(57)【要約】【課題】大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利なフレキシブル検知装置を提供する。【解決手段】アレイ１の各セル１１は、所定の物理量及び／又は化学的特性を検出するセンサ１１ａと、センサ１１ａに接続された、スイッチング機能を有するＰＭＯＳの有機トランジスタ１１ｂとを有する。ローデコーダ２は、アレイ１の各行に対応する５個のＰＭＯＳ１２ａ〜１２ｅを有し、これらＰＭＯＳ１２ａ〜１２ｅは、ＮＡＮＤを構成する。カラムセレクタ３は、アレイ１の各列に対応する３個のＰＭＯＳ１３ａ〜１３ｃを有し、これらＰＭＯＳ１３ａ〜１３ｃは、ＮＡＮＤを構成する。スイッチング機能を有する有機トランジスタ１１ｂを使用することにより、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ行ｎ列（ｍ，ｎを共に２以上の自然数とする。）のセルのアレイを具え、
これらセルの各々が、所定の物理量及び／又は化学的特性を検出する検出手段と、そのセンサに接続された、スイッチング機能を有する有機セルを有することを特徴とするフレキシブル検知装置。
【請求項２】
前記検出手段が、圧力センサ、温度センサ、光センサ、加速度センサ、歪センサ、磁気センサ、湿度センサ、キャパシタ、電圧センサ及びケミカルセンサのうちの少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１記載のフレキシブル検知装置。
【請求項３】
前記アレイの行及び／又は列を選択する手段を更に具え、前記アレイを、同一機能を維持しながら行単位及び／又は列単位で切離し及び／又は貼り合わせ自在となるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のフレキシブル検知装置。
【請求項４】
前記アレイの周辺回路を独立に構成し、前記アレイが個別に取付け自在となるように構成したことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のフレキシブル検知装置。
【請求項５】
前記検出手段が、圧力センサ、温度センサ、光センサ、加速度センサ、歪センサ、磁気センサ、湿度センサ、キャパシタ、電圧センサ及びケミカルセンサのうちの少なくとも二つを有し、これら少なくとも二つのものが、同一のトランジスタによってアクセス可能となるように構成したことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のフレキシブル検知装置。
【請求項６】
ｍ行ｎ列（ｍ，ｎを共に２以上の自然数とする。）のセルのアレイを具え、
これらセルの各々が、アクチュエータ又は感熱プリンタ用ヒータと、そのアクチュエータ又は感熱プリンタ用ヒータに接続された、スイッチング機能を有する有機セルを有することを特徴とするフレキシブル検知装置。
【請求項７】
前記アレイの行及び／又は列を選択する手段を更に具え、前記アレイを、同一機能を維持しながら行単位及び／又は列単位で切離し及び／又は貼り合わせ自在となるように構成したことを特徴とする請求項６記載のフレキシブル検知装置。
【請求項８】
前記アレイの周辺回路を独立に構成し、前記アレイが個別に取付け自在となるように構成したことを特徴とする請求項６又は７記載のフレキシブル検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の物理量（圧力、温度、光量、加速度、歪、磁気、湿度、電圧、抵抗等）及び／又は化学的特性を検出する（例えば、有機半導体と、対象とする物質との化学的相互作用を利用することによる検出法）フレキシブル検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温度や歪のような所定の物理量を検出することによって触覚を検知する検知装置が提案されている（例えば、特許文献１）。かかる検知装置では、スイッチング素子として機能する複合素子が、導電性基板上に形成された絶縁膜又は絶縁性基板上に形成されている。
【特許文献１】特開２００２−４８６０７号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の検知装置では、以下のような不都合がある。
（１）導電性基板上に形成された絶縁膜又は絶縁性基板（すなわち、無機材料）を使用しているため、大面積化及び機械的なフレキシビリティの確保が困難である。
（２）検出し得る物理量の種類が、圧力、温度及び歪に限られている。
（３）同一の機能を維持したまま切離し及び／又は貼り合わせを行なうことができない。
（４）検知装置を効率よく任意の大きさにするのが困難である。
【０００４】
本発明の目的は、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利なフレキシブル検知装置を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、多様な物理量及び／又は化学的な特性を検出しうるフレキシブル検知装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、同一の機能を維持したまま切離し及び／又は貼り合わせを自在に行なうことができるフレキシブル検知装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、効率よく任意の大きさにすることができるフレキシブル検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるフレキシブル検知装置は、
ｍ行ｎ列（ｍ，ｎを共に２以上の自然数とする。）のセルのアレイを具え、
これらセルの各々が、所定の物理量及び／又は化学的特性を検出する検出手段と、そのセンサに接続された、スイッチング機能を有する有機セルを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明による他のフレキシブル検知装置は、
ｍ行ｎ列（ｍ，ｎを共に２以上の自然数とする。）のセルのアレイを具え、
これらセルの各々が、アクチュエータ又は感熱プリンタ用ヒータと、そのアクチュエータ又は感熱プリンタ用ヒータに接続された、スイッチング機能を有する有機セルを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるフレキシブル検知装置によれば、スイッチング機能を有する有機トランジスタを使用することにより、スイッチング素子を他の材料（例えば、シリコンのような無機材料）で構成した場合に比べて大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利となる。なお、本明細書中、「ｍ行ｎ列のセルのアレイ」とは、セルがｍ行及びｎ列連続している場合だけでなく、後に説明するように、一部が抜けている場合も意味するものとする。
【００１１】
シリコンのような無機材料は熱抵抗が低く、したがって、無機材料を被測定物に接触させると、ヒートシンクのように作用し、熱が均等に分布しようとして擾乱を与える。それに対して、有機材料は熱抵抗が高く、したがって、有機材料を被測定物に接触させたとしても擾乱を与えにくい。したがって、スイッチング機能を有する有機トランジスタを用いた場合、物理量及び化学的特性の正確な検知の観点から有利である。
【００１２】
前記検出手段が、圧力センサ、温度センサ、光センサ、加速度センサ、歪センサ、磁気センサ、湿度センサ、キャパシタ、電圧センサ及びケミカルセンサのうちの少なくとも一つを有する。これによって、様々な物理量及び／又は化学的特性を検出することができる。
【００１３】
好適には、前記アレイの行及び／又は列を選択する手段を更に具え、前記アレイを、同一機能を維持しながら行単位及び／又は列単位で切離し及び／又は貼り合わせ自在となるように構成する。これによって、同一の機能を維持したまま切離し及び／又は貼り合わせを自在に行なうことができる。
【００１４】
更に好適には、前記アレイの周辺回路を独立に構成し、前記アレイが個別に取付け自在となるように構成する。これによって、任意の大きさのアレイを効率よく作成することができる。
【００１５】
なお、前記検出手段が、圧力センサ、温度センサ、光センサ、加速度センサ、歪センサ、磁気センサ、湿度センサ、キャパシタ、電圧センサ及びケミカルセンサのうちの少なくとも二つを有し、これら少なくとも二つのものが、同一のトランジスタによってアクセス可能となるように構成することもできる。
【００１６】
本発明による他のフレキシブル検知装置によれば、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利となるように、アクチュエータ又は感熱プリンタ用ヒータ及び有機トランジスタを集積することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明によるフレキシブル検知装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるフレキシブル検知装置の実施の形態を示す図である。このフレキシブル検知装置は、１６行１６列のセルのアレイ１と、ローデコーダ２と、カラムセレクタ３とを具える。
【００１８】
アレイ１の各セル１１は、所定の物理量及び／又は化学的特性を検出するセンサ１１ａと、センサ１１ａに接続された、スイッチング機能を有するＰＭＯＳの有機トランジスタ１１ｂとを有する。センサ１１ａを、後に詳しく説明するように、圧力センサ、温度センサ、光センサ、加速度センサ、歪センサ、磁気センサ、湿度センサ、キャパシタ、電圧センサ及びケミカルセンサのうちの少なくとも一つとする。
【００１９】
ローデコーダ２は、アレイ１の各行に対応する５個のＰＭＯＳ１２ａ〜１２ｅを有し、これらＰＭＯＳ１２ａ〜１２ｅは、ＮＡＮＤを構成する。カラムセレクタ３は、アレイ１の各列に対応する３個のＰＭＯＳ１３ａ〜１３ｃを有し、これらＰＭＯＳ１３ａ〜１３ｃは、ＮＡＮＤを構成する。
【００２０】
本実施の形態によれば、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１１ｂを使用することにより、スイッチング素子を他の材料（例えば、シリコンのような無機材料）で構成した場合に比べて大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利となる。
【００２１】
なお、アレイ１、ローデコーダ２及びカラムセレクタ３を独立に構成し、金属配線を蒸着したテープや導電性接着剤を用いて互いに接続させることによって、アレイが個別に取付け自在となり、これによって、任意の大きさのアレイを効率よく作成することができる。
【００２２】
また、ローデコーダ２及びカラムセレクタ３をＮＡＮＤで構成しているので、任意の行数及び／又は列数のセル及びそれに対応するローデコーダ２及びカラムセレクタ３のＰＭＯＳをカッターナイフなどで切り離すことによって、マスクを設計し直すことなく同一機能を維持しながらフレキシブル検知装置の一部を切離し自在にすることができる。その結果、フレキシブル検知装置の設計時間を短縮し、かつ、製造コストを削減することができる。図１において、４行４列のセルのアレイを切り離す場合を破線で示す。
【００２３】
さらに、より多くのアドレス線を用意し、これらアドレス線に対応するアレイを貼り付ける構成にすることによって、同一機能を維持しながらアレイを貼り合わせ自在とすることができ、その結果、フレキシブル検知装置の検知領域を拡張することができる。
【００２４】
図２は、図１のフレキシブル検知装置の動作を説明するための図である。この場合、１６行１列目のセル１のセンサ１１ａが所定の物理量及び／又は化学的特性を検出した場合の信号波形の一例を示すものであり、アドレス、負荷信号を外部から供給すると同時に、データ出力も外部からプリチャージしてＧＮＤに落としておく。
【００２５】
ローデコーダ２によってワード線Ｆが選択されるとともに、カラムセレクタ３によってカラムＳ３が選択される。センサ１１ａの抵抗の抵抗値が小さくなるので、図１の一番左下にあるビット線からデータ出力Ｄ０に電流が流れ出し、電圧が上昇する。
【００２６】
このようにして得られた出力から、画像処理技術を用いて所定の物理量及び／又は化学的特性のデータを解析し、これによって、人間が持つ鋭敏な触覚に匹敵するセンシング機能を達成することができる。
【００２７】
図３は、本発明によるフレキシブル検知装置の他の実施の形態を示す図である。このフレキシブル検知装置は、１６行１６列のセルのアレイ１と、シフトレジスタを有するローデコーダ２’と、シフトレジスタを有するカラムセレクタ３’とを具える。
【００２８】
本実施の形態のように、ＰＭＯＳの代わりにシフトレジスタを用いてローデコーダ２’及びカラムセレクタ３’を構成することができる。なお、図３において、４行４列のセルのアレイを切り離す場合を破線で示す。
【００２９】
図４は、ローデコーダのレイアウトの一部を示す図である。図４において、ソース／ドレイン２１ａ、ゲート２１ｂ及び有機膜２１ｃを有するローアドレス入力部２１と、ビア２２ａを有する負荷部２２とを示し、ローアドレス入力部２１及び負荷部２２は、接続部２３によって接続されている。
【００３０】
図４に示すように、切断箇所Ａ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’の配線を、他の箇所に比べて太くし、外部との接続を容易にしている。また、接続部２３も、他の箇所に比べて配線を太くしている。
【００３１】
ローアドレス入力部２１にはビアが存在しない。ビアの存在により製造コストに差が生じる場合には、図４に示すようにロードアドレス入力部２１及び負荷部２２を分離することによって、製造コストを削減することができる。
【００３２】
なお、ロードアドレス入力部２１及び負荷部２２を一体で製造することもできる。さらに、アドレスを更に拡張するためにロードアドレス入力部２１に端子を用意し、貼り合わせによる拡張を行なうこともできる。
【００３３】
図５は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの製造方法を説明するための図である。この場合、有機トランジスタ及び圧力センサが集積化される。
先ず、ポリイミドフィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような高分子フィルム３１にゲート電極３２を形成する。次いで、ポリイミドのようなゲート絶縁膜３３を、スピンコートによって塗布し、オーブンで硬化させる。
【００３４】
次いで、レーザ加工などによってポリイミドの一部を剥離し、ビアを形成するための準備をする。なお、レーザ加工の際には、例えば、ＹＡＧレーザ発振機、Ｑスイッチ、Ｘ−Ｙテーブル及びコンピュータからなるレーザ加工機を用いる。ペンタセンなどの有機半導体層３４を、蒸着などによって形成する。蒸着の際に、メタルマスクを用いることによって、必要な箇所だけに有機半導体層３４を形成し、素子分離を行う。最後に、ソース電極３５及びドレイン電極３６を形成し、有機トランジスタを完成する。
【００３５】
有機トランジスタを形成した後、圧力センサとの集積化を行うために、先ず、ポリイミドフィルムなどの高分子フィルム３７に加工を施し、スルーホールシート３８を形成する。高分子フィルム３７を、有機トランジスタを形成した高分子フィルム３１に重ね合わせて張り合わせる。さらに、シリコーンゴムにグラファイトを添加して形成された感圧導電ゴムシート３９を張り合わせる。最後に、電極４０を保持した高分子フィルム４１を張り合わせて、デバイスが完成する。
【００３６】
図６は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の製造方法を説明するための図である。この場合、有機トランジスタ及び圧力センサを集積するに際し、スルーホールシートが形成された高分子フィルムを、有機トランジスタが形成された高分子フィルムに重ね合わせる代わりに、高分子フィルム５１に、機械的な加工を施してスルーホールシート５２を予め形成する（図６Ａ）。
【００３７】
その後、図５で説明したのと同様にして、高分子フィルム５１の一方の面に有機トランジスタ５３を形成する（図６Ｂ）とともに、他方の面に感圧導電ゴムシート５４を貼り合わせる。最後に、感圧導電ゴム５４に、電極５５を保持した高分子フィルム５６を貼り合わせる（図６Ｃ）。
【００３８】
図７は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の製造方法を説明するための図である。この場合、高分子フィルム上に様々な素子を集積したものであり、素子分離が完全に行われている。先ず、高分子フィルム６１の一方の面には、硬化させる前のシリコーンゴムを載せる際に、パターニングを施しておく。その後、シリコーンゴムを硬化させ、感圧導電ゴムシート６２を形成する。その後、高分子フィルム６１の他方の面に有機トランジスタ６３を形成する。最後に、高分子フィルム６４に保持された電極６５を、感圧導電ゴムシート６２に貼り合わせ、デバイスを完成させる。
【００３９】
図８は、図５〜図７のうちのいずれかの製造方法によって製造されたフレキシブル検知装置のアレイのセルの電圧・電流特性を示す図である。図８において、横軸はゲート電圧ＶＧＳを表し、縦軸はソース・ドレイン電流ＩＤＳを示す。また、実線は、高分子フィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成した場合の電圧・電流特性を示し、破線は、高分子フィルムをポリイミドで構成した場合の電圧・電流特性を示す。
【００４０】
図９は、図５〜図７のうちのいずれかの製造方法によって製造されたフレキシブル検知装置のアレイのセンサの入出力特性の場所依存性を示す図である。図９において、横軸は位置を表し、縦軸は電流を表す。なお、位置１〜４ｍｍがセンサ位置に対応する。
【００４１】
図８及び９からわかるように、圧力センサ及び有機トランジスタを集積したセルにおいて、圧力が良好に検知される。このようなセルによって構成されたアレイを具えるフレキシブル検知装置は、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利であり、人工皮膚などの用途に最適である。
【００４２】
本発明のフレキシブル検知装置を人工皮膚として使用する場合、圧力センサの他に温度センサも使用すると効果的である。温度センサとしては、温度依存性のある有機トランジスタや、異種金属を接合させた熱電効果を利用した素子を使用することができる。なお、２個の有機トランジスタを集積した構造は、光センサ及び有機トランジスタの集積化に関連して詳しく説明する。
【００４３】
図１０は、光センサを用いた場合の本発明によおるフレキシブル検知装置の動作を説明するための図である。この場合、センサとして光センサを用いることによって、フレキシブル検知装置をイメージキャプチャ７１として用いることができる。
【００４４】
従来、画像の読取りを行うに際し、ＣＣＤを使用するのが一般的であるが、ＣＣＤを用いた場合、大面積化及び機械的なフレキシビリティに不利であり、複雑な光学素子が必要となる。それに対して、本発明のように有機トランジスタを用いた場合、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利であり、簡単な光学系によって又は光学素子を用いることなく画像を読み取ることができる。
【００４５】
イメージキャプチャ７１の動作を説明する。光がセル７２，７３の光センサを通過すると、その光は、紙上の読み取るべきイメージに到達する。セル７２のように、黒インク上に当たった光７４は、光センサにほとんど戻らない。それに対して、セル７３のように、黒インクのない白紙部分に当たった光７５の大部分は、反射して光センサに戻る。その結果、光センサの出力から紙の白黒を判別することができる。
【００４６】
さらに、本のコピーする場合、従来のスキャナでは、本の背に近い内側部分を鮮明にコピーするのが困難であることが多い。しかしながら、本発明によれば、イメージキャプチャ７１それ自体が機械的なフレキシビリティを有するので、ページ全体をゆがみなく読み取ることができる。
【００４７】
また、可動部品のような機械部分がないので、後に説明するように、製造を簡単かつ低コストで行うことができる。さらに、イメージキャプチャ７１は、軽量あるとともに、耐衝撃性に強いという利点も有する。
【００４８】
図１１は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの一例の断面図である。このセルは、高分子フィルム８１の上に有機トランジスタ８２及び光センサ８３が形成されたものであり、図５で説明したのと同一の製造方法で製造される。
【００４９】
この場合、有機トランジスタ８２は、有機トランジスタ５３（図６）とほぼ同一構造を有するが、ゲート電極８４を、光センサ８４とのコンパティビリティのために、ＩＴＯなどの透明電極で構成する。光センサ８３は、ＩＴＯ８５、ｐ型有機半導体８６、ｎ型有機半導体８７、及びアルミニウムやＩＴＯのような陰極用の電極８８の多層構造で形成される。
【００５０】
ｐ型有機半導体８６を、有機トランジスタ８２のチャネルを構成する材料と同一材料と異なる材料のうちのいずれで構成してもよく、ｎ型有機半導体８７を、例えばＮＴＣＤＩで構成する。
【００５１】
図１２は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。このセルには、高分子フィルム９１上に、有機トランジスタ８２（図１１）と同一構成の有機トランジスタ９２と、ｐｎ接合を用いる代わりに有機トランジスタによって構成された光センサ９３とを有する。
【００５２】
光センサ９３を構成する有機トランジスタは、有機トランジスタ９２と同一構成を有する。この場合、有機半導体層の成膜を一度で済ますことができるので、製造工程を著しく簡単にすることができる。また、光センサ９３において、光を吸収する有機半導体層９４が露出しているため、光の透過率の観点から有利である。
【００５３】
図１３は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム９１に形成された有機トランジスタ９２及び光センサ９３の上に、光が透過しない高分子フィルム１０１を設け、光センサ９３の上に孔１０２を開ける。このように有機トランジスタ９２に光が当たらなくするとともに、光センサ９３のみに光を当てるような構成にすることによって、動作が安定する。
【００５４】
図１４は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、光センサ１０３は、光センサ９３（図１２、１３）からゲート電極及び絶縁膜を省略した構成を有する。図５で説明した製造方法で有機トランジスタを製造する場合には、ポリイミドなどのゲート絶縁膜をスピンコートで塗布するために、ゲート絶縁膜の剥離を最小限にすることが好ましい。このようなときには、剥離を省略することができる。さらに、図１４において、電極１０４，１０５を有機半導体層１０６の上に形成しているが、電極１０４，１０５を高分子フィルム９１と有機半導体層１０６との間に形成してもよい。
【００５５】
図１５は、ｐｎ接合を有する光センサの特性を示す図であり、図１６は、有機トランジスタを有する光センサの特性を示す図である。いずれの場合にも、光強度に応じて光センサが応答することを示す。
【００５６】
高分子フィルムのようなフレキシブルシート上に形成された有機トランジスタは、折れ曲がると電流値が変化する。その結果、図１２に示すセルは、光の代わりに歪を検出する機能を有するようになる。有機トランジスタが歪を検出するのに最適化するために、図１７に示すように、高分子フィルム１１１の一方の面に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１１２と、有機トランジスタによって構成された歪センサ１１３とを形成し、高分子フィルム１１４の他方の面に、高分子フィルム１１４及び硬い部分１１５を形成する。有機トランジスタ１１２の下に硬い部分１１５を設けることにより、歪によって特性が変化しにくくなり、歪センサ１１３の下に高分子フィルム１１４を設けることにより、歪を検出しやすくなる。
【００５７】
図１８に示すように、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１２１に対応する部分を肉厚にするとともに、有機トランジスタで構成された歪センサ１２２に対応する部分を肉薄にした高分子フィルム１２３を設けることによって、歪検出機能を有するセルを構成することもできる。
【００５８】
図１７及び図１８において、有機トランジスタのゲート電極をＩＴＯで構成する必要がない。なお、歪によって有機トランジスタの特性が変化することを、図１９に示す。図１９において、有機トランジスタを折り曲げていくと、曲率の応じて電流電圧特性が変化することがわかる。その結果、有機トランジスタを歪センサや加速度センサ（これについては後に説明する。）に適用できることがわかる。
【００５９】
図２０は、本発明によるフレキシブル検知装置のアレイのセルが有機トランジスタ及びキャパシタを有する場合の回路図である。図２０において、有機トランジスタ１３１及びキャパシタ１３２を有することによって、キャパシタンス・カップリングのセンサアレイを実現することができる。このような構成は、フレキシブルタッチパネル、人工皮膚、生体計測等に利用することができる。
【００６０】
図２１は、図２０の回路の具体的な構成の断面図である。この場合、有機トランジスタ１４１のソース電極１４２とドレイン電極１４３のうちのいずれか一方を、キャパシタを構成する電極１４４に接続する（図２１の場合、ドレイン電極１４３を電極１４４に接続する。）。その後、電極１４４は、絶縁膜（保護膜）１４５によって被覆される。なお、キャパシタの電極は、高分子フィルム１４６のいずれの面にあってもよい。
【００６１】
図２２は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム１５１上に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１５２と、有機トランジスタによって構成された３端子構造の化学センサ１５３とが集積されている。
【００６２】
図２３は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム１６１上に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１６２と、２端子構造の化学センサ１６３とが集積されている。化学センサ１６３は、化学センサ用高分子を有する。
【００６３】
図２４は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム１７１上に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１７２と、有機トランジスタによって構成された３端子構造の化学センサ１７３とが集積されている。また、有機トランジスタ１７２及び化学センサ１７３の上には、光を通さない高分子フィルム１７４が設けられ、化学センサ１７３の上には、孔１７５が形成されている。このように化学センサ１７３の実行部分のみを露出させることによって、動作が安定する。
【００６４】
図２５は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム１８１の上に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ１８２と、有機トランジスタによって構成された電圧センサ１８３とが集積されており、対象１８４の電圧のマッピングなどを直接電極１８５に当てて計測するものである。なお、電極は、高分子フィルム１８１のいずれの面に形成されてもよい。
【００６５】
図２６は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。図２６に示すセルは、高分子フィルム１９１の一方の面に有機トランジスタ１９２が形成され、他方の面に高分子フィルム１９３及び高分子フィルム１９４が順に形成される。また、高分子フィルム１９１，１９４に形成された電極１９５，１９６は、キャパシタを構成する。
【００６６】
本実施の形態では、加速度センサの機能を有する。従来、加速度センサとして、シリコンＭＥＭＳを利用したものなどが提案されているが、大面積化及び機械的なフレキシビリティに不利である。
【００６７】
大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利となるようにするために、スイッチ部分のみならず、加速度センサ部分もフレキシブルである必要がある。また、印刷技術などを利用して大面積を低価格で実現できることが望ましい。
【００６８】
したがって、高分子フィルムに加工を施して変位を計測できるようにすることによって、加速度センサ部分を実現する。図２６に示すセルにおいては、高分子フィルム１９４でメンブランを形成し、スプリングの機能を持たせ、このメンブランの変位量を静電容量の変化から読み取る。
【００６９】
図２７は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム２０１の肉厚部分に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ２０２を形成し、高分子フィルム２０１の肉薄部分に、有機トランジスタで構成された加速度センサ２０３を形成する。この場合も、高分子フィルム２０１の変位を感知することによって、加速度を計測することができる。
【００７０】
図２８は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。この場合、高分子フィルム２１１の一方の面に、スイッチング機能を有する有機トランジスタ２１２と、アルメル線２１３及びクロメル線２１４の熱電対からなる温度センサ２１５とが形成されている。
【００７１】
図２９は、フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。図２９に示すセルは、高分子フィルム２２１の一方の面に有機トランジスタ２２２が形成され、他方の面に高分子フィルム２２３及び高分子フィルム２２４が順に形成される。また、高分子フィルム２２３内に形成された電極２２５，２２６は、キャパシタを構成する。
【００７２】
高分子フィルム２２３は、湿度によって静電容量が変化する高分子材料によって構成される。これによって、大面積化及び機械的なフレキシビリティに有利な湿度検出機能を実現することができる。
【００７３】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、有機トランジスタとして、上記実施の形態で用いられたもの以外の任意の構成の有機トランジスタを使用することができる。また、センサとして、任意の種類のセンサを組み合わせて使用することができる。
【００７４】
上記実施の形態において、アレイを、同一機能を維持しながら行単位及び／又は列単位で切離し自在となるように構成する場合について説明したが、同一の機能を維持したまま貼り合わせを自在に行うことができる。また、アレイの周辺回路（ローデコーダ及び／又はカラムセレクタ）を独立に構成し、アレイが個別に取付け自在となるように構成することもでき、これによって、任意の大きさのアレイを効率よく作成することができる。
【００７５】
さらに、アレイは、行列が連続である場合のみならず、抜けがある場合も本発明を実現することができる。例えば、図３０に示すように、ｍ行ｎ列のセルのアレイにおいて、m行ｎ−１列目のセル及びｍ−１〜ｍ行ｎ列目のセルの抜けがある場合でも、本発明を実現することができる。
【００７６】
人工皮膚は、痛点、温点等を有する。したがって、本発明によるフレキシブル検知装置を人工皮膚に適用されたときのように各セルが複数のセンサを有する場合、複数のセンサへのアクセスが同一トランジスタによってアクセス可能となる、すなわち、複数のセンサにアクセスするトランジスタを共有するのが好ましい。
【００７７】
各セルが圧力センサ３０１及び温度センサ３０２を有する場合について説明すると、ワード線を共用することによって、ワード線に接続された、図示しないアクセス用のトランジスタを共有する場合（図３１Ａ参照）、及びビット線を共有することによって、ビット線に接続された、図示しないアクセス用のトランジスタを共有する場合（図３１Ｂ参照）がありうる。
【００７８】
本発明の他のフレキシブル検知装置では、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎを共に２以上の自然数とする。）のセルのアレイを具え、これらセルの各々について、有機トランジスタ３２１及びプラスチック製の静電アクチュエータ３２２を集積化し、有機トランジスタ３２１が、静電アクチュエータ３２２を駆動するためのスイッチとして機能する（図３２，３３）。
【００７９】
この場合、高分子フィルム３２３の一方の面に有機トランジスタ３２１が形成され、その他方には、高分子フィルム３２４が形成される。アクチュエータ３２２は、電極３２５と、フリースタンディングのメンブレン３２６の裏面にある電極３２７とを有する。なお、区分３２８の反対側の面には有機トランジスタ３２１が形成されている。
【００８０】
可動なメンブレン３２６の表面に高反射率の金属などをコーティングすることによって、光スイッチアレイ、ディスプレイ等に適用することができる。また、音響の反射の状況を自在に変化できる壁紙などにも利用することができる。
【００８１】
さらに、局所的に電流を流し、電圧を印加し、加熱し、又は磁場を加えることができるデバイスを、フレキシブルなシート（例えば、プラスチックシート上に形成することができる。その結果、溶けることなくパルス状に駆動する有機感熱プリンタを実現することができる。図３４に示す例では、高分子フィルム３３１の一方の面に、有機トランジスタ３３２と、加熱（感熱プリンタ）用のヒータ３３３とを集積する。この場合、ヒータ３３３は、電極３３４，３３５と、加熱用抵抗体３３６とを有する。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、エレクトロニクス、ロボテクス、機械工学等の分野で利用され、人工皮膚などに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明によるフレキシブル検知装置の実施の形態を示す図である。
【図２】図１のフレキシブル検知装置の動作を説明するための図である。
【図３】本発明によるフレキシブル検知装置の他の実施の形態を示す図である。
【図４】ローデコーダのレイアウトの一部を示す図である。
【図５】フレキシブル検知装置のアレイのセルの製造方法を説明するための図である。
【図６】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の製造方法を説明するための図である。
【図７】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の製造方法を説明するための図である。
【図８】図５〜図７のうちのいずれかの製造方法によって製造されたフレキシブル検知装置のアレイのセルの電圧・電流特性を示す図である。
【図９】図５〜図７のうちのいずれかの製造方法によって製造されたフレキシブル検知装置のアレイのセンサの入出力特性の場所依存性を示す図である。
【図１０】光センサを用いた場合の本発明によおるフレキシブル検知装置の動作を説明するための図である。
【図１１】フレキシブル検知装置のアレイのセルの一例の断面図である。
【図１２】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図１３】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図１４】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図１５】ｐｎ接合を有する光センサの特性を示す図である。
【図１６】有機トランジスタを有する光センサの特性を示す図である。
【図１７】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図１８】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である
【図１９】歪によって有機トランジスタの特性が変化することを示す図である。
【図２０】本発明によるフレキシブル検知装置のアレイのセルが有機トランジスタ及びキャパシタを有する場合の回路図である。
【図２１】図２０の回路の具体的な構成の断面図である。
【図２２】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２３】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２４】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２５】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２６】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２７】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２８】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図２９】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図３０】本発明によるフレキシブル検知装置のアレイの抜けを示す図である。
【図３１】各セルが圧力センサ３０１及び温度センサ３０２を有する場合について説明した図である。
【図３２】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【図３３】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の平面図である。
【図３４】フレキシブル検知装置のアレイのセルの他の例の断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  アレイ
２，２’  ローデコーダ
３，３’  カラムセレクタ
１１，７２，７３  セル
１１ａ  センサ
１１ｂ，５３，６３，８２，９２，１１２，１２１，１３１，１４１，１５２，１６２，１７２，１８２，１９２，２０２，２０３，２１２，２２２，３２１，３３２  有機トランジスタ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  ＰＭＯＳ
２１  ローアドレス入力部
２１ａ  ソース／ドレイン
２１ｂ  ゲート
２１ｃ  有機膜
２２  負荷部
２２ａ  ビア
２３  接続部
３１，３７、４１，５１，５６，６１，６４，８１，９１，１０１，１１１，１１４，１２３，１４６，１５１，１６１，１７１，１７４，１８１，１９１，１９３，１９４，２０１，２１１，２２１，２２３，２２４，３２３，３２４，３３１  高分子フィルム
３２，８４  ゲート電極
３３  ゲート絶縁膜
３４，９４，１０６  有機半導体層
３５，１４２  ソース電極
３６，１４３  ドレイン電極
３８，５２  スルーホールシート
３９，５４，６２  感圧導電ゴムシート
４０，５５，６５，８８，１０４，１０５，１３３，１４４，１８５，１９５，１９６，２２５，２２６、３２５，３２７，３３４，３３５  電極
７１  イメージキャプチャ
７４，７５  光
８３，９３，１０３  光センサ
８５  ＩＴＯ
８６  ｐ型有機半導体
８７  ｎ型有機半導体
１０２，１７５  孔
１１３，１２２  歪センサ
１１５  硬い部分
１３２  キャパシタ
１４５  絶縁膜（保護膜）
１５３，１６３，１７３  化学センサ
１８４  対象
２１３  アルメル線
２１４  クロメル線
２１５，３０２  温度センサ
３０１  圧力センサ
３２２  静電アクチュエータ
３２６  メンブレン
３２７  区分
３３３  ヒータ
３３６  加熱用抵抗導体
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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