KR101916962B1 - 용량 전압 변환 회로, 그것을 이용한 입력 장치, 전자 기기, 및 용량 전압 변환 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 센서 전극의 용량을 동시에 검출 가능한 용량 전압 변환 회로를 제공한다. C/I 변환 회로(101∼n)는 각각, 센서 용량 Cs마다 설치되며, 대응하는 센서 용량 Cs의 용량값에 따른 검출 전류 Is를 생성한다. 전류 평균화 회로(20)는, 복수의 C/I 변환 회로(101∼n)에 의해 생성되는 검출 전류 Is1∼n을 평균화한다. I/V 변환 회로(301∼n)는, 각각이 센서 용량 Cs마다 설치되며, 대응하는 검출 전류 Isi와 평균화된 검출 전류 IAVE와의 차분 전류를 검출 전압 Vs1∼n으로 변환한다.

Description

용량 전압 변환 회로, 그것을 이용한 입력 장치, 전자 기기, 및 용량 전압 변환 방법{CAPACITANCE VOLTAGE CONVERSION CIRCUIT, INPUT APPARATUS USING THE SAME, ELECTRONIC INSTRUMENT, AND CAPACITANCE VOLTAGE CONVERSION METHOD}
본 발명은, 정전 용량의 측정에 이용되는 용량 전압 변환 회로에 관한 것이다.
최근의 컴퓨터나 휴대 전화 단말기, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전자 기기는, 손가락을 접촉 혹은 근접시킴으로써 전자 기기를 조작하기 위한 입력 장치를 구비하는 것이 주류로 되어 있다. 이러한 입력 장치로서는, 조이스틱, 터치 패드 등이 알려져 있다.
이러한 센서로서, 정전 용량을 이용한 정전 용량 센서가 알려져 있다. 정전 용량 센서는, 센서 전극을 포함한다. 유저가 센서 전극에 근접, 접촉하면, 센서 전극이 형성하는 정전 용량(이하, 간단히 용량이라고도 함)이 변화한다. 이 용량 변화를 용량 전압 변환 회로를 이용하여 전기 신호로 변환함으로써, 유저에 의한 접촉의 유무를 판정한다.
터치 패널은, 복수의 센서 전극에 의해 구성된다. X-Y 매트릭스형의 터치 패널은, 매트릭스의 행마다 설치된 행 센서 전극과, 열마다 설치된 열 센서 전극을 포함한다. 복수의 센서 전극 각각의 용량 변화를 검출함으로써, 유저가 접촉한 좌표를 특정할 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2001-325858호 공보
종래의 용량 검출 회로는, 복수의 센서 전극의 용량을, 시분할적으로 검출하는 것이 일반적이었다. 예를 들면 상술한 X-Y 매트릭스형의 터치 패널에서는, 복수의 열 센서 전극 각각의 용량을 순서대로 검출하고, 복수의 행 센서 전극 각각의 용량을 순서대로 검출하였다. 이 방법에서는, 각 센서 전극마다, 용량 검출의 타이밍이 상이하기 때문에, 센서 전극마다 상이한 노이즈의 영향을 받는다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 어떤 양태의 예시적인 목적의 하나는, 복수의 센서 전극의 용량을 동시에 검출 가능한 용량 전압 변환 회로의 제공에 있다.
본 발명의 어떤 양태는, 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는 용량 전압 변환 회로에 관한 것이다. 용량 전압 변환 회로는, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 센서 용량의 용량값에 따른 검출 전류를 생성하는, 복수의 용량 전류 변환 회로와, 복수의 용량 전류 변환 회로에 의해 생성되는 검출 전류를 평균화하고, 평균 전류를 생성하는 전류 평균화 회로와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 검출 전류와 평균 전류와의 차분 전류를 전압으로 변환하는, 복수의 전류 전압 변환 회로를 구비한다.
이 양태에서, 각 검출 전류는, 대응하는 센서 용량의 용량값을 따르고, 평균 전류는, 복수의 센서 용량의 용량값의 평균값을 따른다. 따라서, 각 채널의 전류 전압 변환 회로에 의해 생성되는 전압은, 각 채널의 센서 용량과 모든 채널의 평균 용량의 차를 나타낸다. 이 구성에 따르면, 복수의 센서 용량의 용량값을 동시에 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태도 또한, 용량 전압 변환 회로이다. 이 용량 전압 변환 회로는, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 센서 용량의 전하를 초기화하는 복수의 리세트 스위치와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단의 전위가 고정되는, 복수의 적분용 캐패시터와, 복수의 적분용 캐패시터 각각의 전압을 초기화하는 초기화 회로와, 각각이 센서 용량마다 설치된 복수의 커런트 미러 회로로서, 각각의 입력측의 제1 트랜지스터가, 대응하는 센서 용량과 접속되며, 각각의 출력측의 제2 트랜지스터에 흐르는 전류를, 대응하는 적분용 캐패시터에 제1 방향에서 공급하는, 복수의 커런트 미러 회로와, 복수의 센서 용량 각각에 흐르는 검출 전류의 평균 전류를 생성하고, 그 평균 전류를 복수의 적분용 캐패시터 각각에 제2 방향에서 공급하는 전류 평균화 회로를 구비한다.
이 양태에 따르면, 각 채널에서, 적분용 캐패시터를, 그 채널의 검출 전류로 충전(또는 방전)하고, 평균 전류에 의해 방전(또는 충전)함으로써, 복수의 센서 용량의 용량값을 동시에 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태도 또한, 용량 전압 변환 회로이다. 이 용량 전압 변환 회로는, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단의 전위가 고정되어 있는, 복수의 적분용 캐패시터와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 센서 용량과 병렬로 접속된, 복수의 리세트 스위치와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단이 대응하는 센서 용량과 접속되는, 복수의 센스 스위치와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 센스 스위치의 경로 상에 설치되는, 복수의 MOSFET인 제1 트랜지스터와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각의 게이트가 대응하는 제1 트랜지스터의 게이트와 접속되고, 각각의 드레인이 대응하는 적분용 캐패시터와 접속되는, 복수의 MOSFET인 제2 트랜지스터와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각의 게이트가 대응하는 제1 트랜지스터의 게이트와 접속되는 복수의 MOSFET인 제5 트랜지스터와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 제5 트랜지스터의 경로 상에 설치된, 복수의 제3 트랜지스터와, 각각이 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 제3 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속되고, 각각의 드레인이 대응하는 적분용 캐패시터에 접속되는, 복수의 제4 트랜지스터를 구비한다.
이 양태에 따르면, 복수의 센서 용량의 용량값을 동시에 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, 입력 장치이다. 이 입력 장치는, 복수의 센서 용량과, 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는, 상술한 어느 하나의 양태의 용량 전압 변환 회로를 구비한다. 복수의 센서 용량은, 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치되어도 된다.
또한, 이상의 구성 요소를 임의로 조합한 것, 혹은 본 발명의 표현을, 방법, 장치 등의 사이에서 변환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 따른 용량 전압 변환 회로에 의하면, 복수의 센서 용량의 용량값을 동시에 검출할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 입력 장치를 구비하는 전자 기기의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 실시 형태에 따른 제어 IC의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 제어 IC의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도.
도 4는 실시 형태에 따른 제어 IC의 동작을 도시하는 파형도.
도 5는 제어 IC의 제1 변형예를 도시하는 회로도.
도 6은 도 5의 제어 IC의 동작을 도시하는 파형도.
도 7은 제2 변형예에 따른 제어 IC(4a)의 구성을 도시하는 블록도.
도 8은 도 7의 제어 IC의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도.
도 9는 도 8의 제어 IC의 스탠바이 모드의 동작을 도시하는 파형도.
이하, 본 발명을 바람직한 실시 형태에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 도시되는 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 실시 형태는, 발명을 한정하는 것이 아니라 예시이며, 실시 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.
본 명세서에서, 「부재 A가, 부재 B와 접속된 상태」란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우나, 부재 A와 부재 B가, 그들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않거나, 혹은 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 그 밖의 부재를 통하여 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
마찬가지로, 「부재 C가, 부재 A와 부재 B의 사이에 설치된 상태」란, 부재 A와 부재 C, 혹은 부재 B와 부재 C가 직접적으로 접속되는 경우 외에, 이들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않거나, 혹은 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 그 밖의 부재를 통하여 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
도 1은 실시 형태에 따른 입력 장치(2)를 구비하는 전자 기기(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 전자 기기(1)는, 입력 장치(2) 외에, DSP(Digital Signal Processor)(6) 및 LCD(Liquid Crystal Display)(7)를 구비한다. 입력 장치(2)는, 터치 패널(3) 및 제어 IC(4)를 구비한다. 터치 패널(3)은, 규칙적으로 배치된 복수의 센서 용량 Cs1∼n을 포함한다. 복수의 센서 용량 Cs1∼n은, 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치된다. 제어 IC(4)는, 복수의 센서 용량 Cs1∼n 각각과 접속되어, 각각의 용량값을 검출하고, 각각의 용량값을 나타내는 데이터를 DSP(6)에 출력한다.
전자 기기(1)의 유저가, 손가락(5) 혹은 펜 등으로 터치 패널(3)에 접촉하면, 접촉한 좌표의 센서 용량 Cs의 용량값이 변화한다. DSP(6)는, 복수의 센서 용량 Cs의 용량값에 기초하여, 유저가 접촉한 좌표를 검출한다. 예를 들면 터치 패널(3)은, LCD(7)의 표면에 설치되어도 되고, 다른 개소에 설치되어도 된다.
이상이 전자 기기(1)의 전체의 구성이다. 계속해서 입력 장치(2)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 실시 형태에 따른 제어 IC(4)의 구성을 도시하는 블록도이다. 제어 IC(4)는, C/V 변환 회로(100), 멀티플렉서(40), A/D 컨버터(50)를 구비하고, 하나의 반도체 기판 상에 집적화되어 있다. DSP(6)의 기능의 일부도, 제어 IC(4)에 내장되어도 된다.
C/V 변환 회로(100)는, 복수의 센서 용량 Cs1∼n 각각의 용량값을, 각각에 따른 검출 전압으로 변환한다. 후술하는 바와 같이, 센서 용량 Cs마다의 검출 전압은, 동시에 생성되어, 홀드된다. 버퍼 BUF1∼BUFn은, 검출 전압 Vs1∼n을 받아, 멀티플렉서(40)에 출력한다. 멀티플렉서(40)는, 시분할로 복수의 검출 전압 Vs1∼n을 순서대로 선택해 간다. A/D 컨버터(50)는, 멀티플렉서(40)에 의해 선택된 검출 전압 Vs를 순서대로 디지털값 DOUT로 변환한다.
C/V 변환 회로(100)는, 복수의 센서 용량 Cs1∼n 각각의 용량값을, 검출 전압 Vs1∼n으로 변환한다. C/V 변환 회로(100)는, 복수의 C/I 변환 회로(101∼n), 전류 평균화 회로(20), 복수의 I/V 변환 회로(301∼n)를 구비한다.
C/I 변환 회로(101∼n)는 각각, 센서 용량 Cs1∼n마다 설치된다. C/I 변환 회로(10i)(1≤i≤n)는, 대응하는 센서 용량 Csi의 용량값에 따른 검출 전류 Isi를 생성하고, 대응하는 I/V 변환 회로(30i) 및 전류 평균화 회로(20)에 출력한다.
전류 평균화 회로(20)는, 복수의 C/I 변환 회로(101∼n)에 의해 생성되는 검출 전류 Is1∼n을 평균화한다. 평균화된 검출 전류(이하, 평균 전류라고도 함) IAVE는, 복수의 I/V 변환 회로(301∼n) 각각에 공급된다.
Figure 112012010043421-pat00001
복수의 I/V 변환 회로(301∼n)는 각각, 센서 용량 Cs1∼n마다 설치된다. I/V 변환 회로(30i)는, 대응하는 검출 전류 Isi와, 검출 전류 IAVE와의 차분 전류 IDIFFi(=Isi-IAVE)를 전압으로 변환하고, 검출 전압 Vsi로서 출력한다.
도 3은 제어 IC(4)의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도이다. 도 3에는 센서 용량 Cs1, 2에 대응하는 부분만이 도시된다.
C/I 변환 회로(10i)는, 리세트 스위치 SW1, 센스 스위치 SW2, 제1 트랜지스터 M1, 제2 트랜지스터 M2를 구비한다.
리세트 스위치 SW1은, 대응하는 센서 용량 Cs의 전하를 초기화하기 위해서 설치된다. 예를 들면 리세트 스위치 SW1은, 센서 용량 Cs와 병렬로 설치된다. 리세트 스위치 SW1을 온하면, 센서 용량 Cs의 전하가 방전되어 초기화된다. 즉 센서 용량 Cs의 양단간의 전위차는 제로로 된다. 예를 들면 리세트 스위치 SW1은 N 채널 MOSFET를 포함하고, 그 게이트에 입력되는 리세트 신호 RST가 어서트(하이 레벨)되면 온한다.
센스 스위치 SW2 및 제1 트랜지스터 M1은, 센서 용량 Cs와 고정 전압 단자(여기서는 전원 단자)의 사이에 순서대로 직렬로 설치된다. 센스 스위치 SW2는, P 채널 MOSFET이며, 그 게이트에 입력되는 센스 신호 EVALB가 어서트(로우 레벨)되면 온한다.
제1 트랜지스터 M1은, P 채널 MOSFET이다. 구체적으로는 그 드레인이 센스 스위치 SW2를 통하여 센서 용량 Cs와 접속되고, 그 소스는 전원 단자와 접속된다. 또한, 제1 트랜지스터 M1의 게이트 드레인간은 결선된다. 제1 트랜지스터 M1에는, 대응하는 센서 용량 Csi의 용량값에 따른 충전 전류 ICHGi가 흐른다.
제2 트랜지스터 M2는, 제1 트랜지스터 M1과 동형의 P 채널 MOSFET이며, 제1 트랜지스터 M1과 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된다. 구체적으로는, 제2 트랜지스터 M2의 게이트는 제1 트랜지스터 M1의 게이트와 접속되고, 그 소스는 전원 단자와 접속된다. 제2 트랜지스터 M2에는, 대응하는 센서 용량 Cs의 용량값에 따른 검출 전류 Is가 흐른다. 트랜지스터 M1과 M2의 미러비(사이즈비)를 K1로 할 때, 검출 전류 Isi는 수학식 2로 주어진다.
Figure 112012010043421-pat00002
제1 트랜지스터 M1 및 제2 트랜지스터 M2가 구성하는 커런트 미러 회로는, 제2 트랜지스터 M2에 흐르는 검출 전류 Isi를, 대응하는 적분용 캐패시터 CINTi에, 제1 방향(도 3에서는 충전하는 방향)에서 공급한다.
전류 평균화 회로(20)는, 복수의 제3 트랜지스터 M3, 복수의 제4 트랜지스터 M4, 복수의 제5 트랜지스터 M5를 포함한다.
복수의 제5 트랜지스터 M5는 각각, 센서 용량 Cs마다 설치된다. 제5 트랜지스터 M5는, 제1 트랜지스터 M1과 동형의 MOSFET이며, 대응하는 제1 트랜지스터 M1과 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속되고, 대응하는 검출 전류 Is에 따른 전류 Is'를 생성한다.
복수의 제3 트랜지스터 M3은 각각 용량 센서 Cs마다, 대응하는 검출 전류 Is에 따른 전류 Is'의 경로 상에 설치된다. 복수의 제3 트랜지스터 M3의 제어 단자(게이트)는 공통으로 접속된다. 구체적으로는, 제3 트랜지스터 M3의 소스는 접지되고, 그 드레인은 대응하는 제5 트랜지스터 M5의 드레인과 접속된다.
복수의 제4 트랜지스터 M4는 각각, 센서 용량 Cs마다 설치된다. 제4 트랜지스터 M4는, 대응하는 제3 트랜지스터 M3과 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된다. 전체 채널의 제3 트랜지스터 M3과 제4 트랜지스터 M4의 사이즈는 동일하다. 각 제4 트랜지스터 M4에 흐르는 전류는, 평균화된 검출 전류 IAVE로서, 대응하는 I/V 변환 회로(30)에 공급된다. 구체적으로는, 전류 평균화 회로(20)는, 평균 전류 IAVE를 각각, 적분용 캐패시터 CINT 각각에, 제2 방향(도 3에서는 방전하는 방향)에서 공급한다.
I/V 변환 회로(30)는 각각, 적분용 캐패시터 CINT 및 초기화 스위치 SW3을 포함한다. 적분용 캐패시터 CINT의 일단은 접지되고, 그 전위가 고정된다. 적분용 캐패시터 CINTi에는, 대응하는 검출 전류 Isi가 제1 방향(충전)에서 공급되고, 평균 전류 IAVE가 제2 방향(방전)에서 공급된다. 그 결과, 적분용 캐패시터 CINTi는, 차분 전류 IDIFFi(=Isi-IAVE)에 의해 충방전된다.
초기화 스위치 SW3i는, 검출에 앞서서, 적분용 캐패시터 CINT의 전압을 초기화하는 초기화 회로로서 기능한다. 초기화 스위치 SW3i의 일단은 적분용 캐패시터 CINT와 접속되고, 그 타단에는 버퍼(볼티지 팔로워)(52)에 의해 기준 전압 VCM이 인가된다. 초기화 스위치 SW3i는 트랜스퍼 게이트이어도 되고, 그 밖의 스위치이어도 된다. 초기화 스위치 SW3i는, 초기화 신호 VCM_SW가 어서트되면, 온 상태로 된다. 기준 전압 VCM은, 예를 들면 전원 전압 Vdd와 접지 전압 Vss의 중점 부근의 전압이어도 된다.
도 2의 멀티플렉서(40)는, 도 3에서, 채널마다의 스위치 SW41∼n으로서 나타내어진다. 또한, 도 2의 A/D 컨버터(50)는, 도 3에서, 2개의 A/D 컨버터 ADC1, ADC2로 분할되어 있다. A/D 컨버터 ADC1에는, 홀수 채널의 검출 전압 Vs1, 3, …이 할당되고, A/D 컨버터 ADC2에는, 짝수 채널의 검출 전압 Vs2, 4, …가 할당된다. 홀수 채널의 스위치 SW41, 3, …의 출력은 공통으로 접속되며, A/D 컨버터 ADC1의 입력과 접속된다. 짝수 채널의 스위치 SW2, 4, …의 출력은, 공통으로 접속되며, A/D 컨버터 ADC2의 입력과 접속된다. 또한, 단일의 A/D 컨버터에 의해, 전체 채널의 검출 전압 Vs를 디지털값으로 변환해도 된다.
이상이 제어 IC(4)의 구체적인 구성이다. 계속해서 그 동작을 설명한다. 도 4는 실시 형태에 따른 제어 IC(4)의 동작을 도시하는 파형도이다.
우선 버퍼(52)가 온 상태로 되어 기준 전압 VCM이 소정 레벨로 된다. 또한 모든 채널의 초기화 신호 VCM_SW가 어서트되어, 초기화 스위치 SW31 ∼n이 온된다(시각 t0). 이에 의해, 각 채널의 적분용 캐패시터 CINT1 ∼n의 전압 레벨이, 기준 전압 VCM으로 초기화된다. 적분용 캐패시터 CINT의 초기화가 종료되면, 기준 전압 VCM이 0V로 되고, 초기화 신호 VCM_SW가 니게이트되어, 초기화 스위치 SW31 ∼n이 오프된다.
계속해서, 리세트 신호 RST가 어서트되어, 리세트 스위치 SW11 ∼n이 온된다. 이에 의해 센서 용량 Cs1 ∼n의 전하가 제로로 되어, 초기화 된다(시각 t1). 그 후, 리세트 신호 RST가 니게이트되어, 리세트 스위치 SW1 ∼n이 오프된다.
계속해서 센스 신호 EVALB가 어서트(로우 레벨)되어, 센스 스위치 SW21 ∼n이 온된다.
제i 채널에 주목한다. 센스 스위치 SW2i가 온하면, 센서 용량 Csi에 대하여, 제1 트랜지스터 M1 및 센스 스위치 SW2를 통하여 충전 전류 ICHGi가 흘러, 센서 용량 Csi의 전위가 상승한다. 그리고 그 전위 Vxi가 (Vdd-Vth)까지 상승하면, 제1 트랜지스터 M1이 오프하고, 충전이 정지된다. Vth는 제1 트랜지스터 M1의 게이트 소스간 임계값 전압이다. 이 충전에 의해 센서 용량 Csi에 공급되는 전하량은,
Figure 112012010043421-pat00003
으로 되며, 센서 용량 Csi의 용량값에 의존한다. 즉 C/I 변환 회로(10i)는, 대응하는 센서 용량 Csi의 전위가 소정 레벨(Vdd-Vth)에 도달할 때까지, 센서 용량 Cs에 전류 ICHGi를 공급한다.
C/I 변환 회로(10)는, 충전 전류 ICHGi를 카피하여, 용량값에 따른 검출 전류 Isi를 생성하여, 적분용 캐패시터 CINT를 충전한다. Isi=K1×ICHGi이기 때문에, 적분용 캐패시터 CINTi에 공급되는 전하량 QINTi는, 수학식 4로 주어진다.
Figure 112012010043421-pat00004
한편, 전류 평균화 회로(20)는, 각 채널의 검출 전류 Is1∼n의 평균 전류 IAVE에 의해, 적분용 캐패시터 CINTi를 방전한다. 전류 평균화 회로(20)에 의해 적분용 캐패시터 CINTi로부터 방전되는 전하량 QINTAVE는, 수학식 5로 주어진다.
Figure 112012010043421-pat00005
여기서 QsAVE는, 전체 채널의 센서 용량 Cs1∼n에 공급되는 전하량의 평균값 ΣQsi/n이며, 수학식 6으로 주어진다.
Figure 112012010043421-pat00006
센서 용량 Csi가, 전체 채널의 센서 용량 Cs1∼n의 평균값 CsAVE보다 큰 경우, Isi>IAVE로 되기 때문에, 적분용 캐패시터 CINTi는 충전되고, 검출 전압 Vsi는 초기값인 기준 전압 VCM보다도 ΔVi만큼 높아진다.
Figure 112012010043421-pat00007
반대로, 센서 용량 Csi가 평균값 CsAVE보다 작은 경우, 즉 Qsi<QsAVE일 때, Isi <IAVE로 되기 때문에, 적분용 캐패시터 CINTi는 방전되고, 검출 전압 Vsi는 초기값인 기준 전압 VCM보다도 ΔVi만큼 낮아진다.
센서 용량 Csi가 평균값 CsAVE와 동일한 경우, 즉 Qsi=QsAVE일 때, Isi=IAVE로 되기 때문에, 적분용 캐패시터 CINTi의 전하량은 변화하지 않고, ΔVi=0으로 된다.
최종적인 검출 전압 Vsi는, 수학식 8로 주어진다.
Figure 112012010043421-pat00008
이와 같이 하여, 각 채널의 센서 용량 Cs1∼n의 용량 변화가 검출 전압 Vs1∼n으로 변환되어, 적분용 캐패시터 CINT1∼n에 홀드된다.
그 후, 적절한 시퀀스에 의해 스위치 SW41 ∼n을 제어함으로써, 2개의 A/D 컨버터 ADC1, ADC2에 의해, 각 채널의 검출 전압 Vs1 ∼n을 디지털값으로 변환한다.
이상이 제어 IC(4)의 동작이다.
이 C/V 변환 회로(100)에 의하면, 센서 용량 Cs1∼n 각각 용량값을, 그들의 평균값 CsAVE(=ΣCsi/n)와의 차에 비례한 전압으로서 검출할 수 있다. 여기서 채널수 n이 충분히 크고, 각 용량값의 변화량이 작으면, CsAVE는 일정하다고 간주할 수 있어, 검출 전압 Vsi는 센서 용량 Csi의 변화량에 실질적으로 선형으로 변화한다.
이 C/V 변환 회로(100)에서는, 복수 채널의 센서 용량 Cs의 용량 변화를, 동시에 검출할 수 있다. 따라서, 터치 패널(3)이 받는 노이즈가, 시시각각으로 변화하는 상황에서도, 커먼 모드 노이즈를 캔슬할 수 있기 때문에, 종래의 방식에 비해, 노이즈 내성을 높일 수 있다.
또한 수학식 8로부터 명백해지는 바와 같이, 용량 변화에 대한 검출 전압 Vsi의 감도는, C/I 변환 회로(10) 및 전류 평균화 회로(20)의 미러비 K1과, 적분용 캐패시터 CINT의 용량값에 의해 조절할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여, 실시 형태에 기초하여 설명하였다. 이 실시 형태는 예시이며, 그들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다. 이하, 이러한 변형예에 대하여 설명한다.
(제1 변형예)
도 5는 제1 변형예에 따른 제어 IC(4)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 5에는 제1 채널의 구성만이 도시된다. 실제의 회로에서는, 제어 IC(4)의 센서 용량 Cs가 접속되는 단자 Ns에, 보호 다이오드나 패드(모두 도시 생략)가 접속되어 있고, 그들에 기인하는 기생 용량 Cp가 존재한다.
구체적으로는, 제1 트랜지스터 M1에는, 센서 용량 Cs에 대한 충전 전류 외에 기생 용량 Cp에 대한 충전 전류가 흐르게 된다. 기생 용량 Cp에 흐르는 전류는, 수학식 9로 에 의해 공급된다.
Figure 112012010043421-pat00009
이 전하는, 적분용 캐패시터 CINT에 충전되게 된다. 전체 채널의 기생 용량 Cp1∼n이 동일하면, 그들의 영향은 캔슬되지만, 채널마다 기생 용량이 상이한 경우, 센서 용량 Cs의 검출에 악영향을 미친다.
따라서 도 5의 제어 IC(4a)는, 채널마다, 기생 용량 Cp를 캔슬하기 위한 오프셋 캔슬 회로(60)를 더 구비한다. 오프셋 캔슬 회로(60)는, 대응하는 센서 용량 Cs가 접속되는 노드(라인) Ns에 소정 기간, 소정의 전류 Iref를 공급한다.
구체적으로는, 오프셋 캔슬 회로(60)는, 소정의 기준 전류 Iref를 생성하는 전류원(62)과, 기준 전류 Iref를 카피하여, 노드 Ns에 공급하는 커런트 미러 회로(64)와, 커런트 미러 회로(64)의 출력 전류의 경로 상에 설치되며, 소정 기간 온하는 캔슬용 스위치 SW5를 포함해도 된다. 캔슬용 스위치 SW5는, 제어 신호 PWMB[1]의 어서트(로우 레벨)의 기간, 온으로 된다.
계속해서 도 5의 C/V 변환 회로(100a)의 동작을 설명한다. 도 6은 도 5의 제어 IC(4a)의 동작을 도시하는 파형도이다.
센스 신호 EVALB의 어서트에 앞서서, 각 채널에서 제어 신호 PWMB[i]가 어떤 캘리브레이션 기간 Ti 동안, 어서트(로우 레벨)된다. 캘리브레이션 기간 Ti는, 채널마다 상이해도 된다. 캘리브레이션 기간 Ti에서, 노드 Ns에는,
Q=Iref×Ti
인 전하가 주어진다. 이 전하량이, Cpi×(Vdd-Vth)와 동일하면, 기생 용량 Cpi의 영향을 캔슬할 수 있다. 이때의 Ti는,
Ti=Cpi×(Vdd-Vth)/Iref
로 공급된다. 캘리브레이션 기간 Ti를 전체 채널에서 공통의 길이로 하고, 채널마다 기준 전류 Irefi의 값을 조절해도 된다. 혹은, 캘리브레이션 기간 Ti와 기준 전류 Irefi의 양방을 조절해도 된다.
이와 같이 오프셋 캔슬 회로(60)를 설치함으로써, 기생 용량 Cp의 영향을 캔슬할 수 있어, 센서 용량 Cs의 용량 변화를 고정밀도로 검출할 수 있다.
(제2 변형예)
입력 장치(2)가 탑재되는 전자 기기는, 스탠바이 상태(슬립 상태)와 통상 상태의 2개의 상태가 절환된다. 입력 장치(2)는, 스탠바이 상태에서 스탠바이 모드로, 통상 상태에서 통상 모드로 설정된다. 통상 모드에서는, 터치 패널(3)의 각 센서 용량 Cs의 용량 변화가 감시된다. 한편, 스탠바이 모드에서는, 전자 기기(1)의 소비 전력을 삭감하기 위해서, 터치 패널(3)에 유저가 접촉하였는지의 여부가 감시된다. 그리고, 스탠바이 모드에서, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하면, 통상 모드로 복귀하여, 통상의 입력이 가능하게 된다. 이 변형예에서는, 스탠바이 모드에서, 저소비 전력으로 유저에 의한 터치 패널(3)의 접촉의 유무를 검출하기 위한 기술을 설명한다.
상술한 바와 같이, 각 검출 전류 Is는, 대응하는 센서 용량 Cs의 용량값에 따르고 있고, 평균 전류 IAVE는, 복수의 센서 용량 Cs의 용량값의 평균값에 따르고 있다. 그리고, 유저가 터치 패널(3)의 어느 하나의 개소에 접촉하면, 센서 용량 Cs의 평균값은 변동한다. 이 변형예에 따른 입력 장치(2a)는, 이 원리를 이용 한 것이며, 평균 전류 IAVE에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 Cs 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부를 판정한다.
도 7은 제2 변형예에 따른 제어 IC(4a)의 구성을 도시하는 블록도이다. 제어 IC(4a)는, 도 2의 제어 IC(4) 외에, 기준 용량 CREF, 제2 C/I 변환 회로(11), 제2 I/V 변환 회로(31), 버퍼 BUFn +1을 구비한다.
제2 C/I 변환 회로(11)는, C/I 변환 회로(10)와 마찬가지로 구성되며, 기준 용량 CREF의 용량값에 따른 기준 전류 IREF를 생성한다. 제2 I/V 변환 회로(31)는, I/V 변환 회로(30)와 마찬가지로 구성되며, 전류 평균화 회로(20a)에 의해 생성되는 평균 전류 IAVE와, 기준 전류 IREF의 차분 전류 IDIFF(=IREF-IAVE)를, 전압 Vsn+1로 변환한다.
전류 평균화 회로(20a)는, 복수의 용량 전류 변환 회로(10)에 의해 생성되는 검출 전류 Is 외에, 기준 전류 IREF를 평균화함으로써, 평균 전류 IAVE를 생성한다.
이 구성에서, 기준 용량 CREF의 용량값은 고정되어 있기 때문에, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부에 상관없이, 기준 전류 IREF는 일정값을 취한다. 따라서, 제2 I/V 변환 회로(31)에서 생성되는 차분 전류 IREF-IAVE는, 평균 전류 IAVE에 따른 값을 취한다. 따라서 스탠바이 모드에서는, 제2 전류 전압 변환 회로(31)의 출력 전압 Vsn+1에 기초하여, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부를 판정할 수 있다.
통상 모드에서는, 멀티플렉서(40)는, 복수의 전압 Vs1∼Vsn을 주기적으로(cyclic) 선택한다. 그리고 A/D 컨버터(50)는, 복수의 전압 Vs1∼Vsn을 순서대로 디지털값으로 변환한다. 이에 대하여 스탠바이 모드에서는, 멀티플렉서(40)는, 제2 I/V 변환 회로(31)로부터의 Vsn+1을 고정적으로 선택한다. 그리고 A/D 컨버터(50)는, 전압 Vsn+1만을 디지털값으로 변환한다. 이에 의해, 스탠바이 모드에서, 멀티플렉서(40)의 절환 처리가 불필요해지기 때문에, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, A/D 컨버터(50)도 1채널의 전압 Vsn+1을 변환하면 족하기 때문에, 전체 채널을 A/D 변환하는 경우에 비해, 소비 전력을 현저하게 삭감할 수 있다. 또한 A/D 컨버터(50)의 출력 데이터를 받는 DSP(6)는, 1채널의 전압 Vsn+1만을 처리함으로써, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부를 검출하기 때문에, DSP(6)의 연산량도 매우 삭감할 수 있다.
소비 전력을 더욱 삭감하기 위해서, 스탠바이 모드에서, I/V 변환 회로(301∼30n)나 버퍼 BUF1∼BUFn 등, 불필요한 회로 블록을 정지할 수 있다.
도 8은 도 7의 제어 IC(4a)의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도이다.
제어 IC(4a)는, 제2 리세트 스위치 SW6, 제2 센스 스위치 SW7, 제2 커런트 미러 회로(M6, M7)를 포함한다.
제2 리세트 스위치 SW6은, 기준 용량 CREF와 병렬로 설치되며, 그 온 상태에서 기준 용량 CREF의 전하를 초기화한다. 제2 센스 스위치 SW7의 일단은, 기준 용량 CREF와 접속된다. 제6 트랜지스터 M6 및 제7 트랜지스터 M7은, 제2 커런트 미러 회로를 구성한다. 제6 트랜지스터 M6은, 제2 센스 스위치 SW7의 경로 상에 설치되며, 제2 센스 스위치 SW7을 통하여 기준 용량 CREF와 접속된다. 제2 커런트 미러 회로는, 그 출력측의 제7 트랜지스터 M7에 흐르는 전류 IREF를, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1에 제1 방향에서 공급한다.
제2 적분용 캐패시터 CINTn+1은, 기준 용량 CREF에 대하여 설치되며, 그 일단의 전위가 고정된다. 제2 초기화 회로인 초기화 스위치 SW3n+1은, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1의 전압을 초기화하기 위해서 설치된다.
전류 평균화 회로(20a)는, 복수의 센서 용량 Cs1∼n 각각에 흐르는 검출 전류 Is1∼n' 외에, 기준 용량 CREF에 흐르는 기준 전류 IREF'를 평균화함으로써 평균 전류 IAVE를 생성하고, 평균 전류 IAVE를 복수의 적분용 캐패시터 CINT1∼n 및 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1 각각에 제2 방향에서 공급한다.
전류 평균화 회로(20a)는, 도 3의 전류 평균화 회로(20)의 구성 외에, 제8 트랜지스터 M8, 제9 트랜지스터 M9, 제10 트랜지스터 M10을 포함한다. 제10 트랜지스터 M10의 게이트는, 제6 트랜지스터 M6의 게이트와 접속된다. 제8 트랜지스터 M8은, 제10 트랜지스터 M10의 경로 상에 설치된다.
제9 트랜지스터 M9는, 제8 트랜지스터 M8과 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속되고, 그 드레인은, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1에 접속된다.
스탠바이 모드에서는, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1의 전압 Vsn+1에 기초하여, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부가 판정된다.
기준 용량 CREF는, 제어 IC(4)에 내장되며, 가변 용량으로서 구성되는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 전압 Vsn+1은, 기준 용량 CREF의 용량값과, 센서 용량 Cs의 평균 용량의 차분에 따른 값을 취한다. 따라서 기준 용량 CREF를 가변으로 함으로써, 전압 Vsn+1의 레인지를, 후단의 회로에 적합시킬 수 있다.
이상이 제어 IC(4a)의 구성이다. 계속해서 그 동작을 설명한다. 도 9는 도 7의 제어 IC(4a)의 스탠바이 모드의 동작을 도시하는 파형도이다.
스탠바이 모드에서, 시각 t2보다 전의 동작은, 도 4의 파형도와 마찬가지이다.
우선 버퍼(52)가 온 상태로 되어 기준 전압 VCM이 소정 레벨로 된다. 또한 모든 채널의 초기화 신호 VCM_SW가 어서트되어, 초기화 스위치 SW31∼n+1이 온한다(시각 t0). 이에 의해, 각 채널의 적분용 캐패시터 CINT1∼n+1의 전압 레벨이, 기준 전압 VCM으로 초기화된다. 적분용 캐패시터 CINT의 초기화가 종료되면, 기준 전압 VCM이 0V로 되어, 초기화 신호 VCM_SW가 니게이트되어, 초기화 스위치 SW31 ∼n+1이 오프된다.
계속해서, 리세트 신호 RST가 어서트되어, 리세트 스위치 SW11 ∼n 및 SW6이 온된다. 이에 의해 센서 용량 Cs1 ∼n의 전하가 제로로 되어, 초기화 된다(시각 t1). 그 후, 리세트 신호 RST가 니게이트되어, 리세트 스위치 SW11 ∼n 및 SW6이 오프된다.
계속해서 센스 신호 EVALB가 어서트(로우 레벨)되어, 센스 스위치 SW21∼n 및 SW7이 온된다. 그 결과, C/I 변환 회로(10i 및 11)는, 대응하는 센서 용량 Csi 및 기준 용량 CREF의 전위가 소정 레벨(Vdd-Vth)에 도달할 때까지, 센서 용량 Csi 및 기준 용량 CREF에 전류 ICHGi를 공급한다.
n+1 채널에 주목한다. 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1에 제1 방향에서 공급되는 전류 IREF는, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하고 있는지의 여부에 관계없이 일정값을 취한다. 한편, 제2 적분용 캐패시터 CINTn +1에 제2 방향에서 공급되는 전류 IAVE는, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부에 따라서 변화한다.
기준 용량 CREF가, 복수의 센서 용량 Cs의 평균값과 동일하면, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1의 충전 전류 IREF와 방전 전류 IAVE가 동일해지기 때문에, 그 전위 Vsn+1은, 기준 전압 VCM과 동일해진다. 또한 기준 용량 CREF가, 복수의 센서 용량 Cs의 평균값보다 크면, IREF>IAVE로 되어, 그 전위 Vsn+1은, 기준 전압 VCM보다 높아진다.
반대로 기준 용량 CREF가, 복수의 센서 용량 Cs의 평균값보다 작으면, IREF <IAVE로 되어, 그 전위 Vsn+1은 기준 전압 VCM보다 낮아진다.
여기서, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하면, 복수의 센서 용량 Cs 중 적어도 하나의 용량값이 증대되기 때문에, 복수의 센서 용량 Cs의 평균값도 증대된다. 따라서, 제2 적분용 캐패시터 CINTn+1의 전위 Vsn+1은, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하였는지의 여부에 따라서, 상이한 레벨을 취한다.
센스 신호 EVALB를 어서트한 후, 멀티플렉서(40a)의 스위치 AD_SWn+1이 온되고, 전압 Vsn +1이 A/D 컨버터 ADC2에 입력되어, 디지털값으로 변환된다. DSP(6)는,이 디지털값에 기초하여, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하고 있는지 판정하고, 접촉을 검출한 경우, 통상 모드로 이행한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 스탠바이 모드에서는, 스위치 AD_SW1∼AD_SWn은 항상 오프하고 있어, 멀티플렉서(40a)는 전압 Vsn +1을 고정적으로 선택한다. 따라서 스위치의 절환이 불필요하다. 또한, 버퍼 BUF1 ∼n을 동작시킬 필요가 없다. 또한, A/D 변환도, (n+1)채널의 1회만이어도 된다. 또한, 제어 IC(4)로부터 DSP(6)에 대하여 송신하는 데이터도, 1채널분이다. 이들의 것으로부터, 제어 IC(4)의 소비 전류를 대폭 삭감할 수 있다.
또한 DSP(6)에서도, 1채널분의 데이터에 따라서, 유저가 터치 패널(3)에 접촉하고 있는지를 판정할 수 있다. 이 판정은, DSP(6)로부터의 전압 Vsn+1에 따른 디지털 데이터를, 임계값과 비교하면 되어, 매우 간이한 처리이다. 따라서, DSP(6)의 연산량을 대폭 삭감할 수 있다.
(그 밖의 변형예)
실시 형태에서는, 센서 용량 Cs가 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치되는 터치 패널(3)을 예로 설명하였지만, C/V 변환 회로(100)의 적용은 그것에 한정되지 않는다. 예를 들면 C/V 변환 회로(100)는, X-Y형의 터치 패널에도 적용 가능하며, 이 경우, 복수의 행 센서 전극과, 복수의 열 센서 전극의 용량값을, 동시에 검출할 수 있다.
실시 형태에서 설명되는 C/V 변환 회로(100)는, 상하 반전해도 된다. 당업자이면, 이때에 P 채널 MOSFET와 N 채널 MOSFET를 적절히 치환하면 되는 것을 이해할 수 있다. 이때의 충전과 방전은 반대로 되지만, 본질적인 동작은 동일하다. 일부의 트랜지스터를, MOSFET 대신에, 바이폴라 트랜지스터로 치환해도 된다.
실시 형태에서는, 용량 전압 변환 회로(100)를 정전 용량의 변화를 이용한 입력 장치에 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 용량 전압 변환 회로(100)의 용도는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 캐패시터형 마이크로폰 등, 다이어프램 전극과 백 플레이트 전극에 의해 캐패시터가 형성되어, 음압에 의해 캐패시터의 정전 용량이 변화하는 마이크로폰에 적용할 수 있다.
또한, 용량 전압 변환 회로(100)는 매우 작은 정전 용량의 변화를 증폭하여 검출할 수 있기 때문에, 그 밖의 다양한 어플리케이션에 이용할 수 있다.
실시 형태에서는, 용량 전압 변환 회로(100)는 하나의 반도체 집적 회로 상에 일체 집적화되는 경우에 대하여 설명하였지만 이것에는 한정되지 않고, 각 회로 블록을 칩 부품이나 디스크리트 소자를 이용하여 구성해도 된다. 어느 블록을 집적할지는, 채용하는 반도체 제조 프로세스나 요구되는 코스트, 특성 등에 따라서 결정하면 된다.
실시 형태에 따른 입력 장치는, 실시 형태에서 설명한 휴대 전화 단말기 외에, 퍼스널 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistance), 디지털 스틸 카메라, CD 플레이어 등의 리모콘 등, 다양한 입력 장치를 구비하는 전자 기기에 이용할 수 있다.
1 : 전자 기기
2 : 입력 장치
3 : 터치 패널
4 : 제어 IC
5 : 손가락
6 : DSP
7 : LCD
100 : C/V 변환 회로
10 : C/I 변환 회로
20 : 전류 평균화 회로
30 : I/V 변환 회로
BUF : 버퍼
40 : 멀티플렉서
50 : A/D 컨버터
Cs : 센서 용량
CINT : 적분용 캐패시터
60 : 오프셋 캔슬 회로
M1 : 제1 트랜지스터
M2 : 제2 트랜지스터
M3 : 제3 트랜지스터
M4 : 제4 트랜지스터
M5 : 제5 트랜지스터
SW1 : 리세트 스위치
SW2 : 센스 스위치
SW3 : 초기화 스위치

Claims (33)

  1. 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는 용량 전압 변환 회로로서,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 센서 용량의 용량값에 따른 검출 전류를 생성하는, 복수의 용량 전류 변환 회로와,
    상기 복수의 용량 전류 변환 회로에 의해 생성되는 검출 전류를 평균화하고, 평균 전류를 생성하는 전류 평균화 회로와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 검출 전류와 상기 평균 전류와의 차분 전류를 전압으로 변환하는, 복수의 전류 전압 변환 회로
    를 구비하고,
    상기 용량 전류 변환 회로는,
    대응하는 센서 용량의 전하를 초기화하는 리세트 스위치와,
    대응하는 센서 용량과 고정 전압 단자의 사이에 설치된, MOSFET인 제1 트랜지스터와,
    상기 제1 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된 제2 트랜지스터와,
    상기 제1 트랜지스터에 의한 대응하는 센서 용량의 충전의 온, 오프를 절환하기 위한 센스 스위치
    를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터에 흐르는 전류를, 대응하는 센서 용량의 용량값에 따른 검출 전류로서 출력하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센스 스위치는, 대응하는 센서 용량과 상기 고정 전압 단자의 사이에, 상기 제1 트랜지스터와 직렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 평균화 회로는,
    각각이 상기 센서 용량마다, 대응하는 검출 전류에 따른 전류의 경로 상에 설치되며, 각각의 제어 단자가 공통으로 접속되어 있는, 복수의 제3 트랜지스터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 상기 제3 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된, 복수의 제4 트랜지스터
    를 포함하고, 각 제4 트랜지스터에 흐르는 전류를, 상기 평균 전류로서 출력하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 평균화 회로는,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 제1 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된, 복수의 제5 트랜지스터를 더 포함하고,
    각 제3 트랜지스터는, 대응하는 제5 트랜지스터의 경로 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 전압 변환 회로는, 그 일단의 전위가 고정되고, 상기 차분 전류에 의해 충방전되는 적분용 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전류 전압 변환 회로는,
    그 일단이 대응하는 상기 적분용 캐패시터와 접속되고, 그 타단에 기준 전압이 인가된 초기화 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 평균 전류에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부가 판정되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    기준 용량과,
    상기 용량 전류 변환 회로와 마찬가지로 구성되며, 상기 기준 용량의 용량값에 따른 기준 전류를 생성하는 제2 용량 전류 변환 회로와,
    상기 전류 전압 변환 회로와 마찬가지로 구성되며, 상기 기준 전류와 상기 평균 전류와의 차분 전류를 전압으로 변환하는, 제2 전류 전압 변환 회로를 더 구비하고,
    상기 전류 평균화 회로는, 상기 복수의 용량 전류 변환 회로에 의해 생성되는 검출 전류 외에, 상기 기준 전류를 평균화함으로써, 상기 평균 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 제2 전류 전압 변환 회로의 출력 전압에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부가 판정되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전류 전압 변환 회로의 출력 전압과, 상기 제2 전류 전압 변환 회로의 출력 전압을 받아, 하나를 선택하는 멀티플렉서와,
    상기 멀티플렉서에 의해 선택된 전압을, 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터를 더 구비하고,
    상기 멀티플렉서는, 상기 스탠바이 모드에서, 상기 제2 전류 전압 변환 회로의 출력만을 선택하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 전류 전압 변환 회로는, 상기 스탠바이 모드에서 정지하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기준 용량은, 가변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  13. 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는 용량 전압 변환 회로로서,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 센서 용량의 전하를 초기화하는 복수의 리세트 스위치와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단의 전위가 고정되는, 복수의 적분용 캐패시터와,
    상기 복수의 적분용 캐패시터 각각의 전압을 초기화하는 초기화 회로와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치된 복수의 커런트 미러 회로로서, 각각의 입력측의 제1 트랜지스터가, 대응하는 센서 용량과 접속되고, 각각의 출력측의 제2 트랜지스터에 흐르는 전류를, 대응하는 적분용 캐패시터에 제1 방향에서 공급하는, 복수의 커런트 미러 회로와,
    상기 복수의 센서 용량 각각에 흐르는 검출 전류의 평균 전류를 생성하고, 그 평균 전류를 상기 복수의 적분용 캐패시터 각각에 제2 방향에서 공급하는 전류 평균화 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전류 평균화 회로는,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 대응하는 커런트 미러 회로의 상기 제1 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된, 복수의 제5 트랜지스터와,
    각각이 대응하는 제5 트랜지스터 각각의 경로 상에 설치된, 복수의 제3 트랜지스터와,
    각각이 대응하는 제3 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속된, 복수의 제4 트랜지스터
    를 포함하고, 각 제4 트랜지스터에 흐르는 상기 평균 전류를, 대응하는 적분용 캐패시터에 공급하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 초기화 회로는,
    각각의 일단이 대응하는 상기 적분용 캐패시터와 접속되며, 각각의 타단에 기준 전압이 인가된, 복수의 초기화 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 평균 전류에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부가 판정되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    기준 용량과,
    상기 기준 용량의 전하를 초기화하는 제2 리세트 스위치와,
    상기 기준 용량에 대하여 설치되며, 그 일단의 전위가 고정되는, 제2 적분용 캐패시터와,
    상기 제2 적분용 캐패시터의 전압을 초기화하는 제2 초기화 회로와,
    그 입력측의 제1 트랜지스터가, 상기 기준 용량과 접속되며, 그 출력측의 제2 트랜지스터에 흐르는 전류를, 상기 제2 적분용 캐패시터에 제1 방향에서 공급하는, 제2 커런트 미러 회로를 더 구비하고,
    상기 전류 평균화 회로는, 상기 복수의 센서 용량 각각에 흐르는 검출 전류 외에, 상기 기준 용량에 흐르는 기준 전류를 평균화함으로써 상기 평균 전류를 생성하고, 그 평균 전류를 상기 복수의 적분용 캐패시터 및 상기 제2 적분용 캐패시터 각각에 제2 방향에서 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  18. 제17항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부가 판정되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 적분용 캐패시터의 전압과, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압을 받아, 하나를 선택하는 멀티플렉서와,
    상기 멀티플렉서에 의해 선택된 전압을, 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터를 더 구비하고,
    상기 멀티플렉서는, 상기 스탠바이 모드에서, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압만을 선택하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기준 용량은, 가변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  21. 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는 용량 전압 변환 회로로서,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단의 전위가 고정되어 있는, 복수의 적분용 캐패시터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 센서 용량과 병렬로 접속된, 복수의 리세트 스위치와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각의 일단이 대응하는 센서 용량과 접속되는, 복수의 센스 스위치와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 센스 스위치의 경로 상에 설치되는, 복수의 MOSFET인 제1 트랜지스터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각의 게이트가 대응하는 제1 트랜지스터의 게이트와 접속되고, 각각의 드레인이 대응하는 적분용 캐패시터와 접속되는, 복수의 MOSFET인 제2 트랜지스터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각의 게이트가 대응하는 제1 트랜지스터의 게이트와 접속되는 복수의 MOSFET인 제5 트랜지스터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 제5 트랜지스터의 경로 상에 설치된, 복수의 제3 트랜지스터와,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 제3 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속되고, 각각의 드레인이 대응하는 적분용 캐패시터에 접속되는, 복수의 제4 트랜지스터
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  22. 제21항에 있어서,
    기준 용량과,
    상기 기준 용량에 대하여 설치되며, 그 일단의 전위가 고정되는, 제2 적분용 캐패시터와,
    상기 기준 용량과 병렬로 접속된 제2 리세트 스위치와,
    그 일단이 상기 기준 용량과 접속되는 제2 센스 스위치와,
    상기 제2 센스 스위치의 경로 상에 설치되는, MOSFET인 제6 트랜지스터와,
    그 게이트가 상기 제6 트랜지스터의 게이트와 접속되며, 각각의 드레인이 상기 제2 적분용 캐패시터와 접속되는, MOSFET인 제7 트랜지스터와,
    그 게이트가 상기 제6 트랜지스터의 게이트와 접속되는 MOSFET인 제10 트랜지스터와,
    상기 제10 트랜지스터의 경로 상에 설치된 제8 트랜지스터와,
    상기 제8 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 형성하도록 접속되며, 그 드레인이 상기 제2 적분용 캐패시터에 접속되는, 제9 트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  23. 제22항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부가 판정되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 적분용 캐패시터의 전압과, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압을 받아, 하나를 선택하는 멀티플렉서와,
    상기 멀티플렉서에 의해 선택된 전압을, 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터를 더 구비하고,
    상기 멀티플렉서는, 상기 스탠바이 모드에서, 상기 제2 적분용 캐패시터의 전압만을 선택하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 용량은, 가변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  26. 제1항, 제2항, 제13항, 제14항 및 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각이 상기 센서 용량마다 설치되며, 각각이 대응하는 센서 용량이 접속되는 노드에 소정 기간, 소정의 전류를 공급하는, 복수의 오프셋 캔슬 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 오프셋 캔슬 회로는,
    소정의 기준 전류를 생성하는 전류원과,
    상기 기준 전류를 카피하여, 상기 노드에 공급하는 커런트 미러 회로와,
    상기 커런트 미러 회로의 출력 전류의 경로 상에 설치되며, 상기 소정 기간 온(on)하는 캔슬용 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  28. 제1항, 제2항, 제13항, 제14항 및 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 반도체 집적 회로 상에 일체 집적화된 것을 특징으로 하는 용량 전압 변환 회로.
  29. 복수의 센서 용량과,
    상기 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는, 제1항, 제2항, 제13항, 제14항 및 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 용량 전압 변환 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 복수의 센서 용량은, 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  31. 제29항에 기재된 입력 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  32. 복수의 센서 용량 각각의 용량값을 전압으로 변환하는 방법으로서,
    각 센서 용량의 전하를 초기화하는 스텝과,
    각 센서 용량에 대하여, 각각의 전압이 소정 레벨에 도달할 때까지 제1 전류를 공급하는 스텝과,
    각 센서 용량마다 설치된 적분용 용량에, 대응하는 제1 전류에 따른 제2 전류를 제1 방향에서 공급함과 함께, 각 적분용 용량에, 복수의 제2 전류의 평균 전류를 제2 방향에서 공급하는 스텝과,
    각 적분용 용량에 생기는 전압을, 대응하는 용량에 따른 검출 전압으로 하는 스텝
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 복수의 제2 전류의 평균 전류에 기초하여, 유저가 복수의 센서 용량 중 적어도 하나에 접촉하였는지의 여부를 판정하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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