JP6503815B2 - 圧力センサ - Google Patents

Description

本発明は、加えられる圧力に応じた検出信号を生成する圧力センサに関する。

ディスプレイ装置やセンサ装置などの様々な分野において、半導体層を含むトランジスタを有するトランジスタ回路が広く利用されている。例えばトランジスタ回路は、有機ＥＬディスプレイ装置の複数の発光素子を個々に駆動するための駆動回路としてや、圧力センサ装置の複数の位置におけるセンサ信号を各々検出するためのセンサ回路として利用されている。トランジスタ回路は一般に、基材と、基材上に形成された複数のトランジスタと、トランジスタに接続された配線と、を備えるトランジスタアレイの形態で提供される。以下の説明において、基材上に形成された複数のトランジスタを含むトランジスタアレイのことを、トランジスタシートとも称する。

センサ装置においては、圧力、磁場、温度、光などを検出するためのセンサ素子が、電気的な素子や端子が形成されたトランジスタシートなどのベースシートに組み合わされる。例えば圧力センサにおいては、加えられた圧力に応じて電気抵抗や静電容量が変化する感圧体を含む感圧シートが、ベースシートと重ね合わされる。このような圧力センサにおいては、感圧シートとベースシートとの間の密着性が、圧力センサの感度や精度に影響を及ぼすことが知られている。感圧シートとベースシートとの間の密着性を確保するための方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、適切な弾性率を有する粘着剤を、感圧シートとベースシートとの間に介在させることが知られている。

特開２０１０−７９１９６号公報

トランジスタなどの能動的な素子を複数含むトランジスタシートにおいては、出荷前の試験時や、出荷後の使用時に、複数のトランジスタのうちの一部についてのみ不具合や欠陥が生じるまたは判明することがある。この場合、その他のトランジスタは正常な状態にあるので、不具合や欠陥が生じているトランジスタを含む部分のみを交換することによって、表示装置やセンサ装置を修復することが好ましい。例えば、複数のトランジスタシートを接続部材で電気的に接続したものが表示装置やセンサ装置で用いられている場合、複数のトランジスタシートのうち一枚のトランジスタシートのみを交換することが可能であることが好ましい。しかしながら、トランジスタシートと上述の感圧シートとを重ね合わせる際に粘着剤が用いられている場合、トランジスタシートから感圧シートを分離することは容易ではない。このため、一部のトランジスタに不具合や欠陥が見つかった場合、不具合や欠陥が生じたトランジスタを含むトランジスタシートだけでなく、感圧シートやその他のトランジスタシートも破棄されることになる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、部分的な修復を容易に実施することができる圧力センサを提供することを目的とする。

本発明は、加えられる圧力に応じた検出信号を生成する圧力センサであって、基材と、前記基材上に形成された複数のトランジスタと、を含む第１シートと、前記第１シートに重ね合わされた第２シートと、前記第１シートおよび前記第２シートを少なくとも含む積層体を収容する収容部が形成された包装部材と、を備え、前記包装部材は、前記積層体のうち前記第１シートが位置する側から前記積層体に接する第１フィルムと、前記積層体のうち前記第２シートが位置する側から前記積層体に接する第２フィルムと、を有し、前記包装部材の前記収容部の圧力は、前記包装部材の周囲の圧力よりも低くなっている、圧力センサである。

本発明による圧力センサにおいて、前記包装部材には、前記第１フィルムの内面と前記第２フィルムの内面とが接する接触領域が形成されていてもよい。

本発明による圧力センサにおいて、複数の直線状の辺を含む外形を有し、前記接触領域は、前記包装部材の前記複数の辺のうちの少なくとも１辺にわたって形成されていてもよい。

本発明による圧力センサにおいて、前記積層体は、前記接触領域によって囲まれていてもよい。

本発明による圧力センサにおいて、前記第１シートは、複数のトランジスタシートと、隣接する２つの前記トランジスタシートを電気的に接続する接続部材と、を有し、前記トランジスタシートは、前記基材と、前記基材上に形成された複数の前記トランジスタと、を含んでいてもよい。

本発明による圧力センサにおいて、前記第２シートは、感圧体を含んでいてもよい。

本発明による圧力センサにおいて、前記第１シートは、複数の前記トランジスタに対応する感圧体を含み、前記第２シートは、前記第１シートの複数のトランジスタに対応する前記感圧体に接触する電極を含んでいてもよい。

本発明によれば、部分的な修復を容易に実施することができる圧力センサを提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態における圧力センサを示す平面図。 図２は、図１に示す圧力センサをII−II方向において切断した場合を示す断面図。 図３は、圧力センサに収容されている積層体を示す平面図。 図４は、図３に示す積層体の第１シートを示す平面図。 図５は、積層体の一部を示す断面図。 図６は、圧力センサの一応用例を説明するための断面図。 図７は、包装部材の収容部に積層体を収容する工程を示す断面図。 図８は、包装部材の接触領域を切断して取出口を形成する工程を示す断面図。 図９は、包装部材から取り出された積層体の第２シートおよび第３シートを第１シートから分離する工程を示す断面図。 図１０は、第１シートから第２シートを分離させる際に第２シートが第１シートに対して成す角度θが９０度未満である例を示す図。 図１１は、第１シートから第２シートを分離させる際に第２シートが第１シートに対して成す角度θが９０度以上である例を示す図。 図１２は、積層体の第１シートのトランジスタの一変形例を示す断面図。 図１３は、積層体の第１シートのトランジスタの一変形例を示す断面図。 図１４は、積層体の一変形例を示す断面図。 図１５は、積層体の一変形例を示す断面図。 図１６は、第１シートが複数のトランジスタシートを含む例を示す平面図。

以下、図１乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また本明細書において、「基材」、「シート」や「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基材」はシートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「矩形」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

本実施の形態においては、複数のトランジスタを含む第１シート２０と、第１シート２０に重ね合わせられた第２シート４０とを少なくとも含む積層体５０を、包装部材１０の収容部１４に収容することにより、表示装置やセンサ装置を構成する例について説明する。ここでは特に、第２シート４０が、感圧体を含む感圧シートであり、感圧シートと第１シート２０とを組み合わせることによって、加えられる圧力に応じた検出信号を生成する圧力センサ１が構成される例について説明する。

（圧力センサ）
まず図１および２により、圧力センサ１全体について説明する。図１は、圧力センサ１を示す平面図である。また図２は、図１に示す圧力センサをII−II方向において切断した場合を示す断面図である。図２に示すように、圧力センサ１は、第１シート２０と、第１シート２０に重ね合わされた第２シート４０と、第２シート４０に重ね合わされた第３シート４５と、を含む積層体５０と、積層体５０を収容する収容部１４が形成された包装部材１０と、を備えている。

（包装部材）
包装部材１０は、収容部１４を外部から密封することができるよう構成されている。例えば包装部材１０は、図示はしないが、収容部１４を包装部材１０の外部に連通させる開口部が形成された袋状の部材であってもよい。この場合、開口部は、開口部を介して積層体５０を収容部１４の内部に収容した後に封止される。収容部１４を外部から密封することができる限りにおいて、包装部材１０の開口部を封止する方法が特に限られることはない。例えば、包装部材１０を構成する後述する第１フィルム１１や第２フィルム１２などのフィルムの内面が熱可塑性樹脂層によって構成されている場合、フィルムの内面同士を熱溶着させることによって、開口部を封止することができる。なおフィルムの「内面」とは、積層体５０を収容する収容部１４に面する側の面である。また後述する「外面」とは、内面の反対側に位置する面である。

図２に示すように、包装部材１０は、積層体５０のうち第１シート２０が位置する側から積層体５０に接する第１フィルム１１と、積層体５０のうち第２シート４０が位置する側から積層体５０に接する第２フィルム１２と、を有している。なお「積層体５０のうち第１シート２０が位置する側から積層体５０に接する」とは、積層体５０の表面のうち第２シート４０よりも第１シート２０に近接する側の表面５０ａに、第１フィルム１１が接していることを意味している。また「積層体５０のうち第２シート４０が位置する側から積層体５０に接する」とは、積層体５０の表面のうち第１シート２０よりも第２シート４０に近接する側の表面５０ｂに、第２フィルム１２が接していることを意味している。以下の説明において、積層体５０の表面５０ａのことを第１面５０ａとも称する。また、積層体５０の表面５０ｂのことを第２面５０ｂとも称する。

少なくとも部分的に第１シート２０および第２シート４０に接することができる限りにおいて、第１フィルム１１および第２フィルム１２の構成が特に限られることはない。例えば第１フィルム１１および第２フィルム１２は、互いに別体のフィルムであってもよい。この場合、例えば、第１フィルム１１と第２フィルム１２とを外縁に沿って熱溶着などによって互いに結合させることにより、収容部１４が形成された包装部材１０を得ることができる。また第１フィルム１１および第２フィルム１２は、一枚のフィルムを折り返すことによって構成されていてもよい。

収容部１４を外部から適切に密閉することができる限りにおいて、第１フィルム１１および第２フィルム１２を構成する材料や、第１フィルム１１および第２フィルム１２の層構成が特に限られることはない。例えば第１フィルム１１および第２フィルム１２は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンやナイロン等を含む基材層を有していてもよい。また、上述のように熱溶着によって開口部の封止や第１フィルム１１と第２フィルム１２との結合が実施される場合、第１フィルム１１および第２フィルム１２は、ポリエチレンやポリプロピレン等を含む熱可塑性樹脂層を有していてもよい。その他にも、第１フィルム１１および第２フィルム１２は、包装部材１０のバリア性や強度を高めるための中間層をさらに含んでいてもよい。第１フィルム１１および第２フィルム１２の厚みは、例えば１μｍ〜２０００μｍの範囲内になっている。

本実施の形態において、包装部材１０の収容部１４の圧力は、包装部材１０の周囲の圧力よりも低くなっている。例えば、包装部材１０の周囲の圧力から包装部材１０の収容部１４の圧力を引いた値は、５００Ｐａ以上になっている。この場合、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力との差を利用して、包装部材１０の第１フィルム１１を積層体５０の第１面５０ａに対して強固に密着させ、かつ、第２フィルム１２を積層体５０の第２面５０ｂに対して強固に密着させることができる。また、第１フィルム１１を介して積層体５０の第１面５０ａが押圧され、かつ第２フィルム１２を介して積層体５０の第２面５０ｂが押圧されることにより、第２シート４０を第１シート２０に対して強固に密着させることができる。これによって、圧力センサ１の安定した感度や精度を実現することができる。なお「周囲の圧力」とは、包装部材１０の外部から、包装部材１０を構成する第１フィルム１１や第２フィルム１２などのフィルムの外面に加えられる圧力のことである。

好ましくは、図２に示すように、包装部材１０には、第１フィルム１１の内面と第２フィルム１２の内面とが接する接触領域１３が形成されている。このような接触領域１３を形成することにより、収容部１４を外部からより強固に密閉することができる。また、第１フィルム１１に対して第２フィルム１２が相対的に移動することを抑制することができ、このため、包装部材１０に対する積層体５０の位置をより安定に維持することができる。

図１に示す圧力センサ１において、接触領域１３に対応する部分にはハッチングが施されている。また、積層体５０の法線方向に沿って圧力センサ１を見た場合の接触領域１３の幅が符号ｗで示されている。接触領域１３の幅ｗは、第１フィルム１１に対して第２フィルム１２が相対的に移動することを適切に抑制することができるよう定められる。例えば接触領域１３の幅ｗの平均値は、０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内になっている。

包装部材１０が複数の直線状の辺を含む外形を有している場合、接触領域１３は、好ましくは、包装部材１０の複数の辺のうちの少なくとも１辺にわたって形成されている。例えば包装部材１０が矩形状の外形を有している場合、接触領域１３は、包装部材１０の４辺のうちの少なくとも１辺にわたって形成されている。また好ましくは、図１に示すように、積層体５０の法線方向に沿って圧力センサ１を見た場合に積層体５０が接触領域１３によって囲まれるよう、包装部材１０が構成されている。これによって、収容部１４を外部からより強固に密閉することができる。

ところで本実施の形態においては、上述のとおり、包装部材１０の収容部１４の圧力が包装部材１０の周囲の圧力よりも低くなっている。このため接触領域１３においては、圧力差に基づいて第１フィルム１１が第２フィルム１２に対して押圧され、かつ第２フィルム１２が第１フィルム１１に対して押圧されている。従って、単に二枚のフィルムを重ねた場合に比べて、第１フィルム１１および第２フィルム１２を含む接触領域１３の強度や剛性を高めることができる。これによって、圧力センサ１全体としての強度や剛性を高めることができ、このことにより、衝撃や落下に対する圧力センサ１の耐性を高めることができる。なお、圧力センサ１が、包装部材１０や積層体５０をロール状に丸めた形態で利用される場合、接触領域１３や圧力センサ１の強度や剛性が高すぎると、包装部材１０や積層体５０をロール状に丸めることが困難になってしまう。従って、圧力センサ１の用途によっては、接触領域１３の強度や剛性が高くなり過ぎないよう、包装部材１０の収容部１４の圧力と包装部材１０の周囲の圧力との差を調整することが好ましい。

（ケーブル）
図１に示すように、包装部材１０の収容部１４に収容された積層体５０の例えば第１シート２０には、収容部１４から包装部材１０の外部に至るケーブル５５が接続されていてもよい。このようなケーブル５５を介して、圧力センサ１に加えられる圧力に応じて第１シート２０に生成される検出信号を取り出したり、積層体５０の第１シート２０に制御信号や電力を印加したりすることができる。

ケーブル５５は、収容部１４の密封を妨げないように構成されていることが好ましい。例えばケーブル５５として、フラットケーブルやフレキシブルケーブルなどの薄型のケーブルを用いることができる。

（積層体）
次に図３乃至図５を参照して、積層体５０を構成する各シート２０，４０，４５について説明する。ここでは、第１シート２０が、複数のトランジスタ３０を含むトランジスタシートである場合について説明する。図３は、積層体５０を第２面５０ｂ側から見た場合を示す平面図である。また図４は、図３に示す積層体５０の第１シート２０を示す平面図である。

はじめに第１シート２０について説明する。図４に示すように、第１シート２０は、基材２１と、基材２１上に形成された複数のトランジスタ３０と、基材２１の外縁２２に沿って並べられ、トランジスタ３０に電気的に接続された複数の端子部２４と、を有している。図４に示すように、基材２１は、第１方向Ｄ１に沿って延びる一対の第１辺２２ａと、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って延びる一対の第２辺２２ｂと、を含む矩形状の外形を有している。また複数のトランジスタ３０は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に沿ってマトリクス状に配置されている。

図３および４において、符号Ｗ１〜Ｗｍが付された点線は、各トランジスタ３０を順にオン状態にするための制御信号を伝達するために設けられたワードラインを表している。ワードラインＷ１〜Ｗｍはそれぞれ、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ複数のトランジスタ３０の後述するゲート電極３１に電気的に接続されている。例えばワードラインＷ１は、図３および４の紙面において最も下側に位置付けられ、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ複数のトランジスタ３０のゲート電極３１に電気的に接続されている。このため、トランジスタ３０がＰ型である場合、トランジスタ３０のソース電極３３に対するゲート電極３１の電圧が負になるようにワードラインＷ１に電圧を印加することにより、ワードラインＷ１に接続された複数のトランジスタ３０を同時にオン状態にすることができる。

図３および４において、符号Ｂ１〜Ｂｎが付された点線は、各トランジスタ３０に接続された後述する感圧体３８の電気抵抗や静電容量に関する情報を含む検出信号を伝達するために設けられたビットラインを表している。ビットラインＢ１〜Ｂｎはそれぞれ、第２方向Ｄ２に沿って並ぶ複数のトランジスタ３０のソース電極３３に電気的に接続されている。例えばビットラインＢ１は、図３および４の紙面において最も左側に位置付けられ、第２方向Ｄ２に沿って並ぶ複数のトランジスタ回路のソース電極３３に電気的に接続されている。この場合、ビットラインＢ１には、ビットラインＢ１に接続された複数のトランジスタ３０のうち、ワードラインＷ１〜Ｗｍからの制御信号によってオン状態になっている１つのトランジスタ３０から取り出された検出信号が伝達される。

図４に示す第１シート２０によれば、ワードラインＷ１〜ＷｍやビットラインＢ１〜Ｂｎの本数がトランジスタ３０の数よりも少ない場合であっても、ビットラインＢ１〜ＢｎとワードラインＷ１〜Ｗｍとをマトリクス状に配置することにより、任意のトランジスタ３０からの検出信号を取り出すことができる。このため、基材２１に設けられるラインの本数を削減することができる。図３および４に示すように、ビットラインＢ１〜ＢｎおよびワードラインＷ１〜Ｗｍはそれぞれ、対応する端子部２４に接続されている。また上述のケーブル５５も、対応する端子部２４に接続されている。

トランジスタ３０や端子部２４を適切に支持することができる限りにおいて、基材２１を構成する材料が特に限られることはない。例えば基材２１は、可撓性を有するフレキシブル基板であってもよく、可撓性を有しないリジット基板であってもよい。

次に図５を参照して、第１シート２０のトランジスタ３０、並びに第２シート４０および第３シート４５について説明する。図５は、積層体５０のうち第１シート２０に含まれる１つのトランジスタ３０に対応する部分を示す断面図である。

図５に示すように、トランジスタ３０は、基材２１の第１面２１ａ上に設けられたゲート電極３１と、ゲート電極３１を覆うよう基材２１の第１面２１ａ上に設けられたゲート絶縁膜３２と、一定の間隔を空けて対向するようゲート絶縁膜３２上に設けられたソース電極３３およびドレイン電極３４と、ソース電極３３およびドレイン電極３４に接するようにソース電極３３とドレイン電極３４との間に設けられた半導体層３５と、を含んでいる。また、ソース電極３３、ドレイン電極３４および半導体層３５を覆うように絶縁層３６が設けられている。また絶縁層３６上には第１電極３７が設けられており、この第１電極３７は、絶縁層３６の一部に形成された貫通孔３６ａを介してソース電極３３またはドレイン電極３４に電気的に接続されている。図５に示す例においては、貫通孔３６ａがドレイン電極３４上に形成されており、この貫通孔３６ａを介してドレイン電極３４と第１電極３７とが電気的に接続されている。なお第１電極３７は、貫通孔３６ａ内の全域に充填されていてもよく、若しくは貫通孔３６ａの壁面上にのみ設けられていてもよい。

ゲート電極３１、ゲート絶縁膜３２、ソース電極３３、ドレイン電極３４、絶縁層３６や第１電極３７を構成する材料としては、トランジスタにおいて用いられる公知の材料が用いられる。例えば、特開２０１０−７９１９６号公報において開示されている材料を用いることができる。

半導体層３５を構成する材料としては、無機半導体材料または有機半導体材料のいずれが用いられてもよいが、好ましくは有機半導体材料が用いられる。有機半導体材料は一般に、無機半導体材料に比べて低い温度で基材上に形成され得る。このため、トランジスタ３０を支持する基材２１を構成する材料として、可撓性を有するプラスチックなどの材料を利用することができる。このことにより、機械的衝撃に対する安定性を有し、かつ軽量なトランジスタシートを提供することが可能となる。また、印刷法等の塗布プロセスを用いて有機半導体材料を基材２１上に形成することができるので、無機半導体材料が用いられる場合に比べて、多数の有機トランジスタを基材２１上に効率的に形成することが可能となる。このため、トランジスタシートの製造コストを低くすることができる可能性がある。

有機半導体材料としては、ペンタセン等の低分子有機半導体材料や、ポリピロール類等の高分子有機半導体材料が用いられ得る。より具体的には、特開２０１３−２１１９０号公報において開示されている低分子系有機半導体材料や高分子有機半導体材料を用いることができる。ここで「低分子有機半導体材料」とは、例えば、分子量が１００００未満の有機半導体材料を意味している。また「高分子有機半導体材料」とは、例えば、分子量が１００００以上の有機半導体材料を意味している。

図５に示すように、第１電極３７上には、感圧体３８を含む第２シート４０が設けられている。感圧体３８は、感圧体３８に加えられる圧力に応じて、圧力が加えられた方向ここでは厚み方向における感圧体３８の電気抵抗値が変化するよう構成されたものである。すなわち本実施の形態において、感圧体３８は、いわゆる感圧導電体として構成されている。感圧導電体は例えば、シリコーンゴムなどのゴムと、ゴムに添加されたカーボンなどの複数の導電性を有する粒子と、を含んでいる。

また図５に示すように、感圧体３８上には、第２電極３９を含む第３シート４５が設けられている。第２電極３９が導電性を有し、かつ感圧体３８に接触することができる限りにおいて、第２電極３９を構成する材料や、第３シート４５の構成が特に限られることはない。例えば第３シート４５は、ポリエチレンテレフタレート等を含む基材層４６と、基材層４６の表面のうち第２シート４０に面する側の表面に形成された金属層を含む第２電極３９と、を含んでいてもよい。

次に、上述の包装部材１０および積層体５０を用いて構成した圧力センサ１の応用例について説明する。図６は、複数のトランジスタ３０を含む圧力センサ１の一部分を示す縦断面図である。図６に示すように、上述の第２シート４０の感圧体３８、並びに第３シート４５の第２電極３９および基材層４６は、複数のトランジスタ３０に跨って連続的に設けられていてもよい。すなわち感圧体３８並びに第２電極３９および基材層４６は、複数のトランジスタ３０において共通に使用されるものであってもよい。

図６に示す例において、圧力センサ１の一部分においてペン６０などを介して包装部材１０の第１フィルム１１側から圧力センサ１に圧力が加えられると、圧力を加えられた部分において、感圧体３８が厚み方向において圧縮される。この結果、厚み方向において感圧体３８内の粒子が互いに接触し、厚み方向における感圧体３８の電気抵抗値が感圧体３８の一部分で低くなる。このため、圧力が加えられた感圧体３８の一部分に接続されたトランジスタ３０においては、ソース電極３３およびドレイン電極３４に流れる電流が増加する。従って、各トランジスタ３０に流れる電流値を検出することにより、圧力センサ１に加えられている圧力の分布を算出することができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用および効果について説明する。ここでは、はじめに、圧力センサ１の製造方法について説明する。次に、積層体５０を包装部材１０から取り出す取出方法について説明する。

（圧力センサの製造方法）
はじめに、収容部１４が形成された包装部材１０を準備する。また、上述の第１シート２０、第２シート４０および第３シート４５を含む積層体５０を準備する。次に図７に示すように、包装部材１０の図示しない開口部を介して積層体５０を収容部１４の内部に配置する。なお図示はしないが、積層体５０を構成する各シート２０，４０，４５を順に包装部材１０の収容部１４の内部に配置して各シート２０，４０，４５を積層させることにより、収容部１４の内部で積層体５０を作製してもよい。

その後、図示しない排気装置等を用いて、包装部材１０の収容部１４の内部の気体を包装部材１０の外部へ排出する。これによって、包装部材１０の収容部１４の圧力を、包装部材１０の周囲の圧力よりも低くする。このことにより、図２に示すように、包装部材１０の第１フィルム１１を積層体５０の第１面５０ａに対して強固に密着させ、かつ、第２フィルム１２を積層体５０の第２面５０ｂに対して強固に密着させることができる。また、第１フィルム１１を介して積層体５０の第１面５０ａが圧力差に基づいて押圧され、かつ第２フィルム１２を介して積層体５０の第２面５０ｂが圧力差に基づいて押圧されることにより、第２シート４０を第１シート２０に対して強固に密着させることができる。これによって、圧力センサ１の安定した感度や精度を実現することができる。また、第３シート４５を第２シート４０に対して強固に密着させることもできる。

また本実施の形態によれば、包装部材１０の収容部１４の圧力と包装部材１０の周囲の圧力との差を利用することにより、第２シート４０および第１シート２０に働く押圧力が場所によってばらつくことを抑制することができる。このため、第２シート４０と第１シート２０との間の密着力の均一性を高めることができる。このことも、圧力センサ１の安定した感度や精度に寄与することができる。

また本実施の形態によれば、圧力差に基づいて第２シート４０を第１シート２０に対して強固に密着させることができるので、従来とは異なり、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤を介在させる必要がない。
一般に粘着剤は、特に粘着剤が乾燥した状態において、高い剛性を有するようになる。また第２シート４０を第１シート２０に対して強固に密着させようとすると、粘着剤の厚みが大きくなってしまう。例えば、粘着剤の厚みが、本実施の形態で採用される包装部材１０の第１フィルム１１や第２フィルム１２の厚みよりも大きくなることが考えられる。
これに対して本実施の形態によれば、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤を介在させる必要がないので、包装部材１０および積層体５０を含む圧力センサ１をより容易に湾曲させたりロール状に丸めたりすることができる。このため、圧力センサ１を様々な分野や状況で利用することが可能になる。例えば、圧力センサ１を円柱状の構造物に貼り付けて利用することができる。

また従来のように、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤が介在される場合、通常は、粘着剤は、第１シート２０と第２シート４０との間の全域にわたって設けられるのではなく、第１シート２０と第２シート４０との間に部分的に設けられる。例えば、第２シート４０の四隅において、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤が設けられる。このため、圧力センサ１を湾曲させたりロール状に丸めたりする場合に、粘着剤およびその他の部分に曲げ応力が不均一に生じると考えられる。例えば、曲げ応力が粘着剤に集中的に生じることが考えられる。従って、仮に粘着剤の粘着力が不十分であると、圧力センサ１を湾曲させたりロール状に丸めたりする際に、粘着剤が第１シート２０または第２シート４０から剥離されてしまう。一方、剥離を防ぐために粘着剤の分量や粘着力を増大させると、粘着剤に剥離や変形が生じることは回避できるが、その分だけ粘着剤以外の部分に大きな曲げ応力が生じてしまい、この結果、粘着剤以外の部分にシワやダメージが生じてしまうと考えられる。いずれの場合であっても、圧力センサ１の湾曲の程度が制限されることになる。
これに対して本実施の形態によれば、圧力差に基づいて第２シート４０を第１シート２０に対して均一に密着させるので、圧力センサ１を湾曲させたりロール状に丸めたりする場合に、包装部材１０や積層体５０に生じる曲げ応力が不均一になることを抑制することができる。このため、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤が介在される場合に比べて、圧力センサ１の湾曲の許容範囲を大きくすることができる。

なお、圧力センサ１を湾曲させたりロール状に丸めたりすることが想定される場合、包装部材１０や積層体５０の厚みは、より小さいことが好ましい。例えば、包装部材１０の第１フィルム１１および第２フィルム１２の厚みは、１μｍ〜６００μｍの範囲内になっている。また、積層体５０の第１シート２０がトランジスタシートであり、第２シート４０が感圧体３８を含むものであり、第３シート４５が第２電極３９を含むものである場合、好ましくは、第１シート２０の厚みは１μｍ〜３００μｍの範囲内になっており、第２シート４０の厚みは１μｍ〜５００μｍの範囲内になっており、第３シート４５の厚みは１μｍ〜３００μｍの範囲内になっている。また、積層体５０全体の厚みは、好ましくは４μｍ〜２３００μｍの範囲内になっており、さらに好ましくは４μｍ〜１０００μｍの範囲内になっている。

（積層体の取出方法）
次に、包装部材１０から積層体５０を取り出す方法の一例について説明する。はじめに、包装部材１０の一部を破断させて、包装部材１０の周囲と収容部１４とを連通させる。例えば図８に示すように、包装部材１０の接触領域１３を切断して取出口１５を形成する。これによって、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力とが等しくなる。この結果、積層体５０の第１面５０ａが第１フィルム１１を介して受けていた押圧力が低減される。同様に、積層体５０の第２面５０ｂが第２フィルム１２を介して受けていた押圧力が低減される。このため、積層体５０を容易に包装部材１０の収容部１４から外部へ取り出すことができる。

その後、図９に示すように、第２シート４０および第３シート４５を第１シート２０から分離してもよい。ここで本実施の形態によれば、上述のように、また本実施の形態によれば、包装部材１０の収容部１４の圧力と包装部材１０の周囲の圧力との差を利用することにより、第１シート２０と第２シート４０との間の密着力が実現されている。このため、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤を設ける必要がない。従って、積層体５０を包装部材１０の収容部１４から取り出した後、第２シート４０を容易に第１シート２０から分離させることができる。

以下、第２シート４０を第１シート２０から分離させることを容易化することの利点について説明する。

図１１は、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤が介在されている場合に、第２シート４０を第１シート２０から分離させる工程の一例を示す図である。図１１に示す例においては、粘着剤の粘着力に打ち勝つ力を第２シート４０に加えるため、第２シート４０が第１シート２０に対して成す角度θが９０度以上になるまで第２シート４０を折り曲げて第２シート４０を第１シート２０から引き離している。このため、第１シート２０から分離された第２シート４０には、伸びや湾曲などの変形が生じてしまう。この結果、第２シート４０を再利用することが困難になってしまう。

これに対して本実施の形態によれば、第１シート２０と第２シート４０との間に粘着剤を設ける必要がない。このため図１０に示すように、第２シート４０を第１シート２０から分離させる際、第２シート４０が第１シート２０に対して成す角度θを９０度未満に維持することができる。これによって、第１シート２０から分離された第２シート４０に、伸びや湾曲などの変形が生じてしまうことを抑制することができる。このため、第１シート２０に故障が生じてしまった場合であっても、故障が生じた第１シート２０から分離された第２シート４０を再利用することの可能性を高めることができる。

なお、上述した各実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した各実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の各実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した各実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

上述の本実施の形態においては、トランジスタ３０がいわゆるボトムゲート型となっている例を示した。しかしながら、トランジスタ３０のタイプがボトムゲート型に限られることはない。例えば図１２に示すように、トランジスタ３０は、ゲート電極３１がソース電極３３、ドレイン電極３４および半導体層３５よりも基材２１から遠い位置に配置される、いわゆるトップゲート型となっていてもよい。

また上述の本実施の形態においては、トランジスタ３０が感圧体３８に接触している例を示した。具体的には、トランジスタ３０のドレイン電極３４に物理的に接続された第１電極３７が、感圧体３８にも接触している例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１３に示すように、絶縁層３６の一部に形成された貫通孔３６ａなどの開口部を間に挟んで第１電極３７と感圧体３８とが対向していてもよい。この場合、圧力センサ１に圧力が加えられていない状態においては、第１電極３７と感圧体３８とは非接触であることが保証される。このため、圧力センサ１に圧力が加えられていない状態において、ノイズの発生を抑制することができる。そして、一定値以上の圧力が感圧体３８の厚み方向において感圧体３８に加えられてはじめて、貫通孔３６ａに押し入れられた感圧体３８の一部が第１電極３７と接触するようになる。すなわち、感圧体３８に圧力が加えられた時にドレイン電極３４が感圧体３８に電気的に接続されるようになっている。このため、第１電極３７に対して押し付けられる感圧体３８の圧力を、従来に比べて低減することができる。これによって、大きな圧力が感圧体３８に加えられる場合であっても、過剰な電流が第１電極３７および感圧体３８に流れてしまうことを抑制することができる。このことにより、トランジスタ３０の消費電力や、トランジスタ３０を駆動するための外部の駆動回路の消費電力が増大してしまうことを抑制することができる。また、トランジスタ３０を駆動するための外部の駆動回路に過剰な負荷がかかってしまうことを抑制することができる。

なお図１３においては、ドレイン電極３４に接続された第１電極３７が、開口部を間に挟んで感圧体３８と対向する例を示した。しかしながら、図示はしないが、ドレイン電極３４が開口部を間に挟んで感圧体３８と対向していてもよい。

また図１３においては、ボトムゲート型のトランジスタ３０において、絶縁層３６の一部に形成された貫通孔３６ａなどの開口部を間に挟んで第１電極３７と感圧体３８とが対向するように構成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図示はしないが、トップゲート型のトランジスタ３０において、絶縁層３６の一部に形成された貫通孔３６ａなどの開口部を間に挟んで第１電極３７と感圧体３８とが対向するように配置されていてもよい。

また上述の本実施の形態においては、感圧体３８が、感圧体３８に加えられる圧力に応じて感圧体３８の電気抵抗が変化するよう構成されたもの、いわゆる感圧導電体である例を示した。しかしながら、感圧体に加えられる圧力に応じた情報を取り出すことができる限りにおいて、感圧体３８の具体的な構成が特に限られることはない。例えば感圧体３８は、感圧体３８に加えられる圧力に応じて感圧体３８の静電容量が変化するよう構成されたものであってもよい。

また上述の本実施の形態においては、感圧体３８が、トランジスタ３０を含む第１シート２０とは別体の第２シート４０に含まれる例を示した。すなわち、積層体５０が包装部材１０の収容部１４から取り出された後、感圧体３８が第１シート２０から容易に分離され得る例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、感圧体３８は第１シート２０に含まれる構成要素であってもよい。例えば、感圧体３８を構成する材料を絶縁層３６や第１電極３７上に塗布することにより、感圧体３８が形成されていてもよい。この場合、第１シート２０は、複数のトランジスタ３０に対応する感圧体３８を含んでいると言える。すなわち第１シート２０においては、複数のトランジスタ３０と感圧体３８とが一体的に構成されていると言える。また図１４に示すように、この場合、第２シート４０は、第１シート２０の複数のトランジスタ３０に対応する感圧体３８に接触する第２電極３９を含むものとして定義されてもよい。すなわち、第２電極３９を含む第２シート４０が、一体的に構成された複数のトランジスタ３０および感圧体３８を含む第１シート２０に重ね合わされてもよい。その他にも、後述する遮光シート、帯電防止シートやクッションシートが、第１シート２０に重ね合わされる第２シート４０であってもよい。

その他にも、第２シート４０は、一体的に構成された感圧体３８と第２電極３９とを含んでいてもよい。例えば、蒸着やスパッタリングによって感圧体３８上に第２電極３９を形成することによって、トランジスタ３０を含む第１シート２０に重ね合わされる第２シート４０が構成されていてもよい。

その他にも、第１シート２０は、一体的に構成された複数のトランジスタ３０、感圧体３８および第２電極３９を含んでいてもよい。この場合、後述する遮光シート、帯電防止シートやクッションシートが、第１シート２０に重ね合わされる第２シート４０であってもよい。

また上述の本実施の形態においては、感圧体３８に接続される第２電極３９が、感圧体３８よりも基材２１から遠い位置に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図示はしないが、第２電極３９を、感圧体３８よりも基材２１から近い位置に配置してもよい。この場合、積層体５０は、複数のトランジスタ３０を含む第１シート２０と、第１シート２０に重ね合わされ、感圧体３８を含む第２シート４０と、を含むが、第３シート４５を含んでいなくてもよい。この場合であっても、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力との差を利用して第２シート４０を第１シート２０に対して強固に密着させる、という効果は達成され得る。このように本実施の形態による積層体５０は、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力との差を利用して強固に密着され得る第１シート２０および第２シート４０を少なくとも含んでいればよい。

一方で、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力との差を利用して強固に密着されるシートの数が特に限られることもない。例えば、上述のように第２電極３９が感圧体３８よりも基材２１から近い位置に配置されている場合であっても、第２電極３９以外の構成要素を含む第３シート４５が第２シート４０上に配置されていてもよい。また図示はしないが、更なるシートが第３シート４５上に配置されていてもよい。また図１５に示すように、第３シート４５は、第２シート４０との間で第１シート２０を挟むように配置されていてもよい。

また、第１シート２０がトランジスタ３０を含む限りにおいて、その他の第２シート４０、第３シート４５や更なるシートに含まれる構成要素が特に限られることはない。上述した感圧体３８や第２電極３９以外の構成要素を含む、第２シート４０、第３シート４５や更なるシートの例としては、以下のようなシートを挙げることができる。
例えば、黒色を呈する黒色層や、金属を含む金属層などの遮光性を有する層を有する遮光シートを挙げることができる。その他にも、導電性を有する粒子を含み、圧力センサ１が帯電してしまうことを抑制することができる帯電防止シートや、圧力センサ１に加えられる圧力を分散させることができるクッションシートなどを挙げることができる。クッションシートを構成する材料としては、ウレタン、ポリエチレン、発泡材などを挙げることができる。これらのシートも、積層体５０を包装部材１０から取り出すことによって、第１シート２０などのその他のシートから容易に分離され得る。

また上述の本実施の形態においては、第１シート２０が一枚の基材２１を含む例を示したが、これに限られることはない。例えば図１６に示すように、第１シート２０は、複数のトランジスタシート２５と、隣接する２つのトランジスタシート２５を電気的に接続する接続部材２６と、を有していてもよい。トランジスタシート２５は、基材２１と、基材２１上に形成された複数のトランジスタ３０と、を含むものである。このように第１シート２０が複数のトランジスタシート２５を含むことにより、第１シート２０や圧力センサ１の大型化を容易に実現することができる。

図１６に示す変形例においても、第１シート２０は、包装部材１０の周囲の圧力と収容部１４の圧力との差によって第２シート４０に密着する。また、積層体５０を包装部材１０から取り出すことによって、第２シート４０を容易に第１シート２０から分離することができる。このため、第１シート２０を構成する複数のトランジスタシート２５のうち不具合や欠陥が生じたトランジスタシート２５を個別に交換することができる。

また上述の実施の形態においては、積層体５０を利用して、外部から加えられた圧力の分布を検出するための圧力センサ１を構成する例を示した。しかしながら、積層体５０によって検出される物理量が圧力に限られることはなく、光の強度、電磁場の強度、温度などの物理量であってもよい。また、積層体５０の具体的な用途がセンサ装置に限られることもない。例えば積層体５０は、有機ＥＬや電子ペーパーなどの表示装置などとして利用されてもよい。

なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

（トランジスタシートの作製）
はじめに、０．１ｍｍの厚さのポリエチレンナフタレートのフィルムを、基材として準備した。次に、基材上に、ネガ型の感光性樹脂をスピンコートによって塗布し、１５０度で３０分間の焼成を実施して、基材上に平坦化層を形成した。

その後、平坦化層の全面に、スパッタリングによって、厚み２００ｎｍのアルミニウム層を形成した。次に、アルミニウム層上に、ポジ型の感光性樹脂をスピンコートによって塗布してレジスト層を形成した。その後、フォトマスクを用いてレジスト層を露光した後、レジスト層を現像することにより、ゲート電極およびワードラインに対応するパターンにレジスト層をパターニングした。次に、レジスト層によって覆われていないアルミニウム層を、エッチングによって除去した。その後、アルミニウム層上に残っているレジスト層を除去した。このようにして、平坦化層上に、アルミニウム層からなるゲート電極およびワードラインを形成した。

次に、平坦化層およびゲート電極の上に、紫外線に対する感光性を有するアクリル系樹脂をスピンコートによって塗布した。その後、フォトマスクを用いてアクリル系樹脂層を露光した後、アクリル系樹脂層を現像した。次に、アクリル系樹脂層に対して、１５０度で３０分間の焼成を実施して、アクリル系樹脂層を硬化させた。このようにして、アクリル系樹脂からなり、１μｍの厚さを有するゲート絶縁膜を形成した。

次に、ゲート絶縁膜の上に、スパッタリングによって、厚み４０ｎｍの銀の層を形成した。その後、銀の層上に、ポジ型の感光性樹脂をスピンコートによって塗布してレジスト層を形成した。その後、フォトマスクを用いてレジスト層を露光した後、レジスト層を現像することにより、ソース電極、ドレイン電極およびビットラインに対応するパターンにレジスト層をパターニングした。次に、レジスト層によって覆われていない銀の層を、エッチングによって除去した。その後、銀の層上に残っているレジスト層を除去した。このようにして、ゲート絶縁膜上に、銀の層からなるソース電極、ドレイン電極およびビットラインを形成した。

次に、チオフェン系ポリマーをキシレンに、固形分濃度１ｗｔ％にて溶解させることにより、有機半導体材料を含むキシレン溶液を準備した。その後、ソース電極、ドレイン電極およびビットラインが形成されているゲート絶縁膜上に、キシレン溶液をスピンコートによって塗布して、厚み５０ｎｍの半導体層を、基材の全面にわたって形成した。次に、半導体層の上に、ポジ型の感光性樹脂をスピンコートによって塗布してレジスト層を形成した。その後、フォトマスクを用いてレジスト層を露光した後、レジスト層を現像した。次に、波長１７２ｎｍ、照度３ｍＷ／ｃｍ^２の真空紫外線を６０秒間照射することにより、半導体層のうちレジスト層によって覆われていない部分を除去した。その後、半導体層上に残っているレジスト層を除去した。このようにして、ソース電極とドレイン電極との間に位置する半導体層を形成した。

次に、ソース電極、ドレイン電極、ビットラインおよび半導体層が形成されているゲート絶縁膜上に、紫外線に対する感光性を有するアクリル系樹脂をスピンコートによって塗布した。その後、フォトマスクを用いてアクリル系樹脂層を露光した後、アクリル系樹脂層を現像した。次に、アクリル系樹脂層に対して、１５０度で３０分間の焼成を実施して、アクリル系樹脂層を硬化させた。このようにして、アクリル系樹脂からなり、絶縁層として機能するパッシベーション層を形成した。なお露光は、ドレイン電極と第１電極とを接続するための貫通孔がパッシベーション層に形成されるよう、実施した。

このようにして、複数のトランジスタを含むトランジスタシートを作製した。

（シートの積層）
次に、厚み０．３ｍｍの感圧ゴムからなる感圧体を含む感圧シートと、厚み０．１ｍｍの第２電極を含む電極シートと、を準備した。その後、上述のトランジスタシート上に、感圧シートおよび電極シートを順に積層して、積層体を作製した。また、トランジスタシートに形成されている端子部に、厚み７０μｍのフレキシブル基板を含むケーブルを接続した。トランジスタシートの端子部には、上述のワードラインやビットラインが電気的に接続されている。

次に、厚み０．１ｍｍのポリエチレンフィルムを準備した。その後、上述の積層体を、ポリエチレンフィルムで挟みこんだ。次に、積層体の一方の側に位置するポリエチレンフィルムと、積層体の他方の側に位置するポリエチレンフィルムとの間における圧力が１００〜２００Ｐａになるまで、一方のポリエチレンフィルムと他方のポリエチレンフィルムとの間に存在する気体を、ポリエチレンフィルムによって構成される包装部材の外部に排出した。その後、一方のポリエチレンフィルムの内面と他方のポリエチレンフィルムの内面とを熱溶着することによって、ポリエチレンフィルムからなる袋状の包装部材を作製した。このようにして、ポリエチレンフィルムからなる袋状の包装部材と、包装部材の内部に収容された積層体と、を備える圧力センサを作製した。

（圧力センサの評価）
上述のようにして作製された圧力センサにおいて、包装部材に収容されている感圧シートおよび電極シートが、トランジスタシートに対して固定されていることを確認した。また、圧力センサを、直径１００ｍｍの円柱状の構造物に貼り付けた場合に、圧力センサが、加えられる圧力に応じた検出信号を生成できることを確認した。

（積層体の取出性の評価）
圧力センサのうち、一方のポリエチレンフィルムの内面と他方のポリエチレンフィルムの内面とが接触している接触領域に、カッターを用いて切れ込みを形成し、これによって、包装部材の内部における真空状態を開放した。その後、包装部材に収容されていた積層体を取り出した。この際、トランジスタシート、感圧シートおよび電極シートを破壊することなく、積層体を取り出すことができた。

１ 圧力センサ
１０ 包装部材
１１ 第１フィルム
１２ 第２フィルム
１３ 接触領域
１４ 収容部
２０ 第２シート
２１ 基材
２５ トランジスタシート
３０ トランジスタ
４０ 第２シート
４５ 第３シート
５０ 積層体
５０ａ 第１面
５０ｂ 第２面
５５ ケーブル

Claims (6)

1. 加えられる圧力に応じた検出信号を生成する圧力センサであって、
   基材と、前記基材上に形成された複数のトランジスタと、を含む第１シートと、
   前記第１シートに重ね合わされた第２シートと、
   前記第１シートおよび前記第２シートを少なくとも含む積層体を収容する収容部が形成された包装部材と、を備え、
   前記包装部材は、前記積層体のうち前記第１シートが位置する側から前記積層体に接する第１フィルムと、前記積層体のうち前記第２シートが位置する側から前記積層体に接する第２フィルムと、を有し、
   前記包装部材の前記収容部の圧力は、前記包装部材の周囲の圧力よりも低くなっており、
   前記第１シートは、複数のトランジスタシートと、隣接する２つの前記トランジスタシートを電気的に接続する接続部材と、を有し、
   前記トランジスタシートは、前記基材と、前記基材上に形成された複数の前記トランジスタと、を含む、圧力センサ。
2. 前記包装部材には、前記第１フィルムの内面と前記第２フィルムの内面とが接する接触領域が形成されている、請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記包装部材は、複数の直線状の辺を含む外形を有し、
   前記接触領域は、前記包装部材の前記複数の辺のうちの少なくとも１辺にわたって形成されている、請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記積層体は、前記接触領域によって囲まれている、請求項２または３に記載の圧力センサ。
5. 前記第２シートは、感圧体を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の圧力センサ。
6. 前記第１シートは、複数の前記トランジスタに対応する感圧体を含み、
   前記第２シートは、前記第１シートの複数のトランジスタに対応する前記感圧体に接触する電極を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の圧力センサ。

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