TWI392876B - 電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置 - Google Patents

電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI392876B
TWI392876B TW098126609A TW98126609A TWI392876B TW I392876 B TWI392876 B TW I392876B TW 098126609 A TW098126609 A TW 098126609A TW 98126609 A TW98126609 A TW 98126609A TW I392876 B TWI392876 B TW I392876B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
capacitive sensor
signal
circuit
pulse signal
input pulse
Prior art date
Application number
TW098126609A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201011309A (en
Inventor
Hisato Hirasaka
Osamu Nakamura
Toshiyuki Hirose
Toshihiko Hirose
Hitoshi Ozawa
Akira Itou
Original Assignee
Sony Corp
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
Priority claimed from JP2008206443A external-priority patent/JP5071735B2/ja
Priority claimed from JP2008243081A external-priority patent/JP5083144B2/ja
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW201011309A publication Critical patent/TW201011309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI392876B publication Critical patent/TWI392876B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960715—Rc-timing; e.g. measurement of variation of charge time or discharge time of the sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725—Charge-transfer

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)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Description

電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置
本說明書中所描述之本發明係關於對至電容感測器裝置之輸入操作或位置輸入之偵測技術。特定言之，本說明書中所提議之本發明係關於電容感測器裝置之電容變化測量電路、電容感測器模組、測量電容感測器裝置之電容變化之方法，及電子裝置。
近年來，存在各種類型之位置輸入裝置。位置輸入裝置之實例包括使用手指或具有等於手指之電特性之電特性的獨佔式指標裝置之感測器裝置。對於此種感測器裝置，按使用而言，存在各種類型。將在下文中關於包括電容感測器裝置及其驅動電路(電容變化測量電路)之電容感測器模組進行論述。
圖1及圖2說明電容感測器模組之示意性結構之一實例。電容感測器模組包括電容感測器裝置1及偵測其電容變化之電路(在下文中被稱作「電容變化測量電路」)11。感測器裝置1具有以下結構：其中，複數個電極圖案5佈線於板狀基底材料3之一面上，且複數個電極圖案7佈線於板狀基底材料3之另一面上。
舉例而言，頂面側上之電極圖案5經佈線以在Y軸方向上延伸，且底面側上之電極圖案7經佈線以在X軸方向上延伸。頂面側上之電極圖案5之表面覆蓋有保護性薄膜(未說明)。另外，在每一電極圖案5與每一電極圖案7之每一交 點處，形成一微小電容，頂面側上之電極圖案5經由該微小電容電連接至底面側上之電極圖案7。
在用作配置於顯示裝置之表面上之觸控式面板的電容感測器裝置1之狀況下，基底材料3、電極圖案5及電極圖案7分別由具有高透射特性以便檢視顯示螢幕之材料製成。舉例而言，對於基底材料3，使用玻璃基板或塑膠薄膜。另外，例如，對於電極圖案5及電極圖案7，使用ITO電極。
電容變化測量電路11經構造以便在電容變化測量電路11與電容感測器裝置1之間形成閉合電路，且偵測在該閉合電路中產生之電特性之變化，經由電特性之變化能夠偵測操作之存在及操作位置。該閉合電路包括提取佈線圖案、電極圖案5、形成於電極圖案之交點中之電容、電極圖案7、提取佈線圖案，及電容變化測量電路11。對於等效電路之細節，稍後將給出一描述。
圖3說明電容感測器模組之現有電路之一實例。現有電路之實例對應於PCT國際公開案之已公開之日本轉譯版第2002-530680(JP2002-530680A)號中所揭示的發明。圖3中所說明之電容感測器裝置1之結構說明作為每一處理定時中之測量目標的閉合電路之電容分量。Ctp為靜態地形成於每一電極圖案5與每一電極圖案7之每一交點中的電容分量。
Cbulk為藉由電極圖案5及7之電容分量、將電極圖案5及7連接至電容變化測量電路11之提取佈線之電容分量、基底材料3之電容分量及IC接腳之電容分量的總和獲得的靜 態電容分量。Cf為在手指或具有等於手指之電特性之電特性的裝置與電極圖案5/7之間產生的動態電容分量。在圖3中，存在於測量路徑(閉合電路)上之所有電容分量由Cx來表達。
另外，圖3中所說明之電容變化測量電路11包括電壓源Vr、電容器Cref、三個類比開關S1、S2及S3、比較器13，及計數器15。在電路結構中，電容變化測量電路11依序執行以下操作，且判定輸入操作之存在。
1.首先，將所有類比開關S1、S2及S3控制為處於接通狀態。藉由此操作，對電容器Cref及Cx之電荷進行放電。
2.在對電容器Cref及Cx之電荷全部放電之後，將所有類比開關S1、S2及S3控制為處於斷開狀態。
3.此後，僅將類比開關S1控制為處於接通狀態。此時，根據克希何夫定律(Kirchhoff low)，充進大小等於Cref及Cx之大小之電荷Q。
4.接著，將所有類比開關S1、S2及S3控制為處於斷開狀態。此後，僅將類比開關S2控制為處於接通狀態。藉此，僅對測量路徑上之電容器Cx進行放電。
5.重複執行上述操作2至4。因此，如圖4中所說明，電容器Cref之電壓逐漸增加。當圖3之點A中之電壓超過參考電位Vref時，比較器13之判定輸出改變。另外，經由判定輸出之變化，控制以停止重複操作。
6.如上所述，直至比較器13之判定輸出改變為止，輸出計數器15之計數值。該計數值為測量路徑上之電容器Cx之測 量值。在手指存在於測量路徑上之狀況下的測量路徑上之電容器Cx之大小不同於在手指不存在於測量路徑上之狀況下的測量路徑上之電容器Cx之大小。亦即，前者大小與後者大小差出Cf之部分。因此，藉由比較所測量之計數值與手指不存在之狀況下的計數值，能夠判定手指之存在。
在JP2002-530680A中所描述之發明中，類比開關S1處於接通狀態之時間段為短暫的。另外，處於接通狀態之該時間段內之操作模式為電流模式。因此，據稱JP2002-530680A中所描述之電容變化測量電路11具有一高雜訊電阻。
另一方面，藉由約500 kHz循環執行類比開關S1、S2及S3之切換控制。因此，直至點A中之電壓達到參考電壓Vref為止，需要約1000次切換操作。亦即，JP2002-530680A中所描述之該電容變化測量電路11具有以下缺點。亦即，儘管其偵測精度高，但執行偵測操作花費時間，此意謂JP2002-530680A中所描述之該電容變化測量電路11不適合於高速輸入。
舉例而言，在藉由500 kHz進行驅動之狀況下，1脈衝週期為2 μs。因此，一線路測量路徑所需之測量時間為2 ms(=2 μs×1000)。因此，在電極圖案5之數目為10之狀況下，在所有線路中掃描輸入一輸入脈衝信號所需之時間為20 ms。
因此，提議一種能夠解決高速輸入之技術。
[A.電容感測器裝置之電容變化測量電路]
舉例而言，提議一電容感測器裝置之一電容變化測量電路，其包括以下裝置。
(1)一電極驅動區，其將一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案。
(2)一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位。
(4)一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值。
(5)複數個判定區，每一判定區基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時。
有利地，針對對應於該等第一電極圖案與該等第二電極圖案之交點位置之測量點中的每一者提供該參考定時資訊。
有利地，將該定時資訊定義為自輸入脈衝信號之邊緣偵測定時至保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之定時的經過時間，且將該參考定時資訊定義為無操作之經 過時間。
有利地，由該電流源進行的放電操作之開始定時判定為該偵測信號之一預期峰值位準出現時之定時時或該定時之後。在此狀況下，僅能夠準確地測量峰值位準變化，而不受該峰值位準之出現定時之改變的影響。
有利地，針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上之一第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的一總傳播路徑長度設定該輸入脈衝信號之一脈衝頻率。另外，有利地，對於總傳播路徑長度比一預定值短之第一操作區域，將該輸入脈衝信號之該脈衝頻率設定至一第一脈衝頻率F1，且對於總傳播路徑長度比該預定值長之第二操作區域，將該輸入脈衝信號之該脈衝頻率設定至一第二脈衝頻率F2(>F1)。
一般而言，自該第一操作區域所獲得之偵測信號之峰值位準高，且自該第二操作區域所獲得之偵測信號之峰值位準低。因此，在該第二操作區域中，偵測輸入操作之存在之時間比在該第一操作區域中偵測輸入操作之存在之時間相對短。因此，藉由將輸入至該第二操作區域之該輸入脈衝信號之脈衝頻率設定至較高位準，能夠增加偵測速率。
有利地，在具有上述裝置(1)至(5)之該電容變化測量電路中，針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上之第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的總傳播路 徑長度設定電流源之電流量。
另外，有利地，對於總傳播路徑長度比一預定值短之第一操作區域，將該電流量設定至一第一電流量I1，且對於該總傳播路徑長度比該預定值長之一第二操作區域，將該電流量設定至一第二電流量I2(<I1)。亦即，較佳地，將峰值位準高之操作區域中之該電流量設定至一較高位準。因此，有可能減少偵測輸入操作之存在所需的時間。
因此，對於總傳播路徑長度比一預定值短之一第三操作區域，將該輸入脈衝信號之脈衝頻率設定至一第一脈衝頻率F1，且對於總傳播路徑長度比該預定值長之一第四操作區域，將該輸入脈衝信號之脈衝頻率設定至一第二脈衝頻率F2(>F1)。亦即，藉由與控制電流量進行組合，有可能進一步減少偵測輸入操作之存在所需的時間。
有利地，在具有上述裝置(1)至(5)之該電容變化測量電路中，針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上之一第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的總傳播路徑長度設定比較器之參考值。在此狀況下，與比較器之參考值固定之狀況相比，能夠使輸入至每一操作區域之輸入脈衝信號之脈衝頻率加速。
另外，有利地，對於總傳播路徑長度比一預定值短之一第一操作區域，將該參考值設定至一第一參考值R1，且對於總傳播路徑長度比該預定值長之一第二操作區域，將該參考值設定至一第二參考值R2(>R1)。
有利地，具有上述裝置(1)至(5)之電容變化測量電路中之該峰值保持電路留存該偵測信號之一正週期之峰值位準。或者，該峰值保持電路留存該偵測信號之一負週期之峰值位準。
或者，在偵測到正週期之峰值位準及負週期之峰值位準之絕對值的狀況下，若將電容元件之電位設定為能夠在該輸入脈衝信號之一個週期之二分之一內藉由電流源之電流驅動能力進行初始化，則能夠實現使判定操作加速，而不使該輸入脈衝信號之脈衝頻率加速。
[B.電容感測器模組]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電容感測器模組。
(1)一電容感測器裝置，其具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(2)一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位。
(4)一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值。
(5)複數個判定區，每一判定區基於一定時資訊及一參考定 時資訊判定是否執行了一使用人體或一具有等於人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
[C.測量電容感測器裝置之電容變化之方法]
另外，例如，提議一種測量電容感測器裝置之電容變化之方法，該方法包括以下步驟。
(1)將一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案。
(2)將一偵測信號之峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位。
(4)比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值。
(5)基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用人體或一具有等於人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
[D.電子裝置]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電子裝置。
(1)一顯示裝置。
(2)一電容感測器裝置，其配置於該顯示裝置之一表面上，且具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(3)一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(4)一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位。
(5)一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值。
(6)複數個判定區，每一判定區基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用人體或一具有等於人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
(7)一系統控制區，其控制整個系統之操作。
[E.電子裝置]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電子裝置。
(1)一電容感測器裝置，其由一透明材料形成，且具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(2)一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位。
(4)一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值。
(5)複數個判定區，每一判定區基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用人體或一具有等於人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
(6)一系統控制區，其控制整個系統之操作。
在本發明之實施例之狀況下，因為在電流模式中執行操作，所以節點電阻高。另外，由該峰值保持電路對該峰值位準之留存及輸入操作之判定操作係在該輸入脈衝信號之一個週期內完成。因此，與現有技術相比，致能顯著高速掃描操作。
將給出本發明之實施例的描述。對於諸圖中未特定說明或本說明書中未描述之方面，對其應用相關技術領域中熟知或已知之技術。另外，下文中所描述之實施例係作為本發明之一實例進行說明，且本發明不限於該等實施例。
[第一實施例]
[A.電容感測器模組之外觀結構]
圖5說明電容感測器模組之外觀結構之一實例。電容感測器模組21包括電容感測器裝置23、作為其提取佈線之FPC(可撓性印刷電路板)25，及電容變化測量電路27。
電容感測器裝置23具有一結構：其中，電極圖案以如上所述之網狀圖案形成於一基底材料之兩面上。另外，電容變化測量電路27具有一電路功能：其中，如上所述，按線路依序選擇一閉合電路，輸入一輸入脈衝信號，且基於其偵測信號測量電容變化之存在。
電容變化測量電路27在一些狀況下形成為一半導體積體電路，且在一些狀況下形成為FPC上之電路圖案。另外，可經由由一電腦進行之應用程式處理來實現電容變化測量電路27之處理之部分。
[B.第一實例]
[B-1.偵測原理]
在此實例中，將注意力集中於在一輸入脈衝信號之上升定時產生的一偵測脈衝之正波形之峰值位準。圖6說明將注意力集中於特定測量點(閉合電路)之偵測脈衝之波形變化。在該圖中，水平軸指示自一輸入脈衝信號之上升定時之經過時間。在該圖中，垂直軸指示對應於一偵測信號之電流量。
如圖6中所說明，手指不觸摸操作面之狀況下的峰值位準最高。隨著形成於手指與操作面之間的電容分量愈大， 峰值位準愈小。亦即，隨著手指與操作面之間的接觸面積增加，峰值位準降低。峰值位準之振幅大小及改變寬度大小根據操作面上之位置而改變，如稍後所描述。然而，在任何位置中，展示如圖6中所說明之峰值位準變化。
因此，將注意力集中於峰值位準變化，且提議用於藉由偵測作為一測量目標之每一閉合電路之峰值位準變化來偵測手指觸摸之存在及手指觸摸位置的技術。另外，提議用於偵測隨著將構造一峰值保持電路之電容器C之電位降低至一給定位準所需的時間長度之變化的峰值位準變化的技術。此時，藉由將判定降低速率之電流源之速率設定在輸入脈衝信號之1個週期內，能夠在一個週期內完成針對一閉合路徑之輸入操作之判定操作。
將在下文中給出一採用此種偵測原理之電容感測器模組之一實例的描述。
[B-2.系統組態]
圖7說明根據此實例之電容感測器模組31之系統組態之一實例。在電容感測器模組31中，簡單說明電容感測器裝置23。
電容感測器模組31包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路33。
電容變化測量電路33包括振盪器35、解多工器37、多工器39、定序器41、電流輸入電壓輸出型放大器43、峰值保持電路45、電流源47、比較器49、測量區51，及判定區53。
振盪器35為產生一方形形狀之具有先前設定之固定頻率之輸入脈衝信號的電路。然而，輸入脈衝信號之波形不限於方波，而可為其他形狀(諸如，正弦波及三角波)。在此實例中，振盪器35產生具有500 kHz之頻率之輸入脈衝信號。
解多工器37為用於以由定序器41指導之次序切換輸入脈衝信號之供應目的地的電路。輸入脈衝信號之供應目的地為該複數個電極圖案5中之一者。
多工器39為用於以由定序器41指導之次序在電極圖案7(偵測信號係自電極圖案7提取)之間進行切換的電路。
定序器41為輸出至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為與輸入脈衝信號同步之偵測信號之提取源)之連接次序的電路。定序器41基於輸入脈衝信號之上升邊緣管理控制定時。
電流輸入電壓輸出型放大器43為用於放大偵測信號之電路。在電流輸入電壓輸出型放大器43中，將偵測信號自電流式樣轉換成電壓式樣。
峰值保持電路45為用於偵測偵測信號之正側上之峰值位準的電路。如圖7中所說明，峰值保持電路45包括二極體D及電容器C。二極體D用於藉由整流功能而僅提取偵測信號之正區。另外，電容器C用於儲存對應於偵測信號之峰值位準之電位。
電流源47為恆定電流電路，且用於對電容器C之電荷進行放電。設定電流源47之電流值之大小以便能夠在開始施 加輸入脈衝信號之後的一個週期內結束判定操作。具體言之，進行設定以便在輸入下一個輸入脈衝信號之前的時間段內，進行放電以便將作為測量目標之電容器C之電位降低至參考電位Vref或Vref以下。在本說明書中，放電操作被稱作「初始化操作」。
比較器49為用於比較電容器C之電位與參考電位Vref之電路。因此，在電容器C之電位超出參考電位Vref時之時間，比較器49之輸出位準改變。如圖8中所說明，將參考電位Vref設定至一小於峰值位準之預期最小值之值。將電容器C之電位降低至參考電位Vref或Vref以下時之定時在下文中被稱作「放電完成定時」。
測量區51為用於測量自輸入脈衝信號之上升定時ta至放電完成定時tc之經過時間T(=tc-ta)的電路。定時ta係自定序器41給出。定時tc係自比較器49之輸出位準之變化給出。
圖9說明作為測量區51之測量目標之經過時間T與每一定時之間的關係。圖9之部分(A)為用於解釋偵測信號與電容器C之電位變化之間的關係的圖。圖9之部分(B)為說明輸入脈衝信號之相位關係的圖。
判定區53為比較所測量之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)且在大於一測量錯誤之差存在於上述兩個時間之間的狀況下判定手指觸摸一測量點的電路。如圖8中所說明，隨著操作面與手指之間的接觸面積增加(電容增加)，經過時間T小於參考經過時間T0。該參 考經過時間T0係一先前在手指不觸摸操作面之狀態中所測量之值。
在此狀況下，將上述經過時間彼此相比較。然而，可將電容器C之電位超出參考電位Vref時之定時與參考定時相比較。顯而易見，參考定時為手指不觸摸操作面之狀況下的經過時間。
僅供參考，可作為在CPU上執行之程式處理或作為一邏輯電路來實現測量區51及判定區53。
[B-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器41之操作流程(圖10)給出電容感測器模組31之處理操作的描述。圖10說明頂面側上之電極圖案5之數目與底面側上之電極圖案7之數目皆為四的狀況。
首先，定序器41產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S1)。對於輸入脈衝信號之每個週期，定序器41將頂面側上之電極圖案5之座標值X僅增加「1」。在圖10之狀況下，若增加之座標值X達到「5」，則定序器41將座標值X返回至「1」，且將底面側上之電極圖案之座標值Y僅增加「1」。若增加之座標值Y達到「5」，則定序器41將座標值Y返回至「1」。
將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39，及判定區53。在輸入脈衝信號之頻率為500 kHz(1個週期為2 μs)之狀況下，能夠在32 μs內執行藉由該四個電極圖案5及該四個電極圖案7判定之16個座標點之判定操 作。
接著，定序器41等待輸入脈衝信號之上升邊緣之偵測(S2)。若偵測到邊緣，則定序器41將一啟用信號輸出至測量區51(S3)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器41等待對應於參考經過時間T0之定時tc(max)之經過(S4)。
若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器41將一停用信號輸出至測量區51(S5)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為甚至在經過時間T之可能的最大值之後亦不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器41將一中斷請求輸出至判定區53(S6)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器41給出之座標位置。對於比較處理，使用對應於自定序器41給出的測量點之XY座標值之參考經過時間T0。
此後，定序器41判定是否存在一停止請求(S7)。若未證實該停止請求，則定序器41再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器41結束操作。
[B-4.結論]
如上所述，歸因於根據第一實例之電容變化測量電路33之採用，與現有技術相比，可致能極高速之判定操作。舉例而言，在執行針對10個位置之判定處理之狀況下，在現有技術中需要20 ms之時間。另一方面，在此實例之狀況下，花費20 μs之時間係足夠的。因此，可使得能夠解決在現有技術中難以處置之高速輸入。
顯而易見，根據此實例之電容變化測量電路33亦能夠用於多位置偵測。
另外，因為在電流輸入電壓輸出放大器43之輸入級之前在電流模式中執行操作，因此，預期高雜訊電阻。亦即，亦預期根據此實例之電容變化測量電路33實現關於偵測精度之實際上足夠之精度。
[C.第二實例]
[C-1.偵測原理]
在此實例中，將給出甚至在峰值位準之出現位置根據操作面與手指之間的接觸狀態而偏移的狀況下亦能夠改良經過時間T之測量精度之技術的描述。
圖11說明偵測波形與第一實例中所採用之電容器C之電位變化之間的關係。如上所述，與現有技術相比，根據第一實例之電容變化測量電路33能夠執行高速判定操作。
然而，如圖11中所說明，峰值位準之出現位置傾向於根據操作面與手指之間的接觸狀態而在時間軸方向上偏移。顯而易見，若偏移量小，則測量精度中不存在缺點。然 而，若電容Cf為0 pF之狀況下之峰值位置與電容Cf為20 pF之狀況下之峰值位置之間的時間差為10 ns或10 ns以上，則對於測量經過時間T而言不可忽略此種偏移量大小。
另外，要求設定電容器C之放電速率以使得在變化之偵測信號之衰減曲線最適度地超出參考電位Vref時之時間之前不使比較器48之輸出位準反向。變化之偵測信號之衰減曲線最適度地對應於在操作面與手指之間所產生之電容為20 pF的狀況。因此，在第一實例之狀況下，不能夠增加電流源47之電流量，且因此經過時間T變得較長。
圖12說明在此實例中所採用之峰值保持電路之放電操作。如圖12中所說明，在此實例之狀況下，在所有預期峰值位準之出現定時之後，開始由電流源47進行之放電操作。在圖12中，藉由tb來指示放電開始定時。在圖12之狀況下，自圖12可見，放電開始之後之時間僅視峰值位準而定。因此，能夠改良經過時間T之測量精度。
另外，放電開始時間係在所有預期峰值位準之出現定時時及該等出現定時之後。因此，能夠藉由增加電流源47之電流量來增加放電速率。如圖12中所說明，若增加放電速率，則能夠減少對於所有峰值位準之經過時間T之測量時間。
將在下文中給出一採用該偵測原理之電容感測器模組之實例的描述。
[C-2.系統組態]
圖13說明根據此實例之電容感測器模組61之系統組態之 一實例。在圖13中，將相同參考符號附加至對應於根據第一實例之圖7之元件的元件。
電容感測器模組61包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路63。
電容變化測量電路63包括振盪器35、解多工器37、多工器39、電流輸入電壓輸出型放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測量區51、判定區53、定序器65，及電流源67。
將在下文中給出包括變化點之定序器65及電流源67的描述。定序器65亦具有輸出至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為與輸入脈衝信號同步之偵測信號之提取源)之連接次序的功能。定序器65亦具有管理由電流源67進行之放電操作之執行開始定時的功能。管理該定時係基於輸入脈衝信號之上升定時之偵測而執行。
電流源67為恆定電流電路，且用於對電容器C之電荷進行放電。在此實例之狀況下，將一開關元件(例如，電晶體)配置於在上面自電容器C提取電流之路徑上。藉由斷開或閉合該開關，能夠切換放電操作之執行及停止。藉由一用於在電流源67之驅動電源之供應與停止之間切換的開關元件，能夠實現此種功能。
在此實例之狀況下，設定電流源67之電流值之大小以便亦在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的一個週期內結束判定操作。然而，如上所述，將電流值設定至一大於第一實例 之彼值之值。藉此，在放電開始之後，能夠迅速地將電容器C之電位自峰值位準降低至參考電位Vref或Vref以下。
[C-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器65之操作流程(圖14)給出電容感測器模組61之處理操作的描述。圖14亦說明頂面側上之電極圖案5之數目與底面側上之電極圖案7之數目皆為四的狀況。
首先，定序器65產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S11)。該操作與第一實例中所描述之定序器41之處理S1的操作相同。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39，及判定區53。
接著，定序器65等待輸入脈衝信號之上升邊緣之偵測(S12)。若偵測到邊緣，則定序器65將一啟用信號輸出至測量區51(S13)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器65等待開始由電流源67進行之放電之定時tb的到來(S14)。
若偵測到定時tb之到來，則定序器65啟用電流源67，且開始電容器C之放電(S15)。
接著，定序器65等待對應於參考經過時間T0之時間tc(rmax)之經過(S16)。將時間tc(rmax)給定為在自時間tb之定時對形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測信號所偵測之峰值位準進行放電的狀況下當電位超出參考 電位Vref時之定時。
在此實例中，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器65亦將一停用信號輸出至測量區51(S17)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為在經過時間T之可能的最大值之後不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
圖15說明作為測量區51之測量目標之經過時間T與每一定時之間的關係。圖15之部分(A)為用於解釋偵測信號與電容器C之電位變化之間的關係的圖。圖15之部分(B)為說明輸入脈衝信號之相位關係的圖。
此後，定序器65將一中斷請求輸出至判定區53(S18)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器65給出之座標位置。對於比較處理，使用對應於自定序器65給出的測量點之參考經過時間T0。
此後，定序器65判定是否存在一停止請求(S19)。若未證實該停止請求，則定序器65再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器65結束操作。
[C-4.結論]
如上所述，歸因於根據第二實例之電容變化測量電路63之採用，如在第一實例中，與現有技術相比，能夠實現極 高速之判定操作。
另外，在第二實例中，即使峰值位準之出現定時很大程度上根據形成於操作面與手指之間的電容之大小而偏移，亦可致能對經過時間T之準確測量。因此，能夠改良輸入操作之判定精度。
[D.第三實例]
[D-1.偵測原理]
在此實例中，將在下文中給出根據操作面上之測量點之位置最佳化經過時間T之測量操作之方法的描述。
將在下文中給出操作面上之測量位置之差異對具有圖16中所說明之電極圖案結構之電容感測器裝置23的偵測信號之影響的描述。
圖16為四個電極圖案5形成於基底材料3之頂面側上且四個電極圖案7形成於底面側上之電容感測器裝置23的平面結構。因此，16個測量點形成於操作面上。
如圖16中所說明，總共8個電極圖案分別連接至可撓性印刷電路板25之導線(例如，碳導線)71。
如圖16中所說明，藉由導線71之長度與電極圖案5及7之長度的組合來判定通過每一測量點之傳播路徑。因此，可見該傳播路徑之長度根據每個測量點而改變。
將藉由將自I至IV之編號分配給位於操作面之四個拐角中之每一測量點來給出對應傳播路徑之特性之差異的描述。
圖17說明對應於每一測量點之傳播路徑之一等效電路。 如圖17中所說明，具有短傳播路徑之導線71之電阻分量為約100 Ω，且具有長傳播路徑之導線71之電阻分量為約1 kΩ。另外，能夠將具有短傳播路徑之電極圖案5及7視為包括約100 Ω之電阻分量及約4.7 pF之電容分量之分散式恆定低通濾波器。
該圖中藉由一實線指示之串聯電容器(約2 pF)為靜態地形成於電極圖案5與電極圖案7之間的電容分量。另外，該圖中藉由虛線指示之並聯電容器73分別表示形成於電極圖案5與手指之間的電容分量及形成於電極圖案7與手指之間的電容分量。圖17說明頂面側上之電容分量與底面側上之電容分量之總和在自0 pF至20 pF(包括0 pF與20 pF兩者)之範圍內變化的事實。
圖18說明對應於四個測量點I至IV之傳播路徑之電特性的組合狀態的概述。
圖19說明對應於四個測量點I至IV之偵測信號之波形。圖19中所說明之四個曲線圖之垂直軸指示電流值(μA)且水平軸指示時間[ns]。自圖19亦可見，在手指不與操作面接觸之狀況下之峰值位準為最大值，且在形成於操作面與手指之間的電容分量為最大值(20 pF)之狀況下的峰值位準為最小值。
若在圖19之四個曲線圖中之每一者之間進行比較，則可見垂直軸之每一標度與水平軸之每一標度彼此差異很大。
因此，說明圖20以便清楚地展示四個曲線圖之標度之差異。圖20為說明相同標度上之四個偵測信號之映射波形的 圖。在圖20中，僅說明對應於非接觸(0 pF)狀況之四個偵測信號。
如圖20中所說明，在操作面上之位置不同(傳播路徑長度不同)之狀況下，峰值位準之振幅及出現位置彼此差異很大。
然而，儘管此種差異存在，但第一實例及第二實例中所描述之測量技術仍有效地起作用，且預期與現有技術相比較之顯著效應。
然而，基於峰值位準之差異及每一峰值位準之出現定時之差異，可見存在判定操作所需之時間之相當大的差異。在此實例中，將注意力集中於時間差異上。
圖21說明將先前圖之垂直軸改變為峰值保存電壓[mV]且將水平軸之時間標度增加成八倍之圖。圖21說明比較器49所參考之參考電壓Vref為0(零)V之狀況。
在圖21中，在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的0.2 μs開始由電流源67進行之對電容器C之放電操作。在此狀況下，證實該圖中藉由虛線指示之放電時間之差異。舉例而言，可見在具有最大峰值位準之測量點I中，在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的約1.6 μs完成放電操作。另一方面，可見在具有小峰值位準之測量點II、III及IV中，在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的約0.3 μs至0.5 μs完成放電操作。
上述結果意謂在第一實例及第二實例之方法(其中對所有測量點應用相同驅動條件)中，與在測量點I中相比較， 在測量點II、III及IV中產生時間浪費。
將在下文中藉由使用圖22之部分(A)至(C)給出描述。圖22之部分(A)說明峰值位準為最大值之測量點I之偵測波形與放電完成之間的關係。如上所述，自輸入脈衝信號之上升邊緣至放電完成需要約1.6 μs之時間。
因此，可見，如圖22之部分(A)中所說明，若使輸入脈衝信號之頻率加速，則500 kHz為上限。
圖22之部分(B)說明測量點II、III及IV之波形與放電完成之間的關係。如上所述，至放電完成，需要在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的約0.8 μs之時間。在輸入具有500 kHz之輸入脈衝信號(如圖22之部分(B)中)之狀況下，存在足夠時間。
因此，如圖22之部分(C)中所說明，用於測量點II、III及IV之輸入脈衝信號之頻率增加至1 MHz。可見在圖22之部分(C)中，即使輸入脈衝信號之頻率為1 MHz，亦在一個週期內完成放電。
將在下文中給出根據每一測量區域最佳化輸入脈衝信號之頻率的電容感測器模組之實例的描述。
[D-2.系統組態]
圖23說明根據此實例之電容感測器模組81之系統組態之一實例。在圖23中，將相同參考符號附加至對應於根據第二實例之圖13之元件的元件。
電容感測器模組81包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路83。
電容變化測量電路83包括解多工器37、多工器39、電流放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測量區51、判定區53、定序器65、電流源67、頻率表85，及可變振盪器87。
將在下文中給出包括變化點之頻率表85及可變振盪器87的描述。
如上所述，在此實例之狀況下，針對操作面上之每個測量點(座標位置)最佳化輸入脈衝信號之頻率。頻率表85儲存最佳化之頻率與測量點(座標位置)之間的關係。
圖24說明頻率表85之一結構實例。如圖24中所說明，將一頻率分配給每一X座標與每一Y座標之每一組合。圖25顯示敷設於操作面上之頻率表85之對應關係。如圖25中所說明，在此實例之狀況下，將500 kHz分配給偵測信號之峰值位準大之三個測量點。
另外，將1 MHz分配給偵測信號之峰值位準為中間位準之10個測量點。另外，將1.5 MHz分配給偵測信號之峰值位準小之三個測量點。
每當自定序器65給出一新座標值時，頻率表85讀取對應頻率，且將該對應頻率給至可變振盪器87。
可變振盪器87為產生具有給定頻率之輸入脈衝信號之電路。可變振盪器87可為能夠產生複數個振盪頻率之單一電路。另外，可變振盪器87可包括獨立於彼此的對應於上述三種類型之振盪頻率之三個振盪器及一選擇性地輸出該三種類型之振盪頻率中之一者的開關。
[D-3.處理操作之內容]
在此實例之狀況下，定序器65之結構與第二實例之彼定序器之結構相同。因此，其操作流程與圖14中所描述之彼操作流程相同。將在下文中根據定序器65之操作流程給出電容感測器模組81之處理操作的描述。
首先，定序器65產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S11)。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39、判定區53，及頻率表85。
藉此，將一適合於下一個測量點之頻率自頻率表85給至可變振盪器87。可變振盪器87輸出對於該測量點具有最佳頻率之輸入脈衝信號。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器37與多工器39。
同時，定序器65等待輸入脈衝信號之上升邊緣之偵測(S12)。若偵測到邊緣，則定序器65將一啟用信號輸出至測量區51(S13)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器65等待開始由電流源67進行之放電操作之定時tb的到來(S14)。
若偵測到定時tb之到來，則定序器65啟用電流源67，且開始對電容器C之放電(S15)。
接著，定序器65等待對應於參考經過時間T0之時間tc(max)之經過(S16)。將時間tc(rmax)給定為在自時間tb之定時對形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測 信號所偵測之峰值位準進行放電的狀況下當電位超出參考電位Vref時之定時。
在此實例之狀況下，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器65亦將一停用信號輸出至測量區51(S17)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為甚至在經過時間T之可能的最大值之後亦不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器65將一中斷請求輸出至判定區53(S18)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器65給出之座標位置。對於比較處理，使用對應於自定序器65給出的測量點之參考經過時間T0。
此後，定序器65判定是否存在一停止請求(S19)。若未證實該停止請求，則定序器65再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器65結束操作。
[D-4.結論]
如上所述，在根據第三實例之電容變化測量電路83之狀況下，能夠最佳化輸入至操作面上之每一測量點之輸入脈衝信號的頻率。亦即，能夠將用於每一測量位置中之判定操作之時間縮短至最小值。藉此，能夠使整個操作之掃描速率加速。
[E.第四實例]
[E-1.偵測原理]
在此實例中，亦將在下文中給出根據操作面上之測量點之位置(更具體言之，傳播路徑之長度)最佳化經過時間T之測量操作之方法的描述。
然而，在此實例中，提議用於藉由可變地控制電流源之電流值而進一步使掃描速率加速的技術。
將藉由使用圖26之部分(A)及部分(B)給出可變地控制電流源之電流值之效應的描述。圖26說明對應於測量點I之輸入脈衝信號與對峰值位準放電所需之時間之間的關係。
圖26之部分(A)說明第三實例中的輸入脈衝信號與對峰值位準放電所需之時間之間的關係。
圖26之部分(B)說明在電流源之電流值設定至一為圖26之部分(A)之彼電流值的兩倍的值之狀況下輸入脈衝信號與對峰值位準放電所需之時間之間的關係。
在圖26之狀況下，藉由使電流源之電流值加倍，能夠將1.6 μs之必要放電時間縮短至0.8 μs。
若放電時間為0.8 μs，則甚至在輸入脈衝信號之頻率增加至1 MHz的狀況下，亦能夠在其一個週期內判定輸入操作之存在。
將在下文中給出根據每一測量區域最佳化輸入脈衝信號之頻率及電流源之電流值的電容感測器模組之一實例的描述。
[E-2.系統組態]
圖27說明根據此實例之電容感測器模組91之系統組態之一實例。在圖27中，將相同參考符號附加至對應於根據第三實例之圖23之元件的元件。
電容感測器模組91包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路93。
電容變化測量電路93包括解多工器37、多工器39、定序器65、電流放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測量區51、判定區53、電流值表95、可變電流源97、頻率表99，及可變振盪器101。
將在下文中給出包括變化點之電流值表95、可變電流源97、頻率表99及可變振盪器101的描述。
如上所述，在此實例之狀況下，針對操作面上之每個測量點(座標位置)最佳化輸入脈衝信號之頻率及可變電流源97之電流值。
在上述各者中，儲存最佳化之電流值與測量點(座標位置)之間的關係的為電流值表95。
圖28說明電流值表95之一結構實例。如圖28中所說明，在電流值表95中，將一電流值分配給每一X座標與每一Y座標之每一組合。圖29顯示敷設於操作面上之電流值表95之對應關係。如圖29中所說明，在此實例之狀況下，將20 μA分配給偵測信號之峰值位準大之三個測量點，且將10 μA分配給其他13個測量點。亦即，在此實例之狀況下，在兩個級之間切換可變電流源97之電流值。
每當自定序器65給出一新座標值時，電流值表95讀取對 應電流值，且將該對應電流值給至可變電流源97。
可變電流源97為選擇性地產生給定電流值之恆定電流電路。可變電流源97可為能夠產生複數個電流值之單一電路。另外，可變電流源97可包括獨立於彼此的對應於上述兩種類型之電流值之兩個電流源及一將該兩個電流源中之一者連接至電容器C的開關。
頻率表99為儲存最佳化之頻率與測量點(座標位置)之間的關係之儲存區域。
圖30說明頻率表99之一結構實例。如圖30中所說明，在頻率表99中，將一頻率分配給每一X座標與每一Y座標之每一組合。圖31顯示敷設於操作面上之頻率表99之對應關係。如圖31中所說明，在此實例之狀況下，將1.5 MHz分配給偵測信號之峰值位準小之三個測量點，且將1 MHz分配給其他13個測量點。
圖31(第四實例)與圖25(第三實例)之間的差異如下。亦即，在第四實例中，使對應於峰值位準大之三個點之輸入脈衝信號的頻率自第三實例之500 kHz加速至1 MHz。亦即，在此實例之狀況下，能夠在兩個級之間切換可變振盪器101之頻率。每當自定序器65給出一新座標值時，頻率表99讀取對應頻率，且將該對應頻率給至可變振盪器101。
可變振盪器101為產生具有給定頻率之輸入脈衝信號之電路。可變振盪器101可為能夠產生兩種類型之振盪頻率之單一電路。另外，可變振盪器101可包括獨立於彼此的 對應於上述兩種類型之振盪頻率之兩個振盪器及一選擇性地輸出該兩種類型之振盪頻率中之一者的開關。
[E-3.處理操作之內容]
在此實例之狀況下，定序器65之結構與第二實例之定序器之結構相同。因此，其操作流程與圖14中所描述之操作流程相同。將在下文中根據定序器65之操作流程給出電容感測器模組91之處理操作的描述。
首先，定序器65產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S11)。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39、判定區53、電流值表95，及頻率表99。
藉此，將一適合於下一個測量點之電流值自電流值表95給至可變電流源97。同時，將一適合於下一個測量點之頻率自頻率表99給至可變振盪器101。
可變電流源97改變設定以便跳轉至適合於下一個測量點之電流值。可變振盪器101輸出對於該測量點具有最佳頻率之輸入脈衝信號。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器37與多工器39。
同時，定序器65等待輸入脈衝信號之上升邊緣之偵測(S12)。若偵測到邊緣，則定序器65將一啟用信號輸出至測量區51(S13)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器65等待開始由電流源67進行之放電操作之 定時tb的到來(S14)。
若偵測到定時tb之到來，則定序器65啟用電流源67，且開始對電容器C之放電(S15)。
接著，定序器65等待對應於參考經過時間T0之時間tc(max)之經過(S16)。將時間tc(max)給定為在自時間tb之定時對形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測信號所偵測之峰值位準進行放電的狀況下當電位超出參考電位Vref時之定時。
在此實例中，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器65亦將一停用信號輸出至測量區51(S17)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為在經過時間T之可能的最大值之後不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器65將一中斷請求輸出至判定區53(S18)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器65給出之座標位置。對於比較處理，使用對應於自定序器65給出的測量點之參考經過時間T0。
此後，定序器65判定是否存在一停止請求(S19)。若未證實該停止請求，則定序器65再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器65結束操作。
[E-4.結論]
如上所述，在根據第四實例之電容變化測量電路93之狀況下，能夠最佳化輸入至操作面上之每一測量點之輸入脈衝信號的頻率及電流源97之電流值。
藉此，在第三實例中輸入脈衝信號之頻率為500 kHz之測量區域中，在此實例中能夠使頻率加速至1 MHz。
其意謂將輸入脈衝頻率之最小頻率自500 kHz增加至1 MHz。因此，能夠進一步使整個操作之掃描速率加速。
[F.第五實例]
[F-1.偵測原理]
在此實例中，將在下文中給出根據操作面上之測量點之位置(更具體言之，傳播路徑長度)最佳化經過時間T之測量操作之方法的描述。
然而，在此實例中，提議用於藉由可變地控制比較器之參考電位Vref而進一步使掃描速率加速的技術。
將藉由使用圖32之部分(A)及部分(B)給出可變地控制比較器之參考電位Vref之效應的描述。圖32說明對應於測量點I之輸入脈衝信號與判定所需之時間之間的關係。
圖32之部分(A)說明第三實例中的輸入脈衝信號與對峰值位準之放電所需之時間之間的關係。在此狀況下，為判定輸入操作，使用對應於0(零)V之參考電位Vref1。
圖32之部分(B)說明在使用比較器之參考電位Vref2(>Vref1)之狀況下輸入脈衝信號與判定所需之時間之間的關係。
可見在圖32之狀況下，藉由將參考電位Vref1切換至參考電位Vref2，能夠將1.6 μs之必要放電時間縮短至0.8 μS。
若放電時間為0.8 μs，則甚至在輸入脈衝信號之頻率增加至1 MHz的狀況下，亦能夠在其1個週期內判定輸入操作之存在。
將在下文中給出根據每一測量區域最佳化輸入脈衝信號之頻率及比較器之參考電位Vref的電容感測器模組之一實例的描述。
[F-2.系統組態]
圖33說明根據此實例之電容感測器模組111之系統組態之一實例。在圖33中，將相同參考符號附加至對應於根據第三實例之圖23之元件的元件。
電容感測器模組111包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路113。
電容變化測量電路113包括解多工器37、多工器39、定序器65、電流放大器43、峰值保持電路45、比較器49、測量區51、判定區53、參考電位表115、數位類比轉換器117、頻率表119，及可變振盪器121。
將在下文中給出包括變化點之參考電位表115、數位類比轉換器117、頻率表119及可變振盪器121的描述。
如上所述，在此實例之狀況下，針對操作面上之每個測量點(座標位置)最佳化輸入脈衝信號之頻率及參考電位Vref。
在上述各者中，儲存最佳化之參考電位Vref與測量點(座標位置)之間的關係的為參考電位表115。
圖34說明參考電位表115之一結構實例。如圖34中所說明，在參考電位表115中，將一Vrf分配給每一X座標與每一Y座標之每一組合。圖35顯示敷設於操作面上之參考電位表115之對應關係。如圖35中所說明，在此實例之狀況下，將高階參考電位Vref2(>Vref1)分配給偵測信號之峰值位準大之三個測量點，且將低階參考電位Vref1分配給其他13個測量點。亦即，在此實例之狀況下，在兩個級之間切換給至比較器49之參考電位Vref。
每當自定序器65給出一新座標值時，參考電位表115讀取對應參考電位，且將該對應參考電位給至數位類比轉換器117。該參考電位係基於一數位值而讀取。
數位類比轉換器117為將給定數位值轉換成一類比電位之電路。有可能採用以下結構：其中，準備兩種類型之電壓源代替數位類比轉換器117，且將該兩種類型之電壓源中之一者給至比較器49。在此狀況下，將該兩種類型之電壓源之選擇資訊寫入至參考電位表115中係足夠的。
頻率表119為儲存最佳化之頻率與測量點(座標位置)之間的關係之儲存區域。
圖36說明頻率表119之一結構實例。如圖36中所說明，在頻率表119中，將一頻率分配給每一X座標與每一Y座標之每一組合。
圖37顯示敷設於操作面上之頻率表119之對應關係。如 圖37中所說明，在此實例之狀況下，將1.5 MHz分配給偵測信號之峰值位準小之三個測量點，且將1 MHz分配給其他13個測量點。
圖37(第五實例)與圖25(第三實例)之間的差異如下。亦即，在第五實例中，使對應於峰值位準大之三個點之輸入脈衝信號的頻率自第三實例中之500 kHz加速至1 MHz。亦即，在此實例之狀況下，可變振盪器121之頻率設定為能夠在兩個級之間切換。每當自定序器65給出一新座標值時，頻率表119讀取對應頻率，且將該對應頻率給至可變振盪器121。
可變振盪器121為產生具有給定頻率之輸入脈衝信號之電路。可變振盪器121可為能夠產生兩種類型之振盪頻率之單一電路。另外，可變振盪器121可包括獨立於彼此的對應於上述兩種類型之振盪頻率之兩個振盪器及一選擇性地輸出該兩種類型之振盪頻率中之一者的開關。
[F-3.處理操作之內容]
在此實例之狀況下，定序器65之結構與第二實例之定序器之結構相同。因此，其操作流程與圖14中所描述之操作流程相同。將在下文中根據定序器65之操作流程給出電容感測器模組111之處理操作的描述。
首先，定序器65產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S11)。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39、判定區53、參考電位表115，及頻率表119。
藉此，將適合於下一個測量點之參考電位之一數位值自參考電位表115給至數位類比轉換器117。同時，將一適合於下一個測量點之頻率自頻率表119給至可變振盪器121。
將針對測量點之呈類比電位式樣之最佳參考電位Vref給至比較器49。另外，可變振盪器121將輸出頻率設定至針對測量點之最佳頻率。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器37與多工器39。
同時，定序器65等待輸入脈衝信號之上升邊緣之偵測(S12)。若偵測到邊緣，則定序器65將一啟用信號輸出至測量區51(S13)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器65等待開始由電流源67進行之放電操作之定時tb的到來(S14)。
若偵測到定時tb之到來，則定序器65啟用電流源67，且開始對電容器C之放電(S15)。
接著，定序器65等待對應於參考經過時間T0之時間tc(max)之經過(S16)。將時間tc(max)給定為在自時間tb之定時對形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測信號所偵測之峰值位準進行放電的狀況下當電位超出參考電位Vref時之定時。
在此實例中，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器65亦將一停用信號輸出至測量區51(S17)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為甚至在經 過時間T之可能的最大值之後亦不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器65將一中斷請求輸出至判定區53(S18)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器65給出之座標位置。
對於比較處理，使用對應於自定序器65給出的測量點之參考經過時間T0。顯而易見，對於參考經過時間T0，準備所施加之參考電位Vref之大小的判定值。
此後，定序器65判定是否存在一停止請求(S19)。若未證實該停止請求，則定序器65再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器65結束操作。
[F-4.結論]
如上所述，在根據第五實例之電容變化測量電路113之狀況下，能夠最佳化輸入至操作面上之每一測量點之輸入脈衝信號的頻率及比較器49之參考電位Vref。
藉此，對於輸入脈衝信號之頻率為500 kHz之測量區域，在第五實例中能夠使頻率加速至1 MHz。
其意謂將輸入脈衝頻率之最小頻率自500 kHz增加至1 MHz。因此，能夠進一步使整個操作之掃描速率加速。
[G.第六實例]
[G-1.偵測原理]
在上述實例之狀況下，已給出偵測對應於輸入脈衝信號之偵測信號之正週期的峰值位準之狀況的描述。亦即，已給出偵測最大值且測量對該最大值進行放電所需之經過時間T的狀況的描述。
亦能夠將上述偵測方法應用於偵測對應於輸入脈衝信號之負週期之峰值位準的狀況。亦即，亦能夠將上述偵測方法應用於偵測最小值且測量對該最小值進行放電所需之經過時間T的狀況。
圖38說明處理影像。圖38對應於第二實例之一修改之實例。圖38之部分(A)中藉由實線指示之波形為一偵測信號，且圖38之部分(A)中藉由虛線指示之波形為電容器C之一保存電位。圖38之部分(B)指示輸入脈衝信號之一波形。
在圖38之狀況下，偵測信號與輸入脈衝信號之下降邊緣同步下降。與第二實例之狀況相反，電容器C之保存電位峰值保存(peak-hold)最小值。在圖38之部分(A)之狀況下，在設定出現所有預期峰值位準時之定時時及該定時之後的時間tb之後，開始自電流源供應充電電流。因此，在經過時間tb時及經過時間tb之後以一恆定速率增加電容器C之保存電位，且將其增加至超過先前所設定之參考電位Vref。
顯而易見，將充電電流之電流值設定至一能夠藉以在針對操作面上之所有測量點之輸入脈衝信號的一個週期內將電容器C之電位傳送至參考電位Vref或Vref以上之大小。
將在下文中給出採用該偵測原理之電容感測器模組之一實例的描述。
[G-2.系統組態]
圖39說明根據此實例之電容感測器模組131之一系統組態實例。在圖39中，將相同參考符號附加至對應於根據第二實例之圖13之元件的元件。
電容感測器模組131包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路133。
電容變化測量電路133包括振盪器35、解多工器37、多工器39、電流放大器43、比較器49、測量區51、判定區53、峰值保持電路135、電流源137，及定序器139。
將在下文中給出包括變化點之峰值保持電路135、電流源137及定序器139的描述。
在此實例之狀況下，構造峰值保持電路135之二極體D之連接方向與第二實例之連接方向相反。
電流源137為充電型恆定電流電路，且用於充進電容器C之電荷。在電流源137之狀況下，將一開關元件(例如，電晶體)配置於使電流流入電容器C中之路徑上。藉由斷開及閉合該開關，能夠切換放電操作之執行及停止。亦可藉由一用於在電流源137之驅動電源之供應與停止之間切換的開關元件來實現此種功能。
在此實例之狀況下，設定電流源137之電流值之大小以便亦能夠在開始施加輸入脈衝信號之後的一個週期內結束判定操作。然而，如上所述，將電流值設定至一大於第一 實例之值的值。藉此，在開始充電之後，能夠迅速地將電容器C之電位自峰值位準增加至參考電位Vref或Vref以上。
定序器139具有輸出至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為與輸入脈衝信號同步之偵測信號之提取源)之連接次序的功能。定序器139亦具有管理由電流源67進行之充電操作之執行開始定時的功能。管理該定時係基於輸入脈衝信號之下降定時之偵測而執行。
[G-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器139之操作流程(圖40)給出電容感測器模組131之處理操作的描述。圖40亦說明頂面側上之電極圖案5之數目與底面側上之電極圖案7之數目皆為四的狀況。
首先，定序器139產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S21)。該操作與第一實例中所描述之定序器37之處理S1的操作相同。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39，及判定區53。
接著，定序器139等待輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測(S22)。若偵測到邊緣，則定序器139將一啟用信號輸出至測量區51(S23)。該啟用信號之輸出定時對應於上述下降定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器139等待開始由電流源137進行之充電之定 時tb的到來(S24)。
若偵測到定時tb之到來，則定序器139啟用電流源137，且開始對電容器C之充電(S25)。
接著，定序器139等待對應於參考經過時間T0之時間tc(max)之經過(S26)。將時間tc(max)給定為在自時間tb之定時充進形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測信號所偵測之峰值位準的狀況下當電位超出參考電位Vref時之定時。
在此實例中，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器139亦將一停用信號輸出至測量區51(S27)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為在經過時間T之可能的最大值之後不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器139將一中斷請求輸出至判定區53(S28)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0(針對每個測量點設定)之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器139給出之座標位置。對於比較處理，使用對應於自定序器139給出的測量點之參考經過時間T0。
此後，定序器139判定是否存在一停止請求(S29)。若未證實該停止請求，則定序器139再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器139結束操作。
[G-4.結論]
如上所述，歸因於根據第六實例之電容變化測量電路133之採用，與現有技術相比，能夠實現極高速之判定操作。
顯而易見，在第六實例之狀況下，甚至當峰值位準之出現定時很大程度上根據形成於操作面與手指之間的電容之大小而偏移時，亦致能對經過時間T之準確測量。因此，能夠改良輸入操作之判定精度。
[H.第七實例]
[H-1.偵測原理]
在上述實例之狀況下，已給出偵測偵測信號之正週期之峰值位準或偵測信號之負週期之峰值位準的狀況的描述。
然而，如圖41中所說明，有可能可藉由將峰值保持電路之二極體改變至一雙波整流電路來偵測正週期之峰值位準與負週期之峰值位準兩者。
圖41之部分(A)中藉由實線指示之波形為一偵測信號，且圖41之部分(A)中藉由虛線指示之波形為電容器C之一保存電位。圖41之部分(B)說明輸入脈衝信號之一波形。
如圖41之部分(A)中所說明，儘管輸入脈衝信號之頻率為500 kHz，但能夠以其雙倍速率執行判定操作。顯而易見，前提條件係：在輸入脈衝信號之二分之一個週期內完成自輸入脈衝信號之上升邊緣至判定結束之時間。
因此，如在上述第四實例之狀況下，較佳能夠增加電流源之電流值以減少判定所需之時間。
將給出一採用該偵測原理之電容感測器模組之一實例的描述。
[H-2.系統組態]
圖42說明根據此實例之電容感測器模組141之系統組態之一實例。在圖42中，將相同參考符號附加至對應於根據第四實例之圖27之元件的元件。
電容感測器模組141包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路143。
電容變化測量電路143包括解多工器37、多工器39、電流放大器43、比較器49、測量區51、判定區53、電流值表95、可變電流源97、頻率表99、可變振盪器101、峰值保持電路145，及定序器147。
將在下文中給出包括變化點之峰值保持電路145及定序器147的描述。
峰值保持電路145包括雙波整流電路149及電容器C。雙波整流電路149為亦被稱作絕對值電路之電路。
定序器147為輸出至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為與輸入脈衝信號同步之偵測信號之提取源)之連接次序的電路。定序器147基於輸入脈衝信號之上升邊緣及下降邊緣來管理控制定時。
[H-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器147之操作流程(圖43)給出電容感測器模組141之處理操作的描述。圖43說明頂面側上之 電極圖案5之數目與底面側上之電極圖案7之數目皆為四的狀況。
首先，定序器147產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S31)。將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器37、多工器39、判定區53、電流值表95，及頻率表97。
藉此，將一適合於下一個測量點之電流值自電流值表95給至可變電流源97。同時，將一適合於下一個測量點之頻率自頻率表99給至可變振盪器101。
可變電流源97改變設定以便跳轉至一適合於下一個測量點之電流值。可變振盪器101輸出一對於該測量點具有最佳頻率之輸入脈衝信號。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器37與多工器39。
同時，定序器147等待輸入脈衝信號之上升邊緣或下降邊緣之偵測(S32)。若偵測到上升邊緣及下降邊緣中之一者，則定序器147將一啟用信號輸出至測量區51(S33)。該啟用信號之輸出定時對應於上述上升定時ta。回應於啟用信號之輸入，測量區51之測量功能變得有效。亦即，開始對經過時間T之測量。
此後，定序器147等待開始由可變電流源97進行之放電操作之時間tb的到來(S34)。
若偵測到時間tb之到來，則定序器147啟用可變電流源97，且開始對電容器C之放電(S35)。
接著，定序器147等待對應於參考經過時間T0之時間 tc(max)之經過(S36)。將時間tc(max)給定為在自時間tb之定時對形成於操作面與手指之間的電容為0(零)時針對偵測信號所偵測之峰值位準進行放電的狀況下當電位超出參考電位Vref時之定時。
在此實例之狀況下，若偵測到時間tc(max)之經過，則定序器147亦將一停用信號輸出至測量區51(S37)。回應於該停用信號之輸入，測量區51之測量功能變得無效，因為在經過時間T之可能的最大值之後不必要繼續測量操作。顯而易見，在測量功能變得無效之後，亦留存在測量功能有效時所測量之經過時間T。
此後，定序器147將一中斷請求輸出至判定區53(S38)。該中斷請求輸入至之判定區53基於所偵測之經過時間T與參考經過時間T0之間的比較之結果判定手指是否觸摸自定序器147給出之座標位置。
對於比較處理，使用對應於自定序器147給出的測量點之參考經過時間T0。顯而易見，對於參考經過時間T0，準備所施加之參考電位Vref之大小的判定值。
此後，定序器147判定是否存在一停止請求(S39)。若未證實該停止請求，則定序器147再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器147結束操作。
[H-4.結論]
如上所述，在根據第七實例之電容變化測量電路143之狀況下，能夠以輸入脈衝信號之頻率之雙倍速率判定輸入 操作之存在。藉此，能夠進一步使整個操作之掃描速率加速。
[I.其他實例]
[I-1.其他實例1]
在上述實例中，已給出具有使用二極體偵測峰值位準之結構之峰值保持電路的描述。
然而，可使用具有以下結構之峰值保持電路：其中，在峰值位準之出現定時附近控制一類比開關使其接通。
圖44說明根據此修改之實例的電容感測器模組151之系統組態之一實例。在圖44中，將相同參考符號附加至對應於圖7之元件的元件。
電容感測器模組151包括電容感測器裝置23及電容變化測量電路153。
電容變化測量電路153包括解多工器37、多工器39、電流放大器43、電流源47、測量區51、判定區53、峰值保持電路155，及定序器157。
峰值保持電路155包括一類比開關159及電容器C。斷開及閉合類比開關159係由定序器157來控制。
[I-2.其他實例2]
在上述實例中，已給出以下電路結構之描述：其中，電流放大器配置於峰值保持電路之先前級中以將一偵測電流轉換成電壓。然而，可不使用電流放大器。
[I-3.其他]
對於上述實例，可在本發明之範疇內作出各種修改。另 外，可作出基於本說明書之描述而創造或組合之各種修改及應用實例。
[第二實施例]
現在，將描述本發明之第二實施例。
如圖1及圖2中所展示，作為電容變化測量電路11之偵測目標之電特性的變化量一般為小的。另一方面，要求電容變化測量電路11具有高偵測精度。舉例而言，出於實際目的，要求電容變化測量電路11具有2 ns之精度。然而，為了藉由一般同步時脈之使用實現該偵測精度，需要500 MHz時脈。
在此實施例中，提議一種能夠實現等於使用高頻操作時脈之狀況下之偵測精度的偵測精度之使用低頻操作時脈的技術。將按以下次序給出本發明之第二實施例之描述。
A.電容感測器模組之功能結構
B.第一實例：測量峰值保存之後的經過時間的類型(單一選通類型)
C.第二實例：測量峰值保存之後的經過時間的類型(順序選通類型)
D.第三實例：測量上升時間之類型
E第四實例：測量等效於脈衝寬度之經過時間之類型
F.其他實例
[A.電容感測器模組之功能結構]
圖46說明電容感測器模組之關於功能方面的結構之一實例。圖46中之對應於圖45中之功能區塊的功能區塊附加有 相同參考符號。自功能方面觀之，電容感測器模組321亦包括電容感測器裝置323及電容變化測量電路327。
電容變化測量電路327為實現將一輸入脈衝信號供應至電容感測器裝置323之功能及測量其回應波形中所展示之變化的功能之電路裝置。在圖46之狀況下，電容變化測量電路327基本上包括預處理區331、電容變化偵測電路333，及判定區335。
在上述各者中，預處理區331為用於對自電容感測器裝置323輸入之回應波形執行預處理的處理電路。本文中之預處理包括(例如)回應波形之放大處理、回應波形之峰值保存處置及其類似者。待執行之處理類型係根據與位於隨後級中之電容變化偵測電路333及判定區335之處理操作的關係來判定。在圖46中，儘管預處理區331配置於電容變化偵測電路333之先前級中，但並不始終需要預處理區331。亦即，電容變化測量電路327之最小結構包括電容變化偵測電路333及判定區335。
因此，在使用預處理區331之狀況下，本說明書中之偵測信號意謂預處理區331之輸出信號，且在不使用預處理區331之狀況下，本說明書中之偵測信號意謂電容感測器裝置323之輸出信號。
電容變化偵測電路333為偵測作為一測量目標之閉合電路之電容分量中隨著偵測信號之波形變化而產生的變化之電路裝置。電容變化偵測電路333將偵測信號之波形變化偵測為藉由偵測信號與一參考值之間的比較之結果中所展 示之一變化點所判定的測量量。將在後述之各別實例中描述一特定偵測方法。
判定區335為基於電容變化偵測電路333之偵測結果判定是否在作為測量目標之閉合電路中產生電容分量之變化的電路裝置。亦即，判定區335為基於由電容變化偵測電路333偵測之測量量之變化判定使用人體或具有等於人體之電特性之電特性的物件之輸入操作之存在的電路裝置。
[B.第一實例]
[B-1.偵測方法]
在此實例中，將注意力集中於一輸入脈衝信號之回應波形之正峰值位準。圖47說明將注意力集中於特定測量點(閉合電路)之回應波形之波形變化。在該圖中，水平軸指示自一輸入脈衝信號之下降定時之經過時間。在該圖中，垂直軸指示對應於回應波形之電流量。
如圖47中所說明，手指不觸摸操作面之狀況下的峰值位準最高。形成於手指與操作面之間的電容分量愈大，峰值位準愈小。亦即，隨著手指與操作面之間的接觸面積增加，峰值位準降低。峰值位準中所展示之振幅方向之變化為任何狀況所共有，並不視操作面上之位置而定。
因此，在此實例中，將回應波形之峰值位準(其係由一恆定電流源提取)儲存於峰值保持電路中，且測量直至一峰值保存電壓變成一參考值或參考值以下為止之時間，且藉此，偵測峰值位準之振幅變化。
然而，峰值位準之出現位置傾向於根據操作面與手指之 間的接觸狀態而在時間軸方向上偏移。在圖47之狀況下，存在10 ns或10 ns以上之偏移。其意謂每一測量開始時間中存在一偏移，且測量結果包括一錯誤。因此，需要獲得一用於排除該錯誤且改良偵測精度之機制。因此，在此實例之狀況下，採用一依照開始對峰值保存電壓之提取之時間的機制。
圖48說明此實例中所採用之機制。該圖中之水平軸指示自輸入脈衝信號之下降定時之經過時間。該圖中之垂直軸指示對應於一回應波形之電流量及電壓。如圖48中所說明，在此實例中，將開始對峰值保存電壓之提取之時間設定至可能出現峰值位準之時間位置之後的時間Tb。
藉由上述設定，能夠依照每一放電開始時間，而並不視一回應波形之形狀而定。因此，僅能夠準確地測量歸因於峰值位準之差異之時間差。將在下文中給出採用此種偵測方法之電容感測器裝置323之一實例的描述。
[B-2.系統組態]
[1.整個結構]
圖49說明根據此實例之電容感測器模組341之系統組態之一實例。在電容感測器模組341中，簡單說明電容感測器裝置343。
電容感測器模組341包括電容感測器裝置343及電容變化測量電路345。
電容變化測量電路345包括振盪器351、解多工器353、多工器355、定序器357、電流輸入電壓輸出型放大器 359、峰值保持電路361、可變電流源363、電流值表365、放電控制開關367、比較器369、測量區371，及判定區373。
[2.振盪器]
振盪器351為產生一具有先前設定之固定頻率的方形形狀之輸入脈衝信號的電路。
然而，輸入脈衝信號之波形不限於方波，而可為其他形狀(諸如，正弦波及三角波)。在此實例中，振盪器351產生具有500 kHz之頻率之輸入脈衝信號。
[3.解多工器]
解多工器353為用於以由定序器357指導之次序切換輸入脈衝信號之供應目的地的電路。輸入脈衝信號之供應目的地為該複數個電極圖案5中之一者。
[4.多工器]
多工器355為用於以由定序器357指導之次序在該等電極圖案7(回應波形係自電極圖案7提取)之間切換的電路。
[5.定序器]
定序器357為將至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為回應波形之提取源)之連接次序輸出為座標資訊(X,Y)的電路。在此實例中，定序器357與輸入脈衝信號之下降邊緣同步地管理控制定時。
在此實例中，定序器357產生用於對控制開關367、測量區371、判定區373及其類似者進行放電之控制定時。舉例 而言，定序器357向放電控制開關367供應一用於實行控制以在自輸入脈衝信號之下降邊緣經過參考時間Tb之後閉合放電控制開關367的定時脈衝。參考時間Tb為開始由可變電流源363進行之對峰值保存值之放電的定時。如關於圖48所描述，將參考時間Tb設定至在出現回應波形之峰值位準時之定時時及該定時之後的時間。
另外，例如，定序器357向測量區371供應一用於給出將一比較輸出信號自比較器369輸入至一儲存區域中之定時的定時脈衝。另外，例如，定序器357向用於判定至一測量點之輸入操作之存在的判定區373供應控制定時。
[6.電流輸入電壓輸出型放大器]
電流輸入電壓輸出型放大器359為用於放大自電容感測器裝置343提取之回應波形之電路。在電流輸入電壓輸出型放大器359中，將回應波形之信號格式自電流格式轉換成電壓格式。
[7.峰值保持電路]
峰值保持電路361為用於偵測偵測信號之正側上之峰值位準的電路。如圖49中所說明，峰值保持電路361包括二極體D及電容器C。
二極體D用於藉由整流功能而僅提取偵測信號之正區。另外，電容器C用於儲存對應於偵測信號之峰值位準之電位。
[8.可變電流源]
可變電流源363為能夠實現電流值之可變性且用於對構 造峰值保持電路361之電容器C之電荷進行放電的恆定電流電路。根據電流值表365之指導可變地指定可變電流源363之電流值。設定任何電流值以便能夠在開始施加輸入脈衝信號之後之一個週期內結束判定操作。具體言之，進行設定以便在供應下一個輸入脈衝信號之前的一時間段中，進行放電以便將作為測量目標之電容器C之電位降低至參考電位Vref或Vref以下。在本說明書中，放電操作被稱作「初始化操作」。
[9.電流值表]
電流值表365為用於儲存一測量點之座標及待對應地給至可變電流源363之電流值的儲存區域。根據該測量點可變地改變該電流值，以便調整電容器C之保存電壓之降低速率。具體言之，根據該測量點可變地改變該電流值，以便將電容器C之電荷降低至參考電位Vref或Vref以下之定時的出現範圍限制在測量區371之測量範圍內。需要電流值之可變控制之原因已在上文參看圖16至圖20詳細地給出。
如圖54中所說明，可見在操作面上之位置彼此不同(傳播路徑長度彼此不同)之狀況下，每一峰值位準之振幅及出現位置彼此差異很大。圖55說明將先前圖之垂直軸改變為峰值保存電壓[mV]且將水平軸之時間標度增加成八倍之圖。圖55說明比較器369所參考之參考電壓Vref為0(零)V且在操作面上之所有區域中可變電流源363之電流值固定的狀況。另外，圖55說明在輸入脈衝信號之上升邊緣之後的 0.2 μs開始由可變電流源363進行之對電容器C之放電操作的狀況。
在此狀況下，電容器C之電位之降低速率係恆定的，而並不視峰值位準之差異而定。因此，電容器C之電位降低至參考電位Vref或Vref以下之定時的出現範圍很大程度上根據操作面上之測量位置而變化。另外，若根據輸入操作之存在的相關定時之出現範圍分散，則判定區371之監視範圍變得顯著寬。
因此，在此實例中，如圖56中所說明，調整電容器C之放電速率。具體言之，對於峰值位準高之測量點I，增加放電速率。同時，對於峰值位準低之測量點IV，降低放電速率。另外，對於峰值位準為中間之測量點II及III，將放電速率設定至中間位準。在圖56之狀況下，藉由調整放電速率，對於可能出現於每一測量點中之每一峰值位準之最大值，自放電開始至電位降低至參考電位Vref或Vref以下之定時的每一經過時間相同。藉由該設定，能夠減小上文所描述的與峰值位準變化相關聯之經過時間之可變範圍。
鑒於上述描述，將圖57中所說明之對應關係儲存於電流值表365中。如圖57中所說明，將一電流值對應地儲存至每一X座標與每一Y座標之每一組合。圖58顯示敷設於操作面上之電流值表365之對應關係。如圖58中所說明，在此實例之狀況下，將60 μA分配給測量點I，將20 μA分配給測量點II及III，且將10 μA分配給測量點IV。自定序器357給出該等測量點之座標資訊。
[10.放電控制開關]
放電控制開關367為用於主要控制儲存於峰值保持電路361之電容器C中之電荷的放電開始的開關元件。在此實例中，如圖55及圖56中所說明，由定序器357將放電開始設定至在輸入脈衝信號之下降定時之後經過參考經過時間Tb時的定時。
[11.比較器]
比較器369為用於比較電容器C之保存電位與參考電位Vref且將比較結果恆定地輸出為一比較輸出信號之電路裝置。在峰值保存電位超出參考電位Vref時之時間，比較器369之邏輯輸出位準改變。超出定時為作為測量區371之偵測目標之變化點。將參考電位Vref設定至一小於針對操作面上之所有測量點之預期峰值位準的最小值之值。
[12.測量區]
測量區371為用於偵測自比較器369輸入之比較輸出信號中所展示的邏輯輸出位準之變化點的電路裝置。圖59說明根據此實例之測量區371之結構之一實例。測量區371包括延遲電路級391、儲存區393、啟用控制電路395、「及」(AND)電路397，及變化點偵測區399。
延遲電路級391包括分別具有相同單位延遲時間之延遲元件之串聯電路。在此實例中，將在環境溫度下之單位延遲時間設定至2 ns。單位延遲時間對應於變化點之偵測精度。自每一延遲元件之每一輸出端子輸出之比較輸出信號在下文中稱作延遲輸出信號。
設定延遲元件之級之數目以使得存在於延遲電路級391中之在複數個時間點處的延遲輸出信號之時間長度比邏輯輸出位準之變化點可能出現在延遲輸出信號中之時間範圍長。儲存區393包括一儲存裝置，該儲存裝置將出現在每一延遲元件之每一輸出級中之每一延遲輸出信號與一選通脈衝同步地接收(take in)至一對應儲存區域中。在此實例中，儲存區393包括與延遲元件之數目相同數目個正反器電路。正反器電路之輸入端子連接至分別對應之延遲元件之輸出端子。
另外，正反器電路之輸出端子分別連接至變化點偵測區399。另外，正反器電路之時脈端子用於輸入一規定出現在輸入端子中之信號值之接收定時的選通信號。
啟用控制電路395及AND電路397用於產生上述選通信號。啟用控制電路395產生一指定選通信號之輸出啟用時間段之啟用信號。舉例而言，啟用控制電路395包括一計數器。在通知參考時間Tb之經過時之時間點開始啟用控制電路395之計數操作。
此時，啟用控制電路395對以50 MHz輸入之時脈信號進行計數，且在計數值達到先前所設定之值之時間點結束計數操作。啟用控制電路395在此種結束時間點僅輸出一個啟用信號。AND電路397藉由啟用信號與時脈信號之AND運算產生一選通信號。
圖60說明選通信號與其他信號之間的相位關係。圖60之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖60之部分(B)說明 一控制放電時間段之放電控制信號之一波形。圖60之部分(C)說明比較輸出信號之一波形。在該圖中，電容器C之保存電位比參考電位Vref高之時間段由「H位準」來指示，且電容器C之保存電位比參考電位Vref低之時間段由「L位準」來指示。圖60之部分(D)說明選通信號之一波形。藉由具有雙尖端之箭頭指示之時間段為在選通信號之輸出時間點處存在於延遲電路級391中之延遲輸出信號的範圍。圖60之部分(E)說明一回應波形(實線)及偵測信號之一波形(虛線)。
變化點偵測區399為用於在選通信號之輸出時間點處基於在複數個時間點接收至儲存區393中之延遲輸出信號偵測歸因於放電操作而將電容器C之保存電位降低至參考電位Vref或Vref以下時之定時的電路裝置。舉例而言，在電容器C之保存電位比參考電位Vref高之時間段中，產生一系列「1」。同時，在電容器C之保存電位比參考電位Vref小之時間段中，產生一系列「0」。在此實例中，變化點偵測區399對「1」之數目進行計數，且將計數值輸出為時間段長度資訊，直至出現變化點為止。
圖61具體說明接收至變化點偵測區399中之數值序列之一實例。圖61之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖61之部分(B)說明時脈信號之一波形。如上所述，給出具有50 MHz(20 ns)之時脈信號。圖61之部分(C)說明選通信號之一波形。圖61之部分(D1)為對應於未執行輸入操作之狀況之第一接收實例的數值序列。圖61之部分(D2)為對應 於執行輸入操作之狀況之第二接收實例的數值序列。如自圖61之部分(D1)與(D2)之間的比較可見，「1」之數目根據輸入操作之存在而極大地變化。
計數值相差1對應於相差2 ns(500 MHz)。然而，為了實現隨後判定區373中之判定之準確執行，需要未執行輸入操作之狀況下的計數值之數目出現在一參考點中。亦即，需要校準操作。
延遲元件之單位延遲時間具有以下特性：單位延遲時間根據元件溫度之變化(歸因於外部溫度或熱產生)而極大地變化。亦即，儲存於延遲電路級391中之時間範圍亦傾向於根據溫度條件而改變。因此，為了改良變化點之測量精度，較佳在開始測量操作之前執行校準操作。
在此實例之狀況下，在開始測量操作之前執行校準操作。具體言之，藉由偏移選通信號之輸出相位直至在先前所設定之位置處偵測到變化點為止來執行校準操作。
[13.判定區]
判定區373為用於基於變化點之偵測位置資訊(亦即，自變化點偵測區399輸出之計數值)判定輸入操作之存在的電路裝置。在針對測量點所偵測之計數值與參考值對應或處於容許錯誤之範圍中的狀況下，判定區373判定未執行針對測量點之輸入操作。另一方面，在針對測量點所偵測之計數值不與參考值對應或處於容許錯誤之範圍之外的狀況下，判定區373判定執行了針對測量點之輸入操作。
[B-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器357之操作流程(圖62)給出電容感測器模組341之處理操作的描述。圖62說明頂面側上之電極圖案5之數目與底面側上之電極圖案7之數目皆為四的狀況。
首先，定序器357產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S21)。對於輸入脈衝信號之每個週期，定序器357將頂面側上之電極圖案5之座標值X僅增加「1」。在圖62之狀況下，當增加之座標值X達到「5」時，定序器357將座標值X減小回至「1」，且將底面側上之電極圖案之座標值Y僅增加「1」。當增加之座標值Y達到「5」時，定序器357將座標值Y減小回至「1」。
將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器353、多工器355、電流值表365，及判定區373。在輸入脈衝信號之頻率為500 kHz(1個週期為2 μs)之狀況下，能夠在32 μs內執行由該四個電極圖案5及該四個電極圖案7判定之16個位置之座標點的判定操作。
接著，定序器357等待輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測(S22)。
若偵測到該邊緣，則定序器357等待作為放電開始時間之參考定時tb之經過(S23)。
若偵測到參考時間tb之經過，則定序器357控制放電控制開關367使其接通，且指導對留存在峰值保持電路361中之電位之放電(S24)。至開始放電操作之時間時，已藉由電流值表365之指導將可變電流源363之電流值切換成根據 測量點之電流值。因此，在放電開始之後，開始基於對應於每一測量點之電流值之放電。
此時，在延遲電路級391中，產生每個信號時間差為2 ns之延遲輸出信號。將在輸入選通信號時存在之延遲輸出信號一起接收至儲存區393中。
在變化點偵測區399中，執行出現在比較輸出信號中之變化點之偵測操作。定序器357等待變化點之偵測處理之完成(S25)。此後，定序器357將一中斷請求輸出至判定區373(S26)。該中斷請求輸入至之判定區373比較所偵測之計數值與參考值，且基於比較之結果判定至測量點之輸入操作之存在。
此後，定序器357判定是否存在一停止請求(S27)。若未證實該停止請求，則定序器357再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器357結束操作序列。
[B-4.結論]
如上所述，歸因於根據本第二實施例之第一實例之電容變化測量電路345的採用，與現有技術相比，致能極高速之判定操作。舉例而言，在執行針對10個位置之判定處理之狀況下，在現有技術中需要20 ms之時間。相比之下，在此實例之狀況下，花費20 μs之時間係足夠的。因此，可使得能夠解決在現有技術中難以處置之高速輸入。
顯而易見，根據此實例之電容變化測量電路345亦能夠用於多位置偵測。另外，在電流輸入電壓輸出放大器359 之輸入級之前在電流模式中執行操作。因此，預期高雜訊電阻。亦即，亦預期根據此實例之電容變化測量電路345實現關於偵測精度之實際上足夠之精度。
另外，在此實例之狀況下，當使用具有50 MHz(20 ns)之操作時脈信號時，能夠在等於使用具有500 MHz(2 ns)之時脈信號之狀況下的精度之精度上偵測變化點之出現位置。
亦即，能夠實現以較低頻率(與現有類型相比)操作之電容變化測量電路345。因為能夠降低操作時脈之頻率，所以能夠實現電容變化測量電路345之低電功率消耗。該低電力消耗有利於實現長的操作時間壽命，尤其在電容感測器模組341安裝於攜帶型電子裝置上之狀況下。另外，在此狀況下，可促成將電容感測器模組341安裝於攜帶型電子裝置上。
另外，因為降低了操作時脈之頻率，所以能夠消除時脈漸增電路，諸如PLL(鎖相迴路)電路。因此，能夠促進電容變化測量電路345之整合。
[C.第二實例]
[C-1]
圖63說明根據此實例之電容感測器模組401之系統組態之一實例。在圖63中，對應於根據本第二實施例之第一實例之圖49中的元件之元件附加有相同參考符號。
電容感測器模組401包括電容感測器裝置343及電容變化測量電路403。
電容變化測量電路403包括振盪器351、解多工器353、 多工器355、定序器357、電流輸入電壓輸出型放大器359、峰值保持電路361、可變電流源363、電流值表365、放電控制開關367、比較器369、測量區405，及判定區373。
將在下文中給出作為變化點之測量區405之一結構的描述。圖64說明測量區405之一結構實例。測量區405包括延遲電路級421、儲存區423、啟用控制電路425、AND電路427，多工器429，及變化點偵測區431。
延遲電路級421之基本結構與根據第一實例之延遲電路級391之結構相同。亦即，延遲電路級421包括分別具有相同單位延遲時間之延遲元件之串聯電路。另外，亦將延遲元件之在環境溫度下之單位延遲時間設定至2 ns。
不同點在於構造延遲電路級421之延遲元件之級的數目。在此實例之狀況下，構造延遲電路級421之延遲元件之級的數目為等效於對應於選通信號之輸出週期之時間長度的級之數目係足夠的。
在此實例之狀況下，將選通信號與具有50 MHz之時脈信號同步地輸出。因此，在此實例之狀況下，延遲元件之級之數目可儘可能小，但較佳為10(=20 ns/2 ns)或10以上，因為在此實例之狀況下，將選通信號依序輸出複數次。亦即，即使每一次之偵測範圍小，亦能夠藉由將偵測操作依序執行複數次來擴展偵測範圍。因此，延遲電路級421之電路面積比第一實例之面積小。
儲存區423包括一儲存裝置，該儲存裝置將出現在每一 延遲元件之每一輸出級中之每一延遲輸出信號與一選通脈衝同步地接收至每一對應儲存區域中。在此實例中，該儲存區亦包括與延遲元件之數目相同數目個正反器電路。因此，儲存區423之電路面積亦比第一實例之面積小。
正反器電路之輸入端子連接至延遲元件之分別對應之輸出端子。正反器電路之輸出端子分別連接至變化點偵測區431。另外，正反器電路之時脈端子用於輸入一規定出現在輸入端子中之信號值之接收定時的選通信號。在此實例之狀況下，每當輸入該選通信號時，正反器電路接收在彼時輸出之延遲輸出信號且儲存該延遲輸出信號。
啟用控制電路425及AND電路427用於產生上述選通信號。啟用控制電路425產生一指定選通信號之輸出啟用時間段之啟用信號。舉例而言，當通知參考時間Tb之經過時，啟用控制電路425開始輸出該啟用信號。
此後，啟用控制電路425繼續輸出啟用信號，直至自變化點偵測區431通知偵測到變化點(亦即，偵測到「0」值)為止。
當輸入一校準信號(未說明)時，啟用控制電路425強制地產生啟用信號。另外，當輸入該校準信號時，啟用控制電路425輸出一控制信號以指導將輸入端子切換至多工器429以便將輸入至延遲電路級421之信號切換成一校準用信號。
AND電路427藉由啟用信號與時脈信號之AND運算產生選通信號。圖65說明選通信號與其他信號之間的相位關 係。圖65之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖65之部分(B)說明一控制放電時間段之放電控制信號之一波形。圖65之部分(C)說明比較輸出信號之一波形。在該圖中，電容器C之保存電位比參考電位Vref高之時間段由「H位準」來指示，且電容器C之保存電位比參考電位Vref低之時間段由「L位準」來指示。
圖65之部分(D)說明選通信號之一波形。如圖65之部分(D)中所說明，在此實例中，自放電開始執行該選通信號，直至通知偵測到變化點為止。如圖65之部分(D)中所說明，可見選通信號之輸出時間段長度長。圖65之部分(E)說明一回應波形(實線)及偵測信號之一波形(虛線)。
多工器429為用於執行測量用輸入信號(比較輸出信號)與校準用輸入信號之間的切換之操作的電路裝置。測量用輸入端子連接至比較器369之輸出端子。同時，校準用輸入端子連接至雙態觸發時脈之一信號源(未說明)。
將藉由使用圖66之部分(A)及部分(B)給出一雙態觸發時脈信號之描述。圖66之部分(A)說明時脈信號。在此狀況下，給出針對50 MHz之狀況之描述。圖66之部分(B)說明雙態觸發時脈信號。藉由劃分時脈信號之頻率(在此狀況下產生25 MHz)來產生雙態觸發時脈信號。因此，雙態觸發時脈處於H位準或L位準中之時間段長度對應於時脈信號之一個週期。
多工器429操作以在校準時將雙態觸發時脈信號輸入至延遲電路級421。經由如上所述之啟用控制電路425執行輸 入端子之間的切換。每當輸出選通信號時，變化點偵測區431基於在複數個時間點接收至儲存區423中之一組延遲輸出信號偵測電容器C之保存電位降低至參考電位Vref或Vref以下之定時的存在。
舉例而言，在正常測量操作中，每當輸入選通信號時，變化點偵測區431監視「0」是否出現在自儲存區423讀取之數值序列中。此時，直至偵測到「0」之出現為止，將選通信號之輸出之數目計數加1。在此實例之狀況下，在輸入第一選通信號之狀況下的計數值為0。因此，將本文中之計數值給定為「經輸入之選通信號之輸出的數目-1」。
在此實例之狀況下，變化點偵測區431藉由下式計算變化點之出現位置，在下式中，每一選通信號之延遲元件之數目為A，且直至在輸入出現「0」之選通信號之時間出現「0」為止的「1」之數目為B。
出現位置=計數值×A+B
將具體給出上文參看圖67所描述的測量出現位置之操作之一實例的描述。圖67之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖67之部分(B)說明時脈信號之一波形。圖67之部分(C)說明選通信號之一波形。在此實例之狀況下，如該圖中所說明，在複數個時脈信號之時間段內，依序輸出選通信號。
圖67之部分(D)說明選通信號之輸出之數目的計數值。在該圖之狀況下，輸出七個選通信號。如上所述，計數值 為6(=7-1)。圖67之部分(E1)至(E7)說明在每一選通信號輸入時間接收至儲存區423中之延遲輸出信號之數值序列。
在該圖之狀況下，將在第七選通信號輸出時間取自延遲電路狀態421之延遲輸出信號之數值序列給定為「11111100000000000000000000000000」。當在自選通信號之輸出至下一個選通信號之輸出之時間段期間延遲電路狀態421中之延遲輸出信號前進延遲元件之10個級時，將變化點之出現位置計算為66(=6×10+6)。在出現位置之計算中，在輸出一選通信號之時間段期間延遲輸出信號傳播經過延遲元件之多少個級以便判定位置關係係極重要的。
如上所述，延遲元件之單位延遲時間傾向於根據外部溫度或熱產生而顯著變化。將在下文中藉由使用圖68之部分(A)至(D2)給出關於校準操作之一特定實例的描述。圖68之部分(A)說明雙態觸發時脈之一波形。圖68之部分(B)說明時脈信號之一波形。圖68之部分(C)說明選通信號之一波形。在校準操作之狀況下，僅輸出一個選通信號。圖68之部分(D1)及(D2)說明藉由該選通信號而接收至儲存區423中之延遲輸出信號之數值的實例。
如參看圖66之部分(A)及(B)所描述，雙態觸發時脈為「1」或「0」之時間段長度與一時脈之時間段長度對應。因此，在藉由一選通信號接收至儲存區423中之數值序列中出現的「1」序列之數目或「0」序列之數目與輸出一選通信號時之時間段期間延遲輸出信號前進經過之延遲元件之級的數目對應。圖68之部分(D1)說明一選通信號之時間 段長度對應於八個延遲元件之延遲時間之一實例。圖68之部分(D2)說明一選通信號之時間段長度對應於十個延遲元件之延遲時間之一實例。
當執行校準時，變化點偵測區431對來自自儲存區423讀取之數值序列的夾在「1」或「0」之間的「0」或「1」之輸出之數目進行計數，且藉此判定一選通信號之時間段長度。
[C-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器357之操作流程給出電容感測器模組401之處理操作的描述。定序器357之操作流程與本第二實施例之第一實例之操作流程相同。因此，定序器357藉由圖62中所說明之程序進行處理操作。在執行處理操作之前，已執行上述之校準操作。
首先，定序器357產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S21)。對於輸入脈衝信號之每個週期，定序器357將頂面側上之電極圖案5之座標值X僅增加「1」。在圖62之狀況下，當增加之座標值X達到「5」時，定序器357將座標值X減小回至「1」，且將底面側上之電極圖案之座標值Y僅增加「1」。當增加之座標值Y達到「5」時，定序器357將座標值Y減小回至「1」。
將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器353、多工器355、電流值表365，及判定區373。在輸入脈衝信號之頻率為500 kHz(1個週期為2 μs)之狀況下，能夠在32 μs內執行由該四個電極圖案5及該四個電極圖案7判定之16個位 置之座標點的判定操作。
接著，定序器357等待輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測(S22)。若偵測到該邊緣，則定序器357等待作為放電開始時間之參考時間tb之經過(S23)。若偵測到參考時間tb之經過，則定序器357控制放電控制開關367使其接通，且指導對留存於峰值保持電路361中之電位之放電(S24)。至開始放電操作之時間時，已藉由電流值表365之指導將可變電流源363之電流值切換成根據測量點之電流值。因此，在放電開始之後，開始基於對應於每一測量點之電流值之放電。
另外，在判定區405中，根據開始放電操作之指導開始輸出啟用信號。
當開始對電容器C之放電操作時，在延遲電路級421中，將比較輸出信號每個延遲2 ns，且將其作為延遲輸出信號傳送至下一級。在此實例之狀況下，以時脈信號之輸入週期重複地產生選通信號。
每當輸出選通信號時，將延遲輸出信號一起自延遲電路級421接收至儲存區423中。在變化點偵測區431中，判定「0」是否包括在其數值序列中。在僅出現「1」之狀況下，繼續產生啟用信號。在出現「0」之狀況下，停止產生啟用信號。
定序器357等待變化點之偵測處理之完成(S25)。此後，定序器357將一中斷請求輸出至判定區373(S26)。該中斷請求輸入至之判定區373比較所偵測之計數值與參考值， 且基於比較之結果判定至測量點之輸入操作之存在。
此後，定序器357判定是否存在一停止請求(S27)。若未證實該停止請求，則定序器357再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器357結束操作。
[C-4.結論]
如上所述，在採用根據本第二實施例之第二實例之電容變化測量電路403的狀況下，與本實施例之第一實例1相比，能夠減小延遲電路級421及儲存器423所需之元件之數目，且能夠減小電路面積。
[D.第三實例]
[D-1.偵測原理]
在此實例中，將注意力集中於偵測信號與輸入脈衝信號之上升速率差。圖69說明回應波形與待將注意力集中於測量點(閉合電路)而測量之時間長度△T之間的關係。在該圖中，未執行輸入操作之狀況下之偵測信號由實線來指示，且執行輸入操作之狀況下之偵測信號由虛線來指示。
如該圖中所說明，與未執行輸入操作之狀況相比，執行輸入操作之狀況下之上升速率緩慢。在此實例中，測量自輸入脈衝信號之下降邊緣至偵測信號超過參考電位Vref時之定時的時間長度。
在該圖中，水平軸指示自輸入脈衝信號之下降定時之經過時間。在該圖中，垂直軸指示對應於回應波形之電流量。
[D-2.系統組態]
圖70說明根據此實例之電容感測器模組441之系統組態之一實例。在圖70中，對應於根據本第二實施例之第一實例之圖49中的元件之元件附加有相同參考符號。電容感測器模組441包括電容感測器裝置343及電容變化測量電路443。
電容變化測量電路443包括振盪器351、解多工器353、多工器355、定序器445、電流輸入電壓輸出型放大器359、比較器369、參考值表447、測量區449，及判定區373。在此實例之狀況下，因為測量自電流輸入電壓輸出型放大器359輸出之偵測信號之上升速率，所以不需要本第二實施例之第一實例中的其峰值保持電路及放電電路。 在下文中將僅給出本第二實施例之此實例中所採用之新組件的描述。
[1.定序器]
定序器445為將至電極圖案5(輸入脈衝信號輸入至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為回應波形之提取源)之連接次序輸出為座標資訊(X,Y)的電路。在此實例中，定序器445基於輸入脈衝信號之下降邊緣管理控制定時。該功能與本第二實施例之第一實例之功能相同。
此實例中定序器445產生測量區449及判定區373及其類似者之控制定時的態樣類似於第一實例之態樣。然而，根據此實例之定序器445將輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測信號輸出至測量區449，因為在此實例中，偵測信號之上 升速率之差異為一測量目標。
[2.參考值表]
參考值表447為用於對應地儲存測量點之座標及參考值Vref之儲存區域。因為偵測信號之振幅及波形很大程度上根據測量點而變化(如圖54中所說明)，所以參考電位Vref可根據測量點而變化。另外，在此實例中，為了使偵測信號超過參考電位Vref時之定時之出現範圍落在測量區449之測量範圍內，參考電位Vref可根據測量點而變化。
[3.測量區]
測量區449為用於偵測自比較器369輸入之比較輸出信號中所展示的邏輯輸出位準之變化點的電路裝置。圖71說明根據此實例之測量區449之結構之一實例。在圖71中，對應於圖59中之元件之元件附加有相同參考符號。測量區449包括延遲電路級391、儲存區393、啟用控制電路451、AND電路397，及變化點偵測區453。
在此實例中，測量區449採用具有與本第二實施例之第一實例之結構相同的結構之延遲電路級391。亦即，延遲電路級391包括分別具有相同單位延遲時間之延遲元件之串聯電路。在此實例中，亦使用在環境溫度下具有2 ns之單位延遲時間之延遲元件。
在此實例中，設定構造延遲電路級391之延遲元件之級的數目以使得在複數個時間點同時存在於延遲電路級391上之延遲輸出信號之時間長度比邏輯輸出位準之變化點可能出現在延遲輸出信號中之時間範圍長。亦即，採用與本 第二實施例之第一實例之偵測方法相同的偵測方法。亦有可能採用與本第二實施例之第二實例之偵測方法相同的偵測方法。將在下文中給出採用與第一實例之偵測方法相同之偵測方法的狀況的描述。
儲存區393包括一儲存裝置，該儲存裝置將出現在每一延遲元件之每一輸出級中之延遲輸出信號與一選通脈衝同步地接收至一對應儲存區域中。在此實例中，該儲存區393亦包括與延遲元件之數目相同數目個正反器電路。正反器電路之輸入端子連接至延遲元件之分別對應之輸出端子。
另外，正反器電路之輸出端子分別連接至變化點偵測區453。另外，正反器電路之時脈端子用於輸入一規定出現在輸入端子中之信號值之接收定時的選通信號。
啟用控制電路451及AND電路397用於產生上述選通信號。啟用控制電路451產生一指定選通信號之輸出啟用時間段之啟用信號。舉例而言，啟用控制電路451包括一計數器。在通知輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測信號時的時間點ta開始啟用控制電路451之計數操作。
此時，啟用控制電路451對以50 MHz輸入之時脈信號進行計數，且在計數值達到先前所設定之值之時間點結束計數操作。啟用控制電路451在此種結束時間點僅輸出一個啟用信號。AND電路397藉由啟用信號與時脈信號之AND運算產生一選通信號。
變化點偵測區453為用於在選通信號之輸出時間點基於 在複數個時間點接收至儲存區393中之延遲輸出信號偵測偵測信號增加至參考電位Vref或Vref以上之定時的電路裝置。舉例而言，在偵測信號比參考電位Vref小之時間段中，產生一系列「0」。同時，在偵測信號比參考電位Vref大之時間段中，產生一系列「1」。在此實例中，變化點偵測區453對直至偵測到「1」為止出現之「0」之數目進行計數，且將計數值輸出為變化點之資訊。
圖72具體說明接收至變化點偵測區453中之數值序列之實例。圖72之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖72之部分(B)說明時脈信號之一波形。如上所述，給出具有50 MHz(20 ns)之時脈信號。圖72之部分(C)說明選通信號之一波形。圖72之部分(D1)為對應於執行輸入操作之狀況之第一接收實例的數值序列。圖72之部分(D2)為對應於未執行輸入操作之狀況之第二接收實例的數值序列。如藉由圖72之部分(D1)與部分(D2)之間的比較證明，直至偵測到「1」為止出現之「0」之數目根據輸入操作之存在而顯著地變化。
計數值相差1對應於相差2 ns(500 MHz)。然而，為了實現隨後判定區373中之判定之準確執行，需要未執行輸入操作之狀況下的計數值之數目出現在一參考點中。亦即，需要校準操作。校準之方法類似於本第二實施例之第一實例之校準方法。
[D-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器445之操作流程(圖73)給出電容 感測器模組441之處理操作的描述。
首先，定序器445產生用於指定操作面上之作為一測量目標之位置的座標(S31)。對於輸入脈衝信號之每個週期，定序器445將頂面側上之電極圖案5之座標值X僅增加「1」。在圖73之狀況下，當增加之座標值X達到「5」時，定序器445將座標值X減小回至「1」，且將底面側上之電極圖案之座標值Y僅增加「1」。當增加之座標值Y達到「5」時，定序器445將座標值Y減小回至「1」。
將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器353、多工器355、參考值表447，及判定區373。藉此，將適合於每一測量點之參考值Vref自參考值表447給至比較器369。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器353與多工器355。
同時，定序器445等待輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測(S32)。若偵測到下降邊緣，則定序器445向測量區449通知該邊緣偵測，且使啟用控制電路451開始輸出啟用信號。
此時，在延遲電路級391中，產生每個信號時間差為2 ns之延遲輸出信號。將在輸入選通信號時存在之延遲輸出信號一起接收至儲存區393中。
此後，變化點偵測區453偵測偵測信號超過參考電位Vref之定時(亦即，變化點)。定序器445等待變化點之偵測處理之完成(S33)。接著，定序器445將一中斷請求輸出至判定區373(S34)。該中斷請求輸入至之判定區373比較所 偵測之計數值與參考值，且基於比較之結果判定至測量點之輸入操作之存在。
此後，定序器445判定是否存在一停止請求(S35)。若未證實該停止請求，則定序器445再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器445結束操作。
[E-4.結論]
如上所述，甚至在藉由偵測直至偵測信號超過參考電位Vref為止之時間長度而判定輸入操作之存在的狀況下，與現有技術相比，亦致能顯著高速之判定操作。舉例而言，在執行針對10個位置之判定處理之狀況下，在現有技術中需要20 ms之時間。另一方面，在此實例之狀況下，花費20 μs之時間係足夠的。因此，可使得能夠解決在現有技術中難以處置之高速輸入。
顯而易見，根據此實例之電容變化測量電路443亦能夠用於多位置偵測。另外，因為在電流輸入電壓輸出放大器359之輸入級之前在電流模式中執行操作，因此，預期高雜訊電阻。亦即，亦預期根據此實例之電容變化測量電路443實現關於偵測精度之實際上足夠之精度。另外，在此實例之狀況下，當使用具有50 MHz(20 ns)之時脈信號時，能夠在等於使用具有500 MHz(2 ns)之時脈信號之狀況下的精度之精度上偵測變化點之出現位置。
亦即，能夠實現以較低頻率(與現有類型之頻率相比)操作之電容變化測量電路443。因為能夠降低操作時脈之頻 率，所以能夠實現電容變化測量電路443之低電功率消耗。該低電力消耗有利於實現長的操作時間壽命，尤其在電容感測器模組441安裝於攜帶型電子裝置上之狀況下。另外，因此，可促成將電容感測器模組441安裝於攜帶型電子裝置上。
另外，因為能夠降低操作時脈之頻率，所以能夠消除時脈漸增電路，諸如PLL(鎖相迴路)電路。因此，能夠促進電容感測器模組441之整合。
[E.第四實例]
[E-1.偵測原理]
在此實例中，將注意力集中於偵測信號與輸入脈衝信號之脈衝寬度之差異。圖74說明回應波形與待將注意力集中於測量點(閉合電路)而測量之脈衝寬度△T之間的關係。在該圖中，未執行輸入操作之狀況下之偵測信號由實線來指示，且執行輸入操作之狀況下之偵測信號由虛線來指示。
如該圖中所說明，與未執行輸入操作之狀況下之脈衝寬度△T1相比較，執行輸入操作之狀況下之脈衝寬度△T2較長。在此實例中，將偵測信號超過參考電位Vref之時間長度測量為一脈衝寬度。在該圖中，水平軸指示自輸入脈衝信號之下降定時之經過時間。在該圖中，垂直軸指示對應於回應波形之電流量。
[E-2.系統組態]
圖75說明根據此實例之電容感測器模組461之系統組態之一實例。在圖75中，對應於根據本第二實施例之第一實 例之圖49中的元件之元件附加有相同參考符號。電容感測器模組461包括電容感測器裝置343及電容變化測量電路463。
電容變化測量電路463包括振盪器351、解多工器353、多工器355、定序器465、電流輸入電壓輸出型放大器359、比較器369、參考值表467、測量區469，及判定區373。在此實例之狀況下，因為測量自電流輸入電壓輸出型放大器359輸出之偵測信號之脈衝寬度，所以不需要本第二實施例之第一實例中的其峰值保持電路及放電電路。在下文中將僅給出此實例中所採用之新組件的描述。
[1.定序器]
定序器465為將至電極圖案5(輸入脈衝信號供應至電極圖案5)之連接次序及至電極圖案7(作為回應信號之提取源)之連接次序輸出為座標資訊(X,Y)的電路。在此實例中，定序器465基於輸入脈衝信號之下降邊緣管理控制定時。該功能與本第二實施例之第一實例之功能相同。
在此實例中，定序器465亦類似於本第二實施例之第一實例之定序器，類似處在於：定序器465產生測量區469、判定區373及其類似者之控制定時。然而，根據此實例之定序器465將輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測信號輸出至測量區469，因為在此實例中，偵測信號之脈衝寬度之差異為一測量目標。
[2.參考值表]
參考值表467為用於對應地儲存測量點之座標及參考值 Vref之儲存區域。因為偵測信號之振幅及波形根據測量點而顯著地變化(如圖54中所說明)，所以參考電位Vref可根據測量點而變化。因此，在此實例之狀況下，針對每個測量點最佳化參考電位Vref，且能夠將輸入操作之存在測量為脈衝寬度變化。
[3.測量區]
測量區469為用於偵測自比較器369輸入之比較輸出信號中所展示的邏輯輸出位準之變化點的電路裝置。圖76說明根據此實例之測量區469之結構之一實例。在圖76中，對應於圖71中之元件之元件附加有相同參考符號。測量區469包括延遲電路級391、儲存區393、啟用控制電路451、AND電路397，及變化點偵測區471。
在此實例中，測量區469採用具有與本第二實施例之第一實例之結構相同的結構之延遲電路級391。亦即，延遲電路級391包括分別具有相同單位延遲時間之延遲元件之串聯電路。在此實例中，亦使用在環境溫度下具有2 ns之單位延遲時間之延遲元件。
在此實例之狀況下，設定構造延遲電路級391之延遲元件之級的數目以使得在複數個時間點同時存在於延遲電路級391上之延遲輸出信號之時間長度比「1」可能作為延遲輸出信號出現之時間範圍長。亦即，採用與本第二實施例之第一實例之偵測方法相同的偵測方法。顯而易見，能夠使用與本第二實施例之第二實例之偵測方法相同的偵測方法。將在下文中給出採用與第一實例之偵測方法相同之偵 測方法的狀況的描述。
儲存區393包括一儲存裝置，該儲存裝置將出現在每一延遲元件之每一輸出級中之延遲輸出信號與一選通脈衝同步地接收至一對應儲存區域中。在此實例中，該儲存區393亦包括與延遲元件之數目相同數目個正反器電路。正反器電路之輸入端子連接至延遲元件之分別對應之輸出端子。
另外，正反器電路之輸出端子分別連接至變化點偵測區471。另外，正反器電路之時脈端子用於輸入一規定出現在輸入端子中之信號值之接收定時的選通信號。
啟用控制電路451及AND電路397意欲產生上述選通信號。啟用控制電路451產生一指定選通信號之輸出啟用時間段之啟用信號。舉例而言，啟用控制電路451包括一計數器。在通知輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測信號時的時間點ta開始啟用控制電路451之計數操作。
此時，啟用控制電路451對以50 MHz輸入之時脈信號進行計數，且在計數值達到先前所設定之值之時間點結束計數操作。較佳針對每個測量點設定計數操作之結束定時，因為測量一脈衝寬度所需之時間段長度很大程度上根據測量點而變化。
啟用控制電路451在此種結束時間點僅輸出一個啟用信號。AND電路397藉由啟用信號與時脈信號之AND運算產生一選通信號。變化點偵測區471為用於在選通信號之輸出時間點基於在複數個時間點接收至儲存區393中之延遲 輸出信號偵測偵測信號為參考電位Vref或Vref以上之時間段長度的電路裝置。變化點偵測區471對作為延遲輸出信號出現之「1」之數目進行計數。
圖77具體說明接收至變化點偵測區471中之數值序列之實例。圖77之部分(A)說明輸入脈衝信號之一波形。圖77之部分(B)說明時脈信號之一波形。如上所述，給出具有50 MHz(20 ns)之時脈信號。圖77之部分(C)說明選通信號之一波形。
圖77之部分(D1)說明對應於未執行輸入操作之狀況之第一接收實例的數值序列。圖77之部分(D2)說明對應於執行輸入操作之狀況之第二接收實例的數值序列。如自圖77之部分(D1)與(D2)之間的比較可見，「1」之數目根據輸入操作之存在而顯著地變化。圖77之部分(D1)說明藉由14個延遲元件給出偵測信號之脈衝寬度的狀況。圖77之部分(D2)說明藉由20個延遲元件給出偵測信號之脈衝寬度的狀況。
計數值相差1對應於相差2 ns(500 MHz)。然而，為了實現隨後判定區373中之判定之準確執行，需要在未執行輸入操作之狀況下的計數值之數目出現在一參考點中。亦即，需要校準操作。校準之方法類似於第一實例之校準方法。
[E-3.處理操作之內容]
將在下文中根據定序器465之操作流程(圖78)給出電容感測器模組461之處理操作的描述。
首先，定序器465產生用於指定操作面上之作為一測量 目標之位置的座標(S41)。對於輸入脈衝信號之每個週期，定序器465將頂面側上之電極圖案5之座標值X僅增加「1」。在圖78之狀況下，當增加之座標值X達到「5」時，定序器465將座標值X減小回至「1」，且將底面側上之電極圖案之座標值Y僅增加「1」。當增加之座標值Y達到「5」時，定序器465將座標值Y減小回至「1」。
將如上文所產生之座標值X及Y給至解多工器353、多工器355、參考值表467，及判定區373。藉此，將適合於每一測量位置之參考值Vref自參考值表467給至比較器369。另外，在準備輸入輸入脈衝信號之過程中，切換控制解多工器353與多工器355。
同時，定序器465等待輸入脈衝信號之下降邊緣之偵測(S42)。若偵測到下降邊緣，則定序器465向測量區469通知該邊緣偵測，且使啟用控制電路451開始輸出啟用信號。此時，在延遲電路級391中，產生每個信號時間差為2 ns之延遲輸出信號。將在輸入選通信號時存在之延遲輸出信號一起接收至儲存區393中。
此後，變化點偵測區471將偵測信號超過參考電位Vref之時間段的長度(亦即，脈衝寬度)偵測為經讀取之數值序列中之「1」的數目。
定序器465等待針對測量點之預期第二變化點的出現定時之經過(S43)。接著，定序器465將一中斷請求輸出至判定區373(S44)。該中斷請求輸入至之判定區373比較所偵測之計數值與參考值，且基於比較之結果判定針對測量點 之輸入操作之存在。
此後，定序器465判定是否存在一停止請求(S45)。若未證實該停止請求，則定序器465再次返回至XY座標之產生操作以重複上述操作。若證實該停止請求，則定序器465結束操作。
[E-4.結論]
如上所述，甚至在藉由偵測偵測信號超過參考電位Vref之時間段之長度而判定輸入操作之存在的狀況下，與現有技術相比，亦致能顯著高速之判定操作。舉例而言，在執行針對10個位置之判定處理之狀況下，在現有技術中需要20 ms之時間。另一方面，在此實例之狀況下，花費20 μs之時間係足夠的。因此，可使得能夠解決在現有技術中難以處置之高速輸入。
顯而易見，根據此實例之電容變化測量電路463亦能夠用於多位置偵測。另外，因為在電流輸入電壓輸出型放大器359之輸入級之前在電流模式中執行操作，因此，預期高雜訊電阻。亦即，亦預期根據此實例之電容變化測量電路463實現關於偵測精度之實際上足夠之精度。另外，在此實例之狀況下，當使用具有50 MHz(20 ns)之時脈信號時，能夠在等於使用具有500 MHz(2 ns)之時脈信號之狀況下的精度之精度上偵測變化點之出現位置。
亦即，能夠實現以較低頻率(與現有類型相比)操作之電容變化測量電路463。因為能夠降低操作時脈之頻率，所以能夠實現電容變化測量電路463之低電功率消耗。該低 電力消耗有利於實現長的操作時間壽命，尤其在電容感測器模組461安裝於攜帶型電子裝置上之狀況下。另外，在此狀況下，可促成將電容感測器模組461安裝於攜帶型電子裝置上。
另外，因為能夠降低操作時脈之頻率，所以能夠消除時脈漸增電路，諸如PLL(鎖相迴路)電路。另外，因為不需要時脈漸增電路，所以不需要電容器之充電操作。藉此，能夠促進電容變化測量電路463之整合。另外，與使用外部電容器之狀況相比，能夠減小積體電路所需之接腳之數目。
[F.其他實例]
[F-1.測量區之其他結構1]
在上述實例中，已給出藉由啟用信號與時脈信號之AND運算產生選通信號之狀況的描述。然而，可使用不產生選通信號之電路結構。
圖79說明對應於此種結構之測量區481之一電路實例。在圖79中，對應於圖59中之元件之元件附加有相同參考符號。測量區481包括延遲電路級391、輸入選擇區483、儲存區485、啟用控制電路487，及變化點偵測區489。如藉由將相同參考符號附加至該等元件所說明，延遲電路級391之結構類似於上述實例之結構。亦即，延遲電路級391具有以下電路結構：其中，分別具有相同單位延遲時間之延遲元件串聯連接。另外，根據上述每一實例中所要求之測量時間段長度設定延遲元件之級之數目。
輸入選擇區483與儲存區485皆為包括對應於延遲元件之輸出端子之多工器及正反器的電路裝置。
在啟用信號為有效值(對應於上述實例之H位準)之狀況下，多工器操作以選擇一自一對應延遲元件輸入之延遲輸出信號。同時，在啟用信號為無效值(對應於上述實例之L位準)之狀況下，多工器操作以選擇一對應正反器之輸出信號。
亦即，構造輸入選擇區483之多工器用於在啟用信號為有效值時之時間段期間將對應延遲元件之延遲輸出信號傳送至正反器，且用於在其他時間段中使正反器之輸出值循環。
同時，構造儲存區485之正反器執行操作以每當輸入一時脈信號時接收多工器之一輸出信號。如上所述，藉由輸入選擇區483及儲存區485來實現等於上述各別實例之操作的操作。
對於啟用控制電路487，使用用於在對應於上述各別實例之時間產生啟用信號的電路裝置。另外，對於變化點偵測區489，使用用於偵測對應於上述各別實例之變化點的電路裝置。亦即，能夠將具有此電路結構之測量區481應用於上述所有實例。
[F-2.測量區之其他結構2]
在上述所有實例中，已給出藉由串聯連接延遲元件而構造延遲電路級之狀況的描述。然而，能夠藉由其他電路結構來實現每一延遲量相差單位延遲時間之延遲輸出信號。
圖80說明對應於此種結構之測量區491之電路實例。在圖80中，對應於圖59中之元件之元件附加有相同參考符號。測量區491包括延遲電路級493、儲存區393、啟用控制電路495、AND電路397，及變化點偵測區497。
如圖80中所說明，延遲電路級493包括一並聯電路，在該並聯電路中，每一電路之延遲元件之級數目相差一級。
亦即，延遲電路級493包括延遲量相差單位延遲時間之電路並聯連接的結構，例如，由具有一延遲元件之電路、具有兩個延遲元件之電路、具有三個延遲元件之電路及其類似者組態而成的結構。此種電路結構具有一缺點：必要之延遲時間之範圍愈大，電路面積愈大。然而，在延遲時間之範圍小即足夠之狀況下，此種電路結構為足夠可行之電路結構。
對於啟用控制電路495，使用用於在對應於上述各別實例之時間產生啟用信號的電路裝置。另外，對於變化點偵測區497，使用用於偵測對應於上述各別實例之變化點的電路裝置。亦即，能夠將具有此電路結構之測量區491應用於上述所有實例。
[應用] [產品實例]
[a.系統組態]
在上述描述中，已解釋電容感測器模組之結構及操作內容。然而，上述電容感測器模組亦可藉由安裝於各種電子裝置上而作為產品之形式散發。將在下文中描述將電容感 測器模組安裝於電子裝置上之實例。
圖82及圖83說明電子裝置之功能結構之實例。
圖82中所說明之電子裝置161具有作為一電子裝置之功能結構，其中電容感測器模組165成層於顯示裝置163之表面上。用於控制整個系統之系統控制區167安裝於電子裝置161上。作為顯示裝置163，可使用(例如)液晶面板、有機EL顯示面板、FED面板、電漿面板或其類似者。
圖83中所說明之電子裝置171具有作為一電子裝置之功能結構，其中不使用顯示裝置。電子裝置171具有(例如)作為掃描器或其類似者之功能結構，其指定提取範圍，同時經由電容感測器模組173傳輸該提取範圍且檢視該提取範圍。顯而易見，用於控制整個系統之系統控制區175安裝於電子裝置171上。
[b.特定實例]
將在下文中給出電子裝置之特定外觀實例的描述。
圖84說明電視接收機181之外觀實例。電視接收機181具有以下結構：其中，顯示螢幕185及電容感測器模組187配置於外殼183之正面上。上述各種實例適用於電容感測器模組187。
圖85說明數位相機191之外觀實例。圖85之部分(A)為正面側(攝影對象側)之外觀實例，且圖85之部分(B)為背面側(攝影者側)之外觀實例。
數位相機191包括保護性蓋193、成像透鏡區195、顯示區197、電容感測器模組199、控制開關201，及快門按鈕 203。上述各種實例適用於電容感測器模組199。
圖86說明視訊相機211之外觀實例。視訊相機211包括用於為位於主體213之前方之攝影對象拍攝影像的成像透鏡215、俘獲開始/停止開關217、顯示螢幕219，及電容感測器模組221。上述各種實例適用於電容感測器模組221。
圖87說明作為行動終端機裝置之行動電話231的外觀實例。圖87之部分(A)及(B)中所說明之行動電話231為摺疊式行動電話。圖87之部分(A)說明外殼打開之狀態中之外觀實例，且圖87之部分(B)說明外殼疊合之狀態中之外觀實例。
行動電話231包括上部封裝233、下部封裝235、接合區(在此實例中為鉸鏈區)237、主顯示螢幕239、電容感測器模組241、輔助顯示螢幕243、電容感測器模組245、閃光燈(picture light)247，及成像透鏡249。上述各種實例適用於電容感測器模組241及245。
圖88說明筆記型個人電腦251之外觀實例。圖88中所說明之筆記型個人電腦251包括下部外殼253、上部外殼255、鍵盤257、顯示螢幕259，及電容感測器模組261。上述各種實例適用於電容感測器模組261。
另外，本說明書中之「電子裝置」包括攜帶型音訊再現機(audio reproducer)、遊戲機、電子書、電子辭典、固定家用電氣設備、工業機器、商業設備及其類似者。
以下技術可自上文所描述的本發明之第二實施例引出。
[A.電容感測器裝置之電容變化偵測電路]
舉例而言，提議一電容感測器裝置之一電容變化偵測電路，其包括以下裝置。
(1)一電極驅動區，其將具有一給定週期之脈衝信號按線路依序施加至一電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案。
(2)一比較器，其比較一偵測信號與一參考值，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)一延遲電路級，其依序延遲該比較器之一比較輸出信號，且產生比較時間點相差一單位延遲時間長度之複數個延遲輸出信號。
(4)一儲存區，其儲存對應於該複數個延遲輸出信號之複數個信號值。
(5)一偵測區，其基於儲存於該儲存區中之該複數個信號值而在該單位延遲時間長度之精度下偵測一作為一測量目標之時間量。
有利地，該延遲電路級中之延遲量之範圍等於或大於一變化點可能出現在該偵測信號中之時間範圍。
有利地，該延遲電路級中之延遲量之範圍小於一變化點可能出現在該偵測信號之一信號值中的時間範圍，且藉由重複該等信號值至該儲存區中之儲存操作及對複數個時間點之偵測操作來執行對作為測量目標之時間量之偵測。
[B.電容感測器模組]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電容感測器模組。
(1)一電容感測器裝置，其具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(2)一電極驅動區，其將該給定週期之該脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(3)一比較器，其比較一偵測信號與一參考值，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(4)一延遲電路級，其依序延遲該比較器之一比較輸出信號，且產生比較時間點相差一單位延遲時間長度之複數個延遲輸出信號。
(5)一儲存區，其儲存對應於該複數個延遲輸出信號之複數個信號值。
(6)一偵測區，其基於儲存於該儲存區中之該複數個信號值而在該單位延遲時間長度之精度下偵測一作為一測量目標之時間量。
(7)一判定區，其基於由該偵測區偵測之該時間量而判定一使用人體或具有等於人體之電特性之電特性的物件的輸入操作。
[C.偵測電容感測器裝置之電容變化之方法]
另外，例如，提議一種偵測電容感測器裝置之電容變化之方法，該方法包括以下步驟。
(1)將一給定週期之脈衝信號按線路依序施加至一電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案。
(2)比較一偵測信號與一參考值，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(3)依序延遲藉由該比較獲得之比較輸出信號，且產生比較時間點相差一單位延遲時間長度之複數個延遲輸出信號。
(4)將對應於該複數個延遲輸出信號之複數個信號值儲存於一儲存區中。
(5)基於儲存於該儲存區中之該複數個信號值而在該單位延遲時間長度之精度下偵測一作為一測量目標之時間量。
[D.電子裝置]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電子裝置。
(1)一顯示裝置。
(2)一電容感測器裝置，其配置於該顯示裝置之一表面上且具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(3)一電極驅動區，其將該給定週期之該脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(4)一比較器，其比較一偵測信號與一參考值，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(5)一延遲電路級，其依序延遲該比較器之一比較輸出信號，且產生比較時間點相差一單位延遲時間長度之複數個延遲輸出信號。
(6)一儲存區，其儲存對應於該複數個延遲輸出信號之複數 個信號值。
(7)一偵測區，其基於儲存於該儲存區中之該複數個信號值而在該單位延遲時間長度之精度下偵測一作為一測量目標之時間量。
(8)一判定區，其基於由該偵測區偵測之該時間量而判定一使用人體或具有等於人體之電特性之電特性的物件的輸入操作。
(9)一系統控制區，其控制整個系統之操作。
[E.電子裝置]
另外，例如，提議一種包括以下裝置之電子裝置。
(1)一電容感測器裝置，其具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(2)一電極驅動區，其將該給定週期之該脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案。
(3)一比較器，其比較一偵測信號與一參考值，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取。
(4)一延遲電路級，其依序延遲該比較器之一比較輸出信號，且產生比較時間點相差一單位延遲時間長度之複數個延遲輸出信號。
(5)一儲存區，其儲存對應於該複數個延遲輸出信號之複數個信號值。
(6)一偵測區，其基於儲存於該儲存區中之該複數個信號值 而在該單位延遲時間長度之精度下偵測一作為一測量目標之時間量。
(7)一判定區，其基於由該偵測區偵測之該時間量而判定一使用人體或具有等於人體之電特性之電特性的物件的輸入操作。
(8)一系統控制區，其控制整個系統之操作。
在本發明之實施例之狀況下，在延遲電路級中依序延遲作為偵測信號與參考值之間的比較之結果的比較輸出信號。此時，在延遲電路級中，始終存在比較時間點相差單位延遲時間長度之複數個比較輸出信號。自儲存區中取出存在於延遲電路級中之該複數個比較輸出信號之每一信號值以偵測作為測量目標之時間量。在等效於延遲電路級中之延遲元件之一級的單位延遲時間長度之精度下判定待偵測之時間量。因此，即使操作時脈速率低，亦能夠在高精度下偵測與輸入操作相關聯之偵測信號之波形變化。
本申請案含有與在以下專利申請案中揭示之標的物有關之標的物：於2008年8月8日在日本專利局申請之日本優先專利申請案JP 2008-206443，及2008年9月22日在日本專利局申請之日本優先專利申請案JP 2008-243081，彼等專利申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，可視設計要求及其他因素而發生各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍或其等效物之範疇內即可。
1‧‧‧電容感測器裝置
3‧‧‧板狀基底材料
5‧‧‧電極圖案
7‧‧‧電極圖案
11‧‧‧電容變化測量電路
13‧‧‧比較器
15‧‧‧計數器
21‧‧‧電容感測器模組
23‧‧‧電容感測器裝置
25‧‧‧FPC(可撓性印刷電路板)
27‧‧‧電容變化測量電路
31‧‧‧電容感測器模組
33‧‧‧電容變化測量電路
35‧‧‧振盪器
37‧‧‧解多工器
39‧‧‧多工器
41‧‧‧定序器
43‧‧‧電流輸入電壓輸出型放大器
45‧‧‧峰值保持電路
47‧‧‧電流源
49‧‧‧比較器
51‧‧‧測量區
53‧‧‧判定區
61‧‧‧電容感測器模組
63‧‧‧電容變化測量電路
65‧‧‧定序器
67‧‧‧電流源
71‧‧‧導線
73‧‧‧並聯電容
81‧‧‧電容感測器模組
83‧‧‧電容變化測量電路
85‧‧‧頻率表
87‧‧‧可變振盪器
91‧‧‧電容感測器模組
93‧‧‧電容變化測量電路
95‧‧‧電流值表
97‧‧‧可變電流源
99‧‧‧頻率表
101‧‧‧可變振盪器
111‧‧‧電容感測器模組
113‧‧‧電容變化測量電路
115‧‧‧參考電位表
117‧‧‧數位類比轉換器
119‧‧‧頻率表
121‧‧‧可變振盪器
131‧‧‧電容感測器模組
133‧‧‧電容變化測量電路
135‧‧‧峰值保持電路
137‧‧‧電流源
139‧‧‧定序器
141‧‧‧電容感測器模組
143‧‧‧電容變化測量電路
145‧‧‧峰值保持電路
147‧‧‧定序器
149‧‧‧雙波整流電路
151‧‧‧電容感測器模組
153‧‧‧電容變化測量電路
155‧‧‧峰值保持電路
157‧‧‧定序器
159‧‧‧類比開關
161‧‧‧電子裝置
163‧‧‧顯示裝置
165‧‧‧電容感測器模組
167‧‧‧系統控制區
171‧‧‧電子裝置
173‧‧‧電容感測器模組
175‧‧‧系統控制區
181‧‧‧電視接收機
183‧‧‧外殼
185‧‧‧顯示螢幕
187‧‧‧電容感測器模組
191‧‧‧數位相機
193‧‧‧保護性蓋
195‧‧‧成像透鏡區
197‧‧‧顯示區
199‧‧‧電容感測器模組
201‧‧‧控制開關
203‧‧‧快門按鈕
211‧‧‧視訊相機
213‧‧‧主體
215‧‧‧成像透鏡
217‧‧‧俘獲開始/停止開關
219‧‧‧顯示螢幕
221‧‧‧電容感測器模組
231‧‧‧行動電話
233‧‧‧上部封裝
235‧‧‧下部封裝
237‧‧‧接合區
239‧‧‧主顯示螢幕
241‧‧‧電容感測器模組
243‧‧‧輔助顯示螢幕
245‧‧‧電容感測器模組
247‧‧‧閃光燈
249‧‧‧成像透鏡
251‧‧‧筆記型個人電腦
253‧‧‧下部外殼
255‧‧‧上部外殼
257‧‧‧鍵盤
259‧‧‧顯示螢幕
261‧‧‧電容感測器模組
321‧‧‧電容感測器模組
323‧‧‧電容感測器裝置
327‧‧‧電容變化測量電路
331‧‧‧預處理區
333‧‧‧電容變化偵測電路
335‧‧‧判定區
341‧‧‧電容感測器模組
343‧‧‧電容感測器裝置
345‧‧‧電容變化測量電路
351‧‧‧振盪器
353‧‧‧解多工器
355‧‧‧多工器
357‧‧‧定序器
359‧‧‧電流輸入電壓輸出型放大器
361‧‧‧峰值保持電路
363‧‧‧可變電流源
365‧‧‧電流值表
367‧‧‧放電控制開關
369‧‧‧比較器
371‧‧‧測量區
373‧‧‧判定區
391‧‧‧延遲電路級
393‧‧‧儲存區
395‧‧‧啟用控制電路
397‧‧‧「及」(AND)電路
399‧‧‧變化點偵測區
401‧‧‧電容感測器模組
403‧‧‧電容變化測量電路
405‧‧‧測量區
421‧‧‧延遲電路級
423‧‧‧儲存區
425‧‧‧啟用控制電路
427‧‧‧AND電路
429‧‧‧多工器
431‧‧‧變化點偵測區
441‧‧‧電容感測器模組
443‧‧‧電容變化測量電路
445‧‧‧定序器
447‧‧‧參考值表
449‧‧‧測量區
451‧‧‧啟用控制電路
453‧‧‧變化點偵測區
461‧‧‧電容感測器模組
463‧‧‧電容變化測量電路
465‧‧‧定序器
467‧‧‧參考值表
469‧‧‧測量區
471‧‧‧變化點偵測區
481‧‧‧判定區/測量區
483‧‧‧輸入選擇區
485‧‧‧儲存區
487‧‧‧啟用控制電路
489‧‧‧變化點偵測區
491‧‧‧判定區/測量區
493‧‧‧延遲電路級
495‧‧‧啟用控制電路
497‧‧‧變化點偵測區
D‧‧‧二極體
S1‧‧‧類比開關
S2‧‧‧類比開關
S3‧‧‧類比開關
Vr‧‧‧電壓源
圖1為說明一電容感測器模組之一示意性平面結構的圖；圖2為說明電容感測器模組之一示意性橫截面結構的圖；圖3為說明一電容變化測量電路之一現有結構的圖；圖4為用於解釋現有電路之操作的圖；圖5為說明一根據本發明之第一實施例之電容感測器模組的外觀結構之一實例的圖；圖6為用於解釋一偵測脈衝之波形變化的圖；圖7為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖8為用於解釋歸因於放電之電位變化與一參考電位之間的關係的圖；圖9為用於解釋歸因於放電之電位變化與判定所需之經過時間之間的關係的圖；圖10為用於解釋一定序器之一操作實例的圖；圖11為用於解釋歸因於放電之電位變化與一參考電位之間的關係的圖；圖12為用於解釋歸因於放電之電位變化與一參考電位之間的關係的圖；圖13為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖14為用於解釋一定序器之一操作實例的圖；圖15為用於解釋歸因於放電之電位變化與判定所需之經 過時間之間的關係的圖；圖16為用於解釋短傳播路徑及長傳播路徑之圖；圖17為說明該等傳播路徑之一等效電路的圖；圖18為說明該等傳播路徑之示意性特性的圖；圖19為說明對應於一操作面上之位置的諸偵測信號之出現之一實例的圖；圖20為用於解釋對應於該操作面上之位置的諸偵測信號之振幅之差異的圖；圖21為用於解釋歸因於放電之電位變化與判定所需之經過時間之間的關係的圖；圖22為用於解釋一輸入脈衝信號之一加速技術的圖；圖23為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖24為說明頻率表之一實例的圖；圖25為說明頻率與測量點之間的對應關係的圖；圖26為用於解釋輸入脈衝信號之一加速技術的圖；圖27為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖28為說明電流值表之一實例的圖；圖29為說明電流值與測量點之間的對應關係的圖；圖30為說明頻率表之一實例的圖；圖31為說明頻率與測量點之間的對應關係的圖；圖32為用於解釋輸入脈衝信號之一加速技術的圖；圖33為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的 圖；圖34為說明參考電位表與測量點之間的對應關係的圖；圖35為說明參考電位與測量點之間的對應關係的圖；圖36為說明頻率表之一實例的圖；圖37為說明頻率與測量點之間的對應關係的圖；圖38為用於解釋峰值位準之偵測操作之另一實例的圖；圖39為用於解釋電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖40為用於解釋定序器之操作之一實例的圖；圖41為用於解釋峰值位準之偵測操作之另一實例的圖；圖42為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖43為用於解釋定序器之操作之一實例的圖；圖44為用於解釋一電容感測器模組之系統之一實例的圖；圖45為說明根據本發明之第二實施例之電容感測器模組的外觀結構之一實例的圖；圖46為說明電容感測器模組之功能結構之一實例的圖；圖47為用於解釋一關於一輸入脈衝信號之回應波形之形狀的圖；圖48為用於解釋將一峰值保存電壓放電時之電位變化的圖；圖49為說明電容感測器模組之一實例的圖；圖50為用於解釋形成於一操作面上之傳播路徑之長度的差異的圖； 圖51為說明形成於該操作面上之該等傳播路徑之一等效電路的圖；圖52為說明形成於該操作面上之該等傳播路徑之示意性特性的圖；圖53為說明對應於每一測量點之偵測波形之變化的圖；圖54為用於解釋對應於該等測量點之偵測波形之振幅的差異的圖；圖55為用於根據偵測波形之振幅之差異解釋測量時間長度之差異的圖；圖56為用於解釋藉由對每個測量點之電流控制進行的測量時間長度之調整的圖；圖57為說明電流值表之一實例的圖；圖58為用於解釋電流值與測量點之間的對應關係的圖；圖59為說明一測量區之內部結構之一實例的圖；圖60為用於解釋一選通信號之輸出定時的圖；圖61為說明該選通信號接收之一延遲輸出信號之數值序列之一實例的圖；圖62為用於解釋一定序器之操作之一實例的流程圖；圖63為說明一電容感測器模組之功能結構之一實例的圖；圖64為說明一測量區之內部結構之一實例的圖；圖65為用於解釋一選通信號之輸出定時的圖；圖66為用於解釋一雙態觸發時脈信號之圖；圖67為說明該選通信號依序收受之延遲輸出信號之數值 序列之一實例的圖；圖68為用於解釋校準操作之圖；圖69為用於根據偵測波形之振幅之差異解釋測量時間長度之差異的圖；圖70為說明一電容感測器模組之功能結構之一實例的圖；圖71為說明一測量區之內部結構之一實例的圖；圖72為說明一選通信號收受之延遲輸出信號之數值序列之一實例的圖；圖73為用於解釋一定序器之操作之一實例的流程圖；圖74為用於根據偵測波形之振幅之差異解釋測量時間長度之差異的圖；圖75為說明一電容感測器模組之功能結構之一實例的圖；圖76為說明一測量區之內部結構之一實例的圖；圖77為說明一選通信號收受之延遲輸出信號之數值序列之一實例的圖；圖78為用於解釋一定序器之操作之一實例的流程圖；圖79為說明一測量區之內部結構之另一實例的圖；圖80為說明一測量區之內部結構之又一實例的圖；圖81為用於解釋電容感測器模組之另一功能結構之一實例的圖；圖82為說明一電子裝置之概念結構之一實例的視圖；圖83為說明一電子裝置之概念結構之一實例的視圖； 圖84為說明電子裝置產品之一實例的視圖；圖85為說明電子裝置產品之一實例的視圖；圖86為說明電子裝置產品之一實例的視圖；圖87為說明電子裝置產品之一實例的視圖；及圖88為說明電子裝置產品之一實例的視圖。
1‧‧‧電容感測器裝置
23‧‧‧電容感測器裝置
31‧‧‧電容感測器模組
33‧‧‧電容變化測量電路
35‧‧‧振盪器
37‧‧‧解多工器
39‧‧‧多工器
41‧‧‧定序器
43‧‧‧電流輸入電壓輸出型放大器
45‧‧‧峰值保持電路
47‧‧‧電流源
49‧‧‧比較器
51‧‧‧測量區
53‧‧‧判定區

Claims (18)

  1. 一種用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其包含：一電極驅動區，其將一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案；一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取；一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位；一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值；及複數個判定區，該等判定區之每一者基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用一人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時。
  2. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該參考定時資訊係針對對應於該等第一電極圖案與該等第二電極圖案之交點位置之測量點中的每一者而提供。
  3. 如請求項2之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電 路，其中該定時資訊係定義為自該輸入脈衝信號之邊緣偵測定時至保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之該定時的經過時間，且該參考定時資訊係定義為無操作時之該經過時間。
  4. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中由該電流源進行之放電操作之開始定時係判定為在該偵測信號之一預期峰值位準出現時之定時時或該定時之後。
  5. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該輸入脈衝信號之一脈衝頻率係針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上之一第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的一總傳播路徑長度而設定。
  6. 如請求項5之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中對於其中該總傳播路徑長度比一預定值短之一第一操作區域，該輸入脈衝信號之該脈衝頻率係設定至一第一脈衝頻率F1，且對於其中該總傳播路徑長度比該預定值長之一第二操作區域，該輸入脈衝信號之該脈衝頻率係設定至一第二脈衝頻率F2(>F1)。
  7. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該電流源之一電流量係針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上 之一第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的一總傳播路徑長度而設定。
  8. 如請求項7之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中對於其中該總傳播路徑長度比一預定值短之一第一操作區域，該電流量係設定至一第一電流量I1，且對於其中該總傳播路徑長度比該預定值長之一第二操作區域，該電流量係設定至一第二電流量I2(<I1)。
  9. 如請求項8之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中對於其中該總傳播路徑長度比一預定值短之一第三操作區域，該輸入脈衝信號之該脈衝頻率係設定至一第一脈衝頻率F1，且對於其中該總傳播路徑長度比該預定值長之一第四操作區域，該輸入脈衝信號之該脈衝頻率係設定至一第二脈衝頻率F2(>F1)。
  10. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該比較器之該參考值係針對操作區域中之每一者，基於藉由該等第一電極圖案及該等第二電極圖案上之一第一傳播路徑長度與一到達每一電極圖案之第二傳播路徑長度之組合判定的一總傳播路徑長度而設定。
  11. 如請求項10之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中對於其中該總傳播路徑長度比一預定值長之一第一操作區域，該參考值係設定至一第一參考值R1，且對於其中該總傳播路徑長度比該預定值短之一第二操作區域，該參考值係設定至一第二參考值R2(>R1)。
  12. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該峰值保持電路留存該偵測信號之一正週期之一峰值位準。
  13. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該峰值保持電路留存該偵測信號之一負週期之一峰值位準。
  14. 如請求項1之用於一電容感測器裝置之電容變化測量電路，其中該峰值保持電路留存該偵測信號之一正週期之一峰值位準及該偵測信號之一負週期之一峰值位準的絕對值，且該電流源在該輸入脈衝信號之一個週期之二分之一內初始化該電容元件之該電位。
  15. 一種電容感測器模組，其包含：一電容感測器裝置，其具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案；一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取；一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位；一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值；及 複數個判定區，該等判定區之每一者基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用一人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
  16. 一種測量一電容感測器裝置之電容變化之方法，該方法包含以下步驟：將一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該電容感測器裝置中之複數行第一電極圖案；將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案中之每一者提取；在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位；比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值；及基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用一人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定。
  17. 一種電子裝置，其包含：一顯示裝置；一電容感測器裝置，其配置於該顯示裝置之一表面 上，且具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案；一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取；一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位；一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值；複數個判定區，該等判定區之每一者基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用一人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定；及一系統控制區，其控制一整個系統之操作。
  18. 一種電子裝置，其包含：一電容感測器裝置，其由一透明材料形成，且具有複數行第一電極圖案及其他層中與該等第一電極圖案交叉之複數行第二電極圖案，一具有一給定週期之輸入脈衝信號按線路依序施加至該複數行第一電極圖案；一峰值保持電路，其將一偵測信號之一峰值位準作為 一對應電位儲存於一電容元件中，該偵測信號係自該複數行第二電極圖案中之每一者提取；一電流源，其在該輸入脈衝信號之一個週期內初始化該電容元件之該電位；一比較器，其比較保存於該電容元件中之該電位與一參考值；複數個判定區，該等判定區之每一者基於一定時資訊及一參考定時資訊判定是否執行了一使用一人體或一具有等於該人體之電特性之電特性的物件之輸入操作，該定時資訊表示保存於該電容元件中之該電位超出該參考值時之一定時，且該參考定時資訊係針對該輸入脈衝信號之傳播路徑中之每一者而設定；及一系統控制區，其控制一整個系統之操作。
TW098126609A 2008-08-08 2009-08-06 電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置 TWI392876B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008206443A JP5071735B2 (ja) 2008-08-08 2008-08-08 静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法及び電子機器
JP2008243081A JP5083144B2 (ja) 2008-09-22 2008-09-22 静電容量型センサーデバイスの容量変化検出回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201011309A TW201011309A (en) 2010-03-16
TWI392876B true TWI392876B (zh) 2013-04-11

Family

ID=42006659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098126609A TWI392876B (zh) 2008-08-08 2009-08-06 電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8174271B2 (zh)
KR (1) KR20100019398A (zh)
CN (1) CN101726669B (zh)
TW (1) TWI392876B (zh)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9927924B2 (en) * 2008-09-26 2018-03-27 Apple Inc. Differential sensing for a touch panel
US8228076B2 (en) * 2009-03-27 2012-07-24 Texas Instruments Incorporated Deconvolution-based capacitive touch detection circuit and method
TWI391678B (zh) * 2009-09-30 2013-04-01 Raydium Semiconductor Corp 電容值測量電路與其方法
US8466899B2 (en) * 2009-12-28 2013-06-18 Himax Technologies Limited Touch panel
US20110273189A1 (en) * 2010-05-06 2011-11-10 Steve Gerber Sensing apparatus for and associated methods
US9164620B2 (en) 2010-06-07 2015-10-20 Apple Inc. Touch sensing error compensation
JP5528926B2 (ja) * 2010-07-09 2014-06-25 株式会社ジャパンディスプレイ 検知装置および表示装置
US20120026123A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Grunthaner Martin Paul Compensation for Capacitance Change in Touch Sensing Device
TW201209686A (en) * 2010-08-24 2012-03-01 xiang-yu Li Floating capacitor contact inspection device
DE102010049962B4 (de) 2010-10-28 2014-01-02 Austriamicrosystems Ag Sensoranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung
US20120120001A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Charge amplifier for multi-touch capacitive touch-screen
TWI464654B (zh) * 2010-12-07 2014-12-11 Sonix Technology Co Ltd 電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法
EP2464008A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-13 Fujitsu Semiconductor Limited Sampling circuitry
CN102609159A (zh) * 2011-01-18 2012-07-25 松翰科技股份有限公司 电容式触控装置及其感测装置与多触碰点检测方法
CN103635869B (zh) 2011-06-21 2017-02-15 英派尔科技开发有限公司 用于增强现实的基于手势的用户接口
TWI505162B (zh) * 2011-06-22 2015-10-21 Smk Kk 靜電電容式觸控面板
CN102253779B (zh) * 2011-07-22 2013-04-17 苏州瀚瑞微电子有限公司 一种电容传感器的扫描装置
JP2013029949A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Japan Display East Co Ltd タッチパネルおよびタッチパネル内蔵表示装置
CN102654708B (zh) * 2011-08-03 2013-11-27 京东方科技集团股份有限公司 手写式电子纸显示器及其制造方法
US9143126B2 (en) 2011-09-22 2015-09-22 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch having lockout control for controlling movable panel
US10112556B2 (en) 2011-11-03 2018-10-30 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch having wrong touch adaptive learning and method
US9219472B2 (en) 2012-04-11 2015-12-22 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and activation method using rate monitoring
US9660644B2 (en) * 2012-04-11 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and activation method
US9520875B2 (en) 2012-04-11 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Pliable proximity switch assembly and activation method
US9184745B2 (en) 2012-04-11 2015-11-10 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and method of sensing user input based on signal rate of change
US9568527B2 (en) 2012-04-11 2017-02-14 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and activation method having virtual button mode
US9287864B2 (en) 2012-04-11 2016-03-15 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and calibration method therefor
US9831870B2 (en) 2012-04-11 2017-11-28 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly and method of tuning same
US9944237B2 (en) 2012-04-11 2018-04-17 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly with signal drift rejection and method
US9531379B2 (en) 2012-04-11 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly having groove between adjacent proximity sensors
US9559688B2 (en) 2012-04-11 2017-01-31 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly having pliable surface and depression
US9197206B2 (en) 2012-04-11 2015-11-24 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch having differential contact surface
KR101278121B1 (ko) 2012-04-17 2013-07-11 주식회사 리딩유아이 멀티-터치패널용 정전용량 감지회로 및 이를 갖는 멀티-터치 감지장치
US9136840B2 (en) 2012-05-17 2015-09-15 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly having dynamic tuned threshold
US9337832B2 (en) 2012-06-06 2016-05-10 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch and method of adjusting sensitivity therefor
DE102012012865A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-02 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Kapazitiver Sensor für eine Kollisionsschutzvorrichtung
US8922340B2 (en) 2012-09-11 2014-12-30 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch based door latch release
US9311204B2 (en) 2013-03-13 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Proximity interface development system having replicator and method
CN103675548A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 长春维鸿东光电子器材有限公司 非固体电解质钽电容器脉冲充放电性能测试装置
US10038443B2 (en) 2014-10-20 2018-07-31 Ford Global Technologies, Llc Directional proximity switch assembly
US9654103B2 (en) 2015-03-18 2017-05-16 Ford Global Technologies, Llc Proximity switch assembly having haptic feedback and method
US9548733B2 (en) 2015-05-20 2017-01-17 Ford Global Technologies, Llc Proximity sensor assembly having interleaved electrode configuration
CN106802372B (zh) * 2017-03-15 2019-06-14 圣邦微电子（北京）股份有限公司 一种检测电容容值变化的方法
US10990782B2 (en) * 2019-09-09 2021-04-27 Novatek Microelectronics Corp. Operating method of an optical fingerprint capture apparatus and operating method of an optical fingerprint recognition system
CN115575718A (zh) * 2022-09-28 2023-01-06 深圳曦华科技有限公司 一种基于延迟锁相环路的电容检测方法及电容检测电路
CN115575719A (zh) * 2022-09-28 2023-01-06 深圳曦华科技有限公司 一种基于延迟锁相环路的电容检测方法及电容检测电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200408799A (en) * 2002-06-24 2004-06-01 Mykrolis Corp Variable capacitance measuring device
US20050226478A1 (en) * 2004-04-07 2005-10-13 Alps Electric Co., Ltd. Charge detecting circuit and fingerprint sensor using the same
TW200608029A (en) * 2004-08-19 2006-03-01 United Microelectronics Corp Method and circuit for measuring capacitance and capacitance dismatch
US7170488B2 (en) * 2000-12-22 2007-01-30 Logitech Europe S.A. Pointing device with solid-state roller
US7486809B2 (en) * 2004-02-17 2009-02-03 Seiko Epson Corporation Capacitance detection device, fingerprint sensor, biometric authentication device, and method for searching capacitance detection condition

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9825435D0 (en) 1998-11-20 1999-01-13 Philipp Harald Charge transfer capacitance measurement circuit
US6362632B1 (en) * 2000-05-24 2002-03-26 Becs Technology, Inc. Balanced charge pump capacitive material sensor
US20040017362A1 (en) * 2002-07-23 2004-01-29 Mulligan Roger C. Thin face capacitive touch screen
CN1708672B (zh) * 2002-10-31 2010-05-12 量研科技股份有限公司 电荷转移电容位置传感器
CN1832349A (zh) * 2006-04-19 2006-09-13 北京希格玛晶华微电子有限公司 一种电容测量触摸感应、辨认方法及实现装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7170488B2 (en) * 2000-12-22 2007-01-30 Logitech Europe S.A. Pointing device with solid-state roller
US20070139379A1 (en) * 2000-12-22 2007-06-21 Logitech Europe S.A. Pointing device with solid-state roller
TW200408799A (en) * 2002-06-24 2004-06-01 Mykrolis Corp Variable capacitance measuring device
US7486809B2 (en) * 2004-02-17 2009-02-03 Seiko Epson Corporation Capacitance detection device, fingerprint sensor, biometric authentication device, and method for searching capacitance detection condition
US20050226478A1 (en) * 2004-04-07 2005-10-13 Alps Electric Co., Ltd. Charge detecting circuit and fingerprint sensor using the same
TW200608029A (en) * 2004-08-19 2006-03-01 United Microelectronics Corp Method and circuit for measuring capacitance and capacitance dismatch

Also Published As

Publication number Publication date
TW201011309A (en) 2010-03-16
US8174271B2 (en) 2012-05-08
CN101726669B (zh) 2012-11-14
KR20100019398A (ko) 2010-02-18
CN101726669A (zh) 2010-06-09
US20100066391A1 (en) 2010-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI392876B (zh) 電容感測器裝置之電容變化測量電路，電容感測器模組，電容感測器裝置之測量電容變化之方法及電子裝置
JP5071735B2 (ja) 静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法及び電子機器
US9779678B2 (en) Touch detecting function display apparatus, driving circuit, driving method of touch detecting function display apparatus and electronic equipment
US10191588B2 (en) Coordinate input device and display device with the same
TWI630555B (zh) 具有包含時序電路系統的感測元件之電容式指紋感測器
KR101561351B1 (ko) 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기
JP6180621B2 (ja) 位置検出装置
US8334851B2 (en) Touch sensor, display and electronic unit
JP5330043B2 (ja) 画像表示装置および画像表示装置の制御方法
WO2016112781A1 (zh) 电子设备及其电容式感测系统、以及电容式感测系统的检测方法
JP6203549B2 (ja) 半導体装置
JP2014211850A (ja) タッチパネルコントローラ及び半導体デバイス
JP2010267251A (ja) タッチ式入力装置およびその制御方法
JP2014071626A (ja) 半導体装置及び電子装置
JPH11184630A (ja) タッチパネルを備えた液晶表示装置
JP2015141556A (ja) タッチ検出回路及びそれを備える半導体集積回路
CN103279244A (zh) 一种电容式触摸屏
JP5083144B2 (ja) 静電容量型センサーデバイスの容量変化検出回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化検出方法及び電子機器
TW201023005A (en) Touch panel and circuit thereof
TW201530419A (zh) 觸控面板之控制系統及控制方法
TWI426325B (zh) 影像顯示系統與觸控面板控制方法
KR102248984B1 (ko) 고감도 터치 센서
JP6375423B2 (ja) 半導体装置
JP2016050952A (ja) センサ付き表示装置とセンサ付き表示装置の制御方法
WO2018041077A1 (zh) 指纹传感器和终端设备

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees