TW201800924A - 半導體裝置、位置檢測裝置及半導體裝置之控制方法 - Google Patents

半導體裝置、位置檢測裝置及半導體裝置之控制方法

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TW201800924A
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Abstract

本發明之目的在於不增加安裝面積及晶片面積，而以1個IC實現位置指示器之檢測與對觸控鍵之觸控之檢測之2個功能。 本發明之感測器(20)包含複數個感測器線圈之情形時，接收部(13)依序選擇複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自位置指示器接收信號，且運算電路(14)使用分別經由複數個感測器線圈而由接收部(13)接收之信號之振幅值及相位值，檢測位置指示器之指示位置之座標及筆壓。感測器(20)包含感測器電容之情形時，發送部(12)對感測器電容輸出信號，接收部(13)輸入於感測器電容與發送部(12)之連接點產生之信號，且運算電路(14)使用由接收部(13)輸入之信號之相位值，而檢測有無對與感測器電容對應之觸控鍵觸控。

Description

半導體裝置、位置檢測裝置及半導體裝置之控制方法
本發明係關於一種半導體裝置、位置檢測裝置及半導體裝置之控制方法，例如為一種可較佳地利用於檢測位置檢測器之指示位置之座標及筆壓且檢測有無對觸控鍵觸控之半導體裝置。
已知一種電磁感應(EMR：Electro Magnetic Resonance，電磁共振)式之位置檢測裝置及位置指示器(代表性為筆)(例如專利文獻1)。 根據專利文獻1，位置檢測裝置依序選擇位於框體內之複數個環形線圈，並經由所選擇之環形線圈，於與位置指示器之間藉由電磁感應收發信號，且算出自位置指示器接收之信號之振幅值及相位值。位置檢測裝置係使用算出之振幅值及相位值，檢測位置指示器之指示位置之座標及筆壓。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2003-067124號公報
[發明所欲解決之問題] 近年來，於智慧型手機等便攜式終端中，有具有如下2個功能者：檢測電磁感應式之位置指示器之指示位置之座標及筆壓、及檢測有無對觸控鍵觸控。於此種便攜式終端中，作為檢測位置指示器之指示位置之座標及筆壓之方法，列舉上述專利文獻1所記載之方法。另一方面，作為檢測有無對觸控鍵觸控之方法，列舉稱為串聯電阻分壓比較方式之方法。 串聯電阻分壓比較方式係將感測器電容設置於與觸控鍵對應之位置，將充電用電容器逐漸放電，使電荷移動至感測器電容及比較用電容器，且將以感測器電容與比較用電容器分壓後之電壓重複測定直至未達基準電壓。此處，若觸控觸控鍵，則與該觸控鍵對應之感測器電容之電容值增加。於是，上述分壓後之電壓降低，且重複次數減少。藉由利用此，將重複次數與臨限值比較，而檢測有無對觸控鍵觸控。 然而，先前分別於個別之電路實現上述2個功能。即，IC(Integrated circuit：積體電路)必須為2個。然而，於便攜式終端，因安裝IC之安裝面積較少，故無法安裝2個IC之情形時，難以實現2個功能。又，若將分別實現2個功能之2個電路搭載於1個IC，則IC上之晶片面積增大，結果導致IC變大。於任一情形時，為實現2個功能時面積成為問題。 其他課題與新穎之特徵係根據本說明書之記述及附加圖式而明瞭。 [解決問題之技術手段] 根據一實施形態，半導體裝置於感測器包含複數個感測器線圈之情形時，依序選擇複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自位置指示器接收信號，且使用分別經由複數個感測器線圈接收之信號之振幅值及相位值，檢測位置指示器之指示位置之座標及筆壓。又，半導體裝置於感測器包含感測器電容之情形時，自發送部對感測器電容輸出信號，輸入於感測器電容與發送部之連接點產生之信號，且使用輸入之信號之相位值，檢測有無對與感測器電容對應之觸控鍵觸控。 [發明之效果] 根據上述一實施形態，可對上述之問題之解決作出貢獻。
＜實施形態＞ 以下，針對實施形態進行說明。為將說明明確化，以下之記載及圖式適當進行省略及簡化。又，作為進行各種處理之功能區塊記載於圖式之各要素中，硬體可由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、記憶體、其他電路構成，軟體係藉由載入於記憶體之程式等而實現。因此，本領域技術人員應理解，該等功能區塊可僅藉由硬體、僅藉由軟體、或藉由其等之組合而以各種形態實現，並非限定於任一者。又，於各圖式中，對相同要件標註相同符號，且根據需要省略重複說明。 又，上述之程式可使用各種類型之非暫時性電腦可讀媒體(non-transitory computer readable medium)儲存，並供給至電腦。非暫時性電腦可讀媒體包含各種類型之具有實體之記錄媒體(tangible storage medium：有形儲存媒體)。非暫時性電腦可讀媒體之例包含磁性記錄媒體(例如可撓性磁碟、磁帶、硬碟驅動器)、磁光記錄媒體(例如磁光碟)、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory：唯讀光碟)CD-R(Compact Disc-Recordable：可記錄光碟)、CD-R/W(Compact Disc-Read/Write：可讀寫光碟)、半導體記憶體(例如遮罩ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)、PROM(Programmable ROM：可程式化唯讀記憶體)、EPROM(Erasable PROM：可抹除可程式化唯讀記憶體)、快閃ROM、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體))。又，程式亦可藉由各種類型之暫時性電腦可讀媒體(transitory computer readable medium)供給至電腦。暫時性電腦可讀媒體之例包含電性信號、光信號、及電磁波。暫時性電腦可讀媒體可經由電線及光纖等有線通信路徑或無線通信路徑，將程式供給至電腦。 ＜位置檢測裝置500之構成＞ 首先，參照圖1，針對本實施形態之位置檢測裝置500之構成進行說明。如圖1所示，本實施形態之位置檢測裝置500具備IC等半導體裝置10、及N(N為1以上之整數)通道量之N個感測器20-1～20-N(以下，未特定為哪個感測器之情形時稱為感測器20)。 感測器20-1～20-N包含感測器線圈或感測器電容。感測器20-1～20-N可全部為感測器線圈，亦可全部為感測器電容。或，感測器20-1～20-N亦可混合存在感測器線圈及感測器電容。例如，將N設為42之情形時，可將40個感測器20作為感測器線圈，2個感測器20作為感測器電容。然而，於混合存在之情形時，感測器線圈及感測器電容亦必須分配不同之通道，連接於不同之輸入輸出端子15-1～15-N。 感測器線圈係於與作為位置指示器之電磁感應筆30(參照圖6及圖7)之間藉由電磁感應收發信號者，例如為環形線圈。感測器線圈係於檢測電磁感應筆30之指示位置之位置檢測方向以矩陣狀設置。因此，於感測器20-1～20-N包含感測器線圈之情形時，設置複數個感測器線圈。 半導體裝置10於感測器20-1～20-N包含感測器線圈之情形時，驅動感測器線圈，並檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓。 感測器電容係設置於與觸控鍵(未圖示)對應之位置者，且若觸控對應之觸控鍵則電容值變化(增加)。因此，於感測器20-1～20-N包含感測器電容之情形時，設置觸控鍵之個數量之感測器電容。即，感測器電容係根據觸控鍵之個數而設置1個以上。只要感測器電容為觸控觸控鍵時電容值變化者即可，未限定於觸控鍵專用之感測器電容。另，於觸控鍵分配有固有動作，若觸控鍵被觸控，則進行分配給該觸控鍵之固有動作。 半導體裝置10於感測器20-1～20-N包含感測器電容之情形時，驅動感測器電容，並檢測有無對與感測器電容對應之觸控鍵觸控。 ＜半導體裝置10之構成＞ 半導體裝置10具備：控制電路11、發送部12、接收部13、運算電路14、及N個輸入輸出端子15-1～15-N(以下，未特定為哪個輸入輸出端子之情形時稱為輸入輸出端子15)。 輸入輸出端子15-1～15-N係與感測器20-1～20-N各者對應而設置，並連接於對應之感測器20。 發送部12具備信號產生器121、N個發送通道選擇開關122-1～122-N(以下，於未特定為哪個發送通道選擇開關之情形時稱為發送通道選擇開關122)、N個電流驅動器123-1～123-N(以下，於未特定為哪個電流驅動器之情形時稱為電流驅動器123)、校準(Calibration。以下適當稱為CAL)用發送開關124、CAL用電流驅動器125、電流-電壓轉換電路126、及CAL用接收開關127。另，電流驅動器123係第2電流驅動器之一例，CAL用電流驅動器125係第1電流驅動器之一例。 信號產生器121產生電壓正弦波信號。 發送通道選擇開關122-1～122-N係與感測器20-1～20-N各者對應而設置。進行與電磁感應筆30之發送動作時，若藉由發送部12選擇感測器20-1～20-N之一，則與所選擇之感測器20對應之發送通道選擇開關122成為ON(關閉狀態)。藉此，與所選擇之感測器20對應之電流驅動器123之輸入與信號產生器121之輸出連接。 電流驅動器123-1～123-N係與感測器20-1～20-N各者對應而設置。電流驅動器123-1～123-N若連接於信號產生器121，則將由信號產生器121產生之電壓正弦波信號轉換為電流正弦波信號，並將轉換後之電流正弦波信號經由輸入輸出端子15輸出至對應之感測器20。 CAL用發送開關124係於校準動作時及觸控鍵之檢測動作時成為ON(關閉狀態)。藉此，CAL用電流驅動器125之輸入與信號產生器121之輸出連接。 CAL用電流驅動器125若連接於信號產生器121，則將由信號產生器121產生之電壓正弦波信號轉換為電流正弦波信號，並將轉換後之電流正弦波信號輸出至電流-電壓轉換電路126。 電流-電壓轉換電路126係將自CAL用電流驅動器125輸出之電流正弦波信號轉換為電壓正弦波信號，並將轉換後之電壓正弦波信號輸出至CAL用接收開關127。 CAL用接收開關127係於校準動作時及觸控鍵之檢測動作時成為ON(關閉狀態)。藉此，接收部13內之前置放大器132之輸入與電流-電壓轉換電路126之輸出連接。 接收部13具備N個接收通道選擇開關131-1～131-N(以下，於未特定為哪個接收通道選擇開關之情形時稱為接收通道選擇開關131)、前置放大器132、及A/D轉換器(Analog-to-digital converter(類比至數位轉換器)。以下稱為ADC)133。 接收通道選擇開關131-1～131-N係與感測器20-1～20-N各者對應而設置。於與電磁感應筆30之接收動作時及觸控鍵之檢測動作時，若藉由接收部13選擇感測器20-1～20-N之一，則與所選擇之感測器20對應之接收通道選擇開關131成為ON(關閉狀態)。藉此，將所選擇之感測器20與前置放大器132之輸入經由輸入輸出端子15而連接。 前置放大器132若連接於所選擇之感測器20，則將由所選擇之感測器20接收之電壓正弦波信號放大並輸出至ADC133。又，前置放大器132若連接於電流-電壓轉換電路126，則將由電流-電壓轉換電路126轉換後之電壓正弦波信號放大並輸出至ADC133。又，前置放大器132若連接於所選擇之感測器20及電流-電壓轉換電路126，則輸入於所選擇之感測器20與電流-電壓轉換電路126之連接點產生之信號，且將輸入之電壓正弦波信號放大並輸出至ADC133。 ADC133係將自前置放大器132輸出之電壓正弦波信號數位化，並將數位化後之正弦波數位信號輸出至運算電路14。 運算電路14係對自ADC133輸出之正弦波數位信號進行DFT(Discrete Fourier Transform：離散傅立葉轉換)等之運算。運算電路14係基於運算結果，檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓，或檢測有無對觸控鍵觸控。該檢測方法之細節將予以後述。 控制電路11控制半導體裝置10內之要素。例如，控制電路11控制發送通道選擇開關122-1～122-N、CAL用發送開關124、CAL用接收開關127、及發送通道選擇開關131-1～131-N之ON(關閉狀態)/OFF(打開狀態)。 ＜電流驅動器123-1～123-N之構成＞ 接著，參照圖2，針對本實施形態之電流驅動器123-1～123-N之構成進行說明。 如圖2所示，電流驅動器123-1～123-N具備分離電路1231、運算放大器1232、1235、驅動電晶體1233、1236、及電阻元件1234、1237。 分離電路1231係將由信號產生器121產生之電壓正弦波信號分離成正的半波信號與負的半波信號，且將正與負的半波信號之一者輸出至運算放大器1232，另一者輸出至運算放大器1235。 運算放大器1232係以與自分離電路1231輸出之半波信號相當之電壓顯現於電阻元件1234下端之方式進行控制。於電阻元件1234，流動有以各個電阻值除產生之電位差之電流。 運算放大器1235係以與自分離電路1231輸出之半波信號相當之電壓顯現於電阻元件1237之上端之方式進行控制。於電阻元件1237，流動有以各個電阻值除產生之電位差之電流。 流動於電阻元件1234、1237之電流係分別經由驅動電晶體1233、1236，而於驅動電晶體1233與驅動電晶體1236之連接點合成。該合成之電流係於後段之對應之感測器20作為電流正弦波信號而輸出。 另，圖2所示之電流驅動器123-1～123-N之構成係一例，並非限定於該構成。 ＜CAL用電流驅動器125及電流-電壓轉換電路126之構成＞ 接著，參照圖3，針對本實施形態之CAL用電流驅動器125及電流-電壓轉換電路126之構成進行說明。 如圖3所示，CAL用電流驅動器125與圖2所示之電流驅動器123-1～123-N之構成相同。即，CAL用電流驅動器125具備分別相當於圖2所示之分離電路1231、運算放大器1232、1235、驅動電晶體1233、1236、及電阻元件1234、1237的分離電路1251、運算放大器1252、1255、驅動電晶體1253、1256、及電阻元件1254、1257。 電流-電壓轉換電路126具備用以將自CAL用電流驅動器125輸出之電流轉換為電壓之電阻元件1261。 另，圖3所示之CAL用電流驅動器125及電流-電壓轉換電路126之構成係一例，並非限定於該構成。 ＜感測器線圈21之驅動動作＞ 以下，針對本實施形態之半導體裝置10之動作進行說明。 首先，針對驅動作為感測器20之感測器線圈，並檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓之動作進行說明。此處，感測器20-1～20-N係全部為感測器線圈，為了方便起見，將感測器20-1～20-N稱為感測器線圈21-1～21-N(以下，於未特定為哪個感測器線圈之情形時稱為感測器線圈21)。 ＜感測器線圈21之驅動動作之概略性流程＞ 首先，參照圖4，針對本實施形態之半導體裝置10之感測器線圈21之驅動動作之概略性流程進行說明。 如圖4所示，首先，半導體裝置10為求得信號之振幅基準值及相位基準值而進行校準。接著，半導體裝置10逐個依序選擇N通道量之N個感測器線圈21-1～21-N，於所選擇之感測器線圈21與電磁感應筆30之間藉由電磁感應收發信號，且算出經由所選擇之感測器線圈21自電磁感應筆30由接收部13接收之信號之振幅值及相位值。N個感測器線圈21-1～21-N各者之收發結束後，半導體裝置10使用以校準獲得之相位基準值與由感測器線圈21-1～21-N各者接收之信號之振幅值及相位值，而檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓。 ＜感測器線圈21之驅動時之校準動作＞ 接著，參照圖5，針對本實施形態之半導體裝置10之感測器線圈21之驅動時之校準動作進行說明。 如圖5所示，於校準動作時，發送部12在控制電路11之控制下，將CAL用發送開關124及CAL用接收開關127設為ON(關閉狀態)。此時，控制電路11針對除此以外之發送通道選擇開關122-1～122-N及接收通道選擇開關131-1～131-N，全部控制為OFF(打開狀態)。 於該狀態下，信號產生器121在控制電路11之控制下，產生電壓正弦波信號。於是，由信號產生器121產生之電壓正弦波信號係由CAL用電流驅動器125轉換為電流正弦波信號，並由電流-電壓轉換電路126再次轉換為電壓正弦波信號，轉換後之電壓正弦波信號係輸入至接收部13。 輸入至接收部13之電壓正弦波信號係由前置放大器132放大，並由ADC133轉換為正弦波數位信號。運算電路14係藉由對由ADC133轉換後之正弦波數位信號進行DFT，而算出自發送部12輸入之信號之振幅值及相位值，並將算出之振幅值及相位值分別作為振幅基準值及相位基準值而保持。另，此種振幅值及相位值之算出方法之細節例如已於日本專利特開平3-147012號公報揭示，故此處省略說明。 ＜感測器線圈21之驅動時之與電磁感應筆30之收發動作＞ 接著，參照圖6及圖7，針對本實施形態之半導體裝置10之感測器線圈21之驅動時之與電磁感應筆30之收發動作進行說明。另，圖6及圖7顯示選擇第1通道之感測器線圈21-1之情形時之與電磁感應筆30之收發動作。 如圖6及圖7所示，電磁感應筆30內置有線圈與可變電容並聯連接之筆電路。該可變電容係若於筆尖施加筆壓則電容變化。即，電磁感應筆30採用若於筆尖施加筆壓則共振頻率變化之構成。 如圖6所示，於感測器線圈21-1之與電磁感應筆30之發送動作時，發送部12在控制電路11之控制下，選擇感測器線圈21-1，並將與所選擇之感測器線圈21-1對應之發送通道選擇開關122-1設為ON(關閉狀態)。此時，控制電路11針對除此以外之發送通道選擇開關122-2～122-N、CAL用發送開關124、CAL用接收開關127、及接收通道選擇開關131-1～131-N，全部控制為OFF(打開狀態)。 於該狀態下，信號產生器121在控制電路11之控制下，產生電壓正弦波信號。於是，由信號產生器121產生之電壓正弦波信號係由電流驅動器123-1轉換為電流正弦波信號，並經由輸入輸出端子15-1輸出至感測器線圈21-1。 此時，若將電磁感應筆30接近位置檢測裝置500，則將感測器線圈21-1作為1次線圈，電磁感應筆30作為2次線圈而產生電磁感應。因此，於電磁感應筆30中，產生與內置之筆電路之線圈與可變電容相應之共振頻率之電壓。繼而，進行藉由感測器線圈21-1之接收動作。 如圖7所示，於感測器線圈21-1之與電磁感應筆30之接收動作時，接收部13在控制電路11之控制下，選擇由發送部12選擇之感測器線圈21-1，並將與所選擇之感測器線圈21-1對應之接收通道選擇開關131-1設為ON(關閉狀態)。此時，控制電路11針對除此以外之發送通道選擇開關122-1～122-N、CAL用發送開關124、CAL用接收開關127、及接收通道選擇開關131-2～131-N，全部控制為OFF(打開狀態)。 於該時點，於電磁感應筆30，如上所述產生電壓。因此，此次將電磁感應筆30作為1次線圈，感測器線圈21-1作為2次線圈而產生電磁感應。藉由電磁感應產生之電壓係作為電壓正弦波信號，由感測器線圈21-1接收，並經由輸入輸出端子15-1輸入至接收部13。 輸入至接收部13之電壓正弦波信號係由前置放大器132放大，且由ADC133轉換為正弦波數位信號。運算電路14係藉由對由ADC133轉換後之正弦波數位信號進行DFT，而算出由感測器線圈21-1接收之信號之振幅值及相位值。 ＜感測器線圈21之驅動時之電磁感應筆30之檢測動作＞ 運算電路14係於N個感測器線圈21-1～21-N各者之收發動作結束後，使用以各個收發動作獲得之振幅值，檢測電磁感應筆30之指示位置之座標，又，使用以各個收發動作獲得之相位值與以校準動作獲得之相位基準值之相位差，檢測電磁感應筆30之筆壓。 例如，電磁感應筆30之指示位置之座標可使用若感測器線圈21與電磁感應筆30接近則振幅值變大之性質而檢測。作為此種檢測方法，列舉各種方法。例如首先可以所有N個感測器線圈21-1～21-N進行收發動作(全部掃描)，接著，僅以於全部掃描中振幅值較大之感測器線圈21與其周邊之感測器線圈21進行收發動作(扇形掃描)，並使用以扇形掃描獲得之振幅值而檢測座標。 另一方面，相位值與振幅值不同，顯示於感測器線圈21間相同之值。因此，電磁感應筆30之筆壓只要使用以任意之感測器線圈21之收發動作獲得之相位差進行檢測即可。因此，電磁感應筆30之筆壓例如可僅使用以扇形掃描獲得之相位差而進行檢測。 以上之感測器線圈21之驅動動作係與電磁感應式之位置檢測裝置用之先前之半導體裝置之動作相同。 即，本實施形態之半導體裝置10具備與先前之半導體裝置相同之構成，且以與先前之半導體裝置相同之動作，檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓。除此以外，本實施形態之半導體裝置10可如以下所述，亦檢測有無對觸控鍵觸控。 ＜感測器電容22之驅動動作＞ 接著，針對驅動作為感測器20之感測器電容，並檢測有無對觸控鍵觸控之動作進行說明。此處，感測器20-1～20-N全部為感測器電容，為了方便起見，將感測器20-1～20-N稱為感測器電容22-1～22-N(以下，於未特定為哪個感測器電容之情形時稱為感測器電容22)。 ＜感測器電容22之驅動動作之概略性流程＞ 首先，參照圖8，針對本實施形態之半導體裝置10之感測器電容22之驅動動作之概略性流程進行說明。 如圖8所示，首先，半導體裝置10為求得信號之振幅基準值及相位基準值而進行校準。接著，半導體裝置10逐個依序選擇N通道量之N個感測器電容22-1～22-N，自發送部12向所選擇之感測器電容22輸出信號，由接收部13輸入於所選擇之感測器電容22與發送部12之連接點產生之信號，且算出由接收部13輸入之信號之相位值。然後，半導體裝置10使用算出之相位值與以校準獲得之相位基準值之相位差，檢測所選擇之感測器電容22之電容值有無變化，即，有無對與所選擇之感測器電容22對應之觸控鍵觸控。 ＜感測器電容22之驅動時之校準動作＞ 本實施形態之半導體裝置10之感測器電容22之驅動時之校準動作因與使用圖5說明之校準動作相同，故省略說明。 ＜感測器電容22之驅動時之電容值之檢測動作＞ 接著，參照圖9，針對本實施形態之半導體裝置10之感測器電容22之驅動時的感測器電容22之電容值之檢測動作進行說明。另，圖9顯示選擇第1通道之感測器電容22-1之情形時之感測器電容22-1之電容值之檢測動作。 如圖9所示，於感測器電容22-1之電容值之檢測動作時，發送部12在控制電路11之控制下，將CAL用發送開關124及CAL用接收開關127設為ON(關閉狀態)。又，接收部13在控制電路11之控制下，選擇感測器電容22-1，並將與所選擇之感測器電容22-1對應之接收通道選擇開關131-1設為ON(關閉狀態)。此時，控制電路11針對除此以外之發送通道選擇開關122-1～122-N及接收通道選擇開關131-2～131-N，全部控制為OFF(打開狀態)。 於該狀態下，信號產生器121在控制電路11之控制下，產生電壓正弦波信號。於是，由信號產生器121產生之電壓正弦波信號係由CAL用電流驅動器125轉換為電流正弦波信號，並由電流-電壓轉換電路126再次轉換為電壓正弦波信號，轉換後之電壓正弦波信號係經由輸入輸出端子15-1輸出至感測器電容22-1。此時，以CAL用接收開關127之ON電阻與感測器電容22-1構成LPF(Low Pass Filter：低通濾波器)。因此，根據LPF之特性，於感測器電容22-1與發送部12之連接點產生之A點之電壓正弦波信號之相位變化。 A點之電壓正弦波信號係由前置放大器132放大，並由ADC133轉換為正弦波數位信號。運算電路14係藉由對由ADC133轉換後之正弦波數位信號進行DFT，而算出A點之電壓正弦波信號之相位值，進而將算出之相位值與以校準動作獲得之相位基準值之相位差算出。 此處，若藉由手指40等而觸控與感測器電容22-1對應之觸控鍵，則感測器電容22-1之電容值變化(增加)。於是，因以感測器電容22-1與CAL用接收開關127之ON電阻構成之LPF之頻率特性變化，故上述算出之相位差亦變化。感測器電容22-1之電容值與相位差之關係例如如圖10所示。因此，可藉由算出上述相位差而檢測感測器電容22-1之電容值。 ＜感測器電容22之驅動時之觸控鍵之檢測動作＞ 如上所述，於本實施形態中，可藉由算出上述相位差而檢測感測器電容22-1之電容值。換言之，可將感測器電容22-1之電容值之變化作為相位差檢測。 因此，運算電路14係基於上述算出之相位差，而檢測感測器電容22-1之電容值有無變化，即，有無對與感測器電容22-1對應之觸控鍵觸控。例如，如圖10所示，運算電路14係藉由將上述算出之相位差與預先設定之臨限值比較，而判定有無對觸控鍵觸控。具體而言，若相位差為臨限值以上，則判定觸控觸控鍵，若相位差未達臨限值，則判定未觸控觸控鍵。 另，於本實施形態中，雖以構成LPF之電阻成分為CAL用接收開關127之ON電阻進行了說明，但並未限定於此。構成LPF之電阻成分亦可為電流-電壓轉換電路126之電阻成分，又可為發送部12之輸出段之線路上之寄生電阻成分。 ＜安裝有位置檢測裝置500之便攜式終端600之構成＞ 本實施形態之位置檢測裝置500例如可安裝於智慧型手機等之便攜式終端。 因此，接著，參照圖11及圖12，針對安裝有本實施形態之位置檢測裝置500之便攜式終端600之構成進行說明。 如圖11及圖12所示，安裝有本實施形態之位置檢測裝置500之便攜式終端600係例如具備顯示器畫面601之智慧型手機等終端。又，便攜式終端600之相當於顯示器畫面601之區域成為顯示器區域602，相當於顯示器畫面601之下方之區域成為觸控鍵區域603。顯示器區域602係於電磁感應筆30之位置檢測方向以矩陣狀設置有複數個感測器線圈21，而可檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓之區域。觸控鍵區域603係於觸控鍵及與觸控鍵對應之位置設置有感測器電容22，而可檢測有無藉由手指40等對觸控鍵觸控之區域。 圖12所示之例係以圖1之N=42而設置有40通道量之40個感測器線圈21及2通道量之2個感測器電容22之情形之例。具體而言，於顯示器區域602中，於X方向(圖中橫方向。以下相同)設置有15通道量之15個感測器線圈21，於Y方向(圖中縱方向。以下相同)設置有25通道量之25個感測器線圈21。因此，顯示器區域602可檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓。又，於觸控鍵區域603中，於X方向設置有2通道量之2個感測器電容22。因此，觸控鍵區域603可檢測有無藉由手指40等對觸控鍵觸控。如此，便攜式終端600雖混合存在感測器線圈21及感測器電容22，但感測器線圈21及感測器電容22係分配有不同之通道，連接於不同之輸入輸出端子15。 另，於圖12中，藉由感測器線圈21及感測器電容22以外之要素構成之部分相當於圖1之半導體裝置10。又，輸入輸出端子群15A、15B、15C包含圖1之輸入輸出端子15中相應通道之輸入輸出端子15。又，收發選擇電路16包含圖1之發送部12內之信號產生器121以外之要素及圖1之接收部13內之ADC133以外之要素。然而，針對電流驅動器123，並未限定於包含在收發選擇電路16，亦可包含在輸入輸出端子群15A、15B、15C。 ＜安裝有位置檢測裝置500之便攜式終端600之動作＞ 接著，參照圖13，針對圖11及圖12所示之便攜式終端600之感測器線圈21及感測器電容22之驅動動作之概略性流程進行說明。 如圖13所示，首先，半導體裝置10為求得信號之振幅基準值及相位基準值為進行校準。接著，半導體裝置10逐個依序選擇40通道量之40個感測器線圈21，於所選擇之感測器線圈21與電磁感應筆30之間藉由電磁感應收發信號，且算出經由所選擇之感測器線圈21自電磁感應筆30由接收部13接收之信號之振幅值及相位值。40個感測器線圈21各者之收發結束後，半導體裝置10使用以校準獲得之相位基準值與由40個感測器線圈21各者接收之信號之振幅值及相位值，而檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓。接著，半導體裝置10逐個依序選擇2通道量之2個感測器電容22，朝所選擇之感測器電容22輸出信號，輸入於所選擇之感測器電容22與發送部12之連接點產生之信號，且算出輸入之信號之相位值。然後，半導體裝置10使用算出之相位值與以校準獲得之相位基準值之相位差，檢測有無對與所選擇之感測器電容22對應之觸控鍵觸控。 另，因此處之校準動作、感測器線圈21之驅動動作、及感測器電容22之驅動動作與使用圖5～圖7及圖9說明之動作相同，故省略說明。 又，於圖13所示之例中，校準動作後，首先驅動40個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30，接著，驅動2個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控，但並未限定於此。亦可首先驅動2個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控，接著驅動40個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30。 ＜安裝有位置檢測裝置500之便攜式終端600之變化例＞ 於圖12所示之例中，構成為可於顯示器區域602僅設置感測器線圈21並僅檢測電磁感應筆30，於觸控鍵區域603僅設置感測器電容22並僅檢測對觸控鍵之觸控，但並未限定於此。 例如，如圖14所示，亦可構成為將感測器線圈21設置於顯示器區域602及觸控鍵區域603之兩者，且觸控鍵區域603亦可檢測電磁感應筆30。具體而言，於圖14所示之例中，於觸控鍵區域603，於X方向設置有2個感測器線圈21。因此，感測器線圈21合計設置有42個，感測器電容22合計設置有2個。於該構成之情形時，觸控鍵區域603可以電磁感應筆30及手指40之兩者操作。又，於該構成之情形時，校準動作後，亦可首先驅動42個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30，接著驅動2個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控。或，亦可首先驅動2個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控，接著驅動42個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30。 又，如圖15所示，亦可構成為將感測器電容22設置於顯示器區域602及觸控鍵區域603之兩者，且顯示器區域602亦可檢測對觸控鍵之觸控。具體而言，於圖15所示之例中，於顯示器區域602，將圖12之4個量之感測器線圈21置換為感測器電容22，於X方向設置有2個感測器電容22，於Y方向設置有2個感測器電容22。因此，感測器線圈21合計設置有36個，感測器電容22合計設置有6個。於該構成之情形時，顯示器區域602可以電磁感應筆30及手指40之兩者進行操作。又，於該構成之情形時，校準動作後，亦可首先驅動36個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30，接著驅動6個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控。或，亦可首先驅動6個感測器電容22並檢測對觸控鍵之觸控，接著驅動36個感測器線圈21並檢測電磁感應筆30。 或，雖未圖示，但亦可將感測器線圈21設置於顯示器區域602及觸控鍵區域603之兩者，且將感測器電容22設置於顯示器區域602及觸控鍵區域603之兩者。於該構成之情形時，因顯示器區域602及觸控鍵區域603均可進行電磁感應筆30之檢測與對觸控鍵之觸控之檢測，故可由電磁感應筆30及手指40之兩者進行操作。於該情形時，只要顯示器區域602如圖15所示般構成，觸控鍵區域603如圖14所示般構成即可。 ＜半導體裝置10之效果＞ 如上所述，本實施形態之半導體裝置10係利用電磁感應式之位置檢測裝置用之先前之半導體裝置，將感測器電容22之電容變化作為相位差檢測，且基於相位差而檢測有無對觸控鍵觸控之構成。 即，本實施形態之半導體裝置10係使用以感測器線圈21接收之信號之振幅值及相位值而檢測電磁感應筆30之指示位置之座標及筆壓，另一方面，朝感測器電容22輸出信號，輸入於感測器電容22與發送部12之連接點產生之信號，且使用輸入之信號之相位值，檢測有無對觸控鍵觸控。 藉此，可不於電磁感應式之位置檢測裝置用之先前之半導體裝置追加電路，而實現電磁感應筆30之檢測與對觸控鍵之觸控之檢測之2個功能。因此，可將2個功能以半導體裝置10，即以1個IC實現，又，亦不會增加IC上之電路。因此，可不增加安裝面積及晶片面積，而以1個IC實現2個功能。 以上，雖基於實施形態而具體說明由本發明者完成之發明，但本發明並非限定於已經敘述之實施形態，當然可於不脫離其主旨之範圍內進行多種變更。
10‧‧‧半導體裝置
11‧‧‧控制電路
12‧‧‧發送部
13‧‧‧接收部
14‧‧‧運算電路
15-1～15-N‧‧‧輸入輸出端子
15A‧‧‧輸入輸出端子群
15B‧‧‧輸入輸出端子群
15C‧‧‧輸入輸出端子群
16‧‧‧收發選擇電路
20-1～20-N‧‧‧感測器
21-1～21-N‧‧‧感測器線圈
22-1～22-N‧‧‧感測器電容
30‧‧‧電磁感應筆
40‧‧‧手指
121‧‧‧信號產生器
122-1～122-N‧‧‧發送通道選擇開關
123-1～123-N‧‧‧電流驅動器
124‧‧‧CAL用發送開關
125‧‧‧CAL用電流驅動器
126‧‧‧電流-電壓轉換電路
127‧‧‧CAL用接收開關
131-1～131-N‧‧‧接收通道選擇開關
132‧‧‧前置放大器
133‧‧‧ADC
500‧‧‧位置檢測裝置
600‧‧‧便攜式終端
601‧‧‧顯示器畫面
602‧‧‧顯示器區域
603‧‧‧觸控鍵區域
1231‧‧‧分離電路
1232‧‧‧運算放大器
1233‧‧‧驅動電晶體
1234‧‧‧電阻元件
1235‧‧‧運算放大器
1236‧‧‧驅動電晶體
1237‧‧‧電阻元件
1251‧‧‧分離電路
1252‧‧‧運算放大器
1253‧‧‧驅動電晶體
1254‧‧‧電阻元件
1255‧‧‧運算放大器
1256‧‧‧驅動電晶體
1257‧‧‧電阻元件
1261‧‧‧電阻元件
圖1係顯示實施形態之位置檢測裝置之構成之一例之圖。 圖2係顯示實施形態之電流驅動器之構成之一例之圖。 圖3係顯示實施形態之CAL用電流驅動器及電流-電壓轉換電路之構成之一例之圖。 圖4係顯示實施形態之半導體裝置之感測器線圈之驅動動作之概略性流程之一例之圖。 圖5係顯示實施形態之半導體裝置之感測器線圈之驅動時的校準動作之一例之圖。 圖6係顯示實施形態之半導體裝置之感測器線圈之驅動時的與電磁感應筆之發送動作之一例之圖。 圖7係顯示實施形態之半導體裝置之感測器線圈之驅動時的與電磁感應筆之接收動作之一例之圖。 圖8係顯示實施形態之半導體裝置之感測器電容之驅動動作之概略性流程之一例之圖。 圖9係顯示實施形態之半導體裝置之感測器電容之驅動時的感測器電容之電容值之檢測動作之一例之圖。 圖10係顯示實施形態之半導體裝置之有無對觸控鍵觸控之判定方法之一例之圖。 圖11係顯示安裝有實施形態之位置檢測裝置之便攜式終端之外觀構成之一例之圖。 圖12係顯示安裝有實施形態之位置檢測裝置之便攜式終端之內部構成之一例之圖。 圖13係顯示安裝有實施形態之位置檢測裝置之便攜式終端之感測器線圈及感測器電容之驅動動作之概略性流程之一例之圖。 圖14係顯示安裝有實施形態之位置檢測裝置之便攜式終端之內部構成之另一例之圖。 圖15係顯示安裝有實施形態之位置檢測裝置之便攜式終端之內部構成之進而另一例之圖。
10‧‧‧半導體裝置
11‧‧‧控制電路
12‧‧‧發送部
13‧‧‧接收部
14‧‧‧運算電路
15-1~15-N‧‧‧輸入輸出端子
20-1~20-N‧‧‧感測器
121‧‧‧信號產生器
122-1~122-N‧‧‧發送通道選擇開關
123-1~123-N‧‧‧電流驅動器
124‧‧‧CAL用發送開關
125‧‧‧CAL用電流驅動器
126‧‧‧電流-電壓轉換電路
127‧‧‧CAL用接收開關
131-1~131-N‧‧‧接收通道選擇開關
132‧‧‧前置放大器
133‧‧‧ADC
500‧‧‧位置檢測裝置

Claims (16)

  1. 一種半導體裝置，其係連接於感測器之半導體裝置，且包含： 發送部； 接收部；及 運算電路；且 上述感測器包含設置於位置指示器之位置檢測方向之複數個感測器線圈之情形，於驅動上述複數個感測器線圈時，上述接收部依序選擇上述複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自上述位置指示器接收信號，且上述運算電路使用分別經由上述複數個感測器線圈而由上述接收部接收之信號之振幅值及相位值，檢測上述位置指示器之指示位置之座標及筆壓； 上述感測器包含設置於與觸控鍵對應之位置之感測器電容之情形時，於驅動上述感測器電容時，上述發送部對上述感測器電容輸出信號，上述接收部輸入於上述感測器電容與上述發送部之連接點產生之信號，且上述運算電路使用由上述接收部輸入之信號之相位值，檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含分別設置於與複數個上述觸控鍵對應之位置之複數個上述感測器電容之情形時，於驅動上述複數個感測器電容時，上述發送部依序選擇上述複數個感測器電容，並對所選擇之感測器電容輸出信號，上述接收部輸入於上述所選擇之感測器電容與上述發送部之連接點產生之信號，且上述運算電路使用由上述接收部輸入之信號之相位值，檢測有無對與上述所選擇之感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  3. 如請求項1之半導體裝置，其中 於上述複數個感測器線圈及上述感測器電容之驅動前進行校準時，上述發送部對上述接收部輸出信號，上述接收部輸入自上述發送部輸出之信號，且上述運算電路將由上述接收部輸入之信號之相位值作為相位基準值而保持。
  4. 如請求項3之半導體裝置，其中 於驅動上述感測器電容時，上述運算電路使用於上述感測器電容與上述發送部之連接點產生並由上述接收部輸入之信號之相位值與上述相位基準值之相位差，而檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  5. 如請求項4之半導體裝置，其中 於驅動上述感測器電容時，上述運算電路藉由將上述相位差與臨限值比較，而檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  6. 如請求項3之半導體裝置，其中 於驅動上述複數個感測器線圈時，上述運算電路使用分別經由上述複數個感測器線圈而由上述接收部接收之信號之振幅值，檢測上述位置指示器之指示位置之座標，且使用分別經由上述複數個感測器線圈而由上述接收部接收之信號之相位值與上述相位基準值之相位差，檢測上述位置指示器之筆壓。
  7. 如請求項3之半導體裝置，其中 上述發送部具備： 信號產生器，其產生電壓信號； 第1電流驅動器，其將由上述信號產生器產生之電壓信號轉換為電流信號；及 轉換電路，其將由上述第1電流驅動器轉換後之電流信號轉換為電壓信號；且 於驅動上述感測器電容時，上述發送部將由上述轉換電路轉換後之電壓信號輸出至上述感測器電容。
  8. 如請求項7之半導體裝置，其中 上述發送部進而具備： 第2電流驅動器，其將由上述信號產生器產生之電壓信號轉換為電流信號；且 於上述校準時，上述發送部將由上述轉換電路轉換後之電壓信號輸出至上述接收部； 於驅動上述複數個感測器線圈時，上述發送部依序選擇上述複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈將由上述第2電流驅動器轉換後之電流信號發送至上述位置指示器，且上述接收部依序選擇由上述發送部選擇之感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自上述位置指示器接收電壓信號。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈及上述感測器電容之情形時，驅動上述複數個感測器線圈並檢測出上述位置指示器之指示位置之座標及筆壓，其後，驅動上述感測器電容，檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  10. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈及上述感測器電容之情形時，驅動上述感測器電容並檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控，其後，驅動上述複數個感測器線圈並檢測上述位置指示器之指示位置之座標及筆壓。
  11. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈及上述感測器電容；且 上述複數個感測器線圈設置於第1區域； 上述感測器電容設置於與上述第1區域不同之第2區域。
  12. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈及上述感測器電容；且 上述複數個感測器線圈設置於第1區域及與上述第1區域不同之第2區域之兩者； 上述感測器電容設置於上述第1區域或上述第2區域之任一者之區域。
  13. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈、及分別設置於與複數個上述觸控鍵對應之位置之複數個上述感測器電容；且 上述複數個感測器電容設置於第1區域及與上述第1區域不同之第2區域之兩者； 上述複數個感測器線圈設置於上述第1區域或上述第2區域之任一者之區域。
  14. 如請求項1之半導體裝置，其中 上述感測器包含上述複數個感測器線圈、及分別設置於與複數個上述觸控鍵對應之位置之複數個上述感測器電容；且 上述複數個感測器線圈設置於第1區域及與上述第1區域不同之第2區域之兩者； 上述複數個感測器電容設置於上述第1區域及上述第2區域之兩者。
  15. 一種位置檢測裝置，其具備： 複數個感測器線圈，其等設置於位置指示器之位置檢測方向； 感測器電容，其設置於與觸控鍵對應之位置； 發送部； 接收部；及 運算電路；且 於驅動上述複數個感測器線圈時，上述接收部依序選擇上述複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自上述位置指示器接收信號，且上述運算電路使用分別經由上述複數個感測器線圈而由上述接收部接收之信號之振幅值及相位值，檢測上述位置指示器之指示位置之座標及筆壓； 於驅動上述感測器電容時，上述發送部對上述感測器電容輸出信號，上述接收部輸入於上述感測器電容與上述發送部之連接點產生之信號，且上述運算電路使用由上述接收部輸入之信號之相位值，檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
  16. 一種半導體裝置之控制方法，其係連接於感測器之半導體裝置之控制方法，且 上述感測器包含設置於位置指示器之位置檢測方向之複數個感測器線圈之情形時，於驅動上述複數個感測器線圈時，依序選擇上述複數個感測器線圈，並經由所選擇之感測器線圈自上述位置指示器接收信號，且使用分別經由上述複數個感測器線圈接收之信號之振幅值及相位值，檢測上述位置指示器之指示位置之座標及筆壓； 上述感測器包含設置於與觸控鍵對應之位置之感測器電容之情形時，於驅動上述感測器電容時，自發送部對上述感測器電容輸出信號，輸入於上述感測器電容與上述發送部之連接點產生之信號，且使用輸入之信號之相位值，檢測有無對與上述感測器電容對應之觸控鍵觸控。
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