TW202020415A - 壓力感測器及壓力感測器之製造方法 - Google Patents

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TW202020415A TW108125149A TW108125149A TW202020415A TW 202020415 A TW202020415 A TW 202020415A TW 108125149 A TW108125149 A TW 108125149A TW 108125149 A TW108125149 A TW 108125149A TW 202020415 A TW202020415 A TW 202020415A
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Abstract

本發明係提供一種壓力感測器及壓力感測器之製造方法，其在具有相互空出間隙而配置的複數個電極之壓力感測器中，提升對於壓力感測器之應力的可靠性。本發明之壓力感測器1係具備第1絕緣基材7、在第1絕緣基材7的主表面擴展而形成的共用電極9、與第1絕緣基材7的主表面呈對向配置的第2絕緣基材15、以與共用電極9呈對向鋪設在第2絕緣基材15的主表面的方式設置的複數個TFT30、設置在複數個TFT30的第1絕緣基材7側之主表面，且對一個或鄰接的二個以上之TFT30連接有一個的複數個個別電極31、各自形成在複數個個別電極31上的複數個感壓層33，以及設置在複數個TFT30的主表面上的第2絕緣膜27，其中第2絕緣膜27具有露出複數個個別電極31的複數個開口部27A，且感壓層33各自設置於該開口部27A。

Description

壓力感測器及壓力感測器之製造方法
本發明係有關一種壓力感測器及其製造方法。更具體而言，係有關於一種具有獨立的多數個感壓元件及其各自對應的薄膜電晶體之壓力感測器及其製造方法。
已知有將多數個薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)組合至感壓樹脂以作為壓力感測器者(例如，參考發明專利文獻1)。感壓樹脂係指使導電性粒子分散於矽氧橡膠(silicone rubber)等絕緣樹脂內者。若在感壓樹脂中施加壓力，絕緣樹脂內的導電性粒子會彼此接觸，而降低電阻值(resistance value)。藉此得以偵測施加在感壓樹脂的壓力。
多數個薄膜電晶體係配置成矩陣狀(matrix shape)，以發揮作為開關(switch)的功能。藉此得以達到高速化、高解析度化以及低消耗電力化的壓力檢測。
[先前技術文獻] [發明專利文獻]
[發明專利文獻1]日本特開第2016-4940號公報。
本發明係提供一種在各個個別電極形成有感壓層之壓力感測器。該些感壓層係相對於共用電極(common electrode)以與按壓(pressing force)方向呈對向的方式配置。在該情形下，可檢測藉由感壓層的接觸面積之變化所產生的電阻之變化。
具體而言，壓力感測器係具有上電極構件及下電極構件。兩者之間係夾有一空氣層。上電極構件係具有基材膜(base material film)及共用電極。下電極構件係具有基材膜、形成於基材膜上的複數個TFT、具有形成於基材膜上之Via加工部(Via hole(通孔)及導電填充部)的絕緣膜、對應Via加工部所形成之複數個個別電極，以及在個別電極上所形成之複數個感壓層。
若在壓力感測器施加載重(loading)，上電極構件及下電極構件會互相靠近，感壓層因此抵接(abut against)共用電極，且在其後增加兩者的接觸面積。藉此，檢測出電阻的變化，並由其結果測定出壓力的大小以及位置。
在上述的壓力感測器中，當絕緣膜薄的情況下，TFT係無法承受按壓時的衝擊。亦即，壓力感測器之可靠性低。
反之，當絕緣膜厚的情況下，Via通孔會朝向垂直方向延伸而變得細長，則使得導電材料難以充填於此。
本發明的目的在於，在具有相互空出間隙而配置的複數個電極之壓力感測器中，提升對於壓力感測器之應力的可靠性。
以下係說明為解決課題之手段的複數個態樣。該些態樣可因應需要而任意組合。
有關於本發明之一觀點的壓力感測器係具備第1絕緣基材、共用電極、第2絕緣基材、複數個薄膜電晶體、複數個個別電極、絕緣膜，以及複數個感壓層。
共用電極，係在第1絕緣基材的主表面擴展而形成。
第2絕緣基材，係與第1絕緣基材的主表面呈對向而配置。
複數個薄膜電晶體，係以與共用電極呈對向鋪設在第2絕緣基材之第1絕緣基材側的主表面的方式設置。
複數個個別電極，係設置在複數個薄膜電晶體之第1絕緣基材側的主表面，且對一個或鄰接的二個以上之薄膜電晶體連接有複數個個別電極中的一個。
絕緣膜，係設置在複數個薄膜電晶體的主表面上，且具有露出複數個個別電極的複數個開口部。「露出複數個個別電極」係指，複數個個別電極未被絕緣膜所覆蓋之意。
複數個感壓層，係設置在複數個開口部，且自複數個開口部延伸至第1 絕緣基材側。
該壓力感測器中，複數個感壓層係形成於在絕緣膜所形成的複數個開口部內。因此不需要在絕緣膜中形成Via通孔以及不需要導電材料的填充。藉此得以增厚絕緣膜，其結果係提升對壓力感測器之應力的可靠性。
開口部的徑可在0.3mm至1.0mm之範圍。
絕緣膜的厚度可在3μm至10μm之範圍。
於該壓力感測器中，在前述範圍內得提升按壓時對於TFT的耐衝撃性。
開口部的邊緣亦可位在感壓層的外周邊緣算起之半徑方向外側的20μm至300μm之處。若未滿20μm，恐使感壓層堆積在絕緣膜而造成靈敏度不穩定。倘若超過300μm，恐會發生有無法保護薄膜電晶體之部分，而造成可靠性降低。此外，開口部的邊緣係位在感壓層的外周邊緣算起之半徑方向外側的20μm至35μm之處為佳。
於該壓力感測器中，開口部的內壁形狀偏差少，藉此可確實地使電極裸露出。
絕緣膜亦可包括光阻劑(photoresist)。
於該壓力感測器中，由於開口部係透過光刻法(photolithography)形成，故可提升開口部的尺寸精度。
亦即，開口部之開口尺寸的偏差減少，而使個別電極與感壓層之間的 電阻值安定。其結果係使由個別電極與感壓層所構成之複數個感測器的靈敏度之偏差減少。此外，在開口部的開口尺寸小的情況下，由於絕緣膜會覆蓋住個別電極，而造成個別電極與感壓層的電阻值上升。又因感壓層會疊在絕緣膜的上表面，而使感壓層的高度產生變化，因而造成靈敏度變得不穩定。在開口尺寸大的情況下，絕緣膜中的間隙會變大，而變得無法充分地保護薄膜電晶體。
光阻劑亦可為例如乾膜型(dry film type)光阻劑。透過DFR(Dry Film Resist；乾膜光阻劑)化而可防止因溶劑所致使的薄膜電晶體之特性的劣化。
壓力感測器亦可進一步具備複數個間隔件。複數個間隔件亦可在絕緣膜之第1絕緣基材側的表面，以俯視時位於複數個個別電極之間的方式配置而成，且與共用電極呈對向。
於該壓力感測器中，由於設置有複數個間隔件，故可減少靈敏度的偏差。
於該壓力感測器中，由於感壓層係形成在開口部內且間隔件係形成在絕緣膜之第1絕緣基材側的表面，故即便同時印刷感壓層與間隔件，亦可使感壓層與間隔件的高度產生差異。亦即，可保持感壓層與共用電極之間的間隙。
複數個間隔件的徑亦可小於複數個感壓層的徑，因而使複數個間隔件的高度小於複數個感壓層的高度。
藉此，間隔件加上絕緣膜之總高度不會過高，亦即，可在感壓層與上 電極構件之間保持小的空隙。其結果係提升在低壓時的靈敏度。
複數個間隔件之各個徑亦可未滿0.3mm。
有關於本發明之其它觀點的壓力感測器之製造方法係具備下列步驟。
◎在第1絕緣基材的主表面形成共用電極之步驟。
◎以在第2絕緣基材的主表面鋪設的方式形成複數個薄膜電晶體之步驟。
◎對應一個或鄰接的二個以上之複數個薄膜電晶體，在複數個薄膜電晶體之第1絕緣基材側的主表面形成與共用電極呈對向的複數個個別電極之步驟。
◎以具有對應複數個個別電極的複數個開口部之方式，在複數個薄膜電晶體之第1絕緣基材側的主表面上形成絕緣膜之步驟。
◎在複數個開口部形成延伸至第1絕緣基材側的複數個感壓層之步驟。
◎組合第1絕緣基材及第2絕緣基材之步驟。
於該壓力感測器之製造方法中，複數個感壓層係形成於在絕緣膜所形成的複數個開口部內。因此不需要在絕緣膜中形成Via通孔以及不需要導電材料的填充。其結果係使絕緣膜得以增厚，並達成提升對壓力感測器之應力的可靠性之結果。
形成絕緣膜的步驟亦可使用光刻法。
於該壓力感測器之製造方法中，由於使用光刻法，故與透過印刷所形成的開口部相比，可容易地控制開口部之大小的偏差。其結果係使個別電 極與感壓層的電阻值安定。亦即，可減少各個感測器的偏差。
此外，在使用與本發明不同的印刷法形成絕緣膜的情況下，雖然必須考慮到邊界(margin)而將開口部的面積設定地寬廣，然而當開口部變寬廣時，則會使持久度降低。反之，當開口部變窄時，感壓層會座落在開口部的外面，進而使感測器的靈敏度產生變化。
壓力感測器之製造方法亦可進一步具備在絕緣膜之第1絕緣基材側的表面，以俯視時位於複數個個別電極之間的方式，形成與共用電極呈對向的複數個間隔件之步驟。
形成感壓層之步驟與形成間隔件之步驟亦可透過印刷法同時進行。
於該壓力感測器之製造方法中，係使生產性提高。又因沒有了感壓層與間隔件的誤差，而使靈敏度變得精確。
在本發明的壓力感測器及壓力感測器之製造方法中，在具有相互空出間隙而配置的複數個電極之壓力感測器中，提升對於壓力感測器之應力的可靠性。
1、1C‧‧‧壓力感測器
3、3A、3C‧‧‧上電極構件
5、5C‧‧‧下電極構件
7、7C‧‧‧絕緣膜
9、9C‧‧‧共用電極
11、11C‧‧‧共用感壓層
13‧‧‧框架間隔件
15、15C‧‧‧絕緣膜
17、17C‧‧‧源電極
19、19C‧‧‧汲電極
21、21C‧‧‧閘電極
23、23C‧‧‧有機半導體
25、25C‧‧‧第1絕緣膜
27、27C‧‧‧第2絕緣膜
27A、27D‧‧‧開口部
27a‧‧‧主表面
29、29C‧‧‧導電部
30、30C‧‧‧TFT30
31、31C‧‧‧個別電極
33、33A、33B、33C‧‧‧個別感壓層
35、35A、35B、35C‧‧‧個別間隔件
37‧‧‧電極材料
39‧‧‧露出部
41‧‧‧感測器
271‧‧‧第1開口部
272‧‧‧第2開口部
311‧‧‧第1個別電極
312‧‧‧第2個別電極
331‧‧‧第1個別感壓層
332‧‧‧第2個別感壓層
G1、G2‧‧‧空隙
H1、H2‧‧‧高度
L1、L2‧‧‧徑
圖1係顯示有關於實施態樣1之壓力感測器的概略剖面圖。
圖2係顯示壓力感測器的下電極構件之概略俯視圖。
圖3係圖2之局部放大圖，其顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關 係之概略俯視圖。
圖4係顯示壓力感測器之等效電路示意圖。
圖5係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖6係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖7係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖8係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖9係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖10係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖11係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖12係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖13係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖14係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖15係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖16係顯示有關於實施態樣2之壓力感測器的概略剖面圖。
圖17係顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關係之概略俯視圖。
圖18係顯示有關於實施態樣3之壓力感測器的概略剖面圖。
圖19係顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關係之概略俯視圖。
圖20係顯示有關於實施態樣4之壓力感測器的概略剖面圖。
圖21係顯示有關於實施態樣5之壓力感測器的概略剖面圖。
圖22係顯示相對於感壓層大小之感壓層厚度變化的圖表。
圖23係顯示有關於實施態樣6之壓力感測器的概略剖面圖。
圖24係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖25係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖26係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖27係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖28係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖29係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖30係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
圖31係顯示有關於其它實施態樣之壓力感測器的概略剖面圖。
圖32係顯示有關於其它實施態樣之壓力感測器的概略剖面圖。
1.實施態樣1
(1)壓力感測器的基本構造
利用圖1至圖3來說明有關於實施態樣1之壓力感測器1。圖1係顯示有關於實施態樣1之壓力感測器的概略剖面圖。圖2係顯示壓力感測器的下電極構件之概略俯視圖。圖3係圖2之局部放大圖，其顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關係之概略俯視圖。
壓力感測器1係當施加按壓力時，檢測按壓位置及按壓力的裝置。壓力感測器1係被應用在例如智慧型手機、平板電腦(Tablet Personal Computer；tablet PC)、筆記型電腦(Notebook Personal Computer；notebook PC)的觸控面板。
壓力感測器1係具有上電極構件3。上電極構件3係施加按壓力的平面狀 之構件。上電極構件3係具有絕緣膜7(第1絕緣基材之一示例)、於其下表面(主表面之一示例)全面(亦即一表面)地擴展或是圖案化(patterning)所形成的共用電極9，以及形成在共用電極9的下表面之共用感壓層11。
壓力感測器1係具有下電極構件5。下電極構件5係配置在上電極構件3之下方的平面狀構件。下電極構件5係具有例如矩形的絕緣膜15(第2絕緣基材之一示例)。
壓力感測器1係具有複數個薄膜電晶體30(以下稱為「TFT30」)。複數個TFT30係以與共用電極呈對向鋪設在絕緣膜15之絕緣膜7側的主表面的方式設置。
如圖1及圖4所示，TFT30係具有源電極(source electrode)17、汲電極(drain electrode)19以及閘電極(gate electrode)21。TFT30係頂閘型(top-gate-type)。構成閘電極、源電極以及汲電極的材料並不特別限制。
源電極17及汲電極19係形成在絕緣膜15的上表面。TFT30係具有形成於源電極17與汲電極19之間的有機半導體23。構成這樣的半導體層之材料可使用已知的材料，例如矽(silicon)、氧化物半導體(oxide semiconductor)、有機半導體。
TFT30係具有以覆蓋源電極17、汲電極19以及有機半導體23的方式所形成的第1絕緣膜25。
汲電極19以如下述之方式連接於個別電極31。閘電極21係形成在第1絕緣膜25之上表面位於有機半導體23之上方。於第1絕緣膜25係形成有自TFT30延伸的導電部29。導電部29係連接於上述的個別電極31。
下電極構件5係具有複數個個別電極31。個別電極亦稱為像素電極(pixel electrode)。複數個個別電極31係設置在複數個TFT之絕緣膜7側的主表面，且對一個或鄰接的二個以上之TFT30連接有一個個別電極31。更具體而言，個別電極31係形成在開口部27A的底面部分上，並連接至導電部29。
下電極構件5係具有第2絕緣膜27(絕緣膜之一示例)。第2絕緣膜27係設置在複數個TFT30的主表面上，具體而言，係設置在絕緣膜15上的第1絕緣膜25之上。第2絕緣膜27的厚度在該實施態樣中係5μm，在廣範圍中係3μm至10μm，在窄範圍中係5μm至10μm。如此，由於第2絕緣膜27具有十分厚的厚度，故TFT30對於按壓時的衝擊亦不受不良影響。
第2絕緣膜27係具有對應個別電極31之複數個開口部27A。開口部27A係在製造中露出個別電極31的孔洞，其開設在上電極構件3側。開口部27A的深度係與上述第2絕緣膜27的厚度一致。開口部27A的徑在廣範圍中係0.3mm至1.0mm，在窄範圍中係0.4mm至0.6mm。此外，「徑」在圓形的情況下係為直徑，在多邊形的情況下為通過中心點呈對向的頂點間所彼此連接之最長的線之長度。
開口部27A的邊緣係位在個別感壓層33的外周邊緣算起之半徑方向外側的20μm至300μm之處。若未滿20μm，恐使個別感壓層33堆積在第2絕緣 膜27而造成靈敏度不穩定。倘若超過300μm，恐會發生有無法保護薄膜電晶體30之部分，而造成可靠性降低。此外，開口部27A的邊緣係位在個別感壓層33的外周邊緣算起之半徑方向外側的20μm至35μm之處為佳。
下電極構件5係具有複數個個別感壓層33。複數個個別感壓層33係設置在第2絕緣膜27的複數個開口部27A，且自複數個開口部27A延伸至上電極構件3側。個別感壓層33的上表面係呈平面的形狀。個別感壓層33係各自形成在複數個個別電極31上，且覆蓋個別電極31。
個別感壓層33的高度H1在本實施態樣中係20μm，在廣範圍中係15μm至25μm，在窄範圍中係18μm至22μm。個別感壓層33的徑L1在廣範圍中係0.3mm至1.0mm，在窄範圍中係0.4mm至0.6mm。個別感壓層33的徑L1係為確保與個別電極31重疊，故具有一定程度的長度為佳。
個別感壓層33的高度H1可透過調整徑L1而進行調整。原因在於，膜厚係因感壓層大小(徑)而變化。例如，如圖22所示，當感壓層大小在0.5mm以上時，則感壓層厚度會變成約20μm。而當感壓層大小在0.5mm以下時，會隨著尺寸變小而感壓層厚度也變小。例如，感壓層大小為0.3mm時則感壓層厚度變成15μm，感壓層大小為0.2mm時則感壓層厚度變成11.27μm，感壓層大小為0.1mm時則感壓層厚度變成5.06μm。
個別電極31與上電極構件3之間的空隙G1係可自廣泛範圍適當地設定。雖然空隙G1在本實施態樣中為5μm以上，但亦可為例如0μm至數十μm、亦或是數μm階(order)或十來μm階。
藉由以上所述的個別電極31以及個別感壓層33來形成感測器41。
如圖1至圖3所示，第2絕緣膜27的主表面27a形成有複數個個別間隔件35(亦稱之為虛擬電極)。具體而言，如圖2及圖3所示，複數個個別感壓層33係與複數個個別電極31共同鋪設於平面而配置。具體而言，以俯視時個別感壓層33與個別間隔件35呈縱橫地相互交替的方式配置而成。
複數個個別感壓層33以及個別間隔件35係配置成矩陣狀。矩陣狀係指二次元配置成行列狀的狀態亦或是類似其狀態。
複數個個別間隔件35係自第2絕緣膜27朝向上電極構件3延伸，而抵接或接近上電極構件3。由於複數個個別間隔件35係以該方式設置，而使感測器41彼此的靈敏度之偏差降低，因而使誤偵測減少。
個別間隔件35係與個別感壓層33同樣地上表面呈平面的形狀。
個別間隔件35的高度H2及徑L2係各自與個別感壓層33的高度H1、徑L1相同或略小。其利用使感壓層大小變小則感壓層的厚度就會隨著變小之特性，而實現將個別間隔件35的徑L2設定成小於個別感壓層33的徑L1。但由於個別間隔件35係形成在第2絕緣膜27上，故可保持空隙G1在個別感壓層33與共用感壓層11之間。
藉由變化個別間隔件35的高度而可調整感測器41的靈敏度。當空隙G1變小時，感測器41會變成高靈敏度；當空隙G1變大時，感測器41會變成低靈敏度。
藉由變化個別間隔件35的密度而可調整感測器41的靈敏度。當感測器41周圍的個別間隔件35的密度小時，感測器41會變成高靈敏度；當感測器41周圍的個別間隔件35的密度大時，感測器41會變成低靈敏度。
如圖1所示，上電極構件3與下電極構件5係在周邊部透過框架間隔件13而相互黏著。框架間隔件13係形成框架狀，且包括例如黏著劑、雙面膠。
當上電極構件3由例如指頭下壓時，在下壓的區域中之共用感壓層11及個別感壓層33會導電。下壓係由例如指頭、觸控筆、棒桿、手掌、腳底而執行即可。電極節距(electrode pitch)係例如0.3mm至0.7mm。
(2)壓力感測器的作動原理
利用圖4來說明壓力感測器1的作動原理。圖4係顯示壓力感測器之等效電路示意圖。
若對已輸入閘電壓(gate voltage)之TFT30的汲電極19施加電壓時，對應個別感壓層33的電阻之汲電流會流動。接著，因施加在個別感壓層33的壓力變高而使電阻降低，藉此檢測汲電流的增加。藉由掃描(sweep)壓力感測器1上的TFT30並施加閘電壓以測定汲電流，而可觀測片材(sheet)表面的壓力分布。
壓力感測器1係具有電路部(未圖示)。電路部係用以控制汲電極19、源電極17以及共用電極9，例如具有對共用電極9、源電極17施加預定電壓的電源電壓，以及產生對應源-汲之間的電流值之訊號並輸出至外部的訊號處 理裝置之電流檢測電路。
當自上電極構件3施加壓力在個別感壓層33時，會降低個別感壓層33的電阻。透過電壓電源施加一定電壓時之源-汲之間的電位差，係取決於與汲電極19串聯連接之個別感壓層33的電阻值。其結果係使源-汲之間的電位差變大，而增加流動的電流量。因此，只要事先取得施加在個別感壓層33的按壓力及電流量，訊號處理裝置藉由讀取對應於電流量的訊號之變化，則可偵測施加在壓力感測器1的壓力量(按壓力)。
(3)材料
作為絕緣膜7、絕緣膜15，係可使用聚碳酸酯類(polycarbonate)、聚醯胺類(polyamide)、或聚醚酮類(polyetherketone(PEK))等工程塑膠(engineering plastic)，亦或可使用壓克力類(acrylic)、聚對苯二甲酸乙二酯類(polyethylene terephthalate；PET)、或聚對苯二甲酸丁二酯類(Polybutylene terephthalate；PBT)等樹脂膜。
在絕緣膜7要有伸縮性的情況下，係例如胺甲酸乙酯膜(urethane film)、矽(silicon)、橡膠。由於絕緣膜7及絕緣膜15係用於印刷電極並乾燥，因此具有耐熱性的材料為佳。
作為共用電極9、個別電極31，係可由氧化錫(tin oxide)、氧化銦(indium oxide)、氧化銻(antimony oxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鎘(cadmium oxide)、或銦錫氧化物(indium tin oxide；ITO)等金屬氧化物膜、以該些金屬 氧化物作為主體的複合膜，亦或是金、銀、銅、錫、鎳、鋁、或鈀等金屬膜所形成。在共用電極9要有伸縮性的情況下，係例如伸縮性銀膏(silver paste)。
個別感壓層33係包括例如感壓印墨(ink)。感壓印墨係藉由因應外力而與對向電極的接觸電阻所產生的變化而可檢測壓力的材料。感壓印墨層係可透過塗布而配置。作為感壓印墨層的塗布方法係可使用例如網版印刷(screen printing)、平板印刷(offset printing)、凹版印刷(gravure printing)、或柔版印刷(flexo printing)等印刷法，亦或是使用分注器(dispenser)之塗布。
個別間隔件35之材料係與個別感壓層33之材料相同。
(4)壓力感測器的製造方法
利用圖5至圖15來說明壓力感測器1的製造方法。圖5至圖15係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
首先，利用圖5至圖13來說明下電極構件5之製造方法的各步驟。
如圖5所示，在絕緣膜15之一表面，係透過例如濺鍍(sputtering)而形成電極材料37。
如圖6所示，係透過例如光刻法以去除電極材料37的一部分，藉此形成膜露出部39。再者，藉此形成源電極17及汲電極19。此外，源電極17及汲電極19的形成方法並不特別予以限定。
如圖7所示，在膜露出部39中形成有機半導體23。有機半導體23的形成方法係已知的技術。
如圖8所示，以覆蓋形成有源電極17、汲電極19以及有機半導體23的表面之方式形成第1絕緣膜25。
如圖9所示，透過雷射在第1絕緣膜25形成直至汲電極19之處的Via通孔，並藉由在其填埋導電材料而形成導電部29。此外，Via通孔的形成亦可為光刻法與去光阻(ashing)之組合。
如圖10所示，在第1絕緣膜25的上表面之有機半導體23的上方，透過印刷法而形成閘電極21。閘電極21的形成方法係已知的技術。再透過印刷法而形成個別電極31，並經由導電部29與TFT30連接。因閘電極21與個別電極31能夠像這樣同時地形成，藉此減少了工時。
以上的結果，係以在絕緣膜15的主表面鋪設有複數個TFT30的方式而形成。再者，係在複數個TFT30之絕緣膜7側的主表面，形成有與共用電極9呈對向的複數個個別電極31。
如圖11所示，在複數個TFT30的主表面上形成第2絕緣膜27。第2絕緣膜27係全面覆蓋形成有閘電極21與個別電極31的第1絕緣膜25。第2絕緣膜27係包括例如光阻劑(photoresist)。
如圖12所示，在第2絕緣膜27之個別電極31所對應的位置形成有開口部27A，且露出個別電極31。具體而言，開口部27A係以光刻法所形成。因此提升了開口部27A的尺寸精度。亦即，開口部27A的大小之偏差減少，而使 由個別電極31與個別感壓層33所構成之感測器41的靈敏度之偏差減少。此外，在透過與本發明不同的印刷法形成絕緣膜的情況下，為了避免感壓層座落在開口部的外面而使感測器的靈敏度產生變化，則必須擴大開口部的面積。然而，當開口部的面積變大時，會使開口部附近的持久度降低。
此外，在開口部27A的開口尺寸小的情況下，由於第2絕緣膜27會覆蓋住個別電極31，而造成個別電極31與個別感壓層33的電阻值上升。又因個別感壓層33會疊在第2絕緣膜27的上表面，而使個別感壓層33的高度產生變化，因而造成靈敏度變得不穩定。在開口尺寸大的情況下，第2絕緣膜27中的間隙會變大，而變得無法充分地保護薄膜電晶體30。作為第2絕緣膜27之材料的光阻劑，亦可為例如乾膜型。透過DFR化而可防止因溶劑所致使的薄膜電晶體30之特性的劣化。此外，第1絕緣膜25係薄如大約1μm，因而造成薄膜電晶體30除了受到物理性損害之外，也易受到溶劑的損害。
如圖13所示，透過印刷法以同時形成個別感壓層33及個別間隔件35。個別感壓層33係形成在第2絕緣膜27的開口部27A，個別間隔件35係形成在主表面27a。
在此情況下，由於同時印刷個別感壓層33與個別間隔件35，因而使步驟簡化，藉此提高生產性。再者，沒有了個別感壓層33與個別間隔件35的誤差，因而使靈敏度變得精確。更進一步地，由於個別感壓層33的徑十分地大，因此不易產生與個別電極31的誤差。
上述的結果在於，由於個別感壓層33係存在於開口部27A內，故即便同 時印刷個別感壓層33與個別間隔件35，亦可使個別感壓層33與個別間隔件35的高度產生差異。其結果係可縮小共用感壓層11與個別感壓層33的空隙。
又，複數個個別感壓層33係形成在形成於第2絕緣膜27的複數個開口部27A內。因此不需要在第2絕緣膜27中形成Via通孔以及不需要導電材料的填充。其結果係得以增厚第2絕緣膜27，並達到提升對壓力感測器1之應力的可靠性之結果。更進一步地，亦可在環境測試上提供良好的成績。
接著，利用圖14以及圖15來說明上電極構件3的製造。
如圖14所示，透過印刷法在絕緣膜7的主表面之全面形成共用電極9。此外，在絕緣膜7的主表面之全面，亦可透過例如濺鍍形成共用電極9的材料，接著透過光刻法而形成共用電極9。
如圖15所示，透過印刷法在共用電極9的主表面之全面形成共用感壓層11。
最後，經由包括接著劑之框架狀的框架間隔件13貼合上電極構件3與下電極構件5，藉此完成壓力感測器1。
2.實施態樣2
利用圖16以及圖17來說明實施態樣2。圖16係顯示有關於本發明之實施態樣2的壓力感測器之概略剖面圖。圖17係顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關係之概略俯視圖。基本構造係與實施態樣1相同，故在此僅說明不同之處。
個別間隔件35A的徑L2係小於個別感壓層33A的徑L1。例如，個別間隔 件35A的徑L2係未滿0.3mm。在此情況下，個別間隔件35A會低於個別感壓層33A。
因此，在個別間隔件35A加上第2絕緣膜27之總高度不會變得過高。亦即，得以將個別感壓層33A與上電極構件3之間的空隙G2控制在小的範圍。較佳地，空隙G2係未滿5μm。藉由像這樣控制空隙的方式，得以精確地測定低壓力。更進一步係使因絕緣膜7的皺褶所致使的誤偵測減少。
3.實施態樣3
在前述實施態樣中，雖然個別感壓層及個別間隔件係在側視時為平板形且俯視時為四方形，但形狀並不特別予以限制。
利用圖18以及圖19來說明個別感壓層33B及個別間隔件35B的側面形狀為山形且俯視為圓形之示例。圖18係顯示有關於本發明之實施態樣3的壓力感測器之概略剖面圖。圖19係顯示個別電極與個別間隔件的平面位置關係之概略俯視圖。
個別感壓層33B係呈山形。此處的「山形」係指具有頂點或頂點部分，且由此隨著向周圍變寬而變低的形狀。在此情況下，測定壓力範圍會變廣。
4.實施態樣4
在前述實施態樣中，雖然在上電極構件設置有共用感壓層，但在上電極構件的感壓層亦可省略。
以如上述的示例作為實施態樣1的變形例，並利用圖20來作說明。圖20 係顯示有關於本發明之實施態樣4的壓力感測器之概略剖面圖。
上電極構件3A係施加按壓力的平面狀之構件。上電極構件3A係具有絕緣膜7，以及於其下表面全面(亦即一表面)地擴展或是圖案化所形成的共用電極9。
5.實施態樣5
利用圖21來說明以其方式之示例作為實施態樣2的變形例。圖21係顯示有關於本發明之實施態樣5的壓力感測器之概略剖面圖。
上電極構件3A係施加按壓力的平面狀之構件。上電極構件3A係具有絕緣膜7，以及於其下表面全面(亦即一表面)地擴展或是圖案化所形成的共用電極9。
6.實施態樣6
在前述實施態樣1至實施態樣5中，雖然TFT呈頂閘型，但亦可為底閘型(bottom-gate-type)。
利用圖23來說明如上述的實施態樣。圖23係顯示有關於實施態樣6之壓力感測器的概略剖面圖。
以下係以壓力感測器1C的下電極構件5C為主來作說明。
與實施態樣1至實施態樣5同樣地，下電極構件5C係具有複數個TFT30C。複數個TFT30C係以與共用電極9C呈對向鋪設在絕緣膜15C之絕緣膜7C側的主表面之方式而設置。然而，如圖23所示，與實施態樣1至實施態 樣5不同的是，TFT30C係呈底閘型，且源電極17C、汲電極19C以及有機半導體23C係形成在第1絕緣膜25C上，而閘電極21C則形成在絕緣膜15C上。
與實施態樣1至實施態樣5同樣地，下電極構件5C係具有複數個個別電極31C。複數個個別電極31C係設置在複數個TFT30C之絕緣膜7C側的主表面，且對一個或鄰接的二個以上之TFT30C連接有一個個別電極31C。更具體而言，個別電極31C係形成在開口部27D的底面部分上，且連接至導電部29C。
與實施態樣1至實施態樣5同樣地，壓力感測器1C係具有複數個個別感壓層33C。複數個個別感壓層33C係設置在第2絕緣膜27C的複數個開口部27D，且自複數個開口部27D延伸至上電極構件3C側。更進一步地，在第2絕緣膜27C的主表面27a係形成有複數個個別間隔件35C。具體而言，複數個個別感壓層33C係與複數個個別電極31C共同鋪設在平面而配置。複數個個別間隔件35C係自第2絕緣膜27C朝向上電極構件3C延伸，而抵接或接近上電極構件3C。
利用圖24至圖30來說明壓力感測器1C之下電極構件5C的製造方法之各個步驟。圖24至圖30係顯示壓力感測器之製造方法的示意剖面圖。
如圖24所示，在絕緣膜15C的主表面之一部分係透過例如濺鍍而形成閘電極21C。
如圖25所示，以覆蓋住形成有閘電極21C的表面之方式而形成第1絕緣膜25C。
如圖26所示，在第1絕緣膜25C的主表面之一部分，係透過例如濺鍍以形成源電極17C、汲電極19C以及個別電極31C。汲電極19C及個別電極31C係透過導電部29C而連接。
如圖27所示，在源電極17C與汲電極19C之間係形成有機半導體23C。有機半導體23C的形成方法係已知的技術。
以上的結果在於，複數個TFT30C係以鋪設在絕緣膜15C的主表面的方式而形成。又，在複數個TFT30C之絕緣膜7C側的主表面，係形成有與共用電極9C呈對向的複數個個別電極31C。
如圖28所示，在複數個TFT30C的主表面上形成第2絕緣膜27C。第2絕緣膜27C係全面覆蓋形成有源電極17C、汲電極19C以及個別電極31C的第1絕緣膜25C。第2絕緣膜27C係包括例如光阻劑。
所圖29所示，在第2絕緣膜27C之個別電極31C所對應的位置形成有開口部27D，且露出個別電極31C。具體而言，開口部27D係以光刻法所形成。
如圖30所示，透過印刷法以同時形成個別感壓層33C以及個別間隔件35C。個別感壓層33C係形成在第2絕緣膜27C的開口部27D，個別間隔件35C係形成在第2絕緣膜27C的主表面27a。
如上所述，汲電極19C係與個別電極31C同樣地存在於第1絕緣膜25C的上表面。藉此，連接汲電極19C與個別電極31C的導電部29C可與汲電極19C及個別電極31C同時形成。其結果在於，於第1絕緣膜25C中不需以雷射形成 用於導電部的Via通孔。
7.其它的實施態樣
以上雖然已對本發明的複數個實施態樣作了說明，但本發明並非由上述實施態樣所限定者，只要在不脫離發明要旨的範圍內即可進行各種變化。特別是於本說明書中所記載的複數個實施態樣以及變形例，係可因應需求而任意組合。
(1)雖然在前述實施態樣中的個別電極31與個別間隔件35係呈完整地具備列與行的矩陣狀，但只要是配置成廣義上的矩陣狀即可。
(2)在前述實施態樣中，係使薄膜電晶體對應至各個個別電極，而進一步檢測各個薄膜電晶體的電流。換句話說，一個薄膜電晶體係連接至一個個別電極。然而，亦可使複數個薄膜電晶體對應至一個個別電極，而檢測複數個薄膜電晶體的電流。具體而言，鄰接之兩個以上的薄膜電晶體係被連接在一個個別電極。由此檢測出的電流值會增大，並更可向電路提供冗餘度(redundancy)。
(3)在前述實施態樣中，雖然個別感壓層與個別間隔件係相互交替地配置，但兩者的位置關係並不特別限定。
個別感壓層彼此亦可在列方向或是行方向之任一者或是兩者上互相鄰接。
又，個別間隔件彼此亦可在列方向以及行方向之任一者或是兩者上互 相鄰接。
(4)在前述實施態樣中，對形成於上電極構件的共用電極以及形成於下電極構件的薄膜電晶體(TFT)之源電極施加預定電壓。換句話說，上電極構件與下電極構件係各自連接有與未圖式之電源電壓相連的配線。然而，亦可以將施加預定電壓之配線僅整合在下電極構件的方式而連接。
具體而言，如圖31所示，壓力感測器1的下電極構件5係在複數個TFT30的主表面上，設置有複數個第1個別電極311，以及與該第1個別電極311以相互絕緣的狀態而排列之複數個第2個別電極312。又，於複數個TFT30的主表面上，係設置有具有與第1個別電極311對應的複數個第1開口部271，以及與複數個第2個別電極312對應的複數個第2開口部272之複數個第2絕緣膜27(絕緣膜之一示例)。複數個第1個別電極311係對一個或鄰接的二個以上之TFT30連接有一個第1個別電極311。
於第2絕緣膜27之第1個別電極311所對應的複數個第1開口部271，係具有設置在第1個別電極311上的複數個第1個別感壓層331。再者，於第2絕緣膜27之第2個別電極312所對應的複數個第2開口部272，係具有設置在第2個別電極312上的複數個第2個別感壓層332。
在上述構成的壓力感測器1中，係對形成在下電極構件5之TFT30的源電極17以及第2個別電極312施加預定電壓。如圖31中的白色箭頭所示，在按壓時，下電極構件5之第1個別電極311與第2個別電極312係經由上電極構件 3的共用電極9而導電。
由於能夠像這樣將施加預定電壓的配線僅整合在下電極構件5而連接，故可簡單地執行上電極構件3的更換。例如，在上電極構件3的劣化或破損時等，得更換新的上電極構件3。
又，在上電極構件3具有如圖31所示的共用感壓層11的情況下，可簡單地執行與共用感壓層11的靈敏度相異之上電極構件3的更換。例如，將壓力感測器1應用在商品貨架(store shelf)管理的情況下，係在大又重的商品與小又輕的商品的配置(layout)變更時等執行更換。
此外，如圖32所示，亦可使第1個別感壓層331與第2個別感壓層332產生高度的差異。在圖32所示的示例中，由於可使第2個別感壓層332兼有間隔件的功能，故亦可不設置如圖31之個別間隔件35。
【產業上的可利用性】
本發明係可廣泛地應用在具有感壓層、電極以及多數個薄膜電晶體的壓力感測器。特別的是，有關於本發明的壓力感測器，除了觸控面板之外，亦適用於大面積的片材感測器(sheet sensor)。具體而言，有關於本發明的壓力感測器，可適用於步行的測定技術(醫療、運動、保全之領域)、床的褥瘡測定技術。
1‧‧‧壓力感測器
3‧‧‧上電極構件
5‧‧‧下電極構件
7‧‧‧絕緣膜
9‧‧‧共用電極
11‧‧‧共用感壓層
13‧‧‧框架間隔件
15‧‧‧絕緣膜
17‧‧‧源電極
19‧‧‧汲電極
21‧‧‧閘電極
23‧‧‧有機半導體
25‧‧‧第1絕緣膜
27‧‧‧第2絕緣膜
27A‧‧‧開口部
27a‧‧‧主表面
29‧‧‧導電部
30‧‧‧TFT30
31‧‧‧個別電極
33‧‧‧個別感壓層
35‧‧‧個別間隔件
41‧‧‧感測器
G1‧‧‧空隙
H1、H2‧‧‧高度
L1、L2‧‧‧徑

Claims (10)

  1. 一種壓力感測器，其具備：第1絕緣基材；共用電極，係在該第1絕緣基材的主表面擴展而形成；第2絕緣基材，係與該第1絕緣基材的該主表面呈對向而配置；複數個薄膜電晶體，係以與該共用電極呈對向鋪設在該第2絕緣基材之該第1絕緣基材側的主表面的方式設置；複數個個別電極，係設置在該複數個薄膜電晶體之該第1絕緣基材側的主表面，且對一個或鄰接的二個以上之薄膜電晶體連接有該複數個個別電極中的一個；絕緣膜，係設置在該複數個薄膜電晶體的該主表面上，且具有露出該複數個個別電極的複數個開口部；以及複數個感壓層，係設置在該複數個開口部，且自該複數個開口部延伸至該第1絕緣基材側。
  2. 如請求項1所記載之壓力感測器，其中該開口部的徑係在0.3mm至1.0mm之範圍，且該絕緣膜的厚度係在3μm至10μm之範圍。
  3. 如請求項1或2所記載之壓力感測器，其中該開口部的邊緣係位在該感壓層的外周邊緣算起之半徑方向外側的20μm至300μm之處。
  4. 如請求項1或2所記載之壓力感測器，其中該絕緣膜係包括光阻劑。
  5. 如請求項1或2所記載之壓力感測器，其進一步具備複數個間隔件，該複數個間隔件係在該絕緣膜之該第1絕緣基材側的表面，以俯視時位於該複數個個別電極之間的方式配置而成，且與該共用電極呈對向。
  6. 如請求項5所記載之壓力感測器，其中該複數個間隔件的徑係小於該複數個感壓層的徑，因此該複數個間隔件的高度小於該複數個感壓層的高度。
  7. 如請求項6所記載之壓力感測器，其中該複數個間隔件之各個徑係未滿0.3mm。
  8. 一種壓力感測器之製造方法，其具備：在第1絕緣基材的主表面形成共用電極之步驟；以在第2絕緣基材的主表面鋪設的方式形成複數個薄膜電晶體之步驟；對應一個或鄰接的二個以上之該複數個薄膜電晶體，在該複數個薄膜電晶體之該第1絕緣基材側的主表面形成與該共用電極呈對向的複數個個別電極之步驟；以具有對應該複數個個別電極的複數個開口部之方式，在該複數個薄膜電晶體之該第1絕緣基材側的該主表面上形成絕緣膜之步驟；在該複數個開口部形成延伸至該第1絕緣基材側的複數個感壓層之步驟；以及組合該第1絕緣基材及該第2絕緣基材之步驟。
  9. 如請求項8所記載之壓力感測器之製造方法，其中形成該絕緣膜的步驟係使用光刻法。
  10. 如請求項8或9所記載之壓力感測器之製造方法，其進一步具備：在該絕緣膜之該第1絕緣基材側的表面，以俯視時位於該複數個個別電極之間的方式，形成與該共用電極呈對向的複數個間隔件之步 驟；其中形成該感壓層之步驟以及形成該間隔件之步驟係透過印刷法同時進行。
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