上の第１電極、及び前記第１電極上の第１圧力感知層を含む第１センサ部材と、第２基板、前記第２基板上に配置された第２突起、及び、前記第２突起上に配置された第２電極を含む第２センサ部材、を含み、
前記第１センサ部材と前記第２センサ部材は、前記圧力感知層と前記第２電極とが互いに対向するように配置され、
前記第１突起と前記第２突起とは、少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互いに違いに配置される。
【０００９】
上記の課題を解決するためになされた本発明に係る圧力センサは、複数の感知セルを含む圧力センサであって、
第１延長方向に延びた複数の第１電極と、前記第１電極の延長方向と交差する第２延長方向に延びた複数の第２電極と、前記各第１電極と前記各第２電極とが交差する領域に定義されるサブ感知領域と、を含んでなり、
前記感知セルは、互いに隣接して配置され、互いに異なる方向の剪断力を感知する複数の前記サブ感知領域を含み、
前記各サブ感知領域は、厚さ方向に互いに対向する第１基準面と第２基準面、前記第１基準面から前記第２基準面に向かって突出した複数の第１突起、前記複数の第１突起上の前記第１電極、前記第１電極上の第１圧力感知層、前記第２基準面から前記第１基準面に向かって突出した複数の第２突起、及び、前記複数の第２突起上の第２電極を含み、
隣接する前記第１突起と前記第２突起は突起対をなし、前記突起対をなす前記第１突起と前記第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る圧力センサによれば、第１突起と第２突起とは少なくとも部分的に重畳しないように平面視で互い違いに配置されているので、剪断力の有無を効果的に検出し、剪断力の方向及び大きさを容易に測定することができる。
【００１１】
本発明の実施形態に係る効果は以上で例示された内容によって限定されず、さらに様々な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１圧力感知層の圧力に対する電気抵抗を示すグラフである。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。
【図１２】図１１の感知セルの拡大図である。
【図１３】図１２の第１センサ部材の平面配置図である。
【図１４】図１２の第２センサ部材の平面配置図である。
【図１５】図１２のＸＶ−ＸＶ’線に沿った断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る圧力センサの剪断力センシング及び情報活用方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】平面視右方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図である。
【図１８】平面視左方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図である。
【図１９】平面視下方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図である。
【図２０】平面視上方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る圧力センサの第１センサ部材の平面配置図である。
【図２２】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。
【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ’線に沿った断面図である。
【図２４】本発明の別の実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。
【図２５】本発明の様々な実施形態に係る圧力センサの概略的な平面配置図である。
【図２６】本発明の様々な実施形態に係る圧力センサの概略的な平面配置図である。
【図２７】本発明の様々な実施形態に係る圧力センサの概略的な平面配置図である。
【図２８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の様々な実施形態に係る圧力センサを含む電子装置を示す概略図である。
【図２９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の様々な実施形態に係る圧力センサを含む電子装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る圧力センサは、第１電極、第２電極、及び少なくとも一つの圧力感知層を含む。第１電極と第２電極は互いに分離された別個の電極である。第１電極及び第２電極のうち、何れか一方は駆動電極であり、もう一方はセンシング電極である。第１電極と第２電極は互いに直接接触していないが、第１電極と第２電極は圧力感知層を挟んで近接して配置される。特定の状態、例えば加圧状態の場合、第１電極と圧力感知層の一面とが接触し、第２電極と圧力感知層の他面とが接触し、第１電極と第２電極との間に電圧が印加された場合、圧力感知層を介して第１電極と第２電極との間に電流が流れ得る。
【００１４】
以下、添付図面を参照して具体的な実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面図である。図１の（ａ）は非加圧状態での圧力センサ、図１の（ｂ）は厚さ方向に加圧された状態の圧力センサ、図１の（ｃ）は厚さ方向及び水平方向に同時に加圧された状態の圧力センサを各々示す。
【００１５】
図１の（ａ）を参照すると、圧力センサ１は、互いに対向する第１センサ部材１０と第２センサ部材２０、及びサポータ３０を含む。第１センサ部材１０と第２センサ部材２０は各々、平板状の第１基板１１と第２基板２１を含み、第１基板１１と第２基板２１は各々、フィルム、シート、プレート、板、パネル、又は積層膜の何れかであるが、これらに限定されない。
【００１６】
第１基板１１と第２基板２１は、第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に一定の間隔を置いて離隔配置される。第１基板１１と第２基板２１との間にはサポータ３０が配置され、これらの間の間隔を維持する。サポータ３０は第１基板１１及び第２基板２１の側部に配置される。サポータ３０は、平面視において、第１基板１１と第２基板２１のエッジに沿って配置される。サポータ３０の様々な配置及び形状については、図２５乃至図２７を参照して後述する。
【００１７】
第１センサ部材１０は、第１基板１１、第１基板１１上に配置された第１突起１２、第１突起１２上に配置された第１電極１３、及び第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４を含む。第２センサ部材２０は、第２基板２１、第２基板２１上に配置された第２突起２２、及び第２突起２２上に配置された第２電極２３を含む。
【００１８】
第１基板１１と第２基板２１は互いに向かい合うように対向する。互いに向かい合う対向面を各基板１１、２１の一面として定義し、外側を向く面を各基板１１、２１の他面として定義すれば、第１突起１２は第１基板１１の一面上に配置され、第２突起２２は第２基板２１の一面上に配置される。
【００１９】
圧力センサ１に対する力又は圧力の入力は、図示の如く、第２基板２１の他面を介して提供される。その際、第１基板の他面は固定されており、第１基板の他面を介して該入力に対する抗力（反作用入力）が提供される。しかし、これに限定されず、力又は圧力の入力は、第１基板１１の他面を介して提供される場合もあり、その際は、第２基板の他面は固定されており、第２基板の他面を介して該入力に対する抗力（反作用入力）が提供される。第１基板１１の他面及び第２基板２１の他面の両方を介して提供される場合もあり、その場合は、方向が反対でサイズが同一の入力が双方の他面を介して各々提供される。以下、この種の反作用入力（抗力）については記述を省略する。
【００２０】
第１基板１１と第２基板２１は各々ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリアクリレート（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリノルボルネン（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）系の物質の何れかを含む。一実施形態において、第１基板１１と第２基板２１は各々ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）フィルム又はポリイミドフィルムからなる。しかし、これに限定されず、第１基板１１と第２基板２１はガラス、石英などからなる場合もあり、有機絶縁膜又は無機絶縁膜などの絶縁膜からなる場合もある。
【００２１】
第１突起１２は、第１基板１１から第１厚さ方向Ｚ１に突出するように配置される。第１突起１２は、第１基板１１の一面を基準面にして、そこから第１厚さ方向Ｚ１に突出する。ここで、第１厚さ方向Ｚ１は第１基板１１から第２基板２１に向かう方向である。
【００２２】
第２突起２２は、第２基板２１からの第２厚さ方向Ｚ２に突出するように配置される。第２突起２２は、第２基板２１の一面を基準面にして、そこから第２厚さ方向Ｚ２に突出する。ここで、第２厚さ方向Ｚ２は第２基板２１から第１基板１１に向かう方向である。
【００２３】
第１突起１２と第２突起２２は絶縁材料からなる。第１突起１２と第２突起２２は有機物質又は無機物質からなる。例えば、第１突起１２と第２突起２２はポリアクリル系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、又はポリイミド系樹脂などからなり、若しくはシリコン化合物からなる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、第１突起１２と第２突起２２は、弾性を有する物質からなる。第１突起１２と第２突起２２が所定の弾性を有する場合、厚さ方向の加圧や剪断力（ｓｈｅａｒ  ｆｏｒｃｅ）など、外部から加わる力をある程度吸収して圧力センサ１の構成の破損を防止でき、且つ、加圧による変形の後に元の形状に復元できる。
【００２５】
第１突起１２と第２突起２２は、これに限定されないが、ドーム状、ピラミッド形の四角柱状、円柱状などの何れかの形状を有する。図面では、第１突起１２と第２突起２２がドーム状である場合が例示されている。
【００２６】
一実施形態において、第１突起１２と第２突起２２の幅（下端部の直径）は各々１００μｍ〜５００μｍである。第１突起１２と第２突起２２の高さは各々１００μｍ〜５００μｍである。
【００２７】
第１突起１２と第２突起２２は各々実質的に同一の形状と大きさを有し得る。
第１突起１２と第２突起２２は、第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２において、少なくとも部分的に重畳しないように配置される。つまり、第１突起１２と第２突起２２は平面視で互い違いに配置できる。互い違いに配置された第１突起１２と第２突起２２は一つの突起対を成す。図１では、説明の便宜上、一つの突起対のみを示したが、２以上の突起対が配置され得る。
【００２８】
第１突起１２の中心１２ｃと第２突起２２の中心２２ｃは、第１（第２）水平方向Ｘ１（Ｘ２）に一定の間隔ｄをもって離隔する。例えば、第１突起１２の中心１２ｃは第２突起２２の中心２２ｃから第１水平方向Ｘ１に離隔して位置し、第２突起２２の中心２２ｃは第１突起１２の中心１２ｃから第１水平方向Ｘ１と反対の第２水平方向Ｘ２に離隔して位置する。
【００２９】
但し、第１突起１２と第２突起２２とが第１（第２）水平方向Ｘ１（Ｘ２）にあまり遠く離隔していると、剪断力によってこれらが密着し難いので、その離隔間隔ｄは所定の範囲内にあることが好ましい。例えば、第１水平方向Ｘ１を基準として、第１突起１２の中心１２ｃと第２突起２２の中心２２ｃとの距離ｐは、第１突起１２の幅と第２突起２２の幅との和よりも小さい。
【００３０】
ここで、第１突起１２の中心１２ｃと第２突起２２の中心２２ｃは各々第１突起１２と第２突起２２の幅方向の中心（中央）を意味する。第１突起１２と第２突起２２は各々その中心１２ｃ、２２ｃで最大突出高さを有する。
【００３１】
上述した第１突起１２と第２突起２２が第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に「少なくとも部分的に重畳しない」という場合は、完全に重畳しない場合と、一部のみ重畳する場合を含む。図１では、非加圧状態で第１突起１２と第２突起２２が第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に完全に重畳しない場合を例示する。
【００３２】
第１突起１２と第２突起２２において第１水平方向Ｘ１を「一側」、第２水平方向Ｘ２を「他側」として定義すれば、第１突起１２と第２突起２２とが完全に重畳しない場合、第１突起１２の他側の側面１２ｂは第２突起２２と重畳せず、第２突起２２の一側の側面２２ａは第１突起１２と重畳しない。ここで、「一側の側面」と「他側の側面」は各々該当水平方向に沿って最外側に位置する側面であって、例えばドーム状の突起の下端部付近の側面を意味する。第１突起１２の他側の側面１２ｂと第２突起２２の一側の側面２２ａとの間の第１、第２水平方向Ｘ１、Ｘ２における離隔距離ｄは、第１突起１２（又は第２突起２２）の幅よりも小さい場合があり、さらに、第１突起１２（又は第２突起２２）の幅の半分以下の場合もある。図面において、未説明符号「１２ａ」は第１突起１２の一側の側面を示し、未説明符号「２２ｂ」は第２突起２２の他側の側面を示す。
【００３３】
第１突起１２上には第１電極１３が配置される。第１電極１３は、第１突起１２を覆い、第１突起１２の側面から延びて、第１突起１２が配置されていない第１基板１１の一面上にまで配置される。第１電極１３は、第１基板１１の一面上の一部領域（第２突起２２の中心２２ｃに対向する領域を含む）には配置されない。第１電極１３が配置されない領域は第１開口領域ＯＰ１として定義される。第１開口領域ＯＰ１において、第１基板１１の一面は第１電極１３によって覆われずに露出する。第１開口領域ＯＰ１は、対向する第２突起２２の中心２２ｃと重畳する。さらに、第１開口領域ＯＰ１は第２突起２２全体と重畳し得る。第１開口領域ＯＰ１の幅は第２突起２２の幅と同じか又はそれより大きい。一実施形態において、第１開口領域ＯＰ１の幅は、第２突起２２の幅の１倍乃至４倍であり得、例えば約２倍であるが、これに限定されない。
【００３４】
第２突起２２上に第２電極２３が配置される。第２電極２３は、第２突起２２を覆い、第２突起２２の側面から延びて、第２突起２２が配置されていない第２基板２１の一面上にまで配置される。第２電極２３は、第２基板２１の一面上の一部領域（第１突起１２の中心１２ｃに対向する領域を含む）には配置されない。第２電極２３が配置されない領域は第２開口領域ＯＰ２として定義される。第２開口領域ＯＰ２において、第２基板２１の一面は第２電極２３によって覆われずに露出する。第２開口領域ＯＰ２は、対向する第１突起１２の中心１２ｃと重畳する。さらに、第２開口領域ＯＰ２は第１突起１２全体と重畳し得る。第２開口領域ＯＰ２の幅は第１突起１２の幅と同じか又はそれよりも大きい。一実施形態において、第２開口領域ＯＰ２の幅は、第１突起１２の幅の１倍乃至４倍であり得、例えば約２倍であるが、これに限定されない。
【００３５】
第１開口領域ＯＰ１と第２開口領域ＯＰ２は各々、平面視で円形、楕円形、長方形などの形状を有することができ、その他に様々な形状が適用できる。第１及び第２開口領域ＯＰ２が一側方向に細長い形状を有するとき、長手の方向は上述した第１、第２水平方向Ｘ１、Ｘ２と同一であり得る。
【００３６】
第１開口領域ＯＰ１の他側の一部と第２開口領域ＯＰ２の一側の一部とは第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に沿って重畳し得る。
【００３７】
第１電極１３及び第２電極２３は各々、例えば銀Ａｇ、銅Ｃｕなどの導電性物質を含む。第１電極１３と第２電極２３は各々スクリーン印刷方式で形成されるが、これに限定されない。幾つかの実施形態において、第１電極１３及び第２電極２３は、例えばＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電性酸化膜からなるか、又は、例えばナノワイヤー、カーボンナノチューブ、導電性高分子などの透明な導電性物質からなる。
【００３８】
第１電極１３及び第２電極２３の厚さは、２μｍ〜８μｍであり得、例えば約４μｍであるが、これに限定されない。
【００３９】
第１電極１３上には第１圧力感知層１４が配置される。第１圧力感知層１４は第１電極１３と実質的に同じパターン形状を有することができる。この場合、第１基板１１の一面は、第１開口領域ＯＰ１において、第１圧力感知層１４にも覆われずに露出する。
【００４０】
第１圧力感知層１４は圧力敏感物質を含む。圧力敏感物質はニッケル、アルミニウム、錫、銅などの金属ナノパーティクル、又はカーボンを含むる。圧力敏感物質は、粒子としてポリマー樹脂内に配置されるが、これに限定されない。
【００４１】
第１圧力感知層１４は、これに限定されないが、第１電極１３よりも厚い。第１圧力感知層１４の厚さは、４μｍ〜１２μｍであり得、例えば約８μｍである。
【００４２】
図２は本発明の一実施形態に係る第１圧力感知層の圧力に対する電気抵抗を示すグラフである。
図２を参照すると、第１圧力感知層１４は、加わる圧力が大きくなるほど電気抵抗が低くなるので、このような特性を用いて、圧力が印加されたか否か、及び印加された圧力の大きさをセンシングできる。
【００４３】
例えば、第１電極１３に駆動電圧を印加し、接地された第２電極２３に流れる電流量をセンシングすると仮定すれば、図１の（ａ）に示すように、非加圧状態では、第１電極１３と第２電極２３が互いに離隔して電気的にオープンされているので、第１電極１３から第２電極２３へ電流が流れない。
【００４４】
図１の（ｂ）に示すように、第２基板２１の他面から第２厚さ方向Ｚ２に力が加わって第１基板１１と第２基板２１との離隔距離が減少すると、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４が、第２開口領域ＯＰ２によって露出した第２基板２１の一面に当接し、第２突起２２上の第２電極２３が、第１開口領域ＯＰ１によって露出した第１基板１１の一面に当接する。第２厚さ方向Ｚ２の加圧力が増加するほど、第１圧力感知層１４に伝達される圧力が増加して、第１圧力感知層１４は抵抗が減少する。しかし、第１圧力感知層１４は、第２開口領域ＯＰ２の第２基板２１の一面に当接しているだけであり、第２電極２３とは電気的にオープンされているので、第１電極１３に駆動電圧を印加しても、第２電極２３には電流が流れない。
【００４５】
図１の（ｃ）に示すように、第２厚さ方向Ｚ２の力と第１水平方向Ｘ１の力（剪断力）とが同時に作用すると、第２突起２２が一側方向に移動し、しきい値以上の力（剪断力）が加わると、第２突起２２上の第２電極２３と、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とが接触することになる。剪断力が相対的に弱い場合は、第１圧力感知層１４に伝達される圧力が相対的に小さく、第１圧力感知層１４の抵抗が相対的に高いので第２電極２３に電流が殆ど流れないが、剪断力が強い場合は、第１圧力感知層１４に伝達される圧力が相対的に大きく、第１圧力感知層１４の抵抗が相対的に低いので第１、第２電極間に電圧が印加されると第１電極１３から第１圧力感知層１４を介して第２電極２３側へ電流が発生する。よって、第２電極２３でセンシングされた電流量を検出すると、第１水平方向の剪断力の有無及びその大きさを判別できる。
【００４６】
図示された例とは逆に第２水平方向Ｘ２に力が加わる場合、第１突起１２の中心１２ｃと第２突起２２の中心２２ｃとの距離ｐがさらに遠くなるので、第１電極１３と第２電極２３が第１圧力感知層１４を挟んで接触しないから、第２電極２３からセンシング電流が検出されない。このような方向の剪断力を感知するためには、第１突起１２と第２突起２２の位置が第１水平方向Ｘ１（Ｘ２）で見て入れ替わっていることが好ましい。このように、様々な方向（水平方向）の剪断力を検出及び感知するためには、第１突起１２と第２突起２２の相対的な位置が多様に配置される必要があるが、これに対する実施形態が図１１以下に示されており、具体的な説明は後述される。
【００４７】
図３は本発明の他の実施形態に係る圧力センサの断面図である。図３の（ａ）は非加圧状態での圧力センサ１、図３の（ｂ）は第２厚さ方向Ｚ２の加圧状態の圧力センサ１、図３の（ｃ）は第２厚さ方向Ｚ２及び第１水平方向Ｘ１の加圧状態の圧力センサ１を各々示す。
【００４８】
図３の実施形態は非加圧状態で第１突起１２と第２突起２２とが第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に部分的に重畳している場合を例示する。
図３の（ａ）を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿１は非加圧状態で第１突起１２と第２突起２２とが平面視で部分的に重畳する。
【００４９】
具体的には、第１突起１２の他側の側面１２ｂは第２突起２２と重畳し、第２突起２２の一側の側面２２ａは第１突起１２と重畳する。ここで、第１突起１２の他側の側面１２ｂと重畳する第２突起２２の部分は第２突起２２の中心２２ｃから一側（第１水平方向Ｘ１）に位置する部分であり、第２突起２２の一側の側面２２ａと重畳する第１突起１２の部分は第１突起１２の中心１２ｃから他側（第２水平方向Ｘ２）に位置する部分である。第１突起１２と第２突起２２とが重畳する水平方向の幅は、第１突起１２（又は第２突起２２）の幅の半分よりも小さい。特定の実施形態において、第２突起２２の一側の側面２２ａと第１突起１２の他側の側面１２ｂとは、第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２で見て重畳し、互いに整列する。
【００５０】
図３の（ｂ）を参照すると、第２基板２１の他面から第２厚さ方向Ｚ２に力が加わって第１基板１１と第２基板２１との離隔距離が減少すると、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４が、第２開口領域ＯＰ２によって露出した第２基板２１の一面に当接し、第２突起２２上の第２電極２３が、第１開口領域ＯＰ１によって露出した第１基板１１の一面に当接する。この場合、第２突起２２の一側部位（中心２２ｃから第１水平方向Ｘ１に位置する部分）上に配置された第２電極２３と、第１突起１２の他側部位（中心１２ｃから第２水平方向Ｘ２に位置する部分）上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とは互いに接触する。しかし、傾斜した角度で接触するので、第１圧力感知層１４が十分な圧力を受けず、それにより第１圧力感知層１４の抵抗が高いため、第１、第２電極間に電圧が印加された場合、第２電極２３には電流が流れないか少量の電流しか流れない。
【００５１】
図３の（ｂ）において第１基板１１と第２基板２１とが近づくとき、重畳する第１突起１２の突出部分と第２突起２２の突出部分とが相互に近接して、加圧された後も厚さ方向にさらに加圧される場合、第２基板２１の第２突起２２が第１突起１２の他側方向に押される。それにより、これに限定されないが、図示の如く、第２基板２１が第１基板１１に比べて他側に一定の程度押される。
【００５２】
図３の（ｃ）に示すように、第２厚さ方向Ｚ２の力と第１水平方向Ｘ１の力（剪断力）とが同時に作用すると、第２突起２２が一側方向に移動して第２突起２２上の第２電極２３と、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とが強く接触することになる。剪断力が大きいほど第１圧力感知層１４への印加圧力が大きくなり、それにより第１圧力感知層１４の抵抗が低くなって第１電極１３から第１圧力感知層１４を介して第２電極２３側に電流が流れる。図３の（ｃ）の状態で第２電極２３に流れる電流は、図３の（ｂ）の状態で第２電極２３に流れる電流とは大きさが異なり、互いに区別できるので、電流量の検出によって剪断力が印加されたか否か、及びその大きさを判別できる。
【００５３】
図４は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図４の（ａ）は非加圧状態での圧力センサ１＿２、図４の（ｂ）は第１水平方向Ｘ１の加圧状態での圧力センサ１＿２を各々示す。
図４の実施形態は、非加圧状態で第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２に第１基板１１と第２基板２１との間隔が既に狭められていることもあることを例示する。
【００５４】
図４の（ａ）を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１は、非加圧状態で、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４が、第２開口領域ＯＰ２によって露出した第２基板２１の一面に当接し、第２突起２２上の第２電極２３が、第１開口領域ＯＰ１によって露出した第１基板１１の一面に当接している。第２突起２２の一側部位上に配置された第２電極２３と、第１突起１２の他側部位上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とは互いに接することができる。しかし、傾斜した角度で接するので、第１圧力感知層１４が十分な圧力を受けず、それにより第１圧力感知層１４の抵抗が高いので、第２電極２３には電流が流れないか少量の電流しか流れない。
【００５５】
図４の（ｂ）に示すように、水平方向である第１水平方向Ｘ１の力（剪断力）が作用すると、第２突起２２が一側方向に移動して第２突起２２上の第２電極２３と、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とが強く接触することになる。剪断力が大きいほど第１圧力感知層１４への印加圧力が大きくなり、それにより第１圧力感知層１４の抵抗が低くなって第１、第２電極間に電圧が印加されると第１電極１３から第１圧力感知層１４を介して第２電極２３側に電流が流れ、これにより剪断力が印加されたか否か、及びその大きさを判別できる。
【００５６】
以下、圧力センサの様々な実施形態について説明する。
図５は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図５を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿３は、第１センサ部材１０だけでなく、第２センサ部材２０＿３も圧力感知層を含むという点で、図１の実施形態とは異なる。
【００５７】
具体的に説明すると、圧力センサ１＿５の第２センサ部材２０＿３の第２電極２３上に第２圧力感知層２４が配置される。第２圧力感知層２４は、第２電極２３と実質的に同じパターン形状を有する。この場合、第２基板２１の一面は、第２開口領域ＯＰ２において、第２圧力感知層２４にも覆われずに露出する。
【００５８】
第２圧力感知層２４は、第１圧力感知層１４と同様に、圧力敏感物質を含む。第２圧力感知層２４は、第１圧力感知層１４と同一の機能を行う。
【００５９】
図５の実施形態の場合、剪断力によって第２突起２２が第１突起１２側に移動すると、第２突起２２上の第２電極２３上に配置された第２圧力感知層２４と、第１突起１２上の第１電極１３上に配置された第１圧力感知層１４とが接触することになる。第１圧力感知層１４と第２圧力感知層２４に伝達される圧力の大きさに応じてこれらの抵抗が変わり、抵抗が低くなると、第１、第２電極間に電圧が印加された場合、第１電極１３から第１圧力感知層１４及び第２圧力感知層２４を介して第２電極２３側に電流が発生する。よって、第２電極２３でセンシングされた電流量を検出すると、第１水平方向Ｘ１の剪断力の有無及びその大きさを判別できる。
【００６０】
図６は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図６を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿４は、第１開口領域と第２開口領域なしに第１電極１３＿４、第１圧力感知層１４＿４及び第２電極２３＿４が形成され、第１開口領域及び第２開口領域の位置に各々絶縁膜１５、２５が配置されたという点で、図１の実施形態とは異なる。
【００６１】
具体的に説明すると、第１センサ部材１０＿４の第１電極１３＿４は第１突起１２を覆い、第１突起１２の各側面から延びて、第１突起１２が配置されていない第１基板１１の一面上にまで配置される。第１電極１３＿４は第２突起２２の中心２２ｃに対向する領域にまで配置され、一実施形態において、第１電極１３＿４は第１基板１１の一面上の領域全部を覆うように配置される。第１電極１３＿４上には第１圧力感知層１４＿４が配置されるが、第１圧力感知層１４＿４も第１電極１３＿４の一面を全て覆うように配置される。本実施形態において、第１電極１３＿４と第１圧力感知層１４＿４が第２突起２２の中心２２ｃに対向する領域にも配置されるので、図１のような第１開口領域ＯＰ１は存在しない。
【００６２】
第２センサ部材２０＿４の第２電極２３＿４は、第２突起２２を覆い、第２突起２２の各側面から延びて、第２突起２２が配置されていない第２基板２１の一面上にまで配置される。第２電極２３＿４は、第１突起１２の中心１２ｃに対向する領域にまで配置され、一実施形態において、第２電極２３＿４は、第２基板２１の一面上の領域全部を覆うように配置される。本実施形態において、第２電極２３＿４が第１突起１２の中心１２ｃに対向する領域にも配置されるので、図１のような第２開口領域ＯＰ２は存在しない。
【００６３】
第１圧力感知層１４＿４上には第１絶縁膜１５が配置され、第２電極２３＿４上には第２絶縁膜２５が配置される。
【００６４】
第１絶縁膜１５は、第１圧力感知層１４＿４上の一部の領域（第２突起２２の中心２２ｃに対向する領域を含む）に配置される。第１絶縁膜１５は、第１突起１２上の第１電極１３＿４上に配置された第１圧力感知層１４＿４を少なくとも部分的に露出するように配置される。第１絶縁膜１５の平面形状は、図１の第１開口領域ＯＰ１と実質的に同一である。
【００６５】
第２絶縁膜２５は、第２電極２３＿４上の一部の領域（第１突起１２の中心１２ｃに対向する領域を含む）に配置される。第２絶縁膜２５は、第２突起２２上の第２電極２３＿４を少なくとも部分的に露出するように配置される。第２絶縁膜２５の平面形状は、図２の第１開口領域ＯＰ１と実質的に同一である。
【００６６】
本実施形態において、第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２の加圧によって第１基板１１と第２基板２１との離隔距離が減少すると、第１突起１２上の第１電極１３＿４上に配置された第１圧力感知層１４＿４の一面が第２絶縁膜２５に当接し、第２突起２２上の第２電極２３＿４が第１絶縁膜１５に当接する。よって、第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２の圧力に対しては、第１絶縁膜１５及び第２絶縁膜２５によって第１電極１３＿４から第２電極２３＿４側への第１、第２電極間への電圧印加の際の電流の流れが効果的に遮断できるため、剪断力センシングノイズを防止できる。一方、水平方向である第１水平方向Ｘ１の圧力を受けると、第１圧力感知層１４＿４が第２電極２３＿４と直接、接触できるので、第１、第２電極間に電圧が印加されると電流の流れて剪断力の有無及びその大きさを判別できる。
【００６７】
図７は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図７を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿５は、第１電極１３＿５と第１圧力感知層１４＿５が第１突起１２を露出するようにパターニングされ、第２電極２３＿５が第２突起２２を露出するようにパターニングされたという点で、図１の実施形態とは異なる。
【００６８】
具体的に説明すると、第１センサ部材１０＿５は、第１突起１２の中心１２ｃを露出する第１突起オープン部ＥＸ１を含み、第２センサ部材２０＿５は、第２突起２２の中心２２ｃを露出する第２突起オープン部ＥＸ２を含む。第１及び第２突起オープン部ＥＸ１、ＥＸ２は各々第１及び第２突起１２、２２の中心１２ｃ、２２ｃを含む部分を露出するが、第１及び第２突起１２、２２の周辺部は露出しない形状を有する。
【００６９】
従って、圧力センサ１＿５が第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２の圧力を受けると、露出した第１突起１２の中心１２ｃの端部が第２基板２１の一面に当接し、かつ、露出した第２突起２２の中心２２ｃの端部が第１基板１１の一面に当接するが、当接部位に電極がないので、第１電極１３＿５から第２電極２３＿５側へ電流の流れが根本的に遮断できる。これに対し、水平方向である第１水平方向Ｘ１の圧力を受けると、第１圧力感知層１４＿５が第２電極２３＿５と直接、接触できるので、第１、第２電極間に電圧を印加すると電流が発生して剪断力の有無及びその大きさを判別できる。
【００７０】
図８は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図８を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿６は、第１突起１２上に配置された第１圧力感知層１４と第２突起２２上に配置された第２電極２３上に各々絶縁パターン１６、２６が配置されたという点で、図１の実施形態とは異なる。
【００７１】
具体的には、第１センサ部材１０＿６の第１圧力感知層１４上に第１絶縁パターン１６が配置され、第２センサ部材２０＿６の第２電極２３の上に第２絶縁パターン２６が配置される。第１絶縁パターン１６は、第１突起１２の中心１２ｃと重畳するが、第１突起１２の周辺部とは重畳しないように配置されるので、第１突起１２の周辺部上の第１圧力感知層１４を露出する。第２絶縁パターン２６は、第２突起２２の中心２２ｃと重畳するが、第２突起２２の周辺部とは重畳しないように配置されるので、第２突起２２の周辺部上の第２電極２３を露出する。第１絶縁パターン１６と第２絶縁パターン２６の平面形状は、図７の第１突起オープン部ＥＸ１及び第２突起オープン部ＥＸ２のそれとは実質的に同様である。
【００７２】
本実施形態に係る圧力センサ１＿６が第１、第２厚さ方向Ｚ１、Ｚ２の圧力を受けると、第１突起１２の中心１２ｃ部上の第１絶縁パターン１６が第２基板２１の一面に当接し、かつ、第２突起２２の中心２２ｃ部上の第２絶縁パターン２６が第１基板１１の一面に当接し、当接部位に電極がなく、絶縁パターン１６、２６によって絶縁が確保されるので、第１、第２電極間への電圧印加の際、第１電極１３から第２電極２３側への電流の流れが根本的に遮断できる。これに対し、水平方向である第１水平方向Ｘ１の圧力を受けると、第１圧力感知層１４が第２電極２３と直接、接触するので、電流の流れが発生して剪断力の有無及びその大きさを判別することができる。
【００７３】
図９は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図９を参照すると、本実施形態に係る圧力センサ１＿７は、第１突起部１２＿７ｐが第１基板１１の一面を覆う第１緩和部１２＿７ｓ上に一体に形成され、第２突起部２２＿７ｐが第２基板２１の一面を覆う第２緩和部２２＿７ｓ上に一体に形成されたという点で、図１の実施形態とは異なる。
【００７４】
具体的に説明すると、第１センサ部材１０＿７は、第１緩和部１２＿７ｓと、第１緩和部１２＿７ｓの表面から第１厚さ方向Ｚ１に突出した第１突起部１２＿７ｐとを含む第１突起層１２＿７を含み、第２センサ部材２０＿７は、第２緩和部２２＿７ｓと、第２緩和部２２＿７ｓの表面から第２厚さ方向Ｚ２に突出した第２突起部２２＿７ｐとを含む第２突起層２２＿７を含む。第１緩和部１２＿７ｓは第１基板１１の一面全体を覆い、第２緩和部２２＿７ｓは第２基板２１の一面全体を覆う。第１突起部１２＿７ｐと第２突起部２２＿７ｐは各々図１の第１突起１２及び第２突起２２に対応する。
【００７５】
本実施形態の場合にも、基板１１、１２の一面が緩和部１２＿７ｓ、２２＿７ｓに代替される以外は図１の実施形態と実質的に同様の構成を有するので、図１で説明したのと実質的に同様の方式で剪断力の有無及びその大きさを判別できる。
【００７６】
図１０は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの断面図である。
図１０の実施形態は、第１センサ部材１０＿８の第１突起１２＿８及び第２センサ部材２０＿８の第２突起２２＿８の断面形状が台形形状であることを例示する。
【００７７】
具体的に説明すると、第１突起１２＿８及び第２突起２２＿８は突出方向に行くほど幅が狭くなるピラミッド形の四角柱状からなることができる。しかし、これに限定されず、他の多角柱や円柱状からなってもよい。第１突起１２＿８及び第２突起２２＿８の側面傾斜角は同一であるが、これらに限定されない。
【００７８】
本実施形態の場合、剪断力を受けると、第１突起１２＿８の他側上の第１圧力感知層１４と第２突起２２＿８の一側上の第２電極２３とが接する面積が図１の場合に比べてさらに広くなる。よって、第１、第２電極間への電圧印加の際に第１電極１３から第２電極２３へ流れる電流量が増加してより精密なセンシングを行うことができる。
【００７９】
以下、上述した圧力センサの具体的な実施形態について説明する。
図１１は本発明の一実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。
【００８０】
図１１を参照すると、圧力センサは、第１延長方向に延びた複数の第１電極１３０と、第２延長方向に延びた複数の第２電極２３０とを含む。図面において、第１延長方向は横方向（左から右方向）であり、第２延長方向は縦方向（平面視で、上から下方向）であって、これらが互いに交差する場合を例示する。
【００８１】
圧力センサは複数の感知セルＳＲを含む。各感知セルＳＲはマトリックス状に配列される。マトリックス状に配列された感知セルＳＲアレイの行延長方向（横方向）及び列延長方向（縦方向）のピッチは各々例えば２ｍｍ乃至８ｍｍである。例示的な実施形態において、感知セルＳＲアレイの横方向及び縦方向のピッチは各々４ｍｍである。
【００８２】
各感知セルＳＲは複数のサブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４を含む。例えば、各感知セルＳＲは第１サブ感知領域ＳＲ１、第２サブ感知領域ＳＲ２、第３サブ感知領域ＳＲ３及び第４サブ感知領域ＳＲ４を含む。各サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４は、第１電極１３０と第２電極２３０とが交差する領域に定義される。一つの感知セルＳＲ内のサブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４は隣接して配置される。例えば、一つの感知セルＳＲ内のサブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４は、（２×２）の行列状に配列できる。
【００８３】
具体的には、例えば、ｍ番目の第１電極１３０とｎ番目の第２電極２３０とが交差する領域に第１サブ感知領域ＳＲ１が配置される場合、第２サブ感知領域ＳＲ２は、第１サブ感知領域ＳＲ１に右方向に隣接した領域であるｍ番目の第１電極１３０と（ｎ＋１）番目の第２電極２３０とが交差する領域に配置され、第３サブ感知領域ＳＲ３は、第１サブ感知領域ＳＲ１に下方向に隣接した領域である（ｍ＋１）番目の第１電極１３０とｎ番目の第２電極２３０とが交差する領域に配置され、第４サブ感知領域ＳＲ４は、第２サブ感知領域ＳＲ２の下方向に隣接し且つ第３サブ感知領域ＳＲ３の右方向に隣接した領域である（ｍ＋１）番目の第１電極１３０と（ｎ＋１）番目の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。
【００８４】
各サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４は、互いに異なる方向の剪断力を感知するように設定できる。例えば、第１サブ感知領域ＳＲ１は右方向の剪断力を、第２サブ感知領域ＳＲ２は左方向の剪断力を、第３サブ感知領域ＳＲ３は下方向の剪断力を、第４サブ感知領域ＳＲ４は上方向の剪断力を各々感知する。しかし、これらに限定されず、各サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４が感知する剪断力の方向が多様に変形可能であることは自明である。
【００８５】
各サブ感知領域の行延長方向（横方向）及び列延長方向（縦方向）のピッチは例えば、各々１ｍｍ乃至４ｍｍである。感知セルＳＲアレイの横方向及び縦方向のピッチが各々４ｍｍである例示的な実施形態において、サブ感知領域のピッチは２ｍｍであるかそれより稍、小さい（例えば、８０〜９０％水準）。
【００８６】
図１２は図１１の感知セルの拡大図である。図１３は図１２の第１センサ部材の平面配置図である。図１４は図１２の第２センサ部材の平面配置図である。図１５は図１２のＸＶ−ＸＶ’線に沿った断面図である。
【００８７】
図１２乃至図１５を参照すると、第１センサ部材は第１基板１１０と、第１基板１１０上に順次積層された第１突起１２０、第１電極１３０及び第１圧力感知層１４０を含み、第２センサ部材２０は第２基板２１０と、第２基板２１０上に順次積層された第２突起２２０及び第２電極２３０を含む。
【００８８】
一つの突起対をなす第１突起１２０と第２突起２２０について、平面視で、第１サブ感知領域ＳＲ１では第１突起１２０が第２突起２２０の右側に隣接配置され、第２サブ感知領域ＳＲ２では第１突起１２０が第２突起２２０の左側に隣接配置され、第３サブ感知領域ＳＲ３では第１突起１２０が第２突起２２０の下側に隣接配置され、第４サブ感知領域ＳＲ４では第１突起１２０が第２突起２２０の上側に隣接配置される。
【００８９】
各サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４は複数の突起対を含み得る。図面では、各サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４の突起対が（４×４）行列状に配列された場合を例示したが、突起対の数及びその配列形状はこれに限定されない。
【００９０】
第１センサ部材は、第１電極１３０及び第１圧力感知層１４０が配置されないので、第１基板１１０の一面を露出する複数の第１開口領域ＯＰ１を含む。第２センサ部材は、第２電極２３０が配置されないので、第２基板２１０の一面を露出する複数の第２開口領域ＯＰ２を含む。各第１開口領域ＯＰ１は対向する第２センサ部材の第２突起２２０に対応し、各第２開口領域ＯＰ２は対向する第１センサ部材の第１突起１２０に対応する。第１及び第２突起２２０の数が１６個である場合、第１開口領域ＯＰ１及び第２開口領域ＯＰ２の数も１６個である。第１開口領域ＯＰ１及び第２開口領域ＯＰ２の平面形状は円形、楕円形、長方形、角の丸い長方形などであるが、これらに限定されない。
【００９１】
第１サブ感知領域ＳＲ１で、第１開口領域ＯＰ１は、第１突起１２０の左側に隣接配置され、第２突起２２０（第１突起１２０と突起対をなす第２突起２２０）と重畳する。特定の第１突起１２０の左側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１は、その左側に隣接した他の突起対の第１突起１２０とは、図示したように重畳しなくてもよい。言い換えれば、第１突起１２０の右側の側面は、右側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１と、図示したように離隔してもよい。
【００９２】
第２サブ感知領域ＳＲ２で、第１開口領域ＯＰ１は、第１突起１２０の右側に隣接配置され、第２突起２２０（第１突起１２０と突起対をなす第２突起２２０）と重畳する。特定の第１突起１２０の右側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１は、それに隣接した他の突起対の第１突起１２０とは、図示したように重畳しなくもよい。言い換えれば、第１突起１２０の左側の側面は、左側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１と、図示したように離隔してもよい。
【００９３】
第３サブ感知領域ＳＲ３において、第１開口領域ＯＰ１は、第１突起１２０の平面視上側に隣接して配置され、第２突起２２０（第１突起１２０と突起対をなす第２突起２２０）と重畳する。特定の第１突起１２０の上側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１は、それに隣接した他の突起対の第１突起１２０とは、図示したように重畳しなくてもよい。言い換えれば、第１突起１２０の平面視上側の側面は上側に隣接配置された第１開口領域ＯＰ１と、図示したように離隔してもよい。
【００９４】
第４サブ感知領域ＳＲ４において、第１開口領域ＯＰ１は、第１突起１２０の平面視下側に隣接して配置され、第２突起２２０（第１突起１２０と突起対をなす第２突起２２０）と重畳する。特定の第１突起１２０の下側に隣接して配置された第１開口領域ＯＰ１は、それに隣接した他の突起対の第１突起１２０とは、図示したように重畳しなくてもよい。言い換えれば、第１突起１２０の平面視下側の側面は上側に隣接して配置された第１開口領域ＯＰ１と、図示したように離隔してもよい。
【００９５】
第１乃至第４サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４で、第１開口領域ＯＰ１の幅（特に、横方向の幅）は、対向する第２突起２２０の幅と同じかそれよりも大きいことができる。例えば、第１開口領域ＯＰ１の幅（例えば、第１及び第２サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２では横方向の幅であり、第３及び第４サブ感知領域ＳＲ３、ＳＲ４では縦方向の幅）は、対向する第２突起２２０の幅の１倍乃至４倍であり得るが、例えば約２倍である。
【００９６】
図１６は本発明の一実施形態に係る圧力センサの剪断力センシング及び情報活用方法を説明するためのフローチャートである。
図１６を参照すると、剪断力タッチイベントが発生すると（Ｓ１）、第１乃至第４サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４のシグナル変化発生有無を把握する（Ｓ２）。これにより、平面内でどの方向に剪断力が発生したのかを把握し（Ｓ３）、シグナル変化量から剪断力の強さを把握（Ｓ４）できる。剪断力の方向及び強さが把握されると、それに該当するＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プログラムを行うことができる。
【００９７】
剪断力タッチイベントの方向及び強さを把握する過程を具体的に説明するために、図１７乃至図２０が参照される。
【００９８】
図１７は平面視右方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図であり、図１８は平面視左方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図であり、図１９は平面視下方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図であり、図２０は平面視上方向の剪断力を受けたときのセンシング信号を検出する方法を示す平面図である。
【００９９】
まず、平面視右方向に剪断力が加わると、図１７に示すように、第２基板２１０が右方向に押されるので、各突起対の第１突起１２０と第２突起２２０との相対的な位置関係が変わる。
【０１００】
第１サブ感知領域ＳＲ１では、突起対の第２突起２２０が第１突起１２０側に移動してこれら上の第２電極２３０と第１圧力感知層１４０との接触が行われ、水平方向の加圧が行われる。これに対し、第２サブ感知領域ＳＲ２では、第２突起２２０が第１突起１２０よりもさらに遠い方向に移動し、第３及び第４サブ感知領域ＳＲ３、ＳＲ４では、第２突起２２０と第１突起１２０が縦方向の間隔を実質的に維持したまま、横方向にのみ相対的な位置が変わるので、第１突起１２０及び第２突起２２０の加圧は行われない。
【０１０１】
従って、第１サブ感知領域ＳＲ１を構成する第１電極１３０（図において、第１行の電極）に特定のレベルの駆動電圧が印加されると、第１サブ感知領域ＳＲ１を構成する第２電極２３０（図において、第１列の電極）に電流が流れる。第１サブ感知領域ＳＲ１と第１電極１３０を共有する第２サブ感知領域ＳＲ２にも特定のレベルの駆動電圧が印加されるが、当該領域では第１電極１３０と第２電極２３０とが電気的に接続されないので、第２サブ感知領域ＳＲ２を構成する第２電極２３０（図において、第２列の電極）には電流が流れない。
【０１０２】
一方、第２電極２３０である第１列の電極は、第１サブ感知領域ＳＲ１と第３サブ感知領域ＳＲ３にかけて配置されるので、言い換えれば、第１サブ感知領域ＳＲ１と第３サブ感知領域ＳＲ３は同じ第２電極２３０を共有するので、第１列の電極に流れる電流がどのサブ感知領域に由来したのか区分が必要であるが、第１電極１３０である第１行の電極にハイレベルの駆動電圧を印加し、かつ、第１サブ感知領域ＳＲ１を構成しない他の第１電極１３０（図において、第２行の電極）に０Ｖの駆動電圧が印加されると、第１列の電極に流れる電流が第１サブ感知領域ＳＲ１に由来したことが分かる。その結果、感知セルＳＲから右方向に剪断力が発生したと判断できる。第１サブ感知領域ＳＲ１を構成する第２電極２３０（図において、第１列の電極）に流れる電流量から剪断力の大きさも判断できる。
【０１０３】
平面視左方向に剪断力が加わると、図１８に示すように、第２基板２１０が左方向に押されるので、各突起対の第１突起１２０と第２突起２２０との相対的な位置関係が変わる。
【０１０４】
第２サブ感知領域ＳＲ２では、突起対の第２突起２２０が第１突起１２０側に移動してこれら上の第２電極２３０と第１圧力感知層１４０との接触が行われ、水平方向の加圧が行われる。これに対し、第１サブ感知領域ＳＲ１では第２突起２２０が第１突起１２０よりもさらに遠い方向に移動し、第３及び第４サブ感知領域ＳＲ３、ＳＲ４では第２突起２２０と第１突起１２０が縦方向の間隔を実質的に維持したまま、横方向にのみ相対的な位置が変わるので、第１突起１２０と第２突起２２０の加圧は行われない。
【０１０５】
従って、第２サブ感知領域ＳＲ２を構成する第１電極１３０（図において、第１行の電極）に特定のレベルの駆動電圧を印加し、かつ、第２サブ感知領域ＳＲ２を構成しない他の第１電極１３０（図において、第２行の電極）に０Ｖの駆動電圧を印加すると、第２サブ感知領域ＳＲ２を構成する第２電極２３０（図において、第２列の電極）に電流が流れ、それにより感知セルＳＲから左方向に剪断力が発生したことが分かる。また、電流量から当該剪断力の大きさを判断できる。
【０１０６】
平面視下方向に剪断力が加わると、図１９に示すように、第２基板２１０が下方向に押されるので、各突起対の第１突起１２０と第２突起２２０との相対的な位置関係が変わる。
【０１０７】
第３サブ感知領域ＳＲ３では、突起対の第２突起２２０が第１突起１２０側に移動してこれら上の第２電極２３０と第１圧力感知層１４０との接触が行われ、水平方向の加圧が行われる。これに対し、第４サブ感知領域ＳＲ４では、第２突起２２０が第１突起１２０よりもさらに遠い方向に移動し、第１及び第２サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２では、第２突起２２０と第１突起１２０が横方向の間隔を実質的に維持したまま、縦方向にのみ相対的な位置が変わるので、第１突起１２０と第２突起２２０の加圧は行われない。
【０１０８】
従って、第３サブ感知領域ＳＲ３を構成する第１電極１３０（図において、第２行の電極）に特定のレベルの駆動電圧を印加し、かつ、第２サブ感知領域ＳＲ２を構成しない他の第１電極１３０（図において、第１行の電極）に０Ｖの駆動電圧を印加すると、第３サブ感知領域ＳＲ３を構成する第２電極２３０（図において、第１列の電極）に電流が流れ、それにより感知セルＳＲから下方向に剪断力が発生したことが分かる。また、電流量から当該剪断力の大きさを判断できる。
【０１０９】
平面視上方向に剪断力が加わると、図２０に示すように、第２基板２１０が下方向に押されながら、各突起対の第１突起１２０と第２突起２２０との相対的な位置関係が変わる。
【０１１０】
第４サブ感知領域ＳＲ４では、突起対の第２突起２２０が第１突起１２０側に移動してこれら上の第２電極２３０と第１圧力感知層１４０との接触が行われ、水平方向の加圧が行われる。これに対し、第３サブ感知領域ＳＲ３では、第２突起２２０が第１突起１２０よりもさらに遠い方向に移動し、第１及び第２サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２では、第２突起２２０と第１突起１２０が横方向の間隔を実質的に維持したまま、縦方向にのみ相対的な位置が変わるので、第１突起１２０及び第２突起２２０の加圧は行われない。
【０１１１】
従って、第４サブ感知領域ＳＲ４を構成する第１電極１３０（図において、第２行の電極）に特定のレベルの駆動電圧を印加し、かつ、第４サブ感知領域ＳＲ４を構成しない他の第１電極１３０（図において、第１行の電極）に０Ｖの駆動電圧を印加すると、第４サブ感知領域ＳＲ４を構成する第２電極２３０（図において、第２列の電極）に電流が流れ、それにより感知セルＳＲから上方向に剪断力が発生したことが分かる。また、電流量から当該剪断力の大きさを判断できる。
【０１１２】
圧力センサに入力される剪断力は、平面視で上、下、左、右方向以外の方向を有する場合もある。この場合、２以上のサブ感知領域からセンシング電流が検出される。例えば、圧力センサ１には右上方向の剪断力が印加された場合、当該剪断力は右側剪断力成分と上側剪断力成分に分けられる。よって、右側剪断力を感知する第１サブ感知領域ＳＲ１と上側剪断力を感知する第４サブ感知領域ＳＲ４から各々センシング電流が検出できる。各サブ感知領域から検出された剪断力をベクトルで表記し、これらのベクトルを合算すると、実際の剪断力の方向と大きさを計算することができる。このような方式で４つの方向の剪断力を感知するサブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４を介して３６０°方向の剪断力とその大きさを測定できる。
【０１１３】
図２１は本発明の他の実施形態に係る圧力センサの第１センサ部材の平面配置図である。
図２１の実施形態は２以上の突起対に対応する第１開口領域ＯＰ１が互いに接続される場合を例示する。
【０１１４】
図２１を参照すると、第１センサ部材の第１及び第２サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２で縦方向に隣接した複数の第１突起１２０（同じ列に属する第１突起１２０）に一つの第１開口領域ＯＰ１’が隣接して配置され、第３及び第４サブ感知領域ＳＲ３、ＳＲ４で横方向に隣接した複数の第１突起１２０（同じ行に属する第１突起１２０）に一つの第１開口領域ＯＰ１”が隣接して配置され得る。第１開口領域ＯＰ１は、縦方向又は横方向に延びた形状を有することができる。図示してはいないが、第２センサ部材の場合にも、２以上の突起対に対応する第２開口領域ＯＰ２が同一の方式で互いに接続できる。
【０１１５】
本実施形態の場合、一つの第１開口領域ＯＰ１が一方向に延びて複数の第１突起１２０に隣接して配置されるが、第１電極１３０は第１開口領域ＯＰ１によって断絶せずに全体が接続されているので、図１１の実施形態と実質的に同一の方式で剪断力を検出できる。
【０１１６】
図２２は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。図２３は図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ’線に沿った断面図である。図２２及び図２３の実施形態は、厚さ方向の圧力を感知する加圧感知領域をさらに含むという点で、図１１の実施形態とは異なる。
【０１１７】
図２２を参照すると、本実施形態に係る圧力センサの第１及び第２サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２を構成する第１電極１３０と、第３及び第４サブ感知領域ＳＲ３、ＳＲ４を構成する第１電極１３０との間に別の第１電極１３０がさらに配置され、第１及び第３サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ３を構成する第２電極２３０と第２及び第４サブ感知領域ＳＲ２、ＳＲ４を構成する第２電極２３０との間に別の第２電極２３０がさらに配置される。前記追加された第１電極１３０と第２電極２３０とが交差する領域には加圧感知領域ＳＲ０が定義される。即ち、感知セルＳＲは、第１乃至第４サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４の他に、加圧感知領域ＳＲ０をさらに含む。加圧感知領域ＳＲ０を構成する第１電極１３０と第２電極２３０の幅は、サブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４を構成する第１電極１３０と第２電極２３０の幅よりも小さいが、これに限定されない。
【０１１８】
図２２及び図２３を参照すると、加圧感知領域ＳＲ０において、第１センサ部材は複数の第１突起１２０を含み、第２センサ部材は複数の第２突起２２０を含む。第１突起１２０と第２突起２２０とは互いに対向するが、他のサブ感知領域ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４とは異なり、加圧感知領域ＳＲ０では対向する第１突起１２０と第２突起２２０の中心が整列する。しかし、これらに限定されず、第１突起１２０と第２突起２２０が厚さ方向に概ね重畳する配置を有し得る。
【０１１９】
加圧感知領域ＳＲ０で、第１センサ部材１０と第２センサ部材２０は各々開口領域を含まない。即ち、図６の実施形態で説明したのと同様に、第１電極１３０と第１圧力感知層１４０が第１基板１１０の一面上の領域全部を覆うように配置され、第２電極２３０が第２基板２１０の一面上の領域全部を覆うように配置される。
【０１２０】
本実施形態に係る圧力センサが第２厚さ方向Ｚ２に圧力を受けると、第２突起２２０が第１突起１２０側に近づくことにより、第１電極１３０、第１圧力感知層１４０及び第２電極２３０の接触構造が完成できる。それにより、加圧感知領域ＳＲ０からセンシング電流が感知でき、これにより厚さ方向の加圧有無と圧力の大きさを判別することができる。
【０１２１】
図２４は本発明の別の実施形態に係る圧力センサの平面配置図である。図２４の実施形態は、上、下、左、右以外の他の方向の剪断力を検出するサブ感知領域を含むことができることを例示する。
【０１２２】
図２４を参照すると、本実施形態に係る圧力センサは、感知セルＳＲが加圧感知領域ＳＲ０と８つのサブ感知領域を含むという点で、図２２の実施形態とは異なる。加圧感知領域ＳＲ０と８つのサブ感知領域ＳＲ１〜ＳＲ８は（３×３）行列状に配列できる。
【０１２３】
一つの感知セルＳＲには３つの第１電極１３０と３つの第２電極２３０が配置できる。第１電極１３０と第２電極２３０とが交差する領域にサブ感知領域ＳＲ１〜ＳＲ８又は加圧感知領域ＳＲ０が配置される。
【０１２４】
一実施形態において、第１サブ感知領域ＳＲ１は、右側剪断力を感知する領域であって、第１行の第１電極１３０と第２列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第２サブ感知領域ＳＲ２は、左側剪断力を感知する領域であって、第１行の第１電極１３０と第２列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第３サブ感知領域ＳＲ３は、下側剪断力を感知する領域であって、第２行の第１電極１３０と第１列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第４サブ感知領域ＳＲ４は、右側剪断力を感知する領域であって、第２行の第１電極１３０と第３列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第５サブ感知領域ＳＲ５は右下側（右方向と下方向に４５°の角度をなす方向であり得るが、これに限定されない）剪断力を感知する領域であって、第１行の第１電極１３０と第３列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第６サブ感知領域ＳＲ６は、左下側剪断力を感知する領域であって、第３行の第１電極１３０と第３列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第７サブ感知領域ＳＲ７は、左上側剪断力を感知する領域であって、第３行の第１電極１３０と第１列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。第８サブ感知領域ＳＲ８は、右上側剪断力を感知する領域であって、第１行の第１電極１３０と第１列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。加圧感知領域ＳＲ０は、厚さ方向の圧力を感知する領域であって、第２行の第１電極１３０と第２列の第２電極２３０とが交差する領域に配置される。
【０１２５】
各サブ感知領域ＳＲ１〜ＳＲ８の第１突起１２０は、第２突起２２０を基準に検出する剪断力の方向に置かれる。例えば、右下側剪断力を感知する第５サブ感知領域ＳＲ５の場合、第１突起１２０が突起対をなす第２突起２２０よりも右下側に隣接して配置される。
【０１２６】
加圧感知領域ＳＲ０は、突起対をなす第１突起１２０と第２突起２２０とが重畳され、突起対の数（例えば４対）は、サブ感知領域の突起対の数（例えば１６対）よりも小さいが、これに限定されない。
【０１２７】
本実施形態の場合、上、下、左、右方向だけでなく、右上、右下、左下、左上方向を感知するサブ感知領域が追加されることにより、剪断力の方向をさらに正確に測定できる。
【０１２８】
以下、圧力センサのサポータの様々な形状及び配置について説明する。図２５乃至図２７は様々な実施形態に係る圧力センサの概略的な平面配置図である。
【０１２９】
図２５を参照すると、本実施例に係る圧力センサにおいては、第１センサ部材１０と第２センサ部材２０が厚さ方向に重畳配置され、これらがサポータ３１によって結合されている。圧力センサのサポータ３１は、第１センサ部材１０と第２センサ部材２０の縁に沿って配置される。圧力センサは、マトリックス状に配列された感知セルＳＲアレイを含み、サポータ３１は、感知セルＳＲアレイを取り囲む。サポータ３１は、感知セルＳＲとは重畳しなくてもよい。サポータ３１は、連続的なラインタイプに配置され、平面視で閉曲線形状を有する。
【０１３０】
図２６の実施形態は、圧力センサのサポータ３２が断続的に配置されたという点で、図２５の実施形態とは異なる。図２６に示すように、サポータ３２は第１センサ部材１０と第２センサ部材２０の縁に沿って配置されるが、島状に分離されたステッチ形状を有する。
【０１３１】
図２７の実施形態は、圧力センサのサポータ３３が感知セルＳＲアレイの内部に配置される場合を例示する。図２７に示すように、複数のサポータ３３が複数の感知セルＳＲの境界に沿って配置される。各サポータ３３は、互いに分離されており、一定の間隔で配列される。例えば、これに限定されないが、サポータ３３は、一つ又は複数の感知セルＳＲ当たり一つずつ配列される。サポータ３３は十字形状を有し得る。サポータ３３の十字形状の横と縦の長さは同一であり、感知セルの幅よりも小さいが、これらに限定されない。また、サポータ３３の形状は、十字形状以外にも、様々な島状を有し得る。
【０１３２】
図示してはいないが、サポータ３３は、サブ感知領域（図１１の「ＳＲ１」、「ＳＲ２」、「ＳＲ３」、「ＳＲ４」参照）同士の間に配置され得る。また、図２７の実施形態は図２５又は図２６の実施形態との組み合わせが可能である。即ち、サポータは、第１センサ部材１０と第２センサ部材２０の縁及び感知セルＳＲアレイの内部に全て配置できる。
【０１３３】
上述したような圧力センサは、ディスプレイを含む様々な電子装置に適用できる。
図２８及び図２９は様々な実施形態に係る圧力センサを含む電子装置を示す概略図である。
【０１３４】
図２８の（ａ）は圧力センサ３０１がスマートフォン４０１の表示画面に重畳配置された場合を例示する。圧力センサ３０１が剪断力を認識して、ディスプレイが紙をめくるイメージを表示するなど、さまざまなアプリケーションに適用できる。
【０１３５】
図２８の（ｂ）は、圧力センサ３０２がスマートフォン４０２の両長辺エッジ部位に配置された場合を例示する。両長辺に位置した圧力センサ３０２はタッチ入力又は物理的ボタンの代わりに使用できる。
【０１３６】
図２８の（ｃ）は、多面型ディスプレイ装置４０３における側面ディスプレイ部に圧力センサ３０３が配置された場合を例示する。
【０１３７】
図２９の（ａ）は、スマートウォッチ４０４の側面部に圧力センサ３０４が配置されて入力装置として活用される場合ことを示す。
【０１３８】
図２９の（ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ装置４０５における眼鏡の中央部に圧力センサ３０５が配置されてヘッドマウントディスプレイ装置４０５の操縦キーの役目をすることができることを示す。
【０１３９】
図２９の（ｃ）は、圧力センサ３０６が、ゲーム機又はスマートフォン４０６の表示画面が少なくとも部分的に配置されてジョイスティックの操縦ボタンの代わりに使用できることを例示する。
【０１４０】
図２９の（ｄ）は、自動車４０７内のナビゲーションやセンタパネルがディスプレイ装置からなり、そのディスプレイ装置に圧力センサ３０７が含まれることを例示する。例えば、自動車４０７のセンタパネルに位置する空調装置、オーディオ装置などの各種装置の入力手段として圧力センサ３０７が使用できる。
【０１４１】
圧力センサが適用される例は、図示されたものに限定されず、その他様々な電子装置で多様な形態の入力手段として適用可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１、１＿１、１＿２、１＿３、１＿４、１＿５、１＿６、１＿７、１＿８    圧力センサ
１０、１０＿４、１０＿５、１０＿６、１０＿７、１０＿８    第１センサ部材
１１、１１０    第１基板
１２    第１突起
１２＿７    第１突起層
１２＿７ｐ    第１突起部
１２＿７ｓ    第１緩和部
１２ａ    第１突起の一側の側面
１２ｂ    第１突起の他側の側面
１２ｃ    第１突起の中心
１３、１３＿４    第１電極
１４、１４＿４    第１圧力感知層
１５    絶縁膜、第１絶縁膜
１６    第１絶縁パターン
２０、２０＿３、２０＿４、２０＿５、２０＿６、２０＿７、２０＿８    第２センサ部材
２１、２１０    第２基板
２２    第２突起
２２＿７    第２突起層
２２＿７ｐ    第２突起部
２２＿７ｓ    第２緩和部
２２ａ    第２突起の一側の側面
２２ｂ    第２突起の他側の側面
２２ｃ    第２突起の中心
２３、２３＿４    第２電極
２４    第２圧力感知層
２５    絶縁膜、第２絶縁膜
２６    第２絶縁パターン
３０、３１、３２、３３    サポータ
１２０    第１突起
１３０、１３０＿１    第１電極
１４０    第１圧力感知層
２２０    第２突起
２３０    第２電極
２４０    第２圧力感知層
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７    圧力センサ
４０１、４０２    スマートフォン
４０３    多面型ディスプレイ装置
４０４    スマートウォッチ
４０５    ヘッドマウントディスプレイ装置
４０６    ゲーム機又はスマートフォン
４０７    自動車
ＥＸ１    第１突起オープン部
ＥＸ２    第２突起オープン部
ＯＰ１、ＯＰ１’、ＯＰ１”    第１開口領域
ＯＰ２    第２開口領域
ｐ    第１突起の中心と第２突起の中心との距離
ＳＲ    感知セル
ＳＲ０    加圧感知領域
ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４    第１〜第４サブ感知領域
ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４、ＳＲ５、ＳＲ６、ＳＲ７、ＳＲ８    第１〜第８サブ感知領域
Ｘ１      第１水平方向
Ｘ２      第２水平方向
Ｚ１      第１厚さ方向
Ｚ２      第２厚さ方向
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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