(57)【要約】【課題】  面方向に伸張性を有すると共に曲面状に変形可能な面センサを提供する。【解決手段】  高分子材料により形成された薄膜フィルムに略矩形の開口部２４を複数加工することにより複数の素子形成部２６を複数の架橋部２８により架橋してなる網目状の面部材２２を形成すると共にこの面部材２２の複数の素子形成部２６に圧力センサ素子３０を形成し、圧力センサ素子３０への配線を架橋部２８に形成する。網目状に形成することにより、架橋部２８が形成されていない対角の方向に伸張させることができると共に曲面に変形させることができる。この結果、球面などの曲線を用いて形成される曲面にも取り付けることができる。【選択図】        図１
2006090983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略同一面に配置された複数の素子配置部と該複数の素子配置部を架橋する曲げ変形可能な複数の架橋部とからなる面部材と、
該面部材の前記複数の素子配置部の少なくとも一部に形成された複数の素子と、
導電性材料を用いて前記複数の素子に通電可能に前記複数の架橋部の少なくとも一部に形成された配線と、
を備える面状素子モジュール。
【請求項２】
前記面部材は、所定方向に引っ張り力を作用させたときに前記複数の架橋部の曲げ変形を伴って該所定方向に伸張するよう該複数の架橋部が形成されてなる請求項１記載の面状素子モジュール。
【請求項３】
前記面部材は、前記所定方向とは異なる方向となるよう前記複数の架橋部が形成されてなる請求項２記載の面状素子モジュール。
【請求項４】
前記面部材は、高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の開口部を形成することにより前記複数の素子配置部と前記複数の架橋部とを形成してなる請求項１ないし３いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項５】
前記薄膜フィルムは、厚さ１ｍｍ以下のポリエチレンナフタレートフィルムまたは厚さ１ｍｍ以下のポリイミドフィルムである請求項４記載の面状素子モジュール。
【請求項６】
前記面部材は、前記複数の素子配置部を交差部とする網目状となるよう形成されてなる請求項１ないし５いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項７】
前記面部材は、前記複数の素子配置部が２ｃｍ以下の距離をもって配置されてなる請求項１ないし６いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項８】
前記複数の素子は、圧力センサ，温度センサ，光センサ等を含むセンサまたは電極としてのアクチュエータを含む素子である請求項１ないし７いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項９】
前記複数の素子は、有機電界効果トランジスタを含む素子である請求項１ないし８いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項１０】
前記複数の素子は、異なる機能を有する２以上の種類の素子である請求項１ないし９いずれか記載の面状素子モジュール。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０いずれか記載の同種または異種の複数の面状素子モジュールを重ねて配置してなる面状素子装置。
【請求項１２】
前記複数の面状素子モジュールは、前記複数の素子配置部が重なるよう配置されてなる請求項１１記載の面状素子装置。
【請求項１３】
前記複数の面状素子モジュールは、前記複数の素子配置部が重ならないよう配置されてなる請求項１１記載の面状素子装置。
【請求項１４】
面状素子モジュールの製造方法であって、
高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の素子を形成すると共に導電性材料を用いて該複数の素子に通電可能な配線を形成する素子配線形成工程と、
前記薄膜フィルムの前記配線が形成された配線部が該薄膜フィルムの前記複数の素子が形成された素子形成部を架橋するよう該薄膜フィルムを加工する加工工程と、
を備える面状素子モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の面状素子モジュールの製造方法であって、
前記素子配線形成工程は、網目状の交差部となる位置に前記複数の素子を形成すると共に網目状に前記配線を形成する工程であり、
前記加工工程は、前記薄膜フィルムを網目状に加工する工程である
面状素子モジュールの製造方法。
【請求項１６】
面状素子モジュールの製造方法であって、
高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の開口部が形成されるよう加工することにより複数の配置部と該複数の配置部を架橋する複数の架橋部とを形成する加工工程と、
前記複数の配置部の少なくとも一部に複数の素子を形成すると共に導電性材料を用いて該複数の素子に通電可能な配線を前記複数の架橋部の少なくとも一部に形成する素子配線形成工程と、
を備える面状素子モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記加工工程は、前記薄膜フィルムを網目状に加工する工程である請求項１６記載の面状素子モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記素子配線形成工程は、圧力センサ，温度センサ，光センサ等を含むセンサまたは電極としてのアクチュエータと有機電界効果トランジスタとからなる素子を前記複数の素子として形成する工程である請求項１４ないし１７いずれか記載の面状素子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状素子モジュールおよびその製造方法並びに面状素子装置に関し、詳しくは、同一面に複数の素子を配置してなる面状素子モジュールおよびその製造方法並びにこうした面状素子モジュールにより構成される面状素子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高分子フィルムのようなフレキシブルなフィルムに温度や圧力，光などの物理量を検出するセンサ素子などの複数の素子を形成して変形可能な面状素子モジュールを開発する研究が行なわれている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。この面状素子モジュールは、例えばロボットなどの機械の可動部に取り付けられるフレキシブルなセンサとして用いられようとしている。
【非特許文献１】T. Someya, T. Sekitani, S. Iba, Y. Kato, H. Kawaguchi, and T. Sakurai, “A large-area, flexible pressure sensor matrix with organic field-effect transistors for artificial skin applications”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 101, 9966 (2004).
【非特許文献２】T. Someya, H. Kawaguchi, and T. Sakurai, "Cut-and paste organic FET customized ICs for application to artificial skin", 2004 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), 16.2, pp. 288-289, San Francisco, CA, (February 14- 19, 2004).
【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、上述の面状素子モジュールでは、フィルムを湾曲させるなどの変形に対してはフレキシブルに変形可能であるが、面方向に変形させる伸張性は低いものであった。また、上述の面状素子モジュールでは、円柱や円錐などのような直線を用いて形成される表面には巻き付けることにより取り付け可能であるが、球面や放物面などの曲線を用いて形成される曲面への取り付けは困難なものであった。
【０００４】
本発明の面状素子モジュールおよび面状素子装置は、面方向に伸張性を有するモジュールや装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の面状素子モジュールおよび面状素子装置は、曲面状に変形可能なモジュールや装置を提供することを目的の一つとする。本発明の面状モジュールの製造方法は、面方向に伸張性を有するモジュールや曲面状に変形可能なモジュールを製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の面状素子モジュールおよびその製造方法並びに面状素子装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の面状素子モジュールは、
略同一面に配置された複数の素子配置部と該複数の素子配置部を架橋する曲げ変形可能な複数の架橋部とからなる面部材と、
該面部材の前記複数の素子配置部の少なくとも一部に形成された複数の素子と、
導電性材料を用いて前記複数の素子に通電可能に前記複数の架橋部の少なくとも一部に形成された配線と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の面状素子モジュールでは、面部材の複数の架橋部が面内で曲げ変形することにより、複数の素子配置部の変形を伴うことなく、面部材を面方向に伸張させることができる。この結果、面状素子モジュールを面方向に伸張させることができる。また、面部材の複数の架橋部が面内および面外に曲げ変形することにより、複数の素子配置部の変形を伴うことなく、面部材を曲面状に変形させることができる。この結果、面状素子モジュールを曲面状に変形させることができる。したがって、曲面への面状素子モジュールの取り付けを容易なものとすることができる。ここで、「略同一面」には、同一平面や同一曲面などが含まれる他、同一平面や同一曲面における若干の凹凸した部位も含まれる。
【０００８】
こうした本発明の面状素子モジュールにおいて、前記面部材は、所定方向に引っ張り力を作用させたときに前記複数の架橋部の曲げ変形を伴って該所定方向に伸張するよう該複数の架橋部が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、面状素子モジュールを所定方向への伸張性を有するものとすることができる。この場合、前記面部材は、前記所定方向とは異なる方向となるよう前記複数の架橋部が形成されてなるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の面状素子モジュールにおいて、前記面部材は、高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の開口部を形成することにより前記複数の素子配置部と前記複数の架橋部とを形成してなるものとすることもできる。この場合、前記薄膜フィルムは、厚さ１ｍｍ以下のポリエチレンナフタレートフィルムまたは厚さ１ｍｍ以下のポリイミドフィルムであるものとするともできる。なお、薄膜フィルムの厚さは、このように１ｍｍ以下に限定されるものではなく、加工精度や必要に応じて変更することができる。例えば、１ｍｍ以上としたり、５００μｍや３００μｍ，１００μｍ，５０μｍなどとしても構わない。また、薄膜フィルムを形成する高分子材料もポリエチレンナフタレートやポリイミドに限定されるものではなく、他の高分子材料を用いることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の面状素子モジュールにおいて、前記面部材は前記複数の素子配置部を交差部とする網目状となるよう形成されてなるものとすることもできるし、前記面部材は前記複数の素子配置部が２ｃｍ以下の距離をもって配置されてなるものとすることもできる。ここで、複数の素子配置部の間隔は、２ｃｍ以下に限定されるものではなく、加工精度や必要に応じて変更することができる。例えば、２ｃｍ以上の間隔としたり、１ｃｍや５ｍｍ，３ｍｍ，１ｍｍなどの間隔としたり、さらに、５００μｍや２００μｍ，１００μｍなどのμｍオーダーの間隔してもよい。
【００１１】
あるいは、本発明の面状素子モジュールにおいて、前記複数の素子は、圧力センサ，温度センサ，光センサ等を含むセンサまたは電極としてのアクチュエータを含む素子であるものとすることもできるし、有機電界効果トランジスタを含む素子であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の面状素子モジュールにおいて、前記複数の素子は、異なる機能を有する２以上の種類の素子であるものとすることもできる。こうすれば、異なる機能を有する面状素子モジュールとすることができる。
【００１３】
本発明の面状素子装置は、上述のいずれかの態様の本発明の面状素子モジュール、即ち、基本的には、略同一面に配置された複数の素子配置部と該複数の素子配置部を架橋する曲げ変形可能な複数の架橋部とからなる面部材と、該面部材の前記複数の素子配置部の少なくとも一部に形成された複数の素子と、導電性材料を用いて前記複数の素子に通電可能に前記複数の架橋部の少なくとも一部に形成された配線と、を備える面状素子モジュールを複数重ねて配置してなることを要旨とする。
【００１４】
この本発明の面状素子装置では、上述のいずれかの本発明の面状素子モジュールを複数重ねて配置するから、本発明の面状素子モジュールが奏する効果、例えば、面方向に伸張させることができる効果や曲面状に変形させることができる効果などと同様な効果を奏する他、面状素子モジュールを複数重ねることにより生じる効果を奏することができる。この面状素子モジュールを複数重ねることにより生じる効果としては、同種の面状素子モジュールを複数重ねることにより単位面積当たりの素子数を多くすることができる効果や異種の面状素子モジュールを複数重ねることにより複数の機能の異なる素子を有する面状素子装置を容易に構成することができる効果などを挙げることができる。
【００１５】
こうした本発明の面状素子装置において、前記複数の面状素子モジュールは前記複数の素子配置部が重なるよう配置されてなるものとすることもできるし、前記複数の面状素子モジュールは前記複数の素子配置部が重ならないよう配置されてなるものとすることもできる。前者では、例えば異なる素子が形成された面状素子モジュールを重ねるものとすれば同一部で異なる機能の素子を配置することができる。後者では、例えば同一の素子が形成された面状素子モジュールを重ねるものとすれば容易に素子の配置間隔を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の第１の面状素子モジュールの製造方法は、
高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の素子を形成すると共に導電性材料を用いて該複数の素子に通電可能な配線を形成する素子配線形成工程と、
前記薄膜フィルムの前記配線が形成された配線部が該薄膜フィルムの前記複数の素子が形成された素子形成部を架橋するよう該薄膜フィルムを加工する加工工程と、
を備えることを要旨とする。
【００１７】
この本発明の第１の面状素子モジュールの製造方法によれば、上述した本発明の面状素子モジュール、即ち、面方向に伸張すると共に曲面状に変形する面状素子モジュールを製造することができる。しかも、素子形成部やこれを架橋する配線部が形成されるよう薄膜フィルムを加工する前に薄膜フィルムに複数の素子や配線を形成するから、容易に複数の素子や配線を所望の位置に形成することができる。
【００１８】
こうした本発明の第１の面状素子モジュールの製造方法において、前記素子配線形成工程は網目状の交差部となる位置に前記複数の素子を形成すると共に網目状に前記配線を形成する工程であり、前記加工工程は前記薄膜フィルムを網目状に加工する工程であるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第２の面状素子モジュールの製造方法は、
高分子材料により形成された薄膜フィルムに複数の開口部が形成されるよう加工することにより複数の配置部と該複数の配置部を架橋する複数の架橋部とを形成する加工工程と、
前記複数の配置部の少なくとも一部に複数の素子を形成すると共に導電性材料を用いて該複数の素子に通電可能な配線を前記複数の架橋部の少なくとも一部に形成する素子配線形成工程と、
を備えることを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第２の面状素子モジュールの製造方法によれば、上述した本発明の面状素子モジュール、即ち、面方向に伸張すると共に曲面状に変形する面状素子モジュールを製造することができる。しかも、薄膜フィルムに複数の素子や配線を形成する前に素子形成部や架橋部が形成されるよう薄膜フィルムを加工するから、加工により配線が切断されたり素子が破損したりすることがない。
【００２１】
こうした本発明の第２の面状素子モジュールの製造方法において、前記加工工程は、前記薄膜フィルムを網目状に加工する工程であるものとすることもできる。
【００２２】
本発明の第１または第２の面状素子モジュールの製造方法において、前記素子配線形成工程は、圧力センサ，温度センサ，光センサ等を含むセンサまたは電極としてのアクチュエータと有機電界効果トランジスタとからなる素子を前記複数の素子として形成する工程であるものとすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例としての圧力面センサ２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の圧力面センサ２０は、図示するように、薄膜フィルムに略矩形の開口部２４を複数加工することにより網目状に形成した面部材２２と、面部材２２の網目の交差部に形成された複数の圧力センサ素子３０と、面部材２２の網目に形成された複数の圧力センサ素子３０への配線４９とにより構成されている。
【００２５】
面部材２２は、曲げ変形が可能で加工性に優れた材料（例えば高分子材料）により厚さが１ｍｍ以下好ましくは１０μｍ〜５００μｍ程度にフィルム加工された薄膜フィルムに一辺の長さが５０μｍ〜２ｃｍ程度（好ましくは２００μ〜５ｍｍ程度）で角の面取りがなされた略矩形（角の面取りを考慮すれば８角形）の開口部２４をマトリックス状に開口形成することにより、網目状の交差部をなす略正方形状（角の面取りを考慮すれば８角形）の複数の素子形成部２６と隣接する素子形成部２６を掛け渡す複数の架橋部２８とからなる網目状部材として構成されている。ここで、架橋部２８は、その強度の観点から、その幅は薄膜フィルムの厚さ以上となるよう形成されるのが好ましい。実施例では、薄膜フィルムとして厚さが１２５μｍのポリエチレンナフタレート・フィルム（polyethylenenaphthalate，ＰＥＮ，帝人デュポン、Ｔｅｏｎｅｘ  Ｑ６５）を用い、一辺が２ｍｍ程度の開口部２４を架橋部２８が厚さの３〜２０倍程度となるようマトリックス状に形成することにより、面部材２２を形成した。面部材２２は、上述したように、曲げ変形可能な材料により形成されているから、架橋部２８は面と共に曲げ変形するだけでなく面内でも曲げ変形が可能となる。
【００２６】
図２は、圧力センサ素子３０の断面の構成の一例を模式的に示す構成図である。圧力センサ素子３０は、主として面部材２２上に形成された有機電界効果トランジスタ３１と圧力センサとしての加圧導電ゴム層４０とにより構成されている。有機電界効果トランジスタ３１は、例えばペンタセンにより形成された有機チャネル３５と、金により形成された３つの電極（ゲート３２，ソース３６，ドレイン３７）と、ソース３６やドレイン３７に通電する電極層３４と、例えばポリイミドにより形成された有機チャネル３５とゲート３２とに介在するゲート絶縁膜３３と、例えばポリクロロパラキシリレンにより形成された有機チャネル３５やソース３６，ドレイン３７を保護するためのパリレン保護膜３８とにより構成されている。ソース３６は、パリレン保護膜３８に形成され電気的に接続されたビアホール３９とこのビアホール３９に取り付けられた電極パッド３９ａとを介して加圧導電ゴム層４０に電気的に接続されている。加圧導電ゴム層４０は、例えばＰＣＲテクニカル製の市販品（ＣＳＡ  ＰＫグレード）を用いることができる。また、加圧導電ゴム層４０の表面には、共通電極としての銅箔４１がつけられたポリイミドフィルム４２が貼り合わされている。なお、配線４９は、この銅箔４１がつけられたポリイミドフィルム４２が網目状に加工されることにより形成される。
【００２７】
こうして構成された実施例の圧力面センサ２０は、網目状に形成されていることから、図３に例示するように、架橋部２８が形成されていない対角の方向（図３における上下左右方向，図１における４５度の方向）に引っ張り力を作用させるとその方向に伸張する。図４に圧力面センサ２０を伸張させたときの面部材２２における素子形成部２６と架橋部２８とを拡大して模式的に示す。図示するように、圧力面センサ２０の伸張は、架橋部２８の若干の曲げ変形により行なわれるが、素子形成部２６はほとんど変形しない。特に、実施例では、開口部２４の角を面取りすることにより素子形成部２６の角を面取りしたので、素子形成部２６の形状保持力を高め、圧力面センサ２０の伸張の際にも変形しない。ここで、架橋部２８は、こうした面内における若干の曲げ変形の他に前述したように面と共に曲げ変形も可能であるから、実施例の圧力面センサ２０は、架橋部２８が形成されていない対角の方向への伸張だけでなく、こうした架橋部２８が形成されていない対角の方向への伸張を伴って曲面への変形も容易に行なうことができる。この場合でも、素子形成部２６は変形しない。実施例の圧力面センサ２０では、架橋部２８が形成されていない対角の方向への伸張は２００％以上可能であり、球面などに取り付けるなどの自由曲面への変形も可能である。なお、繰り返し伸張に対する耐久性は使用する面部材２２の材料や厚さ，伸張の程度にもよるが、２００％の伸張を７０００回以上繰り返しても破断などの損傷は認められなかった。したがって、実施例の圧力面センサ２０は、使用に十分耐えうるものと考えることができる。
【００２８】
次に、実施例の圧力面センサ２０の製造の様子について説明する。図５は、実施例の圧力面センサ２０の製造方法の一例を示す製造工程図である。実施例の圧力面センサ２０は、薄膜フィルムに圧力センサ素子３０や配線４９を形成し（工程Ｓ１）、その後、網目状に加工する（工程Ｓ２）ことにより製造することができる。
【００２９】
圧力センサ素子３０などを形成するセンサ素子の形成工程は、例えば図６に例示する工程により行なうことができる。以下に実施例の圧力センサ素子３０の形成を具体例を用いて簡単に説明する。センサ素子の形成は、まず、センサ素子の形成に伴う熱による収縮等の変形を問題ない程度に処理した厚さが１２５μｍのポリエチレンナフタレート・フィルムにクロム（Ｃｒ）の５ｎｍの膜厚と金（Ａｕ）の１５０ｎｍの膜厚のゲート３２を真空蒸着（真空度１×１０-4〜５×１０-4Ｐａ、蒸着速度５〜７ ｎｍ／ｍｉｎ）でメタルマスクによってパターニングすることにより形成し（ステップＳ１００）、形成したゲート３２の上に、ポリイミド前駆体（京セラケミカル、ＫＥＭＩＴＩＴＥ  ＣＴ４１１２）を６０００ｒｐｍで１２０秒スピンコートすることにより、ゲート絶縁膜３３を形成する（ステップＳ１１０）。なお、ゲート３２を形成する際のクロムＣｒは接着層として用いている。続いて、金（Ａｕ）の６０ｎｍの膜厚の電極層３４および配線４９を真空蒸着でメタルマスクを用いてパターニングすることにより形成すると共に（ステップＳ１２０）、アルドリッチもしくはフルカから購入した純度９８％以上のペンタセンを真空蒸着（真空度２×１０-5〜５×１０-5Ｐａ）によって膜厚５０ｎｍとなるよう成膜して有機チャネル３５を形成し（ステップＳ１３０）、金（Ａｕ）の６０ｎｍの膜厚のソース３６とドレイン３７とを真空蒸着でメタルマスクを用いてパターニングすることにより形成する（ステップＳ１４０）。そして、有機チャネル３５の劣化を防ぐために、厚み２μｍのパリレン（ポリクロロパラキシリレン）をセンサマトリックス上にＣＶＤ法により成膜してパリレン保護膜３８を形成すると共に（ステップＳ１５０）、形成したパリレン保護膜３８に対してソース３６とセンサ部（加圧導電ゴム層４０）との電気的な連絡を取るためにレーザ加工によりビアホール部を形成し（ステップＳ１６０）、クロム（Ｃｒ）の５ｎｍの膜厚と金（Ａｕ）の１５０ｎｍの膜圧の電極パッド３９ａをビアホール３９と共に真空蒸着（真空度１×１０-4〜５×１０-4Ｐａ、蒸着速度５〜７ｎｍ／ｍｉｎ）でメタルマスクによりパターニングして形成する（ステップＳ１７０）。こうして形成された有機電界効果トランジスタ３１の表面に市販品（ＰＣＲテクニカル、ＣＳＡ  ＰＫグレード）の加圧導電ゴム層４０を貼り合わせ（ステップＳ１８０）、銅箔４１のついたポリイミドフィルム４２を加圧導電ゴム層４０とにより銅箔４１を狭持するよう加圧導電ゴム層４０に貼り合わせて（ステップＳ１９０）、圧力センサ素子３０の形成を完了する。
【００３０】
圧力センサ素子３０の形成が完了した薄膜フィルムの網目加工（図５の工程Ｓ２）は、カッティングプロッタやＮＣドリル，ＮＣパンチング，プレス加工などを施すことにより行なうことができる。なお、この加工に当たっては、薄膜フィルムが固定用の台から浮き上がったり、たわんだりしないように薄膜フィルムを粘着性のシートでしっかりと固定台に貼り付けて行なった。
【００３１】
以上説明した実施例の圧力面センサ２０によれば、網目状に形成することにより、素子形成部２６を変形させることなく、架橋部２８が形成されていない対角の方向に伸張させることができる。しかも、架橋部２８を面内および面と共に曲げ変形させることにより、曲面に変形させることもできる。この結果、球面などの曲線を用いて形成される曲面への取り付けも容易なものとすることができる。また、実施例の圧力面センサ２０によれば、架橋部２８の幅は薄膜フィルムの厚み以上であればよく、開口部２４の加工については一辺が数百μｍのオーダー以上で可能であり、更に、圧力センサ素子３０の形成は一辺が数百μｍ以下のオーダーでも可能であることから、単位面積当たりに多数の圧力センサ素子３０を配置することができる。この結果、実施例の圧力面センサ２０を自由曲面に取り付けて使用することにより、自由曲面に作用する圧力を細かな分布をもってより正確に検出することができる。
【００３２】
また、実施例の圧力面センサ２０の製造方法によれば、伸張性を有すると共に自由曲面に取り付け可能な圧力面センサ２０を精度よく製造することができる。しかも、薄膜フィルムに圧力センサ素子３０や配線４９を形成してから網目状に加工するから、容易に圧力センサ素子３０や配線４９を所望の位置に形成することができる。
【００３３】
実施例では、面部材２２の素子形成部２６に形成する素子として圧力センサ素子３０を形成したが、温度を検出する温度センサ素子を形成するものとしたり、ＣＣＤ等の光を検出する光センサ素子を形成するものとしてもよい。例えば、温度センサ素子を形成する場合には、図７に例示する構成とすることができる。この温度センサ素子５０は、図示するように、有機電界効果トランジスタ３１と温度センサ５１とを導電性ペースト６０により接合することにより構成されている。温度センサ５１は、有機ＰＮ接合素子の順バイアス下での抵抗値の温度依存性を利用するものであり、アノード５２が取り付けられたＰ型有機半導体５３と、カソード５５が取り付けられたＮ型有機半導体５４とを、ポリエチレンナフタレート・フィルムにアノード５２，Ｐ型有機半導体５３，Ｎ型有機半導体５４，カソード５５の順に形成し、更に、パリレン保護膜５６で保護して構成されている。パリレン保護膜５６には、有機電界効果トランジスタ３１のパリレン保護膜３８と同様に、ビアホール５７が形成されており、ビアホール５７には電極パッド５８が取り付けられている。導電性ペースト６０は、こうして構成された温度センサ５１の電極パッド５８と有機電界効果トランジスタ３１の電極パッド３９ａとを導通するよう接続する。なお、温度センサ５１の製造の様子については本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３４】
実施例では、面部材２２の素子形成部２６に形成する素子として圧力センサ素子３０を形成したが、面部材２２の素子形成部２６に電圧を印加するための電極や電波を放射するための電極などのアクチュエータを素子として形成するものとしてもよい。
【００３５】
実施例では、面部材２２のすべての素子形成部２６に圧力センサ素子３０を形成するものとしたが、面部材２２の一部の素子形成部２６にだけ圧力センサ素子３０を形成するものとしてもよい。また、面部材２２の一部の素子形成部２６に圧力センサ素子３０を形成し、他の素子形成部２６に圧力センサ素子３０とは異なるセンサ（例えば、温度センサや光センサなど）を形成したり、他の素子形成部２６にアクチュエータを形成するものとしてもよい。
【００３６】
実施例の圧力面センサ２０では、薄膜フィルムに略矩形の開口部２４を複数形成することにより、複数の素子形成部２６を複数の架橋部２８により架橋する面部材２２を形成したが、架橋部２８の曲げ変形により少なくとも一方向に伸張性を有するものとなればよいから、開口部２４の形状は略矩形に限定されず、略矩形以外の形状の開口部２４を複数形成することにより、複数の素子形成部を複数の架橋部により架橋する面部材を形成するものとしてもよい。例えば、薄膜フィルムがハニカム構造の断面となるよう開口部２４を形成するものとしてもよい。こうすれば、面センサの伸張の方向の自由度を高くすることができる。
【００３７】
実施例の圧力面センサ２０では、ポリエチレンナフタレートで形成された薄膜フィルムを用いるものとしたが、ポリイミドにより形成された薄膜フィルムを用いるなど、種々の高分子材料により形成された薄膜フィルムを用いるものとしてもよい。
【００３８】
実施例の圧力面センサ２０の製造方法では、薄膜フィルムに圧力センサ素子３０や配線４９を形成してから薄膜フィルムを網目状に加工するものとしたが、薄膜フィルムを網目状に加工してから圧力センサ素子３０や配線４９を形成するものとしてもよい。こうすれば、薄膜フィルムの網目状の加工の際に配線が切断されたり素子形成部２６に形成された素子が破損することがない。もとより、伸張性を有すると共に自由曲面に取り付け可能な圧力面センサ２０を製造することができる。なお、この場合、圧力センサ素子３０の形成は、図６に例示した形成工程を同様にして用いることができる。
【００３９】
実施例の圧力面センサ２０の製造方法では、薄膜フィルム上に有機電界効果トランジスタ３１を形成すると共に加圧導電ゴム層４０や銅箔４１つきのポリイミドフィルム４２をコーチングしてから薄膜フィルムを網目状に加工するものとしたが、薄膜フィルム上に有機電界効果トランジスタ３１を形成した時点で薄膜フィルムを網目状に加工するものとしてもよい。この場合、加圧導電ゴム層４０や銅箔４１つきのポリイミドフィルム４２も網目状に加工してから貼り合わせるものとすればよい。
【００４０】
実施例の圧力面センサ２０の製造方法では、薄膜フィルムに圧力センサ素子３０や配線４９を形成してから薄膜フィルムを網目状に加工するものとしたが、縦糸部材と横糸部材とにより網目状部材を構成し、その交点に素子形成部２６を形成し、形成した素子形成部２６や縦糸部材や横糸部材に圧力センサ素子３０や配線４９を形成することにより圧力面センサ２０を製造するものとしてもよい。
【００４１】
次に、本発明の一実施例としての面状素子装置７０について説明する。実施例の面状素子装置７０の構成の一例を図８に示す。実施例の面状素子装置７０は、図示するように、面部材２２のすべての素子形成部２６に圧力センサ素子３０が形成された圧力面センサ２０Ａと、面部材２２のすべての素子形成部２６に温度センサ素子５０が形成された温度面センサ２０Ｂとを重ねたものとして構成されている。圧力面センサ２０Ａと温度面センサ２０Ｂとは、同一の網目形状となるよう加工されており、図示しないが、圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６が温度面センサ２０Ｂの素子形成部２６に整合するように重ねられている。
【００４２】
こうして構成された実施例の面状素子装置７０によれば、上述した実施例の圧力面センサ２０と同一構成の圧力面センサ２０Ａとその変形例として説明した温度面センサ２０Ｂとを重ねることにより構成されているから、圧力面センサ２０Ａや温度面センサ２０Ｂの架橋部２８が形成されていない対角の方向に伸張させることができると共に面状素子装置７０を曲面に変形させることができる。しかも、圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６と温度面センサ２０Ｂの素子形成部２６とが整合するように重ねられているから、面状素子装置７０が取り付けられた曲面の同一箇所の圧力と温度とを検出することができる。
【００４３】
実施例の面状素子装置７０では、圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６と温度面センサ２０Ｂの素子形成部２６とが整合するように圧力面センサ２０Ａと温度面センサ２０Ｂとを重ねるものとしたが、圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６と温度面センサ２０Ｂの素子形成部２６とが整合しないように圧力面センサ２０Ａと温度面センサ２０Ｂとを重ねるものとしてもよい。こうすれば、内側に配置したセンサの精度を外側に配置したセンサの精度と同等のものとすることができる。
【００４４】
実施例の面状素子装置７０では、圧力面センサ２０Ａと温度面センサ２０Ｂとを重ねるものとしたが、圧力面センサ２０Ａを２枚重ねるものとしてもよい。この場合、一方の圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６が他方の圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６と整合しないように２枚の圧力面センサ２０Ａを重ねるものとすれば、単位面積当たりの圧力センサ素子３０の数を多くすることができる。したがって、３枚以上の圧力面センサ２０Ａを各圧力面センサ２０Ａの素子形成部２６が整合しないように重ねるものとすれば、単位面積当たりの圧力センサ素子３０の数を更に多くすることができる。なお、上述したように、重ねる面センサは圧力面センサ２０Ａに限られるものではないから、単位面積当たりの温度センサ素子５０や光センサ素子或いはアクチュエータ素子の数を多くすることができる。
【００４５】
実施例の面状素子装置７０では、圧力面センサ２０Ａと温度面センサ２０Ｂとを重ねるものとしたが、更に素子形成部２６に光センサ素子が形成された光面センサを重ねるなど、３枚以上の面センサや面アクチュエータを重ねるものとしてもかまわない。
【００４６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、物理量を検出する面センサや面アクチュエータを製造する製造業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例としての圧力面センサ２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】圧力センサ素子３０の断面の構成の一例を模式的に示す構成図である。
【図３】圧力面センサ２０の伸張性を説明する説明図である。
【図４】圧力面センサ２０を伸張させたときの面部材２２における素子形成部２６と架橋部２８とを拡大して模式的に示す説明図である。
【図５】実施例の圧力面センサ２０の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図６】圧力センサ素子３０の形成方法の一例を示す工程図である。
【図７】温度センサ素子５０の断面の構成の一例を模式的に示す構成図である。
【図８】実施例の面状素子装置７０の構成の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
２０，２０Ａ  圧力面センサ、２０Ｂ  温度面センサ、２２  面部材、２４  開口部、２６  素子形成部、２８  架橋部、３０  圧力センサ素子、３１  有機電界効果トランジスタ、３２  ゲート、３３  ゲート絶縁膜、３４  電極層、３５  有機チャネル、３６  ソース、３７  ドレイン、３８  パリレン保護膜、３９  ビアホール、３９ａ  電極パッド、４０  加圧導電ゴム層、４１  銅箔、４２  ポリイミドフィルム、４９  配線、５０  温度センサ素子、５１  温度センサ、５２  アノード、５３  Ｐ型有機半導体、５４  Ｎ型有機半導体、５５  カソード、５６  パリレン保護膜、５７  ビアホール、５８  電極パッド、６０  導電性ペースト、７０  面状素子装置。
【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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