特許 7521263 圧力センサー及び大型圧力センサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】圧力センサー及び大型圧力センサー

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20240717BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 B

G01L5/00 101Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020095534

(22)【出願日】2020-06-01

(65)【公開番号】P2021189059

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-05-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001276

【氏名又は名称】弁理士法人小笠原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸一

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 守

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０９０６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８８８４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／１６

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の信号配線と、前記信号配線と交差する複数の走査配線とを含むマトリクス配線と、該マトリクス配線の信号配線と走査配線との交点に対応する画素部の圧力を検出する圧力センサーであって
絶縁基板上に、前記信号配線と前記走査配線とに接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された感圧媒体と、を有する中央の感圧領域と、
前記絶縁基板上に、前記信号配線と前記走査配線とを有し、感圧媒体を有しない縁部の接続領域とを含み、
前記接続領域のうち、圧力センサーの平面視において上縁部の接続領域と下縁部の接続領域とには信号配線の両端が露出し、左縁部の接続領域と右縁部の接続領域とには走査配線の両端が露出し、
前記感圧領域から前記上縁部へと向かう方向に沿った前記上縁部の幅と前記感圧領域から前記下縁部へと向かう方向に沿った前記下縁部の幅とは略同等であり、前記感圧領域から前記左縁部へと向かう方向に沿った前記左縁部の幅と前記感圧領域から前記右縁部へと向かう方向に沿った前記右縁部の幅とは略同等であり、前記複数の信号配線と前記複数の走査配線との配置が、圧力センサーの平面視において上下対称であるか、あるいは左右対称である、圧力センサー。

【請求項2】

さらに複数の電源配線を有し、前記上縁部の接続領域と前記下縁部の接続領域とには前記電源配線の両端が露出するか、あるいは、前記左縁部の接続領域と前記右縁部の接続領域とには前記電源配線の両端が露出し、
前記複数の信号配線と前記複数の走査配線と前記複数の電源配線との配置が、圧力センサーの平面視において上下対称であるか、あるいは左右対称である、請求項１に記載の圧力センサー。

【請求項3】

前記接続領域の厚さが、前記感圧領域の厚さの半分未満である、請求項１または２に記載の圧力センサー。

【請求項4】

前記上縁部および前記下縁部の、前記感圧領域から自身へと向かう方向に沿った前記接続領域の幅が、前記感圧領域の行方向（上下方向）の画素ピッチより小さく、前記左縁部および前記右縁部の、前記感圧領域から自身へと向かう方向に沿った前記接続領域の幅が、前記感圧領域の列方向（左右方向）の画素ピッチより小さい、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力センサー。

【請求項5】

前記感圧領域が略長方形であり、前記接続領域の外周が、前記感圧領域の上下辺と平行かつ上下辺の長さ以下の２辺と、前記感圧領域の左右辺と平行かつ左右辺の長さ以下の２辺と、を含む多角形である、請求項１～４のいずれか１項に記載の圧力センサー。

【請求項6】

前記感圧媒体は有機圧電体である、請求項１～５のいずれか１項に記載の圧力センサー。

【請求項7】

前記絶縁基板は有機物が主成分である、請求項６に記載の圧力センサー。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の圧力センサーを複数接続した大型圧力センサーであって
前記感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の信号配線には、前記感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の信号配線を接続し、前記感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の走査配線には、前記感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の走査配線を接続し、前記感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の電源配線には、前記感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の電源配線を接続した、大型圧力センサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大型化に好適な圧力センサーに関する。

【背景技術】

【0002】

近時の技術発展に伴い、圧力センサー装置が実用化されている。従来の圧力センサーとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。図１は、特許文献１に記載の圧力感知素子の構造を示す断面図である。図１に示すように、この従来の圧力センサーは、対向する一対のダイヤフラム５２、５２’の周辺部の間にスペーサ５０を配置し、ダイヤフラム５２、５２’が適長間隔をおいて対向するように形成されている。ダイヤフラム５２、５２’はガラス、セラミック又は金属等からなる。この従来の圧力センサーにおいては、ダイヤフラム５２、５２’に外部から圧力が加わると、ダイヤフラム５２、５２’が撓み、ダイヤフラム５２、５２’間の容量が次第に増加する。この容量を計測することで、印加された圧力を測定することができる。なお、特許文献１では、線温度係数ができるだけ小さい材料からなるスペーサ５０を用いることで容量自体の温度変化を抑制し、更に、ダイヤフラムとして適切な材料を選択することで撓み量の温度変化も抑制し、これにより、温度変化の影響の少ない圧力センサーが得られるとしている。

【0003】

また、特許文献２(図２)、特許文献３（図３）、特許文献４（図４）には、圧電フィルムや圧電振動子を用いて圧力分布を検出するセンサーが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭５８－５５７３２号公報

【文献】特開昭６２－２１３２号公報

【文献】特開昭６３－２０８７３４号公報

【文献】特開平３－２８７０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、これらのセンサーは、構造が複雑で、全体の大きさが基板の大きさ以内に限定され、大面積化が困難であった。

【0006】

本発明は、大型化に適した圧力センサーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明に掛かる圧力センサーは、基板の、感圧媒体のない部分の、左右線対称または上下線対称に走査配線、電源配線と信号配線を有し、圧力センサーを表裏互い違いに重ねて、走査配線どうし、電源配線どうし、信号配線どうしを接続してタイリング構造を有することを特徴とする。

【0008】

本発明の一局面は、複数の信号配線と、信号配線と交差する複数の走査配線とを含むマトリクス配線と、該マトリクス配線の信号配線と走査配線の交点とに対応する画素部の圧力を検出する圧力センサーであって、絶縁基板上に、信号配線と走査配線とに接続された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに接続された感圧媒体と、を有する中央の感圧領域と、絶縁基板上に、信号配線と走査配線を有し、感圧媒体を有しない縁部の接続領域とを含み、接続領域のうち、圧力センサーの平面視において上縁部の接続領域と下縁部の接続領域とには信号配線の両端が露出し、左縁部の接続領域と右縁部の接続領域とには走査
配線の両端が露出し、感圧領域から上縁部へと向かう方向に沿った上縁部の幅と感圧領域から下縁部へと向かう方向に沿った下縁部の幅とは略同等であり、感圧領域から左縁部へと向かう方向に沿った左縁部の幅と感圧領域から右縁部へと向かう方向に沿った右縁部の幅とは略同等であり、複数の信号配線と複数の走査配線の配置が、圧力センサーの平面視において上下対称であるか、あるいは左右対称である、圧力センサーである。

【0009】

圧力センサーは、さらに複数の電源配線を有し、上縁部の接続領域と下縁部の接続領域とには電源配線の両端が露出するか、あるいは、左縁部の接続領域と右縁部の接続領域とには電源配線の両端が露出し、複数の信号配線と複数の走査配線と複数の電源配線との配置が、圧力センサーの平面視において上下対称であるか、あるいは左右対称であってもよい。

【0010】

圧力センサーは、は、接続領域の厚さが、感圧領域の厚さの半分未満であってもよい。

【0011】

圧力センサーは、上縁部および下縁部の、感圧領域から自身へと向かう方向に沿った接続領域の幅が、感圧領域の行方向（上下方向）の画素ピッチより小さく、左縁部および右縁部の、感圧領域から自身へと向かう方向に沿った接続領域の幅が、感圧領域の列方向（左右方向）の画素ピッチより小さくてもよい。

【0012】

圧力センサーは、感圧領域が略長方形であり、接続領域の外周が、感圧領域の上下辺と平行かつ上下辺の長さ以下の２辺と、感圧領域の左右辺と平行かつ左右辺の長さ以下の２辺と、を含む多角形であってもよい。

【0013】

圧力センサーの感圧媒体は、有機圧電体であってもよい。

【0014】

圧力センサーの絶縁基板は、有機物が主成分であってもよい。

【0015】

本発明の他の局面は、上述の圧力センサーを複数接続した大型圧力センサーであって、感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の信号配線には、感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の信号配線を接続し、感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の走査配線には、感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の走査配線を接続し、感圧媒体を表側に向けた圧力センサーの縁部の電源配線には、感圧媒体を裏側に向けた圧力センサーの縁部の電源配線を接続した大型圧力センサーである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、構造が簡単で、大面積の圧力センサーを構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】従来の圧力感知素子の構造を示す断面図

【図2】従来の圧電振動子の構造を示す断面図

【図3】従来の圧電フィルムの構造を示す断面図

【図4】従来の圧電圧力分布センサーの構造を示す断面図

【図5】本発明の実施形態、実施例１に係る圧力センサーの平面図

【図6】本発明の実施形態、実施例１に係る圧力センサーの図５のＡ-Ａ’線に沿った断面図

【図7】本発明の実施形態、実施例２に係る大型圧力センサーの図８のＢ－Ｂ’線に沿った断面図

【図8】本発明の実施形態、実施例２に係る大型圧力センサーの構造を示す平面図

【図9】本発明の実施例３に係る圧力センサーの平面図

【図10】本発明の実施例３に係る圧力センサーの回路図

【図11】本発明の実施例４に係る圧力センサーの平面図

【図12】本発明の実施例４に係る圧力センサーの回路図

【図13】本発明の実施形態に係る圧力センサーの共通電極接続の一例を示す説明図

【図14】本発明の実施形態に係る圧力センサーの共通電極接続の一例を示す説明図

【図15】本発明の実施形態に係る圧力センサーの外形の説明図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照にして具体的に説明する。図５は、本実施形態に係る圧力センサー１の一例を示す平面図である。図６は、圧力センサー１の断面である。図７は、図５の圧力センサー１をタイリングした大型圧力センサー１１の構造を示す断面図である。図８は、大型圧力センサー１１の構造を示す平面図である。ただし、図５には対向電極１９を記載しているが、図６～図８では記載を省略した。

【0019】

図５、６に示すように圧力センサー１は、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２上の中央に感圧媒体３を有する。図５に示すように感圧媒体のない部分７、８には上下線対称に電源配線４と信号配線５とが交互に配置され、感圧媒体のない部分９、１０に走査配線６を有している。走査配線６も上下線対称である。

【0020】

走査配線６に薄膜トランジスタがオンになる電圧を印加したとき、その薄膜トランジスタが対応する感圧部の圧力に関する情報が、対応する信号配線６から得られる。圧力センサー１は、走査配線６が横方向に延伸し、信号配線５が縦方向に延伸するように見たとき、感圧媒体のない部分、即ち上縁部７、下縁部８、左縁部９、右縁部１０は接続領域であり、上縁部７および下縁部８の信号配線５は少なくとも一部が露出しており、左縁部９と右縁部１０の走査配線６は少なくとも一部が露出している。また、上縁部７の幅と下縁部８の幅とはほぼ同等であり、左縁部９の幅と右縁部１０の幅とはほぼ同等である。

【0021】

配線群が上下対称の場合、圧力センサー１を、左右方向を軸にして裏返しても、面内の配線の位置が同じである。配線群が左右対称の場合、圧力センサー１を、上下方向を軸にして裏返しても、面内の配線の位置が同じである。これにより、表向きの圧力センサー１の信号配線５と、別の裏向きの圧力センサー１の信号配線５とを、接続領域どうしを重ねて接続することができる。また、表向きの圧力センサー１の走査配線６と、さらに別の裏向きの圧力センサーの走査配線６とを、接続領域を重ねて接続することができる。接続には、異方性導電膜１２を用いることができる。基板２がフレキシブルなので、表から押しても裏から押しても圧力を検知できる。

【0022】

また、本発明の圧力センサー１の、縁部の接続領域の厚さＳは、感圧部の厚さＴの半分未満である。縁部の接続領域の厚さＳは、基板と配線との厚さの和であり、感圧部の厚さＴは、基板と薄膜トランジスタ（画素電極を含む）と感圧媒体３とのそれぞれの厚さの和である。配線の厚さと薄膜トランジスタの厚さを無視すれば、基板の厚さが感圧媒体の厚さより薄ければよい。

【0023】

異方性導電膜１２の厚さは１０μｍ以下と非常に薄いので、表向きの圧力センサー１と裏向きの圧力センサー１とを接続した場合に、接続部の厚さが感圧部の厚さより薄くなり、感圧部が確実に荷重を受けることができる。

【0024】

圧力センサー１は、走査配線６が横方向に延伸し、信号配線５が縦方向に延伸するように見たとき、上縁部７の幅と下縁部８の幅とが中央の感圧領域の上下方向の画素ピッチより小さく、左縁部９の幅と右縁部１０の幅とが中央の感圧領域の左右方向の画素ピッチより小さい。例えば図１３のように、画素ピッチがＰ、外縁部の幅がＡの時、Ａ＜Ｐである。これにより、タイリングした場合に、接続領域だけ画素間隔が不自然に大きくなることを防止できる。ここで、画素ピッチＰは画素電極１８の周期であり、さらに最外端の画素電極１８中央から最寄りの感圧媒体３の縁までの距離がＢのとき、Ａ＋２×Ｂ≒Ｐであるとなおよい。ここで画素電極１８は薄膜トランジスタに接続されるとともに感圧媒体３と接触していて、圧力の検出点である。

【0025】

本発明の圧力センサー１は、図５あるいは図１５（Ａ）のように中央の感圧領域が略長方形であり、縁部の接続領域の外周が、中央の感圧領域の上下辺と平行かつ上下辺の長さ以下の２辺と、中央の感圧領域の左右辺と平行かつ左右辺の長さ以下の２辺と、を含む八角形である。これにより、表向きと裏向きの圧力センサー１を重ね合わせて大型圧力センサー１１を構成する際に、３枚以上の基板が重なることなく、２次元に接続することができる（図８）。なお、ここでいう長方形は、正方形も含む。

【0026】

あるいは、図９や図１１、図１５（Ｂ）のように、外縁部のうち、上縁部、下縁部、左縁部、右縁部以外の四隅を切り欠いた十二角形にしてもよい。

【0027】

あるいは、図５のような八角形と、図９や図１１のような十二角形との、中間的な形状でもよい（図１５（Ｃ））。

【0028】

圧力センサー１は、走査配線６および信号配線５以外に、図１３等に示すように共通電極配線１３を有してもよい。あるいは、図５等に示すように電源配線４を有してもよい。共通電極配線１３や電源配線４を有する場合、走査配線６と信号配線５とそれらを含めて、全体で上下対称であるか、左右対称である。

【0029】

共通電極配線１３は、圧力センサー１内で、感圧媒体３の表側（基板とは逆側）に形成された共通電極１４に接続される。接続の一例としては、図１３に記載した圧力センサー１は、具体的には図１４のように長方形の感圧媒体３の１つの角を斜めかつ断面の上側が丸みを帯びるように加工して、共通電極１４を上面から側面にかけて形成したものを用い、薄膜トランジスタ付き基板に接合した後、銀ペースト１７で共通電極配線１３のパッド１３Ｐと接続することができる。銀ペースト１７を、感圧媒体３の高さよりも低く形成すれば、感圧媒体３にかかる圧力を邪魔することがない。ただし、共通電極１４への通電方法はこれに限定されず、他の方法でもよい。

【0030】

薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２は、ガラスでもよいが、有機物（例えばＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＣ等）が好適である。感圧媒体３は、有機圧電体（ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン・３フッ化エチレン共重合体、ポリ乳酸、多孔性エレクトレット型等）が好適である。電源配線４は、金属（例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ等またはこれらを主成分とする合金）が好適である。信号配線５は金属（例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ等またはこれらを主成分とする合金）が好適である。走査配線６は、金属（例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ等またはこれらを主成分とする合金）が好適である。

【0031】

ただし、圧力センサー１はフレキシブル性が望まれる場合が多く、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２は有機物が主成分であることが特に望ましい。

【0032】

本発明の圧力センサー１は、複数の信号配線５と、信号配線５と交差する複数の走査配線６からなるマトリクス配線と、該マトリクス配線の信号配線５と走査配線６の交点に対応する薄膜トランジスタの画素部の圧力を検出する圧力センサー１であって、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２上に、信号配線５と走査配線６に接続された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに接続された感圧媒体３と、を有する中央の感圧領域と、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２上に、信号配線５と走査配線６とを有し、感圧媒体を有しない縁部の接続領域７、８、９、１０からなり、上縁部の接続領域７と下縁部の接続領域８には信号配線５の両端が露出し、左縁部の接続領域９と右縁部の接続領域１０は走査配線６の両端が露出し、上縁部７の幅と下縁部８の幅とは略同等であり、左縁部９の幅と右縁部１０の幅とは略同等であり、信号配線５と走査配線６の配置が、圧力センサー１全体として上下対称であるか（図５、図１１）、あるいは左右対称である（図９）。

【0033】

さらに本発明の圧力センサー１は、電源配線４を有し、上縁部の接続領域７と下縁部の接続領域８に電源配線４の両端が露出し、信号配線５と走査配線６と電源配線４との配置が、圧力センサー全体として上下対称であるか、あるいは左右対称である。

【0034】

感圧媒体のない上縁部７および感圧媒体のない下縁部８の接続領域の幅が、中央の感圧媒体３の行方向（上下方向）の画素ピッチより小さく、感圧媒体のない左縁部９および感圧媒体のない右縁部１０の接続領域の幅が、中央の感圧媒体３の列方向（左右方向）の画素ピッチより小さい。縁部７、８、９、１０の接続領域の厚さが、中央の感圧媒体３の厚さの半分未満である。

【0035】

図７及び図８の大型圧力センサー１１は、図５の圧力センサー１どうしを接続した大型圧力センサー１１であって、感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の縁部の信号配線５には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の縁部の信号配線５が接続され、感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の縁部の走査配線６には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の縁部の走査配線６が接続され、感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の縁部の電源配線４には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の縁部の電源配線４が接続される。

【0036】

以上のように、本発明によれば、薄膜トランジスタ上に感圧媒体を設けることで、圧力センサーを比較的簡単な構造で構成し、さらに、このような圧力センサーを複数接続することで、比較的簡単に大型圧力センサーを構成することができる。

【実施例1】

【0037】

図５の圧力センサー１を作製した。絶縁基板２としてガラス基板上のポリイミド膜を用い、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、走査配線６およびそれに接続されたゲート電極を形成した。

【0038】

ゲート絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上には、ゲート絶縁膜を形成しなかった。さらに、ゲート電極と重なる部分に、半導体パターンとして酸化物半導体を形成した。

【0039】

次に、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、信号配線５およびそれに接続されたソース電極、電源配線４、ドレイン電極を形成した。図５の圧力センサー１の配線群は全体として上下対称である。

【0040】

さらに、層間絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上と、信号配線５のうち縁部の接続領域部分の上と、電源配線４のうち縁部の接続領域部分の上とには、層間絶縁膜を形成しなかった。また、ドレイン電極の上の層間絶縁膜と、電源電極４上の層間絶縁膜とに、ビア接続用の開口を設けた。

【0041】

さらに、画素電極をドレイン電極上と電源配線上に１個ずつ形成した。一方はドレイン電極に、他方は電源配線に、それぞれビア接続した。

【0042】

さらに、片側の画素別にＭｏが付いた感圧媒体（導電粒子を分散したゴム）を、感圧媒体側が画素電極に接触するように設置して、感圧媒体３および対向電極１９とした。ただし、対向電極１９は、ドレイン電極上の画素電極と、電源電極上の画素電極との、両方を含む領域に配置する。このとき、縁部の接続領域の厚さＳが２０μｍ、中央の感圧領域の厚さＴが７０μｍであった。

【0043】

作製した圧力センサー１に駆動検出回路を接続し、圧力検出部分に加圧試験を行った結果、圧力分布に対応した電気信号を良好に検出することが出来た。即ち、ゲート電圧をオンにした行の圧力情報が、電源配線４上の画素電極・対向電極間の抵抗と、対向電極・ドレイン電極上の画素電極間の抵抗の、直列抵抗の変化として、信号配線を介して検出された。

【実施例2】

【0044】

図７及び図８の大型圧力センサー１１を作製した。図５の圧力センサー１は上下対称なので、左右軸を回転軸として裏返しても電極の位置関係が同等である。感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない上縁部７の信号配線５には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない下縁部８の信号配線５を接続した。感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない左縁部９の走査配線６には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない右縁部１０の走査配線６を接続した。感圧媒体３を表側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない上縁部７の電源配線４には、感圧媒体３を裏側に向けた圧力センサー１の感圧媒体のない下縁部８の電源配線４を接続した。

【0045】

作製した大型圧力センサー１１に駆動検出回路を接続し、圧力検出部分に加圧試験を行った結果、圧力分布に対応した電気信号を良好に検出することが出来た。

【実施例3】

【0046】

図１０の回路構成で図９の圧力センサー１５を作製した。絶縁基板２としてガラス基板上のポリイミド膜を用い、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、走査配線６およびそれに接続されたゲート電極と、共通電極配線１３およびそれに接続された共通電極配線パッド１３Ｐを形成した。

【0047】

ゲート絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上には、ゲート絶縁膜を形成しなかった。また、共通電極配線１３のうち縁部の接続領域部分の上と、共通電極配線パッド１３Ｐの上とにはゲート絶縁膜を形成しなかった。さらに、ゲート電極と重なる部分に、半導体パターンとして酸化物半導体を形成した。

【0048】

次に、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、信号配線５およびそれに接続されたソース電極と、ドレイン電極を形成した。図９の圧力センサーの配線群は左右対称である。

【0049】

さらに、層間絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上と、信号配線５のうち縁部の接続領域部分の上と、共通電極配線１３のうち縁部の接続領域部分の上と共通電極配線パッド１３Ｐの上には、層間絶縁膜を形成しなかった。また、ドレイン電極の上の層間絶縁膜とには、ビア接続用の開口を設けた。

【0050】

さらに、画素電極を半導体パターンと重なる位置に形成した。画素電極は、ドレイン電極上の開口を介してドレイン電極と接続した。

【0051】

さらに、片側全面に共通電極１４のＭｏが付いた感圧媒体（導電粒子を分散したゴム）を、感圧媒体側は薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２に接触するように設置して、感圧媒体３とした。このとき、縁部の接続領域の厚さＳが２０μｍ、中央の感圧領域の厚さＴが７０μｍであった。共通電極１４と共通電極配線パッド１３Ｐとは、Ａｇペースト１７で接続した。

【0052】

図９の圧力センサー１５は左右対称なので、上下軸を回転軸として裏返しても電極の位置関係が同等である。図９の圧力センサー１５は、実施例２のように大型圧力センサーにすることも可能である。作製した大型圧力センサーに駆動検出回路を接続し、圧力検出部分に加圧試験を行った結果、圧力分布に対応した電気信号を良好に検出することが出来た。即ち、ゲート電圧をオンにした行の圧力情報が、共通電極・ドレイン電極上の画素電極間の抵抗の変化として、信号配線を介して検出された。

【実施例4】

【0053】

図１２の回路構成で図１１の圧力センサー１６を作製した。絶縁基板２としてガラス基板上のポリイミド膜を用い、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、走査配線６およびそれに接続されたゲート電極を形成した。

【0054】

ゲート絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上には、ゲート絶縁膜を形成しなかった。さらに、ゲート電極と重なる部分に、半導体パターンとして酸化物半導体を形成した。

【0055】

次に、Ｍｏを成膜・レジスト成膜・パターン露光・現像・エッチング・レジスト除去して、信号配線５およびそれに接続されたソース電極、電源配線４およびそれに接続されたドレイン電極と、共通電極配線１３およびそれに接続された共通電極配線パッド１３Ｐを形成した。図１１の圧力センサー１６の配線群は上下対称である。

【0056】

さらに、層間絶縁膜として有機絶縁膜を形成した。ただし、走査配線６のうち縁部の接続領域部分の上と、信号配線５のうち縁部の接続領域部分の上と、共通電極配線１３のうち縁部の接続領域部分の上と共通電極配線パッド１３Ｐの上とには、層間絶縁膜を形成しなかった。

【0057】

さらに、画素電極を半導体パターンと重なる位置に形成した。画素電極は、ＴＦＴのバックゲートとなった。

【0058】

さらに、片側全面に共通電極１４のＭｏが付いた感圧媒体（ポリフッ化ビニリデン３フッ化エチレン共重合体、分極処理済）を、感圧媒体側は薄膜トランジスタが形成された絶縁基板２に接触するように設置して、感圧媒体３とした。このとき、縁部の接続領域の厚さＳが２０μｍ、中央の感圧領域の厚さＴが５５μｍであった。共通電極１４と共通電極配線パッド１３Ｐは、Ａｇペースト１７で接続される。

【0059】

また図１１の圧力センサー１６は図１３の位置関係であり、Ｐ＝１０ｍｍ、Ａ＝５ｍｍ、Ｂ＝２．５ｍｍとした。

【0060】

図１１の圧力センサー１６は上下対称なので、左右軸を回転軸として裏返しても電極の位置関係が同等である。図１１の圧力センサー１６は、実施例２のように大型圧力センサーにすることも可能である。作製した大型圧力センサーに駆動検出回路を接続し、圧力検出部分に加圧試験を行った結果、圧力分布に対応した電気信号を良好に検出することが出来た。即ち、ゲート電圧をオンにした行の圧力情報が、感圧媒体の電位差となり、ＴＦＴのバックゲート電圧を変化させる。ＴＦＴのゲートがオンの時に、バックゲート電圧に依存する電流が信号配線を流れ、外部の検出回路で検出された。また大型圧力センサーは、圧力センサー１６内だけでなく圧力センサー１６間においても、感圧点のピッチは１０ｍｍである。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、圧力センサーおよびこれを組み合わせた大型圧力センサーに有用である。

【符号の説明】

【0062】

１ 圧力センサー
２ 薄膜トランジスタが形成された絶縁基板
３ 感圧媒体
４ 電源配線
５ 信号配線
６ 走査配線
７ 感圧媒体のない上縁部
８ 感圧媒体のない下縁部
９ 感圧媒体のない左縁部
１０ 感圧媒体のない右縁部
１１ 大型圧力センサー
１２ 異方性導電膜
１３ 共通電極配線
１３Ｐ 共通電極配線パッド
１４ 共通電極
１５ 圧力センサー
１６ 圧力センサー
１７ 銀ペースト
１８ 画素電極
１９ 対向電極
Ａ 縁部の接続領域の幅
Ｂ 画素電極中心から感圧媒体縁までの長さ
Ｐ 画素ピッチ
Ｓ 縁部の接続領域の厚さ
Ｔ 感圧領域の厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】