JPS62247238A - 水分検出センサ−とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用ウィンドガラス上に設けられ、雨滴を
検出して、ワイパーを作動させる雨センサーや、結露を
検出して、デフォツガ−を作動させる結露センサーなど
の、水分検出センサーおよびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車のウィンドガラスに付着する雨滴などの水分を検
出して、ワイパーを作動させ、雨滴を自動的に払拭する
オートワイパー（例えば、特開昭５０−２７２４１号）
が開発されている。また、ウィンドガラスに生じる結露
を検出して、オートデフォツガ−を作動させ、結露を自
動的に蒸発させるオートデフォツガ−（例えば、実開昭
５３−５８９５６号）も開発されている。

これらに用いられる、雨センサーや、結露センサーなど
の水分検出センサーには、水分を検出する方式によって
種類がある。抵抗変化検出型、静電容量変化検出型、赤
外線反射検出型などである。

この内、抵抗変化検出型と、静電容量変化検出型には、
櫛歯型電極を備えているものがある。櫛歯型電極は、櫛
の歯状の電極が、それぞれ、互いに入り込むように対向
している。

そして、抵抗変化検出型（例えば、実公昭５５−４８４
２８号）は、その電極の上に、吸湿材料が設けられてい
る。吸湿材料は、雨滴などの水分を吸って、電極へ導き
、水分量に応じた抵抗の変化を検出するようになってい
る。

また、静電容量変化検出型（例えば、実開昭５９−３４
３５４号）は、その電極の上に、保護膜を兼ねた絶縁膜
が設けられている。絶縁膜に付着した雨滴が、櫛の歯状
の電極間にもたらす静電容量の変化を検出するようにな
っている。

これらの、センサーは、いずれも、ウィンドガラス上の
、運転者の視界を妨げない箇所に設置される。それらの
箇所は、ウィンドガラスの周辺部であり、曲面部分であ
ることが多い。

ところで、これらセンサーの検出する水分は、雨滴や結
露のように粒状になっている。この粒の大きさは、その
時々で変化する。雨滴の場合、通常の降雨では、粒径０
．５〜５１箇である。霧雨では、２００μｍである。も
ちろん、ウィンドガラス全面が雨滴で覆われる状態も検
出できる必要がある。結露の場合は、５〜１００μｍで
ある。

上に述べた、水の粒径とセンサーの検出性能との間には
、次の関係がある。

抵抗変化検出型、静電容量変化検出型のいずれも、対向
する櫛の歯状電極の間の距離、すなわち、ピッチによっ
て、検出可能な水滴の径が決まってくる。また、雨滴の
量を平均して精度よく検出するには、センサー部の面積
が、ある程度以上、必要である。これは、ウィンドガラ
ス上に付着する水滴の分布のばらつきに対処するためで
ある。

通常、用いられろ水分検出センサーは、抵抗変化検出型
では、ピッチが１鶴で、面積が５０ｃｄである。静電容
量変化検出型では、ピッチが０．２鶴、面積が１００−
である。そして、この程度のピッチでは、検出できる水
滴の限度は、前者では、１．５ＩＩｍ、後者では、０．
３龍程度である。

したがって、極めて小さい水滴、例えば、霧が、ウィン
ドガラスに付着したようなときには、センサーが水分を
検出しないので、オートワイパーや、オートデフォツガ
−が作動しない。

（発明が解決しようとする問題点） このような問題を解決するために、本出願の考案者は、
センサーの電極のピッチを小さくして、水分の検出性能
を高めることを検討した。しかし、ピッチの極めて小さ
な櫛の歯状の電極を形成するには、製造上、次の問題が
あった。

従来における、櫛の歯状の電極を形成する方法には、電
極のピッチの大きさにより、二つのやり方があった。

粗いピッチの櫛型電極を形成するには、第１０図（ａ）
〜（ｄ）に示すような、リフトオフ法が用いられる。

これには、まず、電極を形成するガラス等の透明基板１
０１に、例えばポリけい皮酸のようなネガレジストのマ
スク剤１０２を櫛の歯の部分が抜けるように、スクリー
ン印刷しておく　（第１０図（ａ）に示す）、その上か
ら、ＩＴＯなどの透明導電膜１０３を、真空成膜法によ
って、蒸着させる（第１０図（ｂ）に示す）。蒸着後、
マスク剤１０２をその上の透明導電膜１０４と共に除去
（第１０図（Ｃ）に示す）した後、静電容量変化検出型
のセンサーであれば、アルミナなどの保護膜を兼ねた絶
Ｉｉ膜１０５を、真空成膜法で蒸着させる（第１０図（
ｄ）に示す）。

この方法では、スクリーン印刷でマスキングが行われる
ので、曲面状の基板にも、正確に成膜することができる
。

細かいピッチの櫛型電極を形成するには、第１１図（ａ
）〜（ｆ）に示すような、ホトエツチング法が用いられ
る。

この方法では、予め、真空成膜法によって、電極を形成
するガラス等の透明基板１１１に、ＩＴＯなどの透明導
電膜１１２を被膜し、その上にレジスト膜１１３を塗布
しておく　（第１１図（ａ）に示す）。塗布後、ガラス
板にクロムをバターニングしたマスク１１４でレジスト
膜１１３を覆い、紫外線を照射する（第１１図（ｂ）に
示す）。マスク１１４を外して、現像液に浸してから、
水洗を行い、紫外線を露光したレジスト膜１１４を除去
する（第１１図（ｃ）に示す）、その後、腐食液に浸し
て、ケミカル・エツチングを行い、透明導電膜１１５を
除去する第１１図（ｄ）に示す）。

最後に、残った透明導電膜上のレジスト膜１１６を除去
して、櫛の歯上電極が完成する（第１１図（ｅ）に示す
）。静電容量変化型のセンサーであれば、アルミナなど
の保護膜を兼ねた絶縁膜１１７を、真空成膜法で蒸着さ
せる（第１１図（ｆ）に示す）。

このホトエツチング法では、レジスト膜１１３の除去に
当たって、ガラスにバターニングしたマスク１１４を用
いるので、曲面状の基板では、第１２図に示すように、
透明基板１２１上の透明導電膜１２２の上に形成された
レジスト膜１２３とマスク１２４の間に、隙間１２５が
生じるので、レジスト膜１２３がきれいに除去されず、
櫛の歯状の電極パターンがぼやけ、微細ピッチの櫛型電
極の形成が困難である。

したがって、本願にかかる第１の発明（物に関する発明
）の目的は、車両用ウィンドガラス上で、細かい水滴を
、平均して精度よく検出可能とすることにある。

また、本願にかかる第２の発明（物の製造方法に関する
発明）は、粗いピッチと細かいピッチの櫛型電極を、曲
面状の基板上に精度良く形成することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

そこで、第１の発明は、櫛歯のピッチが異ならせた櫛型
電極を備えた水分検出センサーにより、細かい水滴の検
出および広い範囲での検出を可能としたことを特徴とす
る。

具体的には、第１の発明である水分検出センサーは、次
の構成をとる。

車両用ウィンドガラス上に設けられる。ウィンドガラス
の外側に設けたときは、雨滴を検出して、ワイパーを自
動的に作動させる雨センサーとして用いられる。ウィン
ドガラスの内側に設けたときは、結露を検出して、デフ
ォツガ−を自動的に作動させる結露センサーとして用い
られる。

櫛型電極からなるセンサー部を備えた水分検出センサー
であって、櫛歯の間を覆う水滴を、抵抗変化もしくは静
電容量変化として検出を行う。

センサーの櫛の歯状の電極は、それぞれ、互いに入り込
むよう、対向している電極間のピッチを、異ならせて構
成されている。

また、第２の発明は、導電膜を形成した後、リフトオフ
法により粗いピッチの櫛型電極を形成し、。

さらに、ホトエツチング法により細かいピッチの櫛型電
極を形成することを特徴とする。

次に、第２の発明である水分検出センサーの製造方法の
具体的構成を説明する。

車両用ウィンドガラス上に櫛型電極からなるセンサー部
を形成して、第１の発明の水分検出センサーを製造する
方法である。まず、ウィンドガラス上に、マスク剤をス
クリーン印刷する。スクリーン印刷に当たっては、粗い
ピッチの櫛型電極を形成するための遮蔽用として、およ
び、細かいピッチの櫛型電極を構成する領域を確保する
ための遮蔽用として、マスク剤を印刷する。

印刷されたマスク剤の上から、真空成膜法などで、導電
膜を形成する。

そして、前記マスク剤を除去すると、マスクされた導電
膜が表出して、粗いピッチの櫛型電極と細かいピッチの
櫛型電極を構成するための領域が形成される。

その上から、レジスト膜を成膜する。

前記レジスト膜を細かいピッチの櫛型電極用のマスクで
覆って、紫外線を露光する。

マスクを取り去り、露光されたレジスト膜を除去し導電
膜を表出させ、現像液に浸してエツチングにより、導電
膜を除去する。

最後に、残ったレジス）［を除去して、細かいピッチの
櫛型電極を表出させる。

その後は、必要に応じて、表面処理を行う。

〔作用〕

以上のような、この本発明に係る水分検出センサーは、
センサー部にピッチの異なる櫛型電極が形成されている
ので、次のように、水分の検出が行われる。

細かいピッチを有する電極部分では、霧のように微細な
粒径の水滴を検出することができる。その一方で、粗い
ピッチを含めた領域は、相当広い面積が確保されている
ため、まばらに付着する水滴が捉えられる。

また、上述のような、水分検出センサーの製造方法は、
リフトオフ法によって粗いピッチの電極を形成する際に
、細かいピッチの櫛型電極構成用の領域を同時に形成し
ておくので、その後、ホトエツチング法を用いて、細か
いピッチの電極が一連の工程で形成される。さらに、細
かいピッチの櫛型電極は、一部の狭い領域であるため、
ウィンドガラス上の曲率の小さい領域を選択することが
できる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

（第１実施例） 本実施例は、水分検出センサーとして、雨センサーを用
いたものである。

ここで、第１図は、本発明の第１実施例に係る雨センサ
ーの正面図、第２図は、第１図上人矢視で示す雨センサ
ーの細かいピッチの電極の拡大図、そして第３図は、そ
の雨センサーを取り付けた、ウィンドシールドガラスの
正面図である。

第３図において、符号１は静電容量変化検出型の雨セン
サーである。雨センサ−１は、自動車のウィンドシール
ドガラス２の外側の中央上方のワイパー３の払拭部４に
、第１図で示す櫛型電極５が形成されている。

櫛型電極５は、給電用の電極６．７の間に櫛歯状の電極
が形成されている。櫛歯状の電極は、櫛の歯のピッチが
粗い櫛歯８．９により形成される部分１０と、第２図に
示すように、櫛の歯のピッチが細かい櫛歯１１．１２で
形成される部分１３とがある。

給電用の電極６．７は、一端が延びて、ターミナル１４
．１５を形成している。ターミナル１４．１５には、リ
ード線１６．１７が、ハンダで固定されている。リード
線１６．１７の他端は、制御回路（図示しない）へ接続
され、雨センサ−１の出力に応じて、ワイパー３を作動
させるようになっている。

櫛型電極５の材質と寸法は、次のようになっている。

櫛型電極５は、ＩＴＯ（酸化インジウムと酸化錫の固溶
体）の被膜で、後述する方法により作られている。

ピッチが粗い部分１０は、櫛歯８．９の幅が０゜５鶴、
ピッチが０．２鰭、長さが１５０ｉｎ、面積が１５０ｃ
ｄ。ピッチが細かい部分１３は、櫛歯１１．１２の幅が
０．０５ｍｍ、ピッチが０．０２ｍｍ、長さが２０鰭、
面積が４−である。電極の膜厚は、それぞれ、０．１μ
ｍある。

また、°櫛型電極５の上には、アルミナからなる保護膜
を兼ねた絶縁膜が、平均０．５μｍの厚みで形成されて
いる。

この雨センサ−１の製造方法を、第３〜第７図に基づき
、次に説明する。

第３図に示すように、この雨センサ−ｌは、自動車のウ
ィンドシールドガラス２の中央上方部に形成される。こ
の形成部分のウィンドシールドガラス２の曲率半径は約
Ｉｏｍである。この部分の平面に対する間隔は、センサ
ーｌの中央で平面に接するようにすると、中央より左右
に１０龍離れた所では、６μｍである。

まず、ウィンドシールドガラス２のセンサー形成箇所に
、第４図に示すパターンにマスク剤１日（ネガレジスト
としてのポリけい皮酸）をスクリーン印刷する。エリア
１９は、粗いピッチの櫛型電極を形成するパターンが描
かれており、その断面を第５図（ａ）に示す。エリア２
０は、後に細かいピッチの櫛型電極を形成するための透
明導電膜を一面に形成するためのパターンが描かれてお
り、その断面を第６図（ａ）に示す、マスク剤１８の厚
みは、約２０μｍである。

次に、ウィンドシールドガラス２を真空成膜装置（図示
しない）に入れ、マスク剤のパターン１８の上より、Ｉ
ＴＯの透明導電膜２１を蒸着する。

第５図（ｂ）および第６図（ｂ）に示すように、ウィン
ドシールドガラス３とマスク剤１８の上に、ＩＴＯ膜２
１が略均−に付着する。

ウィンドシールドガラス２を真空成膜装置より取り出し
、センサー形成部分に、アルコール系溶液をスプレーし
て、マスク剤１８をその上のＩＴＯ膜２１と共に除去す
る。これで、粗いピッチの櫛歯型電極と給電用電極が完
成する（第５図（Ｃ）および第６図（ｃ）に示す）。

この後、ホトエツチング法により、先のリフトオフ法に
よってＩＴＯ膜が均一に形成されたエリア（第４図の符
号２０で示す）に、細かいピッチの櫛歯型電極を形成す
る。

エリア２０に、レジスト膜２２　（ナフトキノンジアジ
ド構造をもつ化合物とフェノール樹脂との混合物）を均
一に塗布する（第７図（ａ）に示す）。

レジスト膜２２の上から、ガラス乾板２４に細かいピッ
チでクロムをバターニングしたマスク２３を載置し、レ
ジスト膜を紫外線で露光する（第７図（ｂ）に示す）。

この状態では、先に述べたように、マスク２３とレジス
ト膜２２との間隙は、６μｍ程度であるため、紫外線の
露光が、パターン以外の部分に回り込む量が少なく、パ
ターンがぼやけることがない。

乾板２４を取り外し、現像液（アルカリ水溶液）に浸し
、水洗を行う。これにより、露光を受けたレジスト膜が
除去され、第７図（ｃ）に示す断面となる。

この状態で、エツチング液（塩酸）に浸し、ＩＴＯ膜を
除去し、第７図（ｄ）に示す断面となる。

さらに、硫酸−過酸化水素液に浸し、レジスト膜２２を
除去し、完成する（第７図（＋３）に示す）。

以上の本発明第１実施例の雨センサ−１によれば、粗い
ピッチおよび細かいピッチの櫛歯電極を合わせ持つので
、全体として水分検出面積が広く取れるとともに、細か
いピッチの櫛歯型電極１３で水分の微粒子を検知できる
。そして、その際、細かいピッチの櫛歯型電極１３が、
上方に位置するので、ワイパー３の払拭を受けても、下
方の粗いピッチの櫛歯型電極ｌＯより、水分の除去が早
く行われる。その結果、常に、高精度の水分検出を行え
る状態にある。

また、こまかいピッチの櫛歯型電極１３を、給電用電極
６．７の間に設けたので、粗いピッチの櫛歯型電極１０
と給電用電極６．７の共用ができる。

（第２実施例） この実施例は、細かいピッチの櫛歯型電極を、粗いピッ
チの櫛歯型電極の下方に併設したものである。

ここで、第８図は本発明の第２実施例に係る雨センサー
の正面図である。

第８図において、符号３１は静電容量変化検出型の雨セ
ンサーである。雨センサ−３１は、第１実施例と同じく
、自動車のウィンドシールドガラス２の外側の中央上方
のワイパー３の払拭部４に設置されている。

第１実施例と異なるところは、細かいピッチの櫛歯型電
極３２を粗いピッチの櫛歯型電極３３の下方に配置した
点である。

したがって、給電用電極３４．３５がさらに下へ延びて
、細かいピッチの櫛歯型電極３２の給電用電極３６．３
７を形成している。

この実施例では、水分検出感度のよい細かいピッチの櫛
歯型電極３２が、ウィンドシールドガラスの中央よりに
設けられているので、実際の降雨状態に近い雨滴の検出
が可能である。

（第３実施例） この実施例は、細かいピッチの櫛歯型電極を、粗いピッ
チの櫛歯型電極の側方に設けた例である。

ここで、第９図は、本発明の第３実施例に係る雨センサ
ーの正面図である。

第９図において、符号５１は静電容量変化検出型の雨セ
ンサーである。雨センサ−５１は、第１実施例と同じく
、自動車のウィンドシールドガラス２の中央上方のワイ
パー３の払拭部４に設置されている。

第１実施例と異なるところは、細かいピッチ退櫛歯型電
極５２を粗いピッチの櫛歯型電極５３の側方に配置した
点である。

したがって、給電用電極５４．５５がさらに側方へ延び
て、細かいピッチの櫛歯型電極５２の給電用電極５６．
５７を形成している。

この実施例では、櫛歯型電極５２．５３が横に並んでい
るので、ウィンドシールドガラス２の視界を遮ることな
く、視認性が優れている。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許の範囲
内において種々の実施態様を包含するものである。

例えば、上述の実施例では、細かいピッチの櫛歯型電極
を一箇所にのみ設けたが、粗いピッチの櫛歯型電極の周
りに複数設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上により、この本発明の水分検出センサーとその製造
方法よれば、以下の効果を奏する。

（イ）霧のような細かい水滴を検出することができる。

（ロ）まばらな水滴の付着に対して、平均して精度のよ
い検出が可能である。

（ハ）一つのセンサー部の中に、異なるピッチの櫛型電
極を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る雨センサーの正面
図、第２図は、第１図のＡ部の拡大図、第３図は、ウィ
ンドシールドガラスの正面図、第４図は、本発明の第１
実施例に係る雨センサーの製造方法を示す雨センサーの
正面図、第５図（ａ）〜（ｃ）は、同製造方法において
粗いピッチの櫛歯型電極を示す断面図、第６図（ａ）〜
（Ｃ）と第７図（ａ）〜（ｅ）は、同製造方法において
細かいピッチの櫛歯型電極を示す断面図、第８図は、本
発明の第２実施例に係る雨センサーの正面図、第９図は
、本発明の第３実施例に係る雨センサーの正面図、第１
０図は、従来のマスキング法を説明するための透明基板
の断面図、そして、第１１図と第１２図は、従来のエツ
チング法を説明するための透明基板の断面図である。 ■、３１．５１−・−−−−一雨センサー（水分検出セ
ンサー） ２−・・・・・−・ウィンドシールドガラス（ウィンド
ガラス） １０・−−−〜−・櫛型電極（粗いピッチ）１３−−−
−−−一櫛型電極（細かいピッチ）出願人　　トヨタ自
動車株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図 第１０図 第１１囚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　車両用ウィンドガラス上に設けられ、櫛型電極
   からなるセンサー部を備えた水分検出センサーであって
   、その櫛の歯状の電極が、それぞれ、互いに入り込むよ
   う、対向している電極間のピッチを、異ならせて構成さ
   れることを特徴とする水分検出センサー。
2. （２）　車両用ウィンドガラス上に櫛型電極からなるセ
   ンサー部を形成して、水分検出センサーを製造する方法
   であって、ウィンドガラス上に粗いピッチの櫛型電極用
   のマスク剤と細かいピッチの櫛型電極を構成する領域用
   のマスク剤を同時にスクリーン印刷する工程と、その上
   から導電膜を形成する工程と、前記マスク剤およびその
   上の導電膜を除去して粗いピッチの櫛型電極と細かいピ
   ッチの櫛型電極を構成する領域を形成する工程と、前記
   領域にレジスト膜を成膜する工程と、前記レジスト膜を
   細かいピッチの櫛型電極用のマスクで覆って、紫外線を
   露光する工程と、マスクを取り去り露光されたレジスト
   膜を除去し導電膜を表出させる工程と、現像液に浸して
   エッチングを行い、表出した前記導電膜を除去する工程
   と、レジスト膜を除去して細かいピッチの櫛型電極を表
   出させる工程とからなることを特徴とする水分検出セン
   サーの製造方法。