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JP2009236603A - Temperature sensor, manufacturing method of temperature sensor, electrophoretic device, and electronic device - Google Patents

Temperature sensor, manufacturing method of temperature sensor, electrophoretic device, and electronic device Download PDF

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JP2009236603A
JP2009236603A JP2008081331A JP2008081331A JP2009236603A JP 2009236603 A JP2009236603 A JP 2009236603A JP 2008081331 A JP2008081331 A JP 2008081331A JP 2008081331 A JP2008081331 A JP 2008081331A JP 2009236603 A JP2009236603 A JP 2009236603A
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Japan
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temperature
power supply
oscillation
circuit
frequency
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Application number
JP2008081331A
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Inventor
Hidetoshi Saito
英俊 斎藤
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

【課題】実装面積が比較的少ない回路構成で正確に温度を検出可能な温度センサ、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】発振回路(10)、発振回路に所定の電源電圧を供給する電源供給回路(11)、発振回路の発振周波数に基づいて温度を特定する温度特定回路(20、30)を備え、発振回路(10)は、温度の上昇に対応して発振周波数が増加するように構成され、電源供給回路(11)は、発振回路に所定の基準温度において所定の基準周波数で発振させるための電源電圧を供給するように構成され、温度特定回路(20、30)は、発振回路の発振周波数と温度との関係情報に基づいて温度を特定するよう構成されている。
【選択図】図1
A temperature sensor capable of accurately detecting a temperature with a circuit configuration having a relatively small mounting area, and a manufacturing method thereof.
An oscillation circuit (10), a power supply circuit (11) for supplying a predetermined power supply voltage to the oscillation circuit, and a temperature specifying circuit (20, 30) for specifying a temperature based on an oscillation frequency of the oscillation circuit are provided. The oscillation circuit (10) is configured such that the oscillation frequency increases in response to a rise in temperature, and the power supply circuit (11) is a power supply for causing the oscillation circuit to oscillate at a predetermined reference frequency at a predetermined reference temperature. The temperature specifying circuit (20, 30) is configured to supply a voltage, and is configured to specify the temperature based on the relationship information between the oscillation frequency of the oscillation circuit and the temperature.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、温度センサに係り、特に、腕時計等に組み込む電気泳動装置に適する簡易な構成であって、かつ、低コストで製造可能な温度センサおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a temperature sensor, and more particularly to a temperature sensor that has a simple configuration suitable for an electrophoresis apparatus incorporated in a wristwatch or the like and can be manufactured at a low cost, and a manufacturing method thereof.

電気泳動装置は、電極間に印加する電圧を制御して、荷電粒子の移動を制御することによって外観上の色調を変化させ、もって画像を表示する装置である。この電気泳動装置における荷電粒子の移動は溶媒の粘度に影響を受け、溶媒の粘度は温度依存性が高いため、温度に応じて最適な駆動電圧および駆動波形で駆動することが必要とされる。例えば、特表2005−527001号公報には、温度探索機により媒体温度を測定し、測定温度に従って電気泳動素子の電極間の電位差を制御する発明が記載されている(特許文献1参照)。   An electrophoretic device is a device that displays an image by controlling the voltage applied between electrodes to change the color tone of the appearance by controlling the movement of charged particles. The movement of the charged particles in this electrophoresis apparatus is affected by the viscosity of the solvent, and the viscosity of the solvent is highly temperature dependent. Therefore, it is necessary to drive with an optimum driving voltage and driving waveform according to the temperature. For example, JP 2005-527001 A discloses an invention in which a medium temperature is measured by a temperature searcher and a potential difference between electrodes of an electrophoretic element is controlled according to the measured temperature (see Patent Document 1).

近年では、腕時計など、小型・携帯型装置に電気泳動装置を組み込む応用例が研究・開発されている。
特表2005−527001号公報
In recent years, application examples in which an electrophoresis device is incorporated in a small-sized and portable device such as a wristwatch have been researched and developed.
JP 2005-527001 A

温度を測定するためには、発振周波数を規定する基準抵抗や温度を検出するサーミスタ等の外付け部品を集積回路化された発振回路に対し接続することを要する。しかしながら、外付け部品を要するとすれば、集積回路を含めた回路のための実装面積が大きくなり、また、コストを削減することが困難になる。   In order to measure the temperature, it is necessary to connect an external component such as a reference resistor that defines the oscillation frequency and a thermistor that detects the temperature to the integrated oscillation circuit. However, if an external component is required, a mounting area for a circuit including an integrated circuit becomes large, and it becomes difficult to reduce the cost.

特に腕時計のような比較的小型の機器に温度センサを組み込む場合にはチップ抵抗一つでも削減すべきという厳しい要請があり、温度測定のためだけに外付け抵抗は用いたくない。   In particular, when a temperature sensor is incorporated in a relatively small device such as a wristwatch, there is a strict requirement that even a single chip resistor should be reduced, and it is not desired to use an external resistor only for temperature measurement.

そこで本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、実装面積が比較的少ない回路構成で正確に温度を検出可能な温度センサ、およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a temperature sensor capable of accurately detecting a temperature with a circuit configuration having a relatively small mounting area, and a method of manufacturing the same. There is.

上記課題を解決するために、本発明の温度センサは、発振回路と、発振回路に所定の電源電圧を供給する電源供給回路と、発振回路の発振周波数に基づいて温度を特定する温度特定回路と、を備える。そして、発振回路は、温度の上昇に対応して発振周波数が増加するように構成されている。また、電源供給回路は、発振回路に所定の基準温度において所定の基準周波数で発振させるための電源電圧を供給するように構成されている。そして温度特定回路は、発振回路の発振周波数と温度との関係情報に基づいて温度を特定するよう構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a temperature sensor of the present invention includes an oscillation circuit, a power supply circuit that supplies a predetermined power supply voltage to the oscillation circuit, a temperature identification circuit that identifies a temperature based on the oscillation frequency of the oscillation circuit, and . The oscillation circuit is configured such that the oscillation frequency increases in response to an increase in temperature. The power supply circuit is configured to supply a power supply voltage for causing the oscillation circuit to oscillate at a predetermined reference frequency at a predetermined reference temperature. The temperature specifying circuit is configured to specify the temperature based on the relationship information between the oscillation frequency of the oscillation circuit and the temperature.

かかる構成によれば、発振回路は、温度が上昇するに連れて発振周波数が増加するという正の温度特性を有しており、電源供給回路は発振周波数が正の温度特性を持つような電源電圧を発振回路に供給するように調整されており、温度特定回路は発振周波数と温度との関係情報を参照するので、温度変化に伴って発振周波数が変動するとその発振周波数に対応する温度を特定することができる。ここで、製造過程において発振回路を構成する素子にバラツキを生じたとしても、総ての発振回路は基準温度において基準周波数で発振するように調整されているので、測定対象温度範囲に応じた最大測定誤差を予め把握可能となる。また、測定対象温度範囲と最大測定誤差との対応関係が明確になっているので、許容される誤差範囲に基づいて測定対象温度範囲を逆設定することも可能である。   According to such a configuration, the oscillation circuit has a positive temperature characteristic in which the oscillation frequency increases as the temperature rises, and the power supply circuit has a power supply voltage such that the oscillation frequency has a positive temperature characteristic. Since the temperature specifying circuit refers to the relationship information between the oscillation frequency and temperature, if the oscillation frequency varies with temperature change, the temperature corresponding to the oscillation frequency is specified. be able to. Here, even if the elements constituting the oscillation circuit vary in the manufacturing process, all the oscillation circuits are adjusted to oscillate at the reference frequency at the reference temperature. Measurement error can be grasped in advance. In addition, since the correspondence relationship between the measurement target temperature range and the maximum measurement error is clear, the measurement target temperature range can be reversely set based on the allowable error range.

ここで上記電源供給回路は、発振回路に印加する電源電圧を温度の上昇と共に発振周波数が上昇する温度特性の範囲に設定することが好ましい。発振回路では、発振回路を構成する素子のしきい値の温度特性の影響が相対的に大きいと、発振周波数には温度の上昇とともに周波数が増大するという正の温度特性が現れる。一方、発振回路を構成する素子の移動度の温度特性の影響が相対的に大きいと、発振周波数には温度の上昇とともに周波数が減少するという負の温度特性が現れる。いずれの温度特性が大きく影響するかにより、発振回路全体の発振周波数の温度特性が決定される。電源電圧が低いほどしきい値の温度特性の影響が大きく、電源電圧が高い程移動度の温度特性の影響が大きくなる傾向にある。よって、発振回路に加える電源電圧を調整することにより、発振回路の発振周波数の温度特性を調整することが可能なのである。かかる構成によれば、発振回路に印加される電源電圧は、発振周波数が正の温度特性を示すような範囲に制御されるので、発振回路の発振周波数に基づいて温度を測定することが可能となる。   Here, it is preferable that the power supply circuit sets the power supply voltage applied to the oscillation circuit within a temperature characteristic range in which the oscillation frequency increases as the temperature increases. In the oscillation circuit, when the temperature characteristic of the threshold value of the elements constituting the oscillation circuit is relatively large, a positive temperature characteristic that the frequency increases as the temperature rises appears in the oscillation frequency. On the other hand, if the influence of the temperature characteristic on the mobility of the elements constituting the oscillation circuit is relatively large, a negative temperature characteristic appears that the frequency decreases with increasing temperature. The temperature characteristic of the oscillation frequency of the entire oscillation circuit is determined depending on which temperature characteristic greatly affects. The lower the power supply voltage, the greater the influence of the threshold temperature characteristic, and the higher the power supply voltage, the greater the influence of the mobility temperature characteristic. Therefore, the temperature characteristic of the oscillation frequency of the oscillation circuit can be adjusted by adjusting the power supply voltage applied to the oscillation circuit. According to such a configuration, since the power supply voltage applied to the oscillation circuit is controlled in a range in which the oscillation frequency exhibits a positive temperature characteristic, the temperature can be measured based on the oscillation frequency of the oscillation circuit. Become.

ここで「発振回路」は、温度の上昇とともに発振周波数が上昇するような正の温度特性を有する回路であればよく、その構成に限定はない。例えば、トランジスタのしきい値の変化が発振周波数に影響するような回路構成であれば、本発明に適用可能である。例えば、ヒステリシス特性を利用した矩形波発振回路、非安定マルチバイブレータ等が含まれる。   Here, the “oscillation circuit” may be a circuit having a positive temperature characteristic in which the oscillation frequency increases as the temperature rises, and the configuration is not limited. For example, the present invention can be applied to any circuit configuration in which a change in the threshold value of a transistor affects the oscillation frequency. For example, a rectangular wave oscillation circuit using hysteresis characteristics, an unstable multivibrator, and the like are included.

例えば、発振回路は、インバータを含んで構成されるリングオッシレータである。この場合、インバータは、電源電圧と接地電位との間に第1の極性を有する第1トランジスタと第1の極性とは対極の第2の極性を有する第2トランジスタとを直列接続して構成されている。電源供給回路は、リングオッシレータに印加する電源電圧を第1トランジスタおよび第2トランジスタのしきい値電圧より高く設定することになる。   For example, the oscillation circuit is a ring oscillator including an inverter. In this case, the inverter is configured by connecting in series a first transistor having a first polarity between a power supply voltage and a ground potential and a second transistor having a second polarity opposite to the first polarity. ing. The power supply circuit sets the power supply voltage applied to the ring oscillator higher than the threshold voltage of the first transistor and the second transistor.

かかる構成によれば、温度の変化とともに第1トランジスタおよび第2トランジスタのしきい値が変動する。このインバータを奇数個直列接続して出力を帰還させれば、トランジスタのオン抵抗と設定容量または寄生容量とで定まる周波数で発振する。トランジスタのしきい値または移動度の温度特性に影響を受けて、リングオッシレータの発振周波数も温度特性を有する。トランジスタのしきい値の温度特性が大きく影響を与える電源電圧を設定すれば、正の温度特性を有する発振回路となる。   According to such a configuration, the threshold values of the first transistor and the second transistor vary with changes in temperature. If an odd number of inverters are connected in series and the output is fed back, the inverter oscillates at a frequency determined by the on-resistance of the transistor and the set capacitance or parasitic capacitance. The oscillation frequency of the ring oscillator also has a temperature characteristic due to the influence of the temperature characteristic of the threshold value or mobility of the transistor. An oscillation circuit having a positive temperature characteristic can be obtained by setting a power supply voltage that greatly affects the temperature characteristic of the threshold value of the transistor.

好ましくは、電源供給回路には、許容される範囲でしきい値を種々にばらつかせた発振回路のサンプルの各々について、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧が各々記憶されている。さらに発振回路がいずれのサンプルに属するかを設定する選択部が設けられている。そして電源供給回路は、選択部の設定に対応するサンプルについて記憶された電源電圧を発振回路に供給する。   Preferably, the power supply circuit stores a power supply voltage for oscillating at a reference frequency at a reference temperature for each sample of the oscillation circuit having various threshold values within an allowable range. . Further, a selection unit for setting which sample the oscillation circuit belongs to is provided. The power supply circuit supplies the power supply voltage stored for the sample corresponding to the setting of the selection unit to the oscillation circuit.

かかる構成によれば、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧が複数種類のサンプルの各々に対応させて記憶されている。よって、製造ロットまたは単体ごとに、搭載した発振回路に対応するサンプルのための電源電圧を選択部により選択すれば、製造後の製品において、基準温度において基準周波数で発振するように発振回路を調整可能となる。よって、この発明の構成は、サンプルに対するキャリブレーション処理による電源電圧の特定と、近似するサンプルを選択することによる製造品の各々に対する電源電圧の設定と、を別々に行う場合(後述する第2のキャリブレーション方法)に適する。   According to this configuration, the power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature is stored in association with each of the plurality of types of samples. Therefore, if the power supply voltage for the sample corresponding to the mounted oscillation circuit is selected by the selection unit for each production lot or single unit, the oscillation circuit is adjusted so that it oscillates at the reference frequency at the reference temperature in the manufactured product. It becomes possible. Therefore, the configuration of the present invention is such that the specification of the power supply voltage by the calibration process for the sample and the setting of the power supply voltage for each of the manufactured products by selecting an approximate sample are performed separately (second method described later). Suitable for calibration method).

例えば、温度特定回路は、カウンタと、カウンタの計数値を温度情報に変換する計数値温度変換回路と、を備える。そしてカウンタは、発振回路の発振周波数より高い周波数を有する基準信号が入力されており、発振回路からの発振信号の一定周期当たりに入る基準信号の周期数を計数値として出力する。   For example, the temperature specifying circuit includes a counter and a count value temperature conversion circuit that converts the count value of the counter into temperature information. The counter receives a reference signal having a frequency higher than the oscillation frequency of the oscillation circuit, and outputs the number of periods of the reference signal that falls within a certain period of the oscillation signal from the oscillation circuit as a count value.

かかる構成によれば、発振信号の一周期に基準信号が何周期入るかに基づいて、発振信号の発振周波数を特定することができ、特定された発振周波数に対応する温度を検出することができる。   According to this configuration, the oscillation frequency of the oscillation signal can be specified based on how many periods of the reference signal are included in one cycle of the oscillation signal, and the temperature corresponding to the specified oscillation frequency can be detected. .

また、例えば、カウンタは、発振回路の発振周波数より低い周波数を有する基準信号が入力されており、基準信号の一定周期当たりに入る発振回路からの発振信号の周期数を計数値として出力するように構成してもよい。   In addition, for example, the counter receives a reference signal having a frequency lower than the oscillation frequency of the oscillation circuit, and outputs the number of periods of the oscillation signal from the oscillation circuit that falls within a certain period of the reference signal as a count value. It may be configured.

かかる構成によれば、基準信号の一周期に発振信号が何周期入るかに基づいて、発振信号の発振周波数を特定することができ、特定された発振周波数に対応する温度を検出することができる。   According to this configuration, the oscillation frequency of the oscillation signal can be specified based on how many oscillation signals are included in one cycle of the reference signal, and the temperature corresponding to the specified oscillation frequency can be detected. .

本発明に係る電気泳動装置は、電気泳動素子と、本発明の温度センサにより特定された温度に基づいて駆動波形を変更する駆動波形制御回路と、この駆動波形で電気泳動素子を駆動する駆動回路と、を備える。   An electrophoretic device according to the present invention includes an electrophoretic element, a driving waveform control circuit that changes a driving waveform based on the temperature specified by the temperature sensor of the present invention, and a driving circuit that drives the electrophoretic element with the driving waveform. And comprising.

かかる構成によれば、実装面積の小さな温度センサを用いて電気泳動素子の駆動を制御できるので、腕時計等の小型の携帯機器に搭載する電気泳動装置に好適である。   According to such a configuration, driving of the electrophoretic element can be controlled using a temperature sensor having a small mounting area, which is suitable for an electrophoretic device mounted on a small portable device such as a wristwatch.

また本発明は、上記温度センサを備えた電子機器でもある。
かかる構成によれば、温度センサの実装面積を相対的に小さく、製造コストを相対的に低くできるので、小型・携帯型の電子機器に用いる温度センサとして最適である。なお「電子機器」としては、例えば電気泳動装置を表示デバイスとして備える装置であり、腕時計、電子ブック、電子ペーパー、その他が含まれる。
Moreover, this invention is also an electronic device provided with the said temperature sensor.
According to such a configuration, the mounting area of the temperature sensor can be made relatively small, and the manufacturing cost can be made relatively low. The “electronic device” is, for example, an apparatus including an electrophoresis apparatus as a display device, and includes a wristwatch, an electronic book, electronic paper, and the like.

本発明の温度センサの製造方法は、発振回路を備えた温度センサの製造方法であって、
発振回路は、温度が上昇するに連れて発振周波数が増加するものであり、
1)許容される範囲でしきい値を種々にばらつかせた発振回路のサンプルの各々について、発振が停止する下限電圧を測定するステップと、
2)下限電圧が最も高いサンプルを基準サンプルとして特定するステップと、
3)測定された下限電圧に基づいて総てのサンプルが発振しうる電圧を基準電圧として特定するステップと、
4)所定の基準温度において、基準サンプルに基準電圧を印加した場合の発振周波数を基準周波数として特定するステップと、
5)調整対象となる発振回路について、基準温度において該基準周波数で発振させるための電源電圧を設定するステップと、
を備えたことを特徴とする。
A manufacturing method of a temperature sensor of the present invention is a manufacturing method of a temperature sensor provided with an oscillation circuit,
The oscillation circuit increases the oscillation frequency as the temperature rises.
1) measuring a lower limit voltage at which oscillation stops for each of the oscillation circuit samples having various threshold values within an allowable range;
2) identifying a sample having the highest lower limit voltage as a reference sample;
3) identifying as a reference voltage a voltage at which all samples can oscillate based on the measured lower limit voltage;
4) specifying an oscillation frequency as a reference frequency when a reference voltage is applied to a reference sample at a predetermined reference temperature;
5) setting a power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature for the oscillation circuit to be adjusted;
It is provided with.

温度が上昇するに連れて発振周波数が増加する発振回路の正の温度特性を利用する場合、発振回路を構成する素子のしきい値に電源電圧が近い程、この正の温度特性が顕著になり、発振周波数の誤差が少なくなる傾向にある。よって、発振が停止しない範囲でこのしきい値電圧に可能な限り近い電源電圧を発振回路に供給することが好ましい。かかる方法によれば、ステップ1)により、製造されうる発振回路のバラツキを代表するサンプルについて、発振が停止してしまう下限電圧が測定され、ステップ2)により、下限電圧が最も高いサンプルが基準限界サンプルとして抽出される。この基準サンプルは最も高い電圧で発振が止まりうるサンプルであると言い換えられる。そしてステップ3)において、基準サンプルが発振する電圧を基準電圧として定めるので、製造されうる総ての発振回路を間違いなく発振させる基準電圧が決定される。さらにステップ4)において、基準サンプルについての基準周波数が定められ、ステップ5)において、調整対象となる発振回路について、基準温度において基準周波数で発振するように電源電圧を設定する。本発明によれば、バラツキを代表するサンプルに基づいて、基準温度における基準周波数が決定され、それら発振回路の各々に対し、基準温度において基準周波数で発振するような電源電圧が設定される。よって、製造された発振回路にバラツキを生じたとしても、測定対象温度範囲に応じた最大測定誤差を予め把握可能となる。また、測定対象温度範囲と最大測定誤差との対応関係が明確になっているため、許容される誤差範囲に基づいて測定対象温度範囲を逆設定することも可能である。   When using the positive temperature characteristic of an oscillation circuit whose oscillation frequency increases as the temperature rises, the positive temperature characteristic becomes more prominent as the power supply voltage is closer to the threshold value of the elements constituting the oscillation circuit. The error of the oscillation frequency tends to decrease. Therefore, it is preferable to supply a power supply voltage as close as possible to the threshold voltage within a range in which oscillation does not stop. According to this method, the lower limit voltage at which the oscillation stops is measured for the sample representing the variation of the oscillation circuit that can be manufactured in step 1), and the sample having the highest lower limit voltage is determined as the reference limit in step 2). Extracted as a sample. In other words, the reference sample is a sample that can stop oscillation at the highest voltage. In step 3), since the voltage at which the reference sample oscillates is determined as the reference voltage, the reference voltage that will definitely oscillate all the oscillation circuits that can be manufactured is determined. Further, in step 4), the reference frequency for the reference sample is determined, and in step 5), the power supply voltage is set so that the oscillation circuit to be adjusted oscillates at the reference frequency at the reference temperature. According to the present invention, the reference frequency at the reference temperature is determined based on the sample representing the variation, and the power supply voltage that oscillates at the reference frequency at the reference temperature is set for each of the oscillation circuits. Therefore, even if the manufactured oscillation circuit varies, the maximum measurement error corresponding to the measurement target temperature range can be grasped in advance. In addition, since the correspondence relationship between the measurement target temperature range and the maximum measurement error is clear, it is possible to reversely set the measurement target temperature range based on the allowable error range.

上記調整対象となる発振回路に対する電源電圧の設定(ステップ5)には2つのキャリブレーション方法が考えられる。
本発明の第1のキャリブレーション方法としては、上記5)電源電圧を設定するステップにおいて、
5−1)調整対象となる発振回路について基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定するステップと、
5−2)特定された調整対象となる発振回路のための電源電圧を当該発振回路の電源電圧として設定するステップと、
を備える。
Two calibration methods are conceivable for setting the power supply voltage for the oscillation circuit to be adjusted (step 5).
In the first calibration method of the present invention, in the step 5) of setting the power supply voltage,
5-1) identifying a power supply voltage for causing an oscillation circuit to be adjusted to oscillate at a reference frequency at a reference temperature;
5-2) setting a power supply voltage for the specified oscillation circuit to be adjusted as a power supply voltage of the oscillation circuit;
Is provided.

かかる第1のキャリブレーション方法によれば、サンプルを用いて基準温度における基準周波数が定められ、調整対象となる発振回路、すなわち個別具体的な製造品の各々について、基準温度において基準周波数で発振するような電源電圧が調整され設定される。よって、個別の発振回路ごとに基準温度において正確に基準周波数で発振させることができ、最大誤差範囲を正確に予測可能な温度センサを製造可能となる。   According to the first calibration method, the reference frequency at the reference temperature is determined using the sample, and the oscillation circuit to be adjusted, that is, each individual specific manufactured product, oscillates at the reference frequency at the reference temperature. Such a power supply voltage is adjusted and set. Therefore, it is possible to manufacture a temperature sensor that can oscillate at the reference frequency accurately at the reference temperature for each individual oscillation circuit and can accurately predict the maximum error range.

本発明の第2のキャリブレーション方法としては、上記5)電源電圧を設定するステップにおいて、
5−1)基準サンプル以外のサンプルについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定するステップと、
5−2)調整対象となる発振回路に対応するしきい値を有するサンプルを選択するステップと、
5−3)選択されたサンプルのために特定されている電源電圧を調整対象となる発振回路のための電源電圧として設定するステップと、
を備える。
In the second calibration method of the present invention, in the step 5) of setting the power supply voltage,
5-1) identifying a power supply voltage for oscillating at a reference frequency at a reference temperature for a sample other than the reference sample;
5-2) selecting a sample having a threshold value corresponding to the oscillation circuit to be adjusted;
5-3) setting a power supply voltage specified for the selected sample as a power supply voltage for the oscillation circuit to be adjusted;
Is provided.

かかる第2のキャリブレーション方法によれば、サンプルを用いて基準温度における基準周波数が定められ、さらに複数のサンプルの各々について、基準温度において基準周波数で発振するような電源電圧が調整され特定される。調整対象となる発振回路、すなわち個別具体的な製造品の各々については、発振回路に相当するサンプルが選択され、その選択されたサンプルについて調整されている電源電圧が、その発振回路のための電源電圧として設定される。かかる方法によれば、製造品のバラツキを代表するサンプルに基づいて予め電源電圧が求められており、個別の発振回路に対しては、そのサンプルとの対応を見極めて電源電圧を設定すればよいだけなので、比較的短時間にキャリブレーション処理を完遂させることが可能であり、最大誤差範囲を正確に予測可能な温度センサを製造可能とである。   According to the second calibration method, the reference frequency at the reference temperature is determined using the sample, and the power supply voltage that oscillates at the reference frequency at the reference temperature is adjusted and specified for each of the plurality of samples. . For each oscillation circuit to be adjusted, that is, for each individual manufactured product, a sample corresponding to the oscillation circuit is selected, and the power supply voltage adjusted for the selected sample is the power supply for the oscillation circuit. Set as voltage. According to such a method, the power supply voltage is obtained in advance based on the sample representing the variation in the manufactured product, and the power supply voltage may be set for each oscillation circuit by checking the correspondence with the sample. Therefore, the calibration process can be completed in a relatively short time, and a temperature sensor capable of accurately predicting the maximum error range can be manufactured.

ここで、サンプルの数に限定はないが、製造品におけるしきい値のバラツキの範囲をカバーするようにしきい値特性が分散したサンプルを用いることが好ましい。またサンプルの数は多ければ多い程、製造品に一致する、または、より近似するしきい値特性を有するサンプルを選択できる可能性が高まる。最低限、製造品におけるしきい値のバラツキの最大範囲を代表する限界サンプルについて、キャリブレーション処理をすることが好ましい。   Here, the number of samples is not limited, but it is preferable to use a sample in which threshold characteristics are dispersed so as to cover a range of threshold variation in a manufactured product. In addition, the larger the number of samples, the higher the possibility of selecting a sample that has a threshold characteristic that matches or is more similar to the manufactured product. At a minimum, it is preferable to perform a calibration process on a limit sample that represents the maximum range of threshold variation in a manufactured product.

ここで上記3)の基準電圧を特定するステップは、複数の基準サンプルが示した下限電圧中で最も高い下限電圧に所定のマージンを加えた電圧を基準電圧として特定することは好ましい。
複数の基準サンプルの中でバラツキが生じていても、それらの中で最も発振が止まりやすいサンプルに基づき基準電圧を設定するので、バラツキの多少に関わらず確実に発振させることができる。
Here, in the step 3) of specifying the reference voltage, it is preferable to specify a voltage obtained by adding a predetermined margin to the highest lower limit voltage among the lower limit voltages indicated by the plurality of reference samples as the reference voltage.
Even if there are variations among the plurality of reference samples, the reference voltage is set based on the sample in which oscillation is most likely to stop, so that oscillation can be reliably performed regardless of variations.

ここで上記4)の基準周波数を特定するステップは、複数の基準サンプルが示した発振周波数の中で最も高い周波数を基準周波数として特定することは好ましい。
基準サンプル以外の発振回路は、基準サンプルより低い電源電圧でも発振が止まらないものが含まれ、そのような発振回路は供給する電源電圧を上昇させれば発振周波数を上げることが可能である。よって、基準サンプル中で最も高い発振周波数を基準周波数として設定しておけば、総ての発振回路について、基準温度において基準周波数で発生させるための電源電圧を設定可能となる。
Here, it is preferable that the step of specifying the reference frequency in 4) specifies the highest frequency among the oscillation frequencies indicated by the plurality of reference samples as the reference frequency.
Oscillation circuits other than the reference sample include those whose oscillation does not stop even with a power supply voltage lower than that of the reference sample. Such an oscillation circuit can increase the oscillation frequency by increasing the power supply voltage to be supplied. Therefore, if the highest oscillation frequency among the reference samples is set as the reference frequency, the power supply voltage for generating the reference frequency at the reference temperature can be set for all the oscillation circuits.

以下に、本発明の好適な実施の形態について図面を参照ながら説明する。
前述したように、本発明に係るキャリブレーション方法には2つの態様がある。
発振回路の基準サンプルに基づいて基準温度における基準周波数を特定するまでは2つの態様とも共通している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As described above, the calibration method according to the present invention has two modes.
The two modes are common until the reference frequency at the reference temperature is specified based on the reference sample of the oscillation circuit.

第1のキャリブレーション方法は、調整対象となる発振回路に対する電源電圧の調整および設定を、製造された発振回路の各々について個別に実施する方法である。
第2のキャリブレーション方法は、基準サンプル以外のサンプルについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定しておき、製造工程において、調整対象となる発振回路に対応するしきい値を有するサンプルを選択し、選択されたサンプルのために特定されている電源電圧を調整対象となる発振回路のための電源電圧として設定するという方法である。
The first calibration method is a method for individually adjusting and setting the power supply voltage for the oscillation circuit to be adjusted for each of the manufactured oscillation circuits.
The second calibration method specifies a power supply voltage for oscillating at a reference frequency at a reference temperature for samples other than the reference sample, and sets a threshold value corresponding to the oscillation circuit to be adjusted in the manufacturing process. This is a method of selecting a sample to be included and setting a power supply voltage specified for the selected sample as a power supply voltage for an oscillation circuit to be adjusted.

第1のキャリブレーション方法では、総ての製造品についてキャリブレーションにより電源電圧を調整・設定するので、総ての発振回路について、基準電圧において正確に基準周波数で発振させ、理論上予定される最大誤差範囲で発振させることができる。これに対し、第2のキャリブレーション方法では、限られた数のサンプルについてのみキャリブレーション処理することにより電源電圧を調整・設定するので、一定の精度の下で製造に係る工数を比較的少なくすることができる。
以下、第1のキャリブレーション方法については実施形態1で例示し、第2のキャリブレーション方法については実施形態2で例示する。
In the first calibration method, the power supply voltage is adjusted and set by calibration for all manufactured products. Therefore, all the oscillation circuits are oscillated at the reference frequency accurately at the reference frequency, and the maximum theoretically expected. It is possible to oscillate within the error range. On the other hand, in the second calibration method, the power supply voltage is adjusted and set by performing calibration processing only for a limited number of samples, so that the number of man-hours for manufacturing is relatively reduced with a certain degree of accuracy. be able to.
Hereinafter, the first calibration method is exemplified in the first embodiment, and the second calibration method is exemplified in the second embodiment.

(実施形態1)
本発明の実施形態1は、上記第1のキャリブレーション方法に基づき、発振回路であるリングオッシレータのサンプルに基づいて基準温度における基準周波数を求め、製造品のリングオッシレータの各々に対して基準温度において基準周波数で発振するための電源電圧を供給するよう調整された温度センサに関する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment of the present invention, based on the first calibration method, a reference frequency at a reference temperature is obtained based on a sample of a ring oscillator that is an oscillation circuit, and a reference frequency is obtained for each of the manufactured ring oscillators. The present invention relates to a temperature sensor adjusted to supply a power supply voltage for oscillating at a reference frequency at a temperature.

図1に本実施形態1に係る温度センサ1のブロック図を示す。
図1に示すように、温度センサ1は、リングオッシレータ10、電源供給回路11、カウンタ20、基準信号発振器21、計数値温度変換回路30、および計数値温度関係情報記憶部31を備える。リングオッシレータ10は本発明の発振回路に相当し、カウンタ20および計数値温度変換回路30は本発明の温度特定回路に相当する。
FIG. 1 shows a block diagram of a temperature sensor 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the temperature sensor 1 includes a ring oscillator 10, a power supply circuit 11, a counter 20, a reference signal oscillator 21, a count value temperature conversion circuit 30, and a count value temperature relation information storage unit 31. The ring oscillator 10 corresponds to the oscillation circuit of the present invention, and the counter 20 and the count value temperature conversion circuit 30 correspond to the temperature specifying circuit of the present invention.

リングオッシレータ10は、温度の上昇に対応して発振周波数が増加するような、正の温度特性を有する発振回路の例である。正の温度特性を有する発振回路としては、リングオッシレータの他に、ヒステリシスを利用した矩形波発振回路や非安定マルチバイブレータ等が利用可能である。   The ring oscillator 10 is an example of an oscillation circuit having a positive temperature characteristic such that the oscillation frequency increases in response to a rise in temperature. As an oscillation circuit having a positive temperature characteristic, a rectangular wave oscillation circuit using a hysteresis, an unstable multivibrator, or the like can be used in addition to a ring oscillator.

図2にリングオッシレータ10のブロック図を示す。
図2に示すように、リングオッシレータ10は、複数のインバータINVを直列接続して構成されている。最終段のインバータINVの出力が初段のインバータINVの入力端子に接続されている。発振器として動作させるためには正帰還をさせる必要があるため、インバータの直列段数は通常奇数である。
FIG. 2 shows a block diagram of the ring oscillator 10.
As shown in FIG. 2, the ring oscillator 10 is configured by connecting a plurality of inverters INV in series. The output of the final stage inverter INV is connected to the input terminal of the first stage inverter INV. In order to operate as an oscillator, positive feedback is required, so the number of inverters in series is usually an odd number.

図2の下段に示すように、各インバータINVは、P型(第1の極性)の第1トランジスタTr1とN型(第2の極性)の第2トランジスタTr2とを電源電圧Vdcと接地電位との間に直列接続して構成されている。電源電圧Vdcは、第1トランジスタTr1のしきい値電圧Vth1および第2トランジスタTr2のしきい値電圧Vth2より高く設定されている。第1トランジスタTr1のゲートと第2トランジスタTr2のゲートとが直接接続されてインバータの入力端子Vinを構成し、第1トランジスタTr1のソース/ドレインの一方と第2トランジスタTr2のソース/ドレインの一方とが接続されて出力端子Voutを構成している。出力端子Voutには所定の容量(例えば10pF)のキャパシタCが接続されている。   As shown in the lower part of FIG. 2, each inverter INV includes a P-type (first polarity) first transistor Tr1 and an N-type (second polarity) second transistor Tr2 with a power supply voltage Vdc and a ground potential. Are connected in series. The power supply voltage Vdc is set higher than the threshold voltage Vth1 of the first transistor Tr1 and the threshold voltage Vth2 of the second transistor Tr2. The gate of the first transistor Tr1 and the gate of the second transistor Tr2 are directly connected to form an input terminal Vin of the inverter. One of the source / drain of the first transistor Tr1 and one of the source / drain of the second transistor Tr2 Are connected to form an output terminal Vout. A capacitor C having a predetermined capacitance (for example, 10 pF) is connected to the output terminal Vout.

上記のような構成によれば、入力端子Vinに接続された極性と反対の極性の信号が出力端子Voutに出力される。第1トランジスタTr1がオン状態(第2トランジスタTr2がオフ状態)となる時、第1トランジスタTr1のオン抵抗とキャパシタCとで定まる時定数でキャパシタCに電荷が充電され、出力端子Voutの出力電圧が変化する。第2トランジスタTr2がオン態(第1トランジスタTr1がオフ状態)となる時、第2トランジスタTr2のオン抵抗とキャパシタCとで定まる時定数でキャパシタCの電荷が放電され、出力端子Voutの出力電圧が変化する。すなわち、入力端子Vinに対するパルス信号の変化に遅延して出力端子Voutの出力電圧が変化する。このようなインバータINVを奇数個直列接続し、出力を入力側に帰還させることにより、時定数に対応した発振周波数で発振することになる。   According to the above configuration, a signal having a polarity opposite to that connected to the input terminal Vin is output to the output terminal Vout. When the first transistor Tr1 is turned on (the second transistor Tr2 is turned off), the capacitor C is charged with a time constant determined by the on-resistance of the first transistor Tr1 and the capacitor C, and the output voltage of the output terminal Vout Changes. When the second transistor Tr2 is turned on (the first transistor Tr1 is turned off), the charge of the capacitor C is discharged with a time constant determined by the on-resistance of the second transistor Tr2 and the capacitor C, and the output voltage of the output terminal Vout Changes. That is, the output voltage of the output terminal Vout changes with a delay of the change of the pulse signal with respect to the input terminal Vin. An odd number of such inverters INV are connected in series and the output is fed back to the input side to oscillate at an oscillation frequency corresponding to the time constant.

図3に、リングオッシレータに印加する電源電圧に応じた、温度と発振周波数との関係(温度特性)を示す。図3(a)はトランジスタのしきい値の温度特性が相対的に大きく影響している場合であり、図3(b)はトランジスタのしきい値の温度特性と移動度の温度特性とが均衡して影響している場合であり、図3(c)はトランジスタの移動度の温度特性が相対的に大きく影響している場合である。   FIG. 3 shows the relationship between temperature and oscillation frequency (temperature characteristics) according to the power supply voltage applied to the ring oscillator. FIG. 3A shows a case where the temperature characteristic of the threshold value of the transistor has a relatively large influence, and FIG. 3B shows a balance between the temperature characteristic of the threshold value of the transistor and the temperature characteristic of the mobility. FIG. 3C shows a case where the temperature characteristics of the transistor mobility are relatively greatly affected.

リングオッシレータ10の発振周波数fは、インバータINVを構成するトランジスタのしきい値電圧Vthの温度特性とトランジスタの移動度の温度特性との双方に影響を受けることが知られている。例えば、インバータに印加する電源電圧がトランジスタのしきい値電圧Vthに近い領域では、トランジスタのしきい値の温度特性がリングオッシレータの発振周波数に与える影響が相対的に大きくなる。一方、インバータに印加する電源電圧がトランジスタのしきい値電圧Vthより大分に高いと、相対的にトランジスタの移動度の温度特性がリングオッシレータの発振周波数に与える影響が相対的に大きくなる。   It is known that the oscillation frequency f of the ring oscillator 10 is affected by both the temperature characteristic of the threshold voltage Vth of the transistor constituting the inverter INV and the temperature characteristic of the mobility of the transistor. For example, in the region where the power supply voltage applied to the inverter is close to the threshold voltage Vth of the transistor, the influence of the temperature characteristic of the threshold value of the transistor on the oscillation frequency of the ring oscillator becomes relatively large. On the other hand, when the power supply voltage applied to the inverter is much higher than the threshold voltage Vth of the transistor, the influence of the temperature characteristics of the transistor mobility on the oscillation frequency of the ring oscillator becomes relatively large.

しきい値電圧は温度の上昇とともに低下する傾向にある。しきい値が下がるとトランジスタのスイッチングタイミングが早くなり、スイッチングの繰り返しにより定まる発振周波数の周期が短くなる。よって発振周波数が温度の上昇とともに高くなると考えられる。一方、移動度は、P型シリコンの場合に絶対温度の約−2.2乗、N型シリコンの場合に絶対温度の約−2.42乗に比例し、温度の上昇とともに小さくなる。移動度の大きさは半導体中のキャリア速度であり、トランジスタの状態遷移の速度に対応する。よって、温度が上昇すると発振周波数が低下することになる。そして、インバータに印加する電源電圧が相対的に低くなればしきい値の影響が強くなり、相対的に高くなれば移動度の影響が強くなるのである。   The threshold voltage tends to decrease with increasing temperature. When the threshold value is lowered, the switching timing of the transistor is advanced, and the cycle of the oscillation frequency determined by repeated switching is shortened. Therefore, it is considered that the oscillation frequency increases as the temperature increases. On the other hand, the mobility is proportional to about −2.2 to the absolute temperature in the case of P-type silicon and about −2.42 to the absolute temperature in the case of N-type silicon, and decreases with increasing temperature. The magnitude of mobility is the carrier velocity in the semiconductor and corresponds to the speed of state transition of the transistor. Therefore, the oscillation frequency decreases as the temperature rises. When the power supply voltage applied to the inverter becomes relatively low, the influence of the threshold becomes strong, and when the power supply voltage becomes relatively high, the influence of the mobility becomes strong.

そのため、図3(a)に示すように、インバータに印加される電源電圧がトランジスタのしきい値電圧Vthに比較的近く、トランジスタのしきい値電圧Vthの温度特性が支配的な領域では、リングオッシレータの発振周波数fは、温度tの上昇に対応して上昇する傾向を示す。   Therefore, as shown in FIG. 3A, in a region where the power supply voltage applied to the inverter is relatively close to the threshold voltage Vth of the transistor and the temperature characteristic of the threshold voltage Vth of the transistor is dominant, the ring The oscillation frequency f of the oscillator shows a tendency to increase with an increase in temperature t.

一方、図3(c)に示すように、インバータに印加される電源電圧がトランジスタのしきい値電圧Vthより大分高く、トランジスタの移動度の温度特性が支配的な領域では、リングオッシレータの発振周波数fは、温度tの上昇に対応して下降する傾向を示す。   On the other hand, as shown in FIG. 3C, in the region where the power supply voltage applied to the inverter is much higher than the threshold voltage Vth of the transistor and the temperature characteristics of the transistor mobility are dominant, the oscillation of the ring oscillator is performed. The frequency f shows a tendency to decrease as the temperature t increases.

また、図3(b)に示すように、トランジスタのしきい値電圧の温度特性と移動度の温度特性とが同等な影響を与えるように電源電圧を印加すると、双方の影響が均衡して、オッシレータの発振周波数に対する温度の影響が少なくすることも可能である。   Further, as shown in FIG. 3B, when the power supply voltage is applied so that the temperature characteristic of the threshold voltage of the transistor and the temperature characteristic of the mobility have the same influence, both influences are balanced, It is also possible to reduce the influence of temperature on the oscillation frequency of the oscillator.

本実施形態の温度センサは、図3(a)に示すようにオッシレータの発振周波数が正の温度特性を示す領域において温度の上昇に対応して発振周波数が上昇していく傾向を積極的に利用して温度を検出するよう構成されている。   As shown in FIG. 3A, the temperature sensor of the present embodiment actively uses the tendency that the oscillation frequency increases in response to the temperature increase in the region where the oscillation frequency of the oscillator shows a positive temperature characteristic. And configured to detect the temperature.

リングオッシレータ10を図3(a)に示すような正の温度特性にて動作させるために、図1に示す本温度センサ1の電源供給回路11は、リングオッシレータ10を正の温度特性にて動作させるための電源電圧Vdcを生成して供給するよう構成されている。電源供給回路11の回路構成は、安定化電源としての一般的な回路構成を備えていればよいが、厳密な電源電圧を設定可能とするため、出力電圧を連続的に変更可能なDC−DCコンバータとしての回路構成を備えていることは好ましい。   In order to operate the ring oscillator 10 with a positive temperature characteristic as shown in FIG. 3A, the power supply circuit 11 of the temperature sensor 1 shown in FIG. 1 makes the ring oscillator 10 have a positive temperature characteristic. The power supply voltage Vdc for operating is generated and supplied. The power supply circuit 11 only needs to have a general circuit configuration as a stabilized power supply, but in order to be able to set a strict power supply voltage, a DC-DC capable of continuously changing the output voltage. It is preferable to have a circuit configuration as a converter.

特に本実施形態において、電源供給回路11は、どのような特性のトランジスタで構成されていても、リングオッシレータ10が所定の基準温度trefにおいて所定の基準周波数frefで発振するように調整された電源電圧Vdcを供給するように構成されている。この電源電圧Vdcの調整方法については後述する。   In particular, in this embodiment, the power supply circuit 11 is a power supply adjusted so that the ring oscillator 10 oscillates at a predetermined reference frequency fref at a predetermined reference temperature tref, regardless of the characteristics of the transistor. The voltage Vdc is supplied. A method for adjusting the power supply voltage Vdc will be described later.

カウンタ20は、基準信号発振器21が生成する基準信号Srefを参照してリングオッシレータ10からの発振信号の発振周波数を計数する。発振周波数の計数方法には2通りがあり、図4に基づいて説明する。   The counter 20 refers to the reference signal Sref generated by the reference signal oscillator 21 and counts the oscillation frequency of the oscillation signal from the ring oscillator 10. There are two methods for counting the oscillation frequency, which will be described with reference to FIG.

図4(a)は第1の計数方法を示している。第1の計数方法は、基準信号発振器21が生成する基準信号Soscがリングオッシレータ10の発振周波数foscより高い周波数を有するように設定する場合に適用される。カウンタ20は、リングオッシレータ10からの発振信号Soscの一定周期Tosc当たりに入る基準信号Srefの周期Trefの数を計数値として出力する。   FIG. 4A shows the first counting method. The first counting method is applied when the reference signal Sosc generated by the reference signal oscillator 21 is set to have a frequency higher than the oscillation frequency fosc of the ring oscillator 10. The counter 20 outputs, as a count value, the number of periods Tref of the reference signal Sref that falls within a certain period Tosc of the oscillation signal Sosc from the ring oscillator 10.

また、図4(b)は第2の計数方法を示している。第2の計数方法は、基準信号発振器21が生成する基準信号Srefがリングオッシレータ10の発振周波数foscより低い周波数を有するように設定する場合に適用される。カウンタ20は、基準信号Srefの基準信号Srefの一定周期Tref当たりに入るリングオッシレータ10からの発振信号Soscの周期Toscの数を計数値として出力する。   FIG. 4B shows a second counting method. The second counting method is applied when the reference signal Sref generated by the reference signal oscillator 21 is set to have a frequency lower than the oscillation frequency fosc of the ring oscillator 10. The counter 20 outputs, as a count value, the number of periods Tosc of the oscillation signal Sosc from the ring oscillator 10 that falls within a certain period Tref of the reference signal Sref of the reference signal Sref.

いずれの計数方法を採用する場合でも、基準信号Srefの周波数Frefおよび/または周期Trefは既知であるため、カウンタ20の計数値に応じて容易に発振信号Soscの周波数を演算することが可能である。第1の計数方法(図4(a))では、基準信号Srefの周波数Frefを計数値nで除することにより発振信号Socsの周波数fosc(=Fref/n)を演算できる。第2の計数方法(図4(b))では、基準信号Srefの周波数Frefに計数値nを乗じることにより発振信号Socsの周波数fosc(=Fref*n)を演算できる。   Whichever counting method is employed, the frequency Fref and / or the period Tref of the reference signal Sref is known, so that the frequency of the oscillation signal Sosc can be easily calculated according to the count value of the counter 20. . In the first counting method (FIG. 4A), the frequency fosc (= Fref / n) of the oscillation signal Socs can be calculated by dividing the frequency Fref of the reference signal Sref by the count value n. In the second counting method (FIG. 4B), the frequency fosc (= Fref * n) of the oscillation signal Socs can be calculated by multiplying the frequency Fref of the reference signal Sref by the count value n.

計数値温度変換回路30は、演算されたリングオッシレータ10の発振周波数focsに基づいて温度を特定するブロックである。計数値温度変換回路30は、計数値温度関係情報記憶部31に記憶されている計数値温度関係情報を参照して発振周波数focsに対応する温度を演算し、ディスプレイ40に出力するようになっている。   The count value temperature conversion circuit 30 is a block that specifies the temperature based on the calculated oscillation frequency focs of the ring oscillator 10. The count value temperature conversion circuit 30 calculates the temperature corresponding to the oscillation frequency focs with reference to the count value temperature relation information stored in the count value temperature relation information storage unit 31 and outputs the calculated temperature to the display 40. Yes.

図5に発振周波数(計数値)−温度特性(関係情報)を例示する。
計数値温度関係情報は、例えば図5の特性f1〜f3に示すような特性を規定するような情報である。各々の特性f1〜f3の傾きが異なるのは、リングオッシレータ10を構成するトランジスタのバラツキに起因するものである。計数値温度関係情報記憶部31には、図5に示すような発振周波数focsとそれに対応した温度tとの関係が、関係式または関係テーブルの形式で保存されている。
FIG. 5 illustrates an oscillation frequency (count value) -temperature characteristic (relation information).
The count value temperature-related information is information that prescribes characteristics as shown by characteristics f1 to f3 in FIG. 5, for example. The differences in the slopes of the characteristics f1 to f3 are caused by variations in the transistors constituting the ring oscillator 10. The count value temperature relationship information storage unit 31 stores the relationship between the oscillation frequency focs and the corresponding temperature t as shown in FIG. 5 in the form of a relational expression or a relation table.

特に本発明では、計数値温度関係情報記憶部31に記憶される計数値温度関係情報が、特性f1〜f3で表されるようないずれの特性であっても、所定の基準温度trefにおいて基準周波数frefが対応しているような関係情報である点に特徴がある。逆に言えば、トランジスタの特性がどのようにばらついても、基準温度trefでは必ず発振周波数foscが基準周波数frefとなるような電源電圧Vdcをリングオッシレータ10に供給するよう、電源供給回路11が調整されている。この本発明の調整(「キャリブレーション」ともいう。)の意義は、このような調整をしていない場合と比べれば明らかとなる。   In particular, in the present invention, even if the count value temperature relation information stored in the count value temperature relation information storage unit 31 is any characteristic as represented by the characteristics f1 to f3, the reference frequency at the predetermined reference temperature tref. It is characterized in that it is relation information that fref corresponds to. In other words, the power supply circuit 11 supplies the ring oscillator 10 with the power supply voltage Vdc so that the oscillation frequency fosc is always the reference frequency fref at the reference temperature tref regardless of the characteristics of the transistor. It has been adjusted. The significance of the adjustment of the present invention (also referred to as “calibration”) becomes clear compared to the case where such adjustment is not performed.

図6に本発明のキャリブレーションがされていない場合の発振周波数−温度特性を示す。
トランジスタのしきい値電圧は製造過程である程度バラツキが生じてしまうことはよく知られている。トランジスタのしきい値電圧がばらつけば、そのしきい値電圧に応じて定まるリングオッシレータの発振周波数−温度特性も当然にばらつく。
FIG. 6 shows oscillation frequency-temperature characteristics when the calibration of the present invention is not performed.
It is well known that the threshold voltage of a transistor varies to some extent during the manufacturing process. If the threshold voltage of the transistor varies, the oscillation frequency-temperature characteristic of the ring oscillator determined according to the threshold voltage naturally varies.

ここで発振周波数−温度特性の傾きは、トランジスタのしきい値電圧のバラツキに基づくのに対し、各特性の切片は電源電圧Vdcによって変動する。もしもトランジスタのしきい値電圧に応じて電源電圧Vdcが調整されていなかったとすれば、図6のf1〜f3に示すように発振周波数−温度特性はばらつくものと考えられる。これでは、特定のしきい値電圧特性を有するトランジスタで構成されたリングオッシレータのための発振周波数−温度特性は、他のしきい値電圧特性を有するトランジスタで構成されたリングオッシレータに用いるには誤差が大きすぎて使えないものとなる。   Here, the slope of the oscillation frequency-temperature characteristic is based on the variation of the threshold voltage of the transistor, whereas the intercept of each characteristic varies depending on the power supply voltage Vdc. If the power supply voltage Vdc is not adjusted according to the threshold voltage of the transistor, it is considered that the oscillation frequency-temperature characteristics vary as indicated by f1 to f3 in FIG. In this case, the oscillation frequency-temperature characteristic for a ring oscillator configured with a transistor having a specific threshold voltage characteristic is used for a ring oscillator configured with a transistor having another threshold voltage characteristic. The error is too large to be used.

図6において、測定対象温度範囲TRが図示されたような範囲であったとすれば、トランジスタのバラツキには、測定される温度の最大誤差は、Δtxで示されるような大きなものとなる。発振周波数−温度特性のばらつきを調整していない状態では、検出された温度にどの程度の誤差が含まれているのは判断することができない。これでは、最大誤差が許容範囲か否かに基づいて測定結果を利用する応用機器に利用することができなくなってしまう。   In FIG. 6, if the measurement target temperature range TR is the range shown in the figure, the maximum error of the measured temperature is large as shown by Δtx due to transistor variations. If the variation in the oscillation frequency-temperature characteristics is not adjusted, it cannot be determined how much error is included in the detected temperature. This makes it impossible to use in an application device that uses a measurement result based on whether or not the maximum error is within an allowable range.

そこで、本実施形態1では、上記第1のキャリブレーション方法に基づき、リングオッシレータ(発振回路)の限界サンプルに基づいて基準温度における基準周波数を特定し、製造工程において、調整対象となるリングオッシレータ(製造品)について、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定し個別に設定する。すなわち、トランジスタのしきい値特性がどのようにばらついていたとしても、リングオッシレータの発振周波数−温度特性が所定の基準点を必ず通るように、リングオッシレータの電源電圧Vdcを個別具体的に調整することを特徴としている。   Therefore, in the first embodiment, based on the first calibration method, the reference frequency at the reference temperature is specified based on the limit sample of the ring oscillator (oscillation circuit), and the ring oscillation to be adjusted in the manufacturing process is specified. For the oscillator (manufactured product), the power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature is specified and set individually. That is, regardless of how the threshold characteristics of the transistors vary, the ring oscillator power supply voltage Vdc is individually and specifically set so that the oscillation frequency-temperature characteristics of the ring oscillator always pass a predetermined reference point. It is characterized by adjusting.

図5は、本発明に従ってキャリブレーションされた場合の発振周波数−温度特性を示している。
図5に示すように、各発振周波数−温度特性f1〜f3の傾きは、製造上避けられないトランジスタのしきい値電圧のバラツキである。しかしながら、いずれの発振周波数−温度特性f1−f3であっても必ず基準点Prefを通過するように、すなわち所定の温度(基準温度tref)において所定の周波数(基準周波数fref)で発振するように調整されている。このため、基準温度trefにおける周波数の検出誤差はゼロ、基準温度trefから遠ざかるに連れてその偏差で定まる最大誤差範囲が線形的に求められることになる。特性f1とf3とがしきい値電圧の最大のバラツキに対応しているとすれば、図5では、測定対象温度範囲TRにおける最大誤差範囲は、Δtであると求めることができる。基準温度trefと測定対象温度範囲TRとを適宜選択することで、明らかな最大誤差の範囲内での温度測定が可能となるのである。この調整は、リングオッシレータ10の電源電圧dcを調整すること、すなわち、発振周波数−温度特性f1−f3を平行移動することで実現する。
FIG. 5 shows the oscillation frequency-temperature characteristics when calibrated according to the present invention.
As shown in FIG. 5, the slopes of the oscillation frequency-temperature characteristics f1 to f3 are variations in the threshold voltage of the transistors that are unavoidable in manufacturing. However, any oscillation frequency-temperature characteristic f1-f3 is adjusted so that it always passes through the reference point Pref, that is, oscillates at a predetermined frequency (reference frequency fref) at a predetermined temperature (reference temperature tref). Has been. Therefore, the frequency detection error at the reference temperature tref is zero, and the maximum error range determined by the deviation is linearly determined as the distance from the reference temperature tref is increased. Assuming that the characteristics f1 and f3 correspond to the maximum variation of the threshold voltage, in FIG. 5, the maximum error range in the measurement target temperature range TR can be obtained as Δt. By appropriately selecting the reference temperature tref and the measurement target temperature range TR, it is possible to measure the temperature within the range of the obvious maximum error. This adjustment is realized by adjusting the power supply voltage dc of the ring oscillator 10, that is, by translating the oscillation frequency-temperature characteristics f1-f3.

具体的には、本実施形態では、トランジスタのしきい値電圧のバラツキを、製造上、特性が変動する最大範囲を規定する限界サンプル(マージナルサンプル:水準)の種類別にグループ分けする。そして複数の限界サンプルの中で最も悪い条件の限界サンプルに基づいて基準温度trefにおける基準周波数frefを決定する。特に、本実施形態1で説明する第1のキャリブレーション方法では、実際の製造品について、基準温度trefにおいて基準周波数frefで発振するように電源電夏Vdcを個別に設定する。   Specifically, in this embodiment, variations in threshold voltages of transistors are grouped according to types of marginal samples (marginal samples: levels) that define a maximum range in which characteristics vary in manufacturing. Then, the reference frequency fref at the reference temperature tref is determined based on the limit sample having the worst condition among the plurality of limit samples. In particular, in the first calibration method described in the first embodiment, the power supply voltage Vdc is individually set so that the actual manufactured product oscillates at the reference frequency fref at the reference temperature tref.

(本実施形態の製造方法)
次に図7のフローチャートに基づいて、本実施形態のキャリブレーション方法について説明する。上述したように、本実施形態は、第1のキャリブレーション方法に対応している。以下のステップS100〜S103までは、第1のキャリブレーション方法および第2のキャリブレーション方法の双方に共通のステップであり、ステップS104およびS105が当該第1のキャリブレーション方法に特化したステップである。
(ステップS100)
まず、許容される範囲でしきい値を種々にばらつかせたリングオッシレータの限界サンプルの各々について、発振が停止する下限電圧を測定する。
(Manufacturing method of this embodiment)
Next, the calibration method of this embodiment will be described based on the flowchart of FIG. As described above, the present embodiment corresponds to the first calibration method. The following steps S100 to S103 are steps common to both the first calibration method and the second calibration method, and steps S104 and S105 are steps specialized for the first calibration method. .
(Step S100)
First, the lower limit voltage at which the oscillation stops is measured for each of the limit samples of the ring oscillator having various threshold values within an allowable range.

図8に、リングオッシレータに含まれるインバータを構成する第1(P型)トランジスタTr1および第2(N型)トランジスタTr2について、製造工程で生じうるバラツキの最大範囲を斜線で示してある。第1トランジスタTr1についてのしきい値Vth1が最も高い方に振れているサンプルを「PH」で表し、しきい値Vth1が最も低い方に振れているサンプルと「PL」で表す。第2トランジスタTr1についてのしきい値Vth2が最も高い方に振れているサンプルを「NH」で表し、しきい値Vth2が最も低い方に振れているサンプルと「NL」で表す。   In FIG. 8, the maximum range of variation that can occur in the manufacturing process is indicated by hatching in the first (P-type) transistor Tr1 and the second (N-type) transistor Tr2 constituting the inverter included in the ring oscillator. A sample with the highest threshold Vth1 for the first transistor Tr1 is represented by “PH”, and a sample with the lowest threshold Vth1 is represented by “PL”. A sample with the highest threshold Vth2 for the second transistor Tr1 is represented by “NH”, and a sample with the lowest threshold Vth2 is represented by “NL”.

限界サンプルは、製造上のバラツキの最大範囲を代表するサンプルをいう。図8では、バラツキの最大範囲の頂点をなすP1〜P4の4点に中心点P0を加えた5つの点に対応するサンプルを限界サンプルとして利用する。限界サンプルPH−NHは、第1トランジスタTr1および第2トランジスタTr2のしきい値電圧がともに最も高い方に振れているP1点に相当するサンプルである。限界サンプルPH−NLは、第1トランジスタTr1のしきい値電圧が最も高い方に、第2トランジスタTr2のしきい値電圧が最も低い方に振れているP2点に相当するサンプルである。限界サンプルPL−NHは、第1トランジスタTr1のしきい値電圧が最も低い方に、第2トランジスタTr2のしきい値電圧が最も高い方に振れているP3点に相当するサンプルである。限界サンプルPL−NLは、第1トランジスタTr1および第2トランジスタTr2のしきい値電圧がともに最も低い方に振れているP4点に相当するサンプルである。限界サンプルPT−NTは、第1トランジスタTr1および第2トランジスタTr2のしきい値電圧がともに平均値であるP0点に相当するサンプルである。これら5点のいずれかに最も発振条件の悪いサンプルが含まれている。そこで、これらの5点各々について電源電圧を下げていった場合に発振が停止してしまう下限電圧を測定するのである。一つの限界サンプルであってもバラツキがあるため、好ましくはそれぞれの限界サンプルについて複数のチップを用意して測定する。   The limit sample refers to a sample that represents the maximum range of manufacturing variation. In FIG. 8, samples corresponding to five points obtained by adding the center point P0 to the four points P1 to P4 forming the vertices of the maximum variation range are used as limit samples. The limit sample PH-NH is a sample corresponding to the point P1 at which the threshold voltages of the first transistor Tr1 and the second transistor Tr2 are both the highest. The limit sample PH-NL is a sample corresponding to the point P2 where the first transistor Tr1 has the highest threshold voltage and the second transistor Tr2 has the lowest threshold voltage. The limit sample PL-NH is a sample corresponding to the point P3 where the first transistor Tr1 has the lowest threshold voltage and the second transistor Tr2 has the highest threshold voltage. The limit sample PL-NL is a sample corresponding to the point P4 at which the threshold voltages of the first transistor Tr1 and the second transistor Tr2 are both the lowest. The limit sample PT-NT is a sample corresponding to the point P0 where the threshold voltages of the first transistor Tr1 and the second transistor Tr2 are both average values. A sample with the worst oscillation condition is included in any of these five points. Therefore, the lower limit voltage at which the oscillation stops when the power supply voltage is lowered at each of these five points is measured. Since even one limit sample varies, it is preferable to prepare and measure a plurality of chips for each limit sample.

図9に、各限界サンプルの各々について測定された下限電圧を示す。
図9において、チップ番号は各限界サンプルの各々について用意されたチップの通し番号である。トランジスタサイズは同じしきい値電圧を有する限界サンプルにおいてトランジスタのサイズ、すなわちチャネル長やチャネル幅を種々に変化させた通し番号である。図9に示すように、チップによって、また、トランジスタサイズによって発振が停止する下限電圧は若干変化するが、限界サンプルが同じであれば、すなわちトランジスタのしきい値電圧設定がほぼ同じ設定であれば、同じような下限電圧を示していることが判る。
FIG. 9 shows the lower limit voltage measured for each of the limit samples.
In FIG. 9, the chip number is a serial number of a chip prepared for each limit sample. The transistor size is a serial number obtained by variously changing the transistor size, that is, the channel length and the channel width, in the limit samples having the same threshold voltage. As shown in FIG. 9, the lower limit voltage at which oscillation stops slightly varies depending on the chip and transistor size, but if the limit sample is the same, that is, if the threshold voltage setting of the transistor is almost the same setting It can be seen that the same lower limit voltage is shown.

(ステップS101)
次のステップとして、下限電圧が最も高い限界サンプルを基準限界サンプルとして特定する。
(Step S101)
As the next step, the limit sample with the highest lower limit voltage is identified as the reference limit sample.

トランジスタのしきい値電圧の温度特性は、電源電圧を下げれば下げる程、より強く影響するようになる。しかし電源電圧を下げすぎると発振自体が止まってしまう。そこで、最も高い電圧で発振が止まる限界サンプルを発振条件の厳しいサンプルとして特定するのである。   The temperature characteristic of the threshold voltage of the transistor is more strongly affected as the power supply voltage is lowered. However, if the power supply voltage is lowered too much, the oscillation itself stops. Therefore, the limit sample at which oscillation stops at the highest voltage is specified as a sample with severe oscillation conditions.

図9において、最も発振下限電圧の高いグループは、PL−NHの限界サンプルである。よって、この限界サンプルを基準電圧決定のための基準限界サンプルとして特定することになる。   In FIG. 9, the group with the highest oscillation lower limit voltage is a limit sample of PL-NH. Therefore, this limit sample is specified as the reference limit sample for determining the reference voltage.

(ステップS102)
次のステップとして、決定された下限電圧に基づいて総ての限界サンプルが発振しうる電圧を基準電圧として特定する。
特にここでは、複数の基準限界サンプルが示した下限電圧中で最も高い下限電圧に所定のマージンを加えた電圧を基準電圧として特定する。最も発振条件の厳しい基準限界サンプルのいずれの数値からも高い電圧を基準電圧とすることにより、どのようなリングオッシレータにおいても確実に発振させることが可能となる。
(Step S102)
As a next step, a voltage at which all limit samples can oscillate based on the determined lower limit voltage is specified as a reference voltage.
In particular, here, a voltage obtained by adding a predetermined margin to the highest lower limit voltage among the lower limit voltages indicated by the plurality of reference limit samples is specified as the reference voltage. By using a voltage higher than any of the numerical values of the reference limit sample with the strictest oscillation conditions as a reference voltage, any ring oscillator can be reliably oscillated.

図9では、PL−NHの限界サンプル(基準限界サンプル)において、ほぼ0.880V周辺で下限電圧がばらついている。よって、ここでは0.120V程度のマージンをとって、0.900Vを基準電圧として設定する。   In FIG. 9, the lower limit voltage varies around 0.880 V in the limit sample (reference limit sample) of PL-NH. Therefore, here, 0.900V is set as the reference voltage with a margin of about 0.120V.

(ステップS103)
次のステップとして、所定の基準温度において、基準限界サンプルに基準電圧を印加した場合の発振周波数を基準周波数として特定する。ここで、通常の小型携帯機器に使用されるリングオッシレータを想定する場合、使用する温度範囲の中心温度は室温程度が普通であるため、ここでは所定の基準温度として25℃を想定する。
(Step S103)
As a next step, an oscillation frequency when a reference voltage is applied to a reference limit sample at a predetermined reference temperature is specified as a reference frequency. Here, when assuming the ring oscillator used for a normal small portable apparatus, since the center temperature of the temperature range to be used is about room temperature normally, 25 degreeC is assumed here as predetermined | prescribed reference temperature.

特にここでは、複数の基準限界サンプルが示した発振周波数の中で最も高い周波数を基準周波数として特定する。周波数の低いサンプルは電源電圧を上げていくことで基準周波数に合わせ込むことが可能であるため、複数の基準限界サンプル中の最も高い周波数を基準周波数にしておけば、いずれのサンプルであっても発振を止めずに基準周波数に合わせ込むことが可能である。   In particular, here, the highest frequency among the oscillation frequencies indicated by the plurality of reference limit samples is specified as the reference frequency. Samples with low frequency can be adjusted to the reference frequency by increasing the power supply voltage, so if the highest frequency among multiple reference limit samples is used as the reference frequency, any sample can be used. It is possible to adjust to the reference frequency without stopping oscillation.

図10は、基準限界サンプルPL−NHの限界サンプルの複数のチップについて、ステップS102で決定した基準電圧0.900Vを印加し基準温度下に配置した場合の発振周波数を示している。図10において、最も高い発振周波数はチップ番号5の5.201kHzである。よってこの周波数を基準周波数として決定する。   FIG. 10 shows the oscillation frequency when a reference voltage of 0.900 V determined in step S102 is applied and arranged at a reference temperature for a plurality of chips of the limit sample of the reference limit sample PL-NH. In FIG. 10, the highest oscillation frequency is 5.201 kHz of chip number 5. Therefore, this frequency is determined as the reference frequency.

以上の工程により、基準温度における適切な基準周波数が決定されるので、第1のキャリブレーション方法に特化した以下の工程により、製造された個々のリングオッシレータに対して、基準温度において基準周波数で発振するよう、電源電圧を調整していく。   Since an appropriate reference frequency at the reference temperature is determined by the above steps, the reference frequency at the reference temperature is determined for each manufactured ring oscillator by the following steps specialized for the first calibration method. Adjust the power supply voltage to oscillate.

(ステップS104)
次のステップとして、実際に製造されたリングオッシレータについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定する。この処理が第1のキャリブレーションの中心的な処理となる。すなわち、製造品のリングオッシレータの各々について、基準温度下で電源電圧を変化させながら発振周波数を測定し、発振周波数が基準周波数(=5.201kHz)となる場合の電源電圧Vdcを特定していく。
(Step S104)
As the next step, the power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature is specified for the actually manufactured ring oscillator. This process is the central process of the first calibration. That is, for each manufactured ring oscillator, the oscillation frequency is measured while changing the power supply voltage at the reference temperature, and the power supply voltage Vdc when the oscillation frequency becomes the reference frequency (= 5.201 kHz) is specified. Go.

この処理は、図6のように限界サンプル毎に傾きがばらついている各特性f1〜3を、図5のように必ず基準点Prefを通るように調整する処理であり、具体的には製造品毎の電源電圧Vdcを正しく特定し、記録していく処理となる。製造品毎に特定された電源電圧Vdcは製造される温度センサの電源供給回路11に設定できるように記録しておく。   This process is a process of adjusting the characteristics f1 to f3 whose slopes vary for each limit sample as shown in FIG. 6 so as to pass through the reference point Pref as shown in FIG. This is a process of correctly specifying and recording each power supply voltage Vdc. The power supply voltage Vdc specified for each manufactured product is recorded so that it can be set in the power supply circuit 11 of the temperature sensor to be manufactured.

(ステップS105)
最後のステップとして、上記キャリブレーション処理がされた製造品のための電源電圧を電源供給回路11に設定する。すなわち、調整対象となったリングオッシレータを備える温度センサにおいて、リングオッシレータごとに特定され記録された電源電圧Vdcを電源供給回路11に各々設定する。
(Step S105)
As the last step, the power supply voltage for the manufactured product subjected to the calibration process is set in the power supply circuit 11. That is, in the temperature sensor including the ring oscillator to be adjusted, the power supply voltage Vdc specified and recorded for each ring oscillator is set in the power supply circuit 11.

図11は、しきい値特性が最もばらつく製造品の代表として、限界サンプルを例に採り、上記キャリブレーションが終了した後の各限界サンプルについて、温度を変化させた場合の発振周波数の変化を測定したものである。図11に示すように、基準温度trefである25℃においていずれの限界サンプル(製造品)でも基準周波数fref=5.201kHzで発振するように調整されている。各々の限界サンプル毎に上記測定に基づいて特定される傾きが異なっている。   FIG. 11 shows an example of a product with the most variation in threshold characteristics, taking a limit sample as an example, and measuring the change in oscillation frequency when the temperature is changed for each limit sample after completion of the calibration. It is a thing. As shown in FIG. 11, any limit sample (manufactured product) is adjusted to oscillate at the reference frequency fref = 5.201 kHz at 25 ° C. which is the reference temperature tref. The slope specified based on the above measurement is different for each limit sample.

この傾きと通過点Pref(基準温度trefで基準周波数fref)とが定まれば、各限界サンプル(製造品)についての発振周波数−温度特性を特定できる。そこで、計数値温度関係情報記憶部31には、図11の測定の結果として特定された、リングオッシレータ10に搭載されている限界サンプルの種別に応じた発振周波数−温度特性(図5参照)を関係式または関係テーブルの形式で記憶する。   If this slope and the passing point Pref (reference frequency fref at the reference temperature tref) are determined, the oscillation frequency-temperature characteristics for each limit sample (manufactured product) can be specified. Therefore, in the count value temperature relationship information storage unit 31, the oscillation frequency-temperature characteristic according to the type of limit sample mounted on the ring oscillator 10 specified as a result of the measurement of FIG. 11 (see FIG. 5). Are stored in the form of a relational expression or a relation table.

以上のキャリブレーションを経て製造された温度センサは、リングオッシレータ10が基準点Pref(基準温度trefで基準周波数fref)を通る発振周波数−温度特性が設定される。よって、当該温度センサによって計測される温度は、図5から明らかなように測定対象温度範囲TRに応じて一義的に最大誤差範囲が明確なものとなる。
なお、上記ステップS100〜105の工程は、コンピュータ装置により自動化することが好ましいが、一部人手を介してもよい。
In the temperature sensor manufactured through the above calibration, an oscillation frequency-temperature characteristic in which the ring oscillator 10 passes through the reference point Pref (reference frequency fref at the reference temperature tref) is set. Therefore, the temperature measured by the temperature sensor has a clearly defined maximum error range according to the measurement target temperature range TR as is apparent from FIG.
In addition, although it is preferable to automate the process of the said steps S100-105 with a computer apparatus, you may also require a part of manpower.

以上、本実施形態1によれば、以下のような利点を有する。
1)実施形態1の温度センサ1によれば、電源供給回路11は、発振周波数が正の温度特性を持つような電源電圧を発振回路に供給するよう調整されており、計数値温度変換回路30は、リングオッシレータ10のトランジスタのしきい値電圧特性に対応した発振周波数−温度特性を参照するので、温度変化に伴って発振周波数が変動した場合でもその発振周波数に対応する温度を正確に測定可能である。特に、リングオッシレータ10には、基準温度trefにおいて基準周波数frefで発振するようにキャリブレーションされた電源電圧Vdcが供給されているので、トランジスタにバラツキを生じていたとしても、測定対象温度範囲TRに応じた最大測定誤差Δtを予め把握可能となる。また、測定対象温度範囲TRと最大測定誤差Δtとの対応関係が明確になっているため、許容される誤差範囲に基づいて測定対象温度範囲TRを逆設定することも可能である。
As described above, the first embodiment has the following advantages.
1) According to the temperature sensor 1 of the first embodiment, the power supply circuit 11 is adjusted so as to supply a power supply voltage whose oscillation frequency has a positive temperature characteristic to the oscillation circuit, and the count value temperature conversion circuit 30 Refers to the oscillation frequency-temperature characteristic corresponding to the threshold voltage characteristic of the transistor of the ring oscillator 10, so that even when the oscillation frequency fluctuates with temperature change, the temperature corresponding to the oscillation frequency is accurately measured. Is possible. In particular, the ring oscillator 10 is supplied with the power supply voltage Vdc calibrated so as to oscillate at the reference frequency fref at the reference temperature tref. Therefore, even if the transistors vary, the temperature range TR to be measured TR The maximum measurement error Δt corresponding to can be grasped in advance. Further, since the correspondence relationship between the measurement target temperature range TR and the maximum measurement error Δt is clear, the measurement target temperature range TR can be reversely set based on the allowable error range.

2)上記実施形態1の電源供給回路11によれば、リングオッシレータ10に印加する電源電圧を温度の上昇と共に発振周波数が上昇する正の温度特性の範囲に設定するので、リングオッシレータ10の発振周波数に基づいて温度を測定することが可能となる。   2) According to the power supply circuit 11 of the first embodiment, the power supply voltage applied to the ring oscillator 10 is set in a range of positive temperature characteristics in which the oscillation frequency increases as the temperature rises. The temperature can be measured based on the oscillation frequency.

3)上記実施形態1のリングオッシレータ10は、インバータINVを含み、インバータINVは、P型の第1トランジスタTr1とN型の第2トランジスタTr2とを直列接続して構成されているので、トランジスタのオン抵抗と設定容量または寄生容量とで定まる時定数に対応した周波数で発振させることが可能である。   3) The ring oscillator 10 of the first embodiment includes an inverter INV, and the inverter INV is configured by connecting a P-type first transistor Tr1 and an N-type second transistor Tr2 in series. It is possible to oscillate at a frequency corresponding to a time constant determined by the on-resistance and the set capacitance or parasitic capacitance.

4)上記実施形態1の製造方法によれば(ステップS100〜S101)、発振条件の最も悪い限界サンプルを特定し、それに基づき基準電圧を設定するので、発振停止が生じない範囲での電源電圧設定が可能である。   4) According to the manufacturing method of the first embodiment (steps S100 to S101), since the limit sample having the worst oscillation condition is specified and the reference voltage is set based on the limit sample, the power supply voltage is set within a range in which the oscillation does not stop. Is possible.

5)上記実施形態1の製造方法(ステップS102)によれば、基準限界サンプルが複数ある場合にその中でバラツキが生じていても、その中で最も発振しにくいサンプルに基づき基準電圧を設定するので、限界サンプル内にバラツキを生じていても確実に発振させることができる。   5) According to the manufacturing method of the first embodiment (step S102), when there are a plurality of reference limit samples, the reference voltage is set based on the sample that hardly oscillates even if there are variations. Therefore, it is possible to reliably oscillate even if there is a variation in the limit sample.

6)上記実施形態1の製造方法によれば(ステップS103)、基準限界サンプル中で最も高い発振周波数を基準周波数として設定するので、大凡総ての製造品について、基準温度において基準周波数で発生させるための電源電圧を設定可能となる。   6) According to the manufacturing method of the first embodiment (step S103), since the highest oscillation frequency among the reference limit samples is set as the reference frequency, almost all manufactured products are generated at the reference frequency at the reference temperature. Therefore, it is possible to set the power supply voltage.

7)上記実施形態1の製造方法によれば(ステップS104・S105)、第1のキャリブレーション方法に基づき、基準電圧において基準周波数で発振するように総ての製造品の電源電圧がキャリブレーションされるので、予測される最大誤差から乖離することのない温度センサを提供可能である。また、測定対象温度範囲TRと最大誤差量とを正確に対応付けることが可能となる。   7) According to the manufacturing method of the first embodiment (steps S104 and S105), based on the first calibration method, the power supply voltages of all manufactured products are calibrated so as to oscillate at the reference frequency at the reference voltage. Therefore, it is possible to provide a temperature sensor that does not deviate from the predicted maximum error. In addition, it is possible to accurately associate the measurement target temperature range TR with the maximum error amount.

(第2実施形態)
上記実施形態1では温度センサ毎にキャリブレーションされた電源電圧Vdcを出力するように電源供給回路11が調整されていたが、本発明の実施形態2は、上記第2のキャリブレーション方法に基づき、基準サンプル以外のサンプルについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を予め特定しておく。そして、製造工程において、調整対象となる発振回路に対応するしきい値を有するサンプルを選択し、選択されたサンプルのために特定されている電源電圧を調整対象となる発振回路のための電源電圧として個別に設定する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the power supply circuit 11 is adjusted to output the power supply voltage Vdc calibrated for each temperature sensor, but the second embodiment of the present invention is based on the second calibration method. For samples other than the reference sample, the power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature is specified in advance. In the manufacturing process, a sample having a threshold value corresponding to the oscillation circuit to be adjusted is selected, and the power supply voltage specified for the selected sample is the power supply voltage for the oscillation circuit to be adjusted. Set individually.

図12に本実施形態2に係る温度センサ1のブロック図を示す。
図12に示すように、温度センサ1bは、リングオッシレータ10、カウンタ20、基準信号発振器21、計数値温度変換回路30、および計数値温度関係情報記憶部31を備える点は、上記実施形態1と同じである。
FIG. 12 is a block diagram of the temperature sensor 1 according to the second embodiment.
As shown in FIG. 12, the temperature sensor 1b includes the ring oscillator 10, the counter 20, the reference signal oscillator 21, the count value temperature conversion circuit 30, and the count value temperature relation information storage unit 31, as described in the first embodiment. Is the same.

本実施形態2は、選択部12および電源電圧記憶部13を備え、電源供給回路11bは選択部12の設定値に応じた電源電圧Vdcを出力可能に構成されている点で、上記実施形態1と異なる。   The second embodiment includes a selection unit 12 and a power supply voltage storage unit 13, and the power supply circuit 11 b is configured to be able to output a power supply voltage Vdc corresponding to a set value of the selection unit 12. And different.

選択部12は、複数の設定値を設定可能に構成されており、例えば、DIPスイッチのようなスイッチである。例えば、図8に示すように5点の限界サンプルについて設定可能に構成するなら、設定値は「5」となるため、少なくとも3ビット(=8)の設定が可能なスイッチを設けることになる。選択部12に対する設定値と限界サンプルとの関係は例えば表1のようなものになる。
The selection unit 12 is configured to be able to set a plurality of setting values, and is a switch such as a DIP switch, for example. For example, as shown in FIG. 8, if it is configured to be set for five limit samples, the set value is “5”, and therefore a switch capable of setting at least 3 bits (= 8) is provided. The relationship between the setting value for the selection unit 12 and the limit sample is as shown in Table 1, for example.

電源電圧記憶部13には、それぞれの限界サンプルに対して、上記実施形態1の製造方法で特定した電源電圧Vdcが記憶されている。すなわち、以下のステップS106で特定した、基準限界サンプルおよびそれ以外の限界サンプルについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧Vdcが、限界サンプルに対応させて記憶されている。   The power supply voltage storage unit 13 stores the power supply voltage Vdc specified by the manufacturing method of the first embodiment for each limit sample. That is, the power supply voltage Vdc for oscillating at the reference frequency at the reference temperature for the reference limit sample and other limit samples specified in the following step S106 is stored in association with the limit sample.

電源供給回路11bは、選択部12の設定値に基づき対応する限界サンプルについての電源電圧Vdcを電源電圧記憶部13から読み取り、その電源電圧Vdcをリングオッシレータ10に供給するよう構成されている。電源供給回路11bは、出力する電源電圧を連続的に変更可能に構成されていることが好ましい。少なくとも設定対象となる限界サンプルの数だけ電源電圧を変更して出力可能に構成しておく必要がある。   The power supply circuit 11 b is configured to read the power supply voltage Vdc for the corresponding limit sample based on the set value of the selection unit 12 from the power supply voltage storage unit 13 and supply the power supply voltage Vdc to the ring oscillator 10. The power supply circuit 11b is preferably configured to be able to continuously change the output power supply voltage. It is necessary to change the power supply voltage by at least the number of limit samples to be set and to enable output.

なお、電源電圧記憶部13に電源電圧Vdcを記憶させ、選択部12により選択可能とするサンプルは、上記限界サンプルに限定する必要はなく、サンプルの数も上記限界サンプルの5点のみに限定する必要はない。むしろ製造品におけるトランジスタのしきい値電圧のバラツキの範囲に分散した、可能な限り多数のサンプルを用いることが好ましいといえる。サンプルの数が多ければ多い程、製造品において同等のまたはより近似したしきい値特性を有するサンプルが得られる可能性が高いからである。本実施形態では、最小限のサンプル数でキャリブレーション処理を可能とするために5つの限界サンプルを用いているに過ぎない。   Note that the power supply voltage storage unit 13 stores the power supply voltage Vdc and the selection unit 12 can select a sample that is not limited to the limit sample, and the number of samples is limited to only five points of the limit sample. There is no need. Rather, it can be said that it is preferable to use as many samples as possible, which are dispersed in the range of variations in the threshold voltage of the transistors in the manufactured product. This is because the larger the number of samples, the higher the possibility of obtaining samples having the same or more similar threshold characteristics in the manufactured product. In the present embodiment, only five limit samples are used in order to enable calibration processing with a minimum number of samples.

(本実施形態2の製造方法)
次に図13のフローチャートに基づいて、本実施形態2のキャリブレーション方法について説明する。
上述したように、本実施形態は、本発明の第2のキャリブレーション方法に対応している。以下のステップS100〜S103については、上記実施形態1で説明した第1のキャリブレーション方法と共通しているので、その説明を省略する。ステップS106〜S108が当該第2のキャリブレーション方法に特化したステップである。
(Manufacturing method of Embodiment 2)
Next, the calibration method of the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG.
As described above, the present embodiment corresponds to the second calibration method of the present invention. Since the following steps S100 to S103 are common to the first calibration method described in the first embodiment, the description thereof is omitted. Steps S106 to S108 are steps specialized for the second calibration method.

上記共通するステップS100〜S103により、基準温度における適切な基準周波数が特定される。   An appropriate reference frequency at the reference temperature is specified by the common steps S100 to S103.

(ステップS106)
次のステップとして、基準限界サンプル以外の限界サンプルについて、基準温度において基準周波数で発振させるための電源電圧を特定する。上記実施形態1では製造品のオッシレータ毎に行っていたキャリブレーションを、本実施形態2では限界サンプルについて行うのである。
(Step S106)
As a next step, a power supply voltage for oscillating at a reference frequency at a reference temperature is specified for limit samples other than the reference limit sample. In the first embodiment, the calibration performed for each manufactured oscillator is performed on the limit sample in the second embodiment.

このため、基準限界サンプル以外のサンプルの各々について、基準温度下で電源電圧を変化させながら発振周波数を測定し、発振周波数が基準周波数(=5.201kHz)となる場合の電源電圧Vdcを特定していく。この処理により、図6のように限界サンプル毎に傾きがばらついている各特性f1〜3が、図5のように必ず基準点Prefを通るように調整される。限界サンプル毎に特定された電源電圧Vdcは、製造される温度センサの電源供給回路11bに設定可能なように、限界サンプルと対応付けて電源電圧記憶部13に記録される。   Therefore, for each sample other than the reference limit sample, the oscillation frequency is measured while changing the power supply voltage at the reference temperature, and the power supply voltage Vdc when the oscillation frequency becomes the reference frequency (= 5.201 kHz) is specified. To go. By this processing, the characteristics f1 to f3 whose slopes vary for each limit sample as shown in FIG. 6 are adjusted so that they always pass through the reference point Pref as shown in FIG. The power supply voltage Vdc specified for each limit sample is recorded in the power supply voltage storage unit 13 in association with the limit sample so that it can be set in the power supply circuit 11b of the temperature sensor to be manufactured.

(ステップS107)
次のステップからは、実際に製造されたリングオッシレータ各々に対する処理である。
まず、製造されたリングオッシレータ毎に、または、製造ロット毎に、製造品のしきい値電圧特性が、限界サンプルのいずれのしきい値電圧特性に近いかを判定して、最もしきい値電圧特性が近い限界サンプルを選択する。しきい値特性が近いということは、同じ基準周波数を発振するために必要とされる電源電圧も近似しているということである。
(Step S107)
The next step is processing for each actually manufactured ring oscillator.
First, for each ring oscillator manufactured or for each production lot, determine which threshold voltage characteristic of the manufactured product is close to the threshold voltage characteristic of the limit sample. Select a limit sample with similar voltage characteristics. The fact that the threshold characteristics are close means that the power supply voltage required to oscillate the same reference frequency is also approximated.

(ステップS108)
そこで次のステップとして、選択された限界サンプルに対応する設定値となるよう選択部12を操作する。この処理により、製造工程において、当該温度センサ1bに搭載されたリングオッシレータ10のトランジスタのしきい値電圧特性が表1に示すいずれの限界サンプルに近似しているかに応じて選択部12に設定値が設定される。
なお、上記ステップS106〜108の工程は、コンピュータ装置により自動化することが好ましいが、一部人手を介してもよい。
(Step S108)
Therefore, as the next step, the selection unit 12 is operated so that the set value corresponds to the selected limit sample. By this processing, in the manufacturing process, the selection unit 12 sets the threshold voltage characteristics of the transistor of the ring oscillator 10 mounted on the temperature sensor 1b according to which limit sample shown in Table 1 is approximate. Value is set.
In addition, although it is preferable to automate the process of the said step S106-108 with a computer apparatus, you may also involve a part manually.

電源供給回路11bは、選択部12が示している設定値を読み取り、表1のような対応関係に基づき、いずれの限界サンプルに対応しているかを判定する。そして対応する限界サンプルについて調整された電源電圧Vdcの値を電源電圧記憶部13から読み取り、その電源電圧Vdcをリングオッシレータ10に出力する。選択部12に対する設定値が正しければ、リングオッシレータ10の発振周波数の温度特性は、基準点Pref(図5:基準温度trefにおいて基準周波数fref)を必ずとおるようになるはずである。   The power supply circuit 11b reads the set value indicated by the selection unit 12, and determines which limit sample is supported based on the correspondence shown in Table 1. Then, the power supply voltage Vdc adjusted for the corresponding limit sample is read from the power supply voltage storage unit 13 and the power supply voltage Vdc is output to the ring oscillator 10. If the set value for the selection unit 12 is correct, the temperature characteristic of the oscillation frequency of the ring oscillator 10 should surely pass the reference point Pref (FIG. 5: reference frequency fref at the reference temperature tref).

なお、上記実施形態2において、選択部12および電源電圧記憶部13は必須の構成ではない。調整対象となる製造品としきい値特性が近似している限界サンプルの電源電圧Vdcを直接的に電源供給回路11bに設定するように構成してもよい。   In the second embodiment, the selection unit 12 and the power supply voltage storage unit 13 are not essential components. The power supply circuit 11b may be configured to directly set the power supply voltage Vdc of the limit sample whose threshold characteristic approximates the manufactured product to be adjusted.

以上、実施形態2によれば、総ての限界サンプルに対して、基準点Prefを通るような発振周波数−温度特性に調整する電源電圧Vdcが設定可能である。よって、製造品において最もしきい値特性が近似している限界サンプルについて調整された電源電圧Vdcを個別の製造品に設定することにより、基準温度において基準周波数で発振するよう温度センサを調整可能となる。   As described above, according to the second embodiment, it is possible to set the power supply voltage Vdc that is adjusted to the oscillation frequency-temperature characteristics that pass through the reference point Pref for all limit samples. Therefore, the temperature sensor can be adjusted to oscillate at the reference frequency at the reference temperature by setting the power supply voltage Vdc adjusted for the limit sample whose threshold characteristics are most approximated in the manufactured product for each manufactured product. Become.

特に実施形態2によれば、基準温度において基準周波数で発振するようなキャリブレーション処理は一定数のサンプルのみについて行っておき、製造品についてはしきい値特性の近似の程度に応じていずれかのサンプルを選択すればよいので、一定の測定精度を保ちながらも、相対的に製造工数を削減することが可能である。   In particular, according to the second embodiment, the calibration process that oscillates at the reference frequency at the reference temperature is performed only for a certain number of samples, and any one of the manufactured products is selected depending on the degree of approximation of the threshold characteristic. Since it is sufficient to select a sample, it is possible to relatively reduce the number of manufacturing steps while maintaining a certain measurement accuracy.

(実施形態3)
本発明の実施形態3では、上記実施形態で説明した温度センサを搭載するデバイスとして電気泳動装置を例示する。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3 of the present invention, an electrophoresis apparatus is exemplified as a device on which the temperature sensor described in the above embodiment is mounted.

図14に、本実施形態の電気泳動装置のブロック図を示す。
図14に示すように、電気泳動装置は、素子基板100、コントローラ300、温度センサ1(1b)、および駆動波形制御回路50を備えて構成される。
FIG. 14 shows a block diagram of the electrophoresis apparatus of this embodiment.
As shown in FIG. 14, the electrophoresis apparatus includes an element substrate 100, a controller 300, a temperature sensor 1 (1 b), and a drive waveform control circuit 50.

素子基板100は、表示パネルA、走査線駆動回路130、データ線駆動回路140、および対向電極変調回路150を備えている。表示パネルAは複数の画素105から構成されており、これらの画素105は、スイッチング素子であるTFT110、保持容量Cs、およびTFT110により電圧が供給される電気泳動素子120を含んで構成されている。表示パネルAには、図示のX方向に沿って平行に複数本の走査線101が形成され、Y方向に沿って平行に複数本のデータ線102が形成されている。そして、各画素は走査線101とデータ線102との交差に対応してマトリクス状に配列されている。   The element substrate 100 includes a display panel A, a scanning line driving circuit 130, a data line driving circuit 140, and a counter electrode modulation circuit 150. The display panel A includes a plurality of pixels 105, and these pixels 105 include a TFT 110 that is a switching element, a storage capacitor Cs, and an electrophoretic element 120 to which a voltage is supplied by the TFT 110. On the display panel A, a plurality of scanning lines 101 are formed in parallel along the X direction shown in the figure, and a plurality of data lines 102 are formed in parallel along the Y direction. Each pixel is arranged in a matrix corresponding to the intersection of the scanning line 101 and the data line 102.

コントローラ300は、図示しないが、画像信号処理回路およびタイミングジェネレータを含んでいる。画像信号処理回路は、画像データ及び対向電極制御信号を生成し、それぞれ及びデータ線駆動回路140及び対向電極変調回路150に入力する。対向電極変調回路150は画素の共通電極及び保持容量の対向電極にそれぞれバイアス信号及び電源電圧を供給する。例えば、正又は負の高レベルのバイアス信号(リセット信号)によって画像のリセットが設定される。リセット信号は、データ駆動回路140が画像データを出力する前の所定期間に出力される。リセット動作は、電気泳動素子120において分散媒中を泳動している電気泳動粒子を画素電極又は共通電極に引き寄せ、空間的な状態を初期化するために用いられる。また、タイミングジェネレータは、リセット設定や画像データが画像信号処理回路から出力されるときに、走査線駆動回路130やデータ線駆動回路140を制御するための各種タイミング信号を生成する。   Although not shown, the controller 300 includes an image signal processing circuit and a timing generator. The image signal processing circuit generates image data and a counter electrode control signal, and inputs them to the data line driving circuit 140 and the counter electrode modulation circuit 150, respectively. The counter electrode modulation circuit 150 supplies a bias signal and a power supply voltage to the common electrode of the pixel and the counter electrode of the storage capacitor, respectively. For example, image reset is set by a positive or negative high level bias signal (reset signal). The reset signal is output for a predetermined period before the data driving circuit 140 outputs image data. The reset operation is used to initialize the spatial state by attracting the electrophoretic particles migrating in the dispersion medium in the electrophoretic element 120 to the pixel electrode or the common electrode. The timing generator generates various timing signals for controlling the scanning line driving circuit 130 and the data line driving circuit 140 when reset settings and image data are output from the image signal processing circuit.

温度センサ1(1b)は、上記実施形態で説明したとおり、リングオッシレータ10の発振周波数に対応した環境温度情報を出力する。駆動波形制御回路50は、この環境温度情報に基づいて適切な駆動波形を特定可能に構成されている。   The temperature sensor 1 (1b) outputs environmental temperature information corresponding to the oscillation frequency of the ring oscillator 10 as described in the above embodiment. The drive waveform control circuit 50 is configured to be able to specify an appropriate drive waveform based on the environmental temperature information.

図15に電気泳動素子における温度と適正な駆動電圧との関係を示す。
図15に示すように、電気泳動素子における粒子の移動速度は、荷電粒子を分散させる溶媒の粘度に強い相関関係を有しており、一般に温度が高い程溶媒の粘度は低くなる傾向にある。粘度が低いということは粒子が動き易いことを意味し、粒子の移動速度が高くなることを意味している。
FIG. 15 shows the relationship between the temperature and the appropriate driving voltage in the electrophoretic element.
As shown in FIG. 15, the moving speed of the particles in the electrophoretic element has a strong correlation with the viscosity of the solvent in which the charged particles are dispersed, and generally the higher the temperature, the lower the viscosity of the solvent. A low viscosity means that the particles move easily, and means that the moving speed of the particles becomes high.

荷電粒子の移動速度が大きい程、表示色の切り替わりが早い点では好ましいが、荷電粒子の移動速度が大き過ぎると、今度は対向電極に到達した荷電粒子が跳ね返るという好ましくない現象が生じる。そのため、荷電粒子の移動速度は適正な範囲に制御されるべきである。図15に示されている電圧は、環境温度に応じて定まる適正な駆動電圧である。   The higher the moving speed of the charged particles, the better in terms of switching the display color, but if the moving speed of the charged particles is too high, an undesired phenomenon that the charged particles that have reached the counter electrode bounce will occur. Therefore, the moving speed of charged particles should be controlled within an appropriate range. The voltage shown in FIG. 15 is an appropriate drive voltage determined according to the environmental temperature.

駆動波形制御回路50は、図15に示すような環境温度と適正な駆動電圧との関係情報を関係テーブルまたは関係式の形式で記憶しており、温度センサ1(1b)の出力した環境温度に適合した駆動電圧に対応した振幅となるように基準となる駆動波形を変形(増幅等)して変形後の駆動波形を走査線駆動回路130、データ線駆動回路140、および対向電極変調回路150に供給するようになっている。   The drive waveform control circuit 50 stores the relation information between the environmental temperature and the appropriate drive voltage as shown in FIG. 15 in the form of a relation table or a relational expression, and sets the environmental temperature output from the temperature sensor 1 (1b). The reference drive waveform is modified (amplified or the like) so that the amplitude corresponds to the adapted drive voltage, and the modified drive waveform is applied to the scanning line drive circuit 130, the data line drive circuit 140, and the counter electrode modulation circuit 150. It comes to supply.

以上のような構成において、表示パネルAにおいて、リセットタイミングで全走査線信号がアクティブになると、全データ信号が白あるいは黒のレベルに設定され、共通電極に対向電極変調回路150からリセット信号が印加されて、全電気泳動素子120が白又は黒表示に設定される(2値表示の場合)。その後、走査線101が順次に選択されて画像105への書込みが行われる。特定の画素105のTFT110がオン状態になると、走査線選択に同期してデータ線駆動回路140からデータ信号(画像信号)が電気泳動素子120の画素電極に書き込まれる。このとき、データ信号の電圧レベルで保持容量Csも充電され、TFT110の遮断後も画素(画素電極と共通電極)105の電荷保持を図り、電気泳動粒子120による画像の維持を図る。各画素105がデータ信号の電圧レベルに応じた表示を行うことによって画像が表示される。   In the above configuration, in the display panel A, when all the scanning line signals become active at the reset timing, all the data signals are set to the white or black level, and the reset signal is applied from the counter electrode modulation circuit 150 to the common electrode. Then, all the electrophoretic elements 120 are set to white or black display (in the case of binary display). Thereafter, the scanning lines 101 are sequentially selected, and writing to the image 105 is performed. When the TFT 110 of the specific pixel 105 is turned on, a data signal (image signal) is written from the data line driving circuit 140 to the pixel electrode of the electrophoretic element 120 in synchronization with the scanning line selection. At this time, the storage capacitor Cs is also charged at the voltage level of the data signal, the charge of the pixel (pixel electrode and common electrode) 105 is maintained even after the TFT 110 is cut off, and the image by the electrophoretic particles 120 is maintained. Each pixel 105 performs display in accordance with the voltage level of the data signal, thereby displaying an image.

以上、本実施形態3によれば、実装面積の小さな温度センサ1(1b)を用いて電気泳動素子120に適正な駆動波形を供給することが可能なので、腕時計等の小型の携帯機器に搭載する電気泳動装置として好適である。   As described above, according to the third embodiment, since an appropriate driving waveform can be supplied to the electrophoretic element 120 using the temperature sensor 1 (1b) having a small mounting area, it is mounted on a small portable device such as a wristwatch. It is suitable as an electrophoresis apparatus.

(実施形態4)
本発明の実施形態4は、本発明の温度センサを適用した電子機器の応用例を示すものである。
図16は、上記実施形態3で説明した電気泳動装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of this invention shows the application example of the electronic device to which the temperature sensor of this invention is applied.
FIG. 16 is a perspective view illustrating a specific example of an electronic apparatus to which the electrophoresis device described in Embodiment 3 is applied.

図16(A)は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。
この電子ブック1000は、ブック形状のフレーム1001と、このフレーム1001に対して回動自在に設けられた(開閉可能な)カバー1002と、操作部1003と、本発明に係る電気泳動装置によって構成された表示部1004と、を備えている。
FIG. 16A is a perspective view illustrating an electronic book that is an example of the electronic apparatus.
The electronic book 1000 includes a book-shaped frame 1001, a cover 1002 that can be rotated (openable and closable) with respect to the frame 1001, an operation unit 1003, and the electrophoresis apparatus according to the present invention. Display unit 1004.

図16(B)は、電子機器の一例である腕時計を示す斜視図である。
この腕時計1100は、本発明に係る電気泳動装置によって構成された表示部1101を備えている。
FIG. 16B is a perspective view illustrating a wrist watch which is an example of an electronic apparatus.
The wristwatch 1100 includes a display unit 1101 configured by the electrophoresis apparatus according to the present invention.

図16(C)は、電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。
この電子ペーパー1200は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体部1201と、本実施形態に係る電気泳動装置によって構成された表示部1202と、を備えている。
FIG. 16C is a perspective view illustrating electronic paper which is an example of an electronic apparatus.
The electronic paper 1200 includes a main body unit 1201 configured by a rewritable sheet having the same texture and flexibility as paper, and a display unit 1202 configured by the electrophoresis apparatus according to the present embodiment.

なお、電気泳動装置を適用可能な電子機器の範囲はこれに限定されず、帯電粒子の移動に伴う視覚上の色調の変化を利用した装置を広く含むものである。例えば、上記のような装置の他、電気泳動フィルムが貼り合わせられた壁面等の不動産に属するもの、車両、飛行体、船舶等の移動体に属するものも該当する。   The range of electronic devices to which the electrophoretic device can be applied is not limited to this, and includes a wide range of devices that utilize changes in visual color tone accompanying the movement of charged particles. For example, in addition to the above-described devices, those belonging to real estate such as wall surfaces to which an electrophoretic film is bonded, and those belonging to moving bodies such as vehicles, flying objects, and ships are also applicable.

また電子機器は、必ずしも電気泳動装置を備える必要はなく、温度センサにより検出された温度に基づき何からの制御や表示を行うあらゆる機器が想定される。   In addition, the electronic device is not necessarily provided with an electrophoretic device, and any device that performs control or display from anything based on the temperature detected by the temperature sensor is assumed.

(変形例)
本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、発振回路として、リングオッシレータを例示していたがこれに限定されない。温度の上昇とともに発振周波数が変化するような発振回路であれば、本発明を適用する異が可能である。例えば集積回路のヒステリシス特性を利用する発振回路、非安定マルチバイブレータ等が利用可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and applied.
For example, in the above-described embodiment, the ring oscillator is exemplified as the oscillation circuit, but the present invention is not limited to this. If the oscillation circuit changes its oscillation frequency as the temperature rises, it is possible to apply the present invention. For example, an oscillation circuit that uses the hysteresis characteristics of an integrated circuit, an unstable multivibrator, or the like can be used.

実施形態1における温度センサのブロック図The block diagram of the temperature sensor in Embodiment 1. 実施形態1における発振回路の例としてリングオッシレータの構成図Configuration diagram of a ring oscillator as an example of the oscillation circuit in the first embodiment 発振回路に供給する電源電圧の変化に対応して変化する発振周波数−温度特性Oscillation frequency-temperature characteristics that change in response to changes in the power supply voltage supplied to the oscillation circuit カウンタの計測方法の説明図。(a)は第1の計測方法、(b)は第2の計測方法。Explanatory drawing of the measuring method of a counter. (A) is a 1st measuring method, (b) is a 2nd measuring method. 本実施形態に係る製造方法によりキャリブレーション処理がされた発振回路の発振周波数−温度特性例Example of oscillation frequency-temperature characteristics of an oscillation circuit calibrated by the manufacturing method according to this embodiment キャリブレーション処理がされない場合の発振回路の発振周波数−温度特性例Example of oscillation frequency vs. temperature characteristics of oscillation circuit when calibration process is not performed 実施形態1に係る温度センサの製造方法(第1のキャリブレーション方法)を示すフローチャート6 is a flowchart showing a manufacturing method (first calibration method) of the temperature sensor according to the first embodiment. トランジスタのしきい値電圧のバラツキと限界サンプルとの説明図Illustration of transistor threshold voltage variation and limit sample 実施形態1のステップS100における発振下限電圧の測定結果例Example of measurement result of oscillation lower limit voltage in step S100 of the first embodiment 実施形態1のステップS103における基準周波数の測定結果例Example of measurement result of reference frequency in step S103 of the first embodiment 実施形態1のステップS104の製造品についての電源電圧の測定結果例Example of measurement result of power supply voltage for manufactured product in step S104 of the first embodiment 実施形態2における温度センサのブロック図Block diagram of temperature sensor in embodiment 2 実施形態2に係る温度センサの製造方法(第2のキャリブレーション方法)を示すフローチャート9 is a flowchart showing a temperature sensor manufacturing method (second calibration method) according to the second embodiment. 実施形態3における電気泳動装置のブロック図Block diagram of an electrophoresis apparatus according to Embodiment 3 電気泳動素子における温度と適正駆動電圧との関係図Relationship diagram between temperature and appropriate driving voltage in electrophoretic device 実施形態4における電子機器の斜視図であり、(A)は電子ブック、(B)は腕時計、(C)は電子ペーパー。7A and 7B are perspective views of an electronic device according to a fourth embodiment, in which FIG. 9A is an electronic book, FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、1b…温度センサ、10…リングオッシレータ、11、11b…電源供給回路、12…選択部、13…電源電圧記憶部、20…カウンタ、21…基準信号発振器、30…計数値温度変換回路、31…計数値温度関係情報記憶部、40…ディスプレイ、50…駆動波形制御回路、100…素子基板、101…走査線、102…データ線、105…画素、120…電気泳動素子、130…走査線駆動回路、140…データ線駆動回路、140…データ線駆動回路、150…対向電極変調回路、300…コントローラ、1000…電子ブック、1001…フレーム、1002…カバー、1003…操作部、1004…表示部、1100…腕時計、1101…表示部、1200…電子ペーパー、1201…本体部、1202…表示部、A…表示パネル、C…キャパシタ、Cs…保持容量、Vdc…電源電圧、focs…発振周波数、fref…基準周波数、INV…インバータ、Pref…基準点、Socs…発振信号、Sref…基準信号、TR…測定対象温度範囲、Tr1…第1トランジスタ、Tr2…第2トランジスタ、tref…基準温度、Δt…最大測定誤差、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1b ... Temperature sensor, 10 ... Ring oscillator, 11, 11b ... Power supply circuit, 12 ... Selection part, 13 ... Power supply voltage memory | storage part, 20 ... Counter, 21 ... Reference signal oscillator, 30 ... Count value temperature conversion circuit , 31 ... Count temperature related information storage unit, 40 ... Display, 50 ... Drive waveform control circuit, 100 ... Element substrate, 101 ... Scan line, 102 ... Data line, 105 ... Pixel, 120 ... Electrophoretic element, 130 ... Scan Line drive circuit, 140 ... Data line drive circuit, 140 ... Data line drive circuit, 150 ... Counter electrode modulation circuit, 300 ... Controller, 1000 ... Electronic book, 1001 ... Frame, 1002 ... Cover, 1003 ... Operation unit, 1004 ... Display , 1100 ... wristwatch, 1101 ... display part, 1200 ... electronic paper, 1201 ... main body part, 1202 ... display part, A ... display panel C, capacitor, Cs, holding capacitor, Vdc, power supply voltage, focs, oscillation frequency, fref, reference frequency, INV, inverter, Pref, reference point, Socs, oscillation signal, Sref, reference signal, TR, measurement target temperature Range, Tr1 ... first transistor, Tr2 ... second transistor, tref ... reference temperature, Δt ... maximum measurement error,

Claims (13)

発振回路と、
該発振回路に所定の電源電圧を供給する電源供給回路と、
該発振回路の発振周波数に基づいて温度を特定する温度特定回路と、を備え、
該発振回路は、温度の上昇に対応して発振周波数が増加するように構成されており、
該電源供給回路は、該発振回路に所定の基準温度において所定の基準周波数で発振させるための電源電圧を供給するように構成されており、
該温度特定回路は、該発振回路の発振周波数と温度との関係情報に基づいて温度を特定するように構成されていること、
を特徴とする温度センサ。
An oscillation circuit;
A power supply circuit for supplying a predetermined power supply voltage to the oscillation circuit;
A temperature specifying circuit for specifying a temperature based on the oscillation frequency of the oscillation circuit,
The oscillation circuit is configured such that the oscillation frequency increases in response to an increase in temperature,
The power supply circuit is configured to supply a power supply voltage for causing the oscillation circuit to oscillate at a predetermined reference frequency at a predetermined reference temperature.
The temperature specifying circuit is configured to specify a temperature based on relation information between an oscillation frequency of the oscillation circuit and the temperature;
Temperature sensor.
前記電源供給回路は、前記発振回路に印加する前記電源電圧を温度の上昇と共に発振周波数が上昇する温度特性の範囲に設定する、
請求項1に記載の温度センサ。
The power supply circuit sets the power supply voltage to be applied to the oscillation circuit within a temperature characteristic range in which an oscillation frequency increases with an increase in temperature.
The temperature sensor according to claim 1.
前記発振回路は、インバータを含んで構成されるリングオッシレータであり、
該インバータは、前記電源電圧と接地電位との間に第1の極性を有する第1トランジスタと該第1の極性とは対極の第2の極性を有する第2トランジスタとを直列接続して構成されており、
前記電源供給回路は、前記リングオッシレータに印加する前記電源電圧を該第1トランジスタおよび該第2トランジスタのしきい値電圧より高く設定する、
請求項2に記載の温度センサ。
The oscillation circuit is a ring oscillator including an inverter,
The inverter is configured by connecting in series a first transistor having a first polarity between the power supply voltage and the ground potential and a second transistor having a second polarity opposite to the first polarity. And
The power supply circuit sets the power supply voltage to be applied to the ring oscillator higher than a threshold voltage of the first transistor and the second transistor;
The temperature sensor according to claim 2.
前記電源供給回路には、許容される範囲でしきい値を種々にばらつかせた前記発振回路のサンプルの各々について、前記基準温度において前記基準周波数で発振させるための電源電圧が各々記憶されており、
さらに前記発振回路がいずれのサンプルに属するかを設定する選択部が設けられており、
前記電源供給回路は、前記選択部の設定に対応するサンプルについて記憶された前記電源電圧を、前記発振回路に供給する、
請求項1に記載の温度センサ。
In the power supply circuit, a power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature is stored for each sample of the oscillation circuit having various threshold values within an allowable range. And
Furthermore, a selection unit for setting which sample the oscillation circuit belongs to is provided,
The power supply circuit supplies the power supply voltage stored for the sample corresponding to the setting of the selection unit to the oscillation circuit;
The temperature sensor according to claim 1.
前記温度特定回路は、カウンタと、該カウンタの計数値を温度情報に変換する計数値温度変換回路と、を備え、
該カウンタは、前記発振回路の発振周波数より高い周波数を有する基準信号が入力されており、前記発振回路からの発振信号の一定周期当たりに入る該基準信号の周期数を前記計数値として出力する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の温度センサ。
The temperature specifying circuit includes a counter and a count value temperature conversion circuit that converts a count value of the counter into temperature information,
The counter receives a reference signal having a frequency higher than the oscillation frequency of the oscillation circuit, and outputs the number of periods of the reference signal that falls within a certain period of the oscillation signal from the oscillation circuit as the count value.
The temperature sensor according to any one of claims 1 to 4.
前記温度特定回路は、カウンタと、該カウンタの計数値を温度情報に変換する計数値温度変換回路と、を備え、
該カウンタは、前記発振回路の発振周波数より低い周波数を有する基準信号が入力されており、
該基準信号の一定周期当たりに入る前記発振回路からの発振信号の周期数を前記計数値として出力する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の温度センサ。
The temperature specifying circuit includes a counter and a count value temperature conversion circuit that converts a count value of the counter into temperature information,
The counter receives a reference signal having a frequency lower than the oscillation frequency of the oscillation circuit,
Outputting the number of periods of the oscillation signal from the oscillation circuit that enters the fixed period of the reference signal as the count value;
The temperature sensor according to any one of claims 1 to 4.
電気泳動素子と、前記温度センサにより特定された前記温度に基づいて駆動波形を変更する駆動波形制御回路と、該駆動波形で該電気泳動素子を駆動する駆動回路と、を備える、
請求項1〜6のいずれかの温度センサを備える電気泳動装置。
An electrophoretic element; a drive waveform control circuit that changes a drive waveform based on the temperature specified by the temperature sensor; and a drive circuit that drives the electrophoretic element with the drive waveform.
An electrophoresis apparatus comprising the temperature sensor according to claim 1.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の温度センサを備えた、電子機器。   The electronic device provided with the temperature sensor of any one of Claims 1 thru | or 6. 発振回路を備えた温度センサの製造方法であって、
該発振回路は、温度が上昇するに連れて発振周波数が増加するものであり、
許容される範囲でしきい値を種々にばらつかせた発振回路のサンプルの各々について、発振が停止する下限電圧を測定するステップと、
該下限電圧が最も高いサンプルを基準サンプルとして特定するステップと、
測定された該下限電圧に基づいて総ての該サンプルが発振しうる電圧を基準電圧として特定するステップと、
所定の基準温度において、該基準サンプルに該基準電圧を印加した場合の発振周波数を基準周波数として特定するステップと、
調整対象となる発振回路について、該基準温度において該基準周波数で発振させるための電源電圧を設定するステップと、
を備えたことを特徴とする温度センサの製造方法。
A method of manufacturing a temperature sensor including an oscillation circuit,
The oscillation circuit has an oscillation frequency that increases as the temperature rises.
Measuring a lower limit voltage at which oscillation stops for each sample of an oscillation circuit with various variations in threshold value within an allowable range;
Identifying the sample with the highest lower limit voltage as a reference sample;
Identifying as a reference voltage a voltage at which all the samples can oscillate based on the measured lower limit voltage;
Identifying an oscillation frequency as a reference frequency when the reference voltage is applied to the reference sample at a predetermined reference temperature;
For the oscillation circuit to be adjusted, a step of setting a power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature;
A method for manufacturing a temperature sensor, comprising:
前記電源電圧を設定するステップは、
前記調整対象となる発振回路について前記該基準温度において前記基準周波数で発振させるための電源電圧を特定するステップと、
特定された前記調整対象となる発振回路のための電源電圧を当該発振回路の電源電圧として設定するステップと、
を備える、請求項9に記載の温度センサの製造方法。
The step of setting the power supply voltage includes:
Identifying a power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature for the oscillation circuit to be adjusted;
Setting the power supply voltage for the specified oscillation circuit to be adjusted as the power supply voltage of the oscillation circuit;
The manufacturing method of the temperature sensor of Claim 9 provided with these.
前記電源電圧を設定するステップは、
前記基準サンプル以外のサンプルについて、前記基準温度において前記基準周波数で発振させるための電源電圧を特定するステップと、
前記調整対象となる発振回路に対応するしきい値を有するサンプルを選択するステップと、
選択された前記サンプルのために特定されている前記電源電圧を前記調整対象となる発振回路のための電源電圧として設定するステップと、
を備える、請求項9に記載の温度センサの製造方法。
The step of setting the power supply voltage includes:
For a sample other than the reference sample, identifying a power supply voltage for oscillating at the reference frequency at the reference temperature;
Selecting a sample having a threshold value corresponding to the oscillation circuit to be adjusted;
Setting the power supply voltage specified for the selected sample as a power supply voltage for the oscillation circuit to be adjusted;
The manufacturing method of the temperature sensor of Claim 9 provided with these.
前記基準電圧を特定するステップは、複数の前記基準サンプルが示した前記下限電圧中で最も高い前記下限電圧に所定のマージンを加えた電圧を前記基準電圧として特定する、請求項9に記載の温度センサの製造方法。   10. The temperature according to claim 9, wherein the step of specifying the reference voltage specifies, as the reference voltage, a voltage obtained by adding a predetermined margin to the lower limit voltage that is the highest among the lower limit voltages indicated by a plurality of reference samples. Sensor manufacturing method. 前記基準周波数を特定するステップは、複数の基準サンプルが示した発振周波数の中で最も高い周波数を前記基準周波数として特定する、請求項9に記載の温度センサの製造方法。   The temperature sensor manufacturing method according to claim 9, wherein the step of specifying the reference frequency specifies the highest frequency among the oscillation frequencies indicated by a plurality of reference samples as the reference frequency.
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