JP2006145318A - Pressure sensitive sensor unit, and its manufacturing method - Google Patents
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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。 The present invention relates to a pressure-sensitive sensor unit and a manufacturing method thereof, and more particularly, a pressure-sensitive sensor integrated circuit chip including a plurality of pressure-sensitive cells including a contact electrode and a thin film transistor for selecting a contact electrode for selecting the contact electrode; The present invention relates to a pressure-sensitive sensor unit including a conductive sheet attached to the surface of a pressure-sensitive sensor integrated circuit chip and brought into contact with the pressure of the contact electrode, and a manufacturing method thereof.
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。 In recent years, fingerprint sensors that detect human fingerprints have attracted attention as identity verification means when using electronic devices such as personal computers. A fingerprint sensor that is currently popular is an optical type in which a fingertip is pressed against the glass surface of a sensor panel, light is irradiated to the pressed fingertip portion, and the reflected light is read by a light receiving means such as a CCD. Most of the things. However, the optical fingerprint sensor is not only difficult to reduce in size and thickness, but also has a problem of high manufacturing cost.
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。
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。 However, a mounting technology for a fingerprint sensor using the active matrix TFT substrate described above has not been proposed. In particular, it has not been proposed how to attach a conductive sheet to a TFT substrate.
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。 Therefore, the main characteristic configuration of the present invention is as follows. That is, the pressure-sensitive sensor unit of the present invention has a plurality of pressure-sensitive cells including a contact electrode and a contact electrode selection thin film transistor for selecting the contact electrode, and a terminal from which a detection signal is output from the pressure-sensitive cell. A pressure-sensitive sensor integrated circuit chip having a group, a conductive sheet that contacts the contact electrode when pressed, and an upper frame and a lower frame, and the pressure sensitivity is obtained by fitting the upper frame and the lower frame together A storage case in which a sensor integrated circuit chip and the conductive sheet are stored, and a packing inserted between the conductive sheet and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip are provided.
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。 The pressure-sensitive sensor unit according to the present invention is characterized in that a moisture-proof resin is filled between the conductive sheet and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip and outside the packing.
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。 In the method of manufacturing a pressure-sensitive sensor unit according to the present invention, a plurality of pressure-sensitive cells each including a contact electrode and a thin film transistor for selecting a contact electrode for selecting the contact electrode are arranged, and a detection signal is output from the pressure-sensitive cell. A pressure-sensitive sensor integrated circuit chip having a terminal group, a packing is disposed on the surface of the previous pressure-sensitive sensor integrated circuit chip, a conductive sheet is further disposed on the packing, and an upper frame and a lower frame Thus, the upper frame and the lower frame are fitted together with the conductive sheet, the packing, and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip interposed therebetween.
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。 The pressure-sensitive sensor unit manufacturing method of the present invention is characterized in that a moisture-proof resin is filled between the conductive sheet and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip and outside the packing.
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。 The pressure-sensitive sensor unit and the manufacturing method thereof according to the present invention are electrically conductive by inserting a packing between the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip and the conductive sheet without using an adhesive, and fitting the upper frame and the lower frame. Since the sheet is bonded to the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip, the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the complicated process for apply | coating and hardening an adhesive agent is reduced, manufacturing cost can be held down.
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。 Furthermore, since the packing does not cause curing shrinkage at the time of curing unlike an adhesive, the gap between the conductive sheet and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip can be maintained at a constant distance. That is, since the bending of the conductive sheet can be prevented, the reliability of the fingerprint sensor is improved.
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。 Further, the moisture resistance and strength of the pressure sensitive sensor unit can be improved by filling the outer side of the packing with the moisture-proof resin between the conductive sheet and the pressure sensitive sensor integrated circuit chip.
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。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the structure of the pressure-sensitive sensor panel according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view of the pressure-sensitive sensor panel.
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。
The pressure sensitive sensor panel 1 forms an amorphous silicon film on an
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。
The
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。
In the case of detecting a fingerprint pattern, the interval between the
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。
Further, on the
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。
FIG. 2 shows an enlarged view of the pressure sensitive cell of the pressure sensitive sensor panel 1 shown in FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. In the
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。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the pressure-sensitive sensor panel 1 shown in FIG. The
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。
Now, when the finger F is put on the pressure-sensitive sensor panel 1 configured as described above and pressed lightly, the entire
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。
In the circuit shown in FIG. 3, the Y-
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。
Then, the conductive sheet is formed at the portion where the
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。
The detector 22 takes in the potentials of the detection points D 1 , D 2 , D 3 ,. By sequentially switching the scanning signals from the
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。
Next, the
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。
The
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。
A ring-shaped
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。
According to this embodiment, the distance (gap) between them can be kept constant by the ring-shaped
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。
In addition, as shown in FIG. 6, a moisture-
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。
In addition, since the distance (gap) between the
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。
The moisture-
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。
Note that the pressure-
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。
Furthermore, there is a problem that it is difficult to uniformly apply the adhesive 130 along the edge of the pressure-sensitive sensor integrated
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure
Claims (4)
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。 A pressure-sensitive sensor integrated circuit chip comprising a plurality of pressure-sensitive cells each including a contact electrode and a thin film transistor for selecting a contact electrode for selecting the contact electrode, and a terminal group from which a detection signal from the pressure-sensitive cell is output; ,
A conductive sheet that contacts the contact electrode by pressing;
A storage case for storing the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip and the conductive sheet by fitting the upper frame and the lower frame;
A pressure-sensitive sensor unit comprising a packing inserted between the conductive sheet and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip.
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。 A pressure-sensitive sensor integrated circuit chip comprising a plurality of pressure-sensitive cells each having a contact electrode and a thin film transistor for selecting a contact electrode for selecting the contact electrode, and having a terminal group for outputting a detection signal from the pressure-sensitive cell. Prepare
Placing a packing on the surface of the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip in the previous period, and further placing a conductive sheet on the packing,
A method of manufacturing a pressure-sensitive sensor unit, wherein the upper frame and the lower frame are fitted together with the upper frame and the lower frame sandwiching the conductive sheet, the packing, and the pressure-sensitive sensor integrated circuit chip.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004334084A JP2006145318A (en) | 2004-11-18 | 2004-11-18 | Pressure sensitive sensor unit, and its manufacturing method |
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---|---|---|---|---|
JP2016008882A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor device |
CN105352634A (en) * | 2015-12-02 | 2016-02-24 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | Integrated piezoelectric type universal impact sensor and manufacture method for piezoelectric sensing member |
-
2004
- 2004-11-18 JP JP2004334084A patent/JP2006145318A/en active Pending
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