KR20180002039A

KR20180002039A - 반도체 장치, 위치 검출 장치 및 반도체 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20180002039A
Application number: KR1020170079521A
Authority: KR
Inventors: 마사또 히라이; 고스께 후와
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-01-05
Also published as: TW201800924A; US20170371478A1; JP6606024B2; CN107544703B; US10488973B2; CN107544703A; JP2018005326A

Abstract

위치 지시기의 검출과 터치 키에의 터치의 검출이라는 2개의 기능을, 실장 면적 및 칩 면적을 증가시키지 않고, 1개의 IC로 실현하는 것이다. 센서(20)가 복수의 센서 코일을 포함하는 경우, 수신부(13)는 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 위치 지시기로부터 신호를 수신하고, 연산 회로(14)는 복수의 센서 코일을 각각 통해 수신부(13)에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다. 센서(20)가 센서 용량을 포함하는 경우, 송신부(12)는 센서 용량에 신호를 출력하고, 수신부(13)는 센서 용량과 송신부(12)의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 연산 회로(14)는 수신부(13)에 의해 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

Description

반도체 장치, 위치 검출 장치 및 반도체 장치의 제어 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE, POSITION DETECTION DEVICE, AND CONTROL METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치, 위치 검출 장치 및 반도체 장치의 제어 방법에 관한 것이며, 예를 들어 위치 검출기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출함과 함께 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치에 적합하게 이용할 수 있는 것이다.

전자 유도(EMR : Electro Magnetic Resonance)식의 위치 검출 장치 및 위치 지시기(대표적으로는 펜)가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

특허문헌 1에 의하면, 위치 검출 장치는, 하우징 내에 있는 복수의 루프 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 루프 코일을 통해, 위치 지시기와의 사이에서 전자 유도에 의해 신호를 송수신하고, 위치 지시기로부터 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 산출한다. 위치 검출 장치는, 산출된 진폭값 및 위상값을 사용하여, 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다.

일본 특허 공개 제2003-067124호 공보

최근, 스마트폰 등의 휴대 단말기 중에는, 전자 유도식의 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하는 기능과, 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 기능의 2개의 기능을 구비한 것이 있다. 이와 같은 휴대 단말기에 있어서, 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하는 방법으로서는, 상술한 특허문헌 1에 기재된 방법을 들 수 있다. 한편, 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 방법으로서는, 직렬 저항 분압 비교 방식이라 불리는 방법을 들 수 있다.

직렬 저항 분압 비교 방식은, 터치 키에 대응하는 위치에 센서 용량을 설치하고, 충전용 콘덴서를 서서히 방전하여, 전하를 센서 용량 및 비교용 콘덴서로 이동시키고, 센서 용량과 비교용 콘덴서에 의해 분압된 전압을, 기준 전압 미만으로 될 때까지 반복 측정한다. 여기서, 터치 키가 터치되면, 그 터치 키에 대응하는 센서 용량의 용량값이 증가한다. 그러면, 상술한 분압된 전압은 저하되고, 반복 횟수는 감소한다. 이것을 이용하여, 반복 횟수를 역치와 비교함으로써, 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

그런데, 종래는, 상술한 2개의 기능은 각각 개별의 회로로 실현되었다. 즉, IC(Integrated circuit)가 2개 필요하였다. 그러나, 휴대 단말기에는, IC를 실장하는 실장 면적이 적기 때문에, 2개의 IC를 실장할 수 없는 경우에는, 2개의 기능을 실현하는 것이 곤란해졌다. 또한, 2개의 기능을 각각 실현하는 2개의 회로를 1개의 IC에 탑재하면, IC 상의 칩 면적이 증대되고, 결과적으로 IC가 커져 버린다. 어느 경우도 2개의 기능을 실현하기 위해서는 면적이 문제로 되었다.

그 밖의 과제와 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

일 실시 형태에 따르면, 반도체 장치는, 센서가 복수의 센서 코일을 포함하는 경우, 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 위치 지시기로부터 신호를 수신하고, 복수의 센서 코일을 각각 통해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다. 또한, 반도체 장치는, 센서가 센서 용량을 포함하는 경우, 송신부로부터 센서 용량에 신호를 출력하고, 센서 용량과 송신부의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

상기 일 실시 형태에 따르면, 상술한 과제의 해결에 공헌할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 위치 검출 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 실시 형태에 따른 전류 드라이버의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 3은 실시 형태에 따른 CAL용 전류 드라이버 및 전류-전압 변환 회로의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 코일의 구동 동작의 개략적인 흐름의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 코일의 구동 시에 있어서의 캘리브레이션 동작의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 코일의 구동 시에 있어서의 전자 유도 펜과의 송신 동작의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 코일의 구동 시에 있어서의 전자 유도 펜과의 수신 동작의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 용량의 구동 동작의 개략적인 흐름의 일례를 도시하는 도면.
도 9는 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 센서 용량의 구동 시에 있어서의 센서 용량의 용량값의 검출 동작의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 실시 형태에 따른 반도체 장치에 의한 터치 키에의 터치의 유무의 판정 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 실시 형태에 따른 위치 검출 장치를 실장한 휴대 단말기의 외관 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 실시 형태에 따른 위치 검출 장치를 실장한 휴대 단말기의 내부 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 13은 실시 형태에 따른 위치 검출 장치를 실장한 휴대 단말기에 의한 센서 코일 및 센서 용량의 구동 동작의 개략적인 흐름의 일례를 도시하는 도면.
도 14는 실시 형태에 따른 위치 검출 장치를 실장한 휴대 단말기의 내부 구성의 다른 예를 도시하는 도면.
도 15는 실시 형태에 따른 위치 검출 장치를 실장한 휴대 단말기의 내부 구성의 또 다른 예를 도시하는 도면.

<실시 형태>

이하, 실시 형태에 대하여 설명한다. 설명의 명확화를 위해, 이하의 기재 및 도면은, 적절히, 생략 및 간략화가 이루어져 있다. 또한, 다양한 처리를 행하는 기능 블록으로서 도면에 기재되는 각 요소는, 하드웨어적으로는, CPU(Central Processing Unit), 메모리, 그 밖의 회로를 포함할 수 있고, 소프트웨어적으로는, 메모리에 로드된 프로그램 등에 의해 실현된다. 따라서, 이들 기능 블록이 하드웨어만, 소프트웨어만, 또는 그들의 조합에 의해 다양한 형태로 실현할 수 있는 것은 당업자에게는 이해되는 바이며, 어느 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일한 부호가 붙여져 있고, 필요에 따라서 중복 설명은 생략된다.

또한, 상술한 프로그램은, 다양한 타입의 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)를 사용하여 저장되어, 컴퓨터에 공급할 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는, 다양한 타입의 실체가 있는 기록 매체(tangible storage medium)를 포함한다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는, 자기 기록 매체(예를 들어 플렉시블 디스크, 자기 테이프, 하드디스크 드라이브), 광자기 기록 매체(예를 들어 광자기 디스크), CD-ROM(Read Only Memory), CD-R, CD-R/W, 반도체 메모리(예를 들어, 마스크 ROM, PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), 플래시 ROM, RAM(Random Access Memory))를 포함한다. 또한, 프로그램은, 다양한 타입의 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체(transitory computer readable medium)에 의해 컴퓨터에 공급되어도 된다. 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는, 전기 신호, 광 신호 및 전자파를 포함한다. 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는, 전선 및 광 파이버 등의 유선 통신로, 또는 무선 통신로를 통해, 프로그램을 컴퓨터에 공급할 수 있다.

<위치 검출 장치(500)의 구성>

먼저, 도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 위치 검출 장치(500)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 위치 검출 장치(500)는 IC 등인 반도체 장치(10)와, N(N은 1 이상의 정수)채널분의 N개의 센서(20-1∼20-N)(이하, 어느 센서인지 특정하지 않는 경우에는 센서(20)라 칭함)를 구비하고 있다.

센서(20-1∼20-N)는 센서 코일 또는 센서 용량을 포함한다. 센서(20-1∼20-N)는, 모두가 센서 코일이어도 되고, 모두가 센서 용량이어도 된다. 또는, 센서(20-1∼20-N)는, 센서 코일 및 센서 용량이 혼재되어 있어도 된다. 예를 들어, N을 42로 한 경우, 40개의 센서(20)를 센서 코일로 하고, 2개의 센서(20)를 센서 용량으로 하는 것이 가능하다. 단, 혼재되는 경우도, 센서 코일 및 센서 용량은, 상이한 채널이 할당되고, 상이한 입출력 단자(15-1∼15-N)에 접속할 필요가 있다.

센서 코일은, 위치 지시기로서의 전자 유도 펜(30)(도 6 및 도 7 참조)과의 사이에서 전자 유도에 의해 신호를 송수신하는 것이며, 예를 들어 루프 코일이다. 센서 코일은, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치를 검출하는 위치 검출 방향으로 매트릭스 형상으로 설치된다. 그 때문에, 센서(20-1∼20-N)에 센서 코일을 포함시키는 경우에는, 복수개의 센서 코일을 설치한다.

반도체 장치(10)는 센서(20-1∼20-N)가 센서 코일을 포함하는 경우, 센서 코일을 구동하여, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다.

센서 용량은, 터치 키(도시하지 않음)에 대응하는 위치에 설치되는 것이며, 대응하는 터치 키가 터치되면 용량값이 변화된다(증가된다). 그 때문에, 센서(20-1∼20-N)에 센서 용량을 포함시키는 경우에는, 터치 키의 개수분의 센서 용량을 설치한다. 즉, 센서 용량은, 터치 키의 개수에 따라서 1개 이상을 설치한다. 센서 용량은, 터치 키가 터치되면 용량값이 변화되는 것이면 되고, 터치 키 전용의 센서 용량에 한정되지는 않는다. 또한, 터치 키에는 고유의 동작이 할당되어 있고, 터치 키가 터치되면, 그 터치 키에 할당된 고유의 동작이 행해진다.

반도체 장치(10)는 센서(20-1∼20-N)가 센서 용량을 포함하는 경우, 센서 용량을 구동하여, 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

<반도체 장치(10)의 구성>

반도체 장치(10)는 제어 회로(11)와, 송신부(12)와, 수신부(13)와, 연산 회로(14)와, N개의 입출력 단자(15-1∼15-N)(이하, 어느 입출력 단자인지 특정하지 않는 경우에는 입출력 단자(15)라 칭함)를 구비하고 있다.

입출력 단자(15-1∼15-N)는, 센서(20-1∼20-N)의 각각에 대응하여 설치되어, 대응하는 센서(20)에 접속된다.

송신부(12)는 신호 생성기(121)와, N개의 송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N)(이하, 어느 송신 채널 선택 스위치인지 특정하지 않는 경우에는 송신 채널 선택 스위치(122)라 칭함)와, N개의 전류 드라이버(123-1∼123-N)(이하, 어느 전류 드라이버인지 특정하지 않는 경우에는 전류 드라이버(123)라 칭함)와, 캘리브레이션(Calibration. 이하, CAL이라 적절히 칭함)용 송신 스위치(124)와, CAL용 전류 드라이버(125)와, 전류-전압 변환 회로(126)와, CAL용 수신 스위치(127)를 구비하고 있다. 또한, 전류 드라이버(123)는 제2 전류 드라이버의 일례이며, CAL용 전류 드라이버(125)는 제1 전류 드라이버의 일례이다.

신호 생성기(121)는 전압 정현파 신호를 생성한다.

송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N)는, 센서(20-1∼20-N)의 각각에 대응하여 설치된다. 전자 유도 펜(30)과의 송신 동작 시에, 송신부(12)에 의해 센서(20-1∼20-N) 중 1개가 선택되면, 선택된 센서(20)에 대응하는 송신 채널 선택 스위치(122)가 ON(폐쇄 상태)으로 된다. 이에 의해, 선택된 센서(20)에 대응하는 전류 드라이버(123)의 입력과 신호 생성기(121)의 출력이 접속된다.

전류 드라이버(123-1∼123-N)는, 센서(20-1∼20-N)의 각각에 대응하여 설치된다. 전류 드라이버(123-1∼123-N)는, 신호 생성기(121)에 접속되면, 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호를 전류 정현파 신호로 변환하고, 변환된 전류 정현파 신호를, 대응하는 센서(20)에 입출력 단자(15)를 통해 출력한다.

CAL용 송신 스위치(124)는 캘리브레이션 동작 시 및 터치 키의 검출 동작 시에, ON(폐쇄 상태)으로 된다. 이에 의해, CAL용 전류 드라이버(125)의 입력과 신호 생성기(121)의 출력이 접속된다.

CAL용 전류 드라이버(125)는 신호 생성기(121)에 접속되면, 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호를 전류 정현파 신호로 변환하고, 변환된 전류 정현파 신호를 전류-전압 변환 회로(126)에 출력한다.

전류-전압 변환 회로(126)는 CAL용 전류 드라이버(125)로부터 출력된 전류 정현파 신호를 전압 정현파 신호로 변환하고, 변환된 전압 정현파 신호를 CAL용 수신 스위치(127)에 출력한다.

CAL용 수신 스위치(127)는 캘리브레이션 동작 시 및 터치 키의 검출 동작 시에, ON(폐쇄 상태)으로 된다. 이에 의해, 수신부(13) 내의 프리앰프(132)의 입력과 전류-전압 변환 회로(126)의 출력이 접속된다.

수신부(13)는 N개의 수신 채널 선택 스위치(131-1∼131-N)(이하, 어느 수신 채널 선택 스위치인지 특정하지 않는 경우에는 수신 채널 선택 스위치(131)라 칭함)와, 프리앰프(132)와, A/D 컨버터(Analog-to-digital converter. 이하, ADC라 칭함)(133)를 구비하고 있다.

수신 채널 선택 스위치(131-1∼131-N)는, 센서(20-1∼20-N)의 각각에 대응하여 설치된다. 전자 유도 펜(30)과의 수신 동작 시 및 터치 키의 검출 동작 시에, 수신부(13)에 의해 센서(20-1∼20-N) 중 1개가 선택되면, 선택된 센서(20)에 대응하는 수신 채널 선택 스위치(131)가 ON(폐쇄 상태)으로 된다. 이에 의해, 선택된 센서(20)와 프리앰프(132)의 입력이, 입출력 단자(15)를 통해 접속된다.

프리앰프(132)는 선택된 센서(20)에 접속되면, 선택된 센서(20)에 의해 수신된 전압 정현파 신호를 증폭하여 ADC(133)에 출력한다. 또한, 프리앰프(132)는 전류-전압 변환 회로(126)에 접속되면, 전류-전압 변환 회로(126)에 의해 변환된 전압 정현파 신호를 증폭하여 ADC(133)에 출력한다. 또한, 프리앰프(132)는 선택된 센서(20) 및 전류-전압 변환 회로(126)에 접속되면, 선택된 센서(20)와 전류-전압 변환 회로(126)의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 입력된 전압 정현파 신호를 증폭하여 ADC(133)에 출력한다.

ADC(133)는, 프리앰프(132)로부터 출력된 전압 정현파 신호를 디지털화하고, 디지털화된 정현파 디지털 신호를 연산 회로(14)에 출력한다.

연산 회로(14)는 ADC(133)로부터 출력된 정현파 디지털 신호에 대해, DFT(Discrete Fourier Transform : 이산 푸리에 변환) 등의 연산을 행한다. 연산 회로(14)는 연산 결과를 기초로, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하거나, 터치 키에의 터치의 유무를 검출하거나 한다. 이 검출 방법의 상세는 후술한다.

제어 회로(11)는 반도체 장치(10) 내의 요소를 제어한다. 예를 들어, 제어 회로(11)는 송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N), CAL용 송신 스위치(124), CAL용 수신 스위치(127) 및 수신 채널 선택 스위치(131-1∼131-N)의 ON(폐쇄 상태)/OFF(개방 상태)를 제어한다.

<전류 드라이버(123-1∼123-N)의 구성>

다음에, 도 2를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 전류 드라이버(123-1∼123-N)의 구성에 대하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전류 드라이버(123-1∼123-N)는, 분리 회로(1231)와, 오피 앰프(연산 증폭기)(1232, 1235)와, 드라이버 트랜지스터(1233, 1236)와, 저항 소자(1234, 1237)를 구비하고 있다.

분리 회로(1231)는 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호를 정의 반파 신호와 부의 반파 신호로 분리하고, 정과 부의 반파 신호 중 한쪽을 오피 앰프(1232)에 출력하고, 다른 쪽을 오피 앰프(1235)에 출력한다.

오피 앰프(1232)는 분리 회로(1231)로부터 출력된 반파 신호에 상당하는 전압이 저항 소자(1234)의 하단에 나타나도록 제어한다. 저항 소자(1234)에는, 발생한 전위차를 각각의 저항값으로 제산한 전류가 흐른다.

오피 앰프(1235)는 분리 회로(1231)로부터 출력된 반파 신호에 상당하는 전압이 저항 소자(1237)의 상단에 나타나도록 제어한다. 저항 소자(1237)에는, 발생한 전위차를 각각의 저항값으로 제산한 전류가 흐른다.

저항 소자(1234, 1237)에 흐르는 전류는, 드라이버 트랜지스터(1233, 1236)를 각각 통해, 드라이버 트랜지스터(1233)와 드라이버 트랜지스터(1236)의 접속점에서 합성된다. 이 합성된 전류는, 후단의 대응하는 센서(20)에 전류 정현파 신호로서 출력된다.

또한, 도 2에 도시된 전류 드라이버(123-1∼123-N)의 구성은 일례이며, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.

<CAL용 전류 드라이버(125) 및 전류-전압 변환 회로(126)의 구성>

다음에, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 CAL용 전류 드라이버(125) 및 전류-전압 변환 회로(126)의 구성에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, CAL용 전류 드라이버(125)는 도 2에 도시된 전류 드라이버(123-1∼123-N)의 구성과 마찬가지이다. 즉, CAL용 전류 드라이버(125)는 도 2에 도시된 분리 회로(1231), 오피 앰프(1232, 1235), 드라이버 트랜지스터(1233, 1236) 및 저항 소자(1234, 1237)에 각각 상당하는, 분리 회로(1251), 오피 앰프(1252, 1255), 드라이버 트랜지스터(1253, 1256) 및 저항 소자(1254, 1257)를 구비하고 있다.

전류-전압 변환 회로(126)는 CAL용 전류 드라이버(125)로부터 출력된 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항 소자(1261)를 구비하고 있다.

또한, 도 3에 도시된 CAL용 전류 드라이버(125) 및 전류-전압 변환 회로(126)의 구성은 일례이며, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.

<센서 코일(21)의 구동 동작>

이하, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 센서(20)로서의 센서 코일을 구동하여, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하는 동작에 대하여 설명한다. 여기에서는, 센서(20-1∼20-N)는 모두 센서 코일인 것으로 하고, 센서(20-1∼20-N)를, 편의를 위해, 센서 코일(21-1∼21-N)(이하, 어느 센서 코일인지 특정하지 않는 경우에는 센서 코일(21)이라 칭함)이라 칭한다.

<센서 코일(21)의 구동 동작의 개략적인 흐름>

먼저, 도 4를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 코일(21)의 구동 동작의 개략적인 흐름에 대하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 장치(10)는 신호의 진폭 기준값 및 위상 기준값을 구하기 위해 캘리브레이션을 행한다. 계속해서, 반도체 장치(10)는 N채널분의 N개의 센서 코일(21-1∼21-N)을 1개씩 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일(21)과 전자 유도 펜(30) 사이에서 전자 유도에 의해 신호를 송수신하고, 선택된 센서 코일(21)을 통해 전자 유도 펜(30)으로부터 수신부(13)에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 산출한다. N개의 센서 코일(21-1∼21-N)의 각각의 송수신이 완료된 후, 반도체 장치(10)는 캘리브레이션에 의해 얻어진 위상 기준값과, 센서 코일(21-1∼21-N)의 각각에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다.

<센서 코일(21)의 구동 시에 있어서의 캘리브레이션 동작>

다음에, 도 5를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 코일(21)의 구동 시에 있어서의 캘리브레이션 동작에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 동작 시에는, 송신부(12)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, CAL용 송신 스위치(124) 및 CAL용 수신 스위치(127)를 ON(폐쇄 상태)으로 한다. 이때, 제어 회로(11)는 이 이외의 송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N) 및 수신 채널 선택 스위치(131-1∼131-N)에 대해서는, 모두 OFF(개방 상태)로 제어한다.

이 상태에서, 신호 생성기(121)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 전압 정현파 신호를 생성한다. 그러면, 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호는, CAL용 전류 드라이버(125)에 의해 전류 정현파 신호로 변환되고, 전류-전압 변환 회로(126)에 의해 전압 정현파 신호로 재변환되고, 변환된 전압 정현파 신호가 수신부(13)에 입력된다.

수신부(13)에 입력된 전압 정현파 신호는, 프리앰프(132)에 의해 증폭되고, ADC(133)에 의해 정현파 디지털 신호로 변환된다. 연산 회로(14)는 ADC(133)에 의해 변환된 정현파 디지털 신호에 대하여 DFT를 행함으로써, 송신부(12)로부터 입력된 신호의 진폭값 및 위상값을 산출하고, 산출된 진폭값 및 위상값을 각각 진폭 기준값 및 위상 기준값으로서 유지한다. 또한, 이와 같은 진폭값 및 위상값의 산출 방법의 상세는, 예를 들어 일본 특허 공개 평3-147012호 공보에 이미 개시되어 있기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.

<센서 코일(21)의 구동 시에 있어서의 전자 유도 펜(30)과의 송수신 동작>

다음에, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 코일(21)의 구동 시에 있어서의 전자 유도 펜(30)과의 송수신 동작에 대하여 설명한다. 또한, 도 6 및 도 7은 제1 채널의 센서 코일(21-1)을 선택한 경우의 전자 유도 펜(30)과의 송수신 동작을 도시하고 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전자 유도 펜(30)은 코일과 가변 용량이 병렬 접속된 펜 회로를 내장하고 있다. 이 가변 용량은 펜 끝에 필압이 가해지면 용량이 변화된다. 즉, 전자 유도 펜(30)은 펜 끝에 필압이 가해지면, 공진 주파수가 변화되는 구성으로 되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 센서 코일(21-1)에 의한 전자 유도 펜(30)과의 송신 동작 시에는, 송신부(12)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 센서 코일(21-1)을 선택하고, 선택된 센서 코일(21-1)에 대응하는 송신 채널 선택 스위치(122-1)를 ON(폐쇄 상태)으로 한다. 이때, 제어 회로(11)는 이 이외의 송신 채널 선택 스위치(122-2∼122-N), CAL용 송신 스위치(124), CAL용 수신 스위치(127) 및 수신 채널 선택 스위치(131-1∼131-N)에 대해서는, 모두 OFF(개방 상태)로 제어한다.

이 상태에서, 신호 생성기(121)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 전압 정현파 신호를 생성한다. 그러면, 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호는, 전류 드라이버(123-1)에 의해 전류 정현파 신호로 변환되고, 입출력 단자(15-1)를 통해, 센서 코일(21-1)에 출력된다.

이때, 전자 유도 펜(30)을 위치 검출 장치(500)에 근접시키면, 센서 코일(21-1)을 1차 코일, 전자 유도 펜(30)을 2차 코일로 하여 전자 유도가 발생한다. 그 때문에, 전자 유도 펜(30)에는, 내장된 펜 회로의 코일과 가변 용량에 따른 공진 주파수의 전압이 발생한다. 이것에 이어서, 센서 코일(21-1)에 의한 수신 동작을 행한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 센서 코일(21-1)에 의한 전자 유도 펜(30)과의 수신 동작 시에는, 수신부(13)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 송신부(12)에 의해 선택된 센서 코일(21-1)을 선택하고, 선택된 센서 코일(21-1)에 대응하는 수신 채널 선택 스위치(131-1)를 ON(폐쇄 상태)으로 한다. 이때, 제어 회로(11)는 이 이외의 송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N), CAL용 송신 스위치(124), CAL용 수신 스위치(127) 및 수신 채널 선택 스위치(131-2∼131-N)에 대해서는, 모두 OFF(개방 상태)로 제어한다.

이 시점에서는, 전자 유도 펜(30)에는, 상술한 바와 같이, 전압이 발생하고 있다. 그 때문에, 이번에는, 전자 유도 펜(30)을 1차 코일, 센서 코일(21-1)을 2차 코일로 하여 전자 유도가 발생한다. 전자 유도에 의해 발생한 전압은, 전압 정현파 신호로서, 센서 코일(21-1)에 의해 수신되고, 입출력 단자(15-1)를 통해, 수신부(13)에 입력된다.

수신부(13)에 입력된 전압 정현파 신호는, 프리앰프(132)에 의해 증폭되고, ADC(133)에 의해 정현파 디지털 신호로 변환된다. 연산 회로(14)는 ADC(133)에 의해 변환된 정현파 디지털 신호에 대하여 DFT를 행함으로써, 센서 코일(21-1)에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 산출한다.

<센서 코일(21)의 구동 시에 있어서의 전자 유도 펜(30)의 검출 동작>

연산 회로(14)는 N개의 센서 코일(21-1∼21-N)의 각각의 송수신 동작이 완료된 후, 각각의 송수신 동작에 의해 얻어진 진폭값을 사용하여, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표를 검출하고, 또한, 각각의 송수신 동작에 의해 얻어진 위상값과 캘리브레이션 동작에 의해 얻어진 위상 기준값의 위상차를 사용하여, 전자 유도 펜(30)의 필압을 검출한다.

예를 들어, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표는, 센서 코일(21)과 전자 유도 펜(30)이 근접하면 진폭값이 커진다는 성질을 이용하여 검출할 수 있다. 이와 같은 검출 방법으로서는 다양한 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 먼저, N개의 센서 코일(21-1∼21-N) 모두에서 송수신 동작을 행하고(올 스캔), 계속해서, 올 스캔에서 진폭값이 컸던 센서 코일(21)과 그 주변의 센서 코일(21)에서만 송수신 동작을 행하고(섹터 스캔), 섹터 스캔에서 얻어진 진폭값을 사용하여, 좌표를 검출할 수 있다.

한편, 위상값은, 진폭값과는 달리, 센서 코일(21) 간에서 마찬가지의 값을 나타낸다. 그 때문에, 전자 유도 펜(30)의 필압은, 임의의 센서 코일(21)의 송수신 동작에 의해 얻어진 위상차를 사용하여, 검출하면 된다. 그 때문에, 전자 유도 펜(30)의 필압은, 예를 들어 섹터 스캔에 의해 얻어진 위상차만을 사용하여 검출할 수 있다.

이상의 센서 코일(21)의 구동 동작은, 전자 유도식의 위치 검출 장치용의 종래의 반도체 장치의 동작과 마찬가지이다.

즉, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)는, 종래의 반도체 장치와 마찬가지의 구성을 구비하고, 종래의 반도체 장치와 마찬가지의 동작에 의해, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다. 이것 외에, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)는 이하와 같이 하여, 터치 키에의 터치의 유무도 검출하는 것이 가능하다.

<센서 용량(22)의 구동 동작>

다음에, 센서(20)로서의 센서 용량을 구동하여, 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 동작에 대하여 설명한다. 여기에서는, 센서(20-1∼20-N)는 모두 센서 용량인 것으로 하고, 센서(20-1∼20-N)를, 편의를 위해, 센서 용량(22-1∼22-N)(이하, 어느 센서 용량인지 특정하지 않는 경우에는 센서 용량(22)이라 칭함)이라 칭한다.

<센서 용량(22)의 구동 동작의 개략적인 흐름>

먼저, 도 8을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 용량(22)의 구동 동작의 개략적인 흐름에 대하여 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 장치(10)는 신호의 진폭 기준값 및 위상 기준값을 구하기 위해 캘리브레이션을 행한다. 계속해서, 반도체 장치(10)는 N채널분의 N개의 센서 용량(22-1∼22-N)을 1개씩 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 용량(22)에 송신부(12)로부터 신호를 출력하고, 선택된 센서 용량(22)과 송신부(12)의 접속점에서 발생한 신호를 수신부(13)에 의해 입력하고, 수신부(13)에 의해 입력된 신호의 위상값을 산출한다.

그리고, 반도체 장치(10)는 산출된 위상값과 캘리브레이션에 의해 얻어진 위상 기준값의 위상차를 사용하여, 선택된 센서 용량(22)의 용량값의 변화의 유무, 즉, 선택된 센서 용량(22)에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

<센서 용량(22)의 구동 시에 있어서의 캘리브레이션 동작>

본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 용량(22)의 구동 시에 있어서의 캘리브레이션 동작은, 도 5를 사용하여 설명한 캘리브레이션 동작과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

<센서 용량(22)의 구동 시에 있어서의 용량값의 검출 동작>

다음에, 도 9를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)에 의한 센서 용량(22)의 구동 시에 있어서의 센서 용량(22)의 용량값의 검출 동작에 대하여 설명한다. 또한, 도 9는 제1 채널의 센서 용량(22-1)을 선택한 경우의 센서 용량(22-1)의 용량값의 검출 동작을 도시하고 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 센서 용량(22-1)의 용량값의 검출 동작 시에는, 송신부(12)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, CAL용 송신 스위치(124) 및 CAL용 수신 스위치(127)를 ON(폐쇄 상태)으로 한다. 또한, 수신부(13)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 센서 용량(22-1)을 선택하고, 선택된 센서 용량(22-1)에 대응하는 수신 채널 선택 스위치(131-1)를 ON(폐쇄 상태)으로 한다. 이때, 제어 회로(11)는 이 이외의 송신 채널 선택 스위치(122-1∼122-N) 및 수신 채널 선택 스위치(131-2∼131-N)에 대해서는, 모두 OFF(개방 상태)로 제어한다.

이 상태에서, 신호 생성기(121)는 제어 회로(11)의 제어 하에서, 전압 정현파 신호를 생성한다. 그러면, 신호 생성기(121)에 의해 생성된 전압 정현파 신호는, CAL용 전류 드라이버(125)에 의해 전류 정현파 신호로 변환되고, 전류-전압 변환 회로(126)에 의해 전압 정현파 신호로 재변환되고, 변환된 전압 정현파 신호는, 입출력 단자(15-1)를 통해, 센서 용량(22-1)에 출력된다. 이때, CAL용 수신 스위치(127)의 ON 저항과 센서 용량(22-1)에 의해 LPF(Low Pass Filter : 로우 패스 필터)가 구성된다. 그 때문에, LPF의 특성에 따라서, 센서 용량(22-1)과 송신부(12)의 접속점에서 발생한, A점의 전압 정현파 신호의 위상이 변화된다.

A점의 전압 정현파 신호는, 프리앰프(132)에 의해 증폭되고, ADC(133)에 의해 정현파 디지털 신호로 변환된다. 연산 회로(14)는 ADC(133)에 의해 변환된 정현파 디지털 신호에 대하여 DFT를 행함으로써, A점의 전압 정현파 신호의 위상값을 산출하고, 또한, 산출된 위상값과 캘리브레이션 동작에 의해 얻어진 위상 기준값의 위상차를 산출한다.

여기서, 센서 용량(22-1)에 대응하는 터치 키가, 손가락(40) 등에 의해 터치되면, 센서 용량(22-1)의 용량값이 변화된다(증가된다). 그러면, 센서 용량(22-1)과 CAL용 수신 스위치(127)의 ON 저항으로 구성되는 LPF의 주파수 특성이 변화되기 때문에, 상기에서 산출된 위상차도 변화된다. 센서 용량(22-1)의 용량값과 위상차의 관계는, 예를 들어 도 10과 같이 된다. 그 때문에, 상술한 위상차를 산출함으로써, 센서 용량(22-1)의 용량값을 검출할 수 있다.

<센서 용량(22)의 구동 시에 있어서의 터치 키의 검출 동작>

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 위상차를 산출함으로써, 센서 용량(22-1)의 용량값을 검출할 수 있다. 바꿔 말하면, 센서 용량(22-1)의 용량값의 변화를 위상차로서 검출할 수 있다.

따라서, 연산 회로(14)는 상기에서 산출된 위상차를 기초로, 센서 용량(22-1)의 용량값의 변화의 유무, 즉, 센서 용량(22-1)에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다. 예를 들어, 연산 회로(14)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기에서 산출된 위상차를 미리 설정된 역치와 비교함으로써, 터치 키에의 터치의 유무를 판정한다. 구체적으로는, 위상차가 역치 이상이면, 터치 키가 터치되었다고 판정하고, 위상차가 역치 미만이면 터치 키가 터치되지 않았다고 판정한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, LPF를 구성하는 저항 성분이 CAL용 수신 스위치(127)의 ON 저항인 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되지는 않는다. LPF를 구성하는 저항 성분은, 전류-전압 변환 회로(126)의 저항 성분이어도 되고, 송신부(12)의 출력단의 선로 상의 기생 저항 성분이어도 된다.

<위치 검출 장치(500)를 실장한 휴대 단말기(600)의 구성>

본 실시 형태에 따른 위치 검출 장치(500)는, 예를 들어 스마트폰 등의 휴대 단말기에 실장할 수 있다.

따라서, 다음에 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 위치 검출 장치(500)를 실장한 휴대 단말기(600)의 구성에 대하여 설명한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 위치 검출 장치(500)를 실장한 휴대 단말기(600)는, 예를 들어 디스플레이 화면(601)을 구비하는 스마트폰 등의 단말기이다. 또한, 휴대 단말기(600)는 디스플레이 화면(601)에 상당하는 영역이 디스플레이 영역(602)으로 되고, 디스플레이 화면(601)의 하방에 상당하는 영역이 터치 키 영역(603)으로 되어 있다. 디스플레이 영역(602)은 복수의 센서 코일(21)이 전자 유도 펜(30)의 위치 검출 방향으로 매트릭스 형상으로 설치되어, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출 가능한 영역이다. 터치 키 영역(603)은 터치 키 및 터치 키에 대응하는 위치에 센서 용량(22)이 설치되어, 손가락(40) 등에 의한 터치 키에의 터치의 유무를 검출 가능한 영역이다.

도 12에 도시된 예는, 도 1의 N=42이고, 40채널분의 40개의 센서 코일(21) 및 2채널분의 2개의 센서 용량(22)이 설치되는 경우의 예이다. 구체적으로는, 디스플레이 영역(602)에 있어서는, X 방향(도면 중 가로 방향. 이하 동일함)으로 15채널분의 15개의 센서 코일(21)이 설치되고, Y 방향(도면 중 세로 방향. 이하 동일함)으로 25채널분의 25개의 센서 코일(21)이 설치되어 있다. 그 때문에, 디스플레이 영역(602)은 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출할 수 있다. 또한, 터치 키 영역(603)에 있어서는, X 방향으로 2채널분의 2개의 센서 용량(22)이 설치되어 있다. 그 때문에, 터치 키 영역(603)은 손가락(40) 등에 의한 터치 키에의 터치의 유무를 검출할 수 있다. 이와 같이, 휴대 단말기(600)는 센서 코일(21) 및 센서 용량(22)이 혼재되어 있지만, 센서 코일(21) 및 센서 용량(22)은 상이한 채널이 할당되고, 상이한 입출력 단자(15)에 접속되어 있다.

또한, 도 12에 있어서는, 센서 코일(21) 및 센서 용량(22) 이외의 요소에 의해 구성되는 부분이 도 1의 반도체 장치(10)에 상당한다. 또한, 입출력 단자 군(15A, 15B, 15C)은, 도 1의 입출력 단자(15) 중 해당하는 채널의 입출력 단자(15)를 포함하고 있다. 또한, 송수신 선택 회로(16)는 도 1의 송신부(12) 내의 신호 생성기(121) 이외의 요소 및 도 1의 수신부(13) 내의 ADC(133) 이외의 요소를 포함하고 있다. 단, 전류 드라이버(123)에 대해서는, 송수신 선택 회로(16)에 포함시키는 것에 한정되지 않고, 입출력 단자군(15A, 15B, 15C)에 포함시켜도 된다.

<위치 검출 장치(500)를 실장한 휴대 단말기(600)의 동작>

다음에, 도 13을 참조하여, 도 11 및 도 12에 도시된 휴대 단말기(600)에 의한 센서 코일(21) 및 센서 용량(22)의 구동 동작의 개략적인 흐름에 대하여 설명한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 장치(10)는 신호의 진폭 기준값 및 위상 기준값을 구하기 위해 캘리브레이션을 행한다. 계속해서, 반도체 장치(10)는 40채널분의 40개의 센서 코일(21)을 1개씩 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일(21)과 전자 유도 펜(30) 사이에서 전자 유도에 의해 신호를 송수신하고, 선택된 센서 코일(21)을 통해 전자 유도 펜(30)으로부터 수신부(13)에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 산출한다. 40개의 센서 코일(21)의 각각의 송수신이 완료된 후, 반도체 장치(10)는 캘리브레이션에 의해 얻어진 위상 기준값과, 40개의 센서 코일(21)의 각각에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출한다. 계속해서, 반도체 장치(10)는 2채널분의 2개의 센서 용량(22)을 1개씩 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 용량(22)에 신호를 출력하고, 선택된 센서 용량(22)과 송신부(12)의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 입력된 신호의 위상값을 산출한다. 그리고, 반도체 장치(10)는 산출된 위상값과 캘리브레이션에 의해 얻어진 위상 기준값의 위상차를 사용하여, 선택된 센서 용량(22)에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

또한, 여기에서의 캘리브레이션 동작, 센서 코일(21)의 구동 동작 및 센서 용량(22)의 구동 동작은, 도 5∼도 7 및 도 9를 사용하여 설명한 동작과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

또한, 도 13에 도시된 예에서는, 캘리브레이션 동작 후, 먼저, 40개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출하고, 계속해서, 2개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출하였지만, 이것에 한정되지는 않는다. 먼저, 2개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출하고, 계속해서, 40개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출해도 된다.

<위치 검출 장치(500)를 실장한 휴대 단말기(600)의 변형예>

도 12에 도시된 예에 있어서는, 디스플레이 영역(602)에는, 센서 코일(21)만을 설치하여, 전자 유도 펜(30)의 검출만을 가능하게 하고, 터치 키 영역(603)에는, 센서 용량(22)만을 설치하여, 터치 키에의 터치의 검출만을 가능하게 한 구성이었지만, 이것에 한정되지는 않는다.

예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 센서 코일(21)을 디스플레이 영역(602) 및 터치 키 영역(603)의 양쪽에 설치하여, 터치 키 영역(603)도, 전자 유도 펜(30)을 검출 가능한 구성으로 해도 된다. 구체적으로는, 도 14에 도시된 예에서는, 터치 키 영역(603)에 있어서는, X 방향으로 2개의 센서 코일(21)이 설치되어 있다. 그 때문에, 센서 코일(21)은 합계 42개 설치되고, 센서 용량(22)은 합계 2개 설치되어 있다. 이 구성의 경우, 터치 키 영역(603)은 전자 유도 펜(30) 및 손가락(40)의 양쪽에 의해 조작하는 것이 가능해진다. 또한, 이 구성의 경우, 캘리브레이션 동작 후, 먼저, 42개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출하고, 계속해서, 2개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출해도 된다. 또는, 먼저, 2개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출하고, 계속해서, 42개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출해도 된다.

또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 센서 용량(22)을 디스플레이 영역(602) 및 터치 키 영역(603)의 양쪽에 설치하여, 디스플레이 영역(602)도, 터치 키에의 터치를 검출 가능한 구성으로 해도 된다. 구체적으로는, 도 15에 도시된 예에서는, 디스플레이 영역(602)에 있어서는, 도 12의 4개분의 센서 코일(21)을 센서 용량(22)으로 치환하고 있으며, X 방향으로 2개의 센서 용량(22)이 설치되고, Y 방향으로 2개의 센서 용량(22)이 설치되어 있다. 그 때문에, 센서 코일(21)은 합계 36개 설치되고, 센서 용량(22)은 합계 6개 설치되어 있다. 이 구성의 경우, 디스플레이 영역(602)은 전자 유도 펜(30) 및 손가락(40)의 양쪽에 의해 조작하는 것이 가능해진다. 또한, 이 구성의 경우, 캘리브레이션 동작 후, 먼저, 36개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출하고, 계속해서, 6개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출해도 된다. 또는, 먼저, 6개의 센서 용량(22)을 구동하여, 터치 키에의 터치를 검출하고, 계속해서, 36개의 센서 코일(21)을 구동하여, 전자 유도 펜(30)을 검출해도 된다.

또는, 도시하지 않지만, 센서 코일(21)을 디스플레이 영역(602) 및 터치 키 영역(603)의 양쪽에 설치하고, 센서 용량(22)을 디스플레이 영역(602) 및 터치 키 영역(603)의 양쪽에 설치해도 된다. 이 구성의 경우, 디스플레이 영역(602) 및 터치 키 영역(603)은 모두, 전자 유도 펜(30)의 검출과 터치 키에의 터치의 검출이 가능해지기 때문에, 전자 유도 펜(30) 및 손가락(40)의 양쪽에 의해 조작하는 것이 가능해진다. 이 경우, 디스플레이 영역(602)은 도 15에 도시된 바와 같이 구성하고, 터치 키 영역(603)은 도 14에 도시된 바와 같이 구성하면 된다.

<반도체 장치(10)의 효과>

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)는 전자 유도식의 위치 검출 장치용의 종래의 반도체 장치를 이용하여, 센서 용량(22)의 용량 변화를 위상차로서 검출하고, 위상차를 기초로 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 구성이다.

즉, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(10)는, 센서 코일(21)에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여 전자 유도 펜(30)의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하고, 그 한편, 센서 용량(22)에 신호를 출력하고, 센서 용량(22)과 송신부(12)의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 터치 키에의 터치의 유무를 검출한다.

이에 의해, 전자 유도식의 위치 검출 장치용의 종래의 반도체 장치에 회로를 추가하지 않고, 전자 유도 펜(30)의 검출과 터치 키에의 터치의 검출이라는 2개의 기능을 실현할 수 있다. 따라서, 2개의 기능을, 반도체 장치(10)로, 즉 1개의 IC로 실현할 수 있고, 또한, IC 상의 회로도 증가하는 일이 없다. 따라서, 실장 면적 및 칩 면적을 증가시키지 않고, 2개의 기능을 1개의 IC로 실현할 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이미 설명한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.

10 : 반도체 장치
11 : 제어 회로
12 : 송신부
121 : 신호 생성기
122-1∼122-N : 송신 채널 선택 스위치
123-1∼123-N : 전류 드라이버
1231 : 분리 회로
1232, 1235 : 오피 앰프
1233, 1236 : 드라이버 트랜지스터
1234, 1237 : 저항 소자
124 : CAL용 송신 스위치
125 : CAL용 전류 드라이버
1251 : 분리 회로
1252, 1255 : 오피 앰프
1253, 1256 : 드라이버 트랜지스터
1254, 1257 : 저항 소자
126 : 전류-전압 변환 회로
1261 : 저항 소자
127 : CAL용 수신 스위치
13 : 수신부
131-1∼131-N : 수신 채널 선택 스위치
132 : 프리앰프
133 : ADC
14 : 연산 회로
15-1∼15-N : 입출력 단자
15A, 15B, 15C : 입출력 단자군
16 : 송수신 선택 회로
20-1∼20-N : 센서
21-1∼21-N : 센서 코일
22-1∼22-N : 센서 용량
500 : 위치 검출 장치
600 : 휴대 단말기
601 : 디스플레이 화면
602 : 디스플레이 영역
603 : 터치 키 영역

Claims

센서에 접속되는 반도체 장치로서,
송신부와,
수신부와,
연산 회로를 구비하고,
상기 센서가, 위치 지시기의 위치 검출 방향으로 설치된 복수의 센서 코일을 포함하는 경우, 상기 복수의 센서 코일의 구동 시에, 상기 수신부는, 상기 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 상기 위치 지시기로부터 신호를 수신하고, 상기 연산 회로는, 상기 복수의 센서 코일을 각각 통해 상기 수신부에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하고,
상기 센서가, 터치 키에 대응하는 위치에 설치된 센서 용량을 포함하는 경우, 상기 센서 용량의 구동 시에, 상기 송신부는, 상기 센서 용량에 신호를 출력하고, 상기 수신부는, 상기 센서 용량과 상기 송신부의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 상기 연산 회로는, 상기 수신부에 의해 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서가, 복수의 상기 터치 키에 대응하는 위치에 각각 설치된 복수의 상기 센서 용량을 포함하는 경우, 상기 복수의 센서 용량의 구동 시에, 상기 송신부는, 상기 복수의 센서 용량을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 용량에 신호를 출력하고, 상기 수신부는, 상기 선택된 센서 용량과 상기 송신부의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 상기 연산 회로는, 상기 수신부에 의해 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 상기 선택된 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센서 코일 및 상기 센서 용량의 구동 전에 행하는 캘리브레이션 시에, 상기 송신부는, 상기 수신부에 신호를 출력하고, 상기 수신부는, 상기 송신부로부터 출력된 신호를 입력받고, 상기 연산 회로는, 상기 수신부에 의해 입력된 신호의 위상값을 위상 기준값으로서 유지하는 반도체 장치.
제3항에 있어서,
상기 센서 용량의 구동 시에, 상기 연산 회로는, 상기 센서 용량과 상기 송신부의 접속점에서 발생하고 상기 수신부에 의해 입력된 신호의 위상값과 상기 위상 기준값의 위상차를 사용하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치.
제4항에 있어서,
상기 센서 용량의 구동 시에, 상기 연산 회로는, 상기 위상차를 역치와 비교함으로써, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 센서 코일의 구동 시에, 상기 연산 회로는, 상기 복수의 센서 코일을 각각 통해 상기 수신부에 의해 수신된 신호의 진폭값을 사용하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표를 검출하고, 상기 복수의 센서 코일을 각각 통해 상기 수신부에 의해 수신된 신호의 위상값과 상기 위상 기준값의 위상차를 사용하여, 상기 위치 지시기의 필압을 검출하는 반도체 장치.
제3항에 있어서,
상기 송신부는,
전압 신호를 생성하는 신호 생성기와,
상기 신호 생성기에 의해 생성된 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 제1 전류 드라이버와,
상기 제1 전류 드라이버에 의해 변환된 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 변환 회로를 구비하고,
상기 센서 용량의 구동 시에, 상기 송신부는, 상기 변환 회로에 의해 변환된 전압 신호를 상기 센서 용량에 출력하는 반도체 장치.
제7항에 있어서,
상기 송신부는,
상기 신호 생성기에 의해 생성된 전압 신호를 전류 신호로 변환하는 제2 전류 드라이버를 더 구비하고,
상기 캘리브레이션 시에, 상기 송신부는, 상기 변환 회로에 의해 변환된 전압 신호를 상기 수신부에 출력하고,
상기 복수의 센서 코일의 구동 시에, 상기 송신부는, 상기 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 상기 제2 전류 드라이버에 의해 변환된 전류 신호를 상기 위치 지시기에 송신하고, 상기 수신부는, 상기 송신부에 의해 선택된 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 상기 위치 지시기로부터 전압 신호를 수신하는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서가 상기 복수의 센서 코일 및 상기 센서 용량을 포함하는 경우, 상기 복수의 센서 코일을 구동하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하고, 그 후에, 상기 센서 용량을 구동하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서가 상기 복수의 센서 코일 및 상기 센서 용량을 포함하는 경우, 상기 센서 용량을 구동하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하고, 그 후에, 상기 복수의 센서 코일을 구동하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는, 상기 복수의 센서 코일과, 상기 센서 용량을 포함하고,
상기 복수의 센서 코일은, 제1 영역에 설치되고,
상기 센서 용량은, 상기 제1 영역과는 상이한 제2 영역에 설치되는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는, 상기 복수의 센서 코일과, 상기 센서 용량을 포함하고,
상기 복수의 센서 코일은, 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 제2 영역의 양쪽에 설치되고,
상기 센서 용량은, 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 중 어느 한쪽의 영역에 설치되는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는, 상기 복수의 센서 코일과, 복수의 상기 터치 키에 대응하는 위치에 각각 설치된 복수의 상기 센서 용량을 포함하고,
상기 복수의 센서 용량은, 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 제2 영역의 양쪽에 설치되고,
상기 복수의 센서 코일은, 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 중 어느 한쪽의 영역에 설치되는 반도체 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는, 상기 복수의 센서 코일과, 복수의 상기 터치 키에 대응하는 위치에 각각 설치된 복수의 상기 센서 용량을 포함하고,
상기 복수의 센서 코일은, 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 제2 영역의 양쪽에 설치되고,
상기 복수의 센서 용량은, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 양쪽에 설치되는 반도체 장치.
위치 지시기의 위치 검출 방향으로 설치된 복수의 센서 코일과,
터치 키에 대응하는 위치에 설치된 센서 용량과,
송신부와,
수신부와,
연산 회로를 구비하고,
상기 복수의 센서 코일의 구동 시에, 상기 수신부는, 상기 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 상기 위치 지시기로부터 신호를 수신하고, 상기 연산 회로는, 상기 복수의 센서 코일을 각각 통해 상기 수신부에 의해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하고,
상기 센서 용량의 구동 시에, 상기 송신부는, 상기 센서 용량에 신호를 출력하고, 상기 수신부는, 상기 센서 용량과 상기 송신부의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 상기 연산 회로는, 상기 수신부에 의해 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 위치 검출 장치.
센서에 접속되는 반도체 장치의 제어 방법으로서,
상기 센서가, 위치 지시기의 위치 검출 방향으로 설치된 복수의 센서 코일을 포함하는 경우, 상기 복수의 센서 코일의 구동 시에, 상기 복수의 센서 코일을 순차적으로 선택하고, 선택된 센서 코일을 통해 상기 위치 지시기로부터 신호를 수신하고, 상기 복수의 센서 코일을 각각 통해 수신된 신호의 진폭값 및 위상값을 사용하여, 상기 위치 지시기의 지시 위치의 좌표 및 필압을 검출하고,
상기 센서가, 터치 키에 대응하는 위치에 설치된 센서 용량을 포함하는 경우, 상기 센서 용량의 구동 시에, 송신부로부터 상기 센서 용량에 신호를 출력하고, 상기 센서 용량과 상기 송신부의 접속점에서 발생한 신호를 입력받고, 입력된 신호의 위상값을 사용하여, 상기 센서 용량에 대응하는 터치 키에의 터치의 유무를 검출하는 반도체 장치의 제어 방법.