JP2004012182A

JP2004012182A - 面圧分布センサ

Info

Publication number: JP2004012182A
Application number: JP2002162939A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimizu; 清水　真; Masashi Mitsui; 三井　雅志; Hiroyuki Ueda; 上田　博之
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】面圧分布センサにおいて対向電極フィルムと基板の間に空気層を封入すると、水分によりＴＦＴが劣化したり、気圧の変化によって空気層の体積が変化し、適切なセンサリングが行えない問題がある。
【解決手段】対向電極フィルムと基板の間に導電体含有層を充填する。導体物含有層は、圧電粒子を散在させた不活性ガスまたは、導電粒子を混入した絶縁性樹脂である。これにより、水分によるＴＦＴの劣化を防止でき、長時間の使用による対向電極フィルムの可撓性が劣化しても最適なギャップを確保できる。
【選択図】　　図６

Description

【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１５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１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）（ｃ）は図１５（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２０４ｂとを有する。単位検出素子２０４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ＩＴＯ（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２０２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２０２が固着される。
【０００８】
図１５（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２０４ｂ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およびシール剤とで囲まれた空間には、導体物含有層が封入されている面圧分布センサである。
【００１２】
更に、導体物含有層は、気体中に圧電粒子を散在したものである。
【００１３】
更に、導体物含有層は、反応を促進しない不活性な気体中に圧電粒子を散在したものである。
【００１４】
更に、不活性な気体は、窒素または乾燥空気または不活性元素を含む気体のいずれかである。
【００１５】
更に、導体物含有層は、絶縁樹脂に導電粒子を混入した層である。
【００１６】
更に、絶縁樹脂は、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂である。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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（ＴＦＴ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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ＴＦＴ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（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により形成される。
【００２４】
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。
【００２５】
コンタクト６は、対向電極フィルム２にＧＮＤ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。
【００２６】
外部端子７には、図示しないＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を接続して外部回路と接続される。
【００２７】
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ＴＦＴ４ａ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４ｂ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１３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ＩＴＯよりなる接触電極４ｂが配置されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
対向電極フィルム２の導電膜２ｂは抵抗１５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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図２で示す如く、基板１と対向電極フィルム２とはギャップＧをもって離間されており、本発明においてはこの空間に導体物含有層１０を充填する。ギャップＧ内部が水分を含んだ空気などである場合、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で囲まれた空間を導体物含有層で充填することとした。
【００３６】
図６に本発明の第１の実施の形態を示す。本実施形態の導体物含有層１０とは、反応を促進しない不活性な気体１１５中に圧電粒子１１２を散在させたものである（図６（ａ））。
【００３７】
ここで、圧電粒子１１２とは、導電性の球形の剛体１１３の周囲を柔らかい絶縁フィルム１１４で覆ったものをいう。これをＴＦＴ４ａの接触電極４ｂと対向電極フィルム２の間に配置すると、周囲が絶縁フィルム１１４であるため通常は絶縁物となる（図６（ｂ））。しかし、センサリング時に外部から圧力Ｐが加わり、接触電極４ｂと対向電極フィルム２に挟まれると、柔らかい絶縁フィルム１１４が押圧されて薄くなる（図６（ｃ））。つまり、対向電極フィルム２と接触電極４ｂ間の抵抗が剛体１１３の抵抗に近づいて小さくなり、電流が流れる構造を有するものである。
【００３８】
本実施形態では流れ止め手段で囲まれたセンサ部に窒素ガス１１５を封入し、この圧電粒子１１２を散在させる。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。ＴＦＴ４ａ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。
【００３９】
ここで、圧電粒子１１２の粒径をギャップＧと同等にすれば、圧電粒子１１２自体をスペーサとしても利用できるので、ギャップＧがより均一にでき、また長時間の使用で例えば対向電極フィルム２の可撓性が劣化して撓みが生じた場合でも、ギャップＧが確保できるため、非接触であるのに導通状態となる不具合を回避することができる。また、ギャップＧ間の制御が容易となり、製造が容易と成る利点も有する。
【００４０】
図７には、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施形態では、図のごとく対向電極フィルム２と基板１およびシール剤３で囲まれた空間に、シリコン系またはエポキシ系樹脂１１０に導電粒子１１１を混入した導体物含有層１０を充填するものである。導電粒子１１１は、非接触時に導通しない程度の割合で混入されており、通常は絶縁で外圧がかかったときに導電粒子１１１が集中して導通状態となるものである。これにより、界面からの外気の侵入を防げるので、ＴＦＴ４ａの水分や酸化による腐食を防ぐことができる。
【００４１】
また、導体物含有層１０は、樹脂であり、気圧が変化しても体積変化がないため、外部の条件によらず最適なセンサリングが可能となる。
【００４２】
更に、ＴＦＴ４ａを保護することもできる。例えば空気層であると、センサリング時に対向電極フィルム２と、ＴＦＴ４ａとが直接接触するが、導体物含有層７であれば、樹脂に含まれる導電粒子を介在して電気的に接触するため、ＴＦＴ４ａに対する外力が緩和できることになる。
【００４３】
ギャップＧは、上記の第１の実施の形態の如く、内部にガス１１５が封入される場合でも最適な値を確保できるように、ギャップ材に樹脂ファイバが混入されているが、更に樹脂で充填することにより、ギャップＧは常に最適値に保たれる。また長時間の使用で例えば対向電極フィルム２の可撓性が劣化して撓みが生じた場合でも、ギャップＧが確保できるため、非接触であるのに導通状態となる不具合を回避することができる。また、ギャップＧ間の制御が容易となるので製造が容易となる利点も有する。
【００４４】
次に、図８から図１１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。
【００４５】
工程１：図８（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８（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８には不図示）を形成する。コンタクトパッド６ａは基板１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。
【００４６】
工程２：次に、図９に示す如く、前記基板１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。
【００４７】
工程３：次に、図１０に示す如く、流れ止め手段５の外側を囲んでギャップＧ厚みとなる例えば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６ａ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。
【００４８】
工程４：次に、図１１に示す如く、水分を含まない窒素雰囲気中で流れ止め手段５で囲われたセンサ部に圧電粒子を散在させる。または、Ａｕ，Ａｇ等の導電粒子が混入されたシリコン系またはエポキシ系の樹脂を封入してもよい。その後、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との間の余分なガスが抜ける。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又は圧電粒子の径あるいは充填された樹脂層に従って最適化される。本実施形態の場合は例えば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。
【００４９】
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１２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１２（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、特に導体物含有層１０にガスを用いる場合には、図１２（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。
【００５０】
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、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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と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はファイバ樹脂の径または圧電粒子の径で決定しつつ、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、図１３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１３（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。
【００５６】
また、コンタクト６をシール剤３の内側に配置すれば、図１３（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。
【００５７】
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、ギャップＧ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、ギャップＧのコントロールが不正確となる。
【００５８】
また、ローラー５１の圧力は１００ｇ／ｃｍ^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〜３０００ｇ程度が最適である。
【００５９】
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、センシング時には指を摺動するため、特に気体と圧電粒子が充填される場合においては図１４に示すように、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。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、信頼性の高い面圧分布センサを提供できる利点を有する。
【００６１】
つまり、対向電極フィルム２と基板１およびシール剤４で囲まれた空間を、導体物含有層で充填するものである。導体物含有層として、窒素ガス中に圧電粒子を散在させたものを採用する。不活性ガスで充填することで、ＴＦＴの酸素または水分による劣化が抑制できる。
【００６２】
窒素ガスに代えて乾燥空気や他の不活性ガスでも水分による劣化を防げるが、窒素であれば、安価なコストで実現できる。また、空気であっても圧電粒子が混入する分ＴＦＴと接触する空気量が減るので空気を封入した場合と比較して水分による劣化を防げる。更に水分による劣化を防止できる利点を有する。
【００６３】
更に、圧電粒子の粒径をギャップと同等にすれば、圧電粒子がスペーサとなるので、ギャップＧがより均一にでき、長時間の使用により対向電極フィルム２の可撓性が劣化しても非接触による導通状態となる不具合を防ぐことができる。
【００６４】
また、導体物含有層として、対向電極フィルム２と基板１およびシール剤４で囲まれた空間に、導電粒子を混入したシリコン系またはエポキシ系樹脂を充填してもよい。これにより、第１に、界面からの外気の侵入を防げるので、ＴＦＴ４ａの水分や酸化による腐食を防ぐことができる。
【００６５】
第２に、導体物含有層７は、気圧が変化しても体積変化がないため、外部の条件によらず最適なセンサリングが可能となる。
【００６６】
第３に、ＴＦＴ４ａを保護することもできる。例えば空気層であると、センサリング時に対向電極フィルム２と、ＴＦＴ４ａとが直接接触するが、導体物含有層７であれば、樹脂に含まれる導電粒子を介在して接触するため、ＴＦＴ４ａに対する外力が緩和できることになる。
【００６７】
第４に、樹脂で充填することにより、ギャップＧは常に最適値に保たれる。また長時間の使用で例えば対向電極フィルム２の可撓性が劣化して撓みが生じた場合でも、ギャップＧが確保できるため、非接触であるのに導通状態となる不具合を回避することができる。また、ギャップＧの制御も容易となり製造が容易となる利点を有する。
【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】本発明を説明するための断面図である。
【図７】本発明を説明するための断面図である。
【図８】本発明を説明するための断面図である。
【図９】本発明を説明するための平面図である。
【図１０】本発明を説明するための平面図である。
【図１１】本発明を説明するための平面図である。
【図１２】本発明を説明するための断面図である。
【図１３】本発明を説明するための断面図である。
【図１４】本発明を説明するための断面図である。
【図１５】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。

Claims

基板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およびシール剤とで囲まれた空間には、導体物含有層が封入されていることを特徴とする面圧分布センサ。
前記導体物含有層は、気体中に圧電粒子を散在したものであることを特徴とする請求項１に記載の面圧分布センサ。
前記導体物含有層は、反応を促進しない不活性な気体中に圧電粒子を散在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。
前不活性な気体は、窒素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。
前記不活性な気体は、乾燥空気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。
前記不活性な気体は、不活性元素を含むことを特徴とする請求項３に記載の面圧分布センサ。
前記導体物含有層は、絶縁樹脂に導電粒子を混入した層であることを特徴とする請求項１に記載の面圧分布センサ。
前記絶縁樹脂は、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の面圧分布センサ。