ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕНСОРНАЯ СЕТЬ, СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H03K17/96 G08B21/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение имеет отношение к сенсорной сети. Сенсорная сеть может использоваться, например, в конструкциях пола для отслеживания электропроводящих объектов, объектов с диэлектрическими свойствами и объектов, содержащих заряды, например, для отслеживания перемещения и местоположения человеческого тела, как описано в публикации WO 2005/020171A1. Например, сенсорная сеть полезна для отслеживания пожилых и недееспособных людей и их жизненно важных функций. Другие возможные применения представляют собой отслеживание лиц, содержащихся в заключении и тюрьмах, бытовую и промышленную автоматизацию, системы подушек безопасности на транспорте и другие применения обнаружения.

Настоящее изобретение также имеет отношение к способу изготовления сенсорной сети.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Публикация WO 2006/003245 раскрывает продукт сенсора для обнаружения электрического поля. Продукт сенсора имеет вид сети, и он содержит последовательные проводящие области, которые соединены с проводниками. Проводники расположены параллельно друг к другу.

Публикация WO 2006/003245 раскрывает, что параллельные прямые проводники простираются в продольном направлении сети. Публикация раскрывает, что имеется две возможности расположения контакта между проводящей областью и проводником: 1) через сеть формируется сквозная перемычка, и она заполняется проводящей пастой, в то время как проводник формируется, например, посредством печати на обратной поверхности сети, и тем самым формируется токопроводящая дорожка через сеть, 2) над проводниками формируется диэлектрический мостик, и этот диэлектрический мостик прерывается в точке, где желателен электрический контакт.

Чтобы достичь удобства использования и функциональности сенсорной сети, очень важна конструкция контакта между проводящей областью и проводником, поскольку сеть должна иметь возможность обрезания в любом месте, где это желательно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения состоит в том, чтобы создать сенсорную сеть, которая имеет простую структуру и является простой в изготовлении. Когда сенсорная сеть, то есть проводящая область сенсора, реализуется в одной плоскости или слое, какие-либо сквозные перемычки или диэлектрические мостики не требуются.

Дополнительное преимущество структуры среди некоторых вариаций сенсорной сети состоит в том, что нанесение рисунка электродов сенсоров и проводников может быть выполнено на простых этапах обработки и даже на единственном этапе обработки.

Кроме того, представленная здесь структура сенсора также может быть охарактеризована таким признаком, что сенсорная сеть может быть отрезана поперек продольного направления сети в любом месте вдоль этого направления, и обрезанный сенсорный слоистый материал образует функциональный объект, вплоть до числа сенсоров, которое не превышает количества проводников, пересекающих обрезанные края. Таким образом, во время изготовления структура сенсорной сети нечувствительна к количеству проводящих областей, которые требуются в конкретной сенсорной сети для заданного применения или системы, которая должна быть собрана.

Сенсорная сеть содержит подложку, имеющую продольное направление, последовательные электропроводящие области на поверхности подложки и группу параллельных проводников (то есть, проводников, расположенных рядом друг с другом), которые продвигаются в продольном направлении подложки. Электропроводящие области действуют как емкостные сенсоры, которые соединяются с соответствующей электронной аппаратурой через проводники. Сенсорная сеть может быть изготовлена посредством использования процесса прокатки барабанами или любого другого процесса массового производства, который может использовать идентичный повторяющийся рисунок областей сенсоров в направлении сети.

Подложка имеет форму сети. Подложка содержит пластмассу или волокнистый материал в виде нетканого полотна, ткани, бумаги или картона. Подходящей пластмассой, например, является пластмасса, содержащая полиэтилентерфталат (PET), полипропилен (PP) или полиэтилен (PE). Подложка предпочтительно является в значительной степени гибкой, чтобы соответствовать другим поверхностям, на которых она размещается. Помимо однослойной структуры подложка может содержать больше слоев, прикрепленных друг к другу. Подложка может содержать слои, которые спрессованы друг с другом, выдавленные слои, слои, полученные посредством покрытия или печати, или их комбинации. Обычно на поверхности подложки имеется защитный слой, чтобы защитный слой покрывал электропроводящие области и проводники. Защитный слой может состоять из любого гибкого материала, например бумаги, картона или пластмассы, такой как полиэтилентерфталат (PET), полипропилен (PP) или полиэтилен (PE). Защитный слой может иметь вид нетканого полотна, ткани или фольги. Возможно защитное диэлектрическое покрытие, например покрытие на основе акриловой краски.

Электропроводящие области содержат электропроводящий материал, и электропроводящие области могут представлять собой, например, но без ограничения, напечатанные слои, слои покрытия, слои, полученные испарением, гальванически осажденные слои, напыленные слои, припрессованную фольгу, вытравленные слои, фольгу или волокнистые слои. Электропроводящая область может содержать проводящий углерод, металлические слои, металлические частицы или волокна или электропроводящие полимеры, такие как полиацетилен, полианилин или полипиррол. Металлы, используемые для формирования электропроводящих областей, включают в себя, например, алюминий, медь и серебро. Электропроводящий углерод может быть примешан к среде для изготовления пасты или покрытия. Когда желателен прозрачный продукт сенсора, могут использоваться такие электропроводящие материалы, как оксид индия и олова (ITO), поли- (3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT) или углеродные нанотрубки. Например, углеродные нанотрубки могут использоваться в покрытиях, которые содержат нанотрубки и полимеры. Те же самые электропроводящие материалы применяются также к проводникам. Соответствующие технологии для формирования электропроводящих областей включают в себя, например, травление или трафаретную печать (плоскопечатную или ротационную), глубокую печать, офсетную печать, флексографическую печать, струйную печать, электростатическую фотографию, гальванопластику и нанесение покрытия химическим методом.

Помимо упомянутых выше способов изготовления сети может использоваться следующий способ изготовления. Металлическая фольга, такая как алюминиевая фольга, припрессовывается на выпущенную сеть. Электропроводящие области и проводники высекаются из металлической фольги, и отходы матрицы наматываются на барабан. После этого первая защитная пленка припрессовывается на электропроводящие области и проводники. Затем выпущенная сеть удаляется, и поддерживающая пленка припрессовывается для замены выпущенной сети.

Преимущества упомянутого выше способа изготовления состоят в следующем:

- сырье является более дешевым,

- способ изготовления является более дешевым по сравнению, например, с травлением,

- способ изготовления требует только одну поточную линию, и

- получающаяся в результате сенсорная сеть является более тонкой; толщина сенсорной сети может составлять менее 50 мкм.

Упомянутый выше способ изготовления также может быть применен к таким сенсорным сетям, которые содержат последовательные электропроводящие области и группу проводников, которые простираются в продольном направлении сети. Такая сенсорная сеть известна из публикации WO 2006/003245. Электропроводящие области и группа проводников высекаются из металлической фольги, и они спрессовываются между двумя подложками, то есть между двумя наложенными сетями. Чтобы соединить электропроводящую область с проводником, между ними необходим электропроводящий мостик. Поскольку подложка представляет собой электрический изолятор, требуются сквозные перемычки через подложку. Сквозные перемычки через одну из подложек размещаются, например, посредством сверления или посредством перфорирования подложки. Затем во время печати электропроводящих мостиков сквозные перемычки заполняются электропроводящей пастой.

Кроме того, способ изготовления может быть применен к таким сенсорным сетям, которые содержат два или более наложенных слоев. Например, электропроводящие области и их проводники могут быть расположены в одном слое, и дополнительные радиочастотные контуры и их проводники могут быть расположены в другом слое. В принципе, возможно использовать различные технологии, например травление, печать или высечение, в одном и том же продукте. Например, электропроводящие области могут быть высечены из металлической фольги, а их проводники могут быть вытравлены на подложке. Электропроводящие области и их проводники соединяются друг с другом через сквозные перемычки.

Сенсорная сеть снабжена выходом, чтобы дать возможность соединить выход с управляющей электронной аппаратурой. Например, измеренные напряжения и управляющие выходные токи могут подаваться через выход. Для специалиста в области техники понятно, что природа выходных сигналов может изменяться в зависимости от применения. Например, в случае емкостных измерений не доступен какой-либо действующий сигнал тока. Практически выход может содержать проводники рядом друг с другом без какого-либо соединителя. Другими словами, выход образуется обрезанием сенсорной сети поперек ее продольного направления по желаемой длине, и тем самым концы проводников выставляются наружу и готовы к формированию электрического контакта. Способ крепления сенсорной сети в контакте может представлять собой, но без ограничения, обжимной разъем, пружинный соединитель, сварной контакт, паяный контакт, контакт на основе изотропного или анизотропного клеящего вещества. Однако стандартный соединитель, используемый в обычных применениях электронной аппаратуры (например, Crimpflex® производства Nicomatic SA, Франция), может быть добавлен к выходу.

Каждая электропроводящая область, которая будет использоваться для обнаружения, соединяется с проводником, который образовывает электропроводящую дорожку между электропроводящими областями и выходом. Проводники образовывают группу параллельных проводников, каждый из которых приспособлен для примыкания. Когда один проводник примыкает к группе, каждый из других проводников дает место для примыкающего проводника таким образом, чтобы проводники не пересекали друг друга. Группа проводников продвигается в продольном направлении подложки.

Упомянутый выше принцип может быть осуществлен по-разному. Например, параллельные проводники могут простираться по диагонали на подложке, или параллельные проводники могут отклоняться в сторону, когда новый проводник примыкает к группе проводников.

Проводник может содержать только одну часть, то есть первую часть, или он может содержать две части, то есть первую и вторую части. Например, проводник может быть прямым всюду по своей длине и, таким образом, состоять только из первой части, или проводник может быть сформирован из двух прямых частей, которые соединяются друг с другом так, чтобы части образовали угол по отношению друг к другу. Также возможно, что часть, которая находится в физическом контакте с проводящей областью, то есть вторая часть, изгибается. Один возможный вариант заключается в том, что первые части простираются, например, как волны, но они имеют некоторое направление линейного продвижения. Кроме того, проводники могут изгибаться в соответствии с предопределенным рисунком таким образом, чтобы расстояние между ними было постоянным, то есть проводники являются параллельными, несмотря на изгиб. В этом случае направление продвижения определяется посредством соединения начальной точки проводника или начальной точки первой части проводника с конечной точкой (выходом) проводника с помощью прямой линии. Прямая линия иллюстрирует направление продвижения. Однако основной принцип, то есть то, что каждый из других проводников группы дает место для примыкающего проводника, с тем, чтобы проводники не пересекли друг друга, также осуществляется.

В некоторых вариантах воплощения изобретения проводники могут быть расположены с расширением в некоторых местах сети, чтобы облегчить соединение с использованием соединителя. Между такими расширенными местами проводники проходят в продольном направлении сети с размещением, которое является насколько возможно узким, чтобы сохранить место для области сенсора.

Первые части проводников могут образовывать угол с продольным направлением подложки. Абсолютная величина угла больше 0°, но меньше 90°, типично больше 0,01°, но меньше 30°, более типично больше 0,1°, но меньше 5°. Вместо менее 5° верхний предел может составлять менее 3°. Очень полезными являются диапазоны, при которых абсолютная величина угла больше 0,5°, но меньше 1,5°, или при которых абсолютная величина угла больше 0,2°, но меньше 2°. Когда первые части простираются, например, как волны, направление линейного продвижения первых частей проводников образует угол с продольным направлением подложки. Аналогично, когда прямая линия иллюстрирует направление продвижения свободного изгибающегося или закручивающегося проводника, прямая линия образует угол с продольным направлением сети.

Один возможный способ реализации проводников состоит в том, чтобы разместить группу параллельных проводников таким образом, чтобы другие элементы группы отклонялись в сторону, когда новый проводник примыкает к группе параллельных проводников. Например, проводники могут содержать рисунок, который состоит из диагональной части и части, которая примыкает к диагональной части и простирается в продольном направлении сети. Первая диагональная часть начинается от электропроводящей области. Рисунок повторяется один за другим таким образом, что проводник переносится в поперечном направлении сети.

Структура проводника, которая почти аналогична упомянутой выше компоновке, может содержать часть, которая простирается в продольном направлении сенсорной сети, и часть, которая является поперечной по отношению к первой упомянутой части. Части образуют ступенчатый рисунок, который может отклоняться в сторону, когда новый проводник примыкает к группе проводников.

Цель упомянутого выше размещения для проводников состоит в том, чтобы отвести электрические выводы от проводящих областей к краю сети таким образом, чтобы a) проводники не пересекались друг с другом и b) проводники на краю сети были расположены с равными промежутками друг от друга. Это размещение обеспечивает постоянное расстояние в поперечном направлении между проводниками, простирающимися от проводящих областей, которые располагаются в различных позициях в направлении сети. Таким образом, когда сенсорная сеть выполняется в одной плоскости, какие-либо сквозные перемычки или диэлектрические мостики не требуются, поскольку проводники могут простираться, не пересекаясь или мешая друг другу. Такое размещение обеспечивает простое и надежное соединение между рядом проводящих областей и соответствующим рядом проводников на краю сети с постоянным расстоянием между соединителями. Кроме того, сеть может быть обрезана везде, где это желательно, и порядок проводников в месте обреза соответствует известным образом положениям областей сенсоров в сетке сенсоров, что определяется их расстоянием от места обреза.

Сенсорная сеть содержит повторяющиеся рисунки, которые содержат последовательные проводящие области и их проводники. Например, один рисунок может быть сформирован из пяти последовательных проводящих областей и их проводников. Упомянутый выше рисунок повторяется по длине сети.

Количество последовательных электропроводящих областей от 1 до N на сети определяется общим количеством линий проводников, размещенных так, чтобы они проходили вдоль направления сети. Как правило, количество проводников сохраняется постоянным вдоль сети, это означает, что когда новый проводник выполнен с возможностью примыкания к группе последовательных проводников, и другие проводники в этой группе выполнены с возможностью давать место для этого примыкающего проводника, тогда прохождение самого удаленного проводника с другой стороны этой группы прерывается. Таким образом, полный повторяющийся рисунок последовательных проводящих областей определяется общим количеством параллельных линий проводников. Это количество может быть свободно выбрано в соответствии с заданным применением.

Помимо упомянутых выше элементов сенсорной сети сенсорная сеть может включать в себя, например, радиочастотные контуры и их проводники. Они также могут быть сделаны из металлической фольги. Радиочастотные контуры и их проводники могут быть размещены в том же самом слое, что и электропроводящие области и их проводники, или радиочастотные контуры и их проводники и электропроводящие области и их проводники могут быть размещены во взаимно наложенных слоях.

Сенсорная сеть также может включать в себя непрерывный вторичный элемент сенсора, части которого переплетаются с электропроводящими областями. Непрерывный вторичный элемент сенсора может быть предусмотрен для общего сигнала, такого как заземляющий сигнал. Этот вид решения важен для уменьшения электрического уровня шума и, тем самым, для увеличения чувствительности измерения.

Кроме того, сенсорная сеть может содержать несколько сеток последовательных электропроводящих областей. Электропроводящие области не обязательно должны быть выровнены в поперечном направлении сети. Форма электропроводящих областей может представлять собой круги, квадраты, но также возможны любые другие формы. Как поймет специалист, электропроводящие области могут иметь почти любую вообразимую форму. Однако, некоторые формы могут быть более выгодными, чем другие, например, в отношении их распределения по сенсорной сети и, таким образом, в отношении возможностей позиционного обнаружения сети.

Настоящее изобретение также имеет отношение к системе для отслеживания пространства. Пространство может представлять собой, например, одну комнату или группу комнат, которые должны отслеживаться. Система содержит заданный отрезок сенсорной сети, описанной в этой заявке. Таким образом, отрезок также содержит подложку, имеющую продольное направление, по меньшей мере, одну сетку последовательных электропроводящих областей, сформированных на поверхности подложки, и группу проводников, сформированных на поверхности подложки. Каждая активная электропроводящая область электрически соединена с одним проводником. Проводники выполнены с возможностью примыкать один за другим к группе проводников, продвигаясь в продольном направлении подложки, и другие проводники группы выполнены с возможностью давать место для примыкающего проводника. Когда новый проводник примыкает к группе на одной стороне группы, другой проводник заканчивается приблизительно в том же месте с другой стороны группы. Отрезок обычно устанавливается на полу под несущей поверхностью пола. Система также содержит средство для отправки входного сигнала, по меньшей мере, одной электропроводящей области и средство для обнаружения выходного сигнала, по меньшей мере, от одной электропроводящей области. Выходной сигнал может представлять собой, например, разностный сигнал или суммарный сигнал в дополнение к однотактному сигналу. В пассивно работающей системе сенсоров входной сигнал может не требоваться.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На приложенных чертежах

Фиг.1-4 показывают виды сверху сенсорных сетей для отслеживания проводящих объектов,

Фиг.5 показывает поперечный разрез (сечение A-A на фиг.1) сенсорной сети, показанной на фиг.1-4,

Фиг.6-9 показывают виды сверху сенсорных сетей для отслеживания проводящих объектов,

Фиг.10 показывает схематическое представление способа изготовления,

Фиг.11 показывает один возможный способ изготовления радиочастотных контуров,

Фиг.12 показывает слой двухслойного продукта,

Фиг.13 показывает вид сверху двухслойного продукта,

Фиг.14 показывает поперечный разрез двухслойного продукта (сечение B-B на фиг.13),

Фиг.15 показывает одну возможную компоновку продукта, содержащего электропроводящие области и радиочастотные контуры,

Фиг.16 и 17 показывают виды сверху сенсорных сетей для отслеживания проводящих объектов, и

Фиг.18 показывает увеличенный вид особенностей, показанных на фиг.17.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 иллюстрирует сенсорную сеть W для отслеживания электропроводящих объектов, например для отслеживания перемещения и местоположения человеческого тела. Возможно, например, использовать сеть W для отслеживания пожилых людей и недееспособных. Кроме того, возможные применения включают в себя, но без ограничения, слежение за тюрьмами и местами заключения, бытовую и промышленную автоматизацию, системы подушек безопасности на транспорте и другие применения обнаружения. Сенсорная сеть W содержит последовательные электропроводящие области 1. Проводник 2 соединяет электропроводящую область 1 с выходом 3. Выход 3 снабжен соединителем. Параллельные проводники 2 простираются прямолинейно и образуют угол α к продольному направлению LD сети W.

Фиг.2 показывает другую возможную компоновку сенсорной сети W. Сеть W содержит два ряда последовательных электропроводящих областей 1. Проводники 2, которые соединяют электропроводящие области 1 в верхнем ряду с выходом 3 с левой стороны, параллельны по отношению к проводникам 3, которые соединяют электропроводящие области 1 в нижнем ряду с выходом 3 с правой стороны. Параллельные проводники 2 простираются прямолинейно и образуют угол к продольному направлению LD сети W.

Фиг.3 показывает еще одну возможную компоновку сенсорной сети W. Сеть W содержит два ряда последовательных электропроводящих областей 1 и проводники 2, которые соединяют электропроводящие области с выходом 3. Электропроводящие области 1 в верхнем ряду и их проводники 2 и электропроводящие области 1 в нижнем ряду и их проводники 2 образуют зеркальное изображение. Проводники верхнего ряда параллельны по отношению друг к другу, как и проводники нижнего ряда.

Фиг.4 дополнительно показывает одну возможную компоновку сенсорной сети W. Проводники 2 содержат первые части 2a, которые простираются прямолинейно и образуют угол с продольным направлением LD сети W. Проводники 2 могут содержать вторые части 2b, которые являются поперечными к продольному направлению сенсорной сети W. Однако форма второй части может различаться.

Фиг.5 показывает поперечный разрез (сечение A-A). Продукт сенсора содержит подложку 5, электропроводящие области 1, которые образуют элементы сенсора, сформированные на поверхности подложки 5, и проводники 2, соединяющие элементы сенсора с выходом 3. Электропроводящие области 1 могут, например, состоять из вытравленной меди. На верху подложки 5 имеется защитный слой 4.

Фиг.6 показывает возможную компоновку сенсорной сети W. В этом случае соединение первой части 2a и второй части 2b является изогнутым.

Фиг.7 показывает другую возможную компоновку сенсорной сети W. Рисунок расположения проводников состоит из части 6a и части 6b. Часть 6a является диагональной, и часть 6b простирается в продольном направлении сети W. Рисунок расположения проводников повторяется таким образом, чтобы был сформирован целый проводник 2. Когда новый проводник 2 примыкает к группе проводников, другие проводники 2 из группы выполнены с возможностью дать место для нового проводника 2, то есть другие проводники выполнены с возможностью отклониться в сторону.

Фиг.8 показывает компоновку, реализованную посредством использования проводников 2, состоящих из части 6a, которая является параллельной по отношению к поперечному направлению сети W, и части 6b, которая простирается в продольном направлении сети W. Таким образом, части 6a, 6b перпендикулярны по отношению друг к другу. Когда новый проводник 2 примыкает к группе проводников, другие проводники 2 из группы проводников выполнены с возможностью дать место для нового проводника 2, то есть другие проводники выполнены с возможностью отклониться в сторону.

Фиг.9 показывает еще одну возможную компоновку сенсорной сети W. Имеется две последовательные сетки проводящих областей 1. Каждая проводящая область 1 соединена с проводником 2. Проводники 2 содержат первую часть 2a и вторую часть 2b или 2b'. Первые части 2a проводников 2 образуют угол с продольным направлением подложки.

Фиг.10 показывает схематический вид возможного способа изготовления. Выпущенная сеть 8 разматывается с барабана 7. Термоплавкое клеящее вещество наносится на выпущенную сеть 8 в покрывающем захвате 9. После нанесения термоплавкое клеящее вещество охлаждается; для охлаждения может использоваться охлаждающийся барабан 10. Металлическая фольга 12, например алюминиевая фольга, толщина которой может составлять от 5 до 20 мкм, разматывается с барабана 11. Металлическая фольга 12 и выпущенная сеть 8 спрессовываются вместе в захвате 13 ламинатора. Затем металлическая фольга 12 высекается во вращающейся высекающей машине 14, чтобы сформировать проводящие области 1 и проводники 2, но выпущенная сеть 8 остается твердой. Отходы от высекания, которые не используется для продукта, наматываются на барабан 15.

Первая защитная пленка 16, то есть защитная пленка с клеящим веществом для лицевой стороны сети W, разматывается с барабана 17. Защитная пленка 16 была обеспечена выпущенной сетью 18, которая наматывается на барабан 19. Выпущенная сеть 8, имеющая на своей поверхности проводящие области 1 и проводники 2, спрессовывается с защитной пленкой 16 в захвате 20 ламинатора. После этого выпущенная сеть 8 удаляется и наматывается на барабан 21.

Важно, что первая защитная пленка 16 немедленно напрессовывается на выпущенную сеть 8, поскольку иначе проводящие области 1 и проводники 2, сделанные из металлической фольги, могли бы сморщиться или быть повреждены иным образом. Также они плохо прилипают к выпущенной сети 8. "Немедленно" означает таким образом, что такой технологический этап не может иметь место между этапом высекания и этапом спрессовывания, что могло бы сморщить или иным образом повредить элементы, которые высечены из металлической фольги, то есть на производственной линии не должно быть, например, каких-либо резких углов поворота или барабанов, имеющих малый диаметр.

Поддерживающая пленка 24, то есть защитная пленка с клеящим веществом для обратной стороны сети W, разматывается с барабана 22. Поддерживающая пленка 24 снабжена выпущенной сетью 25, которая наматывается на барабан 23. Поддерживающая пленка 24 спрессовывается в захвате 26 с первой защитной пленкой 16 таким образом, чтобы электрически проводящие области 1 и проводники 2 остались между двумя защитными пленками 16, 24. После захвата 26 сенсорная сеть наматывается на барабан 27. Поддерживающая пленка также может быть нанесена без клеящего вещества и выпущенной сети, поскольку на первой защитной пленке 16 и на проводящих областях уже имеется клеящее вещество.

Описанный выше способ может использоваться для сенсорных сетей, которые описаны выше и в примерах ниже в этой заявке. Кроме того, способ может быть использован в таких сенсорных сетях, которые описаны в публикации WO 2006/003245, которая раскрывает параллельные прямые проводники, простирающиеся в продольном направлении сети. Сквозная перемычка может быть просверлена через первую или вторую защитную пленку (то есть, поддерживающую пленку), сквозная перемычка заполняется проводящей пастой, и тем самым формируется токопроводящая дорожка через сеть. Также возможно, что первая защитная пленка или пленка подложки перфорируются.

Фиг.11 показывает один возможный способ изготовления радиочастотных контуров 28. Радиочастотные контуры 28 и их проводники 29 высекаются из металлической фольги в процессе, который аналогичен тому процессу, который показан для электрически проводящих областей 1 и их проводников 2 на фиг.10.

Фиг.12 показывает первый слой двухслойной сенсорной сети W2. Первый слой содержит подложку, электропроводящие области 1 и их проводники 2.

Фиг.13 показывает двухслойную сенсорную сеть W2. Сенсорная сеть W2 проиллюстрирована как прозрачная, таким образом, чтобы первый слой мог быть виден через второй слой. Первый слой является таким, как показано на фиг.12, то есть первый слой содержит электропроводящие области 1 и их проводники 2. Второй слой является таким, как показано на фиг.11, то есть второй слой содержит радиочастотные контуры 28 и их проводники 29.

Фиг.14 показывает поперечный разрез сенсорной сети, показанной на фиг.13 (сечение B-B). Сенсорная сеть содержит два слоя, первый слой 30 и второй слой 31, которые присоединены друг к другу. Слои могут быть присоединены, например, с использованием клеящего вещества. Первый слой 30 содержит радиочастотные контуры 28 и их проводники 29. Второй слой 31 содержит электропроводящие области 1 и их проводники 2. Первый слой 30 может быть покрыт третьим слоем 32. Первый слой 30 и третий слой 32 могут быть присоединены друг к другу посредством клеящего вещества. Возможно соединить проводники обоих слоев 30, 31 к одному и тому же соединителю с использованием изгибающегося соединителя, который частично разрывает структуру сенсорной сети в соединителе.

Двухслойная сеть может быть изготовлена таким образом, чтобы оба слоя были изготовлены отдельно, то есть электрически проводящие области и их проводники на одной выпущенной сети присоединяются к одной защитной пленке, и радиочастотные контуры и их проводники на другой выпущенной сети присоединяются к другой защитной пленке. Одна из выпущенных сетей удаляется, и защитные пленки спрессовываются вместе. Поддерживающая пленка присоединяется для покрытия тех элементов, которые остались открытыми, то есть либо электропроводящих областей и их проводников, либо радиочастотных контуров и их проводников.

Фиг.15 показывает виду сверху сенсорной сети W, содержащей электропроводящие области 1, проводники 2 электропроводящих областей, радиочастотные контуры 28 и проводники 29 радиочастотных контуров. Когда проводники 2 электропроводящих областей 1 и проводники 29 радиочастотных контуров 28 переплетаются, как показано на фиг.15, возможно расположить все требуемые элементы, то есть электропроводящие области 1, радиочастотные контуры 28 и проводники 2, 29 только на одном слое.

Фиг.16 и 17 показывают виды сверху сенсорной сети W. Общий признак на этих чертежах заключается в том, что область, которая была предусмотрена для проводников 2, сделана очень узкой по сравнению со всей шириной области, на которой имеются и проводящие области 1, и проводники 2. Ширина области, которая была предусмотрена для проводников 1, может составлять 15%, предпочтительно 10%, от всей ширины области, на которой располагаются проводящие области 1 и проводники 2. Причина для такого расположения заключается в том, что проводящие области 1 должны иметь насколько возможно много пространства, предусмотренного для обнаружения. Проводящие области 1 и проводники 2 располагаются на одной и той же стороне сети. Сети, показанные на фиг.16 и 17, также снабжаются непрерывным вторичным элементом 40 сенсора, который предусмотрен для общего сигнала, такого как заземляющий сигнал. Заземляющий сигнал и форма проводящих областей 1 могут использоваться для получения эффекта на уровне шума сигналов и, таким образом, для увеличения чувствительности сенсоров. Использование заземляющего сигнала не является обязательным, но может использоваться в применениях, требующих чувствительности и меньшего количества электрического шума.

В зависимости от применения заземляющий сигнал или другой общий сигнал может пропускать некоторые из электропроводящих областей 1 и вместо этого может подводиться, например, только к каждой второй или к каждой n-й проводящей области 1.

В варианте воплощения, показанном на фиг.9, например, проводящие области 1, расположенные рядом и образующие, в принципе, пары областей сенсоров, могут использоваться таким образом, что первая из областей сенсоров в такой паре может использоваться как заземляющий сигнал, относительно которого может быть измерен сигнал от второй области в этой же паре. Кроме того, области заземляющего сигнала в различных парах могут быть соединены вместе с общем уровнем заземления, или они могут удерживаться отдельными.

В варианте воплощения, показанном на фиг.1, например, каждая из проводящих областей 1 может быть окружена защитными кольцами, обеспечивающими вторичный элемент сенсора, который будет использоваться, например, в качестве заземляющего сигнала. Такие защитные кольца могут окружать проводящую область со всех сторон и только оставлять дорожку для проводника 2b. Также такие защитные кольца могут быть соединены все вместе для обеспечения общего вторичного сенсора/сигнала или они могут удерживаться отдельными, например, для целей дифференциальных измерений.

На фиг.16 проводящие области 1 и непрерывный вторичный элемент 40 сенсора образуют рисунок, который напоминает скрещенные пальцы, то есть проводящие области 1 имеют форму буквы "E", и непрерывный вторичный элемент 40 сенсора имеет часть, которая напоминает зеркальное отображение буквы "E", и форма буквы "E" и ее зеркальное отображение переплетаются.

На фиг.17 рисунок следует тому же принципу, как на фиг.16, но проводящие области 1 и непрерывный вторичный элемент сенсора выполнены посредством круговых форм, соединенных узкими проводниками.

Чтобы упростить электрическое соединение с сенсорной сетью, группа проводников 2 была расширена в перекрестном направлении сети в местах A и B, как показано на фиг.16 и 17, чтобы лучше соответствовать соединителю или другой соединительной компоновке. Сеть предпочтительно обрезается в этих местах, с тем чтобы соединитель мог быть просто размещен на краю сети. Естественно, другой конец сети для любой заданной длины может быть обрезан в любом месте вдоль направления сети без воздействия на функциональные возможности сенсоров.

Когда сеть обрезается в желаемом месте (например, в месте A или B размещения соединителя), взаимный порядок проводников 2 относительно размещения электропроводящей области 1, определяемый из места обреза, то есть места соединителя, является известным. Например, в месте A обреза/соединителя (см. фиг.16 и 17) первый проводник всегда является общим сигналом (землей), второй проводник является самым ближним сенсором (сенсором 1), если считать от места обреза. Для места B вновь первый проводник является общим сигналом, второй проводник является самым ближним сенсором (сенсором 2) от места обреза, и третий проводник является следующим сенсором (сенсором 1).

Фиг.18 показывает увеличенное представление особенностей, показанных на фиг.17. Фиг.18 иллюстрирует, как группа проводников расширяется и как проводник 2 примыкает к группе проводников.

Везде в этой заявке термин "последовательный" используется при описании взаимного расположения областей сенсоров в сетке таких областей сенсоров. Эти сетки также будут следовать друг за другом повторяющимся образом вдоль продольного направления сети. Последовательные области сенсоров не ограничиваются здесь вариантами воплощения, в которых такие области следуют друг за другом вдоль продольного направления таким образом, что область предыдущего сенсора должна закончиться в продольном направлении прежде, чем начнется область последующего сенсора. Также возможно, что эти две или более областей сенсора "перекрывают" друг друга в перекрестном направлении сети таким образом, что оба сенсора проходят рядом на некоторую длину сети. Возможны все варианты воплощения, которые располагаются так, чтобы иметь гальванически разделенные области сенсоров, обеспеченные вдоль продольного направления сети некоторым образом, при котором рисунок продвигается вдоль упомянутого продольного направления. Области сенсоров в пределах сетки не обязательно должны образовывать какую-либо конкретную последовательность.

Далее изобретение будет описано с помощью примеров:

ПРИМЕР 1

Изготовляется сенсорная сеть в соответствии с изобретением. Металлические части могут быть сделаны, например, из травленого алюминия или меди, и пластмассовые части, например, из полиэтилентерефталата (PET), полипропилена (PP) или полиэтилена (PE).

Этапы изготовления:

1. Рисунки непрерывных линий проводников и проводящих областей сенсоров сначала печатаются, например, на ламинате из меди/полиэтилентерефталата (PET) или алюминия/полиэтилентерефталата (PET), с помощью ультрафиолетового (UV) стойкого к травлению вещества (например, Coates XV1000).

2. Металлическая внешняя часть стойкой области удаляется посредством травления. (После того стойкий слой также может быть удален.)

3. Наносятся или припрессовываются защитные слои (например, пленка из полиэтилентерефталата (PET), полипропилена (PP) или полиэтилена (PE)).

4. Прикрепляются соединитель и/или электронная аппаратура.

Печать стойкого к травлению вещества может быть выполнена посредством любой общеизвестной технологии печати, например посредством трафаретной печати (плоскопечатной или ротационной), глубокой печати, офсетной печати или флексографической печати.

Травление может быть выполнено посредством любого общеизвестного процесса травления, например посредством процесса на основе хлорида железа, гидроксида натрия или хлорида водорода.

ПРИМЕР 2

Проводящие области включают в себя, например, проводящее серебро или углерод, и пластмассовые части состоят из полиэтилентерефталата (PET), полипропилена (PP) или полиэтилена (PE).

1. Непрерывные линии проводников и проводящие области сенсоров печатаются с помощью проводящей пасты (например, серебряной или углеродной пасты) на подложку.

2. Наносятся или припрессовываются защитные слои (например, пленка из полиэтилентерефталата (PET), полипропилена (PP) или полиэтилена (PE)).

3. Прикрепляются соединитель и/или электронная аппаратура.

Проводники и сенсоры могут быть напечатаны посредством любой общеизвестной технологии печати, например посредством трафаретной печати (плоскопечатной или ротационной), гравировки, офсетной печати или флескографической печати.

ПРИМЕР 3

1. Непрерывные линии проводников и проводящие области сенсоров высекаются, например, из ламината из меди/полиэтилентерефталата (PET) или алюминия/полиэтилентерефталата (PET).

2. Наносятся или припрессовываются защитные слои (например, пленка из полиэтилентерефталата (PET), полипропилена (PP) или полиэтилена (PE)).

3. Прикрепляются соединитель и/или электронная аппаратура.

Специалист легко поймет, что все отличительные признаки сенсорной сети являются взаимозаменяемыми. Если некоторый отличительный признак разъясняется в связи с некоторой сенсорной сетью, понятно, что отличительный признак может быть заменен таким отличительным признаком, который разъясняется в связи с другой сенсорной сетью.

Настоящая группа изобретений относится к сенсорной сети для обнаружения электрического поля. Технический результат заключается в создании сенсорной сети, которая способна функционировать в случае разреза поперек направления сети в любом месте вдоль сети. Он достигается тем, что сенсорная сеть для обнаружения электрического поля содержит подложку, имеющую продольное направление, по меньшей мере, одну сетку последовательных электропроводящих областей, сформированных на поверхности подложки, группу параллельных проводников, сформированных на поверхности подложки, причем каждая электропроводящая область электрически соединена с одним проводником, при этом каждый проводник выполнен с возможностью примыкать к группе параллельных проводников, а другие проводники группы выполнены с возможностью давать место для примыкающего проводника, причем другие проводники группы выполнены с возможностью перемещаться в сторону, чтобы дать место для примыкающего проводника. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Сенсорная сеть (W) для обнаружения электрического поля, содержащая подложку (5), имеющую продольное направление,
по меньшей мере, одну сетку последовательных электропроводящих областей (1), сформированных на поверхности подложки,
группу параллельных проводников (2), сформированных на поверхности подложки, причем каждая электропроводящая область (1) электрически соединена с одним проводником, отличающаяся тем, что каждый проводник (2) выполнен с возможностью примыкать к группе параллельных проводников, а другие проводники группы выполнены с возможностью давать место для примыкающего проводника, причем другие проводники группы выполнены с возможностью перемещаться в сторону, чтобы дать место для примыкающего проводника.

2. Сенсорная сеть по п.1, в которой проводники имеют первые части, проходящие по направлению к выходу (3), причем первые части проводников образуют угол к продольному направлению подложки, а абсолютная величина угла больше 0°, но меньше 90°.

3. Сенсорная сеть по п.1, в которой абсолютная величина угла больше 0,1°, но меньше 5°.

4. Сенсорная сеть по п.1, которая содержит непрерывный вторичный элемент сенсора для общего сигнала.

5. Сенсорная сеть по п.1, в которой электропроводящая область (1) или проводник содержит напечатанный, нанесенный покрытием, гальванически осажденный, полученный испарением, напыленный, полученный травлением или припрессованный слой.

6. Сенсорная сеть по п.1, в которой электропроводящая область или проводник содержит металлический слой, электропроводящий пластмассовый слой или электропроводящий волокнистый слой.

7. Сенсорная сеть по п.1, в которой электропроводящая область или проводник содержит проводящий углерод или электропроводящие полимеры.

8. Сенсорная сеть по п.1, в которой подложка представляет собой пленку, содержащую полимерный материал, бумагу или картон, нетканый или текстильный материал.

9. Сенсорная сеть по п.1, причем сенсорная сеть содержит верхний слой, содержащий пленку из пластмассы, бумаги или картона или диэлектрического покрытия.

10. Способ изготовления сенсорной сети по п.1, причем способ содержит этапы, на которых
обрабатывают металлическую фольгу, прикрепленную к поверхности выпущенной сети, путем высекания, для формирования электропроводящих областей и их проводников,
прикрепляют первую защитную пленку к выпущенной сети таким образом, чтобы она покрыла электропроводящие области и их проводники, и
заменяют выпущенную сеть поддерживающей пленкой.

11. Способ по п.10, содержащий этапы, на которых обрабатывают металлическую фольгу, прикрепленную к поверхности выпущенной сети, путем высекания, для формирования радиочастотных контуров и их проводников таким образом, чтобы радиочастотные контуры и их проводники были сформированы на одном и том же этапе обработки, что и электропроводящие области и их проводники, и
прикрепляют первую защитную пленку к выпущенной сети таким образом, чтобы она покрыла электропроводящие области и их проводники и радиочастотные контуры и их проводники.

12. Способ по п.10, причем способ содержит этапы, на которых обрабатывают металлическую фольгу, прикрепленную к поверхности второй выпущенной сети, путем высекания, для формирования радиочастотных контуров и их проводников таким образом, чтобы радиочастотные контуры и их проводники были сформированы на другом этапе обработки по сравнению с электропроводящими областями и их проводниками, и
прикрепляют вторую защитную пленку ко второй выпущенной сети таким образом, чтобы она покрывала радиочастотные контуры и их проводники.

13. Способ по п.12, содержащий этапы, на которых
удаляют одну из выпущенных сетей, и
накладывают первую защитную пленку и вторую защитную пленку.

14. Способ по п.13, в котором первую защитную пленку и вторую защитную пленку спрессовывают вместе.

15. Способ по п.14, в котором первую защитную пленку или поддерживающую пленку снабжают сквозными перемычками.

16. Способ по п.15, в котором сквозные перемычки заполняют электропроводящей пастой во время печати проводящих мостиков.

17. Система для отслеживания пространства, содержащая
по меньшей мере, один отрезок сенсорной сети (W), содержащий подложку (5), имеющую продольное направление, по меньшей мере, одну сетку электропроводящих областей (1) сенсоров, сформированных таким образом, чтобы они следовали друг за другом последовательно вдоль продольного направления, и расположенных на одной стороне подложки, и группу проводников (2), сформированных на той же стороне подложки, причем каждая электропроводящая область (1), которая должна использоваться для целей обнаружения, электрически соединена с одним проводником, средство для обнаружения выходного сигнала, по меньшей мере, от одной электропроводящей области,
отличающаяся тем, что каждый проводник (2) выполнен с возможностью примыкать к группе параллельных проводников, а другие проводники группы выполнены с возможностью давать место для примыкающего проводника, причем
другие проводники группы выполнены с возможностью перемещаться в сторону, чтобы дать место для примыкающего проводника.

18. Система по п.17, в которой несколько отрезков сенсорной сети выполнены с возможностью покрывать большую область в пределах заданного пространства и выполнены с возможностью электронного отслеживания упомянутого пространства.