JP2017204900A - 半導体装置 - Google Patents
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図1は、実施の形態1に係る半導体装置100のブロック構成図である。
カレントミラー回路11は、電源電圧降下回路VDCおよびp型トランジスタMp12を含む。電源電圧降下回路VDCは、電源電圧VDDを降圧し、所望の電圧値に維持される電圧VDDRを、ノードNRに生成する。容量C1は、電圧VDDRの変動を抑制するために、ノードNRと接続される。
スイッチ回路12は、スイッチSW1およびスイッチSW2を有する。スイッチSW1の一端は、電圧VDDRを出力するノードNRと接続され、その他端は、ノードNSと接続される。スイッチSW2の一端は、ノードNSを介して、スイッチSW1の他端と接続され、スイッチSW2の他端には、電源電圧VSS(以下において、”接地電圧”と記載する場合もある。)が印加される。スイッチSW1およびスイッチSW2の導通状態は、クロックCLK1に応答して、相補的に変化する。例えば、クロックCLK1がロウレベルの期間、スイッチSW1は導通状態に設定され、スイッチSW2は非導通状態に設定される。
C=Cs+Cf ・・・・・・ 式2
ここで、記号”/”および”*”は、それぞれ、除算記号および乗算記号である。電源電圧降下回路VDCは、電圧VDDRの値を等価抵抗Rの値で除算した電流Iを、スイッチトキャパシタ回路SCCへ供給する。
電流制御発振回路13は、カレントミラー回路11の出力電流I2の値に応じて周波数fc2が変化するクロックCLK2を生成する。出力電流I2が増加するに従い、クロックCLK2の周波数fc2は増加する。カウンタ14は、適宜設定されたカウント時間におけるクロックCLK2のカウント数Nc2を出力する。
電流制御発振回路13は、スイッチトキャパシタ回路SCCに流れる電流I1に応答してクロックCLK2の周波数fc2を変化させ、カウンタ14は、所定値に設定されたカウント時間におけるクロックCLK2のカウント数Nc2を計測する。半導体装置100にノイズが重畳した時、カウンタ14は、そのノイズが重畳した時も含め、設定されたカウント時間におけるクロックCLK2のカウントを継続する。従って、ノイズに起因するカウント数の変動量がカウント時間におけるカウント数Nc2に与える影響は、タッチ有無の誤判定を与える程ではなく、タッチ有無の判定精度が確保される。
図5は、実施の形態1の変形例1に係る半導体装置101のブロック図である。
図8は、実施の形態1の変形例2に係る半導体装置102のブロック図である。
タッチ電極TPに対する指FNGのタッチ有無に応答して、電流制御発振回路13は、クロックCLK2の周波数fc2を変化させる。この周波数fc2は、さらに、半導体装置102の動作条件に依存する。この電流制御発振回路13と同一構成を有する電流制御発振回路13Rが出力するクロックCLK3の周波数fc3は、周波数fc2と同様に、半導体装置102の動作条件に依存して変動する。
図10は、実施の形態2に係る半導体装置200のブロック図である。
半導体装置200が備えるスイッチ回路12には、電流制御発振回路13Aが有するp型トランジスタMp30のドレインより、電流I1が供給される。ダイオード接続されたp型トランジスタMp30のドレイン電圧は、電源電圧VDDからp型トランジスタMp30の閾値電圧分降下した値にクランプされる。このクランプ電圧は、電流I1の値により変動する。
図12は、実施の形態3に係る半導体措置300のブロック図である。
図15(a)は、受信タッチ電極TPRと送信タッチ電極TPX間に、指FNGが配置されていない場合(非タッチ時)の寄生容量の分布を示す。指FNGと、受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPXと、の距離が十分離れている(非タッチ時)場合、受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPX間の寄生容量Cc1の値に対し、指FNGと両タッチ電極間の寄生容量Cfの値は無視し得る程度まで減少する。従って、受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPXと接地電圧が印加される配線等間には、それそれ、寄生容量Csが形成され、受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPX間には、寄生容量Cc1が形成される。
=Cs*VDDR+Cc1*(VDDR−VDD) …… 式31
Q(非タッチ時:逆相期間)
=Cs*VDDR+Cc1*(VDDR+VDD) …… 式32
Q(非タッチ時:差分)
=Q(非タッチ時:逆相期間)−Q(非タッチ時:同相期間)
=Cc1*VDD*2 …… 式33
ここで、記号”*”は、乗算記号である。記号VDDR、記号VDD、および記号Cc1は、それぞれ、電圧VDDR、電源電圧VDD、および寄生容量Cc1の値である。
図15(b)は、受信タッチ電極TPRと送信タッチ電極TPX間に、指FNGが配置されている場合(タッチ時)の寄生容量の分布を示す。指FNGが受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPXをタッチしている場合、指FNGと受信タッチ電極TPRおよび送信タッチ電極TPXとの間に発生する電気力線の本数が増加するため、寄生容量Cfが発生する。一方、受信タッチ電極TPRと送信タッチ電極TPX間の電気力線の本数は減少するため、受信タッチ電極TPRと送信タッチ電極TPX間の寄生容量Cc2の値は、非タッチ時における寄生容量Cc1の値より小さくなる。
ここで、記号Cc1およびCc2は、それぞれ、寄生容量Cc1およびCc2の値である。
=(Cs+Cf)*VDDR+Cc2*(VDDR−VDD) …… 式51
Q(タッチ時:逆相期間)
=(Cs+Cf)*VDDR+Cc2*(VDDR+VDD) …… 式52
Q(タッチ時:差分)
=Q(タッチ時:逆相期間)−Q(タッチ時:同相期間)
=Cc2*VDD*2 …… 式53
ここで、記号Cc2は、寄生容量Cc2の値である。
=(Cc1−Cc2)*VDD*2 …… 式6
ここで、記号”*”は、乗算記号である。
半導体装置300が備えるスイッチ回路12および出力バッファ18は、それぞれ、タッチパネルPNLのX電極配線XiおよびY電極配線Yjを、順次選択する。選択されたX電極配線Xiと接続される受信タッチ電極TPRには、電源電圧降下回路VDCが出力する電圧VDDRが、クロックCLK1に同期して印加される。選択されたY電極配線Yjと接続される送信タッチ電極TPXには、電源電圧VDDが、クロックCLK1に同期して印加される。
Claims (8)
- 第1端子と、
第2端子と、
カウンタと、
第1クロックに応答して前記第1端子へ定電圧を周期的に印加するスイッチ回路とを備え、
前記スイッチ回路に第1電流が供給され、
前記第1クロックに応答して、前記第2端子へ電源電圧が周期的に印加され、
前記第1電流の値に応答して第2クロックの周波数が変化し、
前記第1端子に供給される前記定電圧に対応する電圧波形の第1位相と、前記第2端子に供給される前記定電圧に対応する電圧波形の第2位相は、同相期間および逆相期間のそれぞれにおいて同相および逆相に設定され、
前記カウンタは、前記同相期間と前記逆相期間のそれぞれにおいて、前記第2クロックの数をカウントする、半導体装置。 - 前記カウンタは、前記同相期間と前記逆相期間のそれぞれにおいて同一の値に設定されたカウント時間における、前記第2クロックの数をカウントする、請求項1記載の半導体装置。
- 前記定電圧を生成する電源電圧降下回路と、
前記第1クロックに応答して前記第2端子に前記電源電圧を周期的に印加する出力バッファと、
位相調整回路と、
前記第2クロックを生成する電流制御発振回路とをさらに備え、
前記電源電圧降下回路は、前記第1電流を前記スイッチ回路に供給し、
前記出力バッファは、前記第1位相および前記第2位相を、同相期間および逆相期間のそれぞれにおいて同相および逆相に設定する、請求項2記載の半導体装置。 - 第2トランジスタと、
カレントミラー回路とをさらに備え、
前記電源電圧降下回路は、前記第1電流を出力する第1トランジスタを含み、
前記カレントミラー回路は、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタを含み、
前記第2トランジスタは、第2電流を前記電流制御発振回路に供給し、
前記第2クロックの周波数は、前記第2電流の値に応じて変化する、請求項3記載の半導体装置。 - 前記スイッチ回路は、インバータ回路である、請求項3記載の半導体装置。
- 前記第1端子と接続される第1タッチ電極と、
前記第2端子と接続される第2タッチ電極とをさらに備え、
前記第1タッチ電極の寄生容量値の変化および前記第2タッチ電極の寄生容量値の変化に応じて、前記第1電流の値が変化する、請求項5記載の半導体装置。 - 前記第1タッチ電極および前記第2タッチ電極間の前記寄生容量値の変化に応じて、前記第1電流の値が変化する、請求項6記載の半導体装置。
- 前記同相期間における前記カウント時間にわたる前記第2クロックのカウント値と、
前記逆相期間における前記カウント時間にわたる前記第2クロックの前記カウント値と、の差分値に基づき、
前記第1タッチ電極および前記第2タッチ電極の前記寄生容量値の変化を検出する、請求項7記載の半導体装置。
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