【手続補正書】
【提出日】平成23年7月8日(2011.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量型センサーデバイスにおける複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に印加する電極駆動部と、
前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と
を備えた静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項２】
前記基準タイミング情報は、前記第１及び第２の電極パターンの交点位置に対応する測定点毎に設定されている
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項３】
前記タイミング情報は、前記入力パルス信号のエッジ検出タイミングから前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するまでの経過時間であり、
前記基準タイミング情報は、無操作時における前記経過時間である
請求項１または請求項２に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項４】
前記電流源による放電動作の開始タイミングは、
前記検出信号について想定されるピークレベルの出現タイミング以降に定められる
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項５】
前記第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記入力パルス信号のパルス周波数を設定する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項６】
前記総伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、
前記総伝搬経路長が前記規定値より長い第２の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定する
請求項５に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項７】
前記第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記電流源の電流量を設定する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項８】
前記総伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、前記電流量を第１の電流量Ｉ１に設定し、
前記総伝搬経路長が前記規定値より長い第２の操作領域については、前記電流量を第２の電流量Ｉ２（＜Ｉ１）に設定する
請求項７に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項９】
前記総伝搬経路長が規定値より短い第３の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、
前記総伝搬経路長が前記規定値より長い第４の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定する
請求項８に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１０】
前記第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記コンパレータの基準値を設定する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１１】
前記総伝搬経路長が規定値より長い第１の操作領域については、前記基準値を第１の基準値Ｒ１に設定し、
前記総伝搬経路長が前記規定値より短い第２の操作領域については、前記基準値を第２の基準値Ｒ２（＞Ｒ１）に設定する
請求項１０に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１２】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の正極周期のピークレベルを保持する
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１３】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の負極周期のピークレベルを保持する
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１４】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の正極周期のピークレベルと負極周期のピークレベルの絶対値を保持し、
前記電流源は、前記入力パルス信号の半周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１５】
所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と
を備えた静電容量型センサーモジュール。
【請求項１６】
静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に印加する処理と、
前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存する処理と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する処理と、
前記容量素子の保持電位と基準値とを比較する処理と、
前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する処理と
を備えた静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法。
【請求項１７】
表示デバイスと、
前記表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
を備えた電子機器。
【請求項１８】
透過性の材料で形成される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
を備えた電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図３に、静電容量型センサーモジュールの従来回路例を示す。なお、この従来回路例は、特許文献１に開示された発明に対応するものである。また、図３に示す静電容量型センサーデバイス１の構成は、各処理タイミングにおいて測定対象となる閉回路の容量成分を表している。因みに、Ｃtpは、電極パターン５及び７の交点部分に静的に形成される容量成分である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そこで、発明者は、高速入力に対応可能な技術を提案する。
（Ａ）静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路
例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）静電容量型センサーデバイスにおける複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に印加する電極駆動部
（２）第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
なお、基準タイミング情報は、第１及び第２の電極パターンの交点位置に対応する測定点毎に設定されていることが望ましい。
また、タイミング情報は、入力パルス信号のエッジ検出タイミングから容量素子の保持電位が基準値と交差するまでの経過時間であり、基準タイミング情報は、無操作時における経過時間であることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、力パルス信号のパルス周波数を設定することが望ましい。この際、総伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、総伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定することが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
その一方で、前述した（１）〜（５）に示すデバイスを有する容量変化測定回路では、第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、電流源の電流量を設定することが望ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この際、総伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、電流量を第１の電流量Ｉ１に設定し、総伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、電流量を第２の電流量Ｉ２（＜Ｉ１）に設定することが望ましい。すなわち、ピークレベルが高い操作領域の電流量を高くすることが望ましい。結果的に、操作入力の有無の検出に要する時間を短縮することが可能になる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
従って、総伝搬経路長が規定値より短い第３の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、総伝搬経路長が規定値より長い第４の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定することができる。
すなわち、電流量の制御を組み合わせることにより、操作入力の有無の検出に要する時間を更に短縮できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、前述した（１）〜（５）に示すデバイスを有する容量変化測定回路では、第１及び第２の電極パターン上での第１の伝搬経路長と、各電極パターンまでの第２の伝搬経路長との組み合わせで規定される総伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、コンパレータの基準値を設定することが望ましい。この場合、コンパレータの基準値を固定する場合に比して、各操作領域に入力するパルス周波数を高速化できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この際、総伝搬経路長が規定値より長い第１の操作領域については、基準値を第１の基準値Ｒ１に設定し、総伝搬経路長が規定値より短い第２の操作領域については、基準値を第２の基準値Ｒ２（＞Ｒ１）に設定することが望ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（Ｂ）静電容量型センサーモジュール
また、発明者は、例えば静電容量型センサーモジュールとして、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（２）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（Ｃ）静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法
また、発明者は、例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法として、以下の処理を有するものを提案する。
（１）静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に印加する処理
（２）第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存する処理
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する処理
（４）容量素子の保持電位と基準値とを比較する処理
（５）容量素子の保持電位が基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する処理
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（Ｄ）電子機器
また、発明者は、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）表示デバイス
（２）表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（３）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（４）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源
（５）容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータ
（６）容量素子の保持電位が基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
（７）システム全体の動作を制御するシステム制御部
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（Ｅ）電子機器
また、発明者は、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）透過性の材料で形成される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に印加される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（２）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値とを比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値と交差するタイミングを示すタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
（６）システム全体の動作を制御するシステム制御部
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
これに対し、図２６（Ｂ）は、電流源の電流値を図２６（Ａ）の２倍に設定する場合における入力パルス信号とピークレベルの放電に要する時間との関係を表している。
図２６（Ｂ）の場合、電流源の電流値を２倍に上げることで、１．６μｓ必要であった放電時間が０．８μｓに短縮できることが分かる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
これに対し、図３２（Ｂ）は、コンパレータの基準電位Ｖref2（＞Ｖref1）を用いる場合における入力パルス信号と判定に要する時間との関係を表している。
図３２（Ｂ）の場合、基準電位Ｖref1をＶref2に切り替えることで、１．６μｓ必要であった放電時間が０．８μｓに短縮できることが分かる。
そして、放電時間が０．８μｓであれば、入力パルス信号の周波数を１ＭＨｚに上げても、その１周期以内に操作入力の有無を判定することが可能になる。
以下では、測定領域別に入力パルス信号の周波数とコンパレータの基準電位Ｖrefを最適化した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
図３７（形態例５）と図２５（形態例３）との違いは、ピークレベルが大きい３つの点に対応づけられる入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚから１ＭＨｚに高速化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、可変型発振器１２１の周波数を２段階に切り替えることができるように設定されている。なお、周波数テーブル１１９は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する周波数を読み出し、可変型発振器１２１に与えるように動作する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
次に、シーケンサ１３９は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ（Ｓ２２）。エッジが検出されると、シーケンサ１３９は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ２３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち下がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９７】
図４６に示す電子機器１７１は、表示デバイスを用いない電子機器を想定した機能構成である。例えば取り込み範囲を、静電容量型センサーモジュール１７３を透過して視認しながら指定するスキャナ等を想定した機能構成である。勿論、電子機器１７１には、システム全体を制御するシステム制御部１７５が搭載される。