半導體器件的制作方法
【專利摘要】一種半導體器件，包括：端子、生成恒定電壓的電源電壓降低電路、響應于第一時鐘向端子定期地施加恒定電壓的開關電路、電流控制的振蕩器電路、以及計數(shù)器，其中，電源電壓降低電路向開關電路供應第一電流，電流控制的振蕩器電路生成其頻率響應于第一電流的值而改變的第二時鐘，并且計數(shù)器在計數(shù)時間內(nèi)對第二時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
【專利說明】半導體器件
[0001]有關申請的交叉引用
[0002]包括說明書、說明書附圖和說明書摘要、提交于2013年6月27日的日本專利申請第2013-135092號的公開內(nèi)容通過完全引用而結(jié)合于此。

【技術(shù)領域】
[0003]本發(fā)明涉及一種半導體器件，并且例如涉及一種包含電容觸摸傳感器電路的半導體器件。

【背景技術(shù)】
[0004]電容觸摸傳感器電路常用于觸鍵和觸屏【技術(shù)領域】。美國專利第8089289號公開一種用于通過使用西格瑪-德爾塔調(diào)制器電路將從切換電容電路輸出的信號調(diào)制成數(shù)字信號的結(jié)構(gòu)。美國專利第7312616號公開一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過在比較器上比較參考電壓與用于目標測量電容的端子電壓來測量目標測量電容的值，該目標測量電容在指定的頻率被反復地充電和放電。日本待審專利申請公開文本第2008-199408號公開一種其頻率通過由操作部觸摸或未由操作部觸摸而改變的振蕩器、以及一種用于檢測該振蕩器輸出的頻率信號的頻率改變的結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]如在美國專利第8089289號中公開的那樣，一種用于通過利用比較器以將參考電壓與基于周期充電-放電電流生成的檢測電壓比較來測量電容值的技術(shù)是一種普遍使用的技術(shù)。比較器是用于判斷在檢測電壓與參考電壓之間的微小電壓差值并且將該判斷結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路。在包含西格瑪-德爾塔調(diào)制器電路的系統(tǒng)上疊加的噪聲對微小電壓差值施加影響，從而引起比較器中的判決誤差。
[0006]西格瑪-德爾塔調(diào)制器電路包含如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過時鐘對來自比較器的輸出進行采樣，因此噪聲引起的在采樣結(jié)果中的偏差將表現(xiàn)為比較器輸入中的偏移，并且引起測量準確度下降。其它問題和新特征將由說明書中的描述和附圖中變得顯而易見。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種半導體器件包括端子、生成恒定電壓的電源電壓降低電路、用于響應于第一時鐘而向端子定期地施加恒定電壓的開關電路、第一電流控制的振蕩器電路、和第一計數(shù)器；并且其中電源電壓降低電路向開關電路供應第一電流，第一電流控制器的振蕩器電路生成其頻率響應于第一電流的值而改變的第二時鐘，并且第一計數(shù)器在計數(shù)時間內(nèi)對第二時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，去除在檢測來自觸摸電極的電容波動期間由于噪聲所致的影響，并且無論觸摸電極是否被觸摸都維持判決的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是第一實施例的半導體器件的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2是在第一實施例的半導體器件中包含的電流控制的振蕩器電路的電路圖；
[0011]圖3是第一實施例的半導體器件的開關電路的電路圖；
[0012]圖4是在第一實施例的半導體器件中包含的電流控制的振蕩器電路的特征曲線圖；
[0013]圖5是第一實施例的第一修改的半導體器件的框圖；
[0014]圖6是用于描述在第一實施例的第一修改的半導體器件中包含的恒定電流電路的功能的附圖；
[0015]圖7是用于描述在第一實施例的修改的半導體器件中包含的恒定電流電路的影響的附圖；
[0016]圖8是第一實施例的第二修改的半導體器件的框圖；
[0017]圖9A、9B和9C是用于描述在第一實施例的第二修改中包含的電流控制的振蕩器電路的功能的附圖，其中圖9A是用于示出由于半導體器件的操作條件所致的、從計數(shù)器輸出的計數(shù)的波動狀態(tài)的附圖，圖9B是用于描述在向電流控制的振蕩器電路施加的電流之間的關系的附圖，并且圖9C是用于描述用于TYP條件和BEST條件的計數(shù)器的計數(shù)的波動的附圖；
[0018]圖10是第二實施例的半導體器件的框圖；
[0019]圖11是在第二實施例的半導體器件中包含的電流控制的振蕩器電路的電路圖；
[0020]圖12是第三實施例的半導體器件的框圖；
[0021]圖13是觸屏的結(jié)構(gòu)圖，該觸屏裝配第三實施例的半導體器件；
[0022]圖14是來自在第三實施例的半導體器件中包含的開關電路和輸出緩沖器的輸出波形圖；并且
[0023]圖15A和15B是用于描述方法的圖，該方法用于通過在第三實施例的半導體器件中包含的開關電路，來判斷是否有的觸摸，其中圖15A示出在觸摸電極之間在未觸摸期間的寄生電容分布，并且圖15示出在觸摸電極之間在觸摸期間的寄生電容分布。

【具體實施方式】
[0024]接著在參照附圖之時描述實施例。在實施例中描述量值和數(shù)額時，除非另有陳述，本發(fā)明未必限于陳述的量值和數(shù)額。在用于實施例的附圖中，相同參考符號和參考數(shù)字表達相同部或者等效部。而且，在實施例的描述中，分配相同參考數(shù)字或參考符號的部和其它項表示相同部或項，并且在一些情況下省略它們的重復描述。
[0025]第一實施例
[0026]圖1是根據(jù)實施例的半導體器件100的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]半導體器件100包含在電容方法之中對于自電容型觸摸鍵而言令人滿意的觸摸傳感器電路。在半導體器件100中包含的觸摸傳感器電路包括電流鏡電路11、開關電路12、電流控制的振蕩器電路13、計數(shù)器14、電容Cl和端子T。包含觸摸電極TP的自電容檢測型觸摸鍵(在附圖中未示出)被耦合到端子T。該觸摸電極TP和開關電路12的組合形成開關電容器電路SCC。
[0028](電流鏡電路11結(jié)構(gòu))
[0029]電流鏡電路11包括電源電壓降低電路VDC和P型晶體管Mpl2。電源電壓降低電路VDC降低電源電壓VDD，并且在節(jié)點NR中生成支持在希望的電壓值的電壓VDDR。電容Cl被耦合到節(jié)點NR以便抑制電壓VDDR的波動。
[0030]電源電壓降低電路VDC包含P型晶體管Mpll和放大器AMP。電源電壓(下文為供應電壓)VDD被施加到P型晶體管Mpll的源極，并且P型晶體管Mpll的漏極被耦合到節(jié)點NR。參考電壓Vref被施加到放大器AMP的一個輸入端子，并且P型晶體管Mpll的漏極電壓通過節(jié)點NR被施加到另一輸入端子。放大器AMP控制P型晶體管Mpll的柵極電壓，以便使P型晶體管Mpll的漏極電壓(或者換而言之使節(jié)點NR電壓)等于參考電壓Vref，并且在節(jié)點NR中生成電壓VDDR。
[0031]供應電壓VDD被施加到P型晶體管Mpl2的源極，并且p型晶體管Mpl2的柵極被耦合到P型晶體管Mpll的柵極。即P型晶體管Mpll和P型晶體管Mpl2形成電流鏡電路11。在電源電壓降低電路VDC中包含的P型晶體管Mpll的電流驅(qū)動能力(晶體管大小)電流驅(qū)動能力被設置，以供應在稍后描述的開關電容器電路SCC中所需的電流II。P型晶體管Mpl2的電流驅(qū)動能力被設置，以供應在稍后描述的電流控制的振蕩器電路13所需的電流12。
[0032](開關電容器電路SCC結(jié)構(gòu)和操作)
[0033]開關電路12包含開關SWl和開關SW2。開關SWl的一端被耦合到節(jié)點NR，該節(jié)點NR輸出電壓VDDR ;而其另一端被耦合到節(jié)點NS。開關SW2的一端通過節(jié)點NS被耦合到開關SWl的另一端，并且供應電壓VSS (下文在一些情況下描述為“接地電壓”)被施加到開關SW2的另一端。開關SWl和開關SW2的電傳導狀態(tài)響應于時鐘CLKl而互補地改變。例如在時鐘CLKl的低電平時段中，開關SWl被設置成傳導狀態(tài)，并且開關SW2被設置成非傳導狀態(tài)。
[0034]在時鐘CLKl的低電平時段中，開關SWl向端子T施加從電源電壓降低電路VDC輸出的電壓VDDR。在時鐘CLKl的高電平時段中，開關SW2向端子T施加供應電壓VSS。如從時鐘CLKl的邏輯電平以及從開關SWl和開關SW2的互補傳導狀態(tài)(斷開和閉合狀態(tài))的改變而可以理解的那樣，開關電路12的操作與CMOS反相器電路相同。
[0035]在自電容檢測型觸摸鍵(在附圖中未示出)中包含的觸摸電極TP被耦合到端子T。觸摸電極TP所起的作用是分別作為用于兩個寄生電容(或者即寄生電容Cs和寄生電容Cf)中的任何一個寄生電容的電極。寄生電容Cs的另一電極對應于在觸摸電極TP外圍上形成的印刷電路板的地線等(在附圖中未示出)。寄生電容Cf的另一電極對應于手指FNG和人體(在附圖中未示出)。寄生電容Cs的另一電極的電壓以及寄生電容Cf的另一電極的電壓分別通過地線和手指FNG等被設置成接地電壓。寄生電容Cf的值隨著在觸摸電極TP與手指FNG之間的距離變得更小而增加。
[0036]開關電容器電路SCC包括開關電路12和觸摸電極TP。開關電路12執(zhí)行對于在觸摸電極TP中形成的寄生電容Cs和寄生電容Cf的充電和放電，該操作與時鐘CLKl同步。在時鐘CLKl的低電平時段中，開關電路12通過端子T向觸摸電極TP施加電壓VDDR并且對寄生電容Cs和寄生電容Cf進行充電。在時鐘CLKl的高電平時段中，開關電路12通過端子T向觸摸電極TP施加供應電壓VSS并且對寄生電容Cs和寄生電容Cf進行放電。
[0037]在時鐘CLKl的頻率是fcl并且觸摸電極TP的電容是C時，開關電容器電路SCC視為具有由以下公式I確定的等效電阻R。
[0038]R = 2/ (fcl*C)...公式 I
[0039]C = Cs+Cf...公式 2
[0040]這里符號“/”和符號分別表示除號和乘號。電源電壓降低電路VDC向開關電容器電路SCC供應電流II，該電流Il為電壓VDDR的值除以等效電阻R的值。
[0041]如可以從公式I和公式2理解的那樣，由開關電路12和觸摸電極TP組成的開關電容器電路SCC的等效電阻R由于在手指FNG與觸摸電極TP之間的距離而波動。因此，在手指FNG觸摸觸摸電極TP時(下文描述為在觸摸或者觸摸狀態(tài)期間)，等效電阻R的值隨著寄生電容Cf的值增加而減少，并且電源電壓降低電路VDC輸出的電流Il的值增加。反言之，在手指FNG從觸摸電極TP分離開時(下文描述為在未觸摸或者未觸摸狀態(tài)期間)，等效電容R的值隨著寄生電容Cf的值減少而增加，并且電流11減少。出于確定的目的，描述“手指FNG觸摸觸摸電極TP”表示將手指FNG放置到在觸摸電極TP之上的絕緣體膜(在附圖中未示出)上。
[0042](電流控制的振蕩器電路13和計數(shù)器14結(jié)構(gòu))
[0043]電流控制的振蕩器電路13生成其頻率f c2根據(jù)電流鏡電路11的輸出電流12的值而改變的時鐘CLK2。時鐘CLK2的頻率fc2與輸出電流12的增加一起增加。計數(shù)器14輸出在被可選地設置的計數(shù)時間內(nèi)對于時鐘CLK2的計數(shù)Nc2。
[0044]計數(shù)器14的計數(shù)Nc2對應于跨越計數(shù)時間對于向開關電容器電路SCC供應的電流Il的積分值。另外，開關電路12向觸摸電極TP施加的信號的高電平，或者換而言之向觸摸電極TP的電容C施加的電壓的高電平，被設置成由電源電壓降低電路VDC輸出的電壓VDDR。因此，計數(shù)Nc2 (電流11的積分值)與計數(shù)時間相除的值對應于觸摸電極TP的電容C( = Cs+Cf)的值。
[0045]通過檢測在被設置成指定時間的計數(shù)時間內(nèi)的計數(shù)Nc2的波動，可以檢測到手指FNG觸摸或者未觸摸觸摸電極TP。
[0046]圖2是在第一實施例的半導體器件100中包含的電流控制的振蕩器電路13的電路圖。
[0047]電流控制的振蕩器電路13生成其頻率響應于從電流鏡電路11輸出的電流12的值而波動的時鐘CLK2。
[0048]二極管耦合的η型晶體管Μη20從漏極汲取電流12，該電流從電源流出，流向供應電壓VSS的線路(接地)。η型晶體管Μη20和η型晶體管Μη21的柵極被相互耦合并且形成電流鏡電路。供應電壓VDD被施加到二極管耦合的P型晶體管Μρ21的源極，并且二極管耦合的P型晶體管Μρ21的柵極和漏極被耦合到η型晶體管Μη21的漏極。
[0049]反相器電路131包含P型晶體管Μρ22和Μρ23以及η型晶體管Μη22和Μη23。供應電壓VDD被施加到P型晶體管Μρ22的源極，并且P型晶體管Μρ22的漏極被耦合到P型晶體管Μρ23的源極。P型晶體管Μρ23的漏極被耦合到η型晶體管Μη23的漏極，并且這兩個晶體管的柵極被相互耦合在一起。供應電壓VSS (接地)被施加到η型晶體管Μη22的源極，并且η型晶體管Μη22的漏極被耦合到η型晶體管Μη23的源極。
[0050]在反相器電路131中，P型晶體管Μρ22的柵極被耦合到P型晶體管Μρ21的柵極，并且η型晶體管Μη22的柵極被耦合到η型晶體管Μη21的柵極。因此，P型晶體管Μρ21和Μρ22、以及η型晶體管Μη21和Μη22分別形成電流鏡電路。換而言之，反相器電路131是這樣的反相器電路，其結(jié)構(gòu)包括P型晶體管Mp23和η型晶體管Μη23，并且其中基于電流12生成的偏置電流通過P型晶體管Μρ22和η型晶體管Μη22來供應。反相器電路131的延遲時間根據(jù)電流12的值波動。
[0051]電流控制的振蕩器電路13包括環(huán)形振蕩器電路，在該環(huán)形振蕩器電路中，反相器電路131以指定的級數(shù)(在圖2中為7級)被耦合為環(huán)形。由P型晶體管Μρ24和η型晶體管Μη24配置的反相器電路從環(huán)形振蕩器電路的末級反相器電路接收其輸出，并且輸出時鐘CLK2。
[0052]在電流12的值增加時，反相器電路131的延遲時間減少，并且時鐘CLK2的頻率fc2的值增加。反言之，在電流12的值減少時，反相器電路131的延遲時間增加，并且頻率fc2的值減少。在手指FNG觸摸觸摸電極TP時(在觸摸期間)，從電流鏡電路11輸出的電流12的值增加；并且在手指FNG從觸摸電極TP分離時(在未觸摸期間)，電流12的值減少。電流12的值的這些波動依賴于觸摸電極TP的寄生電容Cf的波動。
[0053]除了在手指FNG與觸摸電極TP之間的距離之外，在用于觸摸面板和觸摸鍵的系統(tǒng)內(nèi)不斷出現(xiàn)的微弱噪聲也引起從電流鏡電路11輸出的電流12的值的波動。在觸摸鍵系統(tǒng)中出現(xiàn)的噪聲對在半導體器件100中包含的觸摸傳感器電路的操作施加影響，并且該影響表現(xiàn)為由電流控制的振蕩器電路13生成的時鐘CLK2的頻率fc2的波動。然而電流控制的振蕩器電路13測量的是在所設置的計數(shù)時段中的時鐘CLK2的計數(shù)Nc2，因此減少了來自由于噪聲所致的計數(shù)Nc2的波動的影響。
[0054]圖3是在第一實施例的半導體器件中包含的開關電路12的電路圖。
[0055]開關電路12操作與如以上描述的CMOS反相器電路的操作相同。開關電路12包括典型CMOS反相器電路，并且P型晶體管Mpl21和η型晶體管Μη121分別對應于圖1中的開關SWl和開關SW2。P型晶體管Μρ121的源極和漏極被分別耦合到供應電壓VDDR的節(jié)點NR和節(jié)點NS。η型晶體管Μη121的漏極和源極被分別耦合到節(jié)點NS和供應該供應電壓VSS的布線。時鐘CLKl被供應到兩個晶體管的柵極，并且開關電路12響應于時鐘CLKl的邏輯電平而執(zhí)行對觸摸電極TP的寄生電容的充電和放電。
[0056]由作為反相器電路的開關電路12來驅(qū)動觸摸電極TP允許在半導體器件100中包含的輸入/輸出緩沖器電路起到用于開關電容器電路SCC的開關的作用。在微型計算機上實施半導體器件100時，在微型計算機中包含的輸入/輸出緩沖器電路被分配給開關電路12，從而可以實施開關電容器電路SCC而未添加用于開關電容器電路SCC的新開關。
[0057]圖4是在第一實施例的半導體器件100中包含的電流控制的振蕩器電路13的特征曲線圖。
[0058]電流控制的振蕩器電路13生成其頻率fc2響應于從電流鏡電路11輸出的電流12的值而改變的時鐘CLK2。如以上描述的電流控制的振蕩器電路13包含環(huán)形振蕩器電路，在該環(huán)形振蕩器電路中，反相器電路131以指定的級數(shù)被耦合為環(huán)形。與未觸摸狀態(tài)對照，在觸摸期間的電流12增加Λ 12時，頻率fc2增加Λ fc2。計數(shù)器14對計數(shù)Nc2進行計數(shù)對應于在這一頻率fc2下的波動Afc2。通過如需要的那樣調(diào)整反相器電路131的偏置電流并且設置在電流12的波動量值Λ 12與頻率fc2的波動量值Afc2之間的比例關系，可以提高用于檢測觸摸或者未觸摸的準確性。
[0059]接著描述第一實施例的半導體器件100表現(xiàn)的效果。電流控制的振蕩器電路13響應于在開關電容器電路SCC中流動的電流Il而改變時鐘CLK2的頻率fc2，并且計數(shù)器14在被設置成指定的值的計數(shù)時間內(nèi)對時鐘CLK2的計數(shù)Nc2進行計數(shù)。在半導體器件100中的噪聲疊加期間，計數(shù)器14在設置的計數(shù)時間期間、包括噪聲被疊加的時間，持續(xù)地對時鐘CLK2的計數(shù)。因此，由于噪聲所致的計數(shù)波動量值在計數(shù)時間期間影響計數(shù)Nc2的程度未達到大到足以在判決觸摸或者未觸摸時引起判決誤差的程度，因而可以維持用于確定觸摸或者未觸摸的判斷準確性。
[0060]通過操作在半導體器件100中包含的輸入/輸出緩沖器作為在開關電容器電路SCC中包括的開關電路12，不再必須需要新開關電路，并且半導體器件100可以被減小尺寸。
[0061 ] <第一實施例的修改>
[0062]圖5是第一實施例的第一修改的半導體器件101的框圖。
[0063]在圖5中，被指派與圖1相同的參考數(shù)字的項目具有相同的結(jié)構(gòu)或者功能，并且省略對它們的多余描述。圖5中所示半導體器件101具有這樣的結(jié)構(gòu)，恒定電流電路15被添加到該結(jié)構(gòu)以向開關電容器電路SCC供應電流13。
[0064]接收供應電壓VDD的恒定電流電路15向開關電容器電路SCC施加電流13。在流入開關電容器電路SCC中的這一電流Il中，電源電壓降低電路VDC輸出電流Il和電流13的電流差值(11-13)。
[0065]在這一結(jié)構(gòu)中，在觸摸電極TP在未觸摸狀態(tài)中之時，電流13的值被設置成在開關電容器電路SCC中流動的相同電流或者有點更小的電流量值。通過選擇用于電流13的這一類型的值，電源電壓降低電路VDC供應的電流差值(11-13)可以被設置成與由于觸摸電極TP達到觸摸狀態(tài)所致的電流增加最匹配，并且可以清楚地知道在觸摸期間和在未觸摸期間的電流量值的改變(更好的S/N比率)。由于在觸摸電極TP在未觸摸狀態(tài)中時電流Il出現(xiàn)的電流量值波動的影響，可以如需要的那樣設置“有點更小的電流量值”。
[0066]從電流鏡電路11的P型晶體管Mpl2輸出的電流12的值變成由對于電流驅(qū)動能力比率η的電流差值(11-13)組成的合成值(integrated value) (η* (11-13)),該比率η為P型晶體管Μρ12的電流驅(qū)動能力相對于P型晶體管Mpll的電流驅(qū)動能力的比率。在半導體器件101中的電流12的值從在圖1中所示半導體器件100中的電流12的值(電流Il的η倍)減少與電流13的η倍等效的值。
[0067]圖6是用于描述在第一實施例的第一修改中的半導體器件101中包含的恒定電流電路15的功能的附圖。
[0068]在圖6中，在條形圖中的左條示出了在圖1中的半導體器件100中的電流Il的改變狀態(tài)。在半導體器件100中，與在未觸摸期間比較，電源電壓降低電路VDC輸出的電流Il的值僅增加與寄生電容Cf在觸摸期間的增加等效的部分。圖6示出這樣的示例，其中從電流Il在未觸摸期間的值減去在電流Il在觸摸期間的增加，所得的值被設置為如以上描述的用于半導體器件101(圖5)中的電流13的“有些更小的電流量值”。
[0069]在圖6中，在條形圖中的中心條示出從半導體器件101中的電源電壓降低電路VDC輸出的電流波動狀態(tài)。恒定電流電路15向開關電容器電路SCC供應電流13，從而電源電壓降低電路VDC輸出電流，其中從電流11減去作為偏移電流的電流13。恰如在條形圖中的右側(cè)條所示，電流鏡電路11向電流控制的振蕩器電路13供應電流12，該電流是這樣的值，其中作為在電流Il與電流13之間的差值的電流值與電流驅(qū)動能力比率η相乘。
[0070]向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12如可以從在條形圖中的右側(cè)條理解的那樣與在觸摸期間的增加的值和在未觸摸期間的值近似地等效。在圖1中的半導體器件100中在觸摸期間和在未觸摸期間的電流12值的比率是在圖6中的條形圖的左側(cè)條中所示電流Il與電流驅(qū)動能力比率η相除的值。即在觸摸期間和在未觸摸期間向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12值之中在未觸摸期間的電流12為主導。
[0071]向開關電容器電路SCC供應電流13，使在觸摸期間和在未觸摸期間向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12的值變成近似地相等，并且在觸摸期間和在未觸摸期間用于計數(shù)器14的計數(shù)器Nc2的值也變成近似地相等。
[0072]圖7是用于描述在第一實施例的第一修改的半導體器件101中包含的恒定電流電路15的效果的附圖。
[0073]在圖7中，水平軸示出從電流鏡電路11輸出的電流12的值，并且豎軸示出計數(shù)器14輸出的計數(shù)Nc2。豎軸和水平軸均為可選比例的。
[0074]在無電流13向開關電容器電路SCC的供應時，電流12變成，基于在未觸摸期間向開關電容器電路SCC供應的電流Il的主導值。因而在計數(shù)器14跨越計數(shù)時間對時鐘CLK2的計數(shù)Nc2進行計數(shù)時，由于手指FNG觸摸觸摸電極TP所致的計數(shù)Nc2值增加在觸摸期間的計數(shù)Nc2中占據(jù)的百分比是很微小的值。向開關電容器電路SCC供應偏移電流13用于將該計數(shù)Nc2的增加的值的比率提高至近似百分之50。
[0075]基于計數(shù)器14的計數(shù)Nc2的差值進行關于手指FNG是否觸摸觸摸電極TP的判斷，需要將計數(shù)Nc2的波動量值設置成未受噪聲影響的某個電平值。向開關電容器電路SCC供應偏移電流13提高了以上描述的計數(shù)比率，縮短了長達為了獲得判斷觸摸是否出現(xiàn)所需的計數(shù)時間，并且加速了觸摸鍵的響應。
[0076]〈第一實施例的第二修改〉
[0077]圖8是第一實施例的第二修改的半導體器件102的框圖。
[0078]在圖8中，被指派與圖1相同的參考符號的項目是具有相同結(jié)構(gòu)或者功能的項目，并且省略對于它們的多余描述。
[0079]半導體器件102除了圖1中所示半導體器件100的結(jié)構(gòu)之外還包含恒定電流電路16、電流控制的振蕩器電路13R、計數(shù)器14R和差值檢測器17。
[0080]其中施加供應電壓VDD的恒定電流電路16向電流控制的振蕩器電路13R供應電流14。電流控制的振蕩器電路13R生成其頻率fc3根據(jù)電路14的值而改變的時鐘CLK3。計數(shù)器14R包括與計數(shù)器14相同的電路結(jié)構(gòu)，并且輸出在被設置為與計數(shù)器14相同的計數(shù)時間內(nèi)的時鐘CLK3的計數(shù)Nc2r。差值檢測器17檢測在計數(shù)Nc2與計數(shù)Nc2r之間的差值并且輸出結(jié)果作為計數(shù)的差值ANc2。
[0081]電流控制的振蕩器電路13R是包含與電流控制的振蕩器電路13相同的電路結(jié)構(gòu)的復制電路。通過在觸摸電極TP在未觸摸狀態(tài)中之時將向電流控制的振蕩器電路13R供應的電流14的值例如設置成與向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12相同的值，計數(shù)Nc2和計數(shù)Nc2r在未觸摸狀態(tài)中變成相互相等，并且在觸摸狀態(tài)中在計數(shù)Nc2與計數(shù)Nc2R之間出現(xiàn)差值(Nc2>Nc2r)。當然，電流14的值也可以被設置成與在觸摸電極TP在觸摸狀態(tài)中之時與向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12相同的值。在該情況下，在未觸摸狀態(tài)中在計數(shù)Nc2與計數(shù)Nc2r之間出現(xiàn)關系Nc2〈Nc2r。
[0082]圖9A、圖9B和圖9C是用于描述在第一實施例的第二修改中的半導體器件102中包含的電流控制的振蕩器電路13R的功能的附圖，其中圖9A示出在計數(shù)器14輸出的計數(shù)Nc2由于半導體器件102的操作條件而波動時的狀態(tài)，圖9B是用于描述在電流12和電流14的值之間的關系的附圖，并且圖9C是用于描述在半導體器件102的操作條件中TYP條件(TYP)和最佳條件(最佳)時計數(shù)器14和14R的計數(shù)的波動的附圖。
[0083]圖9A示出在計數(shù)器14輸出的計數(shù)Nc2由于半導體器件102操作條件而波動時的狀態(tài)。水平軸示出電流鏡電路11輸出的電流12的值，并且豎軸示出計數(shù)Nc2的值。水平軸和豎軸均是可選比例的。這里“最佳條件”和“TYP條件”是在半導體器件102中包含的晶體管操作條件?！白罴褩l件”表示其中供應電壓VDD是標準上限值并且環(huán)境溫度是標準下限值的狀態(tài)?！癟YP條件”表示其中供應電壓VDD是標準中心值并且環(huán)境溫度是室溫的狀態(tài)。
[0084]計數(shù)Nc2相對于電流12值的增加而言的梯度增加隨著半導體器件102的操作條件從TYP條件改變成最佳條件而陡峭地增加。這一陡峭增加歸因于電流控制的振蕩器電路13和計數(shù)器14的的操作速度的提高。對于TYP條件和BEST條件，計數(shù)Nc2在觸摸電極TP的觸摸期間和未觸摸期間的波動值分別是差分計數(shù)八化2_1和ANc2_b。
[0085]如圖9A中所示，差分計數(shù)ANc2_b的值大于差分計數(shù)ANc2_t的值。計數(shù)器14的計數(shù)Nc2的值關于時鐘CLK2的相同計數(shù)時間而波動，從而，在用于判決觸摸狀態(tài)或者未觸摸狀態(tài)的計數(shù)Nc2的判決是固定值時，可能由于半導體器件102的操作條件而出現(xiàn)關于是否有在觸摸電極TP上的觸摸的誤判。
[0086]圖9B是用于描述在向電流控制的振蕩器電路13施加的電流12的值與向電流控制的振蕩器電路13R施加的電流14的值之間的關系的附圖。如圖9B中所示，電流14的值被設置成如下值，其中電流12在觸摸期間的增加部分的一半與在未觸摸期間的電流12相加。
[0087]圖9C是用于描述在半導體器件102操作條件中設置TYP條件(Typ)和最佳條件(最佳)時計數(shù)器14和14R的計數(shù)波動的附圖。圖形的左側(cè)示出對于TYP條件和最佳條件的電流控制的振蕩器電路13的計數(shù)波動，并且圖形的右側(cè)示出用于電流控制的振蕩器電路13R的計數(shù)對于TYP條件和最佳條件的波動。
[0088]在TYP條件之下，電流控制的振蕩器電路13輸出的時鐘CLK2的計數(shù)Nc2在未觸摸期間和在觸摸期間分別是計數(shù)Nc2_0和Nc2_2。在另一方面，在TYP條件之下，電流控制的振蕩器電路13R輸出的時鐘CLK3的計數(shù)Nc2r是計數(shù)Nc2r_0。恰如在以上描述的圖9B中那樣設置用于電流12的值和用于電流14的值，從而計數(shù)Nc2r_0的值是在計數(shù)Nc2_0和Nc2_2附近的平均值。
[0089]在最佳條件之下，電流控制的振蕩器電路13輸出的時鐘CLK2的計數(shù)在未觸摸期間和在觸摸期間分別是計數(shù)Nc2_l和Nc2_3。在另一方面，在最佳條件之下，電流控制的振蕩器電路13R輸出的時鐘CLK3的計數(shù)Nc2r是計數(shù)Nc2r_l。計數(shù)器14和14R與電流控制的振蕩器電路13和13R的與操作條件的改變相伴的操作速度的波動相同，從而計數(shù)Nc2r_l的值是在計數(shù)Nc2_l和Nc2_3附近的平均值。
[0090]差值檢測器17在計數(shù)時間內(nèi)檢測計數(shù)Nc2和計數(shù)Nc2r的差值。在計數(shù)Nc2的值大于Nc2r時，半導體器件102判決手指FNG觸摸觸摸電極TP。在計數(shù)Nc2的值小于計數(shù)Nc2r時，半導體器件102判決手指FNG未觸摸觸摸電極TP。
[0091]在第一實施例的第二修改中的半導體器件102的效果如以下描述的那樣。
[0092]電流控制的振蕩器電路13響應于手指FNG在觸摸電極TP觸摸或者未觸摸而改變時鐘CLK2的頻率fc2。這一頻率fc2也依賴于半導體器件102的操作條件。具有與這一電流控制的振蕩器電路13相同的結(jié)構(gòu)的電流控制的振蕩器電路13R輸出的時鐘CLK3的頻率fc3根據(jù)半導體器件102的操作條件與頻率fc2相同地波動。
[0093]通過將向電流控制的振蕩器電路13R供應的電流14的值設置成在向電流控制的振蕩器電路13供應的電流12隨著觸摸或者未觸摸而變化的波動范圍中的中間值，并且通過比較在指定的時間內(nèi)的時鐘CLK2的計數(shù)Nc2和時鐘CLK3的計數(shù)Nc2r，可以防止半導體器件102的操作條件波動所引起的誤判觸摸或者未觸摸的問題。
[0094]<第二實施例>
[0095]圖10是第二實施例的半導體器件200的框圖。
[0096]在圖10中，被指派與圖1相同的參考數(shù)字的項目具有相同結(jié)構(gòu)或者功能，并且省略對它們的多余描述。在半導體器件200中，電流控制的振蕩器電路13A向切換式電容器電路SCC輸出電流Il并且響應于該電流Il改變時鐘CLK2的頻率fc2。計數(shù)器14輸出在計數(shù)時間內(nèi)的時鐘CLK2的計數(shù)Nc2。如果手指FNG觸摸觸摸電極TP，則流入切換式電容器電路SCC的電流Il的值增加，并且計數(shù)器14計數(shù)的時鐘CLK2的計數(shù)Nc2增加。
[0097]圖11是在第二實施例的半導體器件200中包含的電流控制的振蕩器電路13A的電路圖。
[0098]與圖2中所示電流控制的振蕩器電路13相同，電流控制的振蕩器電路13A包含環(huán)形振蕩器電路，在該環(huán)形振蕩器電路中，反相器電路131以指定的級數(shù)被耦合為環(huán)形。二極管耦合的P型晶體管Mp30從供應電壓VDD被施加到的源極，通過耦合到柵極的漏極，向開關電路12施加電流IUP型晶體管Mp31和P型晶體管Mp30在它們的柵極被相互耦合，并且形成電流鏡電路。供應電壓VSS被施加到二極管耦合的η型晶體管Μη31的源極；并且η型晶體管Μη31的漏極被耦合到P型晶體管Μρ31的漏極。
[0099]在反相器電路131中的P型晶體管Μρ22與ρ型晶體管Μρ31形成電流鏡電路，以向由P型晶體管Μρ23和η型晶體管Μη23組成的反相器電路施加被設置在可選電平的偏置電流。反相器電路131的η型晶體管Μη22與η型晶體管Μη31形成電流鏡電路，以向由P型晶體管Μρ23和η型晶體管Μη23組成的反相器電路供應被設置在可選電平的偏置電流。由P型晶體管Μρ24和η型晶體管Μη24組成的反相器電路從反相器電路131的末級環(huán)形振蕩器電路接收輸出并且輸出時鐘CLK2。
[0100]接著描述第二實施例的半導體器件200表現(xiàn)的效果。
[0101]在電流控制的振蕩器電路13Α中包含的ρ型晶體管Μρ30中的漏極向在半導體器件200中包含的開關電路12供應電流II。二極管耦合的ρ型晶體管Μρ30的漏極電壓在如下值被鉗位，該值從供應電壓VDD被降低ρ型晶體管Μρ30的門限電壓的部分。這一鉗位的電壓由于電流Il值的影響而波動。
[0102]電流Il的改變量值依賴于由公式I中確定的等效電阻R所近似的切換式電容器電路SCC的阻抗改變量值。具體而言，改變量值等效于電流11在手指FNG觸摸觸摸電極TPP時的改變量值。如圖6中所示，與電流Il在未觸摸期間的值比較，在觸摸期間的電流Il增加量值不足以引起供應電流Il的P型晶體管Mp30的漏極電壓的值的大波動。電流控制的振蕩器電路13A輸出的時鐘CLK2的頻率fc2因此基于公式2中所示的寄生電容Cf的值的增加或者減少而波動。
[0103]第二實施例的半導體器件200能夠通過電流控制的振蕩器電路13A驅(qū)動切換式電容器電路SCC，而未從電源電壓降低電路VDC供應恒定電壓并且檢測觸摸電極TP的觸摸或者未觸摸。由于可以消除用于向切換式電容器電路SCC供應電流的電源電壓降低電路VDC，所以本實施例表現(xiàn)減少芯片的表面積和減少在半導體器件200中消耗的功率的效果。
[0104]〈第三實施例〉
[0105]圖12是第三實施例的半導體器件300的框圖。
[0106]在圖12中，被指派與圖1相同的參考數(shù)字的項目具有相同功能或者結(jié)構(gòu)，并且省略對它們的多余描述。
[0107]在電容式方法之中，半導體器件300包含對于自電容型觸摸屏幕而言令人滿意的觸摸傳感器電路。
[0108]在半導體器件300中包含的觸摸傳感器電路包括電流鏡電路11、開關電路12、電流控制的振蕩器電路13、計數(shù)器14、電容器Cl、輸出緩沖器18、相位調(diào)整器電路19、端子TR1、以及端子TXj。觸摸接收電極TPR被耦合到端子TRi，并且觸摸發(fā)送電極TPX被耦合到端子TXj。如稍后描述的那樣，觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX是在觸摸屏幕上形成的網(wǎng)格形狀中的電極。
[0109]寄生電容Cs形成于觸摸接收電極TPR與接地布線之間。寄生電容Cs也以相同方式形成于觸摸發(fā)送電極TPX與接地布線之間。寄生電容Cf被分別形成于手指FNG與觸摸接收電極TPR之間和手指FNG與觸摸接收電極TPX之間。手指FNG作為用于寄生電容Cf的一個電極工作，并且通過人體被設置成接地電壓電勢。寄生電容Ce形成于觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間。
[0110]如果在手指FNG、觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX之間的距離被充分地分離，則寄生電容Cf相對于寄生電容Ce的值減少至小到足以被忽略的程度。
[0111]隨著在手指FNG、觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX之間的距離變成更小，寄生電容Ce的值減少，并且寄生電容Cf的值增力卩。隨著更小距離的電容的所述改變，歸因于在觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX以及手指FNG之間的距離減少，在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間出現(xiàn)的電力線數(shù)目的減少(寄生電容Ce的值減少)，以及歸因于在觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX以及手指FNG之間出現(xiàn)的電力線數(shù)目增加(寄生電容Cf的值增加)。
[0112]相位調(diào)整器電路19包括開關191、緩沖器192和反相器電路193。緩沖器192和反相器電路193分別向開關191輸出相對于時鐘CLKl的同相位時鐘和反相位時鐘。開關191響應于選擇信號SEL電平而輸出緩沖器192輸出(與時鐘CLKl同相位)或者反相器電路193輸出(與時鐘CLKl反相位)。
[0113]開關電路12通過端子TRi與時鐘CLKl同步地向觸摸接收電極TPR交替地施加電壓VDDR和供應電壓VSS。開關電路12在時鐘CLKl的高電平時段中向端子TRi施加低電平(供應電壓VSS)，對觸摸接收電極TPR的寄生電容進行放電；并且在時鐘CLKl的低電平時段中向端子TRi施加高電平(電壓VDDR)，并且對觸摸接收電極TPR的寄生電容進行充電。
[0114]輸出緩沖器18是由ρ型晶體管Mpl81——該P型晶體管具有向它的源極施加的供應電壓VDD——和η型晶體管Μη182——該η型晶體管具有向它的源極施加的供應電壓VSS—組成的反相器電路。相位調(diào)節(jié)器電路19的輸出被施加到兩個晶體管的柵極，并且兩個晶體管的漏極被耦合到端子TXj。
[0115]輸出緩沖器18通過端子TXj與時鐘CLKl同步地向觸摸發(fā)送電極TPX交替地施加供應電壓VDD和供應電壓VSS。在其中選擇信號SEL的邏輯電平被設置成低電平(供應電壓VSS)的時段中，輸出緩沖器18在時鐘CLKl在高電平的時段中向端子TXj施加低電平(供應電壓VSS)并且對觸摸發(fā)送電極TPX的寄生電容進行放電；并且在時鐘CLKl在低電平的時段中向端子TXj施加高電平(供應電壓VDD)并且對觸摸發(fā)送電極TPX的寄生電容進行充電。在選擇信號SEL的邏輯電平被設置成高電平(供應電壓VDD)時，時鐘CLKl的邏輯電平與向輸出緩沖器18的端子TXj輸出的電壓電平的關系被設置成，與在上述選擇信號SEL的邏輯電平被設置成低電平時的關系相反的關系。
[0116]向選擇信號SEL、觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX施加的電壓電平如下。在選擇信號SEL被設置成一個邏輯電平(低電平)的時段(同相位時段)中，向觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX施加的電壓電平與時鐘CLKl同步地改變成同相位。在選擇信號SEL被設置成另一邏輯電平(高電平)時的時段(反相位時段)中，向觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX施加的電壓電平與時鐘CLKl同步地改變成反相位。
[0117]圖13是觸摸屏幕的結(jié)構(gòu)視圖，該觸屏裝配第三實施例的半導體器件300。
[0118]觸摸屏幕由半導體器件300和觸摸面板PNL組成。觸摸面板PNL的一個示例由耦合到X電極接線Xi(i = I至4)的菱形或者三角形的觸摸接收電極與稱合到Y(jié)電極接線Yj (j = I至4)的菱形或者三角形觸摸發(fā)送電極組成。X電極接線Xi和Y電極接線Yj被相互絕緣。
[0119]半導體器件300包括多個開關電路12和多個輸出緩沖器18。每個開關電路12通過端子TRi依次選擇X電極接線Xi，并且對耦合到選擇的X電極接線Xi的觸摸接收電極進行充電和放電。每個輸出緩沖器18通過端子TXj依次選擇Y電極接線Yj，并且對耦合到選擇的Y電極接線Yj的觸摸發(fā)送電極進行充電和放電。未選擇的X電極接線Xi和未選擇的Y電極接線Yj被設置成低電平(供應電壓VSS)。圖13示出X電極接線X3和Y電極接線Y2選擇狀態(tài)。
[0120]耦合到選擇的X電極接線X3的觸摸接收電極TPR對應于焊盤電極p3和焊盤電極P4。耦合到選擇的Y電極接線Y3的觸摸發(fā)送電極TPX對應于焊盤電極pi和焊盤電極p2。在電流鏡電路11中包含的電源電壓降低電路VDC向開關電路12供應的電流Il的值，根據(jù)在手指FNG與焊盤電極pi至p4(參照圖12)之間形成的寄生電容Ce和寄生電容Cf的值改變而改變。
[0121]圖14是來自在第三實施例的半導體器件300中包含的開關電路12和輸出緩沖器18的輸出波形的附圖。
[0122]如以上描述的開關電路12和輸出緩沖器18分別改變X電極接線Xi和Y電極接線Yj的組合用于選擇，并且跨越觸摸面板PNL的整個表面檢測手指FNG放置(或者未放置)于觸摸接收電極TPR(焊盤電極p3和p4)與觸摸發(fā)送電極TPX (焊盤電極pi和p2)之間。
[0123]在半導體器件300中，開關電路12選擇X電極接線XI，并且輸出緩沖器18選擇Y電極接線Y1(X1/Y1選擇時段)。在這一時段中，另一 X電極接線Xi和另一 Y電極接線Yi分別被開關電路12和輸出緩沖器18設置成低電平(供應電壓VSS)。
[0124]在X1/Y1選擇時段期間，在用于低電平的選擇信號SEL被施加到相位調(diào)節(jié)器電路
19時，向觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX施加的電壓波形與時鐘CLKl同步地被改變成同相位(同相位時段)。計數(shù)器14在被設置在指定的時間(例如500ys)內(nèi)在同相位時段中對電流控制的振蕩器電路13輸出的時鐘CLKl的計數(shù)Nc2進行計數(shù)。
[0125]在同相位時段期間，開關電路12將觸摸接收電極TPR電壓從供應電壓VSS升高至電壓VDDR的定時，與輸出緩沖器18將觸摸發(fā)送電極TPX電壓從供應電壓VSS升高至供應電壓VDD的定時近似地相同。而且，開關電路12將觸摸接收電極TPR電壓從電壓VDDR降低至供應電壓VSS的定時，和輸出緩沖器18將觸摸發(fā)送電極TPX電壓從供應電壓VDD降低至供應電壓VSS的定時也近似地相同。即開關電路12和輸出緩沖器18的相應的輸出波形同相位。
[0126]在用于高電平的選擇器信號SEL被施加到相位調(diào)整器電路19時，向觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX施加的電壓波形與時鐘CLKl同步地改變成反相位(反相位時段)。計數(shù)器14在被設置在500 μ s內(nèi)的反相位時段中對時鐘CLK2的計數(shù)Nc2進行計數(shù)。
[0127]在反相位時段期間，開關電路12將觸摸接收電極TPR電壓從供應電壓VSS升高至電壓VDDR的定時，與輸出緩沖器18將觸摸發(fā)送電極TPX電壓從供應電壓VDD降低至供應電壓VSS的定時近似地相同。而且，開關電路12將觸摸接收電極TPR電壓從電壓VDDR降低至供應電壓VSS的定時，與輸出緩沖器18將觸摸發(fā)送電極TPX電壓從供應電壓VSS升高至供應電壓VDD的定時也近似地相同。換而言之，開關電路12和輸出緩沖器18的相應的輸出波形反相位。
[0128]在X1/Y1選擇時段結(jié)束時，開關電路12和輸出緩沖器18依次切換X電極接線Xi和Y電極接線Yj用于選擇，并且在每個Xi/Yj選擇時段期間比較用于同相位和反相位時段的相應計數(shù)Nc2。在計數(shù)Nc2在X4/Y3選擇時段中的比較結(jié)束時，計數(shù)Nc2在X1/Y1選擇期間的測量再次開始。半導體器件300重復這一計數(shù)循環(huán)。例如在X3/Y2選擇時段中，檢測到的在同相位時段中的計數(shù)Nc2與在反相位時段中的計數(shù)Nc2之間的差分值，為比在另一Xi/Yj選擇時段中的差分值更小的值，半導體器件300判決手指觸摸在觸摸面板PNL上的X電極接線X3和Y電極接線Y2的交點。
[0129]圖15A和圖15B是用于描述方法的圖，該方法用于通過在第三實施例的半導體器件300中包含的開關電路12，來判斷是否有觸摸，其中圖15A示出在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPR之間在未觸摸期間的寄生電容分布，并且圖15B示出在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPR之間在觸摸期間的寄生電容分布。
[0130](在未觸摸期間來自開關電路12的電荷供應)
[0131]圖15A示出在手指FNG未被放置(在未觸摸期間)于觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間的寄生電容分布。在手指FNG與觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX之間的距離被充分地分離時(在未觸摸期間)，在手指FNG與兩個觸摸電極之間的寄生電容Cf的值相對于在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間的寄生電容Ccl的值，減少至小到足以被忽略的程度。因此，寄生電容Cs被分別形成于其中施加接地電壓的布線與觸摸接收電極TPR之間、以及于該布線與觸摸發(fā)送電極TPX之間，并且寄生電容Ccl形成于觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間。
[0132]分別從以下公式31和公式32確定在未觸摸期間在同相位時段和反相位時段中從開關電路12供應的電荷量值。
[0133]Q(在未觸摸期間:同相位時段)
[0134]= Cs*VDDR+Ccl*(VDDR - VDD)...公式 31
[0135]Q(在未觸摸期間:反相位時段)
[0136]= Cs*VDDR+Ccl* (VDDR+VDD)...公式 32
[0137]Q(在未觸摸期間:差值)
[0138]Q(在未觸摸期間:反相位時段)-Q(在未觸摸期間:同相位時段)
[0139]= Ccl*VDD*2...公式 33
[0140]這里符號是乘號。符號VDDR、符號VDD和符號Ccl分別是用于電壓VDDR、供應電壓VDD和寄生電容Ccl的值。
[0141](在觸摸期間來自開關電路12的電荷供應)
[0142]圖15B示出在手指FNG被放置(在觸摸期間)于觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間時的寄生電容分布。在手指FNG觸摸觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX時，在手指FNG、觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX之間生成的電力線數(shù)目增加，從而生成寄生電容Cf。在另一方面，在未觸摸期間，在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間的電力線數(shù)目減少，從而在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間的寄生電容Cc2的值在未觸摸期間變成小于寄生電容Cel。
[0143]Ccl>Cc2...公式 4
[0144]這里符號Ccl和Cc2分別是用于寄生電容Ccl和Cc2的值。
[0145]在觸摸期間的同相位時段和反相位時段中，分別從以下公式51和公式52確定從開關電路12供應的電荷量值。
[0146]Q (在觸摸期間:同相位時段)
[0147]= (Cs+Cf) *VDDR+Cc2* (VDDR - VDD)...公式 51
[0148]Q(在觸摸期間:反相位時段)
[0149]= (Cs+Cf) *VDDR+Cc2* (VDDR+VDD)...公式 52
[0150]Q (在觸摸期間:差值)
[0151]= Q(在觸摸期間:反相位時段)-Q(在觸摸期間:同相位時段)
[0152]= Cc2*VDD*2...公式 53
[0153]這里符號Cc2是寄生電容Cc2的值。
[0154]通過手指FNC觸摸觸摸接收電極TPR和觸摸發(fā)送電極TPX，來自公式33、公式4和公式53的在同相位時段和反相位時段中供應的電荷量值的差值僅被減少了公式6中所示值。
[0155]AQ = Q(在非觸摸期間:差值)-Q(在觸摸期間:差值)
[0156]= (Ccl_Cc2)*VDD*2...公式 6
[0157]這里符號是乘號。
[0158]電荷量值減少使電源電壓降低電路VDC減少用于向開關電路12供應的電流Il的值；引起電流鏡電路11輸出的電流12的值減少；并且還引起計數(shù)器14輸出的計數(shù)Nc2減少。
[0159]在Xi/Xj選擇時間內(nèi)包括的同相位時段和反相位時段中，計數(shù)器14跨越相同設置的計數(shù)時間對在相應時段中的計數(shù)Nc2進行計數(shù)。半導體器件300在內(nèi)部處理電路(在附圖中未示出)上對在同相位時段中的計數(shù)Nc2相對于在反相位時段中的計數(shù)Nc2的值的差值進行計數(shù)。在這一值的差值大于參考計數(shù)時，手指FNG被判斷為未觸摸在觸摸面板PNL上的在X電極接線Xi和Y電極接線Yj選擇的顯示區(qū)域，在這一值的差值小于參考計數(shù)時，手指FNG被判斷為觸摸選擇區(qū)域。
[0160]描述第三實施例的半導體器件300表現(xiàn)的效果。
[0161]在半導體器件300中包含的開關電路12和輸出緩沖器18通過觸摸面板分別依次選擇X電極接線Xi和Y電極接線Yj。由電源電壓降低電路VDC輸出的電壓VDDR與時鐘CLKl同步地被施加到觸摸接收電極TPR，該觸摸接收電極TPR被耦合到選擇的X電極接線Xi0供應電壓VDD與時鐘CLKl同步地被施加到觸摸發(fā)送電極TPX，該觸摸發(fā)送電極TPX被率禹合到選擇的Y電極接線Yj。
[0162]相位調(diào)節(jié)器電路19控制來自開關電路12的輸出信號以及輸出緩沖器18的輸出信號的相位。在兩個輸出信號被設置同相位時，開關電路12向觸摸接收電極TPR施加電壓VDDR的定時，和輸出緩沖器18向觸摸發(fā)送電極TPX施加供應電壓VDD的定時近似地相同。在兩個輸出信號被設置成反相位時，交替地施加向觸摸接收電極TPR施加的電壓VDDR、以及向觸摸發(fā)送電極TPX施加的供應電壓VDD。
[0163]在觸摸期間在觸摸接收電極TPR與觸摸發(fā)送電極TPX之間的寄生電容Ce的值與在未觸摸期間相比變成得更低。寄生電容Ce的這一值的改變被檢測為開關電路12的電流
Il在同相位時段和反相位時段期間的改變，并且被電流控制的振蕩器電路13和計數(shù)器14進一步轉(zhuǎn)換成時鐘CLK2在計數(shù)時段期間的計數(shù)Nc2?？梢曰谶@一計數(shù)Nc2的改變，來檢測對這一觸摸面板PNL的觸摸或者未觸摸、以及在觸摸期間的手指FNG位置。
[0164]當前公開的實施例在所有方面僅為示例而不應被解釋為限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求的范圍中，而不是在以上描述中被公開；并且本發(fā)明的范圍旨在將與權(quán)利要求等效的含義和所有改變包括于其中。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體器件，包括: 端子； 電源電壓降低電路，其生成恒定電壓； 開關電路，其響應于第一時鐘向所述端子定期地施加所述恒定電壓； 第一電流控制的振蕩器電路；以及 第一計數(shù)器， 其中所述電源電壓降低電路向所述開關電路供應第一電流， 其中所述第一電流控制的振蕩器電路生成第二時鐘，所述第二時鐘的頻率響應于所述第一電流的值而改變，并且 其中所述第一計數(shù)器在計數(shù)時間內(nèi)對所述第二時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，還包括: 第二晶體管， 其中所述電源電壓降低電路包括輸出所述第一電流的第一晶體管， 其中電流鏡電路包含所述第一晶體管和所述第二晶體管， 其中所述第二晶體管向所述第一電流控制的振蕩器電路供應第二電流，并且 其中所述第二時鐘的頻率響應于所述第二電流的值而改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，還包括: 第一恒定電流源，其向所述開關電路供應第三電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件，還包括: 第二恒定電流源； 第二電流控制的振蕩器電路；以及 第二計數(shù)器， 其中所述第二恒定電流源輸出第四電流， 其中所述第二電流控制的振蕩器電路響應于所述第四電流而生成包括指定的頻率的第三時鐘,并且 其中所述第二計數(shù)器在所述計數(shù)時間內(nèi)對所述第三時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件， 其中所述開關電路是反相器電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導體器件， 其中所述第一電流的值響應于耦合到所述端子的觸摸電極的寄生電容值的改變而改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導體器件， 其中基于所述第二時鐘的計數(shù)數(shù)目的改變來檢測所述觸摸電極的寄生電容值的改變。
8.一種半導體器件，包括: 端子； 電流控制的振蕩器電路； 開關電路；以及 計數(shù)器， 其中所述電流控制的振蕩器電路向所述開關電路供應第一電流和包括指定的值的輸出電壓，并且也生成其頻率響應于所述第一電流的值而改變的第二時鐘， 其中所述開關電路響應于所述第一時鐘向所述端子定期地施加所述電流控制的振蕩器電路的所述輸出電壓，并且 其中所述計數(shù)器在計數(shù)時間內(nèi)對所述第二時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導體器件， 其中所述開關電路是反相器電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導體器件， 其中所述第一電流的值響應于耦合到所述端子的觸摸電極的寄生電容值的改變而改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導體器件， 其中基于所述第二時鐘的計數(shù)數(shù)目的改變來檢測所述觸摸電極的寄生電容值的改變。
12.—種半導體器件，包括: 第一端子；
A-Ap ~.丄山—7* 弟一犧子； 電源電壓降低電路，其生成恒定電壓； 開關電路，其響應于第一時鐘向所述第一端子定期地施加所述恒定電壓； 輸出緩沖器，其響應于所述第一時鐘向所述第二端子定期地施加電源電壓； 相位調(diào)節(jié)器電路； 電流控制的振蕩器電路；以及 計數(shù)器， 其中所述電源電壓降低電路向所述開關電路供應第一電流， 其中所述電流控制的振蕩器電路生成第二時鐘，所述第二時鐘的頻率響應于所述第一電流的值而改變， 其中所述相位調(diào)節(jié)器電路將其中所述開關電路向所述第一端子施加所述恒定電壓的相位、以及其中所述輸出緩沖器向所述第二端子施加所述電源電壓的相位設置成用于同相位的同相位時段、或者用于反相位的反相位時段，并且 其中所述計數(shù)器在所述同相位時段和所述反相位時段中的每個時段中，在被設置為相同值的計數(shù)時間內(nèi)，對所述第二時鐘的數(shù)目進行計數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導體器件，還包括: 第二晶體管； 其中所述電源電壓降低電路包括輸出所述第一電流的第一晶體管， 其中電流鏡電路包含所述第一晶體管和所述第二晶體管； 其中所述第二晶體管向所述電流控制的振蕩器電路供應第二電流，并且 其中所述第二時鐘的頻率響應于所述第二電流的值而改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導體器件， 其中所述開關電路是反相器電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導體器件， 其中所述第一電流的值響應于耦合到所述第一端子的第一觸摸電極的寄生電容值的改變、以及耦合到所述第二端子的第二觸摸電極的寄生電容值的改變而改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導體器件， 其中所述第一電流的值響應于在所述第一觸摸電極與所述第二觸摸電極之間的寄生電容值的改變而改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導體器件， 其中基于所述第二時鐘在所述同相位時段中在計數(shù)時間內(nèi)的計數(shù)值與所述第二時鐘在所述反相位時段中在計數(shù)時間內(nèi)的計數(shù)值的差值來檢測所述第一觸摸電極和所述第二觸摸電極的寄生電容值的改變。
【文檔編號】H03K17/687GK104253601SQ201410295589
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】荒木雅宏 申請人:瑞薩電子株式會社