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公開番号2025047723
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156393
出願日2023-09-21
発明の名称圧電センサ
出願人TOPPANホールディングス株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01L 1/16 20060101AFI20250326BHJP(測定;試験)
要約【課題】動作特性を向上させることが可能な圧電センサを提供する。
【解決手段】圧電センサは、基材10と、基材10上に設けられ、順に積層された下部電極11、圧電層13、及び上部電極14をそれぞれが含む複数の圧電素子2と、複数の圧電素子2上に設けられた保護層15と、保護層15上に設けられ、複数の圧電素子2にそれぞれ対応して配置された複数の突起部16と、複数の突起部16上に設けられた断熱層17とを含む。複数の突起部16の各々は、保護層15側の下端部の面積が、断熱層17側の上端部の面積より小さく構成される。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
基材と、
前記基材上に設けられ、順に積層された下部電極、圧電層、及び上部電極をそれぞれが含む複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子上に設けられた保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記複数の圧電素子にそれぞれ対応して配置された複数の突起部と、
前記複数の突起部上に設けられた断熱層と、
を具備し、
前記複数の突起部の各々は、前記保護層側の下端部の面積が、前記断熱層側の上端部の面積より小さく構成される
圧電センサ。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記突起部は、半球状を有する
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項３】
前記下部電極は、四角形を有し、
前記突起部の直径は、前記下部電極の１辺の長さと同じか、それより小さい
請求項２に記載の圧電センサ。
【請求項４】
前記下部電極は、四角形を有し、
前記下部電極の面積は、前記突起部の面積より小さい
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項５】
前記下部電極と前記圧電層との間に設けられた導電性接着層をさらに具備し、
前記圧電層は、前記複数の圧電素子に共通に設けられる
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項６】
前記圧電層は、前記下部電極を覆うようにして前記基材上に設けられ、前記複数の圧電素子に共通に設けられる
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項７】
前記上部電極は、前記複数の圧電素子に共通に設けられる
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項８】
前記断熱層と前記複数の突起部とは一体で構成される
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項９】
前記突起部は、前記保護層に接着される
請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項１０】
前記圧電層は、有機圧電層である
請求項１に記載の圧電センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電センサに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）などの有機圧電材料を用いたセンサが利用されている。有機圧電材料は、塗布形成が可能であり、低温プロセスでの作製が可能であり、フィルム化も容易であることから、ウェアラブルデバイス向けのフレキシブルセンサ、及び大面積センサなどへの応用が試みられている。用途としても、脈波及び筋音図などを計測するための生体センサ、触覚センサ、及び焦電センサなど様々な応用が考えられており、注目されている技術である。
【０００３】
特許文献１では、有機圧電材料を含む感圧部と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とを備え、感圧部に印加された圧力を、ＴＦＴを用いて検出する圧力センサが提案されている。また、特許文献２では、ＴＦＴ上に有機圧電フィルムを接合することで有機圧電センサを実現しており、さらにＴＦＴをアレイ状に配置したセンサ装置が開示されている。
【０００４】
ＰＶＤＦやＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）などの有機強誘電体材料は、圧電性だけでなく、焦電性も有する。指が直接触れるタッチセンサに上記の有機強誘電体材料を用いた場合、指の熱の影響による電圧変化も検出してしまう。被測定対象とセンサアレイとに温度差がある場合には、その接触前後の温度変化による影響により、圧力センサとしての応答速度が低下してしまう。
【０００５】
特許文献３では、熱の影響を抑制するため、センサ上に断熱部材を配置している。この構成の場合、この断熱部材を介して圧力が横方向に伝搬してしまうため、面内方向における圧力の検出精度が低下してしまう。また、特許文献４では、感圧層の厚さ方向のバラツキによる影響を抑制するために、凹凸のある変形層をセンサアレイ上に配置している。この構成の場合、感圧層の厚さバラツキによる素子感度低下の抑制（検出感度のしきい値改善）には有効であるが、変形層の凹凸がランダムに形成されているために、定量性に乏しく、センサアレイ内での検出値の相対比較が正しくできない可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－２１９３３６号公報
特開２０２１－０２７２７０号公報
特開平２－８３４２５号公報
国際公開第２０２０／２４６０８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、動作特性を向上させることが可能な圧電センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様によると、基材と、前記基材上に設けられ、順に積層された下部電極、圧電層、及び上部電極をそれぞれが含む複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子上に設けられた保護層と、前記保護層上に設けられ、前記複数の圧電素子にそれぞれ対応して配置された複数の突起部と、前記複数の突起部上に設けられた断熱層とを具備し、前記複数の突起部の各々は、前記保護層側の下端部の面積が、前記断熱層側の上端部の面積より小さく構成される、圧電センサが提供される。
【０００９】
本発明の第２態様によると、前記突起部は、半球状を有する、第１態様に係る圧電センサが提供される。
【００１０】
本発明の第３態様によると、前記下部電極は、四角形を有し、前記突起部の直径は、前記下部電極の１辺の長さと同じか、それより小さい、第２態様に係る圧電センサが提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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