(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型のＴＦＴ基板を用いた指紋センサーに適した実装技術を提供する。【解決手段】パッキン１９２を導電シート２と感圧センサー集積回路チップ５０との間に挿入することで、感圧ンサー集積回路チップ５０の表面に一定のギャップを保った状態で導電シート２を貼り付け、それらを収納ケース２００に収納する。パッキン１９２は接着剤のような硬化収縮がないため、導電シート２と感圧センサー集積回路５０との間が一定の距離に保たれた構造をとる。さらに、導電シート２と感圧センサー集積回路５０との間であって、パッキン１９２の外側に防湿樹脂１５０を充填することで感圧センサーユニット３００の信頼性及び強度が向上する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触電極と該接触電極を選択する接触電極選択用薄膜トランジスタを備えた感圧セルが複数個配列され、前記感圧セルからの検知信号が出力される端子群を具備した感圧センサー集積回路チップと、
押圧により前記接触電極に接触する導電シートと、
上枠と下枠とからなり、前記上枠と前記下枠とが嵌合することで前記感圧センサー集積回路チップと前記導電シートとが収納される収納ケースと、
前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間に挿入されたパッキンを具備することを特徴とする感圧センサーユニット。
【請求項２】
前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間であって、前記パッキンの外側に防湿樹脂を充填したことを特徴とする請求項１に記載の感圧センサーユニット。
【請求項３】
接触電極と該接触電極を選択する接触電極選択用薄膜トランジスタを備えた感圧セルが複数個配列され、前記感圧セルからの検知信号が出力される端子群を具備した感圧センサー集積回路チップを準備し、
前期感圧センサー集積回路チップの表面にパッキンを配置し、さらに前記パッキンの上に導電シートを配置し、
上枠と下枠とで、前記導電シート、前記パッキン、及び前記感圧センサー集積回路チップを挟んで、前記上枠と前記下枠を嵌め合わせることを特徴とする感圧センサーユニットの製造方法。
【請求項４】
前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間であって、前記パッキンの外側に防湿樹脂を充填することを特徴とする請求項３に記載の感圧センサーユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサーユニット及びその製造方法に関し、特に、接触電極と該接触電極を選択する接触電極選択用薄膜トランジスタを備えた感圧セルを複数個備えた感圧センサー集積回路チップと、前記感圧センサー集積回路チップの表面に貼り付けられ、前記接触電極の押圧により接触する導電シートと、を具備した感圧センサーユニット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間の指紋を検出する指紋センサーが、パーソナルコンピュータ等の電子機器の利用の際の本人確認手段として注目されている。現在、普及している指紋センサーは、指先をセンサーパネルのガラス面に押し当てて、その押し当てられた指先部分に光を照射し、その反射光をＣＣＤ等の受光手段で読みとるという光学式のものがほとんどであった。しかしながら、光学式の指紋センサーは小型化、薄型化が困難であるだけでなく、製造コストが高いという問題点を有している。
【０００３】
そこで、アクティブマトリクス型のＴＦＴ基板に可撓性を有する導電シートを貼り付け、指を導電シートに押し当てたときの指紋の山と谷による押圧力の差を電気信号に変換して指紋検出を行うという、アクティブマトリクス型の指紋センサーが提案されている。
【特許文献１】特開平８−６８７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したアクティブマトリクス型のＴＦＴ基板を用いた指紋センサーの実装技術については提案されていない。特に、ＴＦＴ基板に導電シートをどのように貼り合わせるかについては提案されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明の主たる特徴構成は以下の通りである。即ち、本発明の感圧センサーユニットは、接触電極と該接触電極を選択する接触電極選択用薄膜トランジスタを備えた感圧セルが複数個配列され、前記感圧セルからの検知信号が出力される端子群を具備した感圧センサー集積回路チップと、押圧により前記接触電極に接触する導電シートと、上枠と下枠とからなり、前記上枠と前記下枠とが嵌合することで前記感圧センサー集積回路チップと前記導電シートとが収納される収納ケースと、前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間に挿入されたパッキンを具備することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の感圧センサーユニットは、前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間であって、前記パッキンの外側に防湿樹脂を充填したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の感圧センサーユニットの製造方法は、接触電極と該接触電極を選択する接触電極選択用薄膜トランジスタを備えた感圧セルが複数個配列され、前記感圧セルからの検知信号が出力される端子群を具備した感圧センサー集積回路チップを準備し、前期感圧センサー集積回路チップの表面にパッキンを配置し、さらに前記パッキンの上に導電シートを配置し、上枠と下枠とで、前記導電シート、前記パッキン、及び前記感圧センサー集積回路チップを挟んで、前記上枠と前記下枠を嵌め合わせること特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の感圧センサーユニットの製造方法は、前記導電シートと前記感圧センサー集積回路チップとの間であって、前記パッキンの外側に防湿樹脂を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の感圧センサーユニット及びその製造方法は、接着剤を使用せずに感圧センサー集積回路チップと導電シートの間にパッキンを挿入し、上枠と下枠とを嵌合することで導電シートを感圧センサー集積回路チップに貼り合わせるため、製造コストを抑えることができる。また、接着剤を塗布して硬化させるための煩雑な工程を減らすので、製造コストを抑えることができる。
【００１０】
さらに、パッキンは接着剤のように硬化時の硬化収縮ということがないため、導電シートと感圧センサー集積回路チップとのギャップを一定の距離に保つことができる。すなわち、導電シートの撓みを防止できるので、指紋センサーの信頼性を向上させる。
【００１１】
また、導電シートと感圧センサー集積回路チップとの間であって、パッキンの外側に防湿樹脂を充填することで、感圧センサーユニットの耐湿性及び強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本発明の実施形態に係る感圧センサーパネルの構造について説明する。図１は、この感圧センサーパネルの分解斜視図である。
【００１３】
感圧センサーパネル１は、ガラスまたはセラミックなどの絶縁性基板１０上にアモルファスシリコン膜を形成し、公知のホトリソグラフィ技術で多数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１１、ドレイン線１２、ゲート線１３を形成し、さらに蒸着によりたとえばＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）の接触電極１４などを形成して成る感圧センサー集積回路チップ５０に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの絶縁フィルムの裏面に導電膜２ａを蒸着した導電シート２を貼り付けたものである。
【００１４】
ドレイン線１２とゲート線１３は互いに交差する方向に配置されており、後述するように走査信号が印加されて走査線として機能する。ドレイン線１２はＸ方向の走査信号を出力するＸ方向走査回路２０に接続され、ゲート線１３はＹ方向の走査信号を出力するＹ方向走査回路２１に接続されている。
【００１５】
指紋パターンの検出の場合には、ドレイン線１２の間隔およびゲート線１３の間隔は５０〜６０μｍ程度となる。絶縁性基板１０上には、各ＴＦＴのドレインがドレイン線１２に、ゲートがゲート線１３に、そしてソースが接触電極１４に接続された感圧セルがマトリクス状に多数形成されている。
【００１６】
また、絶縁性基板１０上には、後述するように各感圧セルからの信号を検出する検出器２２、検出器２２からの出力信号を外部に取り出すための出力端子や、Ｘ方向走査回路２０、Ｙ方向走査回路２１，検出器２２等の内部回路に電源や走査クロックを供給するための入力端子が一列に配列されて端子群３０が構成され、この端子群３０は絶縁性基板１０のエッジの一辺に沿って設けられている。
【００１７】
図２は、図１に示した感圧センサーパネル１の感圧セルを拡大して示す。図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示している。感圧セルのＴＦＴ１１は、ドレイン端子Ｄがドレイン線１２の一部１２ａに接続され、ソース端子Ｓが接触電極１４に接続され、ゲート端子Ｇがゲート線１３の一部１３ａに接続されている。ドレイン線１２とゲート線１３との交差部はマスクと蒸着により形成された、たとえばＳｉＯ2 膜のような絶縁スペーサ１５によって絶縁されている。
【００１８】
図３は、図１に示した感圧センサーパネル１の等価回路図である。感圧センサーパネル１の導電シート２の導電膜２ａは抵抗１６を介して接地されている。感圧センサーパネル１のドレイン線１２は抵抗Ｒを介してＸ方向走査回路２０に接続されており、ゲート線１３はＹ方向走査回路２１に接続されている。すべてのドレイン線１２は検出器２２に接続されており、検出器２２はドレイン線１２の検出点Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 、・・・の電位を取り込み、この電位に基づいて指紋パターンを検出する。
【００１９】
さて、このように構成された感圧センサーパネル１に図示したように指Ｆを乗せて軽く押すと、導電シート２は全体が押し下げられるが、細かく観察すると、指紋の山の部分と谷の部分とでは押圧力が異なるために、山の部分の真下またはそのごく近傍に位置する感圧セルの接触電極１４は導電シート２の裏面の導電膜２ａと電気的に接触する。一方、指紋の谷の部分の真下またはその近傍に位置する感圧セルの接触電極１４は導電膜２ａとは電気的に接触しない。
【００２０】
図３に示した回路において、Ｙ方向走査回路２１からは所定のタイミングでゲート線１３に順次走査信号が切り替えて出力される。いまあるゲート線１３にある電位（「Ｈ」レベル）が印加されている間にＸ方向走査回路２０から所定のタイミングでドレイン線１２に順次走査信号が切り替えて印加される。
【００２１】
すると、電位が印加されたゲート線１３と走査信号が印加されたドレイン線１２とが交差する近傍に位置する感圧セルの接触電極１４が指紋パターンの山の部分で押された部位で導電シート２の導電膜２ａと電気的に接触し、その感圧セルのＴＦＴ１１のソース端子Ｓが接触電極１４、導電膜２ａ、抵抗１６を介して接地されるので導通し、ドレイン電流が流れて抵抗Ｒによる電圧降下が生ずる。
【００２２】
検出器２２は検出点Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 、・・・の電位を取り込む。Ｘ方向走査回路２０及びＹ方向走査回路２１からの走査信号を順次切り替えることによって感圧センサーパネル１のすべての感圧セルからの信号が時系列的に検出器２２に取り込まれるので、信号処理によって指紋パターンが検出できる。そして、検出器２２からの指紋パターン検出信号は端子群３０を介して感圧センサーパネル１の外部に取り出される。
【００２３】
次に、上記感圧センサーパネル１が所定の収納ケース２００に実装された感圧センサーユニット３００について説明する。図４は感圧センサーユニット３００の分解斜視図であり、図５は図４のＸ−Ｘ線に沿った感圧センサーユニット３００の完成状態の断面図である。ここで、収納ケース２００は収納スペースを有する上枠１９０と下枠１９１とから構成されており、上枠１９０と下枠１９１は、感圧センサーユニット３００及び導電シート２の形状に合わせて、それぞれ長方形の底板と、この底板の各辺から立設された側板とで構成され、底板と側板で囲まれた収納スペースに、導電シート２、リング状のパッキン１９２、及び感圧センサー集積回路チップ５０からなる積層体が嵌め込まれるように構成されている。
【００２４】
また、上枠１９０には感圧センサーパネル１を露出する開口部が設けられている。さらに、上枠１９０及び下枠１９１には可撓性印刷回路体であるＦＰＣ１７０(フレキシブルプリントサーキット)を収納ケース２００の外部に導き出すための導出口１９５が設けられている。ＦＰＣ１７０は、感圧センサー集積回路チップ５０の端子群３０に圧着され、前記導出口１９５を通して、外部の電源回路や表示装置に接続される。
【００２５】
そして、このＦＰＣ１７０が接続された感圧センサー集積回路チップ５０の表面にリング状のパッキン１９２を配置し、さらに当該パッキン１９２の上に導電シート２を配置し、上枠１９０と下枠１９１とで、これらの積層体を挟んだ状態で嵌め合わせる。このように上枠１９０と下枠１９１を嵌め合わせることで、収納ケース２００内には導電シート２が感圧センサー集積回路チップ５０に貼り合わされた状態で収納され、感圧センサーユニット３００が形成される。ここで、パッキン１９２はゴムのような弾性体からなるものである。なお、上枠１９０と下枠１９１は樹脂製や金属製のどちらでもよい。また、上枠１９０と下枠１９１の一方が樹脂製であり、他方が金属製であってもよい。
【００２６】
本実施形態によれば、導電シート２と感圧センサー集積回路チップ５０との間に挿入されたリング状のパッキン１９２によってそれらの間の距離（ギャップ）を一定に保つことができる。
【００２７】
また、図６に示す如く導電シート２と感圧センサー集積回路チップ５０の間であってパッキン１９２の外側に防湿樹脂１５０を充填した構成としてもよい。このように防湿樹脂１５０をパッキン１９２の外側に充填すること構成をとることで、感圧センサーユニット３００の耐湿性が向上し、さらに、導電シート２がパッキン１９２及び感圧センサー集積回路チップ５０と密着するため強度が増す。ここで、防湿樹脂１５０としては、例えば流動性を有するシリコン樹脂を使用することができる。
【００２８】
また、パッキン１９２によって導電シート２と感圧センサー集積回路チップ５０との間の距離（ギャップ）が一定に保たれるため、防湿樹脂１５０が硬化収縮を起こしたとしてもその影響がなく、導電シート２が撓むことがない。
【００２９】
なお、防湿樹脂１５０は、パッキン１９２を挿入して導電シート２を感圧センサー集積回路チップ５０に貼りあわせた後、すなわち、感圧センサーパネル１を収納ケース２００に実装した後に充填することが、感圧センサーユニット３００の信頼性及び強度を向上させる上で好ましい。防湿樹脂１５０の充填は、例えば、図６に示す如く収納ケース２００の上枠１９０に端子群３０を臨むように設けられた開口部１９３を通して導入することができる。
【００３０】
なお、感圧センサーユニット３００は、図７に示す如く導電シート２を感圧センサー集積回路チップ５０に貼り付けるために接着剤を用いた構成とすることもできる。しかし、接着剤１３０を用いる場合には、図８に示す如く感圧センサー集積回路５０のエッジに沿って接着剤１３０を塗布しなければならず、製造プロセスが煩雑となりコストがかかるという問題がある。
【００３１】
さらに、接着剤１３０を感圧センサー集積回路５０のエッジに沿って均一に塗布しにくいという問題がある。また、接着剤１３０を塗布した後に、接着剤１３０が硬化収縮を起こし、導電シート２が撓んでしまうため、ギャップ（導電シート２と感圧センサー集積回路５０との間の距離）を一定に保つことが困難である。また、生産性が悪く、生産コストが高くなる。そこで、本発明の実施形態では接着剤１３０ではなくパッキン１９２を挿入して導電シート２と感圧センサー集積回路５０を貼り付ける構成としたため上記問題をも解決するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る感圧センサーパネルの分解斜視図である。
【図２】図１に示した感圧センサーパネル１の感圧セルの拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る図１に示した感圧センサーパネル１の等価回路図である。
【図４】本発明の実施形態に係る感圧センサーユニットの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る感圧センサーユニットの断面図である。
【図６】参考例にかかる感圧センサーユニットの断面図である。
【図７】参考例にかかる感圧センサーユニットの断面図である。
【図８】参考例にかかる感圧センサーユニットの平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  感圧センサーパネル      ２  導電シート        １０  絶縁性基板
１１  ＴＦＴ                １２  ドレイン線        １３  ゲート線
１４  接触電極              １５  絶縁スペーサ      １６  抵抗
２０  Ｘ方向走査回路        ２１  Ｙ方向走査回路    ２２  検出器
３０  端子群                ５０  感圧センサー集積回路チップ
１３０  接着剤              １５０  防湿樹脂
１７０  ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）    １９０  上枠
１９１  下枠                １９２  パッキン        １９３  開口部
１９５  導出口              ２００  収納ケース      ３００  感圧センサーユニット
【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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