[go: up one dir, main page]

JP2020177477A - Capacitive panel sensor - Google Patents

Capacitive panel sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2020177477A
JP2020177477A JP2019079656A JP2019079656A JP2020177477A JP 2020177477 A JP2020177477 A JP 2020177477A JP 2019079656 A JP2019079656 A JP 2019079656A JP 2019079656 A JP2019079656 A JP 2019079656A JP 2020177477 A JP2020177477 A JP 2020177477A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode line
panel sensor
capacitance type
electrode wire
type panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019079656A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
田中 良和
Yoshikazu Tanaka
良和 田中
小川 保二
Yasuji Ogawa
保二 小川
熊岸 正夫
Masao Kumagishi
正夫 熊岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2019079656A priority Critical patent/JP2020177477A/en
Priority to CN202010119282.2A priority patent/CN111831169A/en
Publication of JP2020177477A publication Critical patent/JP2020177477A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

【課題】静電容量型パネルセンサの下部に配置されたヒータやクーラから、静電容量型パネルセンサの上部に載置された検出対象物に対する熱伝導を良好に行うことができる静電容量型パネルセンサを提供すること。【解決手段】送信電極線群パターンの送信電極線11と受信電極線群パターンの受信電極線12とが直交しPETフィルム10の表裏に離隔配置され、送信電極線11と受信電極線12との交差点をマトリクス状に形成したセンサ基板2上に検出対象物の静電容量変化を検出する静電容量型パネルセンサ1であって、検出対象物が載置されるPETフィルム10の表面側に受信電極線群パターンの受信電極線12が配置され、PETフィルム10の裏面側に送信電極線群パターンの送信電極線11が配置され、送信電極線群パターンの送信電極線11の裏面側にさらに導電板18が配置される。また、送信電極線11の線幅は、受信電極線の線幅よりも広くしている。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily conduct heat conduction from a heater or a cooler arranged in a lower part of a capacitance type panel sensor to a detection object placed in an upper part of a capacitance type panel sensor. To provide a panel sensor. SOLUTION: A transmitting electrode wire 11 of a transmitting electrode wire group pattern and a receiving electrode wire 12 of a receiving electrode wire group pattern are orthogonal to each other and are separated from each other on the front and back surfaces of a PET film 10, and the transmitting electrode wire 11 and the receiving electrode wire 12 are arranged. A capacitance type panel sensor 1 that detects a change in capacitance of a detection object on a sensor substrate 2 in which intersections are formed in a matrix, and receives the signal on the surface side of a PET film 10 on which the detection object is placed. The receiving electrode wire 12 of the electrode wire group pattern is arranged, the transmitting electrode wire 11 of the transmitting electrode wire group pattern is arranged on the back surface side of the PET film 10, and the transmitting electrode wire 11 of the transmitting electrode wire group pattern is further conductive on the back surface side of the transmitting electrode wire 11. The plate 18 is arranged. Further, the line width of the transmitting electrode line 11 is wider than the line width of the receiving electrode line. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、静電容量型パネルセンサの下部に配置されたヒータやクーラから、静電容量型パネルセンサの上部に載置された検出対象物に対する熱伝導を良好に行うことができる静電容量型パネルセンサに関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a capacitance capable of satisfactorily conducting heat conduction from a heater or a cooler arranged below the capacitance type panel sensor to a detection object placed above the capacitance type panel sensor. Regarding type panel sensors.

静電容量型タッチパネルは、入出力デバイスに多用されている。静電容量型タッチパネルは、センサ表面にガラスやアクリルなどの厚く硬い加飾パネルを用いることができるという利点がある。静電容量型タッチパネルは、縦横にパターニングされた透明電極を組み合わせ、センサーパネルの表面に指を近づけると、近づけた部分の電極に容量変化が生じ、この容量変化を検出することで指の位置を特定する。 Capacitive touch panels are often used in input / output devices. The capacitance type touch panel has an advantage that a thick and hard decorative panel such as glass or acrylic can be used on the sensor surface. Capacitive touch panels combine transparent electrodes that are patterned vertically and horizontally, and when a finger is brought close to the surface of the sensor panel, a capacitance change occurs in the electrode in the close area, and the position of the finger is determined by detecting this capacitance change. Identify.

特開2016−50245号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-50245

ところで、静電容量型タッチパネルは、ショーケースの商品棚や倉庫棚の上面に配置し、この静電容量型タッチパネルの上面に載置される商品などの検出対象物を検出する静電容量型パネルセンサとして利用することができる。ここで、商品棚などに静電容量型タッチパネルを設ける場合、商品棚を板状の強化ガラスで剛性及び強度を持たせている場合、この強化ガラスの誘電率が高いため、静電容量型パネルセンサの上面に検出対象物が載置されても、変位電流が強化ガラス側に引き込まれ、検出対象物側への変位電流の流れが減少し、静電容量変化が小さくなってしまう。この結果、検出対象物に対する検出感度が低いという問題点があった。 By the way, the capacitance type touch panel is arranged on the upper surface of the product shelf or the warehouse shelf of the showcase, and the capacitance type panel detects an object to be detected such as a product placed on the upper surface of the capacitance type touch panel. It can be used as a sensor. Here, when a capacitance type touch panel is provided on a product shelf or the like, when the product shelf is made of plate-shaped tempered glass to have rigidity and strength, the dielectric constant of this tempered glass is high, so that the capacitance type panel Even if the object to be detected is placed on the upper surface of the sensor, the displacement current is drawn to the tempered glass side, the flow of the displacement current to the object to be detected decreases, and the change in capacitance becomes small. As a result, there is a problem that the detection sensitivity to the detection target is low.

この問題点を解決するため、静電容量型パネルセンサでは、送信電極線と受信電極線との交差点をマトリクス状に形成したセンサ基板の下部に発泡ABSなどによる空気層を設けるようにしている。 In order to solve this problem, in the capacitance type panel sensor, an air layer made of foamed ABS or the like is provided under the sensor substrate in which the intersections of the transmitting electrode lines and the receiving electrode lines are formed in a matrix.

しかし、この空気層を設けると、商品棚にヒータやクーラが設けられる場合、ヒータやクーラと、静電容量型パネルセンサ上の検出対象物との間の厚さが大きいため、検出対象物に対する熱伝導が悪いという問題が生じる。 However, when this air layer is provided, when a heater or cooler is provided on the product shelf, the thickness between the heater or cooler and the detection object on the capacitance type panel sensor is large, so that the detection target is provided. The problem of poor heat conduction arises.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、静電容量型パネルセンサの下部に配置されたヒータやクーラから、静電容量型パネルセンサの上部に載置された検出対象物に対する熱伝導を良好に行うことができる静電容量型パネルセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and the heat from the heater or cooler arranged in the lower part of the capacitance type panel sensor to the detection object placed in the upper part of the capacitance type panel sensor. An object of the present invention is to provide a capacitance type panel sensor capable of performing good conduction.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる静電容量型パネルセンサは、送信電極線群パターンの送信電極線と受信電極線群パターンの受信電極線とが直交し電極シートの表裏に離隔配置され、前記送信電極線と前記受信電極線との交差点をマトリクス状に形成したセンサ基板上に検出対象物が載置された場合における各交差点の静電容量変化を検出する静電容量型パネルセンサであって、前記検出対象物が載置される前記電極シートの表面側に受信電極線群パターンの受信電極線が配置され、前記電極シートの裏面側に送信電極線群パターンの送信電極線が配置され、送信電極線群パターンの送信電極線の裏面側にさらに導電板が配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, in the capacitance type panel sensor according to the present invention, the transmitting electrode line of the transmitting electrode line group pattern and the receiving electrode line of the receiving electrode line group pattern are orthogonal to each other. Detects changes in capacitance at each intersection when a detection object is placed on a sensor substrate that is separated from the front and back of the sheet and has a matrix of intersections between the transmission electrode line and the reception electrode line. In the capacitance type panel sensor, the receiving electrode line of the receiving electrode line group pattern is arranged on the front surface side of the electrode sheet on which the detection object is placed, and the transmitting electrode line group is arranged on the back surface side of the electrode sheet. The transmission electrode line of the pattern is arranged, and a conductive plate is further arranged on the back surface side of the transmission electrode line of the transmission electrode line group pattern.

また、本発明にかかる静電容量型パネルセンサは、上記の発明において、前記送信電極線の線幅は、前記受信電極線の線幅よりも広いことを特徴とする。 Further, the capacitance type panel sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the line width of the transmitting electrode line is wider than the line width of the receiving electrode line.

また、本発明にかかる静電容量型パネルセンサは、上記の発明において、前記送信電極線の線幅は、メッシュパターンであることを特徴とする。 Further, the capacitance type panel sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the line width of the transmission electrode line is a mesh pattern.

また、本発明にかかる静電容量型パネルセンサは、上記の発明において、前記検出対象物は商品棚上に陳列される商品であり、前記センサ基板は前記商品棚上に配置され、前記商品棚の上面側には、ヒータ又はクーラが配置されることを特徴とする。 Further, in the capacitance type panel sensor according to the present invention, in the above invention, the detection object is a product displayed on a product shelf, the sensor substrate is arranged on the product shelf, and the product shelf. A heater or a cooler is arranged on the upper surface side of the above.

また、本発明にかかる静電容量型パネルセンサは、上記の発明において、前記送信電極線に入力される送信信号を用いて、前記送信信号と同位相であって、前記検出対象物が載置されていない場合の前記交差点の静電容量と同等の静電容量によってなまった波形を有した基準信号を生成する基準信号生成部と、前記受信電極線からの受信信号と前記基準信号との差分を増幅した信号を検出信号として出力する差動アンプと、を備えたことを特徴とする。 Further, in the capacitance type panel sensor according to the present invention, in the above invention, the detection object is placed in the same phase as the transmission signal by using the transmission signal input to the transmission electrode line. Difference between the reference signal generation unit that generates a reference signal having a waveform that has a capacitance equivalent to the capacitance of the intersection when the signal is not provided, and the reception signal from the reception electrode line and the reference signal. It is characterized by including a differential amplifier that outputs an amplified signal as a detection signal.

本発明によれば、静電容量型パネルセンサの下部に配置されたヒータやクーラから、静電容量型パネルセンサの上部に載置された検出対象物に対する熱伝導を良好に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to satisfactorily conduct heat conduction from a heater or a cooler arranged under the capacitance type panel sensor to an object to be detected mounted on the upper part of the capacitance type panel sensor.

図1は、本発明の実施の形態である静電容量型パネルセンサの全体構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the capacitance type panel sensor according to the embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した静電容量型パネルセンサの断面構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the capacitance type panel sensor shown in FIG. 図3は、センサ基板における送信電極線と受信電極線との配置関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the arrangement relationship between the transmission electrode line and the reception electrode line on the sensor substrate. 図4は、センサ基板上の駆動回路の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a drive circuit on the sensor substrate. 図5は、静電容量型パネルセンサの検出値をもとに生成した底面形状画像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a bottom surface shape image generated based on the detected value of the capacitance type panel sensor. 図6は、送信電極線と受信電極線との交差点近傍における電気力線及び電流の流れを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the flow of electric lines of force and current in the vicinity of the intersection of the transmitting electrode line and the receiving electrode line. 図7は、送信電極線の幅を受信電極線の幅よりも広くした一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example in which the width of the transmitting electrode line is wider than the width of the receiving electrode line. 図8は、送信電極線をメッシュパターンにした一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example in which the transmission electrode line has a mesh pattern.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<全体構成>
図1は、本発明の実施の形態である静電容量型パネルセンサ1の全体構成を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した静電容量型パネルセンサ1の断面構成を示す図である。なお、静電容量型パネルセンサ1は、表面側(+Z方向)に載置された検出対象物の有無を静電容量の変化によって検出するセンサである。例えば、ショーケースの商品棚に載置された缶飲料、ペットボトル、煙草、薬などの商品の有無を検出する。図1に示すように、静電容量型パネルセンサ1は、検出対象物が載置される検出領域Eとマトリクス駆動部EAとを有するセンサ基板2である。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the capacitance type panel sensor 1 according to the embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the capacitance type panel sensor 1 shown in FIG. The capacitance type panel sensor 1 is a sensor that detects the presence or absence of a detection object mounted on the surface side (+ Z direction) by changing the capacitance. For example, it detects the presence or absence of products such as canned beverages, PET bottles, cigarettes, and medicines placed on the product shelves of showcases. As shown in FIG. 1, the capacitance type panel sensor 1 is a sensor substrate 2 having a detection area E on which a detection object is placed and a matrix drive unit EA.

図2に示すように、センサ基板2は、電極シートであるPETフィルム10の裏面(−Z方向)に複数の送信電極線11からなる送信電極線パターンが描かれ、表面に複数の受信電極線12からなる受信電極線パターンが描かれている。複数の送信電極線11は、X方向に延びて所定のピッチで平行配置される。複数の受信電極線12は、Y方向に延びて所定のピッチで平行配置される。複数の送信電極線11と複数の受信電極線12とは、PETフィルム10の厚みの間隔で離隔配置され、Z方向からみた、複数の送信電極線11と複数の受信電極線12との交差点がマトリクス状に配置される。静電容量型パネルセンサ1は、各交差点での静電容量変化を検出し、2次元の静電容量変化画像を生成することによって、上部に載置された検出対象物の有無を検出することができる。 As shown in FIG. 2, in the sensor substrate 2, a transmission electrode line pattern composed of a plurality of transmission electrode lines 11 is drawn on the back surface (−Z direction) of the PET film 10 which is an electrode sheet, and a plurality of reception electrode lines are drawn on the front surface. A receiving electrode line pattern consisting of 12 is drawn. The plurality of transmission electrode wires 11 extend in the X direction and are arranged in parallel at a predetermined pitch. The plurality of receiving electrode wires 12 extend in the Y direction and are arranged in parallel at a predetermined pitch. The plurality of transmitting electrode lines 11 and the plurality of receiving electrode lines 12 are separated from each other at intervals of the thickness of the PET film 10, and the intersections of the plurality of transmitting electrode lines 11 and the plurality of receiving electrode lines 12 as viewed from the Z direction are formed. Arranged in a matrix. The capacitance type panel sensor 1 detects the change in capacitance at each intersection and generates a two-dimensional change image of capacitance to detect the presence or absence of a detection object placed on the upper part. Can be done.

受信電極線パターンの表面側及び送信電極線パターンの裏面側には、それぞれ両面テープ13,15を介してそれぞれ保護膜としてのPETフィルム14,16が積層される。 PET films 14 and 16 as protective films are laminated on the front surface side of the receiving electrode line pattern and the back surface side of the transmitting electrode line pattern, respectively, via double-sided tapes 13 and 15, respectively.

さらに、PETフィルム16の裏面側(−Z方向)には、両面テープ17を介して導電板18が配置される。この導電板18は、下部(−Z方向)から熱を上部に熱を伝えるために設けたものである。導電板18を平板としたのは、上部のセンサ基板2に対して均一に熱を伝えるためである。導電板18は、例えばアルミニウムである。 Further, a conductive plate 18 is arranged on the back surface side (−Z direction) of the PET film 16 via the double-sided tape 17. The conductive plate 18 is provided to transfer heat from the lower portion (−Z direction) to the upper portion. The reason why the conductive plate 18 is made flat is to transfer heat uniformly to the upper sensor substrate 2. The conductive plate 18 is, for example, aluminum.

なお、センサ基板2は、コネクタ1aを介して検出部3に接続される。検出部3は、送信信号を送信電極線11に出力し、受信電極線12から出力される検出信号を受信して検出対象物の有無を検出する。 The sensor board 2 is connected to the detection unit 3 via the connector 1a. The detection unit 3 outputs a transmission signal to the transmission electrode line 11, receives the detection signal output from the reception electrode line 12, and detects the presence or absence of the detection target object.

<検出動作>
次に、静電容量型パネルセンサ1の動作について説明する。図3に示すように、静電容量型パネルセンサ1は、PETフィルム10を挟んで複数の送信電極線11及び複数の受信電極線12が直交して配置される。
<Detection operation>
Next, the operation of the capacitance type panel sensor 1 will be described. As shown in FIG. 3, in the capacitance type panel sensor 1, a plurality of transmission electrode lines 11 and a plurality of reception electrode lines 12 are arranged orthogonally with the PET film 10 interposed therebetween.

図4に示すように、複数の送信電極線11及び複数の受信電極線12が直交する交差点は、PETフィルム10の厚みの間隔で離隔されているため、結合容量Ceが発生している。この状態で、検出部3は、送信電極線11に30Vの矩形波信号Siを印加すると、受信電極線12から各交差点に対応する検出信号SBが出力される。 As shown in FIG. 4, the intersections where the plurality of transmitting electrode lines 11 and the plurality of receiving electrode lines 12 are orthogonal to each other are separated by the thickness interval of the PET film 10, so that a coupling capacitance Ce is generated. In this state, when the detection unit 3 applies a 30 V rectangular wave signal Si to the transmission electrode line 11, the detection signal SB corresponding to each intersection is output from the reception electrode line 12.

検出部3から入力された送信信号である矩形波信号Siは、セレクタ20を介して各送信電極線11に出力される。この際、矩形波信号Siは、アンプ21によって増幅される。各受信電極線12からは、各送信電極線11との各交差点で発生した検出信号をセレクタ22を介して出力され、その後、アンプ23によって増幅された検出信号SBを差動アンプ31の+端に出力する。 The rectangular wave signal Si, which is a transmission signal input from the detection unit 3, is output to each transmission electrode line 11 via the selector 20. At this time, the rectangular wave signal Si is amplified by the amplifier 21. From each receiving electrode line 12, the detection signal generated at each intersection with each transmitting electrode line 11 is output via the selector 22, and then the detection signal SB amplified by the amplifier 23 is output to the + end of the differential amplifier 31. Output to.

一方、ゲイン調整アンプ30には、送信線11aに接続される静電容量Ccを有するコンデンサ33を介した送信信号Siを増幅し、この増幅した校正信号SCを基準信号として差動アンプ31の−端に出力する。なお、校正信号SCは、静電容量型パネルセンサ1の表面に検出対象物が載置されていない状態における検出信号SB0を模擬する信号であり、ゲイン調整アンプ30は、コンデンサ33を介して入力される送信信号Siのゲインが調整されている。 On the other hand, the gain adjustment amplifier 30 amplifies the transmission signal Si via the capacitor 33 having the capacitance Cc connected to the transmission line 11a, and the amplified calibration signal SC is used as a reference signal for the differential amplifier 31. Output to the edge. The calibration signal SC is a signal that simulates the detection signal SB0 in a state where the detection object is not placed on the surface of the capacitance type panel sensor 1, and the gain adjustment amplifier 30 is input via the capacitor 33. The gain of the transmitted signal Si to be output is adjusted.

差動アンプ31は、検出信号SBから校正信号SCを減算した差分を増幅した検出信号SAとして検出部3に出力する。 The differential amplifier 31 outputs the difference obtained by subtracting the calibration signal SC from the detection signal SB to the detection unit 3 as an amplified detection signal SA.

コンデンサ33、ゲイン調整アンプ30は、基準信号生成部として機能し、この基準信号生成部及び差動アンプ31を設けない場合、検出信号SBがそのまま検出部3に出力される。ここで、検出対象物が載置された状態の検出信号SBを検出信号SB1とし、検出対象物が載置されない状態の検出信号SBを検出信号SB0とすると、検出部3は、検出信号SB0と検出信号SB1との差ΔSBをもとに、検出対象物の載置有無を検出する。ここで、検出対象物が煙草などの誘電率が低いものである場合、静電容量変化は小さく、この差ΔSBが極めて小さくなる。そこで、アンプ23のゲインを大きくし、あるいは高段にアンプを設けてゲインを大きくした場合、検出部3のA/D変換入力のダイナミックレンジを超えてしまい、検出対象物の有無を検出することができない。 The capacitor 33 and the gain adjustment amplifier 30 function as a reference signal generation unit, and if the reference signal generation unit and the differential amplifier 31 are not provided, the detection signal SB is output to the detection unit 3 as it is. Here, assuming that the detection signal SB in which the detection target is placed is the detection signal SB1 and the detection signal SB in which the detection target is not placed is the detection signal SB0, the detection unit 3 calls the detection signal SB0. Based on the difference ΔSB from the detection signal SB1, the presence / absence of the detection target is detected. Here, when the object to be detected has a low dielectric constant such as cigarettes, the change in capacitance is small and the difference ΔSB is extremely small. Therefore, if the gain of the amplifier 23 is increased or an amplifier is provided at a higher stage to increase the gain, the dynamic range of the A / D conversion input of the detection unit 3 is exceeded, and the presence or absence of the detection target is detected. I can't.

そこで、本実施の形態では、基準信号生成部及び差動アンプ31を設けて校正信号SCを生成し、差動アンプ31が検出信号SBから校正信号SCを差し引いた信号を増幅した検出信号SAを検出部3に出力している。校正信号SCは、検出信号SB0に近い値である。検出信号SA0は、検出信号SB0から校正信号SCを差し引いて増幅した信号であり、検出信号SA1は、検出信号SB1から校正信号SCを差し引いて増幅した信号である。この検出信号SA0と検出信号SA1との差ΔSAは、A/D変換入力のダイナミックレンジ内に十分収まる値となり、しかも差ΔSBを拡大した値である。これにより、検出対象物が煙草などの誘電率が低いものであって静電容量変化が小さい場合であっても、A/D変換入力のダイナミックレンジ内で検出感度を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, the reference signal generator and the differential amplifier 31 are provided to generate the calibration signal SC, and the differential amplifier 31 amplifies the detection signal SA obtained by subtracting the calibration signal SC from the detection signal SB. It is output to the detection unit 3. The calibration signal SC has a value close to the detection signal SB0. The detection signal SA0 is a signal amplified by subtracting the calibration signal SC from the detection signal SB0, and the detection signal SA1 is a signal amplified by subtracting the calibration signal SC from the detection signal SB1. The difference ΔSA between the detection signal SA0 and the detection signal SA1 is a value that is sufficiently within the dynamic range of the A / D conversion input, and is a value obtained by expanding the difference ΔSB. As a result, even when the object to be detected has a low dielectric constant such as cigarettes and the change in capacitance is small, the detection sensitivity can be improved within the dynamic range of the A / D conversion input.

図5は、検出信号SAの値をもとに生成した底面形状画像Dの一例を示す図である。この底面形状画像Dは、XY平面の2次元画像である。図5では、静電容量型パネルセンサ1上に煙草を載置した場合の底面形状画像Dを示している。底面形状画像D内にペットボトルの底面に対応する2次元位置に画像Daが現れている。検出部3は、この底面形状画像Dを利用する図示しない外部装置に出力する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a bottom surface shape image D generated based on the value of the detection signal SA. This bottom shape image D is a two-dimensional image of the XY plane. FIG. 5 shows a bottom surface shape image D when a cigarette is placed on the capacitance type panel sensor 1. Image Da appears at a two-dimensional position corresponding to the bottom surface of the PET bottle in the bottom shape image D. The detection unit 3 outputs the bottom surface shape image D to an external device (not shown) that uses the bottom shape image D.

<検出動作の詳細>
図6は、図4に示した交差点であるA部の送信電極線11と受信電極線12との間で生成する電気力線の状態及び電流の流れを示す図である。まず、検出部3から送信された矩形波信号Siは、入力電流iとして送信電極線11を流れる。入力電流iは、受信電極線12の交差点では結合容量Ceを介した変位電流分である出力電流i0が受信電極線12に流れる。ここで、送信電極線11と受信電極線12との間の電気力線は、静電容量型パネルセンサ1の上部に検出対象物100が載置されている場合、検出対象物100側への電気力線が増大し、検出対象物100に対して微小な変位電流分が漏れ電流i1として流れる。この結果、受信電極線12を流れる出力電流は、出力電流i0から漏れ電流i1分、差し引いた出力電流(i0−i1)となる。この差は上記の差ΔSBである。
<Details of detection operation>
FIG. 6 is a diagram showing a state of electric lines of force generated between a transmitting electrode line 11 and a receiving electrode line 12 of the A portion, which is an intersection shown in FIG. 4, and a current flow. First, the rectangular wave signal Si transmitted from the detection unit 3 flows through the transmission electrode line 11 as an input current i. As for the input current i, the output current i0, which is the displacement current via the coupling capacitance Ce, flows through the receiving electrode line 12 at the intersection of the receiving electrode lines 12. Here, the lines of electric force between the transmitting electrode wire 11 and the receiving electrode wire 12 are directed to the detection target 100 side when the detection target 100 is placed on the upper part of the capacitance type panel sensor 1. The lines of electric force increase, and a minute displacement current flows as a leakage current i1 with respect to the object to be detected 100. As a result, the output current flowing through the receiving electrode wire 12 becomes the output current (i0-i1) obtained by subtracting the leakage current i1 minutes from the output current i0. This difference is the above difference ΔSB.

一方、送信線11aには、コンデンサ33が接続され、このコンデンサ33を介した変位電流(校正電流)分が出力電流i0´としてゲイン調整アンプ30側に流れる。この結果、差動アンプ31は、検出対象物100が載置されていないときの検出電流SA0は、出力電流i0から出力電流i0´を減算して所定ゲインG分、増幅した値となる。また、検出対象物100が載置されているときの検出電流SA1は、出力電流i0から、漏れ電流i1及び出力電流i0´を減算して所定ゲインG分、増幅した値となる。ここで、出力電流i0と出力電流i0´の値が近い値であると、検出電流SA0は、ほぼ0になり、検出電流SA1は、(−i1)となり、検出対象物100に流れた漏れ電流i1のみを検出できることになる。 On the other hand, a capacitor 33 is connected to the transmission line 11a, and the displacement current (calibration current) via the capacitor 33 flows to the gain adjustment amplifier 30 side as the output current i0'. As a result, in the differential amplifier 31, the detection current SA0 when the detection object 100 is not placed becomes a value amplified by a predetermined gain G by subtracting the output current i0'from the output current i0. Further, the detection current SA1 when the detection object 100 is placed is a value amplified by a predetermined gain G by subtracting the leakage current i1 and the output current i0'from the output current i0. Here, when the values of the output current i0 and the output current i0'are close to each other, the detection current SA0 becomes almost 0, the detection current SA1 becomes (-i1), and the leakage current flowing through the detection target 100 Only i1 can be detected.

なお、ゲイン調整アンプ30のゲインは、静電容量型パネルセンサ1に載置される検出対象物100の誘電率や形状などによって予め設定しておくことができる。検出対象物100の誘電率が低く、差ΔSBが小さい場合には、出力電流i0と出力電流i0´との値が近くなるようにゲイン調整しておき、検出対象物100の誘電率が高く、差ΔSBが大きい場合には、出力電流i0´の値が出力電流i0よりも小さくなるようにゲイン調整しておけばよい。すなわち、差ΔSAがA/D変換入力のダイナミックレンジ内に収まり、かつ、大きな値となるようにゲイン調整する。 The gain of the gain adjusting amplifier 30 can be set in advance according to the dielectric constant, the shape, and the like of the detection object 100 mounted on the capacitance type panel sensor 1. When the permittivity of the detection object 100 is low and the difference ΔSB is small, the gain is adjusted so that the values of the output current i0 and the output current i0'are close to each other, and the permittivity of the detection object 100 is high. When the difference ΔSB is large, the gain may be adjusted so that the value of the output current i0'is smaller than the output current i0. That is, the gain is adjusted so that the difference ΔSA is within the dynamic range of the A / D conversion input and becomes a large value.

<送信電極線の構造>
図7に示すように、センサ基板2は、PETフィルム10の表面に、受信電極線12が形成された受信電極線群パターンが形成され、PETフィルム10の裏面に、送信電極線11が形成された送信電極線群パターンが形成される。
<Structure of transmission electrode wire>
As shown in FIG. 7, in the sensor substrate 2, the receiving electrode line group pattern in which the receiving electrode line 12 is formed is formed on the front surface of the PET film 10, and the transmitting electrode line 11 is formed on the back surface of the PET film 10. A transmission electrode line group pattern is formed.

そして、送信電極線群パターンの下部には、導電板18が配置される。このため、送信電極線11からの電気力線は、導電板18に引き込まれる量が多くなり、上部に配置された検出対象物100に対する静電容量変化が小さくなる。 Then, the conductive plate 18 is arranged below the transmission electrode line group pattern. Therefore, the electric lines of force from the transmission electrode wire 11 are drawn into the conductive plate 18 in a large amount, and the change in capacitance with respect to the detection object 100 arranged at the upper portion becomes small.

そこで、本実施の形態では、送信電極線11の線幅W2を受信電極線12の線幅W1よりも大きくし、この送信電極線11によって、下部へのシールドを行い、送信電極線11から下部の導電板18に電気力線が集中することを抑止している。 Therefore, in the present embodiment, the line width W2 of the transmitting electrode wire 11 is made larger than the line width W1 of the receiving electrode wire 12, and the transmitting electrode wire 11 shields the lower portion from the transmitting electrode wire 11 to the lower portion. It prevents the electric power lines from concentrating on the conductive plate 18 of the above.

図8は、送信電極線11と受信電極線12とのパターンの一例を示す図である。図8に示すように、送信電極線11は、送信電極線群パターンが形成される平面をほぼシールドしている。送信電極線11は、矩形のベタな電極パターンでもよいが、送信電極線群パターンの形成に用いるインクの量を削減するため、メッシュパターンとしている。なお、送信電極線11の中央部分11bは、メッシュの線幅を他のメッシュの線幅よりも太くしている。このメッシュパターンである送信電極線群パターンの面積は、PETフィルム10の検出領域の面積に対する比で50%程度としている。すなわち、インクの量は、ベタな電極パターンに比して半分で済む。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a pattern of the transmitting electrode line 11 and the receiving electrode line 12. As shown in FIG. 8, the transmission electrode line 11 substantially shields the plane on which the transmission electrode line group pattern is formed. The transmission electrode line 11 may be a rectangular solid electrode pattern, but is a mesh pattern in order to reduce the amount of ink used to form the transmission electrode line group pattern. The central portion 11b of the transmission electrode wire 11 has a mesh line width wider than that of the other meshes. The area of the transmission electrode line group pattern, which is the mesh pattern, is about 50% of the area of the detection area of the PET film 10. That is, the amount of ink is half that of the solid electrode pattern.

なお、送信電極線群パターンの形成は、電極パターンがメッシュパターンである場合、アディティブ法によって形成し、送信電極線がベタな電極パターンである場合、サブトラクティブ法によって形成するとよい。 When the electrode pattern is a mesh pattern, the transmission electrode line group pattern may be formed by the additive method, and when the transmission electrode line is a solid electrode pattern, it may be formed by the subtractive method.

なお、上記の実施の形態では、送信線11aにコンデンサ33を直接接続し、送信線11aから矩形波信号Siを直接取得するようにしていたが、これに限らず、アンプ21の後段であって、検出領域E外に、送信電極線11に直交する校正電極線を設けるとともに、各送信電極線11と校正電極線との間にそれぞれコンデンサを設け、校正電極線を介して矩形波信号Siを得るようにしてもよい。 In the above embodiment, the capacitor 33 is directly connected to the transmission line 11a to directly acquire the square wave signal Si from the transmission line 11a, but the present invention is not limited to this, and is the latter stage of the amplifier 21. , A calibration electrode line orthogonal to the transmission electrode line 11 is provided outside the detection region E, a capacitor is provided between each transmission electrode line 11 and the calibration electrode line, and a square wave signal Si is transmitted via the calibration electrode line. You may try to get it.

また、校正電極線に替えてベタな配線パターンである平板校正電極線を設け、送信電極線11と平板校正電極線との間をそれぞれ静電結合し、それぞれ静電容量が生成できるようにしてもよい。なお、配線パターンである平板校正電極線は、送信電極線群パターンと受信電極線群パターンとを表裏に形成するPETフィルム10の受信電極線群パターン側に形成される。また、平板校正電極線は、校正電極線と同様に、アンプ21の後段であって、検出領域E外に設けられる。 Further, instead of the calibration electrode wire, a flat plate calibration electrode wire having a solid wiring pattern is provided, and the transmission electrode wire 11 and the flat plate calibration electrode wire are electrostatically coupled to each other so that capacitance can be generated for each. May be good. The flat plate calibration electrode wire, which is a wiring pattern, is formed on the receiving electrode wire group pattern side of the PET film 10 which forms the transmitting electrode wire group pattern and the receiving electrode wire group pattern on the front and back sides. Further, the flat plate calibration electrode wire is provided after the amplifier 21 and outside the detection region E, like the calibration electrode wire.

さらに、上記の実施の形態では、静電容量型パネルセンサ1に載置される検出対象物に応じてゲイン調整アンプ30のゲインを調整していたが、複数の異なるコンデンサを送信線11aに予め接続しておき、静電容量型パネルセンサ1に載置される検出対象物に応じた複数のコンデンサをセレクタによって選択し、選択したコンデンサを経由した矩形波信号Siをゲイン調整アンプ30に入力するようにしてもよい。この場合、ゲイン調整アンプ30は調整せず、セレクタの選択設定のみでよい。 Further, in the above embodiment, the gain of the gain adjusting amplifier 30 is adjusted according to the detection target mounted on the capacitance type panel sensor 1, but a plurality of different capacitors are previously connected to the transmission line 11a. After connecting, a plurality of capacitors corresponding to the detection target mounted on the capacitance type panel sensor 1 are selected by the selector, and the rectangular wave signal Si passing through the selected capacitors is input to the gain adjustment amplifier 30. You may do so. In this case, the gain adjustment amplifier 30 is not adjusted, and only the selector selection setting is sufficient.

なお、本実施の形態及び変形例で示した静電容量型パネルセンサ1は、ショーケースの商品棚や倉庫棚以外にも適用することができる。たとえば、ベルトコンベアなどの搬送路上に静電容量型パネルセンサ1を設けることによって、加熱あるいは冷却された状態で搬送される物品の形状や材料を検出することができる。 The capacitance type panel sensor 1 shown in the present embodiment and the modified example can be applied to other than the product shelf and the warehouse shelf of the showcase. For example, by providing the capacitance type panel sensor 1 on a transport path such as a belt conveyor, it is possible to detect the shape and material of an article to be transported in a heated or cooled state.

また、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。 In addition, each configuration shown in the above-described embodiment and modification is a schematic function, and does not necessarily have to be physically shown. That is, the form of distribution / integration of each device and component is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the device and components are functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various usage conditions. Can be configured.

1 静電容量型パネルセンサ
1a コネクタ
2 センサ基板
3 検出部
10,14,16 PETフィルム
11 送信電極線
11a 送信線
11b 中央部分
12 受信電極線
13,15,17 両面テープ
18 導電板
20,22 セレクタ
21,23 アンプ
30 ゲイン調整アンプ
31 差動アンプ
33 コンデンサ
100 検出対象物
Cc 静電容量
Ce 結合容量
D 底面形状画像
Da 画像
E 検出領域
EA マトリクス駆動部
G 所定ゲイン
i 入力電流
i0,i0´ 出力電流
i1 漏れ電流
SA,SA0,SA1,SB,SB0,SB1 検出信号
SC 校正信号
Si 矩形波信号
W1,W2 線幅
ΔSA,ΔSB 差
1 Capacitance type panel sensor 1a Connector 2 Sensor board 3 Detection part 10, 14, 16 PET film 11 Transmission electrode line 11a Transmission line 11b Central part 12 Reception electrode line 13, 15, 17 Double-sided tape 18 Conductive plate 20, 22 Selector 21,23 Amplifier 30 Gain adjustment amplifier 31 Differential amplifier 33 Capacitor 100 Detection target Cc Capacitance Ce Coupling capacity D Bottom shape image Da Image E Detection area EA Matrix drive unit G Predetermined gain i Input current i0, i0'Output current i1 Leakage current SA, SA0, SA1, SB, SB0, SB1 Detection signal SC calibration signal Si rectangular wave signal W1, W2 Line width ΔSA, ΔSB difference

Claims (5)

送信電極線群パターンの送信電極線と受信電極線群パターンの受信電極線とが直交し電極シートの表裏に離隔配置され、前記送信電極線と前記受信電極線との交差点をマトリクス状に形成したセンサ基板上に検出対象物が載置された場合における各交差点の静電容量変化を検出する静電容量型パネルセンサであって、
前記検出対象物が載置される前記電極シートの表面側に受信電極線群パターンの受信電極線が配置され、
前記電極シートの裏面側に送信電極線群パターンの送信電極線が配置され、
送信電極線群パターンの送信電極線の裏面側にさらに導電板が配置されることを特徴とする静電容量型パネルセンサ。
The transmitting electrode line of the transmitting electrode line group pattern and the receiving electrode line of the receiving electrode line group pattern are orthogonal to each other and are separated from each other on the front and back surfaces of the electrode sheet, and the intersections of the transmitting electrode line and the receiving electrode line are formed in a matrix. A capacitance type panel sensor that detects changes in capacitance at each intersection when an object to be detected is placed on the sensor substrate.
The receiving electrode wire of the receiving electrode wire group pattern is arranged on the surface side of the electrode sheet on which the detection object is placed.
The transmission electrode wire of the transmission electrode wire group pattern is arranged on the back surface side of the electrode sheet.
A capacitance type panel sensor characterized in that a conductive plate is further arranged on the back surface side of the transmission electrode line of the transmission electrode line group pattern.
前記送信電極線の線幅は、前記受信電極線の線幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型パネルセンサ。 The capacitance type panel sensor according to claim 1, wherein the line width of the transmitting electrode line is wider than the line width of the receiving electrode line. 前記送信電極線の線幅は、メッシュパターンであることを特徴とする請求項2に記載の静電容量型パネルセンサ。 The capacitance type panel sensor according to claim 2, wherein the line width of the transmission electrode line is a mesh pattern. 前記検出対象物は商品棚上に陳列される商品であり、前記センサ基板は前記商品棚上に配置され、前記商品棚の上面側には、ヒータ又はクーラが配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の静電容量型パネルセンサ。 The detection object is a product displayed on a product shelf, the sensor substrate is arranged on the product shelf, and a heater or a cooler is arranged on the upper surface side of the product shelf. Item 4. The capacitance type panel sensor according to any one of Items 1 to 3. 前記送信電極線に入力される送信信号を用いて、前記送信信号と同位相であって、前記検出対象物が載置されていない場合の前記交差点の静電容量と同等の静電容量によってなまった波形を有した基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記受信電極線からの受信信号と前記基準信号との差分を増幅した信号を検出信号として出力する差動アンプと、
を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の静電容量型パネルセンサ。
Using the transmission signal input to the transmission electrode line, the capacitance is in phase with the transmission signal and has the same capacitance as the capacitance at the intersection when the detection object is not placed. A reference signal generator that generates a reference signal with a waveform
A differential amplifier that outputs a signal obtained by amplifying the difference between the received signal from the receiving electrode line and the reference signal as a detection signal, and
The capacitance type panel sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the capacitance type panel sensor is provided.
JP2019079656A 2019-04-18 2019-04-18 Capacitive panel sensor Pending JP2020177477A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019079656A JP2020177477A (en) 2019-04-18 2019-04-18 Capacitive panel sensor
CN202010119282.2A CN111831169A (en) 2019-04-18 2020-02-26 Capacitive panel sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019079656A JP2020177477A (en) 2019-04-18 2019-04-18 Capacitive panel sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020177477A true JP2020177477A (en) 2020-10-29

Family

ID=72913609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019079656A Pending JP2020177477A (en) 2019-04-18 2019-04-18 Capacitive panel sensor

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020177477A (en)
CN (1) CN111831169A (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102273316B (en) * 2009-01-09 2013-06-12 松下电器产业株式会社 induction heating device
JP5295090B2 (en) * 2009-12-18 2013-09-18 株式会社ワコム Indicator detection device
US8593431B1 (en) * 2010-08-24 2013-11-26 Cypress Semiconductor Corp. Edge positioning accuracy in a mutual capacitive sense array
CN103279237B (en) * 2012-11-23 2016-12-21 上海天马微电子有限公司 Embedded touch screen and touch display device
JP6119518B2 (en) * 2013-02-12 2017-04-26 ソニー株式会社 Sensor device, input device and electronic apparatus
EP3190452B1 (en) * 2014-09-05 2020-06-10 Toppan Printing Co., Ltd. Liquid crystal display device
CN108573571A (en) * 2017-03-13 2018-09-25 富士电机株式会社 Automatic vending machine
CN206975623U (en) * 2017-05-12 2018-02-06 华南理工大学 A kind of thermal conductivity touch screen control panel
WO2019021572A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 株式会社ワコム Position detection sensor, position detection device, and information processing system

Also Published As

Publication number Publication date
CN111831169A (en) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100921813B1 (en) Touch panel device and its contact position detection method
US9690435B2 (en) Touch display panel and method for manufacturing and driving the same and touch display device
US20150035794A1 (en) Digitiser
US20140253498A1 (en) Touch-sensor device, display device, and electronic device
US20080309641A1 (en) Interactivity in a large flat panel display
CN102473044A (en) Capacitance type touch panel
CN106605193A (en) Electrode arrangement for gesture detection and tracking
CN103049149A (en) Touch panel and display device including the same
TW201108084A (en) Electrode arrangement for display device
WO2004019258A2 (en) Method and apparatus of position location
CN106406602B (en) Touch detector, touch detection chip, and touch input device
CN103941936A (en) Touch structure, touch screen and touch display device
WO2015085721A1 (en) Touch control device and driving method thereof
JPH0196569A (en) Monitor
CN100405069C (en) Non-contact detection device of display panel
CN103365514A (en) Electrostatic capacitive input device
WO2019218074A1 (en) Optical touch sensor devices and systems
CN103677467A (en) Touch sensitive device
JP2020177477A (en) Capacitive panel sensor
CN103870074A (en) Capacitive touch panel
EP3566118B1 (en) Transparent touchscreen parametric emitter
JP2020177458A (en) Capacitive panel sensor
TWI514225B (en) Capacitive touch panel module
CN107066141B (en) Touch module, manufacturing method thereof, touch display screen and pulse laser pen
KR20160000803A (en) Coordinate input device with advanced touch sensing