(57)【要約】【課題】高感度かつ高精度で、圧力以外のセンサ素子との同時検知が可能であり、圧力センサ素子の損傷が防止され、低コストで得ることができる多点圧力センサを提供する。【解決手段】本発明に係る多点圧力センサは、多点アレイ化された複数の圧力センサ素子１の裏面側に、ヤング率１×１０−２ＭＰａ〜１×１０２ＭＰａの材料からなる厚み０．５ｍｍ〜１５ｍｍの弾性材料層４を配置し、好ましくは、各圧力センサ素子１は、ＴＦＴに接続されたアクティブマトリクス型の素子である。【選択図】図１
2019002776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多点アレイ化された複数の圧力センサ素子と、
前記各圧力センサ素子の圧力が印加される表面の反対側の裏面部に配置された弾性材料層とを備え、
前記弾性材料層をなす弾性材料は、ヤング率が１×１０−２ＭＰａ〜１×１０２ＭＰａであり、該弾性材料層は、厚みが０．５ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする多点圧力センサ。
【請求項２】
前記弾性材料層の厚みは、前記各圧力センサ素子同士の間隔の１／２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１記載の多点圧力センサ。
【請求項３】
前記各圧力センサ素子同士の間隔は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の多点圧力センサ。
【請求項４】
温度センサ素子、湿度センサ素子、ガスセンサ素子及び化合物センサ素子の少なくとも何れか一種のセンサ素子を、前記圧力センサ素子とともに備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の多点圧力センサ。
【請求項５】
前記各圧力センサ素子は、ＴＦＴに接続されたアクティブマトリクス型の素子であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の多点圧力センサ。
【請求項６】
前記各圧力センサ素子の圧力が印加される表面上に、表面層を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の多点圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多点圧力センサに関し、より詳しくは、高感度かつ高精度であって、圧力センサ素子の損傷が防止され、低コストで得ることができる多点圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力分布を測定するセンサとして、感圧抵抗変化型や感圧静電容量変化型の複数の圧力センサ素子を多点アレイ化し、シート状に構成した多点圧力センサが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、このような多点圧力センサを、ロボットなどの人工皮膚に用いる触覚センサとして使用することが提案されている（特許文献２、３）。このような触感センサは、多点アレイを構成する各圧力センサ素子の表面上に弾性材料層を配置し、この弾性材料層に印加された圧力による応力が各圧力センサ素子に効率良く伝播するように構成されている。
【０００４】
さらに、各圧力センサ素子の表面に弾性材料からなる緩衝材を貼り付けることにより、個々の圧力センサ素子の感度調整がなされた多点圧力センサが提案されている（特許文献４）。
【０００５】
このように、多点圧力センサにおいては、各圧力センサ素子の表面上に弾性材料を配置することにより、検知感度及び検知精度の調整を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０２０００６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３０５３２号公報
【特許文献３】特開２００７−０１０３８３号公報
【特許文献４】特開２００４−３３３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような多点圧力センサにおいて、検知感度及び検知精度のさらなる向上のためには、圧力センサ素子をより高密度に実装すること、及び、圧力センサ素子同士の間の領域に印加された圧力による応力の検知が必要である。
【０００８】
しかし、圧力センサ素子をより高密度に実装することは、多点圧力センサの製造コストの上昇を招くので、多点圧力センサの実用化及び普及のためには問題である。
【０００９】
また、触覚センサとしては、圧力のみならず、温度や湿度なども検知することが要請される。しかし、圧力センサ素子を高密度に実装すると、温度センサ素子や湿度センサ素子を配置することができなくなる。
【００１０】
さらに、触覚センサにおいては、鋭利な突起物により圧力センサ素子が押圧されたときにも、圧力センサ素子の損傷が生じないような耐久性を有している必要がある。
【００１１】
そこで、本発明は、高感度かつ高精度であって、圧力センサ素子の損傷が防止され、低コストで得ることができる多点圧力センサを提供することを課題とする。
【００１２】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１４】
１．
多点アレイ化された複数の圧力センサ素子と、
前記各圧力センサ素子の圧力が印加される表面の反対側の裏面部に配置された弾性材料層とを備え、
前記弾性材料層をなす弾性材料は、ヤング率が１×１０−２ＭＰａ〜１×１０２ＭＰａであり、該弾性材料層は、厚みが０．５ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする多点圧力センサ。
２．  
前記弾性材料層の厚みは、前記各圧力センサ素子同士の間隔の１／２倍〜５倍であることを特徴とする前記１記載の多点圧力センサ。
３．
前記各圧力センサ素子同士の間隔は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする前記１記載の多点圧力センサ。
４．
温度センサ素子、湿度センサ素子、ガスセンサ素子及び化合物センサ素子の少なくとも何れか一種のセンサ素子を、前記圧力センサ素子とともに備えることを特徴とする前記１、２又は３記載の多点圧力センサ。
５．
前記各圧力センサ素子は、ＴＦＴに接続されたアクティブマトリクス型の素子であることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の多点圧力センサ。
６．
前記各圧力センサ素子の圧力が印加される表面上に、表面層を有することを特徴とする前記１〜５の何れかに記載の多点圧力センサ。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高感度かつ高精度であって、圧力センサ素子の損傷が防止され、低コストで得ることができる多点圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る多点圧力センサの構成を示す斜視図
【図２】図１に示した多点圧力センサの構成を示す縦断面図
【図３】図１に示した多点圧力センサの感圧センサデバイスの構成例を示す拡大縦断面図
【図４】図３に示した感圧センサデバイスの構成を示す等価回路図
【図５】本発明の他の実施形態に係る多点圧力センサの構成を示す斜視図
【図６】図５に示した多点圧力センサの感圧センサデバイスの構成例を示す拡大縦断面図
【図７】本発明の実施形態に係る多点圧力センサのセンサデバイス支持体の他の例を示す縦断面図
【図８】圧力センサ素子上に圧力が印加された状態を示す縦断面図
【図９】圧力センサ素子間に圧力が印加された状態を示す縦断面図
【図１０】図５に示した多点圧力センサの構成を示す縦断面図
【図１１】図５に示した多点圧力センサの他の構成を示す縦断面図
【図１２】図５に示した多点圧力センサのさらに他の構成を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
〔感圧センサデバイス〕
図１は、本発明の実施形態に係る多点圧力センサの構成を示す斜視図である。
図２は、図１に示した多点圧力センサの構成を示す縦断面図である。
【００１９】
本発明に係る多点圧力センサは、図１及び図２に示すように、複数の圧力センサ素子１を二次元配置して多点アレイ化した感圧センサデバイス２を有している。この感圧センサデバイス２は、表面（図１及び図２中の上方）に印加される圧力による応力（矢印ａ、ｂ）を、圧力センサ素子１により検知するように構成されている。
【００２０】
本発明において、感圧センサデバイス２は、印刷手法により直接的に作成する「プリンテッドエレクトロニクス」による作成ができる。感圧センサデバイスを作成するには、電極材料、感圧材料、絶縁材料などを、それぞれ印刷又は塗布による工程（以下、「ウェット工程」という場合がある）で形成する。リソグラフィーを応用した従来の感圧センサデバイスの作成手法に比較して、「プリンテッドエレクトロニクス」においては、様々な形状の感圧センサデバイスを、金属、ガラス、柔軟なフィルム、プラスチック、テキスタイルなど様々な材料の基材上に直接形成でき、圧力センサ素子の密度や感度の自由な設計が可能、様々な種類のセンサ素子の自由な配置（印刷）が可能、比較的小ロットかつ多品種のデバイスの生産が可能などの利点がある。
【００２１】
また、「プリンテッドエレクトロニクス」においては、多数の圧力センサ素子１を高密度に配置することも可能であり、高感度かつ高精度（高解像度）の多点圧力センサを作成することもできる。ただし、センシングのための電極配線や駆動回路が複雑になるとコストアップの要因となり得るため、本発明においては、圧力センサ素子１の実装密度を上げることなく、高感度化及び高精度化を実現する。
【００２２】
各圧力センサ素子１としては、公知の種々のセンサ素子を適宜用いることができる。例えば、印加圧力による応力に応じて抵抗が低下する導電性感圧素材に電圧をかけ、この感圧素材に流れる電流の変化を検知する抵抗型圧力センサ素子を用いることができる。また、印加圧力による応力に応じて静電容量が変化する容量変化型圧力センサ素子も用いることができる。
【００２３】
この多点圧力センサをロボットなどの人工皮膚に用いる触覚センサとして使用する場合には、圧力センサ素子１同士の間隔は、１ｍｍ〜１０ｍｍとする事が好ましい。圧力センサ素子１同士の間隔を１ｍｍ未満とした場合には、所望の面積の感圧センサデバイス２を構成するために必要な圧力センサ素子１の数が増大し、圧力センサ素子１単体での高感度化を要し、また、配線数の増加や駆動回路の複雑化という負担が増大するが、触覚センサとしてはオーバースペックの解像度となってしまい、前記負担を負うことは無駄なこととなってしまう。そして、圧力センサ素子１同士の間隔を１０ｍｍを超える間隔とした場合には、圧力センサ素子１の無い領域における応力検知能力が低下してしまう。
【００２４】
本発明の感圧センサデバイス２は、パッシブマトリクス（ＰＭ）方式としてもよいし、ＴＦＴ（thin filmtransistor：薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス（ＡＭ）方式としてもよく、いずれもの態様とすることもできる。ただし、圧力センサ素子１同士間のクロストークの回避、階調を含めた検知の精度、消費電力等を考慮すると、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式を採ることが好ましい。アクティブマトリクス方式の感圧センサデバイス２は、弱い圧力も検知できる高感度のセンサとして構成できるので、後述する弾性材料層（クッション層）４が設けられていることと相俟って、高感度かつ
高精度の感圧センサとして構成することができる。
【００２５】
この多点圧力センサにおいては、高感度、中感度、低感度の圧力センサ素子１を混在させて配置することができる。このように感度の異なる圧力センサ素子１を混在させて配置することにより、感度のレンジを低感度から高感度に亘って広げることができる。感度の異なる圧力センサ素子１を混在させることは、「プリンテッドエレクトロニクス」によれば容易に実現できる。
【００２６】
図３は、図１に示した多点圧力センサの感圧センサデバイスの構成例を示す拡大縦断面図である。
【００２７】
この実施形態において、感圧センサデバイス２は、図３に示すように、複数のＴＦＴ２８がアレイ化されたフレキシブルＴＦＴアレイシート上に、感圧層２１をパターン印刷し、圧力を多点検出できるシート型センサーとして構成することができる。
【００２８】
フレキシブルＴＦＴアレイシートは、フィルム基板２０上に、ゲート電極２３及びゲート絶縁膜２４、ソース電極２５及びドレイン電極２６、有機半導体２７からなる複数のＴＦＴ２８が配置されて構成されている。各ＴＦＴ２８上には、中間層２９が設けられ、さらに画素電極３０と感圧層２１が積層され、圧力センサ素子１が構成される。画素電極３０とドレイン電極２６とは、ポスト電極３２によって接続されている。感圧層２１上には、電極フィルム３５が形成されている。
【００２９】
図３に示したＴＦＴは、ソース電極２５及びドレイン電極２６の層よりも上層に有機半導体２７が形成され、下層にゲート電極２３が形成されたボトムゲート−ボトムコンタクト型であるが、これに限定されず、ソース電極２５及びドレイン電極２６の層よりも上層に有機半導体２７及びゲート電極２３が形成されたトップゲート−ボトムコンタクト型、ソース電極２５及びドレイン電極２６の層よりも下層に有機半導体２７及びゲート電極２３が形成されたボトムゲート−トップコンタクト型、ソース電極２５及びドレイン電極２６の層よりも下層に有機半導体２７が形成され、上層にゲート電極２３が形成されたトップゲート−トップコンタクト型の何れであってもよい。
【００３０】
図４は、図３に示した感圧センサデバイスの構成を示す等価回路図である。
【００３１】
この感圧センサデバイス２においては、印加圧力が変化すると、感圧層２１の抵抗値が変化する。図４に示すように、感圧層２１に直列接続されたＴＦＴ２８のゲート線（Gate
lines）を走査しながらソース電流を読み出せば、その変化量から、感圧センサデバイス２における圧力の面内分布を検出することができる。
【００３２】
図５は、本発明の他の実施形態に係る多点圧力センサの構成を示す斜視図である。
【００３３】
本発明に係る多点圧力センサにおいては、圧力センサ素子のみならず、感温センサ素子も混在させて配置することができる。この場合には、この多点圧力センサは、図５に示すように、圧力センサ素子１及び温度センサ素子６のそれぞれを千鳥状に配列させて構成することができる。この場合には、圧力センサ素子１同士の間隔（ピッチ）及び温度センサ素子６同士の間隔（ピッチ）は、それぞれが一定となっている。
【００３４】
ただし、圧力センサ素子１の密度及び温度センサ素子６の密度は、互いに等しくする必要はない。圧力センサ素子１の密度を温度センサ素子６の密度よりも高くすれば、後述する弾性材料層（クッション層）４が設けられていることと相俟って、高い感圧感度を維持することができる。温度センサ素子６の密度を低くしても、感温感度には問題ない。圧力
センサ素子１の密度と温度センサ素子６の密度との比率は、適宜、圧力センサ素子１の密度を高くしてよい。図５に示す多点圧力センサでは、圧力センサ素子１の密度と温度センサ素子６の密度との比率は、７：１となっている。
【００３５】
図６は、図５に示した多点圧力センサの感圧センサデバイスの構成例を示す拡大縦断面図である。
【００３６】
この多点圧力センサにおいて、感圧センサデバイス２は、図６に示すように、複数のＴＦＴ２８がアレイ化されたフレキシブルＴＦＴアレイシート上に、感圧層２１及び感温層２２をパターン印刷し、圧力及び温度を同時に多点検出できるシート型センサーとして構成することができる。
【００３７】
この感圧センサデバイス２においては、各ＴＦＴ２８上に形成された中間層２９上に、画素電極３０と感圧層２１、あるいは、画素電極３１と感温層２２が積層され、圧力センサ素子１、あるいは、温度センサ素子６が構成される。画素電極３０，３１とドレイン電極２６とは、ポスト電極３２によって接続されている。感圧層２１及び感温層２２は、共通電極３３に接続されている。感温層２２上には絶縁層３４が形成されている。絶縁層３４及び感圧層２１上には、電極フィルム３５が形成されている。
【００３８】
この感圧センサデバイス２においては、印加圧力が変化すると、感圧層２１の抵抗値が変化する。また、周囲温度が変化すると、感温層２２の抵抗値が変化する。感圧層２１に直列接続されたＴＦＴ２８のゲート線（Gate lines）及び感温層２２に直列接続されたＴＦＴ２８のゲート線をそれぞれ走査しながらソース電流を読み出せば、その変化量から、感圧センサデバイス２における圧力及び温度の面内分布を検出することができる。
【００３９】
〔センサデバイス支持体〕
この多点圧力センサにおいて、感圧センサデバイス２は、図１、図２及び図５に示すように、センサデバイス支持体３の上に構成されている。センサデバイス支持体３としては、金属、ガラス、プラスチック、各種エンプラ材料などの比較的剛性の高い材料や、ゴムなどの弾性材料や、テキスタイル等の柔軟材料からなるものを使用することができる。
【００４０】
感圧センサデバイス２の全体の変形などを考慮すると、センサデバイス支持体３は、ある程度の自己保持性を有する剛性材料やシート材料からなるものが望ましい。また、センサデバイス支持体３が極端に柔軟な材料からなる場合には、圧力負荷が隣接する圧力センサ素子１に分散してしまうため、検知精度（解像度）の低下が招来される。この観点からも、センサデバイス支持体３は、押圧力に対する縦剛性を有する立体物、フィルム、金属シートなどからなるものが好ましい。この実施形態においては、センサデバイス支持体は、ABS樹脂等のプラスチック材料からなるものとして説明する。
【００４１】
図７は、本発明の実施形態に係る多点圧力センサのセンサデバイス支持体の他の例を示す縦断面図である。
【００４２】
センサデバイス支持体３は、表面が平面である平板状に限定されず、図７に示すように、表面が凸面や凹面に形成されたものであってもよい。図７に示す表面が凸面に形成されたセンサデバイス支持体３としては、例えば、人間型ロボットの肩部分や腕部分の外殻部をそのまま使用することができる。すなわち、人間型ロボットの外殻部をセンサデバイス支持体３として使用して、この上に感圧センサデバイス２を構成し、多点圧力センサ（感覚センサ）とすることができる。
【００４３】
〔弾性材料層（クッション層）〕
この多点圧力センサにおいては、感圧センサデバイス２とセンサデバイス支持体３との間には、図１、図２、図５及び図７に示すように、弾性材料層（クッション層）４が設けられている。この弾性材料層４は、ヤング率が１×１０−２ＭＰａ〜１×１０２ＭＰａで、厚みが０．５ｍｍ〜１５ｍｍである弾性材料から構成されている。
【００４４】
図８は、圧力センサ素子上に圧力が印加された状態を示す縦断面図である。
図９は、圧力センサ素子間に圧力が印加された状態を示す縦断面図である。
【００４５】
この多点圧力センサにおいては、図８に示すように、圧力センサ素子１上に圧力が印加された場合（矢印ａで示す応力）に限らず、図９に示すように、圧力センサ素子１同士間に圧力が印加された場合（矢印ｂで示す応力）にも、検知漏れのない圧力検知が可能である。これは、圧力センサ素子１の無いエリアにかかる応力ｂが、弾性材料層４の変形により、近傍の圧力センサ素子１へ伝播されるためである。
【００４６】
弾性材料層４をなす材料のヤング率が１×１０−２ＭＰａより小さいと、圧力センサ素子１の無いエリアにかけられた応力が分散されず、検知感度が低下してしまう。１×１０２ＭＰａよりヤング率が大きいと、弾性材料層４の縦剛性が強くなりすぎ、検知対象が凹凸を有する場合には、感圧センサデバイス２の表面が検知対象の凹凸に追従できなくなり、応力を検知できないエリアが生じてしまう。
【００４７】
弾性材料層４をなす弾性材料のヤング率及び厚さの更に好ましい範囲は、１×１０−１ＭＰａ〜１×１０１ＭＰａ、０．５ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００４８】
弾性材料層４をなす材料は、センサデバイス支持体３上又は感圧センサデバイス２の裏面に、上記の物性を有する層が安価に形成できるものであれば特に制限されず、ウレタンゴム、シリコーンゴム、合成ゴム、天然ゴムなどの各種エラストマーや、スポンジ等の発泡プラスチック類を用いることができる。
【００４９】
弾性材料層４をなす材料は、繰り返しセンサとして用いることを考慮すると、圧縮永久歪みが小さく、応力緩和時間が短い材料が好ましい。また、温度変化に対して物性の変化が小さいことも好ましい。このような材料としては、シリコーンゴム、シリコーンゴムを用いたスポンジ、発泡ウレタン等が挙げられる。
【００５０】
弾性材料層４の厚みは、０．５ｍｍ未満であると、検知感度向上効果が得られない。また、弾性材料層４の厚みが１５ｍｍを超えると、多点圧力センサとしての解像度が劣化することになる。
【００５１】
多点圧力センサの解像度を十分に向上させるためには、弾性材料層４の厚みが、圧力センサ素子１同士の間隔の１／２倍〜５倍であることが好ましい。弾性材料層４がこれ以上薄いと、検知感度が十分に向上しない。また、弾性材料層４がこれ以上厚いと、多点圧力センサとしての解像度が劣化することになる。
【００５２】
なお、弾性材料層４をなす材料のヤング率及び厚みは、目的とする測定圧力範囲と解像度、圧力センサ素子１の感度等に応じて、適宜調整し決定することができる。
【００５３】
図７に示すように、表面が凸面や凹面に形成されたセンサデバイス支持体３を用いる場合には、弾性材料層４は、裏面（センサデバイス支持体３側）をセンサデバイス支持体３の表面に対応した凹面や凸面とし、表面（感圧センサデバイス２側）を平面状としてもよい。この場合には、センサデバイス支持体３の表面が平面状でない場合であっても、感圧センサデバイス２を平面状として支持することができる。
【００５４】
〔表面層〕
図１０は、図５に示した多点圧力センサの構成を示す縦断面図である。
【００５５】
この多点圧力センサにおいては、感圧センサデバイス２の表面上には、図１、図２、図５及び図１０に示すように、表面層５を設けてもよい。表面層５は、感圧センサデバイス２（圧力センサ素子１及び温度センサ素子６）を保護する層である。表面層５の材料及び厚みは、圧力センサ素子１及び温度センサ素子６による検知の妨げにならないものから適宜選択することができる。
【００５６】
図１１は、図５に示した多点圧力センサの他の構成を示す縦断面図である。
図１２は、図５に示した多点圧力センサのさらに他の構成を示す縦断面図である。
【００５７】
表面層５は、図１０に示すように、感圧センサデバイス２の表面の全面に設けてもよいし、図１１に示すように、全く設けなくともよいし、図１２に示すように、圧力センサ素子１上のみに設けて温度センサ素子６上には設けないようにしてもよい。
【００５８】
圧力センサ素子１上の表面層５は、圧力検知に影響のない範囲のヤング率及び厚みの材料により構成することができる。温度センサ素子６上の表面層５は、温度測定に支障のない材料及び厚みで構成することができ、すなわち、サンプリング周波数に支障のない範囲で、熱伝導率及び熱容量を考慮した材料を選択することができる。
【００５９】
感圧センサデバイス２が、湿度センサ素子やガスセンサ素子など、直接接触が望ましいセンサ、又は物質移動が必要なセンサ素子を有する場合には、これらセンサ素子上の表面層５は、検知対象物質の透過性を考慮した材料を選択することができる。
【００６０】
なお、図７に示すように、表面が凸面や凹面に形成されたセンサデバイス支持体３を用いながら、感圧センサデバイス２が平面状とされて支持されている場合には、表面層５の表面は、センサデバイス支持体３の表面に対応した凸面や凹面としてもよい。
【００６１】
〔その他のセンサ素子〕
この多点圧力センサは、湿度、静電容量、気流、赤外線を含む電磁波（光）、音波、各種化学物質など、圧力及び温度以外の種々のセンサ素子を感圧センサデバイス２に配置することにより、圧力分布及び温度分布の検知だけではないより高度な触覚センサとして構成することができる。
【００６２】
これら各種物性の検知には、センサ素子が外界に直接曝される構造を採ることが望ましい。種々のセンサ素子は、「プリンテッドエレクトロニクス」（印刷方式）により作成することにより、圧力センサ素子１と同一のレイヤに低コストでレイアウトすることが可能である。
【００６３】
なお、従来の多点圧力センサのように、弾性材料層（クッション層）を感圧センサデバイス２の表面上に配置すると、圧力センサ素子１と同一のレイヤでは、他の種類のセンサ素子による検知ができない。この場合には、他の種類のセンサ素子は、弾性材料層（クッション層）の表面上に、圧力センサ素子１とは別のレイヤとして設ける必要がある。圧力センサ素子１と他の種類のセンサ素子とを別のレイヤとして設けると、作成プロセスが複雑となり、また、圧力センサ素子１による検知精度が低下してしまう。
【００６４】
本発明においては、弾性材料層４を感圧センサデバイス２の裏面に配置していることにより、圧力センサ素子１による検知の解像度及び精度向上が図られ、圧力センサ素子１を
含めて多種類のセンサ素子を同一レイヤ上に低コストで作成でき、各種センサ素子の解像度及び感度も良好とすることができる。図５、図６及び図１０〜図１２に示した実施形態においては、感圧インクを用いた圧力センサ素子１及び感温インクを用いた温度センサ素子６を印刷により多点アレイ化しているので、圧力及び温度を同時に検知することができる。
【実施例】
【００６５】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
【００６６】
【表１】
2019002776.tif 000003
【００６７】
（実施例１）
本発明に係る多点圧力センサの実施例１として、〔表１〕に示すように、センサデバイス支持体３をＡＢＳ樹脂で作成し、弾性材料層４としてヤング率１ＭＰａのシリコーンゴム層を０．５ｍｍ厚でセンサデバイス支持体３上に形成し、その上に感圧センサデバイス２を設けた。感圧センサデバイス２は、厚さ５０μｍのＰＥＴ基材上に感圧抵抗型の圧力センサ素子１を１．２ｍｍピッチで印刷作成し、総厚１００μｍのシート状に構成した。この感圧センサデバイス２は、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス構成とした。表面層５として、ヤング率０．１ＭＰａのシリコーンゴム層を０．５ｍｍ厚で被覆した。
【００６８】
作成した多点圧力センサに対して、幅１ｍｍの直線定規により押圧して圧力を印加し、圧力分布を可視化することにより解像度及び感度の評価を行った。
【００６９】
各実施例について、解像度及び感度の評価基準は、以下の通りである。
【００７０】
解像度評価は、１ｍｍ厚の直線定規により押圧して圧力を印加し、検知された線幅を評価した。
○：圧力センサ素子１間のピッチ×２以下が検知できる解像度が得られた。
△：圧力センサ素子１間のピッチ×３以下が検知できる解像度が得られた。
×：圧力センサ素子１間のピッチ×３以下が検知できない解像度であった。
【００７１】
感度評価は、解像度評価（１ｍｍ厚の直線定規による押圧）に加えて、圧力センサ素子１同士の間（中央）に針先を当て、検知できるかどうかを評価した。
○：直線定規による押圧で直線状に途切れなく検知でき、かつ、針先によるテストでも隣接する２個以上の圧力センサ素子１で検知が可能であった。
△：直線定規による押圧で若干の途切れがあり、針先によるテストでも若干の検知不良が生じた。
×：直線定規による押圧で途切れがあり、針先によるテストでも検知不良が生じた。
【００７２】
実施例１では、圧力センサ素子１のピッチの２倍（２．４ｍｍ）の解像度で、圧力センサ素子１同士の間の位置でも途切れることなく検知することができた（解像度○（良好））。圧力センサ素子１同士の間に針先を当てた場合でも検知可能であった（感度○（良好））。
【００７３】
（実施例２）
弾性材料層４をなす材料のヤング率を、８×１０−３ＭＰａ（２−１）、１×１０−２ＭＰａ（２−２）、１×１０２ＭＰａ（２−３）、３×１０２ＭＰａ（２−４）とした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００７４】
２−２及び２−３では、解像度及び感度ともに○（良好）であったが、２−１及び２−４では、感度が×（不良）であった
【００７５】
このことから、弾性材料層４をなす材料のヤング率は、１×１０−２ＭＰａ〜１×１０２ＭＰａが好適であることがわかる。
【００７６】
（実施例３）
弾性材料層４の厚みを、０．４ｍｍ（３−１）、０ｍｍ（層なし）（３−２）、０．６ｍｍ（３−３）、３ｍｍ（３−４）、６ｍｍ（３−５）、１０ｍｍ（３−６）、２０ｍｍ（３−７）とした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００７７】
３−３、３−４及び３−５では、解像度及び感度ともに○（良好）であったが、３−１及び３−２では、感度が×（不良）であり、３−６では、解像度が△（やや不良）であり、３−７では、解像度が×（不良）であった。
【００７８】
このことから、弾性材料層４の厚みは、０．５ｍｍ〜１５ｍｍが好適であることがわかる。
【００７９】
（実施例４）
圧力センサ素子１間のピッチを３ｍｍとし、弾性材料層４の厚みを、１ｍｍ（４−１）、２ｍｍ（４−２）、３ｍｍ（４−３）、５ｍｍ（４−４）、１５ｍｍ（４−５）、３０ｍｍ（４−６）とした以外は、実施例１と同様に作成した。
【００８０】
４−２、４−３及び４−４では、解像度及び感度ともに○（良好）であったが、４−１では、感度が△（やや不良）であり、４−５では、解像度が△（やや不良）であり、４−６では、解像度が×（不良）であった。
【００８１】
このことから、弾性材料層４の厚みは、圧力センサ素子１間のピッチの１／２倍〜５倍が好適であることがわかる。
【符号の説明】
【００８２】
１：圧力センサ素子
２：感圧センサデバイス
３：センサデバイス支持体
４：弾性材料層
５：表面層
６：温度センサ素子
２０：フィルム基板
２１：感圧層
２２：感温層
２３：ゲート電極
２４：ゲート絶縁膜
２５：ソース電極
２６：ドレイン電極
２７：有機半導体
２８：ＴＦＴ
２９：中間層
３０：画素電極
３１：画素電極
３２：ポスト電極
３３：共通電極
３４：絶縁層
３５：電極フィルム
【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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