JP2003344197A - 面圧分布センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面圧分布センサにおいて量産する場合にその
再現性が悪く、センシング特性の安定化や信頼性の確保
が望まれていた。また、その製造方法においては、更な
る生産性の向上と、歩留まり向上が求められていた。 【解決手段】 シール剤の内側に流れ止め手段を設け、
シール剤の毛細管現象によるセンサ内部への浸入を防止
する。また、対抗電極フィルムと基板とのギャップの距
離を最適化し、センサリング特性を向上する。更には、
コンタクトの材質と配置位地、対向電極フィルムのテン
ションを最適化することにより、特性の安定化、信頼性
の確保、生産性の向上および歩留まり向上を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性導電フィル
ムを用いて指紋パターンのような微細な凹凸パターンを
検出するのに好適な面圧分布センサ及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】指紋パターンのような微細な凹凸パター
ンの検出装置として、可撓性導電フィルム及び薄膜トラ
ンジスタ（Thin Film Transistor）を用いた面圧分布セ
ンサが例えば特開平６−２８８８４５号に開示されてい
る。

【０００３】図１４には、指紋パターンを検出するアク
ティブマトリクス型面圧分布センサの一例を示す。図１
４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）（ｃ）は図１４（ａ）
のＤ−Ｄ線断面図である。

【０００４】従来の面圧分布センサ２００は、多数の単
位検出素子となるＴＦＴ２０４ａが形成されたガラスま
たはセラミックなどの基板２０１と、対向電極フィルム
２０２とから構成される。

【０００５】単位検出素子２０４は、ＴＦＴ２０４ａと
これに接続された接触電極とを有する。単位検出素子２
０４は、ガラス等の基板２０１上にマトリクス状に配置
され、単位検出素子２０４を構成するＴＦＴの活性層は
アモルファスシリコン膜であり、接触電極２０４ｂはＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成される。

【０００６】対向電極フィルム２０２は、基板２０１と
相対向して設けられ、可撓性絶縁フィルム２０２ａの裏
面（ＴＦＴ側）に導電膜２０２ｂを蒸着した構造であ
る。この対向電極フィルム２０２は、基板２０１の周囲
に塗布したシール剤２０３により固着され、基板２０１
と離間して配置される。

【０００７】この面圧分布センサの製造方法の一例を示
す。基板２０１にＴＦＴを形成後、対向電極フィルム２
０２を貼り付けるため、基板２０１の周囲に低温の熱硬
化性樹脂からなるシール剤２０３を塗布する。その後、
基板２０１の対向電極フィルム２０２を貼り付け、熱処
理を行う。これにより基板２０１と対向電極フィルム２
０２が固着される。

【０００８】図１４（ｃ）には、この面圧分布センサを
用いて指紋パターンを検出する例を示す。

【０００９】面圧分布センサ２００に指Ｆを乗せて軽く
押すと、対向電極フィルム２０２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単位検出素子２０４の接触電極２０
４ｂは対向電極フィルム２０２と電気的に接触する。と
ころが指紋の谷の部分の真下またはその近傍に位置する
単位検出素子２０４の接触電極２０４ｂは対向電極フィ
ルム２０２とは電気的に接触しない。このように、対向
電極フィルム２０２と単位検出素子２０４が接触した部
分の信号を取出して、指紋パターンを検出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の構造および製造
方法によれば、ＴＦＴを用いた面圧力分布センサが実現
できることは知られている。しかし、量産する場合にそ
の再現性が悪く、センシング特性の安定化や信頼性の確
保、更なる生産性の向上と、歩留まり向上が求められて
いた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、課題を解決す
るためになされ、基板上に設けられた単位検出素子と、
基板とシール剤により固着され、基板と相対向して設け
られた可撓性導電フィルムとを有する面圧分布センサに
おいて、基板と可撓性導電フィルムとの離間距離を１５
μｍ以上４０μｍ以下とする面圧分布センサである。

【００１２】更に、単位検出素子は、基板上にマトリク
ス状に配置され、スイッチング素子とこれに接続された
接触電極を有し、接触電極と可撓性導電フィルムとの導
通の有無をスイッチング素子を順次オンすることによっ
て面圧分布を計測する。

【００１３】更に、シール剤にはファイバ樹脂が混入さ
れ、ファイバ樹脂によって基板と可撓性導電フィルムと
の離間距離を決定する。

【００１４】更に、ファイバ樹脂は１５μｍ以上４０μ
ｍ以下の径である。

【００１５】更に、シール剤の内側に配置する流れ止め
手段と、シール剤の内側に配置するコンタクトパッドと
を具備する。

【００１６】また、基板上に単位検出素子を形成する工
程と、基板周囲に流れ止め手段を形成する工程と、流れ
止め手段の外周にファイバ樹脂を混入したシール剤を塗
布する工程と、基板と相対向して１５μｍ以上４０μｍ
以下の離間距離で可撓性導電フィルムを貼り付ける工程
とを具備する面圧分布センサの製造方法である。

【００１７】更に、可撓性導電フィルムの貼り付け工程
において、基板と可撓性導電フィルムとの間にエアーが
封入される。

【００１８】更に、単位検出素子の形成工程は、基板上
にマトリクス状に複数のスイッチング素子を形成する工
程と、スイッチング素子上にスイッチング素子に接続さ
れた接触電極を形成する工程とを有する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００２０】図１から図３は本発明による面圧分布セン
サ１００の全体図であり、図１はその平面図、図２は図
１のＡ−Ａ断面図、図３は分解斜視図である。

【００２１】面圧分布センサ１００は、基板１と、可撓
性導電フィルムよりなる対向電極フィルム２とをシール
剤３によって固着した構造である。基板１上のシール剤
３に囲われた内側には、多数の単位検出素子４がマトリ
クス状に配置されている。流れ止め手段５は、シール剤
３の内周に添って配置され、シール剤３と流れ止め手段
５との間にコンタクト６が配置される。基板１の一側辺
には、外部接続端子７が配置される。

【００２２】基板１は、本実施形態においては、ガラス
よりなるが、例えば石英やセラミック、プラスチックな
どの他の絶縁体基板でもよいし、半導体基板でもよい。

【００２３】対向電極フィルム２は、ＰＥＴ（ポリエチ
レンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフ
タレート）などの可撓性絶縁フィルム２ａの裏面（ＴＦ
Ｔ側）に例えば金のような金属の導電膜２ｂを蒸着した
構造である。

【００２４】シール剤３は、硬化前は液状で、加熱する
ことにより硬化する熱硬化性樹脂である。

【００２５】単位検出素子４は、スイッチング素子であ
るＴＦＴ４ａと、これに接続された接触電極４ｂとを有
する。ＴＦＴ４ａの活性層はシリコン膜、特に好ましく
はポリシリコン膜である。以下、スイッチング素子はＴ
ＦＴを例示して説明するが、ＴＦＴに限定されるもので
はなく、例えば基板１が半導体基板であれば半導体基板
１を活性層としたトランジスタでよいし薄膜ダイオード
などでもよい。接触電極４ｂはＴＦＴ４ａを覆った絶縁
膜の上に形成された導電膜であり、例えばＩＴＯ（Indi
um Tin Oxide）により形成される。

【００２６】流れ止め手段５は、シール剤３と同じ熱硬
化性樹脂よりなる。流れ止め手段５については、後で詳
述する。

【００２７】コンタクト６は、対向電極フィルム２にＧ
ＮＤ電位を与えるために設けられ、シール剤３と流れ止
め手段５の間に配置される。コンタクト６は、Ａｌより
なるコンタクトパッド６ａ上にＡｕパールを混入させた
熱硬化性樹脂よりなるコンタクト樹脂６ｂより構成され
る。

【００２８】外部端子７には、図示しないＦＰＣ（Flex
ible Printed Circuit）等を接続して外部回路と接続さ
れる。

【００２９】図３に示したように、基板１上には、ゲー
ト線８とドレイン線９がマトリクス状に配置されてい
る。後述するように、ゲート線８にはゲート信号が、ド
レイン線９には走査信号がそれぞれ印加される。ゲート
線８とドレイン線９との交点にそれぞれ対応してＴＦＴ
４ａが配置され、ゲート電極がゲート線８に、ドレイン
端子がドレイン線９に、そしてソース端子が接触電極４
ｂに接続されている。ゲート線８やドレイン線９等へ入
力される各種信号を伝達する図示しない配線は、基板１
の側縁に集められ、外部接続端子７に接続される。

【００３０】次に、単位検出素子４について図４を用い
て詳述する。図４（ａ）は１つの単位検出素子４の平面
図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図
である。また、図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示
している。

【００３１】単位検出素子４のＴＦＴ４ａは、基板１上
にポリシリコン層からなる活性層１１を形成し、既知の
方法により不純物を導入してソース領域Ｓおよびドレイ
ン領域Ｄが形成されている。活性層１１の全面を覆って
ゲート絶縁膜１２が形成され、その上にゲート電極８ａ
が形成されている。ゲート電極８ａはゲート線８と一体
的に形成されている。ゲート電極８ａ上に層間絶縁膜１
３が設けられ、コンタクトホールを介して、活性層１１
のドレイン端子Ｄがドレイン線９と接続され、ソース端
子Ｓが取り出し電極９ａと接続されている。取り出し電
極９ａは、ドレイン線９と同層の例えばＡｌよりなる。
その上にさらに平坦化膜１４が積層されており、下層の
凹凸を平坦化している。平坦化膜１４上には、コンタク
トホールを介して取り出し電極９ａとコンタクトするＩ
ＴＯよりなる接触電極４ｂが配置されている。

【００３２】次に、本発明の面圧分布センサ１００の動
作について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、面
圧分布センサ１００に指Ｆを乗せた状態を示し、図５
（ｂ）は、面圧分布センサ１００の回路概念図である。

【００３３】面圧分布センサ１００に指Ｆを乗せて軽く
押すと、図５（ａ）の如く対向電極フィルム２の全体が
押し下げられる。このとき、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
のごく近傍の対向電極フィルム２は大きくへこみ、谷の
部分ではあまりへこまない。従って、山の位置に対応す
る単位検出素子４の接触電極４ｂは対向電極フィルム２
の導電膜２ｂと接触し、谷の位置に対応する単位検出素
子４の接触電極４ｂは、導電膜２ｂと接触しない。

【００３４】対向電極フィルム２の導電膜２ｂは抵抗１
５を介して接地されている。面圧分布センサ１００のド
レイン線９はＸ方向レジスタ７０に接続されており、ゲ
ート線８はＹ方向レジスタ８０に接続されている。Ｙ方
向レジスタ８０からは所定のタイミングでゲート線８に
順次走査信号が切り替えて出力される。今、あるゲート
線８にある電位（「Ｈ」レベル）のゲート信号が印加さ
れているとする。ゲート信号が印加されたゲート線８に
接続されたＴＦＴ４ａは、全て導通状態（オン）とな
る。その間にＸ方向レジスタ７０から所定のタイミング
でドレイン線９に順次走査信号が切り替えて印加され
る。

【００３５】指Ｆの山によって対向電極フィルム２が湾
曲して接触電極４ｂと接触していると、走査信号として
電圧が一旦上昇しても、ＴＦＴ４ａ、抵抗１５を介して
電流が抜けるため、電圧は低下する。指Ｆの谷で対向電
極フィルム２が接触電極４ｂと接触していない場合、走
査信号の電圧は低下せず維持される。これを検出器１６
によって電圧信号として読み出すと、１行分の面圧分布
が計測できる。そして、選択するゲート線８を順次切り
替えてゲート信号を印加し、面圧分布センサ１００のす
べての単位検出素子４からの信号を読み出し、面全体の
面圧分布が計測できる。

【００３６】検出器１６は、上述したようにドレイン線
９から分岐させて接続した電圧計測器でもよいし、ドレ
イン線９に直列に挿入した電流計測器でもよいが、電圧
計測器の方が、回路構成を単純にできるので、本実施形
態では電圧計測器を採用している。

【００３７】次に、図２のGで示す基板１と対向電極フ
ィルム２とのギャップについて述べる。まず、ギャップ
Ｇが１０μｍ以下の場合、狭ギャップによる問題が生じ
るおそれがある。すなわち、対向電極フィルム２を貼り
つける際に、図６（ａ）に示すように、中央付近で密着
してしまう確率が高くなる。また、対向電極フィルム２
を貼り付けた時に、中に封入されるエアー量のバラツキ
大がきくなるため、センシング感度のばらつきが大きく
なる。逆に、ギャップＧが４０μｍ以上の場合、図６
（ｂ）に示すように、封入されるエアー量が増えすぎ、
指で押しても対向電極フィルム２が単位検出素子４と接
触せず、センシング感度が低下するという問題が生じ
る。従って、ギャップＧは、１０μｍ〜４０μｍならば
実施可能である。ギャップＧが小さければセンシング感
度が高く（弱くさわっても指紋を検出できる）なり、ギ
ャップＧが大きければセンシング感度のばらつきが小さ
くなる。対向電極フィルム２は可撓性であるので、張力
（テンション）が低いと指Ｆで押していなくても単位検
出素子４と常時接触してしまうようになり、不良とな
る。常時接触する領域がわずかであれば（微接触と呼
ぶ）、指Ｆを押しあてれば指Ｆに沿って対向電極フィル
ム２が湾曲するので指紋をセンシングするのに支障はな
いが、指Ｆを離した後も圧力を検出してしまうので製品
の品質上問題となる。ギャップＧが１０μｍ程度だと、
この微接触が発生する頻度が高かった。このため、ギャ
ップＧは、１５μｍ以上とする事が望ましい。本実施形
態では、最適値として、２５μｍを採用した。

【００３８】ここで、ギャップＧの間隔２５μｍは、例
えばＬＣＤ（液晶表示装置）の基板間隔６〜７μｍに比
較して、きわめて大きい。通常、ＬＣＤでは、基板間隔
を均一化するために、基板間全面にミクロパールと呼ば
れるギャップ材を散布する。しかし、本実施形態の面圧
分布センサ１００は、対向電極フィルム２と単位検出素
子４とを接触させる必要があるので、ギャップ材を散布
することはできない。

【００３９】上述したように、ＬＣＤの基板間全面に散
布されているギャップ材は、用いることができないの
で、ギャップＧは、シール剤３で確保しなければならな
い。通常、ＬＣＤでは、シールの中にもボール状のギャ
ップ材を混入する。しかし、本実施形態において、ギャ
ップＧは２５μｍと、きわめて大きいため、ＬＣＤに用
いられるものと同じギャップ材で径２５μｍのものは、
一般的に入手できない。もちろん、特注で作成すること
は不可能ではないが、径の大きいボール状ギャップ材
は、径のばらつきが大きく、不適であると判断した。そ
こで、本実施形態では、シール剤３の中に、径が２５μ
ｍ、長さ４５μｍ〜５０μｍの円柱状樹脂ファイバを混
入させ、ギャップＧを固定した。樹脂ファイバは、ボー
ル状ギャップ材と製造方法が異なり、径の誤差が２５μ
ｍ±０．３μｍ程度と小さく、最適である。

【００４０】もちろん、基板と、対向電極フィルムの密
着や微接触を無視し、感度を優先するので有れば１５μ
ｍ以下１０μｍ以上のギャップGでも良い。この場合は
１５μｍ以下1０μｍ以上の樹脂ファイバを採用すれば
よい。

【００４１】次に、図７から図１０を用いて本発明の面
圧分布センサ１００の製造方法について説明する。

【００４２】工程１：図７（ａ）は、マザーガラス１
に、複数の面圧分布センサ１００が同時に形成されてい
る様子が示されており、図７（ｂ）は、１つの単位検出
素子を示す断面図である。複数の面圧分布センサ１００
を一枚のマザーガラスで同時に形成することによって、
面圧分布センサの製造コストを低減できる。まず、マザ
ーガラス１上に図示しない酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜よりなるバッファ層を形成する。次に、アモルファ
スシリコン膜を堆積し、レーザアニールによって結晶化
してポリシリコン膜を形成する。次にゲート絶縁膜１２
を形成し、クロムよりなる金属膜を形成、エッチングし
てゲート線８、これに接続するゲート電極８ａ、図示し
ない外部接続端子７を形成する。次にゲート電極８ａを
マスクにして既知の方法により不純物を導入してソース
領域Ｓおよびドレイン領域Ｄを形成し、活性層１１を形
成する。次に、層間絶縁膜１３を形成し、所定位置にコ
ンタクトホールを形成し、ドレイン線９、取り出し電極
９ａ、基板周囲のコンタクトパッド６ａ（図７には不図
示）を形成する。コンタクトパッド６ａは基板１０周囲
のコーナー部で層間絶縁膜１３を開口して設けられ、後
の工程で設けられるコンタクト樹脂６ｂとでコンタクト
６を形成し、対向電極フィルム２にＧＮＤ電位を与える
ものである。更に、ＩＴＯよりなる接触電極４ｂを形成
して、基板１上に多数の単位検出素子４を形成する。そ
の後大判の基板１をスクライブライン５０でスクライブ
し、個々の面圧分布センサとなる基板１に分割する。

【００４３】工程２：次に、図８に示す如く、前記基板
１０周囲を囲って窓枠状に、基板１端面から一定距離離
れた位置に熱硬化性樹脂を塗布する。次に、７０℃２０
分程度の熱処理を行って、半硬化状態の流れ止め手段５
を形成する。以後この流れ止め手段５形成の熱処理をプ
リベークと称する。また、本明細書において半硬化状態
とは、硬化前の熱硬化性樹脂が１００Ｐａ・ｓ程度の粘
度に対し、熱硬化性樹脂が２倍以上の粘度となる状態を
言う。半硬化であれば、樹脂が毛細管現象によって流動
することはない。

【００４４】工程３：次に、図９に示す如く、流れ止め
手段５の外側を囲んで２５μｍ径のファイバ樹脂を混入
したシール剤３を塗布する。更に、コンタクト６を形成
するために流れ止め手段５の外側のコンタクトパッド６
ａ上に、コンタクト樹脂６ｂ用の金属ボールを混入した
熱硬化性樹脂をコーナーにポッティングする。金属ボー
ルとしては、均一な粒子形状のＡｕパール（積水化学工
業（株）製、ＡＵ−２３０、３０μｍ）がよい。Ａｕパ
ールは、プラスチックなどの樹脂球体をＡｕ等の金属膜
で被覆した粉体であり、各粒子の形状が均一である。例
えばＡｇペーストでコンタクト６を形成すると、Ａｇ粉
の形状が鋭利で径にバラツキがあるのでＩＴＯが劣化す
るおそれがあるが、Ａｕパールであればこのおそれがな
い。また、Ａｕパールを採用することで、抵抗が小さく
なり、小面積でもコンタクト６の抵抗を低減できる。コ
ンタクト６やシール剤３の基材となる樹脂は、低温硬化
性樹脂を用いる。

【００４５】工程４：次に、図１０に示す如く、水分を
含まない窒素雰囲気中に、複数の基板１を一方向に並べ
て配置し、基板１から外部接続端子７が露出する幅にそ
ろえられた一方向に長い対向電極フィルム２を重ねて配
置し、ローラー５１を回転させながら対向電極フィルム
２上で移動させ、複数の基板に同時に貼り付る。一方向
に長い対向電極フィルム２を用いることで、長い対向電
極フィルム２に適度な張力（テンション）を与えながら
加圧でき、また、ローラー５１を後述する条件で回転さ
せながら圧力を加える。ローラー５１の加圧によって基
板１と対向電極フィルム２との間の余分なエアーが抜け
る。次に、シール剤３である低温熱硬化性樹脂が本硬化
する９０℃３０分程度で熱処理を加重をかけながら行
い、コンタクト樹脂６ｂとシール剤３の樹脂を硬化さ
せ、対向電極フィルム２と基板１とを固着すると同時に
コンタクトパッド６ａと対向電極フィルム２とを接続す
るコンタクト６を形成する。また、これと同時に流れ止
め手段５もつぶされた形で本硬化され、形状が固定され
る。本明細書ではこの熱処理をメインベークと称する。
この時、基板１と対向電極フィルム２とのギャップＧは
加重しながらのメインベークによりファイバ樹脂の径に
従って最適化される。本実施形態の場合は２５μｍとな
る。最後に、対向電極フィルムを基板１にあわせて個々
に分割し、面圧分布センサ１００が完成する。シール剤
３とコンタクト６とに低温硬化性樹脂を採用するのは、
対向電極フィルム２の可撓性絶縁フィルム２ａに採用さ
れるＰＥＴの耐熱温度（軟化温度）が１２０℃前後であ
り、これ以上の熱処理を行えないためである。

【００４６】次に、流れ止め手段５について説明する。
通常、ＬＣＤでは、流れ止め手段５は形成されず、両基
板はシール剤３のみで固着される。しかし、面圧分布セ
ンサは可撓性の対向電極フィルム２を固着する必要があ
るため、流れ止め手段５が必要になる。図１１は、流れ
止め手段５を形成せずにシール剤３を形成した場合の断
面図である。まず図１１（ａ）に示したように、基板１
上にシール剤３を塗布する。次に対向電極フィルム２を
重ねて配置させることになるが、硬化前の熱硬化性樹脂
は、粘度が低いため、図１１（ｂ）に示したように、基
板１と対向電極フィルム２との間に毛細管現象が発生
し、シール剤３自体がセンサ中央部へ侵入してしまい、
不良となる場合があることが判った。そこで、シール剤
３の内側に、あらかじめ流れ止め手段５を設けておき、
毛細管現象の発生を防止する事で、内部へのシール剤３
の進入を防ぎ、歩留まりを向上させることができる。

【００４７】また、対向電極フィルム２を重ねて配置さ
せる際に、うまく毛細管現象が発生しなかったとして
も、別の問題が発生する。即ち、熱硬化性樹脂は、加熱
硬化させる際に、溶剤が蒸発してガスが発生する。この
ガスの一部は、面圧分布センサ内に封入され、封入する
エアーの量が制御困難となり、センシング感度がばらつ
いたり、最悪の場合には密着部分が広がり、センシング
ができなくなる問題があった。そこで、上述した工程２
では、流れ止め手段５を塗布した後で、プリベークによ
って半硬化させているのである。対向電極フィルム２を
重ねて配置させる前のプリベークによって流れ止め手段
５からはガスが抜け、対向電極フィルム２を重ねて配置
させた後のメインベークでシール剤３、コンタクト樹脂
６ｂから発生するガスがセンサ内部に封入されることが
防止されるのである。

【００４８】流れ止め手段５を形成せず、シール剤３を
１度熱処理し、その後更に本硬化させる熱処理を行うこ
とでそのガスの発生を低減することは可能である。しか
し、対向電極フィルムを構成する可撓性絶縁フィルムの
耐熱温度が低いため、シール剤は低温熱硬化性樹脂を用
いる必要がある。このため１度目の熱処理であっても樹
脂の硬化が進行してしまい、本硬化の熱処理では対向電
極フィルムの貼り付け強度が著しく低下することになっ
て、歩留まりの低下、もしくはセンサの寿命が短くなる
という問題が生じる。これに対し、本実施形態では、流
れ止め手段５をプリベークし、別途シール剤３を設けて
いるので、貼り付け強度が低下することはない。しか
も、シール剤３を基板１外形いっぱいまで形成する事が
できるので、さらに高い貼り付け強度が確保できる。

【００４９】ここで、流れ止め手段５を半硬化させるプ
リベークは、本硬化に達しないようにする必要がある。
プリベークで流れ止め手段５を本硬化させてしまうと、
後の工程で対向電極フィルム２を貼り付ける際に流れ止
め手段５の柔軟性がなくなり、ギャップＧが流れ止め手
段５の樹脂の高さに依存してしまうためである。流れ止
め手段５は、対向電極フィルム２を重ねる前に流動性を
なくす必要があるから、流れ止め手段５の高さは上から
抑えて調節することができず、塗布する樹脂の量でしか
制御できない。従って、流れ止め手段５は、半硬化した
段階での高さが、最終的なギャップＧ、本実施形態にお
いては２５μｍより同程度もしくはこれより低くなる必
要がある。しかし、あまり流れ止め手段２５の高さが低
いと、毛細管現象の発生を抑えることができなくなる。
本硬化に達しない状態であれば、ギャップＧよりも高く
形成し、後のメインベークの工程でつぶすことができ
る。そこで、流れ止め手段５の流動性をなくし、かつメ
インベーク時の加圧によってつぶされる硬さ、即ち半硬
化とする事で、ギャップＧはファイバ樹脂で決定しつ
つ、基板１と対向電極フィルム２との間を流れ止め手段
５で埋めることができるのである。

【００５０】流れ止め手段５の材質は、流動せずにある
程度の柔軟性をもっていれば、光硬化性樹脂やレジスト
等、どのような材質でもよいが、シール剤３と流れ止め
手段５を共に低温硬化性樹脂とするとよい。シール剤３
と同一の低温硬化性樹脂を用いれば、流れ止め手段５と
シール剤３との親和性もよく、硬化条件が同じなので、
一度の加熱でコンタクト６とシール剤３とを硬化させる
ことができる。また、シール剤３と流れ止め手段５とを
一体化させることができる。これにより、流れ止め手段
５も、メインベーク後はシール剤３の一部として機能
し、シール幅を１．５〜２倍に増加できるので、基板１
上に形成されたＴＦＴ４ａ等の素子の耐湿性を向上させ
ることができる。また、もしもローラーでつぶされた流
れ止め手段５が半硬化のままであると、流れ止め手段５
の弾性力が対向電極フィルム２を剥がす方向に作用す
る。しかし、流れ止め手段５をメインベークにより本硬
化させておくことによって弾性力が発生しなくなるの
で、歩留まりを向上させることができる。しかも、シー
ル剤３の本硬化と同時に流れ止め手段５も本硬化するの
で、別途流れ止め手段５を硬化させる工程は不要であ
る。

【００５１】ところで、通常ＬＣＤでは、コンタクト６
をＡｇペーストを用いて形成する。本実施形態において
同様にコンタクト樹脂６ｂにＡｇペーストを用いて試作
したところ、対向電極フィルム２の導通不良が多発し
た。これは、対向電極フィルムの基材であるＰＥＴのガ
ラス転位点が６７℃、ＰＥＮも１１３℃であるためメイ
ンベークとして９０℃３０分を採用したところ、Ａｇペ
ーストの硬化温度は１２０℃であるため、Ａｇペースト
の基材が本硬化に達しておらず、界面強度が劣化してい
るものと考えられる。そこで、本実施形態では、コンタ
クト樹脂６ｂにも、シール剤３、流れ止め手段５と同一
の低温熱硬化性樹脂にＡｕパールを混入したものを用い
た。コンタクト樹脂６ｂも低温硬化性樹脂とする事で、
コンタクト樹脂６ｂも確実に硬化させることができき、
十分な界面強度が得られる。

【００５２】また、図１２には、コンタクト６部の断面
図を示す。これは、図１のＢ−Ｂ線の断面図である。図
１２（ａ）に示したように、コンタクト６をシール剤３
の内側に設けることで、コンタクト６をも外気と遮断で
きるので、コンタクト６の劣化が防げる。さらに、コン
タクト６を流れ止め手段５の外側に設けることで、硬化
前のコンタクト樹脂６ｂがセンサ部に侵入することも防
げる。従って、コンタクト６は、流れ止め手段５とシー
ル剤３との間に設けるのが最適である。

【００５３】また、コンタクト６をシール剤３の内側に
配置すれば、図１２（ｂ）に示したように、対向電極フ
ィルム２の導電膜２ｂもシール剤３の内側までとする事
もできる。シール剤３に対応する位置の導電膜２ｂを除
去してから固着することで、ＰＥＴまたはＰＥＮよりな
る可撓性絶縁フィルム２ａを露出させ、そこにシール剤
３を直接固着させれば、可撓性絶縁フィルム２ａと導電
膜２ｂとの間での膜剥離による基板１と対向電極フィル
ム２との剥離場防止され、より信頼性を向上させること
ができる。樹脂で基板１上に形成されたコンタクトパッ
ド６ａを覆うことになるので、コンタクトパッド６ａが
露出せず、酸化などによる劣化も防ぐことができる。

【００５４】次に、工程４で用いたローラー５１につい
て述べる。まず、ローラー５１の材質としてはシリコン
樹脂、ポリカーボネイト、ＡＢＳ樹脂等、硬度が５０度
以上のものが望ましく、５０度〜１５０度程度であれば
最適である。また、セラミック、金属、ガラス等でもよ
く、エアーのコントロールを正確に行うためにある程度
の硬度を有する材質が良い。硬度５０度未満の軟質材で
は、ローラー５１自身にたわみが生じてしまい、エアー
量のコントロールが不正確となる。

【００５５】また、ローラー５１の圧力は１００ｇ／ｃ
ｍ^２〜１０００ｇ／ｃｍ^２程度とし、ローラーの速度は
５ｍｍ／ｓ〜５０ｍｍ／ｓが望ましい。更に、貼り付け
時の対向電極フィルム２のテンションは１００ｇ〜３０
００ｇ程度が最適である。

【００５６】次に、対向電極フィルム２は、センシング
に最適なテンションが必要となる。対向電極フィルム２
は可撓性を有し、更に封入物が気体である。特に、図１
３に示すようにセンシング時には指を摺動するため、テ
ンション不足によって対向電極フィルム２に不必要な撓
み１５０が生じ、最適なセンシングが行えないことがあ
る。この場合は、貼り付け後、加熱処理により可撓性導
電フィルム（ＰＥＮまたはＰＥＴ）を収縮させ、最適な
テンションを得る処理を行う（以降本明細書ではこの加
熱処理を収縮ベークと称する）。基材を収縮させる収縮
ベークは可撓性絶縁フィルム２ａのガラス転位温度以
上、軟化点未満の温度で短時間行う。特に、ガラス転位
温度より１０℃から２０℃高温とするのがよい。例えば
ＰＥＮであれば１１３℃、ＰＥＴであれば８０℃がガラ
ス転位温度であるので、その温度から１０℃から２０℃
高温で、３分程度熱処理を行う。収縮ベークによって、
可撓性絶縁フィルム２ａの基材を１％〜３％程度収縮さ
せ、摺動しても不必要な撓みの生じない、最適なテンシ
ョンを得る処理を行う。収縮させすぎると、可撓性導電
フィルム２が硬くなってしまうので、２％程度にとどめ
るのが好適である。

【００５７】次に、対向電極フィルム２と基板１の間に
は、水分を除去した乾燥空気や、窒素ガスを封入すると
よい。内部のエアーが水分を含んでいると、ＴＦＴ４ａ
は常にこの空気雰囲気中に晒されることになるため、劣
化や特性シフトを招くこととなる。そこで本実施形態に
おいては、対向電極フィルム２と基板１およびシール剤
３で囲まれた空間に、水分を含まない窒素ガスを封入す
ることとした。これによって、ＴＦＴ４ａの水分による
劣化、特性シフトを防ぐことができる。ここで、封入す
るガスは窒素に限らず、基板１上の構造や対向電極フィ
ルム２面と反応しない不活性なガスであれば良い。ＴＦ
Ｔ４ａへの水分の侵入を避け、反応を促進しないガスと
して乾燥空気でもよいが、酸素が混入するため、窒素の
方が好適である。また、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等のいわゆる
不活性元素よりなる気体でもよいが、本実施形態では、
より安価で実施できる窒素を採用した。

【００５８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明は、基板と
可撓性導電フィルムとの離間距離を１５μｍ以上とする
ので、封入されるエアー量のばらつきを抑え、センシン
グ感度のばらつきを抑えることができる。また、ギャッ
プが狭すぎることによるシール剤３の未硬化を防止し、
対向電極フィルム２が剥がれたり外気がセンサ内部に進
入することに起因する信頼性の低下を防止することがで
きる。また、対向電極フィルム２を貼り付ける際に、中
央付近で基板１と密着してしまう不良を低減させ、製造
歩留まりを向上させることができる。

【００５９】また、基板と可撓性導電フィルムとの離間
距離を４０μｍ以下とするので、センサ内部に封入され
るエアーが多すぎて、センシング感度が著しく低下する
不具合を防止することができる。

【００６０】また、シール剤に混入されたファイバ樹脂
によって基板と可撓性導電フィルムとの離間距離を決定
するので、ＬＣＤ等に比較して広い離間距離であって
も、誤差を小さく製造することができる。離間距離の誤
差を小さくすることによって、センシング感度の誤差も
小さくすることができる。

【００６１】また、本発明の製造方法によれば、量産に
おいても均一なギャップを再現性よく製造できる。対向
電極フィルム２を貼り付けるシール剤３に２５μｍの径
の樹脂ファイバを混入するので、センサ内の封入物が気
体であっても、均一なギャップが得られ、安定生産が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための平面図である。

【図２】本発明を説明するための断面図である。

【図３】本発明を説明するための分解斜視図である。

【図４】本発明を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）
断面図である。

【図５】本発明を説明するための（ａ）断面図、（ｂ）
動作回路図である。

【図６】本発明を説明する断面図である。

【図７】本発明を説明する断面図である。

【図８】本発明を説明する平面図である。

【図９】本発明を説明する平面図である。

【図１０】本発明を説明する平面図である。

【図１１】本発明を説明する断面図である。

【図１２】本発明を説明する断面図である。

【図１３】本発明を説明する断面図である。

【図１４】従来技術を説明するための（ａ）平面図、
（ｂ）断面図、（ｃ）断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F051 AB06 BA08 2F063 AA43 BA29 BB01 BB08 BD05 BD11 CA08 DA02 DA05 DC08 DD07 FA08 FA18 NA06 5B047 AA25 BB04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けられた単位検出素子と、 前記基板とシール剤により固着され、前記基板と相対向
   して設けられた可撓性導電フィルムとを有する面圧分布
   センサにおいて、 前記基板と前記可撓性導電フィルムとの離間距離を１５
   μｍ以上４０μｍ以下とすることを特徴とする面圧分布
   センサ。
2. 【請求項２】 前記単位検出素子は、前記基板上にマト
   リクス状に配置され、スイッチング素子とこれに接続さ
   れた接触電極を有し、 前記接触電極と前記可撓性導電フィルムとの導通の有無
   を前記スイッチング素子を順次オンすることによって面
   圧分布を計測することを特徴とする請求項１に記載の面
   圧分布センサ。
3. 【請求項３】 前記シール剤にはファイバ樹脂が混入さ
   れ、前記ファイバ樹脂によって前記基板と前記可撓性導
   電フィルムとの離間距離を決定することを特徴とする請
   求項１に記載の面圧分布センサ。
4. 【請求項４】 前記ファイバ樹脂は１５μｍ以上４０μ
   ｍ以下の径であることを特徴とする請求項３に記載の面
   圧分布センサ。
5. 【請求項５】 前記シール剤の内側に配置する流れ止め
   手段と、前記シール剤の内側に配置するコンタクトパッ
   ドとを具備することを特徴とする請求項１に記載の面圧
   分布センサ。
6. 【請求項６】 基板上に単位検出素子を形成する工程
   と、 前記基板周囲に流れ止め手段を形成する工程と、 前記流れ止め手段の外周にファイバ樹脂を混入したシー
   ル剤を塗布する工程と、 前記基板と相対向して１５μｍ以上４０μｍ以下の離間
   距離で可撓性導電フィルムを貼り付ける工程とを具備す
   ることを特徴とする面圧分布センサの製造方法。
7. 【請求項７】 前記可撓性導電フィルムの貼り付け工程
   において、前記基板と前記可撓性導電フィルムとの間に
   エアーが封入されることを特徴とする請求項６に記載の
   面圧分布センサの製造方法。
8. 【請求項８】 前記単位検出素子の形成工程は、前記基
   板上にマトリクス状に複数のスイッチング素子を形成す
   る工程と、 前記スイッチング素子上に前記スイッチング素子に接続
   された接触電極を形成する工程とを有することを特徴と
   する請求項６に記載の面圧分布センサの製造方法。