CN113168264A - 传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本实施方式的目的在于提供一种传感器装置，能够进行高精度的感测。本实施方式的传感器装置具备：静电电容式的触摸面板；旋钮，设置为以旋转轴为中心旋转自如；导体，被保持于所述旋钮，并在以所述旋转轴为中心的圆周上的一部分中与所述触摸面板相对；以及传感器控制器，控制所述触摸面板，所述传感器控制器保持基准信号，所述基准信号对应于所述导体不与所述触摸面板相对的状态下的静电电容，在第一感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第一位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第一传感器信号和所述基准信号检测所述导体的第一坐标。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及传感器装置。
背景技术
近年来，作为显示装置的接口等，检测手指等物体的接触或接近的传感器被实用化。作为一例，公开了能够相对于显示装置进行拆装的输入装置。该输入装置是以机械、光学或磁气方式来检测相对于静止部进行旋转移动的操作输入部的旋转操作的装置。检测信号通过无线通信被发送至显示装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/094234号
发明内容
发明要解决的技术问题
本实施方式的目的在于提供一种能够进行高精度的感测的传感器装置。
用于解决技术问题的方案
根据一个实施方式提供的传感器装置具备：静电电容式的触摸面板；旋钮，设置为以旋转轴为中心旋转自如；导体，被保持于所述旋钮，并在以所述旋转轴为中心的圆周上的一部分中与所述触摸面板相对；以及传感器控制器，控制所述触摸面板，所述传感器控制器保持基准信号，所述基准信号对应于所述导体不与所述触摸面板相对的状态下的静电电容，在第一感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第一位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第一传感器信号和所述基准信号检测所述导体的第一坐标。
根据一个实施方式提供的传感器装置具备：静电电容式的触摸面板；旋钮，设置为以旋转轴为中心旋转自如；导体，被保持于所述旋钮，并在以所述旋转轴为中心的圆周上的一部分中与所述触摸面板相对；以及传感器控制器，控制所述触摸面板，所述传感器控制器执行如下处理：在第一感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第一位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第一传感器信号而生成基线；在第二感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第二位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第二传感器信号而生成原始数据；计算相当于所述基线与所述原始数据的差值的Δ；根据所述Δ中的负的信号的第一积分值和正的信号的第二积分值计算信号比；以及根据所述信号比检测所述导体的旋转角。
发明效果
根据本实施方式，能够提供可进行高精度的感测的传感器装置。
附图说明
图1是表示本实施方式中的传感器装置1的一个构成例的图。
图2是表示图1所示的传感器装置1的主要部分的剖视图。
图3是表示输入装置200的第一构成例的图。
图4是表示输入装置200的第二构成例的图。
图5是用于说明检测旋钮210(或者导体220)的旋转信息的一种方法的图。
图6是用于说明检测导体220的坐标的工序的流程图。
图7是用于说明图6所示的工序的图。
图8是用于说明检测导体220的旋转角的工序的流程图。
图9是用于说明图8所示的工序的图。
图10是用于说明检测导体220的坐标的另一工序的流程图。
图11是用于说明本实施方式的传感器装置1在高温环境下使用时的校正方法的图。
图12是用于说明本实施方式的传感器装置1在低温环境下使用时的校正方法的图。
图13是表示触摸面板100和输入装置200重叠的状态的一例的图。
图14是用于说明检测导体220的旋转角的另一工序的流程图。
图15是用于说明导体220的旋转角(或者移动距离)小的状态的图。
图16是表示Δ的计算例的图。
图17是用于说明信号比的图。
图18是用于说明旋转角与信号比的关系的图。
图19是表示输入装置200的第三构成例的图。
图20是表示搭载传感器装置1的显示装置DSP的一个构成例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式进行说明。需要说明的是，公开的仅为一个例子，本领域技术人员在保持发明主旨不变的前提下容易想到的适当变更，当然也包含在本发明的范围内。另外，与实际形态相比，附图的各部分的宽度、厚度、形状等有时会示意性地表示，以使说明更加明确，说到底仅为一个例子，并不限定解释本发明。另外，在本说明书和各附图中，对于与已出现的附图中进行了说明的构成要素发挥相同或类似的功能的构成要素，标注相同的参考附图标记，并适当地省略重复的详细的说明。
图1是表示本实施方式中的传感器装置1的一个构成例的图。传感器装置1具备触摸面板100、输入装置200以及传感器控制器300。触摸面板100例如是静电电容式的触摸面板。在此，对互电容式的触摸面板100进行说明。
触摸面板100具备多个驱动电极Tx及多个检测电极Rx。m个驱动电极Tx1～Txm相隔间隔排列在一个方向上。n个检测电极Rx1～Rxn相隔间隔排列，并以与驱动电极Tx1～Txm交叉的方式配置。驱动电极Tx1～Txm及检测电极Rx1～Rxn相互交叉的区域SA相当于检测物体与触摸面板100的接触或接近的检测区域。此外，m和n为2以上的整数。
传感器控制器300控制触摸面板100。即，传感器控制器300向驱动电极Tx发送驱动信号Stx。检测电极Rx随着向驱动电极Tx供给驱动信号Stx而输出感测所需的传感器信号Srx。传感器信号Srx是基于驱动电极Tx及检测电极Rx的静电电容(以下，简称为电容)的信号。
在本实施方式中，将向驱动电极Tx1～Txm的各个发送驱动信号Stx的期间称为一个感测期间(或者一帧)。传感器控制器300在一个感测期间接收从检测电极Rx1～Rxn分别输出的传感器信号Srx，检测有无物体接触或接近触摸面板100，并且检测物体的位置坐标等。
输入装置200安装于触摸面板100的检测区域SA中。输入装置200具备旋转自如地设置的旋钮210和保持于旋钮210的导体220，关于输入装置200之后详细进行叙述。导体220与触摸面板100相对并接触。此外，导体220也可以在与触摸面板100对置的状态下不与触摸面板100接触，而是接近触摸面板100而配置。
传感器控制器300向驱动电极Tx1～Txm分别发送驱动信号Stx，接收从检测电极Rx1～Rxn分别输出的传感器信号Srx，检测旋钮210的旋转信息及旋钮210的按压信息。旋转信息包括旋钮210的旋转角、导体220的位置坐标等。按压信息包括旋钮210的按压操作的有无、被按压时的导体220的位置坐标等。
这样的传感器控制器300内置有存储器M。存储器M存储检测上述旋转信息及按压信息所需的各种程序、与基准信号等对应的数据。基准信号是导体220未与触摸面板100对置的状态下的静电电容所对应的信号，相当于与向驱动电极Tx发送了驱动信号Stx时从检测电极Rx输出的传感器信号Srx同等的信号。也就是说，基准信号是与一个驱动电极Tx和一个检测电极Rx的互电容对应的信号。存储器M还存储遍及整个检测区域SA的基准信号、即与所有驱动电极Tx1～Txm和所有检测电极Rx1～Rxn的互电容对应的信号。
传感器控制器300将检测到的旋转信息和按压信息发送至主机侧。
此外，上述触摸面板100并不限于互电容式，也可以是自电容式。
图2是表示图1所示的传感器装置1的主要部分的剖视图。触摸面板100除了驱动电极Tx和检测电极Rx之外，还具备电介质层De和盖部件CV。电介质层De位于驱动电极Tx与检测电极Rx之间。盖部件CV覆盖检测电极Rx。盖部件CV的表面CVa是与用户相对的面，且是用户或者物体能够触摸的面。输入装置200设置于表面CVa。检测电极Rx位于驱动电极Tx与输入装置200之间。
输入装置200除了旋钮210和导体220以外，还具备固定体230。固定体230通过粘接于表面CVa等方式被固定于触摸面板100上。旋钮210被设置为相对于固定体230旋转自如。旋钮210与表面CVa分离。在图示的例子中，旋钮210和固定体230形成为沿着旋转轴O延伸的筒状。此外，旋转轴O例如与表面CVa正交。旋钮210和固定体230由绝缘材料形成。导体220位于比固定体230更靠外侧的位置，并被保持于旋钮210。导体220的前端与表面CVa相接。此处，上述导体220与触摸面板100接触的状态相当于导体220与触摸面板100的盖部件CV接触的状态。
图3是表示输入装置200的第一构成例的图。在与旋钮210重叠的位置处，用单点划线示出以旋转轴O为中心的圆周C。
导体220位于圆周C上的一部分中。在本实施方式中，导体220形成为非环状，在圆周C上形成有不存在导体的无效区域NA。在图示的例子中，导体220在圆周C上形成为点状。导体220沿圆周C的长度比无效区域NA沿圆周C的长度短。如参照图2所说明的那样，导体220与触摸面板100相对并接触，而无效区域NA与触摸面板100分离。
当旋钮210以旋转轴O为中心沿着图中的箭头A旋转时，导体220在圆周C上移动。由于导体220被保持于旋钮210，因而导体220的旋转角与旋钮210的旋转角相等。
图4是表示输入装置200的第二构成例的图。图4所示的第二构成例与图3所示的第一构成例相比较，在导体220形成为C字状这一点上不同。即，导体220沿圆周C延伸，在圆周C上的一部分中具有切口NT。在圆周C上与切口NT重叠的区域相当于无效区域NA。导体220沿圆周C的长度比圆周C的1/2长。即，导体220沿圆周C的长度比无效区域NA沿圆周C的长度长。或者，在定义了将旋转轴O与导体220的一端连接的线L1和将旋转轴O与导体220的另一端连接的线L2的情况下，沿导体220的一侧的中心角θ1比沿切口NT的一侧的中心角θ2大。另外，中心角θ1大于180°。这样的第二构成例的导体220也如图2所示与触摸面板100相对并接触，而切口NT与触摸面板100分离。
图5是用于说明检测旋钮210(或者导体220)的旋转信息的一种方法的图。图5的(A)是用于说明电源刚接通后的初始状态的图，图5的(B)是用于说明使旋钮210旋转后的状态的图。
在此处所说明的方法中，基线(Baseline)是通过在电源刚接通后的第一感测期间中标绘例如基于m个驱动电极Tx与n个检测电极Rx的互电容的m*n个第一传感器信号而得到的数据。
原始数据(Raw Data)是通过在第一感测期间之后的第二感测期间中标绘例如基于m个驱动电极Tx和n个检测电极Rx的互电容的m*n个第二传感器信号而得到的数据。该原始数据在每个感测期间内被更新。
Δ(Delta)是在各感测期间相当于差值[(基线)-(原始数据)]的数据。
此外，图中用虚线表示的基线和图中用实线表示的原始数据是驱动一个驱动电极Tx时得到的数据。
如图5的(A)所示，在初始状态下，导体220在第一位置P1处与触摸面板100接触。第一位置P1的原始数据的值小于未放置导体220的其它位置P0的原始数据的值。未放置导体220的其它位置的原始数据的值全部为同一水平。在这样的初始状态下，原始数据与基线一致。因此，Δ与导体220的位置无关，在整个区域都为零。
如图5的(B)所示，在使旋钮210旋转后的状态下，导体220在第二位置P2处与触摸面板100接触，从第一位置P1被除去。即使在这样的状态下，基线也与初始状态相同。第一位置P1的原始数据的值随着导体220被除去而相比初始状态增加，变为与未放置导体220的其它位置P0的原始数据的值相同的水平。因此，第一位置P1的Δ为负的信号。
第二位置P2的原始数据的值因为导体220的接触而相比初始状态降低，变得比未放置导体220的其它位置P0的原始数据的值小。因此，第二位置P2的Δ为正的信号。
图1所示的传感器控制器300可以通过在整个检测区域SA的位置对参照图5的(B)所说明的Δ进行解析，从而检测旋钮210(或者导体220)的旋转信息。在上述方法的情况下，传感器控制器300根据图5的(B)所示的负的信号检测第一位置P1的第一坐标(x1，y1)，另外，根据正的信号检测第二位置P2的第二坐标(x2，y2)。然后，传感器控制器300根据这些第一坐标和第二坐标计算出导体220的移动距离，并根据该移动距离检测旋转角。
此时，在第一位置P1和第二位置P2接近的情况下(例如，旋钮210的旋转角相当于小于30度的情况下)，负的信号与正的信号相邻。因此，有可能导致基于信号的坐标的检测精度降低，进而导致移动距离或者旋转角的误差扩大。
以下，对检测本实施方式的旋钮210(或者导体220)的旋转信息的第一方法进行说明。
图6是用于说明检测导体220的坐标的工序的流程图。此外，此处所说明的工序由图1所示的传感器控制器300执行。另外，如参照图1所说明的那样，传感器控制器300保持有基准信号。
传感器控制器300首先向图1所示的触摸面板100的驱动电极Tx发送驱动信号Stx，从n个检测电极Rx的各个接收传感器信号Srx(步骤ST1)。然后，传感器控制器300根据接收到的传感器信号Srx和存储在存储器M中的基准信号，计算出相当于两者的差值的Δ(步骤ST2)。然后，传感器控制器300根据计算出的Δ检测导体220的坐标(步骤ST3)。
在一个感测期间中，传感器控制器300通过例如依次驱动m个驱动电极Tx1～Txm，从n个检测电极Rx1～Rxm接收传感器信号，并对计算出的Δ进行解析来检测导体220的坐标。在第一感测期间中，从检测电极Rx接收到的传感器信号相当于第一传感器信号，并检测出与导体220的第一位置P1对应的第一坐标(x1，y1)。另外，在与第一感测期间不同的第二感测期间中，从检测电极Rx接收到的传感器信号相当于第二传感器信号，并检测出与导体220的第二位置P2对应的第二坐标(x2，y2)。
图7是用于说明图6所示的工序的图。图7的(A)是用于说明检测第一位置P1的第一坐标(x1，y1)的工序的图，图7的(B)是用于说明检测第二位置P2的第二坐标(x2，y2)的工序的图。
图中的基线是通过标绘与一个驱动电极Tx和n个检测电极Rx1～Rxn各个的互电容对应的基准信号而得到的。图中的原始数据是通过在步骤ST1中标绘从n个检测电极Rx的各个接收到的传感器信号而得到的。图中的Δ是通过在步骤ST2中标绘各个传感器信号与各个基准信号的差值[(基准信号)-(传感器信号)]而得到的。换言之，Δ是相当于差值[(基线)-(原始数据)]的数据。
在图7的(A)所示的例子中，在第一感测期间中，作为基准信号与第一传感器信号的差值而算出的Δ中的第一位置P1处的Δ为正的信号。其它位置处的Δ大致为零。传感器控制器300通过解析第一感测期间中计算出的Δ而判断导体220的位置为第一位置P1，并检测与第一位置P1对应的第一坐标(x1，y1)。
在图7的(B)所示的例子中，在第二感测期间中，作为基准信号与第二传感器信号的差值而计算出的Δ中的第二位置P2处的Δ为正的信号。包括第一位置P1的其它位置处的Δ大致为零。传感器控制器300通过解析第二感测期间中计算出的Δ而判断导体220的位置为第二位置P2，并检测与第二位置P2对应的第二坐标(x2，y2)。
此外，第一坐标(x1，y1)和第二坐标(x2，y2)通过对整个检测区域SA的Δ进行解析，并计算Δ的重心而进行检测。第一坐标和第二坐标中的x坐标值例如相当于图中的横轴的值，且是由检测电极Rx1～Rxn规定的值。另外，y坐标值例如是由驱动电极Tx1～Txm规定的值。
图8是用于说明检测导体220的旋转角的工序的流程图。首先，传感器控制器300在第一感测期间中执行图6及图7的(A)所示的工序，检测第一位置P1的第一坐标(x1，y1)(步骤ST11)。接着，传感器控制器300在第二感测期间中执行图6及图7所示的工序，检测第二位置P2的第二坐标(x2，y2)(步骤ST12)。
然后，传感器控制器300根据第一坐标及第二坐标计算导体220的移动距离(步骤ST13)。然后，传感器控制器300根据计算出的移动距离检测导体220的旋转角(即，旋钮210的旋转角)(步骤ST14)。此外，当步骤ST12中检测出的坐标(x2，y2)与步骤ST11中检测出的坐标(x1，y1)一致时、或者步骤ST13中计算出的移动距离为零时，传感器控制器300判断为旋转角为0°。
图9是用于说明图8所示的工序的图。在此，假设为旋钮210与导体220一起沿着箭头l所示的方向(逆时针方向)旋转，并以10°为单位检测旋转角的情况。例如，图中的0°的位置对应于第一位置P1，图中的10°、20°或30°的位置对应于第二位置P2。图8所示的步骤ST13的移动距离L是以步骤ST11中检测出的第一位置P1的坐标(x1，y1)与步骤ST12中检测出的第二位置P2的坐标(x2，y2)之间的直线距离进行计算。
应检测的最小的旋转角θmin相当于本实施方式的传感器装置1中的分辨率。在将导体220以旋转角θmin旋转时导体220移动的两点间的基准直线距离设为La时，传感器控制器300在步骤ST13中计算出的移动距离L为(La/2)以上且小于(3*La/2)时，检测出旋转角为θmin。在一例中，在旋转角θmin为10°的情况下，当两点间的基准直线距离La为4mm时，传感器控制器300在计算出的移动距离L为2mm以上且小于6mm时，检测出旋转角为10°。
根据这样的本实施方式，传感器控制器300预先保持有与导体220未与触摸面板100对置的状态下的驱动电极Tx和检测电极Rx的互电容对应的基准信号。在检测第一位置P1的第一坐标和第二位置P2的第二坐标时，在计算基准信号与传感器信号的差值的过程中不会出现极性不同的信号。在上述例子中，与第一位置P1和第二位置P2分别对应的差值为正的信号，不会出现负的信号。因此，即使在第一位置P1和第二位置P2接近的情况下，相邻的信号也不会相互抵消。由此，能够高精度地检测第一坐标和第二坐标。另外，能够高精度地检测基于第一坐标和第二坐标的导体220的移动距离、和旋钮210或导体220的旋转角。因此，在检测旋钮210的旋转信息的基础上，能够进行高精度的感测。
接下来，对于由于温度等使用环境而使传感器信号的电平发生了移位时的校正方法进行说明。
图10是用于说明检测导体220的坐标的另一工序的流程图。传感器控制器300首先向图1所示的触摸面板100的驱动电极Tx发送驱动信号，从n个检测电极Rx1～Rxn分别接收传感器信号(步骤ST21)。然后，传感器控制器300计算接收到的多个传感器信号的平均值(步骤ST22)。以下，将多个传感器信号的平均值称为传感器平均值。此处的传感器平均值例如是图1所示的触摸面板100的整个检测区域SA中的m*n个传感器信号的平均值。换言之，传感器控制器300在依次驱动了m个驱动电极Tx1～Txm时，计算出从n个检测电极Rx1～Rxm分别接收到的传感器信号的平均值。此外，传感器控制器300也可以计算出触摸面板100的检测区域SA中设置输入装置200的区域中的传感器信号的平均值作为传感器平均值。
接着，传感器控制器300根据计算出的传感器平均值与多个基准信号的平均值之间的差值计算偏移量(步骤ST23)。以下，将多个基准信号的平均值称为基准平均值。此处的基准平均值例如是整个检测区域SA中的m*n个基准信号的平均值。如上所述，这些所有的基准信号预先存储在存储器M中。另外，基准平均值也可以预先存储在存储器M中。此外，作为基准平均值，也可以应用设置输入装置200的区域中的基准信号的平均值。计算基准平均值的区域最好与计算传感器平均值的区域一致。偏移量在传感器平均值大于基准平均值时为负的值，在传感器平均值小于基准平均值时为正的值。
接着，传感器控制器300根据步骤ST21中接收到的传感器信号和步骤ST23中计算出的偏移量，计算校正传感器信号(步骤ST24)。例如，在传感器平均值大于基准平均值的情况下，接收到的传感器信号与负的偏移量之和成为校正传感器信号。另外，在传感器平均值小于基准平均值的情况下，接收到的传感器信号与正的偏移量之和成为校正传感器信号。在接收到m*n个传感器信号的情况下，计算出m*n个校正传感器信号。
接着，传感器控制器300根据计算出的校正传感器信号和存储在存储器M中的基准信号，计算相当于两者的差值的Δ(步骤ST25)。然后，传感器控制器300根据计算出的Δ检测导体220的坐标(步骤ST26)。
上述校正方法可以在各感测期间每次都应用，也可以相隔规定的间隔定期地应用。
在本实施方式中，存储器M中存储的基准信号例如是设想传感器装置1在室温环境(例如25℃)下使用的状况而预先设定的。另一方面，在与室温环境不同的环境中使用本实施方式的传感器装置1的情况下，传感器信号不一定与室温环境的情况一致。例如，在对室温环境下使用传感器装置1的状况与高温环境(例如50℃)下使用的状况进行比较的情况下，呈高温环境下使用时的传感器信号比室温环境下使用时的传感器信号高的倾向。另外，在对室温环境下使用传感器装置1的状况与低温环境(例如0℃)下使用的状况进行比较的情况下，呈低温环境下使用时的传感器信号比室温环境下使用时的传感器信号低的倾向。
根据本实施方式，通过适当地应用图10所示的校正方法，即使在传感器装置1的使用环境(温度、湿度、气压等)发生了变化的情况下，也能够进行高精度的感测。
图11是用于说明在高温环境下使用本实施方式的传感器装置1时的校正方法的图。图11的(A)是用于说明校正前的传感器信号的图，图11的(B)是用于说明校正传感器信号的图。
在图11的(A)中，基线是通过标绘室温环境下的基准信号而得到的。作为参考而图示的原始数据0是通过标绘在室温环境的步骤ST21中从n个检测电极Rx分别接收到的传感器信号而得到的。在高温环境下使用传感器装置1的情况下，能够获得比原始数据0的各传感器信号高的传感器信号。原始数据1是通过标绘在高温环境的步骤ST21中从n个检测电极Rx分别接收到的传感器信号而得到的。由图示可知，原始数据1发生移位而变得比原始数据0高。
步骤ST22中计算出的传感器平均值AV1相当于构成原始数据1的多个传感器信号的平均值。基准平均值AV0相当于构成基线的多个基准信号的平均值。传感器平均值AV1比基准平均值AV0高。步骤ST23中计算出的偏移量相当于差值(基准平均值AV0-传感器平均值AV1)，且为负的值。
在图11的(B)中，实线所示的校正原始数据相当于虚线所示的原始数据1与负的偏移量之和。即，在步骤ST24中，计算出相当于步骤ST21中接收到的传感器信号与步骤ST23中计算出的负的偏移量之和的校正传感器信号。图示的校正原始数据相当于标绘计算出的校正传感器信号而得到的数据。
图12是用于说明本实施方式的传感器装置1在低温环境下使用时的校正方法的图。图12的(A)是用于说明校正前的传感器信号的图，图12的(B)是用于说明校正传感器信号的图。
如图12的(A)所示，在低温环境下使用传感器装置1的情况下，能够得到比原始数据0的各传感器信号低的传感器信号。原始数据2是通过标绘在低温环境的步骤ST21中从n个检测电极Rx分别接收到的传感器信号而得到的。由图示可知，原始数据2发生了移位而变得比原始数据0低。
步骤ST22中计算出的传感器平均值AV2相当于构成原始数据2的多个传感器信号的平均值。传感器平均值AV2比基准平均值AV0低。步骤ST23中计算出的偏移量相当于差值(基准平均值AV0-传感器平均值AV2)，且为正的值。
在图12的(B)中，实线所示的校正原始数据相当于虚线所示的原始数据2与正的偏移量之和。即，在步骤ST24中，计算出相当于步骤ST21中接收到的传感器信号与步骤ST23中计算出的正的偏移量之和的校正传感器信号。图示的校正原始数据相当于标绘计算出的校正传感器信号而得到的数据。
在步骤ST25中，计算出相当于图11及图12所示的校正原始数据与基线的差值的Δ。在步骤ST26中，根据计算出的Δ检测导体220的第一坐标。
在第一感测期间中，检测出位于第一位置P1的导体220的第一坐标。在第二感测期间中，也同样地检测出位于第二位置P2的导体220的第二坐标。然后，在图8所示的步骤ST13中，计算出导体220的移动距离，在步骤ST14中，检测出导体220的旋转角(即，旋钮210的旋转角)。
因此，不论传感器装置1的使用环境如何，都能够高精度地检测第一坐标、第二坐标、移动距离以及旋转角。
接着，对检测本实施方式的旋钮210(或者导体220)的旋转角的第二方法进行说明。
图13是表示触摸面板100和输入装置200重叠的状态的一例的图。在图示的例子中，关于触摸面板100，示出了驱动电极Tx以及检测电极Rx16～Rx29。另外，关于输入装置200，导体220配置为初始状态的位置P10相当于旋转角为0°的位置。相对于位置P10旋转角为10°的位置P11、相对于位置P10旋转角为20°的位置P12、以及相对于位置P10旋转角为30°的位置P13都是导体220能够移动的位置。位置P10～P13和一个驱动电极Tx与多个检测电极Rx16～Rx29交叉的区域重叠。
图14是用于说明检测导体220的旋转角的另一工序的流程图。传感器控制器300在电源刚接通后(初始状态)的第一感测期间，向驱动电极Tx发送驱动信号，从包括检测电极Rx16～Rx29的多个检测电极Rx分别接收第一传感器信号(步骤ST31)。然后，传感器控制器300根据接收到的第一传感器信号生成基线(步骤ST32)。
接着，传感器控制器300在第一感测期间之后的第二感测期间，向驱动电极Tx发送驱动信号，从包括检测电极Rx16～Rx29的多个检测电极Rx分别接收第二传感器信号(步骤ST33)。然后，传感器控制器300根据接收到的第二传感器信号生成原始数据(步骤ST34)。
接着，传感器控制器300计算相当于生成的基线与原始数据的差值的Δ(步骤ST35)。然后，传感器控制器300对计算出的Δ中的负的信号的第一积分值与正的信号的第二积分值之和进行计算(步骤ST36)。以下，将第一积分值与第二积分值之和称为信号和S。然后，传感器控制器300根据计算出的信号和S，计算后述的信号比S/Smax(步骤ST37)。
接着，传感器控制器300判断计算出的信号比是否小于90％(步骤ST38)。传感器控制器300在判断为信号比小于90％时(步骤ST38中为“是”)，根据计算出的信号比检测导体220的旋转角(步骤ST39)。
另一方面，传感器控制器300在判断为信号比在90％以上时(步骤ST38中为“否”)，根据负的信号检测第一位置P1的第一坐标(x1，y1)(步骤ST40)。然后，传感器控制器300根据正的信号检测第二位置P2的第二坐标(x2，y2)(步骤ST41)。然后，传感器控制器300根据第一坐标和第二坐标计算导体220的移动距离(步骤ST42)。然后，传感器控制器300根据计算出的移动距离检测导体220的旋转角(步骤ST43)。
图15是用于说明导体220的旋转角(或者移动距离)小的状态的图。图中的基线是步骤ST32中生成的基线。生成基线时的导体220的第一位置P1相当于图13的0°的位置P10。也就是说，生成基线所需的第一传感器信号是在导体220与触摸面板100的第一位置P1(图13的0°的位置)相对的状态下从触摸面板100接收到的信号。图示的基线是通过标绘来自包括检测电极Rx16～Rx29的多个检测电极Rx的第一传感器信号而得到的。
图中的原始数据是步骤ST34中生成的数据。生成原始数据时的导体220的第二位置P2相当于图13的10°的位置P11、20°的位置P12、或者30°的位置P13。也就是说，生成原始数据所需的第二传感器信号是在导体220与触摸面板100的第二位置P2(图13的位置P11或者位置P12或者位置P13)相对的状态下从触摸面板100接收到的信号。图示的原始数据是通过标绘来自包括检测电极Rx16～Rx29的多个检测电极Rx的第二传感器信号而得到的。
图中的Δ是在步骤ST35中作为差值[(基线)-(原始数据)]而计算出的。第一位置P1的Δ为负的信号，第二位置P2的Δ为正的信号。在导体220的旋转角(或者移动距离)小的情况下，第一位置P1的负的信号与第二位置P2的正的信号接近。因此，负的信号与正的信号部分相互抵消，呈Δ的信号电平(电容的大小)降低的倾向。
步骤ST36中计算出的信号和S相当于负的信号的第一积分值Sn1与正的信号的第二积分值Sp1之和。此外，第一积分值Snl和第二积分值Spl严格来说并不相当于图中的面积。即，在图示的例子中，虽示出了驱动一个驱动电极Tx时的Δ，但是也另外计算出了驱动与该驱动电极Tx接近的其它驱动电极时的Δ。而且，对这些所有的Δ中的负的信号进行积分后的值相当于第一积分值Sn1，另外，对所有的Δ中的正的信号进行积分后的值相当于第二积分值Sp1。也就是说，第一积分值Sn1相当于呈三维分布的负的信号的体积，第二积分值Sp1相当于呈三维分布的正的信号的体积。
图16是表示Δ的计算例的图。旋转角为0°的情况相当于第二位置P2为图13的0°的位置P10的情况。旋转角为10°的情况相当于第二位置P2为图13的10°的位置P11的情况。旋转角为20°的情况相当于第二位置P2为图13的20°的位置P12的情况。旋转角为30°的情况相当于第二位置P2为图13的30°的位置P13的情况。此外，在任何情况下，第一位置P1都设为图13的0°的位置。
负的信号相当于Δ的信号电平(电容的大小)为负的情况。正的信号相当于Δ的信号电平(电容的大小)为正的情况。由图示可知，在旋转角为30°以下的情况下，旋转角越小时负的信号电平和正的信号电平都越小。
图17是用于说明信号比的图。图示的例子表示第一位置P1和第二位置P2充分分离的状态，相当于导体220的旋转角为例如40°以上的情况。关于此时的Δ，对应于第一位置P1而得到的负的信号与对应于第二位置P2而得到的正的信号充分分离，不会相互抵消。因此，负的信号和正的信号均为最大。信号和的最大值Smax相当于负的信号的第三积分值Sn0与正的信号的第四积分值Sp0之和。这样的最大值Smax为固定值。传感器控制器300预先保持有最大值Smax。也就是说，图1所示的存储器M存储有最大值Smax。
此外，第三积分值Sn0和第四积分值Sp0严格来说并不相当于图中的面积。与图15的信号和S的说明同样地，第三积分值Sn0相当于呈三维分布的负的信号的体积，第四积分值Sp0相当于呈三维分布的正的信号的体积。
步骤ST37中计算出的信号比(Signal Ratio)定义为计算出的信号和S与呈固定值的信号和的最大值Smax之比(＝S/Smax)。
图18是用于说明旋转角与信号比的关系的图。图18的(A)所示的位置PA相当于0°的位置，位置PB相当于相对于位置PA逆时针旋转45°的位置，位置PC相当于相对于位置PA逆时针旋转90°的位置。位置PA的导体220A、位置PB的导体220B以及位置PC的导体220C均为逆时针旋转的导体。
图18的(B)是表示旋转角与信号比的关系的图。横轴表示从位置PA旋转的导体220A、从位置PB旋转的导体220B以及从位置PC旋转的导体220C各自的旋转角(°)。纵轴表示信号比(％)。图示的关系是标绘导体220A、220B以及220C分别以5°为单位进行旋转时通过上述步骤ST31至步骤ST37计算出的信号比而得到的。如图所示，与旋转开始的位置无关，信号比均随着旋转角的增加而增加。
在旋转角为10°时，信号比为33％～47％。在旋转角为20°时，信号比为65％～85％。在旋转角为30°时，信号比为90％～110％。
换言之，可以通过计算信号比而检测小于30°的旋转角。即，当在上述步骤ST38中判断为信号比小于90％时(步骤ST38中为“是”)，若计算出的信号比在33％～47％的范围内，则传感器控制器300检测出旋转角为10°。另外，若计算出的信号比在65％～85％的范围内，则传感器控制器300检测出旋转角为20°。
另一方面，在旋转角为30度以上的情况下，信号比为90％以上，难以根据信号比检测角度。信号比为90％以上相当于如参照图17说明的那样第一位置P1和第二位置P2充分分离的状态。因此，根据对应于第一位置P1而得到的负的信号和对应于第二位置P2而得到的正的信号，检测出第一坐标、第二坐标、移动距离以及旋转角。
在这样的第二方法中，也能够与第一方法同样地进行高精度的感测。
图19是表示输入装置200的第三构成例的图。图19的(A)是输入装置200的俯视图。图19的(B)是沿着A-B线剖切图19的(A)所示的输入装置200的传感器装置1的剖视图。
如图19的(A)所示，输入装置200具备位于圆周C上的第一导体221和第二导体222。第一导体221和第二导体222均保持在旋钮210上。另外，第一导体221和第二导体222互相分开。第一导体221和第二导体222相互电绝缘。第一导体221与图3所示的第一构成例同样在圆周C上形成为点状。第二导体222与图4所示的第二构成例同样形成为C字状。第一导体221位于第二导体222的切口NT处。
如图19的(B)所示，第一导体221与触摸面板100接触，第二导体222与触摸面板100分离。此外，也可以是第二导体222与触摸面板100接触，第一导体221与触摸面板100分离。弹簧241配置于旋钮210与第一导体221之间。弹簧242配置于旋钮210与固定体230之间。弹簧242被保持在保持板251和252之间。
弹簧241和242随着朝向触摸面板100按压旋钮210而被压缩。第二导体222随着旋钮210被按压而与触摸面板100接触。另外，当旋钮210被释放时，弹簧241和242伸长，第二导体222与触摸面板100分离。
无论是否按压旋钮210，第一导体221均与触摸面板100接触，相当于如上述导体220那样用于检测输入装置200的旋转信息的物体。第二导体222在按压旋钮210时与触摸面板100接触，相当于用于检测输入装置200的按压的物体。
根据这样的第三构成例，除了能够检测输入装置200的旋转信息以外，还能够检测输入装置200的按压信息。
图20是表示搭载传感器装置1的显示装置DSP的一个构成例的剖视图。
显示装置DSP具备显示面板PNL和照明装置IL。在一例中，显示面板PNL例如为液晶显示面板，具备第一基板SUB1、第二基板SUB2以及液晶层LC。第一基板SUB1和第二基板SUB2通过密封件SE而被粘接。液晶层LC保持在第一基板SUB1与第二基板SUB2之间。此外，显示面板PNL也可以是作为显示元件而具备有机电致发光元件、电泳元件等的显示面板。
显示面板PNL内置有传感器装置1的触摸面板100。即，第一基板SUB1具备触摸面板100的驱动电极Tx和像素电极PE。一个驱动电极Tx与多个像素电极PE相对。第二基板SUB2具备触摸面板100的检测电极Rx。驱动电极Tx和检测电极Rx以在由第一方向X和第二方向Y规定的X-Y平面上相互交叉的方式配置。在一例中，多个驱动电极Tx沿第一方向X相隔间隔排列，各个驱动电极Tx沿第二方向Y延伸。另外，多个检测电极Rx沿第二方向Y相隔间隔排列，各个检测电极Rx沿第一方向X延伸。虽未详述，但第二基板SUB2的绝缘基板或有机绝缘膜以及液晶层LC相当于触摸面板100的电介质层De。
包含偏振板PL1的光学元件OD1位于第一基板SUB1与照明装置IL之间，并被粘接在第一基板SUB1上。包含偏振板PL2的光学元件OD2位于第二基板SUB2与盖部件CV之间，并被粘接在第二基板SUB2上。盖部件CV由透明的粘接剂AD粘接于光学元件OD2上。
输入装置200设置于盖部件CV的表面CVa上。导体220与表面CVa相接。旋钮210形成为沿旋转轴O延伸的筒状。因此，在输入装置200的外侧区域和由旋钮210包围的内侧区域中，都能够视觉辨认显示面板PNL上显示的图像。
此外，图20所示的构成例相当于表示触摸面板100内置于显示面板PNL中的所谓In-Cell型的构成例，但也可以是以与显示面板PNL重叠的方式设置触摸面板100的Out-cell型或On-cell型。
如以上所说明，根据本实施方式，能够提供可进行高精度的感测的传感器装置。
此外，对本发明的一些实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种形态进行实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
附图标记说明
1…传感器装置
100…触摸面板
Tx…驱动电极
Rx…检测电极
200…输入装置
210…旋钮
220…导体
300…传感器控制器。
Claims (14)
1.一种传感器装置，具备：
静电电容式的触摸面板；
旋钮，设置为以旋转轴为中心旋转自如；
导体，被保持于所述旋钮，并在以所述旋转轴为中心的圆周上的一部分中与所述触摸面板相对；以及
传感器控制器，控制所述触摸面板，
所述传感器控制器保持基准信号，所述基准信号对应于所述导体不与所述触摸面板相对的状态下的静电电容，
在第一感测期间中，所述传感器控制器根据在所述导体与所述触摸面板的第一位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第一传感器信号和所述基准信号检测所述导体的第一坐标。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，
所述传感器控制器根据所述第一传感器信号与所述基准信号的差值检测所述第一坐标。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，
所述传感器控制器
在第二感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第二位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第二传感器信号和所述基准信号检测所述导体的第二坐标，
根据所述第一坐标和所述第二坐标计算所述导体的移动距离，并且
根据所述移动距离检测所述导体的旋转角。
4.根据权利要求3所述的传感器装置，其中，
在将所述导体以应检测的最小的旋转角θmin旋转时所述导体移动的两点间的基准直线距离设为La时，当计算出的所述移动距离为(La/2)以上且小于(3*La/2)时，所述传感器控制器检测出所述旋转角为θmin。
5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，
所述传感器控制器
计算在所述第一感测期间接收到的多个所述第一传感器信号的平均值，
根据多个所述第一传感器信号的平均值与多个所述基准信号的平均值的差值计算偏移量，
根据所述第一传感器信号和所述偏移量计算校正传感器信号，并且
根据所述校正传感器信号与所述基准信号的差值检测所述第一坐标。
6.一种传感器装置，具备：
静电电容式的触摸面板；
旋钮，设置为以旋转轴为中心旋转自如；
导体，被保持于所述旋钮，并在以所述旋转轴为中心的圆周上的一部分中与所述触摸面板相对；以及
传感器控制器，控制所述触摸面板，
所述传感器控制器
在第一感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第一位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第一传感器信号而生成基线，
在第二感测期间中，根据在所述导体与所述触摸面板的第二位置相对的状态下从所述触摸面板接收到的第二传感器信号而生成原始数据，
计算相当于所述基线与所述原始数据的差值的Δ，
根据所述Δ中的负的信号的第一积分值和正的信号的第二积分值计算信号比，并且
根据所述信号比检测所述导体的旋转角。
7.根据权利要求6所述的传感器装置，其中，
所述传感器控制器
保持负的信号的第三积分值和正的信号的第四积分值之和的最大值Smax，
在计算出所述Δ之后，对计算出的所述Δ中的所述第一积分值和所述第二积分值的信号和S进行计算，并且
计算由(S/Smax)定义的所述信号比。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器装置，其中，
所述触摸面板具备多个驱动电极和与所述驱动电极交叉的多个检测电极，
所述传感器控制器向所述驱动电极发送驱动信号，并从所述检测电极接收所述第一传感器信号。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器装置，其中，
所述导体在所述圆周上形成为点状。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器装置，其中，
所述导体沿所述圆周延伸，并形成为在所述圆周的一部分具有切口的C字状。
11.根据权利要求9所述的传感器装置，其中，
所述导体沿所述圆周的长度比不存在所述导体的无效区域沿所述圆周的长度短。
12.根据权利要求10所述的传感器装置，其中，
所述导体沿所述圆周的长度比所述切口沿所述圆周的长度长。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器装置，其中，
所述导体具备与所述触摸面板接触的第一导体和与所述第一导体分离的第二导体，
所述第二导体随着所述旋钮被按压而与所述触摸面板接触。
14.根据权利要求13所述的传感器装置，其中，
所述第一导体和所述第二导体中的一个导体沿所述圆周延伸，并形成为在所述圆周的一部分具有切口的C字状，
所述第一导体和所述第二导体中的另一个导体位于所述切口处。
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