CN111831169A - 静电电容型面板传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能良好地进行由配置在静电电容型面板传感器的下部的加热器或冷却器对于载放在静电电容型面板传感器的上部的检测对象物的热传导的静电电容型面板传感器。发送电极线组图案的发送电极线(11)与接收电极线组图案的接收电极线(12)正交并隔开间隔地配置于PET薄膜(10)，在呈矩阵状地形成发送电极线和接收电极线的交叉点的传感器基板(2)上检测检测对象物的静电电容变化，在载放有检测对象物的PET薄膜的表面侧配置有接收电极线组图案的接收电极线，在PET薄膜的背面侧配置有发送电极线组图案的发送电极线，在发送电极线组图案的发送电极线的背面侧还配置有导电板(18)。此外，使发送电极线的线宽大于接收电极线的线宽。
Description
技术领域
本发明涉及能良好地进行由配置在静电电容型面板传感器的下部的加热器或冷却器对于载放在静电电容型面板传感器的上部的检测对象物的热传导的静电电容型面板传感器。
背景技术
静电电容型面板传感器多用于输入输出设备。静电电容型面板传感器具有能在传感器表面上使用玻璃、亚克力等厚硬的装饰面板这样的优点。静电电容型面板传感器将在竖直和水平方向上形成图案后的透明电极组合，若将手指靠近传感器面板的表面，则在靠近的部分的电极上发生电容变化，通过检测该电容变化来确定手指的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016－50245号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
静电电容型触摸面板能用作为配置于展示架的商品架或仓库货架的上表面，并对载放于该静电电容型面板传感器的上表面的商品等的检测对象物进行检测的静电电容型面板传感器。这里，在将静电电容型触摸面板设置于商品架等的情况下，在由于板状的强化玻璃而使商品架具有刚性及强度时，该强化玻璃的介电常数较高，因此即使在静电电容型面板传感器的上表面载放有检测对象物，位移电流也会被引入钢化玻璃侧，向检测对象物侧的位移电流的流动减少，静电电容变化变小。其结果是，存在对于检测对象物的检测灵敏度较低的问题。
为了解决该问题，静电电容型面板传感器中，在呈矩阵状地形成发送电极线和接收电极线的交叉点的传感器基板的下部，设置由泡沫ABS等形成的空气层。
然而，若设置该空气层，则存在以下问题：在商品架上设置加热器或冷却器的情况下，加热器或冷却器和静电电容型面板传感器上的检测对象物之间的厚度较大，因此对于检测对象物的热传导较差。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种静电电容型面板传感器，能良好地进行由配置在静电电容型面板传感器的下部的加热器或冷却器对于载放在静电电容型面板传感器的上部的检测对象物的热传导。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题达到本发明的目的，本发明所涉及的静电电容型面板传感器的特征在于，发送电极线组图案的发送电极线与接收电极线组图案的接收电极线正交并且隔开间隔地配置于电极片的表面和背面，检测在呈矩阵状地形成所述发送电极线和所述接收电极线的交叉点的传感器基板上载放有检测对象物时的各交叉点的静电电容变化，在载放有所述检测对象物的所述电极片的表面侧配置有接收电极线组图案的接收电极线，在所述电极片的背面侧配置有发送电极线组图案的发送电极线，在发送电极线组图案的发送电极线的背面侧还配置有导电板。
此外，本发明所涉及的静电电容型面板传感器的特征在于，在上述发明中，所述发送电极线的线宽大于所述接收电极线的线宽。
此外，本发明所涉及的静电电容型面板传感器的特征在于，在上述发明中，所述发送电极线的线宽是网格图案。
此外，本发明所涉及的静电电容型面板传感器的特征在于，在上述发明中，所述检测对象物是陈列在商品架上的商品，所述传感器基板配置于所述商品架上，在所述商品架的上表面侧，配置有加热器或冷却器。
此外，本发明所涉及的静电电容型面板传感器的特征在于，在上述发明中，包括：基准信号生成部，该基准信号生成部使用输入至所述发送电极线的发送信号，来生成与所述发送信号相位相同并且具有由与未载放有所述检测对象物时的所述交叉点的静电电容相等的静电电容钝化后的波形的基准信号；以及差动放大器，该差动放大器将对来自所述接收电极线的接收信号与所述基准信号的差分进行放大后得到的信号作为检测信号进行输出。
发明效果
根据本发明，能良好地进行由配置在静电电容型面板传感器的下部的加热器或冷却器对于载放在静电电容型面板传感器的上部的检测对象物的热传导。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的静电电容型面板传感器的整体结构的立体图。
图2是示出图1所示的静电电容型面板传感器的剖面结构的图。
图3是示出传感器基板中的发送电极线和接收电极线的配置关系的图。
图4是示出传感器基板上的驱动电路的一个示例的电路图。
图5是示出基于静电电容型面板传感器的检测值生成的底面形状图像的一个示例的图。
图6是示出发送电极线和接收电极线的交叉点附近的电力线及电流的流动的图。
图7是示出使发送电极线的宽度比接收电极线的宽度更大的一个示例的图。
图8是示出使发送电极线成为网格图案的一个示例的图。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
<整体结构>
图1是表示本发明的实施方式的静电电容型面板传感器1的整体结构的立体图。此外，图2是示出图1所示的静电电容型面板传感器1的剖面结构的图。另外，静电电容型面板传感器1是根据静电电容的变化来检测载放于表面侧(+Z方向)的检测对象物的有无的传感器。例如，检测载放于展示架的商品架上的罐装饮料、塑料瓶、烟草、药等商品的有无。如图1所示，静电电容型面板传感器1是具有载放有检测对象物的检测区域E和矩阵驱动部EA的传感器基板2。
如图2所示，传感器基板2中，在电极片即PET薄膜10的背面(-Z方向)上绘制有由多个发送电极线11构成的发送电极线图案，在表面上绘制有由多个接收电极线12构成的接收电极线图案。多个发送电极线11在X方向上延伸并以规定的间距平行配置。多个发送电极线12在Y方向上延伸并以规定的间距平行配置。多个发送电极线11和多个接收电极线12以PET薄膜10的厚度的间隔隔开配置，从Z方向观察时，多个发送电极线11和多个接收电极线12的交叉点呈矩阵状地配置。静电电容型面板传感器1通过检测在各交叉点的静电容量变化，并生成二维的静电电容变化图像，从而能检测载放于上部的检测对象物的有无。
在接收电极线图案的表面侧和发送电极线图案的背面侧分别经由双面胶13、15分别层叠有作为保护膜的PET薄膜14、16。
并且，在PET薄膜16的背面侧(-Z方向)上经由双面胶17配置有导电板18。该导电板18是为了将热量从下部(-Z方向)传递到上部而设置的。将导电板18设为平板是为了将热量均匀地传递到上部的传感器基板2。导电板18例如是铝。
另外，传感器基板2经由连接器1a与检测部3相连接。检测部3将发送信号输出至发送电极线11，并接收从接收电极线12输出的检测信号来检测有无检测对象物。
<检测动作>
接着，对静电电容型面板传感器1的动作进行说明。如图3所示，静电电容型面板传感器1中，夹着PET薄膜10，多个发送电极线11及多个接收电极线12正交地配置。
如图4所示，多个发送电极线11及多个接收电极线12正交的交叉点以PET薄膜10的厚度的间隔隔开，因此产生耦合电容Ce。在该状态下，检测部3若在发送电极线11上施加30V的矩形波信号Si，则从接收电极线12输出与各交叉点相对应的检测信号SB。
从检测部3输入的发送信号即矩形波信号Si经由选择器20输出至各发送电极线11。此时，矩形波信号Si被放大器21放大。从各接收电极线12经由选择器22输出与各发送电极线11的各交叉点上产生的检测信号，之后将被放大器23放大的检测信号SB输出至差动放大器31的+端。
另一方面，在增益调整放大器30中，对经由与发送线11a相连接的具有静电电容Cc的电容器33的发送信号Si进行放大，将该放大后的校正信号SC作为基准信号输出至差动放大器31的-端。另外，校正信号SC是对在静电电容型面板传感器1的表面未载放检测对象物的状态下的检测信号SB0进行模拟的信号，增益调整放大器30中，对经由电容器33输入的发送信号Si的增益进行调整。
差动放大器31将对从检测信号SB减去校正信号SC后的差分进行放大后得到的检测信号SA输出至检测部3。
电容器33、增益调整放大器30作为基准信号生成部起作用，在不设置该基准信号生成部及差动放大器31的情况下，直接将检测信号SB输出至检测部3。这里，若将载放有检测对象物的状态下的检测信号SB作为检测信号SB1,将未载放有检测对象物的状态下的检测信号SB作为检测信号SB0，则检测部3基于检测信号SB0与检测信号SB1的差ΔSB来检测有无载放检测对象物。这里，在检测对象物是烟草等介电常数较低的情况下，静电电容变化较小，该差ΔSB极小。因此，在增大放大器23的增益，或者将放大器设置在高级来使增益变大的情况下，会超过检测部3的A/D转换输入的动态范围，无法检测有无检测对象物。
因此，本实施方式中，设置基准信号生成部及差动放大器31来生成校正信号SC，差动放大器31将对由检测信号SB减去校正信号SC后的信号进行放大后得到的检测信号SA输出至检测部3。校正信号SC是接近于检测信号SB0的值。检测信号SA0是由检测信号SB0减去校正信号SC并进行了放大后得到的信号，检测信号SA1是由检测信号SB1减去校正信号SC并进行了放大后得到的信号。该检测信号SA0与检测信号SA1之差ΔSA是充分收敛于A/D转换输入的动态范围内的值，并且是将差ΔSB放大后得到的值。由此，即使在检测对象物为烟草等介电常数较低的检测对象物且静电电容变化较小的情况下，也能在A/D转换输入的动态范围内提高检测灵敏度。
图5是示出基于检测信号SA的值生成的底面形状图像D的一个示例的图。该底面形状图像D是XY平面的二维图像。图5中，示出将烟草载放于静电电容型面板传感器1上时的底面形状图像D。在底面形状图像D内的与塑料瓶的底面相对应的二维位置上出现图像Da。检测部3将该底面形状图像D输出至使用该底面形状图像D的未图示的外部装置。
<检测动作的详细情况>
图6是示出在图4所示的交叉点即A部的发送电极线11和接收电极线12之间生成的电力线状态及电流流动的图。首先，从检测部3发送来的矩形波信号Si作为输入电流i在发送电极线11中流过。输入电流i在接收电极线12的交叉点经由耦合电容Ce产生的位移电流量即输出电流i0在接收电极线12中流过。这里，发送电极线11与接收电极线12之间的电力线在将检测对象物100载放于静电电容型面板传感器1的上部时，对于检测对象物100侧的电力线增大，微小的位移电流量作为漏电流i1流过检测对象物100。其结果是，在接收电极线12中流过的输出电流成为从输出电流i0减去漏电流i1部分后得到的输出电流(i0-i1)。该差是上述的差ΔSB。
另一方面，发送线11a与电容器33相连接，经由了该电容器33的位移电流(校正电流)量作为输出电流i0’流向增益调整放大器30侧。其结果是，差动放大器31在未载放有检测对象物100时的检测信号SA0是由输出电流i0减去输出电流i0’并以规定增益G进行放大后得到的值。此外，载放有检测对象物100时的检测电流SA1是由输出电流i0减去漏电流i1及输出电流i0’并以规定增益G进行放大后得到的值。这里，若输出电流i0与输出电流i0’的值是接近的值，则检测电流SA0几乎为0，检测电流SA1为(-i1)，只能检测出在检测对象物100中流过的漏电流i1。
另外，增益调整放大器30的增益能根据载放于静电电容型面板传感器1的检测对象物100的介电常数或形状等来预先设定。在检测对象物100的介电常数较低，差ΔSB较小的情况下，可以预先调整增益以使得输出电流i0与输出电流i0’的值接近，在检测对象物100的介电常数较高，差ΔSB较大的情况下，可以预先调整增益以使得输出电流i0’的值小于输出电流i0。也就是说，调整增益以使得差ΔSA收敛在A/D转换输入的动态范围内，并且成为较大的值。
<发送电极线的结构>
如图7所示，传感器基板2在PET薄膜10的表面形成有形成了接收电极线12的接收电极线组图案，在PET薄膜10的背面形成有形成了发送电极线11的发送电极线组图案。
而且，在发送电极线组图案的下部配置有导电板18。因此，来自发送电极线11的电力线引入导电板18的量变多，对于配置于上部的检测对象物100的静电电容变化变小。
因此，本实施方式中，使发送电极线11的线宽W2大于接收电极线12的线宽W1，利用该发送电极线11进行对下部的屏蔽，抑制电力线从发送电极线11集中到下部的导电板18的情况。
图8是示出发送电极线11和接收电极线12的图案的一个示例的图。如图8所示，发送电极线11几乎对形成有发送电极线组图案的平面进行屏蔽。发送电极线11可以是矩形的实心电极图案，但为了减少用于形成发送电极线组图案的墨水量，设为网格图案。另外，发送电极线11的中央部分11b中，网格的线宽比其他网格的线宽要粗。作为该网格图案的发送电极线组图案的面积相对于PET薄膜10的检测区域的面积的比设为50％左右。也就是说，墨水量是实心的电极图案的一半即可。
另外，关于发送电极线组图案的形成，在电极图案是网格图案时，由加成法形成，在电极图案是实心的电极图案时，由减成法形成。
另外，上述的实施方式中，将电容器33与发送线11a直接连接，从发送线11a直接获取矩形波信号Si，但不限于此，也可以在放大器21的后级即检测区域E外设置与发送电极线11正交的校正电极线，并且在各发送电极线11与校正电极线之间分别设置电容器，并经由校正电极线获取矩形波信号Si。
此外，也可以设置实心的布线图案即平板校正电极线来代替校正电极线，能在发送电极线11与平板校正电极线之间分别进行静电耦合，分别生成静电电容。另外，布线图案即平板校正电极线形成于将发送电极线组图案和接收电极线组图案形成在表面和背面的PET薄膜10的接收电极线组图案侧。此外，平板校正电极线与校正电极线相同，设置于放大器21的后级即检测区域E外。
并且，上述的实施方式中，根据载放于静电电容型面板传感器1的检测对象物来调整增益调整放大器30的增益，但也可以将多个不同的电容器预先与发送线11a相连接，通过选择器来选择与载放于静电电容型面板传感器1的检测对象物相对应的多个电容器，将经过了所选择的电容器的矩形波信号Si输入至增益调整放大器30。在该情况下，可以仅进行选择器的选择设定，而不调整增益调整放大器30。
另外，本实施方式及变形例所示出的静电电容型面板传感器1还能适用于展示架的商品架或仓库架以外。例如，通过在传送带等的传输路径上设置静电电容型面板传感器1，从而能检测在加热或冷却的状态下传送的物品的形状、材料。
另外，上述的实施方式及变形例中图示的各结构是功能概述，不一定必须如图所示进行物理配置。也就是说，各装置和结构要素的分开或组合的方式不限于图中所示的方式，并且根据各种使用状况等能将其全部或一部分在功能上或物理上以任意单元进行分开或组合。
标号说明
1 静电电容型面板传感器
1a 连接器
2 传感器基板
3 检测部
10、14、16 PET薄膜
11 发送电极线
11a 发送线
11b 中央部分
12 接收电极线
13、15、17 双面胶
18 导电板
20、22 选择器
21 23 放大器
30 增益调整放大器
31 差动放大器
33 电容器
100 检测对象物
Cc 静电电容
Ce 耦合电容
D 底面形状图像
Da 图像
E 检测区域
EA 矩阵驱动部
G 规定增益
i 输入电流
i0、i0’ 输出电流
i1 漏电流
SA、SA0、SA1、SB、SB0、SB1 检测信号
SC 校正信号
Si 矩形波信号
W1、W2 线宽
ΔSA、ΔSB 差
Claims (5)
1.一种静电电容型面板传感器，发送电极线组图案的发送电极线与接收电极线组图案的接收电极线正交并且隔开间隔地配置于电极片的表面和背面，检测在呈矩阵状地形成有所述发送电极线和所述接收电极线的交叉点的传感器基板上载放有检测对象物时的各交叉点的静电电容变化，其特征在于，
在载放有所述检测对象物的所述电极片的表面侧配置有接收电极线组图案的接收电极线，
在所述电极片的背面侧配置有发送电极线组图案的发送电极线，
在发送电极线组图案的发送电极线的背面侧还配置有导电板。
2.如权利要求1所述的静电电容型面板传感器，其特征在于，
所述发送电极线的线宽大于所述接收电极线的线宽。
3.如权利要求2所述的静电电容型面板传感器，其特征在于，
所述发送电极线的线宽是网格图案。
4.如权利要求1至3中任一项所述的静电电容型面板传感器，其特征在于，
所述检测对象物是陈列在商品架上的商品，所述传感器基板配置于所述商品架上，在所述商品架的上表面侧，配置有加热器或冷却器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的静电电容型面板传感器，其特征在于，包括：
基准信号生成部，该基准信号生成部使用输入至所述发送电极线的发送信号，来生成与所述发送信号相位相同并且具有由与未载放有所述检测对象物时的所述交叉点的静电电容相等的静电电容钝化后的波形的基准信号；以及
差动放大器，该差动放大器将对来自所述接收电极线的接收信号与所述基准信号的差分进行放大后得到的信号作为检测信号进行输出。
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