(57)【要約】【課題】互いに隙間を空けて配置された電極を有する圧力検出センサにおいて、正確に測定できる圧力測定範囲を広くする。【解決手段】圧力センサ１は、共通電極９と、複数の個別電極３１と、複数の薄膜トランジスタ３０と、感圧層１１とを備えている。共通電極９は、一面に広がって形成されている。複数の個別電極３１は、共通電極９に対向してマトリクス状に設けられている。複数の薄膜トランジスタ３０は、複数の個別電極３１に対応して複数の個別電極３１の共通電極９と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極３１に接続されている。感圧層１１は、共通電極９の複数の個別電極３１側の面に積層されている。複数の個別電極３１は、第１電極３１Ｘと、第１電極３１Ｘより厚くそのため感圧層１１との隙間が第１電極３１Ｘより短い第２電極３１Ｙとを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に広がって形成された共通電極と、
前記共通電極に対向してマトリクス状に設けられた複数の個別電極と、
前記複数の個別電極に対応して前記複数の個別電極の前記共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される複数の薄膜トランジスタと、
前記共通電極の前記複数の個別電極側の面に積層された共通感圧層と、を備え、
前記複数の個別電極は、第１電極と、前記第１電極より厚くそのため前記共通感圧層との隙間が前記第１電極より短い第２電極とを含んでいる、
圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力センサは押圧領域を有しており、
前記押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても前記第１電極と前記第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられている、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記共通電極の前記複数の個別電極側の面に形成され、前記複数の個別電極に対向するスペーサをさらに備えた、請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記複数の個別電極の前記共通電極側の面に形成され、前記共通電極に対向するスペーサをさらに備えた、請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
一面に広がって形成された共通電極と、
前記共通電極に対向してマトリクス状に設けられた複数の個別電極と、
前記複数の個別電極に対応して前記複数の個別電極の前記共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の個別電極のうちの第１電極の前記共通電極側の面に積層された第１個別感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第２電極の前記共通電極側の面に積層された第２個別感圧層と、を備え、
前記第２個別感圧層と前記共通電極との間の隙間は、前記第１個別感圧層と前記共通電極との隙間より短い、
圧力センサ。
【請求項６】
前記第２電極の厚みは前記第１電極の厚みより大きい、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記第２個別感圧層の厚みは前記第１個別感圧層の厚みより大きい、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記圧力センサは押圧領域を有しており、
前記押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても前記第１個別感圧層と前記第２個別感圧層が最低押圧面積内に含まれるように並べられている、請求項５〜７のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記共通電極の前記複数の個別電極側の面に形成され、前記複数の個別電極に対向するスペーサをさらに備えた、請求項５〜８のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記第１個別感圧層と前記第２個別感圧層の前記共通電極側の面に形成され、前記共通電極に対向するスペーサをさらに備えた、請求項５〜８のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項１１】
一面に広がって形成された共通電極と、
前記共通電極に対向してマトリクス状に設けられた複数の個別電極と、
前記複数の個別電極に対応して前記複数の個別電極の前記共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続される複数の薄膜トランジスタと、
前記共通電極の前記複数の個別電極側の面に積層された共通感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第１電極の前記共通電極側の面に積層された第１個別感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第２電極の前記共通電極側の面に積層された第２個別感圧層と、を備え、
前記第２個別感圧層と前記共通感圧層との間の隙間は、前記第１個別感圧層と前記共通感圧層との隙間より短い、
圧力センサ。
【請求項１２】
前記第２電極の厚みは前記第１電極の厚みより大きい、請求項１１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記第２個別感圧層の厚みは前記第１個別感圧層の厚みより大きい、請求項１１に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記圧力センサは押圧領域を有しており、
前記押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても前記第１個別感圧層と前記第２個別感圧層が最低押圧面積内に含まれるように並べられている、請求項１１〜１３のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記共通感圧層の前記第１個別感圧層及び前記第２個別感圧層側の面に形成され、前記第１個別感圧層及び前記第２個別感圧層に対向するスペーサをさらに備えた、請求項１１〜１４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記第１個別感圧層及び前記第２個別感圧層の前記共通感圧層側の面に形成され、前記共通感圧層に対向するスペーサをさらに備えた、請求項１１〜１４のいずれか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、特に、感圧層と電極として多数の薄膜トランジスタとを有する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサとして、感圧樹脂に多数の薄膜トランジスタを組み合わせたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
感圧樹脂は、導電性粒子をシリコーンゴム等の絶縁樹脂内に分散させたものである。感圧樹脂では、圧力が加えられると、絶縁樹脂内において導電性粒子同士が接触することで、抵抗値が低下する。これにより、感圧樹脂に加えられた圧力を検知できる。
多数の薄膜トランジスタは、マトリクス状に配置されており、電極として機能する。この場合、圧力検出の高速化、低消費電力化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６―４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、感圧層と複数の電極が所定の隙間を空けて対向配置された圧力センサも知られている。
一般的に、圧力センサは、感圧層の圧力測定範囲が狭いという問題を有している。具体的には、圧力−電気抵抗特性では、圧力が低い範囲では電気抵抗の変化割合は大きいが、圧力が高い範囲では電気抵抗の変化割合が小さい。その理由は、圧力が高くなっていっても、途中から感圧層と電極との接触面積は大きくならず、つまり接触抵抗が圧力に追従しないからである。この結果、圧力が大きな範囲では、感度が不足することで圧力を正確に測定できない。
【０００５】
本発明の目的は、互いに隙間を空けて配置された電極を有する圧力検出センサにおいて、正確に測定できる圧力測定範囲を広くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る圧力センサは、共通電極と、複数の個別電極と、複数の薄膜トランジスタと、共通感圧層とを備えている。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続されている。
共通感圧層は、共通電極の複数の個別電極側の面に積層されている。
複数の個別電極は、第１電極と、第１電極より厚くそのため共通感圧層との隙間が第１電極より短い第２電極とを含んでいる。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第２電極のみが共通感圧層と接触する。これにより、第２電極を介して共通感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が大きな場合は、第２電極に加えて第１電極が共通感圧層と接触する。これにより、第１電極を介して共通感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第１電極と共通感圧層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２電極のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
【０００７】
圧力センサは、押圧領域を有しており、押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極と第２電極が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。「最低押圧面積」とは、予定される押圧物（例えば、指、ペン）が圧力センサを押したときに必ず押されると想定される最低限の面積である。
この圧力センサでは、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第２電極によって低圧力が正確に測定され、さらに、第１電極によって高圧力が正確に測定される。
【０００８】
圧力センサは、共通電極の複数の個別電極側の面に形成され、複数の個別電極に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【０００９】
圧力センサは、複数の個別電極の共通電極側の面に形成され、共通電極に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明の他の見地に係る圧力センサは、共通電極と、複数の個別電極と、複数の薄膜トランジスタと、第１個別感圧層と、第２個別感圧層とを備えている。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層と共通電極との間の隙間は、第１個別感圧層と共通電極との隙間より短い。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第２個別感圧層のみが共通電極と接触する。これにより、第２電極を介して第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が大きな場合は、第２個別感圧層に加えて第１個別感圧層が共通電極と接触する。これにより、第１電極を介して第１個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第１個別感圧層と共通電極との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
【００１１】
第２電極の厚みは第１電極の厚みより大きくてもよい。
【００１２】
第２個別感圧層の厚みは第１個別感圧層の厚みより大きくてもよい。
【００１３】
圧力センサは押圧領域を有しており、
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１個別感圧層と第２個別感圧層が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
【００１４】
圧力センサは、共通電極の複数の個別電極側の面に形成され、複数の個別電極に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【００１５】
圧力センサは、第１個別感圧層と第２個別感圧層の共通電極側の面に形成され、共通電極に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【００１６】
本発明の他の見地に係る圧力センサは、共通電極と、複数の個別電極と、複数の薄膜トランジスタと、共通感圧層と、第１個別感圧層と、第２個別感圧層とを備えている。
共通電極は、一面に広がって形成されている。
複数の個別電極は、共通電極に対向してマトリクス状に設けられている。
複数の薄膜トランジスタは、複数の個別電極に対応して複数の個別電極の共通電極と反対側に設けられ、１又は隣接する２以上が１つの個別電極に接続されている。
共通感圧層は、共通電極の複数の個別電極側の面に積層されている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２電極の共通電極側の面に積層されている。
第２個別感圧層と共通感圧層との間の隙間は、第１個別感圧層と共通感圧層との隙間より短い。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第２個別感圧層のみが共通感圧層と接触する。これにより、第２電極を介して共通感圧層及び第２個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が大きな場合は、第２個別感圧層に加えて第１個別感圧層が共通感圧層と接触する。これにより、第１電極を介して共通感圧層及び第１個別感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第１個別感圧層と共通感圧層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２個別感圧層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
【００１７】
第２電極の厚みは第１電極の厚みより大きくてもよい。
【００１８】
第２個別感圧層の厚みは第１個別感圧層の厚みより大きくてもよい。
【００１９】
圧力センサは押圧領域を有しており、
押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１個別感圧層と第２個別感圧層が最低押圧面積内に含まれるように並べられていてもよい。
【００２０】
圧力センサは、共通感圧層の第１個別感圧層及び第２個別感圧層側の面に形成され、第１個別感圧層及び第２個別感圧層に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【００２１】
圧力センサは、第１個別感圧層及び第２個別感圧層の共通感圧層側の面に形成され、共通感圧層に対向するスペーサをさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る圧力検出センサでは、正確に測定できる圧力測定範囲が広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図。
【図２】圧力センサの部分概略断面図。
【図３】圧力センサの下側電極部材の概略平面図。
【図４】圧力センサの等価回路図。
【図５】個別電極配置を示す模式平面図。
【図６】圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図。
【図７】圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図。
【図８】圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図。
【図９】圧力センサの圧力と電気抵抗の関係を示すグラフ。
【図１０】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１１】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１２】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１３】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１４】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１５】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１６】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１７】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１８】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図１９】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図２０】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図２１】圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図２２】第２実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図２３】第２実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す模式的断面図。
【図２４】第３実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図２５】第４実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図２６】第５実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図２７】第６実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図２８】第７実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図２９】第８実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図３０】第９実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図３１】第１０実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【図３２】第１０実施形態に係る圧力センサの部分概略平面図。
【図３３】第１１実施形態に係る個別電極配置を示す模式平面図。
【図３４】第１２実施形態に係る個別電極配置を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．第１実施形態
（１）圧力センサの基本構成
図１〜図４を用いて、第１実施形態に係る圧力センサ１を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。図２は、圧力センサの部分概略断面図である。図３は、圧力センサの下側電極部材の概略平面図である。図４は、圧力センサの等価回路図である。
【００２５】
圧力センサ１は、押圧力が作用すると押圧位置と押圧力を検出する装置である。圧力センサ１は、例えば、タッチパネルディスプレイであり、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートＰＣに採用される。
圧力センサ１は、上側電極部材３を有している。上側電極部材３は、押圧力が作用する平面状の部材である。上側電極部材３は、例えば矩形の絶縁フィルム７と、その下面に全面的につまり一面に広がって形成された共通電極９と、その下面に全面的に形成された感圧層１１（共通感圧層の一例）とを有している。
圧力センサ１は、下側電極部材５を有している。下側電極部材５は、上側電極部材３の下方に配置された平面状の部材である。下側電極部材５は、例えば矩形の絶縁フィルム１５と、その上面に形成された複数の個別電極又は画素電極（３１Ｘ〜３１Ｙ）を有している。
上側電極部材３と下側電極部材５は、図２に示すように、周縁部において額縁スペーサ１３によって互いに接着されている。額縁スペーサ１３は額縁状に形成されており、例えば、粘着剤、両面テープからなる。
【００２６】
図３に示すように、複数の個別電極（３１Ｘ〜３１Ｙ）はマトリクス状に配置されている。マトリクス状とは、行列状に二次元配列されている状態をいう。また、複数の個別電極（３１Ｘ〜３１Ｙ）は、図１及び図２に示すように、共通電極９（実際には感圧層１１）に隙間を空けて対向している。そして、共通電極９の領域が個別電極３１Ｘ〜３１Ｙに向かって押し下げられると、共通電極９と押し下げ領域に位置付けられている個別電極が電気的に導通する。押し下げは、例えば、指、スタイラスペン、棒などで行えばよい。電極ピッチは例えば０．３〜０．７ｍｍである。
下側電極部材５は、複数の薄膜トランジスタ３０（以下、「ＴＦＴ３０」という）を有している。各ＴＦＴ３０は、個別電極３１Ｘ〜３１Ｚの各々に対応して設けられており、電流値検出用の電極として機能する。
【００２７】
（２）ＴＦＴ及び個別電極の関係
ＴＦＴ３０は、図１及び図２に示すように、ソース電極１７と、ドレイン電極１９と、ゲート電極２１とを有している。ＴＦＴ３０は、トップゲート型である。ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を構成する材料は、特に限定されない。
【００２８】
ソース電極１７とドレイン電極１９は、絶縁フィルム１５の上面に形成されている。ＴＦＴ３０は、ソース電極１７及びドレイン電極１９間に形成された有機半導体２３を有している。このような半導体層を構成する材料としては、公知の材料、例えば、シリコン、酸化物半導体、有機半導体を用いることができる。
ＴＦＴ３０は、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３を覆うように形成された第１絶縁膜２５を有している。
【００２９】
ドレイン電極１９は、後述するように、個別電極３１Ｘ〜３１Ｙに接続されている。
ゲート電極２１は、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３に上方に形成されている。
ＴＦＴ３０は、第１絶縁膜２５の上面に形成されゲート電極２１を覆う第２絶縁膜２７を有している。
複数の個別電極（３１Ｘ〜３１Ｙ）は、第２絶縁膜２７の上面に形成されている。個別電極は、第１絶縁膜２５及び第２絶縁膜２７を貫通する貫通孔に形成された導電部２９を介して、ＴＦＴ３０に接続されている。
【００３０】
図４を用いて、圧力センサ１の動作原理を説明する。ゲート電圧を入力したＴＦＴ３０のドレイン電極１９に電圧を印加すると、感圧層１１の抵抗に対応するドレイン電流が流れる。そして、感圧層１１に加わる圧力が高くなるとその抵抗が下がるので、ドレイン電流の増加が検出される。圧力センサ１上のＴＦＴ３０を掃引してゲート電圧を加えドレイン電流を測定することによりと、シート表面の圧力分布を観測できる。
【００３１】
図１に示すように、複数の個別電極（３１Ｘ〜３１Ｙ）は、高圧力検出用の第１電極３１Ｘと、中圧力検出用の第２電極３１Ｙと、低圧力検出用の第３電極３１Ｚとを有している。第１電極３１Ｘと感圧層１１との隙間Ｈ１が最も大きく、第３電極３１Ｚと感圧層１１との隙間Ｈ３が最も小さい。つまり、第２電極３１Ｙは、感圧層１１との隙間Ｈ２が第１電極３１Ｘの感圧層１１との隙間Ｈ１より短い。また、第３電極３１Ｚは、感圧層１１との隙間Ｈ３は、第２電極３１Ｙの共通電極９との隙間Ｈ２より短い。
第１電極３１Ｘ、第２電極３１Ｙ、第３電極３１Ｚの厚み、隙間Ｈ１〜Ｈ３は広い範囲から適宜設定可能である。例えば、０〜数十μｍであり、数μｍオーダーや十数μｍオーダーでもよい。
【００３２】
圧力センサ１は、押圧領域を有している。押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極３１Ｘと第２電極３１Ｙと第３電極３１Ｚが最低押圧面積内に含まれるように並べられている。「最低押圧面積」とは、予定される押圧物（例えば、指、ペン）が圧力センサを押したときに必ず押されると想定される最低限の面積である。
なお、上記の押圧領域は、圧力センサ１の全体であってもよいし、一部であってもよい。
図５に示すように、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚとは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚとは、同じ種類が斜めに連続するように並んでいる。この実施形態では押圧最低面積が３×３の領域であり、いずれの箇所を押された場合も第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚがそれぞれ少なくとも３個は対応している。
【００３３】
図２に示すように、感圧層１１の下面には、第３電極３１Ｚに対応してドットスペーサ３５が形成されている。ドットスペーサ３５は、額縁スペーサ１３を補助して、感圧層１１と第３電極３１Ｚとの隙間を正確に確保するための部材である。
ドットスペーサは、上記目的を鑑みて、第３電極３１Ｚに形成されているが、
第１電極３１Ｘ及び第２電極３１Ｙにもドットスペーサを設けてもよい。一方、第１電極３１Ｘ及び第２電極３１Ｙが連続して並んだ領域では、それらの両方又は一方にドットスペーサを設けることが必要になることもある。
ドットスペーサは、例えば全ての第３電極３１Ｚに形成されているのではなく、一部にのみ形成されている。具体的には、複数個（２〜５個）の第３個別電極３１Zに１つのドットスペーサが設けられている。
ドットスペーサの形状、個数及び位置は、センサのサイズや形状、上部フィルムの厚みや固さに対応して適宜変更される。
なお、額縁スペーサ１３のみで、共通電極９と第３電極３１Ｚとの隙間を正確に維持できる場合、ドットスペーサ３５は数を減らしたり無くしたりできる。
【００３４】
圧力センサ１は、回路部（図示せず）を有している。回路部は、ドレイン電極１９、ソース電極１７及び共通電極９を制御するものであり、例えば、共通電極９、ソース電極１７に所定電圧を印加する電源電圧と、ソース−ドレイン間の電流値に応じた信号を発生して外部の信号処理装置へ出力する電流検出回路とを有している。外部の信号処理装置は、回路部から送られてきた信号に基づいて、押圧位置及び押圧力を検出する。
【００３５】
（３）押圧動作及び圧力測定動作
図６〜図９を用いて、押圧動作及び圧力測定動作を説明する。図６〜図８は、圧力が作用した状態での圧力センサの概略断面図である。図９は、圧力センサの圧力と電気抵抗の関係を示すグラフである。
図９に示すように、圧力が加えられると、感圧層１１の抵抗が低下する。電圧電源により一定の電圧を加えたときのソース−ドレイン間の電位差は、ドレイン電極１９と直列に接続された感圧層１１の抵抗値に依存する。その結果、ソース−ドレイン間の電位差が大きくなり、流れる電流量が増加する。したがって感圧層１１に与える押圧力と電流量とを予め取得しておけば、信号処理装置（図示せず）は、電流量に応じた信号の変化を読み取ることで、圧力センサ１に印加される圧力量（押圧力）を検知できる。
【００３６】
図６では、上側電極部材３に小さな力Ｆが作用しており、したがって感圧層１１は第３電極３１Ｚのみに接触している。そのため、図９に示すように、第３電極３１Ｚに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、低圧力を正確に測定できる。
図７では、上側電極部材３に中くらいの力Ｆが作用しており、したがって感圧層１１は第３電極３１Ｚ及び第２電極３１Ｙに接触している。そのため、図９に示すように、第２電極３１Ｙに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、中圧力を正確に測定できる。
【００３７】
図８では、上側電極部材３に大きな力Ｆが作用しており、したがって感圧層１１は第３電極３１Ｚ、第２電極３１Ｙ及び第１電極３１Ｘに接触している。そのため、図９に示すように、第１電極３１Ｘに対応するＴＦＴ３０からの出力によって、高圧力を正確に測定できる。
以上に述べたように、各電極の抵抗変化の割合が十分に高い領域が荷重に応じてずらされているので、低圧力、中圧力、高圧力のいずれであっても正確に測定できる。
【００３８】
以下、上記の動作をさらに詳細に説明する。
この圧力センサ１では、圧力が低い場合は、第３電極３１Ｚのみが共通電極９と接触する。これにより、第３電極３１Ｚを介して感圧層１１の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が高い場合は、第３電極３１Ｚに加えて第２電極３１Ｙが共通電極９と接触する。これにより、第２電極３１Ｙを介して感圧層１１の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第２電極３１Ｙと共通電極９との隙間が長くなっているので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第３電極３１Ｚのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
さらに圧力が高い場合は、第３電極３１Ｚ及び第２電極３１Ｙに加えて第１電極３１Ｘが共通電極９と接触する。これにより、第１電極３１Ｘを介して感圧層１１の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第１電極３１Ｘと共通電極９との隙間が長くなっているので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２電極３１Ｙのそれより高圧力側にシフトしており、つまり高い圧力に対応しているからである。
【００３９】
この圧力センサ１では、押圧領域のいずれの押圧箇所が押されたとしても、第３電極３１Ｚによって低圧力が正確に測定され、第２電極３１Ｙによって中圧力が正確に測定され、第１電極３１Ｘによって高圧力が正確に測定される。
【００４０】
（４）材料
絶縁フィルム７、絶縁フィルム１５としては、ポリカーボネート系、ポリアミド系、若しくは、ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、又は、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、若しくは、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムを用いることができる。
ドットスペーサ３５としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、若しくは、シリコーン系樹脂のような樹脂の印刷層又は塗布層を用いることができる。
【００４１】
共通電極９、個別電極３１としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくは、パラジウムなどの金属膜によって、形成することができる。
感圧層１１は、例えば感圧インキからなる。感圧インキは、外力に応じて対向する電極との接触抵抗が変化することよって圧力検出を可能にする材料である。感圧インキ層は、塗布により配置できる。感圧インキ層の塗布方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷などの印刷法、又はディスペンサによる塗布を用いることができる。
【００４２】
（５）圧力センサの製造方法
図１０〜図２１を用いて、圧力センサ１の製造方法を説明する。図１０〜図２１は、圧力センサの製造方法を示す模式的断面図である。
【００４３】
最初に、図１０〜図１７を用いて、下側電極部材５の製造方法の各ステップを説明する。
図１０に示すように、絶縁フィルム１５の一面に、例えばスパッタリングによって電極材料３７を形成する。
図１１に示すように、例えばフォトリソグラフィー法によって電極材料３７の一部を除去することで、フィルム露出部３９を形成する。また、これにより、ソース電極１７とドレイン電極１９を形成する。なお、ソース電極１７とドレイン電極１９の形成手法は特に限定されない。
【００４４】
図１２に示すように、フィルム露出部３９において有機半導体２３を形成する。有機半導体２３の形成方法は公知の技術である。
図１３に示すように、ソース電極１７、ドレイン電極１９及び有機半導体２３が形成された面を覆うように、第１絶縁膜２５を形成する。
図１４に示すように、第１絶縁膜２５の上面において有機半導体２３の上方に、ゲート電極２１を形成する。ゲート電極２１の形成手法は公知の技術である。
【００４５】
図１５に示すように、ゲート電極２１の形成された第１絶縁膜２５全体を覆うように、第２絶縁膜２７を形成する。
図１６に示すように、第１絶縁膜２５と第２絶縁膜２７にレーザによってドレイン電極１９に至る貫通孔を形成し、そこに導電材料を埋めることで導電部２９を形成する。・
図１７に示すように、第１電極３１Ｘを印刷法によって形成し、導電部２９を介してＴＦＴ３０と接続する。図１８に示すように、第２電極３１Ｙを形成する。図示してないが第３電極３１Ｚも形成する。
このとき、個別電極の厚みを異ならせるために、スクリーン印刷の場合は異なる種類のスクリーン版が用いられる。具体的には、スクリーンメッシュの厚みと開口率によって印刷膜厚が決定されるので、例えばスクリーンメッシュの厚みを変更するだけで、他の条件を考慮することなく、異なる厚みの個別電極を形成できる。
なお、個別電極は、印刷法と他の方法を組み合わせて形成してもよい。例えば、金属や金属酸化物のスペッタリングの後にフォトリソグラフィー法にて個別電極を形成し、中圧力用および低圧力用の個別電極については、さらにその上に印刷法で導電層を重ねて厚み差をつけてもよい。
【００４６】
次に、図１９〜図２１を用いて、上側電極部材３の製造を説明する。
図１９に示すように、印刷法によって共通電極９を形成する。なお、絶縁フィルム７の一面に例えばスパッタリングによって共通電極９の材料を形成し、続いてフォトリソグラフィー法によって共通電極９を形成してもよい。
【００４７】
図２０に示すように、共通電極９の一面に感圧層１１を印刷法によって形成する。ただし、共通電極９の外部取り出し部には感圧層１１は形成されていない。
図２１に示すように、感圧層１１の上に、複数のドットスペーサ３５を形成する。
最後に、上側電極部材３と下側電極部材５とを接着剤からなる額縁状の額縁スペーサ１３（図２）を介して貼り合わせることで、圧力センサ１を完成させる。
【００４８】
２．第２実施形態
前記実施形態ではドットスペーサは上側電極部材に形成されていたが、ドットスペーサは下側電極部材に形成されていてもよい。
そのような実施形態を図２２〜図２３を用いて説明する。図２２〜図２３は、第２実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す模式的断面図である。
【００４９】
図２２に示すように、第３電極３１Ｚの上に複数のドットスペーサ３５Ａを形成する。第１電極３１Ｘ、第２電極３１Ｙの場合も同様である。
そして、図２３に示すように、上側電極部材３と下側電極部材５を貼り合わせることで、圧力センサを完成させる。
【００５０】
３．第３実施形態
第１実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
【００５１】
そのような実施形態を、図２４を用いて説明する。図２４は、第３実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第１実施形態と異なる。
図２４に示すように、ソース電極１７Ａ、ドレイン電極１９Ａ及び有機半導体２３Ａは第１絶縁膜２５Ａの上に形成され、ゲート電極２１Ａは絶縁フィルム１５Ａの上に形成されている。
【００５２】
４．第４実施形態
前記実施形態では感圧層は共通電極に形成されていたが、感圧層は個別電極に形成されていてもよい。
【００５３】
そのような実施形態を、図２５を用いて説明する。図２５は、第４実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。
図２５に示すように、個別電極３１の厚みは一定である。
厚みが小さい第１感圧層１１Ｘ（第1個別感圧層の一例）が形成された個別電極３１が、第１実施形態における第１電極３１Ｘと同様に、高圧力検出用の個別電極として機能する。
【００５４】
厚みが中くらいの第２感圧層１１Ｙ（第２個別感圧層の一例）が形成された個別電極３１が、第１実施形態における第２電極３１Ｙと同様に、中圧力検出用の個別電極として機能する。
厚みが大きい第３感圧層１１Ｚが形成された個別電極３１が、第１実施形態における第３電極３１Ｚと同様に、低圧力検出用の個別電極として機能する。
【００５５】
５．第５実施形態
第４実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
【００５６】
そのような実施形態を、図２６を用いて説明する。図２６は、第５実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第５実施形態と異なる。
図２６に示すように、ソース電極１７Ｃ、ドレイン電極１９Ｃ及び有機半導体２３は第１絶縁膜２５Ｃの上に形成され、ゲート電極２１Ｃは絶縁フィルム１５Ｃの上に形成されている。
【００５７】
６．第６実施形態
第１〜第５実施形態のいずれも感圧層は上側電極部材及び下側電極部材の一方にのみ形成されていたが、感圧層は両部材に形成されて互いに隙間を介して対向してもよい。
そのような実施形態を、図２７を用いて説明する。図２７は、第６実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。
【００５８】
上側電極部材３Ｄにおいて、共通電極９の一面には感圧層１１（共通感圧層の一例）が形成されている。
下側電極部材５Ｄにおいて個別電極３１の厚みは一定であり、各個別電極３１には、厚みが小さい第１感圧層１１Ｘ（第１個別感圧層の一例）と、厚みが中くらいの第２感圧層１１Ｙ（第２個別感圧層の一例）と、厚みが大きい第３感圧層１１Ｚとが形成されている。
【００５９】
７．第７実施形態
第６実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
そのような実施形態を、図２８を用いて説明する。図２８は、第７実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第６実施形態と異なる。
【００６０】
図２８に示すように、ソース電極１７Ｅ、ドレイン電極１９Ｅ及び有機半導体２３Ｅは第１絶縁膜２５Ｅの上に形成され、ゲート電極２１Ｅは絶縁フィルム１５Ｅの上に形成されている。
【００６１】
８．第８実施形態
第１〜第７実施形態では電極の厚みを変化させる構造は、個別電極及び感圧層の一方のみの厚みを変化させていたが、両方の厚みを変化させることで個別電極と共通電極との隙間を制御してもよい。
そのような実施形態を、図２９を用いて説明する。図２９は、第８実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。
【００６２】
第１電極３１Ｘには第１感圧層１１Ｘが形成されている。両者は薄い層であって、第１実施形態における第１電極３１Ｘと同様に、両者は高圧力検出用の電極として機能する。
第２電極３１Ｙには第２感圧層１１Ｙが形成されている。第２電極３１Ｙは厚い層であり第２感圧層１１Ｙは薄い層であって、第１実施形態における第２電極３１Ｙと同様に、両者は中圧力検出用の電極として機能する。
第３電極３１Ｚには第３感圧層１１Ｚが形成されている。両者は厚い層であって、第１実施形態における第３電極３１Ｚと同様に、両者は低圧力検出用の電極として機能する。
【００６３】
９．第９実施形態
第８実施形態ではＴＦＴはトップゲート型であったが、ＴＦＴはボトムゲート型であってもよい。
そのような実施形態を、図３０を用いて説明する。図３０は、第９実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。なお、本実施形態はＴＦＴの構造のみが第８実施形態と異なる。
【００６４】
図３０に示すように、ソース電極１７Ｇ、ドレイン電極１９Ｇ及び有機半導体２３Ｇは第１絶縁膜２５Ｇの上に形成され、ゲート電極２１Ｇは絶縁フィルム１５Ｇの上に形成されている。
【００６５】
１０．第１０実施形態
第２実施形態では個別電極の上にドットスペーサが形成されていたが、その数及び位置は特に限定されていなかった。しかし、ドットスペーサは個別電極の上に均等に配置されていることが好ましい。
そのような実施形態を、図３１及び図３２を用いて説明する。図３１は、第１０実施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。図３２は、第１０１１実施形態に係る圧力センサの部分概略平面図である。
【００６６】
複数のドットスペーサ４３は、一部の第３電極３１Ｚの上に形成されている。
図３２に示すように、第３電極３１Ｚの上にはドットスペーサ４３は複数（４個）形成されており、全体に均等に配置されている。
なお、ドットスペーサは第１電極３１Ｘ、第２電極３１Ｙにも形成されていてもよい。
【００６７】
１１．第１１実施形態
第１〜第１０実施形態では第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚとは、交互に並んで均等配置されていたが、これらは必ずしも均等に配置されていなくてもよい。
そのような実施形態を、図３３を用いて説明する。図３３は、第１１実施形態に係る個別電極配置を示す模式平面図である。
【００６８】
第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚは、同じ種類が３ずつ横に並んでいる。
この実施形態でも押圧最低面積が３×３の領域であり、いずれの箇所を押された場合も、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙと、第３電極３１Ｚがそれぞれ少なくとも３個は対応している。
なお、個別電極配置のバリエーションは上記以外にも多数ある。
【００６９】
１２．第１２実施形態
前記実施形態では共通電極との隙間が異なる個別電極の種類の数は３であったが、２であってもよい。
そのような実施形態を、図３５を用いて説明する。図３５は、第１２実施形態に係る個別電極配置を示す模式平面図である。
【００７０】
圧力センサ１は、押圧領域を有している。押圧領域では、いずれの押圧箇所であっても第１電極３１Ｘと第２電極３１Ｙが最低押圧面積内に含まれるように並べられていることが好ましい。第１電極３１Ｘが高圧力検出用であり、第２電極３１Ｙが低圧力検出用である。
図３５に示すように、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙとは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙとは、同じ種類が斜めに連続するように並んでいる。
この実施形態では押圧最低面積が２×２の領域であり、いずれの箇所を押された場合も、第１電極３１Ｘと、第２電極３１Ｙとがそれぞれ少なくとも２個は対応している。
共通電極との隙間が異なる個別電極の種類の数は、４以上であってもよい。
【００７１】
１３．実施形態の共通事項
以下に述べるのは、上記の全ての実施形態の共通事項である。
共通電極側の構成として、共通電極のみの構成と、共通電極と感圧層との組み合わせの構成との両方を含む概念を「共通導電層」とする。第１個別電極側の構成として、第１個別電極のみの構成と、第１個別電極と感圧層との組み合わせの構成との両方を含む概念を「第１個別導電層」とする。第２個別電極側の構成として、第２個別電極のみの構成と、第２個別電極と感圧層との組み合わせの構成との両方を含む概念を「第２個別導電層」とする。
上記の概念を用いれば、隙間は、共通導電層と第１個別導電層及び第２個別導電層との間に形成されている。そして、共通導電層並びに第１個別導電層及び第２個別導電層の少なくとも一方は、感圧層を有する。
この圧力センサでは、圧力が低い場合は、第２個別導電層のみが共通導電層と接触する。これにより、第２個別電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。圧力が高い場合は、第２個別導電層に加えて第１個別導電層が共通導電層と接触する。これにより、第１個別電極を介して感圧層の抵抗変化（つまり、圧力）を正確に測定できる。なぜなら、第１個別導電層と共通導電層との隙間が長いので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第２個別導電層のそれより高圧力側にシフトしており、つまり高圧力に対応しているからである。
【００７２】
１４．変形例
第１〜第１２実施形態では、各個別電極に薄膜トランジスタを対応させ、さらに各薄膜トランジスタの電流を検出していた。言い換えると、１つの個別電極に１つの薄膜トランジスタが接続されていた。
しかし、１つの個別電極に複数の薄膜トランジスタを対応させ、複数の薄膜トランジスタの電流を検出するようにしてもよい。具体的には、１つの個別電極に隣接する２以上の薄膜トランジスタが接続される。これにより検出される電流値が大きくなり、さらに、回路に冗長性をもたすことができる。
図４に示す２×２の合計４個の薄膜トランジスタを１個の個別電極に対応させる場合の例を説明する。その場合は、ゲートラインＧ１、Ｇ２を短絡し、ソースラインＳ１、Ｓ２を短絡し、さらに４個のドレイン電極を短絡させて貫通孔及び導電部を介して１個の個別電極に接続する。
薄膜トランジスタの組み合わせパターンは複数可能であり、例えば、２×３、３×２、４×４、５×２でもよい。また、１つの圧力装置に複数の組み合わせパターンが存在してもよい。
【００７３】
１５．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
例えば、ドットスペーサの構成は、上記いずれの実施形態に対しても必要に応じて適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、感圧層と電極として多数の薄膜トランジスタとを有する圧力センサに広く適用できる。特に、本発明に係る圧力センサは、大面積のシートセンサに適している。具体的には、歩行の測定技術（医療、スポーツ、セキュリティの分野）、ベッドの床ずれ測定技術に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１      ：圧力センサ
３      ：上側電極部材
５      ：下側電極部材
７      ：絶縁フィルム
９      ：共通電極
１１    ：感圧層
１３    ：額縁スペーサ
１５    ：絶縁フィルム
１７    ：ソース電極
１９    ：ドレイン電極
２１    ：ゲート電極
２３    ：有機半導体
２５    ：第１絶縁膜
２７    ：第２絶縁膜
３０    ：薄膜トランジスタ
３１    ：個別電極
３５    ：ドットスペーサ
【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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