一种静电检测装置、静电监控系统的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种静电检测装置、静电监控系统。


背景技术：

2.显示基板在生产过程中会产生静电，如果静电释放(esd)能力不足，显示基板内部会出现电荷聚集，导致产品缺陷(charge mura)，例如垂直条纹(block)、二分屏、三分屏等缺陷。
3.现有技术中的静电检测技术，精确度和灵敏性偏低，很难满足需求。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供一种静电检测装置、静电监控系统，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。
5.作为本公开实施例的第一个方面，本公开实施例提供一种静电检测装置，包括：
6.感应模块，被设置在与待检测物体之间的距离为预设距离的位置，用于感应待检测物体的静电场，并产生与静电场相对应的感应电信号；
7.信号选择模块，与感应模块连接，用于在感应电信号满足预设范围的情况下，接收感应电信号并输出感应电信号；
8.放大模块，与信号选择模块连接，用于对感应电信号进行放大，并输出对应的第一电压信号；
9.检测模块，与放大模块连接，用于采集第一电压信号，并根据基准电压和第一电压信号确定与静电场对应的静电电压。
10.在一些实施例中，检测模块的检测范围为-20v～0和0～+20v。
11.在一些实施例中，感应模块包括音叉感应器和采样电容，音叉感应器包括感应子模块和触点连接机构，感应子模块用于感应静电场，并在静电场的作用下驱动触点连接机构动作；触点连接机构在不同的静电场的驱动下与采样电容的不同触点连接，以使采样电容产生与静电场相对应的感应电信号。
12.在一些实施例中，放大模块包括电流放大调节器和信号转换子模块，电流放大调节器用于对感应电信号进行放大，并产生放大后的电流信号；信号转换子模块用于将接收到的放大后的电流信号转换为对应的第一电压信号并输出。
13.在一些实施例中，静电检测装置还包括电阻模块，电阻模块包括输入端和输出端，电阻模块的输入端与感应模块连接，电阻模块的输出端与检测模块连接，电阻模块用于在感应电信号不满足预设范围的情况下，供感应电信号通过并在输出端产生第二电压信号；
14.检测模块用于采集第一电压信号或者第二电压信号，并根据基准电压和采集到的电压信号确定与静电场对应的静电电压。
15.在一些实施例中，感应电信号为交流电流信号，预设范围为小于或等于电流阈值。
16.在一些实施例中，预设距离的范围为20mm～30mm。
17.在一些实施例中，感应模块的检测区域的直径为φ150mm～φ200mm。
18.在一些实施例中，待检测物体包括显示基板，显示基板包括薄膜晶体管，至少一个薄膜晶体管的有源层的材质为金属氧化物。
19.作为本公开实施例的第二方面，本公开实施例提供一种静电监控系统，包括本公开任一实施例中的静电检测装置。
20.在一些实施例中，静电监控系统还包括处理器，处理器与静电检测装置中的检测模块连接，处理器用于接收静电电压，并将在预设时间范围内接收到的静电电压进行处理，以确定累积静电电压。
21.在一些实施例中，静电监控系统还包括静电消除装置，静电消除装置用于在累计静电电压大于或等于预设电压阈值的情况下，产生中和电荷以对待检测物体产生的静电荷进行中和。
22.本公开实施例的技术方案，通过设置信号选择模块可以对被放大模块放大的感应电信号进行选择，减小了可以被放大模块放大的感应电信号的范围，进而减小了检测模块检测的信号范围；并且，放大模块将满足预设范围的感应电信号进行放大后输出给检测模块，从而，可以提高检测模块的检测精度和灵敏度，进而提高了静电检测装置的精确度和灵敏度，提高了静电检测装置的esd检测性能。
23.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本公开进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
24.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。
25.图1为一种金属氧化物显示基板的截面示意图；
26.图2为本公开一实施例中静电检测装置的结构示意图；
27.图3为本公开一实施例中静电检测装置的应用场景示意图；
28.图4为本公开另一实施例中静电检测装置的结构示意图；
29.图5a为本公开一实施例中音叉感应器的结构示意图；
30.图5b为本公开一实施例中采样电容的结构示意图；
31.图6a为本公开一实施例中电流放大调节器的结构示意图；
32.图6b为本公开一实施例中信号转换子模块的结构示意图；
33.图7为本公开另一实施例中静电检测装置的结构示意图；
34.图8为本公开一实施例中静电监控系统的结构示意图；
35.图9为一种离子风枪的结构示意图。
具体实施方式
36.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。
因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
37.金属氧化物显示面板采用igzo(铟镓锌氧化物)技术，具有高电子迁移率的特点，迁移率约为10cm2/vs，可以提高薄膜晶体管对像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率。金属氧化物产品因为电子迁移速率快，面板内部容易出现电荷聚集残留。
38.图1为一种金属氧化物显示基板的截面示意图。如图1所示，显示基板包括设置在衬底11上的薄膜晶体管，还包括第一电极层13和第二电极层14，以及设置在相邻导电层之间的绝缘层。薄膜晶体管包括栅电极121、有源层122、源电极123和漏电极124。金属氧化物产品相比于a-si产品，有源层122采用igzo膜材。在igzo成膜后，相应的基板在转移过程中，线体设备的静电无法完全消除，从而，在基板切割生产过程中，基板内部因设备的静电也会导致电荷聚集。金属氧化物产品在模组生产过程中对静电防护要求严格，需要对设备的静电释放进行重点监控。
39.另外，不同材质对电荷的释放能力不同，导电材质例如绑定后的线路板可以将内部的感应电荷均匀释放至面板的金属导电线路内。而在绑定工艺之前，金属氧化物基板内部的igzo膜层等对静电的释放能力不同，会导致基板内部出现电荷聚集导致产品缺陷(charge mura)，例如垂直条纹(block)、二分屏、三分屏等缺陷。并且，静电还会影响金属氧化物薄膜晶体管的性能，进而影响显示面板的性能。
40.针对金属氧化物产品在生产过程中的静电高发问题，需要提出一种精确度与灵敏度更好的静电检测装置，以便对生产过程中的静电释放(esd)进行检测和监控。
41.图2为本公开一实施例中静电检测装置的结构示意图，图3为本公开一实施例中静电检测装置的应用场景示意图。在一种实施方式中，如图2所示，静电检测装置20可以包括感应模块21、信号选择模块22、放大模块23和检测模块24。如图3所示，待检测物体31例如基板在生产过程中被设置在设备运行平台72上，待检测物体71在生产过程中会产生静电。
42.如图2和图3所示，感应模块21被设置在与待检测物体71之间的距离为预设距离l的位置，感应模块21用于感应待检测物体的静电场q，并产生与静电场q相对应的感应电信号。
43.信号选择模块22与感应模块21连接。信号选择模块22具有信号选择的功能，信号选择模块22用于在感应电信号满足预设范围的情况下，接收感应电信号并输出该感应电信号。示例性地，信号选择模块22可以包括输入端和输出端，信号选择模块22的输入端与感应模块21连接并接收感应模块21输出的感应电信号，在感应电信号满足预设范围的情况下，信号选择模块22的输出端输出该感应电信号。示例性地，感应模块21产生的感应电信号为i0，当感应电信号满足预设范围时，感应电信号记为i1，那么，信号选择模块22接收到感应电信号i1时，在输出端输出该感应电信号i1。
44.放大模块23与信号选择模块22连接，例如，放大模块23与信号选择模块22的输出端连接，放大模块22用于对感应电信号i1进行放大，并输出对应的第一电压信号v
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。例如，放大模块23将输入端的电压v1放大后，输出第一电压信号v
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。
45.检测模块24与放大模块23连接，检测模块24还可以与基准电压端vss连接。检测模块24用于采集第一电压信号v
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，并根据基准电压vss和采集到的第一电压信号v
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确定与静电场对应的静电电压。
46.示例性地，预设范围可以根据需要设置，例如，预设范围可以为小于或等于预设阈值。
47.本公开实施例中的静电检测装置，感应模块21可以产生与静电场相对应的感应电信号；信号选择模块22在感应电信号满足预设范围的情况下，接收并输出该感应电信号；放大模块23对该感应电信号进行放大并输出对应的第一电压信号v
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，从而，检测模块24可以采集到第一电压信号v
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，进而确定出与静电场对应的静电电压。
48.这样的静电检测装置，通过设置信号选择模块22可以对被放大模块23放大的感应电信号进行选择，减小了可以被放大模块23放大的感应电信号的范围，进而减小了检测模块24检测的信号范围；并且，放大模块23将满足预设范围的感应电信号进行放大后输出给检测模块24，从而，可以提高检测模块24的检测精度和灵敏度，进而提高了静电检测装置的精确度和灵敏度，提高了静电检测装置的esd检测性能。
49.另外，表征静电场强度的参数通常为静电电压，本公开实施例中，放大模块23输出第一电压信号v
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，检测模块24采集该第一电压信号v
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后，进而确定静电场对应的静电电压，从而，检测模块24采集的信号与确定出的信号为同一类型的信号(均为电压信号)，避免了检测模块24内部进行信号转换，可以提高检测模块24的检测效率，进而提供静电检测装置的检测频率和响应速度。本公开实施例的静电检测装置的响应速度可以达到50μm，远远高于现有技术中静电检测装置的响应速度。
50.在一种实施方式中，检测模块24的检测范围为-20v～0(包括端点值)和0～+20v(包括端点值)。当检测模块24确定出的静电电压为正数时，表示静电场是由正电荷产生的，当当检测模块24确定出的静电电压为负数时，表示静电场是由负电荷产生的。
51.图4为本公开另一实施例中静电检测装置的结构示意图。在一个实施例中，如图4所示，感应模块21可以包括音叉感应器211和采样电容212。图5a为本公开一实施例中音叉感应器的结构示意图，图5b为本公开一实施例中采样电容的结构示意图。如图5a所示，音叉感应器211可以包括感应子模块31和触点连接机构32，感应子模块31用于感应待检测物体的静电场，并在静电场的作用下驱动触电连接机构32动作。
52.如图5b所示，采样电容212可以包括多个存储电容41、电容基板43以及4个电流感应电路，其中，42、44、45和46分别为4个电流感应电路的触点。每个电流感应电路触点分别与不同个数的存储电容连接。采样电容212还包括输出触点51。
53.音叉感应器211的触点连接机构32可以设置在采样电容212的上方，触点连接机构32在不同的静电场的驱动下可以与采样电容212的不同触点连接，使得采样电容产生与静电场相对应的感应电信号。示例性地，如图5a所示，触点连接机构32可以包括壳体321和音叉连接脚322，感应子模块31可以设置在壳体321内。当感应子模块31感应到不同的静电场时，可以驱动音叉连接脚322旋转不同的角度，从而音叉连接脚322可以与采样电容212的不同触点连接，使得采样电容产生与静电场相对应的感应电信号。需要说明的是，图5a只是示例性地示出了音叉感应器211的结构，音叉感应器211的具体结构可以根据需要设置，只要可以实现本实施例中的功能即可。
54.在一种实施方式中，感应模块21产生的感应电信号i0可以为交流电流信号，预设范围可以为小于或等于电流阈值。从而，在感应电信号小于或等于电流阈值的情况下，信号选择模块22可以接收感应电信号并输出该感应电信号。示例性地，在感应电信号为交流电
流信号的情况下，感应电信号小于或等于电流阈值，亦即，感应电信号的信号值(不考虑信号的方向)小于或等于电流阈值。
55.需要说明的是，如图4所示，当静电场q是由正电荷产生时，感应电信号i0为正电流，当静电场q是由负电荷产生时，感应电信号i0为负电流。
56.当感应电信号过小时，如果采用检测模块24直接检测，检测精度比较低，并且很难检测到，本公开实施例中，在感应电信号小于或等于电流阈值的情况下，采用放大模块23将感应电信号进行放大，并输出对应的放大后的第一电压信号v
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，检测模块24采集第一电压信号v
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，这样就可以提高检测模块24的检测精度和准确性，保证检测模块24可以实时地检测到与感应电信号对应的第一电压信号v
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。
57.在一种实施方式中，如图4所示，信号选择模块22可以包括逻辑选择电路，逻辑选择电路可以包括逻辑选择器221。需要说明的是，图4中只是示意性地示出了包括逻辑选择器221的逻辑选择电路，本领域技术人员可以根据信号选择模块22的功能设置合适的逻辑选择电路，本公开实施例并不对信号选择模块22的具体结构进行限制，只要可以实现信号选择模块的功能即可。
58.在一种实施方式中，如图4所示，放大模块23可以包括电流放大调节器231和信号转换子模块232。电流放大调节器231用于对感应电信号进行放大，并产生放大后的电流信号。信号转换子模块232用于将接收到的放大后的电流信号转换为对应的第一电压信号v
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并输出。
59.图6a为本公开一实施例中电流放大调节器的结构示意图。示例性地，如图6a所示，其中的第一节点n1为电流放大调节器231的输入端，第二节点n2为电流放大调节器231的输出端。
60.需要说明的是，图6a只是示例性地示出了电流放大调节器231的结构，实际实施中，可以根据需要设置电流放大调节器的电路和结构，只要可以实现放大的效果即可。
61.图6b为本公开一实施例中信号转换子模块的结构示意图。示例性地，如图6b所示，信号转换子模块232可以包括高压发生器，其中的第三节点n3为信号转换子模块232的输入端，第四节点n4为信号转换子模块232的输出端。信号转换子模块232的输入端可以与电流放大调节器231的输出端连接，信号转换子模块232的输入端可以接收电流放大调节器231的输出端输出的放大后的电流信号，信号转换子模块232的输出端输出对应的第一电压信号v
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。
62.需要说明的是，图6b只是示例性地示出了信号转换子模块232的结构，实际实施中，可以根据需要设置信号转换子模块232的电路和结构，只要可以输出对应的电压信号即可。
63.在一种实施方式中，如图3所示，感应模块21被设置在与待检测物体之间的距离为预设距离l的位置，示例性地，预设距离l的范围可以为20mm～30mm(包括端点值)。也就是说，预设距离l的值可以为20mm～30mm中的任意数值，例如，预设距离l可以为25mm。将预设距离l设置为20mm～30mm，可以提高感应模块21对静电场的感应精度，避免静电场对感应模块21的性能产生影响，并且，当静电场发生变化时，可以保证感应模块21可以实时检测到静电场的变化。
64.需要说明的是，感应模块21可以包括用来感应静电场的感应探头，感应模块21被
设置在与待检测物体之间的距离为预设距离l的位置，也就是说，感应探头被设置在与待检测物体之间的距离为预设距离l的位置。在图5a所示的音叉感应器中，感应探头可以为音叉感应器的感应子模块31。
65.在一种实施方式中，如图3所示，感应模块21的检测区域的直径为φ150mm～φ200mm(包括端点值)。感应模块21的检测区域可以是在设备运行平台上以待检测物体的中心为中心的一个圆形区域，该圆形区域的直径范围为φ150mm～φ200mm(包括端点值)。这样的设置方式，感应模块21的检测区域大大增大，可以更好地检测待检测物体的静电场。
66.示例性地，感应模块21的检测区域的直径可以为150mm～200mm中的任意值，例如，感应模块21的检测区域的直径可以为170mm。
67.如图3所示，为了防止静电检测装置20被外界干扰，静电检测装置20可以与大地端gnd连接，用于放置待检测物体的设备运行平台可以与大地端gnd连接，这样的连接设置有利于静电的释放，避免静电场过大而损坏产品。
68.图7为本公开另一实施例中静电检测装置的结构示意图。在一种实施方式中，如图7所示，静电检测装置还可以包括电阻模块r，电阻模块r可以包括输入端和输出端，电阻模块r的输入端与感应模块21连接，示例性地，电阻模块r的输入端与感应模块21中的采样电容212连接。电阻模块r的输出端与检测模块24连接。电阻模块r用于在感应电信号不满足预设范围的情况下，供感应电信号通过并在输出端产生第二电压信号。检测模块24用于采集第一电压信号或者第二电压信号，并根据基准电压和采集到的电压信号确定与静电场对应的静电电压。
69.本公开实施例中，当感应电信号不满足预设范围时，感应电信号足够大，不需要对感应电信号进行放大，感应电信号可以通过电阻模块r，从而，在电阻模块r的输出端产生第二电压信号。
70.如图7所示，感应电信号i0满足预设范围时，感应电信号i0记为感应电信号i1，感应电信号i0不满足预设范围时，感应电信号i0记为感应电信号为i2。感应电信号i1小于或等于电流阈值，感应电信号i1需要经过放大模块23进行放大，放大模块23对感应电信号i1进行放大后，输出第一电压信号v
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，以便被检测模块24采集；感应电信号i2大于电流阈值，感应电信号i2不再需要被放大，电阻模块r供感应电信号i2通过后产生第二电压信号，以便被检测模块24采集。
71.本公开实施例中的静电检测装置，在感应电信号满足预设范围时，感应电信号通过放大模块23被放大，在放大模块23的输出端输出对应的第一电压信号v
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；在感应电信号不满足预设范围时，不需要对感应电信号进行放大，感应电信号通过电阻模块r，在电阻模块r的输出端产生第二电压信号；检测模块采集第一电压信号或第二电压信号，进而确定出与静电场对应的静电电压。这样的静电检测装置，对范围不同的感应电信号分别进行处理，对于不满足预设范围的感应电信号不再进行放大处理，可以进一步提高静电检测装置检测频率和响应速度。
72.示例性地，电阻模块r的电阻值可以根据需要设置，在此不作具体限定。
73.在一种实施方式中，待检测物体包括显示基板，显示基板包括薄膜晶体管，至少一个薄膜晶体管的有源层的材质为金属氧化物。这样就实现了对金属氧化物产品生产过程中esd的检测。
74.本公开实施例还提供一种静电监控系统，包括本公开任一实施例中的静电检测装置。静电监控系统采用本公开实施例中的静电检测装置，可以对生产过程中待检测物体的静电场进行实时检测，为生产过程中的静电监控和静电消除提供数据支撑。
75.图8为本公开一实施例中静电监控系统的结构示意图。在一种实施方式中，如图8所示，静电监控系统还可以包括处理器61，处理器61与静电检测装置中的检测模块24连接。处理器61用于接收检测模块24确定出的与静电场对应的静电电压，并将在预设时间范围内接收到的静电电压进行处理，以确定累计静电电压。示例性地，处理器61可以实时记录监控位置的静电场变化，为生产过程中的静电监控提高指导。
76.累计静电电压可以反映出在预设时间范围内检测区域的静电场大小，为生产过程中的静电监控和静电消除提供数据支撑。例如，当累计静电电压达到预设数值时，需要采取静电消除措施，以避免静电导致产品损坏，当累计静电电压未达到预设数值时，可以继续监控而不必采取静电消除措施。
77.示例性地，本公开实施例中的静电监控系统可以监控0.01kv～20kv的累计静电电压，监控范围大，应用范围广。
78.在一种实施方式中，处理器61用于接收静电电压，并将在预设时间范围内接收到的静电电压进行积分处理，以确定累计静电电压vm。可以采用如下积分公式：
[0079][0080]
其中，a表示检测区域的面积，e为积分函数，l为感应模块与待检测物体之间的距离，v为静电场的静电电压，静电场的静电电压可以不断变化。
[0081]
示例性地，静电检测装置中的检测模块24可以实时采集静电场对应的静电电压，根据采集到的静电电压拟合出积分函数e。
[0082]
图9为一种离子风枪的结构示意图。离子风枪可以用来消除静电。离子风枪电解头电解酒精产生中和电荷来中和esd超标位置的静电，可以有效消除静电。
[0083]
防静电离子风嘴可以通过电解头电解酒精产生大量的正负空气团，经由压缩空气把那些杂质吹走，并且还可以中和物体上的电荷。当电荷是物体表面上的负电荷时，它在空气流中吸引正电荷。当电荷在物体表面为正电荷时，会吸引气流中的负电荷，从而使物体表面的静电被中和，进一步的消除静电。同时高速压缩的气体还可以吹走物体上的顽固尘埃。
[0084]
在静电监控系统监控出累计静电电压达到预设数值时，可以手持离子风枪进行静电消除。在一种实施方式中，静电监控系统还可以包括静电消除装置，静电消除装置用于在累计静电电压大于或等于预设电压阈值的情况下，产生中和电荷以对待检测物体产生的静电荷进行中和。这样就可以实现esd超标位置的自动静电中和，提高静电监控系统的效率。
[0085]
本公开实施例中的静电检测装置和静电监控系统，对静电场的检测和监控频率高、响应速度快，可以实时反应待检测物体的静电场，静电检测装置的响应速度可以达到50μs，静电检测装置的精度可以保持在5％。
[0086]
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0087]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0088]
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0089]
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0090]
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
[0091]
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。