(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】  一面に形成された共通電極９と、これに対向してマトリクス状に形成された複数の個別電極３１と、これらの間にそれぞれ一定の厚みで形成された複数の個別感圧層１１と、複数の個別電極３１に対応して形成された複数の薄膜トランジスタ３０と、を備え、  複数の個別感圧層１１は、複数の個別電極３１のうちの第１個別電極３１Ｘの共通電極９側に配置された第１個別感圧層１１Ｘと、複数の個別電極３１のうちの第２個別電極３１Ｙの共通電極９側に配置された第２個別感圧層１１Ｙと、を備え、第２個別感圧層１１Ｙにおける導電性粒子１１aの含有率は、第１個別感圧層１１Ｘにおける前記導電性粒子１１ａの含有率より多い。【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形成された複数の個別電極と、
前記複数の個別電極と前記共通電極との間にそれぞれ一定の厚みで形成され、絶縁性樹脂中に導電性粒子を含む複数の個別感圧層と、
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形成され、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、を備え、
前記複数の個別感圧層は、
前記複数の個別電極のうちの第１個別電極の前記共通電極側に配置された第１個別感圧層と、
前記複数の個別電極のうちの第２個別電極の前記共通電極側に配置された第２個別感圧層と、を備え、
前記第２個別感圧層における前記導電性粒子の含有率は、前記第１個別感圧層における前記導電性粒子の含有率より多い、
圧力センサ。
【請求項２】
前記第２個別感圧層における導電性粒子の含有率は、前記第１個別感圧層における導電性粒子の含有率の１．３倍以上である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記複数の個別感圧層は、前記複数の個別電極のうちの第３個別電極の前記共通電極側に配置された第３個別感圧層をさらに備えており、
前記第３個別感圧層における前記導電性粒子の含有率は、前記第２個別感圧層における前記導電性粒子の含有率より多い、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記第３個別感圧層における導電性粒子の含有率は、前記第２個別感圧層における導電性粒子の含有率の１．２倍以上である、請求項３記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記複数の個別感圧層が、前記複数の個別電極の前記共通電極側の上にそれぞれ積層されている、請求項１又は請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記複数の個別感圧層が、前記共通電極の前記複数の個別電極側の上にそれぞれ積層されている、請求項１又は請求項１〜４のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項７】
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導電性粒子の含有率の異なる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１〜６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、複数の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。
複数の個別感圧層は、複数の個別電極と共通電極との間にそれぞれ一定の厚みで形成され、絶縁性樹脂中に導電性粒子を含んでいる。
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。
また、複数の個別感圧層は、第１個別感圧層と、第２個別感圧層とを備えている。
第１個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第１個別電極の共通電極側に配置されている。
第２個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第２個別電極の共通電極側に配置されている。
第２個別感圧層における導電性粒子の含有率は、第１個別感圧層における導電性粒子の含有率より多い。
この圧力センサでは、圧力が小さな場合は、第２個別感圧層のみで電気抵抗の低下が開始される。これにより、第２個別感圧層１１Ｚに覆われた第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個別感圧層でも電気抵抗の低下が開始される。これにより、第１個別感圧層１１Ｙに覆われた第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個別感圧層における導電性粒子の含有量が第２個別感圧層における導電性粒子の含有量より少ないので、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。
【０００７】
第２個別感圧層における導電性粒子の含有率は、第１個別感圧層における導電性粒子の含有率の１．３倍以上であってもよい。
【０００８】
複数の個別感圧層は、複数の個別電極のうちの第３個別電極の共通電極側に配置された第３個別感圧層をさらに備え、
第３個別感圧層における導電性粒子の含有率は、前記第２個別感圧層における導電性粒子の含有率より多いものであってもよい。
【０００９】
第３個別感圧層における導電性粒子の含有率は、第２個別感圧層における導電性粒子の含有率の１．２倍以上であってもよい。
【００１０】
複数の個別感圧層が、複数の個別電極の共通電極側の上にそれぞれ形成されていてもよい。
【００１１】
複数の個別感圧層が、共通電極の複数の個別電極側の上にそれぞれ形成されていてもよい。
【００１２】
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導電性粒子の含有率の異なる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。
【発明の効果】
【００１３】
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】
【００１４】
【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】個別感圧層の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実施形態に係る個別感圧層の配置を示す模式平面図。
【図２８】第７実施形態に係る個別感圧層の配置を示す模式平面図。
【図２９】第８施形態に係る圧力センサの部分概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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〜３１Ｚ、これらを総称して３１ともいう）と、複数の個別電極又は画素電極Ｖ（３１Ｘ〜３１Ｚ）の上にそれぞれ形成された個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ、これらを総称して１１ともいう）とを有している。
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。
【００１７】
図３に示すように、複数の個別電極（３１Ｘ〜３１Ｚ）とその上の個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）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、複数の個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）は、図１及び図２に示すように、共通電極９に隙間を空けて対向している。そして、共通電極９の領域が個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）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（３１Ｘ〜３１Ｚ）が個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）を介して電気的に導通する。押し下げは、例えば、足裏、指などで行えばよい。電極ピッチは例えば０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．３〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
ドレイン電極１９は、後述するように、個別電極（３１Ｘ〜３１Ｚ）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〜３１Ｚ）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。
【００２１】
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、個別感圧層１１の抵抗に対応するドレイン電流が流れる。そして、個別感圧層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。
【００２２】
図１に示すように、複数の個別感圧層１１は、導電性粒子１１ａの含有率の違いによって、高圧力検出用の第１個別感圧層１１Ｘと、中圧力検出用の第２個別感圧層１１Ｙと、低圧力検出用の第３個別感圧層１１Ｚとを有している。第１個別感圧層１１Ｘに含有される導電性粒子１１ａの含有率が最も低く、第３個別感圧層１１Ｚに含有される導電性粒子１１ａの含有率が最も高い。つまり、第２個別感圧層１１Ｙは、導電性粒子１１ａの含有率が第１個別感圧層１１Ｘより高い。また、第３個別感圧層１１Ｚは、導電性粒子１１ａの含有率は、第２個別感圧層１１Ｙより高い。
第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ、第３個別感圧層１１Ｚに含有される導電性粒子１１ａの含有率は広い範囲から適宜設定可能である。例えば、個別感圧層１１中の含有率は、１質量％〜９９質量％の範囲内で高圧力検出用、中圧力検出用、低圧力検出用とそれぞれ設定することができ、なかでも、１０質量％〜７０質量％の範囲内で設定することが好ましく、特に、２０質量％〜６０質量％の範囲内で設定することが好ましい。
【００２３】
第２個別感圧層１１Ｙにおける導電性粒子１１aの含有率は、第１個別感圧層１１Ｘにおける導電性粒子１１aの含有率の１．３倍以上、第個３別感圧層１１Ｚにおける導電性粒子１１aの含有率は、第２個別感圧層１１Ｙにおける導電性粒子１１aの含有率の１．２倍以上としてもよい。例えば、高圧力検出用の第１個別感圧層１１Ｘは２０質量％、中圧力検出用の第２個別感圧層１１Ｙは４０質量％、低圧力検出用の第３個別感圧層１１Ｚは６０質量％とすることができる。
【００２４】
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個別感圧層１１Ｘと第２個別感圧層１１Ｙと第３個別感圧層１１Ｚ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、足裏、指）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。また、第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ、第３個別感圧層１１Ｚの下には、それぞれ第１個別電極１Ｘ、第２個別電極３１Ｙ、第３個別電極３１Ｚが対応して存在している。
図５に示すように、第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚとは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚ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個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚがそれぞれ少なくとも３個は対応している。
【００２５】
図２に示すように、共通電極９の下面には、個別感圧層１１（図中では、第３個別感圧層１１Ｚ）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、個別感圧層１１と共通電極９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、例えば全ての個別感圧層１１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）の個別感圧層１１に１つのドットスペーサが設けられている。
なお、図２では第３個別感圧層１１Ｚにドットスペーサが形成されているが、ドットスペーサは第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙにも形成されていてもよい。
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と個別感圧層１１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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。なお、図６〜８においては、感圧メカニズムがわかりやすいように、導電性粒子１１ａを更に強調して大きく描いている。
図９に示すように、圧力が加えられると、個別感圧層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個別感圧層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。したがって個別感圧層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。
【００２８】
図６では、上側電極部材３に小さな力Ｆが作用しており、したがって個別感圧層１１の圧縮変形は小さくて第３個別感圧層１１Ｚのみで導電性粒子１１ａが密に存在し、これにより電流パスを形成している。そのため、図９に示すように、第３個別感圧層１１Ｚ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、したがって個別感圧層１１の圧縮変形は中くらいになって第３個別感圧層１１Ｚ及び第２個別感圧層１１Ｙで導電性粒子１１ａが密に存在し、これにより電流パスが増加する。そのため、図９に示すように、第２個別感圧層１１Ｙ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。
【００２９】
図８では、上側電極部材３に大きな力Ｆが作用しており、したがって個別感圧層１１の圧縮変形は大きくなって第３個別感圧層１１Ｚ、第２個別感圧層１１Ｙ及び第１個別感圧層１１Ｘで導電性粒子１１ａが密に存在し、これにより更に電流パスが増加する。そのため、図９に示すように、第１個別感圧層１１Ｘ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、各感圧層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。
【００３０】
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個別感圧層１１Ｚのみで電気抵抗の低下が開始される。これにより、第３個別感圧層１１Ｚに覆われた第３個別電極３１Ｚを介して個別感圧層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個別感圧層１１Ｚに加えて第２個別感圧層１１Ｙでも電気抵抗の低下が開始される。これにより、第２個別感圧層１１Ｙに覆われた第２個別電極３１Ｙを介して個別感圧層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個別感圧層１１Ｙ中の導電性粒子１１ａの含有量が第３個別感圧層１１Ｚより少ないので、電気抵抗を正確に測定可能な圧力測定範囲が第３個別感圧層１１Ｚ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個別感圧層１１Ｚ及び第２個別感圧層１１Ｙに加えて第１個別感圧層１１Ｘでも電気抵抗の低下が開始される。これにより、第１個別感圧層１１Ｘに覆われた第１個別電極３１Ｘを介して個別感圧層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個別感圧層１１Ｘ中の導電性粒子１１ａの含有量が第２個別感圧層１１Ｙより少ないので、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１１Ｙ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。
【００３１】
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個別感圧層１１Ｚで覆われた第３個別電極３１Ｚによって低圧力が正確に測定され、第２個別感圧層１１Ｙで覆われた第２個別電極３１Ｙによって中圧力が正確に測定され、第１個別感圧層１１Ｘで覆われた第１個別電極３１Ｘによって高圧力が正確に測定される。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
共通電極９および個別電極３１の厚みは一定であり、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。
【００３４】
個別感圧層１１は、絶縁性樹脂中に導電性粒子１１ａを含む感圧インキである。感圧インキは、外力に応じて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。
【００３５】
絶縁性樹脂としては、導電性粒子１１ａを分散することができ、本発明の圧力センサに対して加えられた圧力に応じて変形する弾性を有し、絶縁樹脂内において導電性粒子１１ａ同士が接触し、感圧層内の電気抵抗を低下させることができるものであれば特に限定されるものではなく、圧力センサに一般的に用いられるものを使用することができる。
このような絶縁性樹脂としては、具体的には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン−オレフィン共重合体およびスチレン−ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＢＳ）、ならびに、オレフィン−エチレン共重合体、オレフィン−ブチレン共重合体およびオレフィン−オレフィン共重合体等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。優れた絶縁性を有し、経時安定性に優れているからである。また、絶縁性樹脂は、２種以上の材料を混合させて用いても良い。
【００３６】
導電性粒子を構成する材料としては、所望の導電性を有するものであれば良く、圧力センサに一般的に用いられるものを使用することができる。
上記材料は、具体的には、グラファイト、導電性カーボン、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、金属酸化物である導電性酸化スズおよび導電性酸化チタン、ならびに有機樹脂の炭化物等の炭素系粒子を挙げることができ、なかでも、グラファイトを好ましく用いることができる。
【００３７】
導電性粒子１１ａの平均粒子径としては、所望の感圧性を示すことができるものであれば特に限定されるものではなく、圧力センサに一般的に用いられるものを使用することができる。上記平均粒子径としては、具体的には、導電性粒子１１ａの材料の種類および求められる感度等に応じて適宜設定されるものである。例えば、平均粒子径は、０.１μｍ〜５００μｍの範囲内とすることができる。
なお、平均粒子径は、顕微鏡観察による平均粒子径である。顕微鏡観察による平均粒子径は、例えば、１００倍で顕微鏡観察を行い、画像処理ソフト等により任意の導電性粒子の粒径を１００個測定して個数平均することにより得られる。なお、粒径とは導電性粒子１１ａの長軸径と短軸径の平均値を指す。
また、導電性粒子１１ａの平均粒子径は、同一でなくてもよく、例えば第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ及び第３個別感圧層１１Ｚの間で異なっていてもよい。また、第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ及び第３個別感圧層１１Ｚの各層の中で、導電性粒子１１ａの平均粒子径が異なっていてもよい。
【００３８】
個別感圧層１１は、絶縁性樹脂および導電性粒子１１ａを含むものであるが、必要に応じて、シリカ系粉体充填材等の硬度調整剤を含むものであっても良い。
【００３９】
図１に示すように、個別感圧層１１の厚み、個別感圧層１１と共通電極９との隙間Ｈはいずれも一定である。個別感圧層１１の厚み、隙間Ｈ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。なお、本発明の個別感圧層１１の厚みは、第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ及び第３個別感圧層１１Ｚの間で等しい。そのため、厚みが異なる場合と比較して、圧力センサ表面は平滑性が得られやすく、優れた触感を有する。
なお、個別感圧層１１の厚みとは、個別感圧層１１のＴＦＴ３０側表面から共通電極９側の表面までの距離のうち最大の距離をいうものである。
【００４０】
個別感圧層１１は、上記感圧インキの塗布により配置できる。感圧インキの塗布方法としては、インクジェット印刷、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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
図１２に示すように、フィルム露出部３９のうちソース電極１７とドレイン電極１９との間を埋めるように有機半導体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。
【００４４】
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、個別電極３１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。
【００４５】
図１８に示すように、第１個別感圧層１１Ｘを印刷層によって形成する。図１９に示すように第２個別感圧層１１Ｙを形成する。図示してないが第３個別感圧層１１Ｚも形成する。
このとき、個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）の導電性粒子１１ａの含有率を異ならせるために、異なる含有率で導電性粒子１１ａを含有する感圧インキが用いられる。
【００４６】
次に、図２０〜図２１を用いて、上側電極部材３の製造を説明する。
図２０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２１に示すように、共通電極９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２参照）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個別感圧層１１Ｚの上に複数のドットスペーサ３５Ａを形成する。第１個別感圧層１１Ｘ、第２個別感圧層１１Ｙ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
第１〜第３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に形成されていたが、感圧層は上側電極部材に形成してもよい。
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。
【００５３】
上側電極部材３Ｂにおいて、共通電極９の一面には導電性粒子１１ａの含有率が小さい第１個別感圧層１１Ｘと、含有率が中くらいの第２個別感圧層１１Ｙと、含有率が大きい第３個別感圧層１１Ｚとが形成されている。個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）の厚みは一定である。
下側電極部材５Ｂには、個別感圧層（１１Ｘ〜１１Ｚ）に対向して個別電極３１Ｂが形成されている。
【００５４】
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。
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４実施形態と異なる。
【００５５】
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２３Ｃ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。
【００５６】
６．第６実施形態
第１〜第５実施形態では第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚ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２７を用いて説明する。図２７は、第６実施形態に係る感圧層配置を示す模式平面図である。
【００５７】
第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚ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個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙと、第３個別感圧層１１Ｚがそれぞれ少なくとも３個は対応している。
なお、感圧層配置のバリエーションは上記以外にも多数ある。
【００５８】
７．第７実施形態
前記実施形態では導電性粒子１１ａの含有率が異なる個別感圧層１１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２８を用いて説明する。図２８は、第７実施形態に係る感圧層配置を示す模式平面図である。
【００５９】
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個別感圧層１１Ｘと第２個別感圧層１１Ｙ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個別感圧層１１Ｘが高圧力検出用であり、第２個別感圧層１１Ｙが低圧力検出用である。
図２８に示すように、第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙとは、交互に並んで均等配置されている。具体的には、第１個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙ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個別感圧層１１Ｘと、第２個別感圧層１１Ｙとがそれぞれ少なくとも２個は対応している。
導電性粒子１１ａの含有率が異なる個別感圧層１１の種類の数は、４以上であってもよい。
【００６０】
８．第８実施形態
前記実施形態では、額縁スペーサ１３を補助して、個別感圧層１１と共通電極９との隙間を正確に確保するための部材を設ける場合には、共通電極９と一部の個別感圧層１１との間にドットスペーサを介在させていたが、ドットスペーサの配置位置はこれに限定されない。
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施形態に係る圧力センサの部分概略断面図である。
【００６１】
図２９示すように、複数の個別電極３１及び個別感圧層１１同士の間にドットスペーサー３５Ｂを配置する。ドットスペーサ３５Ｂは、例えば全ての個別電極３１及び個別感圧層１１同士の間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）の個別感圧層１１に１つのドットスペーサ３５Ｂが設けられている。
ドットスペーサ３５Ｂ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と個別感圧層１１との隙間を正確に維持できる場合、個別電極３１及び個別感圧層１１同士の間に形成されるドットスペーサ３５Ｂも数を減らしたり無くしたりできる。
【００６２】
９．変形例
第１〜第８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。
【００６３】
１０．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】
【００６４】
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】
【００６５】
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    ：個別感圧層
１１Ｘ  ：第１個別感圧層
１１Ｙ  ：第２個別感圧層
１１Ｚ  ：第３個別感圧層
１１ａ  ：導電性粒子
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
３１Ｘ  ：第１個別電極
３１Ｙ  ：第２個別電極
３１Ｚ  ：第３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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