(57)【要約】【課題】低消費電力かつ低コストのキー入力装置を提供する。【解決手段】信号線２１ａ〜２１ｅと、共通信号線２２と、キーｋ１〜ｋ１０とを備える。各キーは可動接点、第１乃至第３の固定接点を有する。  キーｋ１〜ｋ４における第３の固定接点は信号線２１ａによって共通に接続されている。キーｋ１の第１の固定接点とキーｋ５〜ｋ７における第３の固定接点は信号線２１ｂによって共通に接続されている。キーｋ２，ｋ５における第１の固定接点とキーｋ８，ｋ９における第３の固定接点は信号線２１ｃによって共通に接続されている。キーｋ３，ｋ６，ｋ８における第１の固定接点とキーｋ１０の第３の固定接点は信号線２１ｄによって共通に接続されている。キーｋ４，ｋ７，ｋ９，ｋ１０における第１の固定接点は信号線２１ｅによって共通に接続されている。キーｋ１〜ｋ１０における第２の固定接点は共通信号線２２によって共通に接続されている。【選択図】図１
2011086184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号線と、
第１乃至第（ｎ−１）の入出力信号線（ｎは４以上の整数）と、
入力信号線と、
共通信号線と、
ｎ行×ｎ列のマトリクスにおいて、［１，１］乃至［１，ｎ］、［２，２］乃至［２，ｎ］、・・・、［（ｎ−１），（ｎ−１）］乃至［（ｎ−１），ｎ］及び［ｎ，ｎ］の位置に設けられている複数のキーであって、前記各キーは可動接点、第１の固定接点、第２の固定接点及び第３の固定接点を有し、前記第１乃至第３の固定接点は、前記可動接点の接離により、互いに短絡／開放させられるものとして構成されている、複数のキーと、
を備え、
第１行に並ぶｎ個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は前記出力信号線によって共通に接続されており、第１列に並ぶ１個の前記キーにおける前記第１の固定接点と、第２行に並ぶ（ｎ−１）個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は、前記第１の入出力信号線によって共通に接続されており、第２列に並ぶ２個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点と、第３行に並ぶ（ｎ−２）個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は、前記第２の入出力信号線によって共通に接続されており、これを順次繰り返し、第（ｎ−１）列に並ぶ（ｎ−１）個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点と、第ｎ行に並ぶ１個の前記キーにおける前記第３の固定接点は、前記第（ｎ−１）の入出力信号線によって共通に接続されており、第ｎ列に並ぶｎ個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点は、前記入力信号線によって共通に接続されており、前記キーのそれぞれにおける前記第２の固定接点は前記共通信号線によって共通に接続されている、
ことを特徴とするキーマトリクス。
【請求項２】
請求項１に記載のキーマトリクス用の半導体装置であって、
前記出力信号線に接続可能な第０の端子と、
前記第１乃至第（ｎ−１）の入出力信号線にそれぞれ接続可能な第１乃至第（ｎ−１）の端子と、
前記入力信号線に接続可能な第ｎの端子と、
前記共通信号線に接続可能な第（ｎ＋１）の端子と、
前記キーが押下されたことを通知するキー検出信号を、前記第１乃至第（ｎ＋１）の端子から受信する、キー検出回路と、
スリープモードでは前記第０乃至（ｎ−１）の端子にキースキャン信号を出力し、前記スリープモードにおいて前記キー検出回路が前記共通信号線から前記キー検出信号を受信するとスキャンモードに移行し、前記スキャンモードでは前記第０乃至（ｎ−１）の端子に前記キースキャン信号を順次出力する、スキャン信号発生回路と、
を備え、
前記スキャンモードにおいて、前記スキャン信号発生回路から出力した前記キースキャン信号と、前記キー検出回路によって検出した前記キー検出信号とに基づいて、前記キーマトリクスの有するキーのうち押下されたキーを判別する、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置であって、
前記スキャン信号発生回路から出力される前記キースキャン信号を整形し前記第０の端子に出力する、出力バッファと、
前記スキャン信号発生回路から出力される前記キースキャン信号を整形し前記第ｉの端子（１≦ｉ≦ｎ−１）の端子に出力するとともに、前記第ｉの端子に入力される前記キー検出信号を整形し前記キー検出回路に出力する、入出力バッファと、
前記第ｎ又は第（ｎ＋１）の端子に入力される前記キー検出信号を整形した後、前記キー検出回路に出力する、入力バッファと、
をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載のキーマトリクスと、請求項２に記載の半導体装置と、を備えることを特徴とするキー入力装置。
【請求項５】
請求項１に記載のキーマトリクスと、請求項３に記載の半導体装置と、を備えることを特徴とするキー入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーマトリクス、当該キーマトリクスの押下キーを判別する半導体装置、及び当該キーマトリクス及び当該半導体装置を含むキー入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キー入力装置は、携帯電話・リモコン・電卓など様々な電子機器に用いられている。このキー入力装置は、電池で動作するものが多いため、低消費電力であることが求められる。
【０００３】
さらに、近年、電子機器の多機能化に伴うキー数の増加により、キーマトリクスに接続されるマイクロコンピュータ（マイコン）の端子数が増加している。このため、高コストの大型パッケージを用いなければならない場合があり、コストの観点からキー数に対するマイコンの端子数は少ないことが望ましい。
【０００４】
従来、キー検出用の端子の数を減らしたキー入力装置が開示されている（特許文献１）。このキー入力装置は、各キーの状態に応じて接続する組み合わせが変化するように設けられた外部抵抗（Ｒｒ１〜Ｒｒｎ，Ｒｃ１〜Ｒｃｍ）と、これら外部抵抗の組み合わせに応じた電気的特性を検出するＡ／Ｄコンバータ６を備えている。これにより、キーマトリクスとマイコンのインタフェースを１ライン（１端子）としている。しかし、この方式では、外部抵抗のばらつきの影響が大きいという問題のほか、Ａ／Ｄコンバータを常に動作させるために消費電力が大きくなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７１２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、低消費電力かつ低コストのキー入力装置、及び当該キー入力装置を構成するキーマトリクス及び半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、出力信号線と、第１乃至第（ｎ−１）の入出力信号線（ｎは４以上の整数）と、入力信号線と、共通信号線と、ｎ行×ｎ列のマトリクスにおいて、［１，１］乃至［１，ｎ］、［２，２］乃至［２，ｎ］、・・・、［（ｎ−１），（ｎ−１）］乃至［（ｎ−１），ｎ］及び［ｎ，ｎ］の位置に設けられている複数のキーであって、前記各キーは可動接点、第１の固定接点、第２の固定接点及び第３の固定接点を有し、前記第１乃至第３の固定接点は、前記可動接点の接離により、互いに短絡／開放させられるものとして構成されている、複数のキーと、を備え、
第１行に並ぶｎ個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は前記出力信号線によって共通に接続されており、第１列に並ぶ１個の前記キーにおける前記第１の固定接点と、第２行に並ぶ（ｎ−１）個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は、前記第１の入出力信号線によって共通に接続されており、第２列に並ぶ２個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点と、第３行に並ぶ（ｎ−２）個の前記キーのそれぞれにおける前記第３の固定接点は、前記第２の入出力信号線によって共通に接続されており、これを順次繰り返し、第（ｎ−１）列に並ぶ（ｎ−１）個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点と、第ｎ行に並ぶ１個の前記キーにおける前記第３の固定接点は、前記第（ｎ−１）の入出力信号線によって共通に接続されており、第ｎ列に並ぶｎ個の前記キーのそれぞれにおける前記第１の固定接点は、前記入力信号線によって共通に接続されており、前記キーのそれぞれにおける前記第２の固定接点は前記共通信号線によって共通に接続されている、ことを特徴とするキーマトリクスが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低消費電力かつ低コストのキー入力装置、及び当該キー入力装置を構成するキーマトリクス及び半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るキー入力装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の変形例に係るキー入力装置の構成を示す図である。
【図３】バッファの構成例を示す図である。（ａ）は出力バッファの構成例を示し、（ｂ）は入出力バッファの構成例を示し、（ｃ）は入力バッファの構成例を示す。
【図４】比較例１に係るキー入力装置の構成を示す図である。
【図５】比較例２に係るキー入力装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る実施形態を説明する前に、２つの比較例１，２について図４及び図５をそれぞれ用いて説明する。
【００１１】
まず、比較例１に係るキー入力装置について図４を用いて説明する。図４は比較例１に係るキー入力装置３００の構成を示している。このキー入力装置３００は最も標準的なキー入力装置である。図４からわかるように、キー入力装置３００は、マイクロコンピュータ１００（半導体装置）と、キーマトリクス２００とを備えている。
【００１２】
マイクロコンピュータ１００は、スキャン信号発生回路１１０、キー検出回路１２０、出力バッファ１３０ａ〜１３０ｃ、入力バッファ１５０ａ〜１５０ｃ、及び端子１６０ａ〜１６０ｆを有する。
【００１３】
スキャン信号発生回路１１０は、出力バッファ１３０ａ〜１３０ｃ及び端子１６０ａ〜１６０ｃを介して、キーの一端に接続された信号線にキースキャン信号を出力する。このキースキャン信号は、Ｈ（‘Ｈｉｇｈ’）レベル信号である。
【００１４】
キー検出回路１２０は、端子１６０ｄ〜１６０ｆ及び入力バッファ１５０ａ〜１５０ｃを介してキー検出信号を検出する。
【００１５】
キーマトリクス２００は９個のキーｋ１〜ｋ９を有する。各キーは２つの固定接点を有するスイッチからなり、各固定接点には信号線が接続されている。キーが押下されると、固定接点に接続された２つの信号線が短絡される。
【００１６】
次に、押下されたキーの判別方法について説明する。
【００１７】
スキャン信号発生回路１１０は、スリープモードとスキャンモードの２つの動作モードを有する。スリープモードでは、スキャン信号発生回路１１０は全ての出力バッファ（１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ）に対してキースキャン信号を出力する。このため、スリープモード時には、スキャン信号発生回路１１０の動作クロックを停止することができる。これにより、消費電力を抑えることができる。
【００１８】
このスリープモードにおいて、キーが押下されると、入力バッファ（１５０ａ〜１５０ｃ）を介してキー検出回路１２０によりキー検出信号（Ｈレベル信号）が検出される。キーｋ１、ｋ２又はｋ３が押下されると、入力バッファ１５０ａを介してキー検出信号がキー検出回路１２０に入力される。キーｋ４、ｋ５又はｋ６が押下されると、入力バッファ１５０ｂを介してキー検出信号がキー検出回路１２０に入力される。キーｋ７、ｋ８又はｋ９が押下されると、入力バッファ１５０ｃを介してキー検出信号がキー検出回路１２０に入力される。このようにすることで、スリープモードにおいてキーが押下されたことを検出する。
【００１９】
スキャン信号発生回路１１０は、スリープモードにおいてキー検出回路１２０が入力バッファ（１５０ａ〜１５０ｃ）を介してキー検出信号を検出すると、スキャンモードに移行する。このスキャンモードでは、スキャン信号発生回路１１０は出力バッファ１５０ａ〜１５０ｃに対してキースキャン信号を順次出力する。即ち、出力バッファ１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃに対してこの順に１つずつキースキャン信号を送出する。
【００２０】
スキャンモードにおいては、例えば出力バッファ１３０ａからキースキャン信号が送出されているときにキーｋ４が押下されると、入力バッファ１５０ｂを介してキー検出信号がキー検出回路１２０に検出される。同様に、出力バッファ１３０ｃからキースキャン信号が送出されているときにキーｋ９が押下されると、入力バッファ１５０ｃを介してキー検出信号がキー検出回路１２０に検出される。このように、マイクロコンピュータ１００は、キースキャン信号が出力された信号線とキー検出信号が検出された信号線との組み合わせから、押下されたキーを判別する。
【００２１】
上記のように、比較例１に係るキー入力装置はスリープモードとスキャンモードの２つの動作状態をもつことで、キーが押されていないときの消費電力を抑えることができるという利点がある。
【００２２】
比較例１に係るキー入力装置における、端子数とキー数の関係について説明する。上記の説明からわかるように、比較例１に係るキー入力装置３００では、出力バッファに接続された３つの端子１６０ａ〜１６０ｃと、入力バッファに接続された３つの端子１６０ｄ〜１６０ｆとの合計６個の端子に対して、９個のキーｋ１〜ｋ９を判別することができる。より一般的には、比較例１に係る方式によれば、出力バッファと接続されたｓ個の端子と入力バッファと接続されたｔ個の端子の合計ｓ＋ｔ個の端子に対して、最大ｓ×ｔ個のキーを設けることができる。
【００２３】
次に、比較例２に係るキー入力装置について図５を用いて説明する。この比較例２では後述のように、入出力兼用の端子を設けることで、キーマトリクスのキー数に対する端子の数を減らすものである。
【００２４】
図５は比較例２に係るキー入力装置の構成を示している。図５からわかるように、比較例２に係るキー入力装置６００は、マイクロコンピュータ４００（半導体装置）と、キーマトリクス５００とを備えている。
【００２５】
マイクロコンピュータ４００は、スキャン信号発生回路４１０、キー検出回路４２０、出力バッファ４３０、入出力バッファ４４０ａ〜４４０ｃ、入力バッファ４５０及び端子４６０ａ〜４６０ｅを有する。なお、スキャン信号発生回路４１０はスリープモードを有さず、スキャンモードのみを有する。即ち、スキャン信号発生回路４１０はキースキャン信号（Ｈレベル信号）を、４つのバッファ（出力バッファ４３０、入出力バッファ４４０ａ，４４０ｂ，４４０ｃ）に対して、順次出力し続ける。
【００２６】
キーマトリクス５００は１０個のキーｋ１〜ｋ１０を有する。各キーは２つの固定接点を有するスイッチからなり、各固定接点には信号線が接続されている。キーが押下されると、固定接点に接続された２つの信号線が短絡される。
【００２７】
比較例２に係るキー入力装置と前述の比較例１に係るキー入力装置の相違点の一つは、入出力兼用の端子４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄを設けている点である。図５からわかるように、これらの端子は入出力バッファ４４０ａ〜４４０ｃと接続されている。入出力バッファ４４０ａ〜４４０ｃは、ある時には入力バッファとして機能し、別の時には出力バッファとして機能する。より詳しくは、自己が接続される信号線にキースキャン信号が出力されるときには、出力バッファとして機能し、それ以外のときは入力バッファとして機能する。  例えば、スキャン信号発生回路４１０が入出力バッファ４４０ａに対してキースキャン信号を出力するときは、入出力バッファ４４０ａを出力バッファとして機能し、他の入出力バッファ４４０ｂ及び４４０ｃは入力バッファとして機能する。
【００２８】
端子数とキー数の関係について説明する。図５からわかるように、比較例２に係るキー入力装置６００では、５個の端子４６０ａ〜４６０ｅに対して１０個のキーｋ１〜ｋ１０を設けている。より一般的には、比較例２に係る方式では、ｕ個の端子に対して最大ｕ×（ｕ−１）／２個のキーを設けることができる。
【００２９】
このように比較例２では入出力兼用の端子４６０ｂ〜４６０ｄを設けることで、比較例１と比べてキー数に対する端子数をより少なくしている。
【００３０】
しかし、比較例２に係るキー入力装置では、入出力兼用の端子を設けたことにより、比較例１のようにスリープモードを設けることができない。このため、消費電力が大きいという問題がある。よって、比較例２に係るキー入力装置は、低消費電力で動作することが強く求められる用途、例えば電池で動作する電子機器（リモコン、携帯電話など）には不向きである。このような用途については、比較例２に比べて端子数は増加するものの、低消費電力で動作可能な比較例１に係るキー入力装置を用いることが一般的である。
【００３１】
本発明は、上記の本発明者独自の技術的認識に基づきなされたものであり、以下の実施形態において述べるように、キー数に対するマイコンの端子数を可及的に少なくし、かつ低消費電力で動作することが可能なキー入力装置を提供するものである。
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るキー入力装置について説明する。図１は本実施形態に係るキー入力装置３０の構成を示している。この図１からわかるように、このキー入力装置３０は、マイクロコンピュータ（半導体装置）１０と、キーマトリクス２０とを備えている。
【００３３】
マイクロコンピュータ１０は、スキャン信号発生回路１１、キー検出回路１２、出力バッファ１３、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃ、入力バッファ１５ａ,１５ｂ、及び端子１６ａ〜１６ｆを有する。
【００３４】
スキャン信号発生回路１１には、出力バッファ１３、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃ及び端子１６ａ〜１６ｄをそれぞれ介して、４本の信号線２１ａ〜２１ｄが接続されている。信号線２１ａはキースキャン信号を伝達可能な出力信号線である。信号線２１ｂ〜２１ｄはキースキャン信号及びキー検出信号を伝達可能な入出力信号線である。信号線２１ｅはキー検出信号を伝達可能な入力信号線である。
【００３５】
キー検出回路１２には、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃ、入力バッファ１５ａ及び端子１６ｂ〜１６ｅをそれぞれ介して、４本の信号線２１ｂ〜２１ｅが接続されている。さらに、このキー検出回路１２には、入力バッファ１５ｂ及び端子１６ｆを介して、共通信号線２２が接続されている。この共通信号線２２は、図１に示すように全てのキーｋ１〜ｋ１０の中央の固定接点と接続されている。
【００３６】
キーマトリクス２０は１０個のキーｋ１〜ｋ１０を有する。これらのキーは、図１からわかるように、４行×４列のマトリクスにおいて、［１，１］乃至［１，４］、［２，２］乃至［２，４］、［３，３］と［３，４］、及び［４，４］の位置に設けられている。各キーｋ１〜ｋ１０は、１つの可動接点と、３つの固定接点（左右・中央）とを有する。この可動接点の接離により、３つの固定接点は互いに短絡／開放される。よって、キーが押下されるとこれら３つの固定接点に接続された信号線が短絡される。例えばキーｋ１が押下されると、信号線２１ａと信号線２１ｂと共通信号線２２が短絡される。
【００３７】
各キーの左右の固定接点は、次のように信号線２１ａ〜２１ｅと接続されている。即ち、第１行に並ぶ４個のキーｋ１〜ｋ４のそれぞれにおける右の固定接点は信号線２１ａによって共通に接続されている。第１列のキーｋ１における左の固定接点と、第２行に並ぶ３個のキーｋ５〜ｋ７のそれぞれにおける右の固定接点は、信号線２１ｂによって共通に接続されている。第２列に並ぶ２個のキーｋ２及びｋ５のそれぞれにおける左の固定接点と、第３行に並ぶ２個のキーｋ８及びｋ９のそれぞれにおける右の固定接点は、信号線２１ｃによって共通に接続されている。第３列に並ぶ３個のキーｋ３、ｋ６及びｋ８のそれぞれにおける左の固定接点と、第４行に並ぶキーｋ１０における右の固定接点は信号線２１ｄによって共通に接続されている。第４列に並ぶ４個のキーｋ４、ｋ７、ｋ９及びｋ１０のそれぞれにおける左の固定接点は、信号線２１ｅによって共通に接続されている。キーｋ１〜ｋ１０の中央の固定接点はいずれも共通信号線２２と接続している。
【００３８】
スキャン信号発生回路１１は、スリープモードとスキャンモードの２つの動作モードを有する。スリープモードでは、スキャン信号発生回路１１は出力バッファ１３、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃを介して、信号線２１ａ〜２１ｄにキースキャン信号（Ｈレベル信号）を常時出力する。このため、スキャン信号発生回路１１の動作クロックを停止することができ、消費電力を抑えることができる。なお、スリープモードでは、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃは全て出力バッファとして機能する。
【００３９】
一方、スキャンモードでは、スキャン信号発生回路１１は、信号線２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対してキースキャン信号を順次出力する。即ち、出力バッファ１３及び入出力バッファ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに対して、この順に１つずつキースキャン信号を送出する。
【００４０】
出力バッファ１３は、スキャン信号発生回路１１から出力されるキースキャン信号を整形し、信号線２１ａに整形されたキースキャン信号を出力する。
【００４１】
入出力バッファ１４ａ〜１４ｃは、時分割で入力端子としての機能と出力端子としての機能を切り替える。即ち、自己が接続される信号線にキースキャン信号が出力されるときには出力バッファとして機能し、それ以外のときは入力バッファとして機能する。例えば、入出力バッファ１４ａは、スキャン信号発生回路１１が信号線２１ｂにキースキャン信号を出力するときに出力バッファとして機能し、その他の信号線（信号線２１ａ,２１ｃ,２１ｄ）にキースキャン信号が出力されているときは入力バッファとして機能する。この入出力バッファ１４ａ〜１４ｃは、出力バッファとして機能するときには、スキャン信号発生回路１１から出力されるキースキャン信号を整形し、整形されたキースキャン信号を信号線２１ｂ〜２１ｄにそれぞれ出力し、一方、入力バッファとして機能するときには、端子１６ｂ〜１６ｄに入力されるキー検出信号を整形し、整形されたキー検出信号をキー検出回路１２に出力する。
【００４２】
次に、本実施形態に係るキー入力装置３０の動作について説明する。
【００４３】
スリープモードにおいてキーマトリクス２０のいずれかのキーが押されると、スキャン信号発生回路１１から出力されたＨレベル信号（キースキャン信号）が、共通信号線２２、端子１６ｆ及び入力バッファ１５ｂを通って、キー検出回路１２によりキー検出信号として検出される。そして、キー検出回路１２が入力バッファ１５ｂからキー検出信号を検出すると、スキャン信号発生回路１１はスリープモードからスキャンモードに移行する。動作モードを移行させる機構に関しては、例えば下記の２つの手段がある。一つめの手段は、スキャン信号発生回路１１及びキー検出回路１２を制御する、マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵコア（図示せず）が、スリープモードにおいてキー検出回路１２がキー検出信号を受信したときに、スキャン信号発生回路１１に対して動作モードを移行させるための信号（モード移行信号）を出力するようにするというものである。二つめの手段は、キー検出回路１２を、スリープモードにおいてキー検出信号を受信したときに、スキャン信号発生回路１１に対して直接、モード移行信号を出力するように構成するというものである。
【００４４】
このようにしてスキャン信号発生回路１１はスキャンモードに移行すると、出力バッファ１３及び入出力バッファ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに対してキースキャン信号を順次出力する。
【００４５】
このスキャンモードにおいて、マイクロコンピュータ１０は、スキャン信号発生回路１１から出力されたキースキャン信号と、キー検出回路１２によって検出されたキー検出信号との組み合わせから、キーマトリクス２０の有するキーｋ１〜ｋ１０のうち押下されたキーを判別する。表１は、スキャン信号発生回路１１から出力される信号（Ｓ１〜Ｓ４）及びキー検出回路１２に入力される信号（Ｄ１〜Ｄ４）の組み合わせと、押下キーとの関係を示している。ここで、信号Ｓ１〜Ｓ４は、出力バッファ１３、入出力バッファ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに出力されたキースキャン信号をそれぞれ示す。信号Ｄ１〜Ｄ４は、入出力バッファ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び入力バッファ１５ａから入力されたキー検出信号をそれぞれ示す。また、表１中の“Ｈ”はＨレベル信号を、“Ｌ”はＬ（‘Ｌｏｗ’）レベル信号をそれぞれ示す。
【表１】
2011086184.tif 000003
【００４６】
上記のようにして押下されたキーが判別されると、スキャン信号発生回路１１はスキャンモードから低消費電力のスリープモードに戻る。なお、キーマトリクス２０の複数のキーが同時に押下された場合、キー検出回路１２に複数のキー検出信号が入力する場合がある。そのような場合、検出されるキー検出信号が一つになるまでキーの判別は行われず、スキャン信号発生回路１１はキースキャン信号を順次出力し続けることとなる。
【００４７】
上記からわかるように、本実施形態においてはキーマトリクス２０の全てのキーｋ１〜ｋ１０と接続された共通信号線２２を設けることにより、入出力兼用の端子を設けるとともに、スリープモードを設けることができる。その結果、キー数に対するマイクロコンピュータの端子数を可及的に減らし、且つ低消費電力動作を可能とすることができる。
【００４８】
次に、具体的な数値を用いて、本実施形態に係るキー入力装置の消費電流を、前述の比較例１及び比較例２に係るキー入力装置と比較する。
【００４９】
消費電流を見積もるために、スキャンモードにおける消費電流を４[μＡ]、スリープモードにおける消費電流を１[μＡ]と仮定する。このスリープモードにおける消費電流は主にリーク電流に起因するものである。また、スキャンモードとスリープモードの時間比率は、１：２３と仮定する。
【００５０】
比較例２の場合、キー入力装置は常にスキャンモードで動作するため、消費電流は４[μＡ]となる。それに対し、本実施形態及び比較例１の場合、キー入力装置はスキャンモード：スリープモード＝１：２３の時間比率で動作するため、消費電流は、１．１２５[μＡ]（＝（４μＡ×１＋１μＡ×２３ )／２４）となる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、比較例１に係るキー入力装置と同じ消費電流で動作することができ、比較例２に係るキー入力装置と比べて消費電流を低減することができる。
【００５２】
次に、本実施形態、比較例１及び比較例２について、端子数に対して判別可能な最大キー数を比較する。
【００５３】
表２は、マイクロコンピュータの端子数ごとに、各方式で判別可能なキー数の最大値を示している。
【表２】
2011086184.tif 000004
【００５４】
この表２からわかるように、本実施形態は、比較例１よりも多くのキーを設けることができる。一般的には、本実施形態に係る方式では、ｖ個の端子に対して最大（ｖ−１）×（ｖ−２）／２個のキーを設けることができる。
【００５５】
表３は、実際の設計の観点から比較するために、キー数に対して必要となる端子数を示したものである。表３からわかるように、本実施形態は共通信号線用の端子が１つ増やすだけで、比較例２と同じキー数を設けることができる。
【表３】
2011086184.tif 000005
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、全てのキーｋ１〜ｋ１０と接続された共通信号線２２を設け、この共通信号線２２をキー検出回路１２に接続する。これにより、スキャン信号発生回路１１が信号線２１ａ〜２１ｄにキースキャン信号を常時出力した状態においても、いずれかのキーが押されたことを検出することが可能となる。即ち、スキャン信号発生回路１１の動作クロックを停止するスリープモードを設けることが可能となる。その結果、キー入力装置の消費電力を低減することができる。
【００５７】
さらに、入出力兼用の端子１６ｂ〜１６ｄを設けることにより、キー数に対するマイクロコンピュータ１０の端子数を低減できる。これにより、マイクロコンピュータの低コスト化を図ることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では３つの固定接点を有するスイッチを用いているが、これによるコストの増加は軽微である。なぜならスイッチｋ１〜ｋ１０は、信号線２１ａ〜２１ｅ及び共通信号線２２とともにフィルム基板に形成されており、このフィルム基板の印刷パターンを変更することで比較的容易かつ安価に製造できるからである。
【００５９】
次に、本実施形態の変形例について図２を用いて説明する。図２は本実施形態の変形例に係るキー入力装置４０の構成を示している。このキー入力装置４０と前述のキー入力装置３０との相違点は共通信号線の構成である。キー入力装置４０の共通信号線２３は、端子１６ｆに接続された本線２３ａから支線２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅに枝分かれして各キーの中央の固定接点と接続している。
【００６０】
このように、共通信号線は、キーマトリクス２０の全キーｋ１〜ｋ１０の所定の固定接点を電気的に接続するものであればよい。
【００６１】
次に、出力バッファ１３、入出力バッファ１４ａ〜１４ｃ、入力バッファ１５ａ，１５ｂの具体的な構成例について、図３を用いて説明する。
【００６２】
図３（ａ）は出力バッファ１３の構成例を示している。出力バッファ１３は、インバータ１３−１とｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１３−２を有している。インバータ１３−１の入力端はスキャン信号発生回路１１と接続され、出力端はｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１３−２のゲートに接続されている。ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１３−２のソースは電源Ｖｄｄに接続され、ドレインは端子１６ａに接続されている。
【００６３】
なお、インバータ１３−１の代わりにバッファを用い、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１３−２の代わりにｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いて出力バッファ１３を構成してもよい。
【００６４】
図３（ｂ）は入出力バッファ１４ａ〜１４ｃの構成例を示している。入出力バッファはインバータ１４−１、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−２、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−３及び抵抗１４−４を有している。インバータ１４−１の入力端はスキャン信号発生回路１１と接続され、出力端はｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−２のゲート及びｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−３のゲートに接続されている。ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−２のソースは電源Ｖｄｄに接続され、ドレインは抵抗１４−４を介してｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−３のドレインに接続されている。このｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−３のソースは接地されている。図３（ｂ）からわかるように、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１４−２のドレインはキー検出回路１２及び端子１６ｂ（又は１６ｃ，１６ｄ）と接続されている。上記のように構成することで、スキャン信号発生回路１１からＨレベル信号が出力されたときには出力バッファとして機能し、それ以外のとき（即ちＬレベル信号が出力されているとき）には入力バッファとして機能する入出力バッファが得られる。
【００６５】
図３（ｃ）は入力バッファ１５ａ，１５ｂの構成例を示している。この図３（ｃ）に示すように、キー検出回路１２と端子１６ｅ（又は１６ｆ）を結ぶ信号線とＧＮＤの間にプルダウン抵抗１５−１が設けられている。なお、プルダウン抵抗１５−１の代わりに、当該信号線と電源Ｖｄｄの間にプルアップ抵抗を設けて、入力バッファを構成してもよい。
【００６６】
上記の各種バッファを設けることで、信号の電位が明確になり、動作の安定性が向上する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態によれば、マイクロプロセッサに入出力兼用の端子を設けることで、所要のキー数に対して端子数を可及的に少なくすることができ、それにより、低コストのキー入力装置を実現することができる。
【００６８】
さらに、各キーと接続された共通信号線を設けることでスリープモードを設けることを可能とし、それにより、低消費電力動作が可能なキー入力装置を実現することができる。
【００６９】
なお、上記の説明では、キースキャン信号としてＨレベル信号を用いたが、代わりにＬレベル信号を用いて負論理により、キー検出を行ってもよい。
【００７０】
また、上記の説明では、キーマトリクスのキー数を１０個（ｋ１〜ｋ１０）としたが、本発明はこれに限るものではない。
【００７１】
また、上記実施形態における各種バッファは、前述のように信号電位を明確にするためのものであり、必須の構成ではない。
【００７２】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，１００，４００  マイクロコンピュータ
１１，１１０，４１０  スキャン信号発生回路
１２，１２０，４２０  キー検出回路
１３，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，４３０  出力バッファ
１３−１，１４−１  インバータ
１３−２，１４−２  ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，４４０ａ，４４０ｂ，４４０ｃ  入出力バッファ
１４−３  ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ
１４−４，１５−１  抵抗
１５ａ，１５ｂ，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，４５０  入力バッファ
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄ，１６０ｅ，１６０ｆ，４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃ，４６０ｄ，４６０ｅ  端子
２０,２００,５００  キーマトリクス
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ  信号線
２２，２３  共通信号線
２３ａ  本線
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ  支線
３０,４０，３００，６００  キー入力装置
ｋ１〜ｋ１０  キー
【図１】
2011086184.tif 000006
【図２】
2011086184.tif 000007
【図３】
2011086184.tif 000008
【図４】
2011086184.tif 000009
【図５】
2011086184.tif 000010