タッチセンサパネルコントローラ及び半導体装置
【課題】接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができるタッチセンサパネルを提供する。
【解決手段】タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極に、ローレベルを負電圧とする高電圧の交流駆動信号を与えて駆動する。タッチセンサパネルの駆動電極に対する駆動波形の変化タイミングを、ディスプレイの走査電極に対する駆動波形の変化タイミングに対してずらす。タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極を駆動する駆動電圧を複数相のクロック信号に同期するチャージポンプで高圧に生成し、駆動電極に対する交流パルス駆動毎にその複数相のクロック信号を初期化する。
【解決手段】タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極に、ローレベルを負電圧とする高電圧の交流駆動信号を与えて駆動する。タッチセンサパネルの駆動電極に対する駆動波形の変化タイミングを、ディスプレイの走査電極に対する駆動波形の変化タイミングに対してずらす。タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極を駆動する駆動電圧を複数相のクロック信号に同期するチャージポンプで高圧に生成し、駆動電極に対する交流パルス駆動毎にその複数相のクロック信号を初期化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサパネルコントローラ及びこれを用いた半導体装置に関し、例えばタッチセンサパネルユニットが組み込まれた液晶ディスプレイパネルユニットに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
相互キャパシタンス方式によるマルチポイントタッチに対応するタッチセンサパネルは例えば駆動電極としてのＹ電極と検出電極としてのＸ電極が誘電体を介在して直交するように配置され、それぞれの交差に容量（交点容量）が構成される。交点容量の近傍に指や手によるキャパシタンスが存在すると当該ノードの相互キャパシタンスは指や手による合成キャパシタンスの分だけ減少する。タッチセンサパネルコントローラは、この相互キャパシタンスの変化がどの交点容量で発生したかを検出するために、駆動電極を順次パルス駆動してパルス単位の充電動作を行ない、充電電荷の変化をそれぞれの検出電極から検出する動作を順次繰り返して、マトリクス配置された交点容量の相互キャパシタンスの変化に応ずる信号を取得する。このような相互キャパシタンス方式を用いてタッチセンサパネルを駆動して信号を検出するコントローラについて例えば特許文献１に記載がある。特許文献１においてＸ電極の信号を検出する検出回路はオペアンプを用いた積分回路によって構成される。積分回路はＹ電極の駆動電圧と交点容量の容量値との積で規定される電荷が交流パルス駆動に従って順次蓄積される。指や手の接近によって交点容量の容量値が減少した場合としない場合との充電電荷量の相違などに基づいて指や手が接近された位置の座標点が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開第2007/0257890A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者はタッチセンサパネルコントローラにおける検出回路のノイズ源について検討した。タッチセンサパネルに指が触れたとき交点容量の容量変化は高々１ｐＦ程度であり、その変化の有無をＸ電極の信号から正確に判別するには周囲からのノイズの影響を遮断することが必要になる。ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末などにおいてタッチセンサパネルは液晶ディスプレイの表面に重ねられている。特許文献１にはタッチセンサパネルと液晶ディスプレイパネルとの関係が記載されている。しかしながら特許文献１には、液晶ディスプレイパネルとの関係においてタッチセンサパネルによる接触検出のＳ／Ｎ比（信号ノイズ比）を向上させる施策について充分検討されていない。
【０００５】
本発明の目的は、接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができるタッチセンサパネルを提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、ディスプレイパネルの表示駆動との関係においてタッチセンサパネルへの接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる半導体装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【０００９】
すなわち、第１の形態として、タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極に、ローレベルを負電圧とする交流駆動信号を与えて駆動する。
【００１０】
第２の形態として、タッチセンサパネルの駆動電極に対する駆動波形の変化タイミングを、ディスプレイの走査電極に対する駆動波形の変化タイミングに対してずらす。
【００１１】
第３の形態として、タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極を駆動する駆動電圧を複数相のクロック信号に同期するチャージポンプで生成し、駆動電極に対する交流パルス駆動毎にその複数相のクロック信号を初期化する。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる。
【００１４】
ディスプレイパネルの表示駆動との関係においてタッチセンサパネルへの接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明が適用された表示及び入力装置の全体的な構成を示す説明図である。
【図２】図２はタッチセンサパネルの電極構成を例示する説明図である。
【図３】図３はディスプレイパネルの電極構成を例示する説明図である。
【図４】図４はタッチセンサパネルコントローラの全体的な構成を例示するブロック図である。
【図５】図５はタッチセンサパネルの等価回路と検出回路としての積分回路の一例を示す回路図である。
【図６】図６はＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力波形の一例を示す波形図である。
【図７】図７はＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力パルス電圧と積分回路による検出動作のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【図８】図８は液晶ディスプレイパネルの等価回路と液晶ドライバの駆動回路を例示する回路図である。
【図９】図９はゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０への入力波形を例示する波形図である。
【図１０】図１０はゲート電極に印加されるゲートパルスとドレイン電極に印加される階調電圧とのタイミング波形を例示するタイミングチャートである。
【図１１】図１１は液晶ディスプレイのゲート電極及びドレイン電極に対する駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極に対する駆動波形を例示する波形図である。
【図１２】図１２はＹ電極の駆動パルス電圧をレジスタ設定によって可変にする場合のレジスタ値と電圧との対応関係を例示する説明図である。
【図１３】図１３は液晶ドライバとタッチセンサパネルコントローラへの電源系が例示されたブロック図である。
【図１４】図１４は液晶ドライバとタッチセンサパネルコントローラが別々に昇圧回路を備える場合を例示するブロック図である。
【図１５】図１５はディスプレイドライバとタッチセンサパネルコントローラをシングルチップで構成したドライバデバイスを例示するブロック図である。
【図１６】図１６は昇圧回路を備えたタッチセンサパネルコントローラを例示するブロック図である。
【図１７】図１７は図１５のドライバデバイスの具体例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は液晶ディスプレイパネルの駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極駆動パルス波形の関係を例示するタイミングチャートである。
【００１６】
【図１９】図１９はパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３の設定レジスタと設定値に応じた設定時間を例示する説明図である。
【図２０】図２０は昇圧回路の一例を示す回路図である。
【図２１】図２１はタッチセンサパネルコントローラによる検出動作と昇圧回路による昇圧動作のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１８】
〔１〕＜ＴＰに対する交流駆動パルスのローレベルが負電圧＞
本発明の代表的な実施の形態に係るタッチセンサパネルコントローラ（３）は、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）と、前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）と、前記駆動回路及び前記検出回路を制御する制御部（３０８）とを有する。前記駆動回路はローレベルが負電圧とされたパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する。
【００１９】
これによれば、Ｙ電極を高電圧のパルス状交流駆動電圧で駆動することにより、１回のパルス駆動によって前記交点の容量に蓄積される電荷量が増えるので、信号成分を拡大でき高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また交流駆動電圧のローレベルを負電圧とすることにより、例えばディスプレイパネルのように駆動電圧に負電圧を用いる回路の動作電源を流用して容易に高電圧を得ることができるようになる。
【００２０】
〔２〕＜負電圧のレベルが外部から選択可能＞
項１のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記制御回路は、外部から与えられる選択データ（ＶＧＬＶＬのデータ）に基づいて前記負電圧のレベルを決定する。
【００２１】
これによれば、例えばディスプレイドライバのような他の回路の近傍にタッチセンサパネルコントローラが配置される場合を想定したとき、交流駆動電圧は当該他の回路に与えられるノイズになることと当該他の回路から与えられるノイズに対する耐性との双方を勘案して、最適なレベルの負電圧を選択することが可能になる。
【００２２】
〔３〕＜ＬＣＤ駆動電圧を考慮したＴＰの交流駆動パルスの電圧＞
本発明の別の実施の形態に係る半導体装置はタッチセンサパネルコントローラ（３）とディスプレイドライバ（４）とを有する。タッチセンサパネルコントローラは複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する。ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記タッチセンサパネルコントローラは、ローレベルが負電圧のパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する駆動回路（３００）を有する。
【００２３】
これによれば、Ｙ電極を高電圧のパルス状交流駆動電圧で駆動することにより１回のパルス駆動によって前記交点の容量に蓄積される電荷量が増えるので信号成分を拡大でき高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また交流駆動電圧のローレベルを負電圧とすることにより、ディスプレイドライバのように駆動電圧に負電圧を用いる回路の動作電源を流用して交流駆動のための高電圧を容易に得ることができるようになる。
【００２４】
〔４〕＜ディスプレイドライバの昇圧回路による電圧を交流駆動電圧に適用＞
項３の半導体装置において、前記ディスプレイドライバは、前記走査電極と前記信号電極の駆動に用いる複数の電圧を生成する昇圧回路（４００）を有する。前記駆動回路は前記交流駆動電圧のハイレベルとローレベルの双方又は一方の電圧に前記昇圧回路で生成された電圧（ＶＹＬ）を用いる。
【００２５】
これによれば、ディスプレイドライバの昇圧電圧を流用することにより、タッチセンサパネルコントローラに専用の昇圧回路を設けなくても、また、外部に駆動電圧の供給回路を設けなくても、容易に交流駆動電圧を得ることができるようになる。
【００２６】
〔５〕＜負電圧のレベルが外部から選択可能＞
項３の前記タッチセンサパネルコントローラは、外部から与えられる選択データ（ＶＧＬＶＬのデータ）に基づいて前記負電圧のレベルを決定する制御部を更に有する。
【００２７】
これによれば、交流駆動電圧がディスプレイドライバに与えるノイズの大小と当該ディスプレイドライバから与えられるノイズに対する耐性とを勘案して、最適なレベルの負電圧を選択することが可能になる。
【００２８】
〔６〕＜シングルチップ又はマルチチップ＞
項３の半導体装置において、前記タッチセンサパネルコントローラ（３）と前記ディスプレイドライバ（４）は共通の半導体基板に形成されたシングルチップ又は別々の半導体基板に形成されたマルチチップを有する。
【００２９】
マルチチップで構成することにより、制御対象とするタッチセンサパネル及びディスプレイパネルに対してタッチセンサパネルコントローラ及び前記ディスプレイドライバの選択幅が増え、シングルチップで構成することにより小型化に資することができる。
【００３０】
〔７〕＜ＴＰのＹ電極駆動波形とディスプレイパネルの走査電極駆動波形の干渉防止＞
本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置は、タッチセンサパネルコントローラ（３）とディスプレイドライバ（４）とを有する。タッチセンサパネルコントローラは、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する。ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記タッチセンサパネルコントローラは前記Ｙ電極に第１のパルス波形を印加する第１の駆動回路（３００）を有し、前記ディスプレイドライバは、前記液晶ディスプレイパネルの前記走査電極に第２のパルス波形を印加する第２の駆動回路（ＡＭＰｖｆ）を有する。前記第１の駆動回路及び第２の駆動回路は、前記第１のパルス波形のハイレベル期間を前記第２のパルス波形のハイレベル期間内とし、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅を前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくする（図８参照）。
【００３１】
これによれば、タッチセンサパネルコントローラによる制御に際して、ディスプレイパネルの走査電極の電圧変化タイミングに着目すると、そのタイミングでＹ電極は非パルス駆動期間、即ちＸ電極による非検出期間（チャージ期間）とされるから、走査電極の電圧変化によって生ずるノイズはＹ電極のパルス駆動期間で行われるＸ電極の検出動作に影響を与えない。また、ディスプレイドライバによる制御に際して、タッチセンサパネルのＹ電極の電圧変化タイミングに着目すると、Ｙ電極の駆動パルス（第１パルス波形）の立ち下がりタイミングは表示セルに与えられる信号電圧が確定される走査電極の駆動パルス（第２パルス波形）の立下りタイミングからずれるから、Ｙ電極の電圧変化によって生ずるノイズが表示セルで確定する信号電圧に影響を与えない。要するに、タッチセンサパネルコントローラを用いたタッチ検出能力が低下したりディスプレイドライバによる表示性能が劣化したりする事態を回避することができる。
【００３２】
〔８〕＜ディスプレイパネルの駆動タイミング基準でＴＰのＹ電極駆動波形を制御＞
項７の半導体装置において、前記第２の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に第２のパルス波形を生成する。前記第１の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に、前記第１のパルス波形のハイレベル期間が前記第２のパルス波形のハイレベル期間内に設定され、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さく設定された、第２のパルス波形を生成する（図８参照）。
【００３３】
これによれば、前記第２のパルス波形を基準にするから、それに対する第１のパルス波形を容易に生成することができる。
【００３４】
〔９〕＜走査電極の駆動パルス波形に対する変化タイミングの設定＞
項８の半導体装置において、前記第１のパルス波形の変化タイミングは、前記第２のパルス波形の立ち上がりタイミングに対して、ウェイト時間を経過した時間（ｔ１）と、前記第２のパルス波形の立ち下がりタイミングに対して、セット時間を経過する前の時間（ｔ３）と、によって前記第１の駆動回路に設定される。
【００３５】
これによれば、第２のパルス波形に対する第１のパルス波形をパラメータを用いて容易に決定することができる。
【００３６】
〔１０〕＜チャージポンプのチャージクロックをＹ電極毎に初期化＞
本発明の更に別の実施の形態に係るタッチセンサパネルコントローラ（３Ａ）は、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）と、前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）と、前記駆動回路及び前記検出回路を動作させるための電源電圧を生成する昇圧回路（３０９）とを有する。前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行なう。前記昇圧回路は、複数相のチャージクロック信号（ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４）のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行う。前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００３７】
これによれば、昇圧回路のチャージポンプ動作の回数を決定する複数相のチャージクロック信号のクロック変化回数は前記Ｙ電極に対する一定のパルス駆動期間毎に一定になるから、昇圧回路の昇圧動作によるノイズの重畳量は毎回一定になり、ノイズのばらつきによってタッチ検出精度が低下することを防止することができる。単なるフィードバック制御形態の昇圧回路を用いた場合にはＹ電極に対する一定のパルス駆動期間毎に発生するチャージポンプ動作回数は不定になり、ノイズのばらつきによる影響を受けることになる。
【００３８】
〔１１〕＜チャージクロックを生成するカウンタの初期化＞
項１０のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記昇圧回路はクロック信号を計数して所要の複数桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタ（４１０）を有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００３９】
これによれば、上記カウンタを用いることにより、所要のチャージクロック信号の生成と初期化を容易に実現することができる。
【００４０】
〔１２〕＜チャージポンプのチャージクロックをＹ電極毎に初期化＞
本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置はタッチセンサパネルコントローラ（３）、ディスプレイドライバ（４）及び昇圧回路（７００）を有する。前記タッチセンサパネルコントローラは、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）及び前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）を有する。前記ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行う。前記昇圧回路は、前記駆動回路、前記検出回路及び前記ディスプレイドライバを動作させるための電源電圧を生成し、複数相のチャージクロック信号（ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４）のパルス変化に同期してチャージポンプ動作をおこなう。前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルスによる駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００４１】
これによれば、項１０と同様の作用効果を奏する。ただし、ここで言及する昇圧回路はタッチセンサパネルコントローラに専用化されるものに限定されず、ディスプレイドライバへの動作電源の供給に兼用されるものであってよい。
【００４２】
〔１３〕＜チャージクロックを生成するカウンタの初期化＞
項１２の半導体装置において、前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタ（４１０）を有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される。
【００４３】
これによれば項１１と同様の作用効果を有する。
【００４４】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００４５】
≪実施の形態１≫
図１には本発明が適用された表示及び入力装置の全体的な構成を示す説明図である。同図に示される表示及び入力装置は例えばＰＤＡや携帯電話機などの携帯端末の一部を構成し、タッチセンサパネル（ＴＰ）１、ディスプレイパネルとしての液晶ディスプレイパネル（ＤＳＰ）２、タッチセンサパネルコントローラ（ＴＰＣ）３、及びディスプレイドライバとしての液晶ドライバ（ＤＳＰＤ）４を備える。
【００４６】
タッチセンサパネルコントローラ３は、サブシステム用のマイクロプロセッサ（ＳＭＰＵ）５の制御に基づいてタッチセンサパネル１を駆動してそのＸ電極とＹ電極の交点の容量のアレイから順次信号を取得して蓄積し、蓄積した信号を当該サブシステム用のマイクロプロセッサ５に返していく。サブシステム用のマイクロプロセッサ５とはホストプロセッサ６に対してサブシステムを構成するためのマイクロプロセッサであることを意味する。
【００４７】
タッチセンサパネル１は透過性（透光性）の電極や誘電体膜を用いて構成され、例えばビットマップ表示形態の液晶ディスプレイ２の表示面に重ねて配置される。ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６は表示データを生成し、液晶表示ドライバ４はホストプロセッサ６から受け取った表示データを液晶ディスプレイ２に表示するための表示制御を行う。
【００４８】
サブシステムのマイクロプロセッサ５はタッチセンサパネルコントローラ３から受け取った信号に対してディジタルフィルタ演算を行い、これによってノイズが除去された信号に基づいてタッチセンサパネル３上で接触イベントが発生したときの座標を演算してホストプロセッサ６に与える。例えばホストプロセッサ６は液晶表示ドライバ４に与えて表示させた表示画面とサブシステムのマイクロプロセッサ５から与えられた座標データとの関係から、タッチセンサパネル１による入力を解析する。
【００４９】
図２にはタッチセンサパネルの電極構成が例示される。タッチセンサパネル１は横方向に形成された多数のＹ電極Ｙ１〜ＹＭと、縦方向に形成された多数のＸ電極Ｘ１〜ＸＮとが相互に電気的に絶縁されて構成される。各電極はその延在方向の途中が方形状に成形されて容量電極を構成する。Ｘ電極に接続する容量電極とＹ電極に接続する容量電極とによって交点の容量（交点容量）が形成される。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭは線順にパルスが印加されて駆動される。
【００５０】
図３にはディスプレイパネル２の電極構成が例示される。同図に示されるディスプレイパネル２の表示サイズは例えば４８０ＲＧＢ×６４０の規模とされる。ディスプレイパネル２は横方向に形成された走査電極としてのゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０と縦方向に形成された信号電極としてのドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０とが配置され、その交点部分には選択端子が対応する走査電極に接続され、入力端子が対応する信号電極に接続された多数の表示セルが配置される。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０は電極の配列順にパルスが印加されて駆動される。
【００５１】
図４にはタッチセンサパネルコントローラ３の全体的な構成が例示される。タッチセンサパネルコントローラ１は駆動回路（ＹＤＲＶ）３００、検出回路としての積分回路（ＩＮＴＧＲ）３０１、サンプルホールド回路（ＳＨ）３０２、セレクタ（ＳＬＣＴ）３０３、ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）３０４、ＲＡＭ３０５、バスインタフェース回路（ＢＩＦ）３０６、及びシーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）３０８を有する。
【００５２】
駆動回路３００はＹ電極Ｙ１〜ＹＭをパルス状の交流駆動電圧によって電極の配列順に駆動する。要するにＸ電極とＹ電極の交点に形成される容量を走査駆動する。積分回路３０１は走査駆動された交点容量から順次検出信号を入力してその信号電荷を蓄積する。セレクタ３０３は積分回路で積分された電荷信号をＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）毎に選択し、選択された電荷信号はＡＤ変換回路３０４で検出データに変換される。変換された検出データはＲＡＭ３０５に蓄積される。ＲＡＭ３０５に蓄積された検出データはバスインタフェース回路３０６を介してサブシステムのマイクロプロセッサ５に供給され、ディジタルフィルタ演算及び座標演算に供される。
【００５３】
シーケンス制御回路３０８は制御信号Ｃｓｉｇ１〜Ｃｓｉｇ６を用いて駆動回路３００、積分回路３０１、サンプルホールド回路３０２、セレクタ３０３、ＡＤ変換回路３０４及びバスインタフェース回路３０６の動作を制御し、また、制御信号Ｃｓｉｇ７によってＲＡＭ３０５のアクセス制御を行う。特に制限されないが、駆動回路３００がＹ電極に出力する複数の駆動電圧Ｖｂｓｔ、積分回路３０１が入力するＸ電極の初期化電圧ＶＨＳＰ、及びその他の電源電圧 ＶＩＣはタッチセンサパネルコントローラ３の外部から供給される。
【００５４】
図５にはタッチセンサパネル１の等価回路と検出回路としての積分回路３０１の一例が示される。タッチセンサパネルには、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭとＸ電極Ｘ１〜ＸＮ電極がマトリクス状に配置され、その交点には、交点容量Ｃｘｙが形成される。
【００５５】
積分回路３０１は、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮをチャージするための電源ＶＨＳＰと、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮへの電源ＶＨＳＰのチャージを制御するスイッチＳＷ２、オペアンプＡＭＰｉｔ、積分コンデンサＣｓ、積分コンデンサＣｓをリセットするためのスイッチＳＷ１によって構成される。なおスイッチＳＷ１は検出に使用するコンデンサＣｓに重畳された電荷をリセットするスイッチであり、スイッチＳＷ２はＸ電極Ｘ１〜ＸＮに電源ＶＨＳＰをチャージするためのスイッチである。
【００５６】
図６にはＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力波形の一例が示される。同図に例示されるようにＹ電極Ｙ１〜ＹＭには電極の配列順にパルス状に交流駆動電圧が入力される。ここでは、交流駆動電圧はＹ電極１本あたり９回パルス変化される例を便宜的に示す。
【００５７】
図７にはＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力パルス電圧と積分回路３０１による検出動作のタイミングが例示される。まず、スイッチＳＷ２がオン状態にされて、Ｘ電極Ｘｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を電源ＶＨＳＰにチャージする非検出状態ａに遷移させ、スイッチＳＷＳ１をオン状態にして、コンデンサＣｓをリセットする。次に、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２をオフ状態にして、検出待受状態ｂに遷移する。検出待受状態ｂでは、Ｘ電極Ｘｎは、電源ＶＨＳＰに接続されない状況になり、仮想接地の構成である積分回路３０１で電圧レベルが保持される。そして、検出待受状態ｂに遷移した後に、Ｙ電極Ｙ１に振幅Ｖｙの立ち上がりパルスを入力する（他のＹ電極Ｙ２〜ＹＭはローレベルに固定）。その結果、Ｙ電極Ｙ１上の交点容量Ｃｘｙを介してＸ電極Ｘｎに電荷（=Ｖｙ×Ｃｘｙ）が移動して検出回路３０１に入力され、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴｎが変化する。なお、指でタッチすることで該当する交点容量Ｃｘｙが容量値Ｃｆ減少するため、例えば、タッチしたＸ電極がＸ２だとした場合、Ｘ電極Ｘ２のオペアンプＡＭＰｉｔに入力される電荷はＶｙ×（Ｃｘｙ−Ｃｆ）となり、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴ２は高電位になる。このＶＯＵＴｎ（ｎ=１〜Ｎ）をＡＤ変換回路３０４でデジタル値の検出データに変換して、座標演算などに供せられる。
【００５８】
図８には液晶ディスプレイパネル２の等価回路と液晶ドライバ４駆動回路が例示される。液晶ディスプレイパネル２は、ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０とドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０がマトリクス状に配置され、その交点部分には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチが形成される。ＴＦＴスイッチのソース側にはサブピクセルとなる液晶容量ＬＣＤの液晶画素電極Ｓが接続され、その液晶容量ＬＣＤの反対側の電極は共通電極（ＣＯＭ）になっている。ドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０には夫々ボルテージフォロアを構成するオペアンプＡＭＰｖｆの出力が結合される。例えばドレイン電極Ｄ１のオペアンプＡＭＰｖｆには赤色に対応する階調電圧ＶＤＲ１、ドレイン電極Ｄ２のオペアンプＡＭＰｖｆには緑色に対応する階調電圧ＶＤＧ１が供給される。
【００５９】
図９にはゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０への入力波形が例示される。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０には電極の配列順でゲートパルスが入力される。
【００６０】
図１０にはゲート電極に印加されるゲートパルスとドレイン電極に印加される階調電圧とのタイミング波形が例示される。例えば、ゲート電極Ｇ１に振幅Ｖｇのゲートパルスを入力し、ゲート電極Ｇ１上のＴＦＴスイッチをオン状態にする。その後、ドレイン電極Ｄ１からＴＦＴスイッチを介して選択された液晶画素電極Ｓに階調電圧ＶＤＲ１を印加する。液晶画素電極Ｓの入力電圧はゲートパルスが立ち下がるタイミングで確定される。共通電極ＣＯＭには基準電圧が印加されており、ＴＦＴスイッチがオフした後、１フレームの間、液晶容量ＬＣＤには基準電圧ＣＯＭと階調電圧ＶＤＲ１が保持されて、表示輝度が規定される。
【００６１】
図１１には液晶ディスプレイ２のゲート電極及びドレイン電極に対する駆動波形とタッチセンサパネル１のＹ電極に対する駆動波形が例示される。タッチセンサパネル１において、Ｙ電極に供給される駆動電圧のパルス振幅は大きい方が、信号成分を拡大できて高いＳ／Ｎ比（信号ノイズ比）を得ることができるということが知られている。ここで、液晶ドライバ４のゲート電極に対する駆動波形は、ハイレベルＶＧＨが９Ｖ、ローレベルＶＧＬが−１５であることに着目し、本実施の形態では、液晶ドライバ４の内部で生成される電源電圧Ｖｂｓｔを基準にタッチセンサパネル１の駆動パルス電圧を生成するものとした。例えば前記電源電圧Ｖｂｓｔは、−１５Ｖ，−５Ｖ，５Ｖ，９Ｖである。タッチセンサパネル１の駆動パルス電圧は例えばローレベルＶＹＬが−１５Ｖ，ハイレベルＶＹＨが９Ｖである。これにより、タッチセンサパネル１と液晶ドライバ４の電源回路若しくは昇圧回路を共通化することができ、更には、電源電圧毎の安定化容量若しくは昇圧容量などの外付け部品数の削減が可能となる。
【００６２】
図１２にはＹ電極の駆動パルス電圧をレジスタ設定によって可変にする場合のレジスタ値と電圧との対応関係が例示される。ここではＹ電極を駆動する交流駆動電圧の駆動パルスの内、ローレベルＶＹＬを設定するレジスタと電圧レベルの一例が示される。駆動パルスのハイレベルＶＹＨは例えば９Ｖに固定し、駆動パルスのローレベルＶＹＬを２ビットのレジスタＶＧＬＶＬでプログラマブルに設定できるようにされる。レジスタＶＧＬＶＬは図４に例示されるシーケンス制御回路３０８に備えられた制御レジスタ（ＣＲＥＧ）３２０の一部として構成され、当該レジスタＶＧＬＶＬの設定内容は制御信号Ｃｓｉｇ１の一部として駆動回路３００に与えられる。
【００６３】
上述の電圧範囲であれば、液晶ドライバ４で採用している既存のトランジスタプロセスでタッチセンサパネルコントローラ３を構成することができ、余計なプロセス開発などによるコスト増加が必要ない。当然、液晶ドライバ４の電源回路若しくは昇圧回路で生成される電源電圧をＹ電極駆動のための駆動パルスの電源電圧の全部または一部に兼用することができる。図１２に例では−９Ｖの電圧は−５Ｖと−１５Ｖを用いてタッチセンサパネルコントローラ３の内部で生成するものとする。
【００６４】
さらに、図１１及び図１２に例示されるように、最大で２４Ｖの電位差を有するＹ電極の高電圧駆動パルスは、前述したようにタッチセンサパネル１に関しては、高Ｓ／Ｎ比が期待できるが、一方でタッチセンサパネル１と組み合わせて使用する液晶ディスプレイ２に対しては、ノイズ源になる可能性がある。ここで、ノイズ源としての液晶ディスプレイ２の表示への影響度は、タッチセンサパネル１と液晶ディスプレイ２との実装方法により異なることに着目し、本実施の形態では、前述の如くレジスタＶＧＬＶＬに対する設定にしたがって高Ｓ／Ｎ比と表示劣化の回避を両立するパルス振幅Ｖｙ（＝ＶＹＨ−ＶＹＬ）を調整することが可能になる。
【００６５】
図１３には液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３への電源系が例示される。同図においてそれぞれ別々の半導体チップに形成された液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３の駆動電圧は前述の通り共通化されている。高電圧を発生する昇圧回路４００は前述の通り液晶ドライバ４が備える。電圧ＡＶＤＤ（５Ｖ）は図５で説明したＶＨＳＰを生成する電源などに用いられる。図１４のように液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３が別々に昇圧回路４００，３０９を備える場合に比べて、安定化容量Ｃｐに代表される外付け部品が少なくて済む。
【００６６】
図１６には昇圧回路３０９を備えたタッチセンサパネルコントローラ３Ａの例が示される。図４に比べて昇圧回路（ＶＢＳＴ）３０９が設けられた点が相違され、その他の構成は図４と同じであり、それと同一参照符号を付してその詳細な説明は省略する。昇圧回路３０９はシーケンス制御回路３０８から供給される制御信号Ｃｓｉｇ８にしたがって、外部電圧ＶＣＩから昇圧電圧Ｖｂｓｔ、ＶＨＳＰを生成する。タッチセンサパネルコントローラ３Ａが専用の昇圧回路３０９を備えることにより、Ｙ電極の駆動パルス電圧の選択幅が液晶ドライバ４の昇圧回路４００による昇圧電圧の制限を受けずに広くなる。
【００６７】
図１５にはディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３をシングルチップで構成したドライバデバイス７が例示される。このドライバデバイス７はディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３に共用される昇圧回路７００を有する。昇圧回路７００は５Ｖ、−５Ｖ、９Ｖ−１５Ｖを生成してディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３に供給する。図１２で説明したＹ電極に対するパルス電圧のレジスタ設定を考慮する場合には昇圧回路７００は更に−９Ｖの電圧出力機能を備えるとよい。
【００６８】
図１７には図１５のドライバデバイス７の具体例が示される。図４に比べて昇圧回路（ＶＢＳＴ）７００と液晶ドライバ４が設けられた点が相違され、その他の構成は図４と同じであり、それと同一参照符号を付してその詳細な説明は省略する。昇圧回路７００は液晶ドライバ７から供給される制御信号Ｃｓｉｇ１０にしたがって、外部電圧ＶＣＩから昇圧電圧Ｖｂｓｔ、ＶＨＳＰを生成する。デバイスドライバ７の称呼は、その機能が液晶ドライバ主体であれば液晶ドライバ、タッチセンサパネルコントローラ主体であればタッチセンサパネルコントローラなどと呼ばれる性質のデバイスである。１チップで構成することによりこれを適用するシステムの小型化に資することができる。
【００６９】
≪実施の形態２≫
次に本発明の実施の形態２として、液晶ディスプレイの駆動波形とタッチセンサパネルの駆動パルス波形との関係について説明する。実施の形態１ではタッチセンサパネル１のＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの駆動パルスの電圧を高電圧化することによって検出感度の向上若しくは高Ｓ／Ｎ化を実現した。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭへの高電圧化された駆動パルスは液晶ディスプレイパネル２や液晶ドライバ４に対してノイズとなる場合が想定される。本実施の形態２では、Ｙ電極への駆動パルスの高電圧化によるタッチセンサパネルの高Ｓ／Ｎ比と液晶ディスプレイパネルの表示劣化の回避とを両立するのに好適な制御タイミングを提供するものである。
【００７０】
図１８には液晶ディスプレイパネルの駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極駆動パルス波形の関係が例示される。
【００７１】
タッチセンサパネルの制御においては、液晶ディスプレイのゲート電極及びドレイン電極の電圧変化タイミングに着目し、そのタイミングでＸ電極は、非検出期間（VHSPチャージ期間）に遷移するように制御する。また、液晶ディスプレイの制御においては、タッチセンサパネルのＹ電極の電圧変化タイミングに着目し、Ｙ電極の駆動パルスの立ち下がりタイミングが、階調電圧が決定されるゲートパルス立下りタイミングより一定期間前になるように設定する。
【００７２】
上記タイミング関係によれば、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動パルス波形（第１のパルス波形）のハイレベル期間がゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０（第２のパルス波形）のハイレベル期間内とされ、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくされる。これによれば、タッチセンサパネルコントローラ３による制御に際して、ディスプレイパネル２の走査電極Ｇ１〜Ｇ６４０の電圧変化タイミングに着目すると、そのタイミングでＹ電極Ｙ１〜ＹＭは非パルス駆動期間、即ちＸ電極Ｘ１〜ＸＮによる非検出期間（チャージ期間）とされるから、走査電極Ｇ１〜Ｇ６４０の電圧変化によって生ずるノイズはＹ電極Ｙ１〜ＹＭのパルス駆動期間で行われるＸ電極Ｘ１〜ＸＮの検出動作に影響を与えない。また、ディスプレイドライバ４による制御に際して、タッチセンサパネルのＹ電極Ｙ１〜ＹＭの電圧変化タイミングに着目すると、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動パルス（第１パルス波形）の立ち下がりタイミングは表示セルに与えられる信号電圧が確定される走査電極の駆動パルス（第２パルス波形）の立下りタイミング（図１８にＴａ）からずれる。よって、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの電圧変化によって生ずるノイズは表示セルで確定する信号電圧に影響を与えない。要するに、タッチセンサパネルコントローラ３を用いたタッチ検出能力が低下したりディスプレイドライバ４による表示性能が劣化したりする事態を回避することができる。
【００７３】
図１８の例は液晶ディスプレイ２に対する１走査期間に１回Ｙ電極に駆動パルスを印加する場合を示してあり、この場合にはＹ電極の駆動パルスのハイレベル期間は、ゲートパルスのハイレベル期間に包含されて設定されることになる。この場合のＹ電極の駆動パルスのタイミングは、内蔵する基準クロック（例えば４ＭＨｚ）と、１走査期間を規定する信号（例えばＨｓｙｎｃのような水平同期信号）と、図１８に例示するパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３とによって容易に規定することができる。タッチセンサパネルコントローラ３、３Ａのシーケンス制御回路３０８は、前記基準クロック（例えば４ＭＨｚ）、Ｈｓｙｎｃのような水平同期信号、及びパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３を受け取ることによって、図１８に例示されるようなＹ電極に対するパルス駆動タイミングを制御することができる。パラメータｔ１、ｔ２、ｔ３はサブシステム用のマイクロプロセッサ５が制御レジスタ３２０に初期設定すればよい。
【００７４】
図１９にはパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３の設定レジスタＴｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔと設定値に応じた設定時間の例が示される。設定レジスタＴｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔは制御レジスタ３２０の一部で構成される。
【００７５】
特に図示は省略するが、実施の形態２においても実施の形態１で説明したすべての構成を適用可能である。その場合には実施の形態１において、図１８で例示的に説明したようにゲート電極の駆動波形に対するＹ電極のパルス駆動波形を制御するためのパラメータや水平同期信号などをシーケンス制御回路が取得できるように信号経路などを設けておけばよい。
【００７６】
≪実施の形態３≫
実施の形態３では昇圧回路による昇圧動作タイミングをタッチセンサパネルによる検出動作に最適化する構成について説明する。
【００７７】
図２０には昇圧回路４００の一例が示される。チャージポンプ回路４００は、例えば、４ＭＨｚの基準クロックＣＬＫをカウントして所要の複数桁の出力に基づいて複数相のチャージクロック信号ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４を出力するカウンタ４１０を備え、カウンタ４１０から出力されるチャージクロック信号ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４によってスイッチ制御されるスイッチ素子ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４と、スイッチ素子ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４のスイッチ動作に同期して電荷移動が行われる容量素子Ｃ１１，Ｃ１２と、を有する。前記カウンタ４１０はタイミングパルスＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴによってその計数値が０に初期化される。タイミングパルスＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴはタッチセンサパネルコントローラ３のタイミング制御回路３０８が生成してカウンタ４１０に供給する。
【００７８】
図２１にはタッチセンサパネルコントローラ３による検出動作と昇圧回路による昇圧動作のタイミングが例示される。タイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴはＹ電極毎の複数の駆動パルス波形の先頭に同期してパルス変化される。即ち、タッチパネルセンサコントローラ３は、タッチセンサパネルのＹ電極Ｙ１〜ＹＭに印加する駆動パルスの先頭を示すタイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴを生成する。昇圧回路４００は、カウンタ４１０が例えば４ＭＨｚの基準クロックＣＬＫをカウントして得られるカウント値に応じたチャージクロック信号ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４の変化に同期して昇圧動作を行うものであり、タイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴがハイレベルにされる毎にカウンタ４１０の計数値は０に初期化される。この結果、タッチ検出動作の開始を示すタイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴがハイレベルに遷移する度に、昇圧回路４００の内部状態が同一化され、昇圧動作に伴う電源電圧のゆれ回数（昇圧回数）をＹ電極Ｙ１〜ＹＭの何れの駆動期間においても同一にすることができる。図８では、夫々のＹ電極Ｙｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の検出期間における昇圧回数が１６．５回になった場合を一例とする。その結果、各Ｙ電極の検出期間に対して、昇圧回路の昇圧動作に起因するノイズ重畳量が均一化され、タッチセンサパネル１に対して高Ｓ／Ｎ比を実現することが可能になる。
【００７９】
実施の形態３ではタッチセンサパネル１の検出動作サイクルとの関係に基づいて昇圧回路４００の昇圧動作タイミングを説明したが、第２の実施の形態例で説明したように、タッチセンサパネル１の検出動作に液晶ディスプレイパネル２の駆動制御を同期させれば、液晶ディスプレイパネル２とタッチセンサパネル１と昇圧回路４００との動作を同期化することができ、タッチセンサパネル１における検出動作の高Ｓ／Ｎ比と液晶ディスプレイパネル２における表示品質の劣化回避との双方を両立するうえで有益となる。
【００８０】
上記昇圧回路の構成は別の昇圧回路３０９，７００にも適用可能である。カウンタ４１０の初期化はY電極毎の検出動作の終了を示すタイミング信号に同期して行ってもよい。更にはＹ電極の複数パルス波形による駆動サイクル単位で一定のタイミングであればどのタイミングで行ってもよい。
【００８１】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８２】
例えば、夫々の実施の形態は互いに組み合わせて実施することが可能である。タッチセンサパネルのサイズは５インチや７インチ程度の小型なものから１５インチ程度の大型のものまで、本発明を適用することができる。本発明はタッチセンサパネルコントローラ内蔵の液晶ドライバ、液晶ドライバ内蔵のタッチセンサパネルコントローラとしても実現する事ができる。本発明に係る半導体装置はシングルチップであっても、マルチチップであってもよく、マルチチップの場合にはシステム・イン・パッケージのようなモジュールデバイスとして実現されてもよい。
【００８３】
また、シングルチップの場合には、タッチセンサパネルコントローラと、液晶ドライバだけでなく、サブシステム用のマイクロプロセッサ５まで含むのでも構わないし、マルチチップの場合には、タッチセンサパネルコントローラ３とサブシステム用のマイクロプロセッサ５からなるチップと、液晶ドライバの２チップ構成であっても構わない。
【００８４】
さらに、本発明では、検出回路の一例として積分回路を挙げて説明したが、Ｙ電極にパルスを入力する検出方式であれば、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１ タッチセンサパネル（ＴＰ）
２ 液晶ディスプレイパネル（ＤＳＰ）
３ タッチセンサパネルコントローラ（ＴＰＣ）
４ 液晶ドライバ（ＤＳＰＤ）
５ サブシステム用のマイクロプロセッサ（ＳＭＰＵ）
６ ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）
Ｙ１〜ＹＭ Ｙ電極
Ｘ１〜ＸＮ Ｘ電極
Ｇ１〜Ｇ６４０ 走査電極としてのゲート電極
Ｄ１〜Ｄ１４４０ 信号電極としてのドレイン電極
３００ 駆動回路（ＹＤＲＶ）
３０１ 検出回路としての積分回路（ＩＮＴＧＲ）
３０２ サンプルホールド回路（ＳＨ）
３０３ セレクタ（ＳＬＣＴ）
３０４ ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）
３０５ ＲＡＭ
３０６ バスインタフェース回路（ＢＩＦ）
３０８ シーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）
Ｃｓｉｇ１〜Ｃｓｉｇ７ 制御信号
Ｖｂｓｔ 駆動電圧
ＶＨＳＰ Ｘ電極の初期化電圧
ＡＭＰｉｔ オペアンプ
Ｃｓ 積分コンデンサ
ＳＷ１ リセットスイッチ
３０９，４００，７００ 昇圧回路
Ｔｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔ 設定レジスタ
ＣＬＫ 基準クロック
ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４ チャージクロック信号
ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４ スイッチ素子
Ｃ１１，Ｃ１２ 容量素子
ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ タイミングパルス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサパネルコントローラ及びこれを用いた半導体装置に関し、例えばタッチセンサパネルユニットが組み込まれた液晶ディスプレイパネルユニットに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
相互キャパシタンス方式によるマルチポイントタッチに対応するタッチセンサパネルは例えば駆動電極としてのＹ電極と検出電極としてのＸ電極が誘電体を介在して直交するように配置され、それぞれの交差に容量（交点容量）が構成される。交点容量の近傍に指や手によるキャパシタンスが存在すると当該ノードの相互キャパシタンスは指や手による合成キャパシタンスの分だけ減少する。タッチセンサパネルコントローラは、この相互キャパシタンスの変化がどの交点容量で発生したかを検出するために、駆動電極を順次パルス駆動してパルス単位の充電動作を行ない、充電電荷の変化をそれぞれの検出電極から検出する動作を順次繰り返して、マトリクス配置された交点容量の相互キャパシタンスの変化に応ずる信号を取得する。このような相互キャパシタンス方式を用いてタッチセンサパネルを駆動して信号を検出するコントローラについて例えば特許文献１に記載がある。特許文献１においてＸ電極の信号を検出する検出回路はオペアンプを用いた積分回路によって構成される。積分回路はＹ電極の駆動電圧と交点容量の容量値との積で規定される電荷が交流パルス駆動に従って順次蓄積される。指や手の接近によって交点容量の容量値が減少した場合としない場合との充電電荷量の相違などに基づいて指や手が接近された位置の座標点が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開第2007/0257890A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者はタッチセンサパネルコントローラにおける検出回路のノイズ源について検討した。タッチセンサパネルに指が触れたとき交点容量の容量変化は高々１ｐＦ程度であり、その変化の有無をＸ電極の信号から正確に判別するには周囲からのノイズの影響を遮断することが必要になる。ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末などにおいてタッチセンサパネルは液晶ディスプレイの表面に重ねられている。特許文献１にはタッチセンサパネルと液晶ディスプレイパネルとの関係が記載されている。しかしながら特許文献１には、液晶ディスプレイパネルとの関係においてタッチセンサパネルによる接触検出のＳ／Ｎ比（信号ノイズ比）を向上させる施策について充分検討されていない。
【０００５】
本発明の目的は、接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができるタッチセンサパネルを提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、ディスプレイパネルの表示駆動との関係においてタッチセンサパネルへの接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる半導体装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【０００９】
すなわち、第１の形態として、タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極に、ローレベルを負電圧とする交流駆動信号を与えて駆動する。
【００１０】
第２の形態として、タッチセンサパネルの駆動電極に対する駆動波形の変化タイミングを、ディスプレイの走査電極に対する駆動波形の変化タイミングに対してずらす。
【００１１】
第３の形態として、タッチセンサパネルコントローラはタッチセンサパネルの駆動電極を駆動する駆動電圧を複数相のクロック信号に同期するチャージポンプで生成し、駆動電極に対する交流パルス駆動毎にその複数相のクロック信号を初期化する。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１３】
すなわち、接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる。
【００１４】
ディスプレイパネルの表示駆動との関係においてタッチセンサパネルへの接触による検出感度を比較的簡単に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明が適用された表示及び入力装置の全体的な構成を示す説明図である。
【図２】図２はタッチセンサパネルの電極構成を例示する説明図である。
【図３】図３はディスプレイパネルの電極構成を例示する説明図である。
【図４】図４はタッチセンサパネルコントローラの全体的な構成を例示するブロック図である。
【図５】図５はタッチセンサパネルの等価回路と検出回路としての積分回路の一例を示す回路図である。
【図６】図６はＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力波形の一例を示す波形図である。
【図７】図７はＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力パルス電圧と積分回路による検出動作のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【図８】図８は液晶ディスプレイパネルの等価回路と液晶ドライバの駆動回路を例示する回路図である。
【図９】図９はゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０への入力波形を例示する波形図である。
【図１０】図１０はゲート電極に印加されるゲートパルスとドレイン電極に印加される階調電圧とのタイミング波形を例示するタイミングチャートである。
【図１１】図１１は液晶ディスプレイのゲート電極及びドレイン電極に対する駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極に対する駆動波形を例示する波形図である。
【図１２】図１２はＹ電極の駆動パルス電圧をレジスタ設定によって可変にする場合のレジスタ値と電圧との対応関係を例示する説明図である。
【図１３】図１３は液晶ドライバとタッチセンサパネルコントローラへの電源系が例示されたブロック図である。
【図１４】図１４は液晶ドライバとタッチセンサパネルコントローラが別々に昇圧回路を備える場合を例示するブロック図である。
【図１５】図１５はディスプレイドライバとタッチセンサパネルコントローラをシングルチップで構成したドライバデバイスを例示するブロック図である。
【図１６】図１６は昇圧回路を備えたタッチセンサパネルコントローラを例示するブロック図である。
【図１７】図１７は図１５のドライバデバイスの具体例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は液晶ディスプレイパネルの駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極駆動パルス波形の関係を例示するタイミングチャートである。
【００１６】
【図１９】図１９はパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３の設定レジスタと設定値に応じた設定時間を例示する説明図である。
【図２０】図２０は昇圧回路の一例を示す回路図である。
【図２１】図２１はタッチセンサパネルコントローラによる検出動作と昇圧回路による昇圧動作のタイミングを例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１８】
〔１〕＜ＴＰに対する交流駆動パルスのローレベルが負電圧＞
本発明の代表的な実施の形態に係るタッチセンサパネルコントローラ（３）は、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）と、前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）と、前記駆動回路及び前記検出回路を制御する制御部（３０８）とを有する。前記駆動回路はローレベルが負電圧とされたパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する。
【００１９】
これによれば、Ｙ電極を高電圧のパルス状交流駆動電圧で駆動することにより、１回のパルス駆動によって前記交点の容量に蓄積される電荷量が増えるので、信号成分を拡大でき高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また交流駆動電圧のローレベルを負電圧とすることにより、例えばディスプレイパネルのように駆動電圧に負電圧を用いる回路の動作電源を流用して容易に高電圧を得ることができるようになる。
【００２０】
〔２〕＜負電圧のレベルが外部から選択可能＞
項１のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記制御回路は、外部から与えられる選択データ（ＶＧＬＶＬのデータ）に基づいて前記負電圧のレベルを決定する。
【００２１】
これによれば、例えばディスプレイドライバのような他の回路の近傍にタッチセンサパネルコントローラが配置される場合を想定したとき、交流駆動電圧は当該他の回路に与えられるノイズになることと当該他の回路から与えられるノイズに対する耐性との双方を勘案して、最適なレベルの負電圧を選択することが可能になる。
【００２２】
〔３〕＜ＬＣＤ駆動電圧を考慮したＴＰの交流駆動パルスの電圧＞
本発明の別の実施の形態に係る半導体装置はタッチセンサパネルコントローラ（３）とディスプレイドライバ（４）とを有する。タッチセンサパネルコントローラは複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する。ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記タッチセンサパネルコントローラは、ローレベルが負電圧のパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する駆動回路（３００）を有する。
【００２３】
これによれば、Ｙ電極を高電圧のパルス状交流駆動電圧で駆動することにより１回のパルス駆動によって前記交点の容量に蓄積される電荷量が増えるので信号成分を拡大でき高いＳ／Ｎ比を得ることができる。また交流駆動電圧のローレベルを負電圧とすることにより、ディスプレイドライバのように駆動電圧に負電圧を用いる回路の動作電源を流用して交流駆動のための高電圧を容易に得ることができるようになる。
【００２４】
〔４〕＜ディスプレイドライバの昇圧回路による電圧を交流駆動電圧に適用＞
項３の半導体装置において、前記ディスプレイドライバは、前記走査電極と前記信号電極の駆動に用いる複数の電圧を生成する昇圧回路（４００）を有する。前記駆動回路は前記交流駆動電圧のハイレベルとローレベルの双方又は一方の電圧に前記昇圧回路で生成された電圧（ＶＹＬ）を用いる。
【００２５】
これによれば、ディスプレイドライバの昇圧電圧を流用することにより、タッチセンサパネルコントローラに専用の昇圧回路を設けなくても、また、外部に駆動電圧の供給回路を設けなくても、容易に交流駆動電圧を得ることができるようになる。
【００２６】
〔５〕＜負電圧のレベルが外部から選択可能＞
項３の前記タッチセンサパネルコントローラは、外部から与えられる選択データ（ＶＧＬＶＬのデータ）に基づいて前記負電圧のレベルを決定する制御部を更に有する。
【００２７】
これによれば、交流駆動電圧がディスプレイドライバに与えるノイズの大小と当該ディスプレイドライバから与えられるノイズに対する耐性とを勘案して、最適なレベルの負電圧を選択することが可能になる。
【００２８】
〔６〕＜シングルチップ又はマルチチップ＞
項３の半導体装置において、前記タッチセンサパネルコントローラ（３）と前記ディスプレイドライバ（４）は共通の半導体基板に形成されたシングルチップ又は別々の半導体基板に形成されたマルチチップを有する。
【００２９】
マルチチップで構成することにより、制御対象とするタッチセンサパネル及びディスプレイパネルに対してタッチセンサパネルコントローラ及び前記ディスプレイドライバの選択幅が増え、シングルチップで構成することにより小型化に資することができる。
【００３０】
〔７〕＜ＴＰのＹ電極駆動波形とディスプレイパネルの走査電極駆動波形の干渉防止＞
本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置は、タッチセンサパネルコントローラ（３）とディスプレイドライバ（４）とを有する。タッチセンサパネルコントローラは、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する。ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記タッチセンサパネルコントローラは前記Ｙ電極に第１のパルス波形を印加する第１の駆動回路（３００）を有し、前記ディスプレイドライバは、前記液晶ディスプレイパネルの前記走査電極に第２のパルス波形を印加する第２の駆動回路（ＡＭＰｖｆ）を有する。前記第１の駆動回路及び第２の駆動回路は、前記第１のパルス波形のハイレベル期間を前記第２のパルス波形のハイレベル期間内とし、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅を前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくする（図８参照）。
【００３１】
これによれば、タッチセンサパネルコントローラによる制御に際して、ディスプレイパネルの走査電極の電圧変化タイミングに着目すると、そのタイミングでＹ電極は非パルス駆動期間、即ちＸ電極による非検出期間（チャージ期間）とされるから、走査電極の電圧変化によって生ずるノイズはＹ電極のパルス駆動期間で行われるＸ電極の検出動作に影響を与えない。また、ディスプレイドライバによる制御に際して、タッチセンサパネルのＹ電極の電圧変化タイミングに着目すると、Ｙ電極の駆動パルス（第１パルス波形）の立ち下がりタイミングは表示セルに与えられる信号電圧が確定される走査電極の駆動パルス（第２パルス波形）の立下りタイミングからずれるから、Ｙ電極の電圧変化によって生ずるノイズが表示セルで確定する信号電圧に影響を与えない。要するに、タッチセンサパネルコントローラを用いたタッチ検出能力が低下したりディスプレイドライバによる表示性能が劣化したりする事態を回避することができる。
【００３２】
〔８〕＜ディスプレイパネルの駆動タイミング基準でＴＰのＹ電極駆動波形を制御＞
項７の半導体装置において、前記第２の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に第２のパルス波形を生成する。前記第１の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に、前記第１のパルス波形のハイレベル期間が前記第２のパルス波形のハイレベル期間内に設定され、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さく設定された、第２のパルス波形を生成する（図８参照）。
【００３３】
これによれば、前記第２のパルス波形を基準にするから、それに対する第１のパルス波形を容易に生成することができる。
【００３４】
〔９〕＜走査電極の駆動パルス波形に対する変化タイミングの設定＞
項８の半導体装置において、前記第１のパルス波形の変化タイミングは、前記第２のパルス波形の立ち上がりタイミングに対して、ウェイト時間を経過した時間（ｔ１）と、前記第２のパルス波形の立ち下がりタイミングに対して、セット時間を経過する前の時間（ｔ３）と、によって前記第１の駆動回路に設定される。
【００３５】
これによれば、第２のパルス波形に対する第１のパルス波形をパラメータを用いて容易に決定することができる。
【００３６】
〔１０〕＜チャージポンプのチャージクロックをＹ電極毎に初期化＞
本発明の更に別の実施の形態に係るタッチセンサパネルコントローラ（３Ａ）は、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）と、前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）と、前記駆動回路及び前記検出回路を動作させるための電源電圧を生成する昇圧回路（３０９）とを有する。前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行なう。前記昇圧回路は、複数相のチャージクロック信号（ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４）のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行う。前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００３７】
これによれば、昇圧回路のチャージポンプ動作の回数を決定する複数相のチャージクロック信号のクロック変化回数は前記Ｙ電極に対する一定のパルス駆動期間毎に一定になるから、昇圧回路の昇圧動作によるノイズの重畳量は毎回一定になり、ノイズのばらつきによってタッチ検出精度が低下することを防止することができる。単なるフィードバック制御形態の昇圧回路を用いた場合にはＹ電極に対する一定のパルス駆動期間毎に発生するチャージポンプ動作回数は不定になり、ノイズのばらつきによる影響を受けることになる。
【００３８】
〔１１〕＜チャージクロックを生成するカウンタの初期化＞
項１０のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記昇圧回路はクロック信号を計数して所要の複数桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタ（４１０）を有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００３９】
これによれば、上記カウンタを用いることにより、所要のチャージクロック信号の生成と初期化を容易に実現することができる。
【００４０】
〔１２〕＜チャージポンプのチャージクロックをＹ電極毎に初期化＞
本発明の更に別の実施の形態に係る半導体装置はタッチセンサパネルコントローラ（３）、ディスプレイドライバ（４）及び昇圧回路（７００）を有する。前記タッチセンサパネルコントローラは、複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）とＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点に容量（Ｃｘｙ）が形成されたタッチセンサパネル（１）の前記Ｙ電極を駆動する駆動回路（３００）及び前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路（３０１）を有する。前記ディスプレイドライバは、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネル（２）に表示駆動電圧を供給する。前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行う。前記昇圧回路は、前記駆動回路、前記検出回路及び前記ディスプレイドライバを動作させるための電源電圧を生成し、複数相のチャージクロック信号（ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４）のパルス変化に同期してチャージポンプ動作をおこなう。前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルスによる駆動サイクル単位（ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ）で初期化される。
【００４１】
これによれば、項１０と同様の作用効果を奏する。ただし、ここで言及する昇圧回路はタッチセンサパネルコントローラに専用化されるものに限定されず、ディスプレイドライバへの動作電源の供給に兼用されるものであってよい。
【００４２】
〔１３〕＜チャージクロックを生成するカウンタの初期化＞
項１２の半導体装置において、前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタ（４１０）を有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される。
【００４３】
これによれば項１１と同様の作用効果を有する。
【００４４】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００４５】
≪実施の形態１≫
図１には本発明が適用された表示及び入力装置の全体的な構成を示す説明図である。同図に示される表示及び入力装置は例えばＰＤＡや携帯電話機などの携帯端末の一部を構成し、タッチセンサパネル（ＴＰ）１、ディスプレイパネルとしての液晶ディスプレイパネル（ＤＳＰ）２、タッチセンサパネルコントローラ（ＴＰＣ）３、及びディスプレイドライバとしての液晶ドライバ（ＤＳＰＤ）４を備える。
【００４６】
タッチセンサパネルコントローラ３は、サブシステム用のマイクロプロセッサ（ＳＭＰＵ）５の制御に基づいてタッチセンサパネル１を駆動してそのＸ電極とＹ電極の交点の容量のアレイから順次信号を取得して蓄積し、蓄積した信号を当該サブシステム用のマイクロプロセッサ５に返していく。サブシステム用のマイクロプロセッサ５とはホストプロセッサ６に対してサブシステムを構成するためのマイクロプロセッサであることを意味する。
【００４７】
タッチセンサパネル１は透過性（透光性）の電極や誘電体膜を用いて構成され、例えばビットマップ表示形態の液晶ディスプレイ２の表示面に重ねて配置される。ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６は表示データを生成し、液晶表示ドライバ４はホストプロセッサ６から受け取った表示データを液晶ディスプレイ２に表示するための表示制御を行う。
【００４８】
サブシステムのマイクロプロセッサ５はタッチセンサパネルコントローラ３から受け取った信号に対してディジタルフィルタ演算を行い、これによってノイズが除去された信号に基づいてタッチセンサパネル３上で接触イベントが発生したときの座標を演算してホストプロセッサ６に与える。例えばホストプロセッサ６は液晶表示ドライバ４に与えて表示させた表示画面とサブシステムのマイクロプロセッサ５から与えられた座標データとの関係から、タッチセンサパネル１による入力を解析する。
【００４９】
図２にはタッチセンサパネルの電極構成が例示される。タッチセンサパネル１は横方向に形成された多数のＹ電極Ｙ１〜ＹＭと、縦方向に形成された多数のＸ電極Ｘ１〜ＸＮとが相互に電気的に絶縁されて構成される。各電極はその延在方向の途中が方形状に成形されて容量電極を構成する。Ｘ電極に接続する容量電極とＹ電極に接続する容量電極とによって交点の容量（交点容量）が形成される。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭは線順にパルスが印加されて駆動される。
【００５０】
図３にはディスプレイパネル２の電極構成が例示される。同図に示されるディスプレイパネル２の表示サイズは例えば４８０ＲＧＢ×６４０の規模とされる。ディスプレイパネル２は横方向に形成された走査電極としてのゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０と縦方向に形成された信号電極としてのドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０とが配置され、その交点部分には選択端子が対応する走査電極に接続され、入力端子が対応する信号電極に接続された多数の表示セルが配置される。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０は電極の配列順にパルスが印加されて駆動される。
【００５１】
図４にはタッチセンサパネルコントローラ３の全体的な構成が例示される。タッチセンサパネルコントローラ１は駆動回路（ＹＤＲＶ）３００、検出回路としての積分回路（ＩＮＴＧＲ）３０１、サンプルホールド回路（ＳＨ）３０２、セレクタ（ＳＬＣＴ）３０３、ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）３０４、ＲＡＭ３０５、バスインタフェース回路（ＢＩＦ）３０６、及びシーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）３０８を有する。
【００５２】
駆動回路３００はＹ電極Ｙ１〜ＹＭをパルス状の交流駆動電圧によって電極の配列順に駆動する。要するにＸ電極とＹ電極の交点に形成される容量を走査駆動する。積分回路３０１は走査駆動された交点容量から順次検出信号を入力してその信号電荷を蓄積する。セレクタ３０３は積分回路で積分された電荷信号をＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）毎に選択し、選択された電荷信号はＡＤ変換回路３０４で検出データに変換される。変換された検出データはＲＡＭ３０５に蓄積される。ＲＡＭ３０５に蓄積された検出データはバスインタフェース回路３０６を介してサブシステムのマイクロプロセッサ５に供給され、ディジタルフィルタ演算及び座標演算に供される。
【００５３】
シーケンス制御回路３０８は制御信号Ｃｓｉｇ１〜Ｃｓｉｇ６を用いて駆動回路３００、積分回路３０１、サンプルホールド回路３０２、セレクタ３０３、ＡＤ変換回路３０４及びバスインタフェース回路３０６の動作を制御し、また、制御信号Ｃｓｉｇ７によってＲＡＭ３０５のアクセス制御を行う。特に制限されないが、駆動回路３００がＹ電極に出力する複数の駆動電圧Ｖｂｓｔ、積分回路３０１が入力するＸ電極の初期化電圧ＶＨＳＰ、及びその他の電源電圧 ＶＩＣはタッチセンサパネルコントローラ３の外部から供給される。
【００５４】
図５にはタッチセンサパネル１の等価回路と検出回路としての積分回路３０１の一例が示される。タッチセンサパネルには、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭとＸ電極Ｘ１〜ＸＮ電極がマトリクス状に配置され、その交点には、交点容量Ｃｘｙが形成される。
【００５５】
積分回路３０１は、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮをチャージするための電源ＶＨＳＰと、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮへの電源ＶＨＳＰのチャージを制御するスイッチＳＷ２、オペアンプＡＭＰｉｔ、積分コンデンサＣｓ、積分コンデンサＣｓをリセットするためのスイッチＳＷ１によって構成される。なおスイッチＳＷ１は検出に使用するコンデンサＣｓに重畳された電荷をリセットするスイッチであり、スイッチＳＷ２はＸ電極Ｘ１〜ＸＮに電源ＶＨＳＰをチャージするためのスイッチである。
【００５６】
図６にはＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力波形の一例が示される。同図に例示されるようにＹ電極Ｙ１〜ＹＭには電極の配列順にパルス状に交流駆動電圧が入力される。ここでは、交流駆動電圧はＹ電極１本あたり９回パルス変化される例を便宜的に示す。
【００５７】
図７にはＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの入力パルス電圧と積分回路３０１による検出動作のタイミングが例示される。まず、スイッチＳＷ２がオン状態にされて、Ｘ電極Ｘｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を電源ＶＨＳＰにチャージする非検出状態ａに遷移させ、スイッチＳＷＳ１をオン状態にして、コンデンサＣｓをリセットする。次に、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２をオフ状態にして、検出待受状態ｂに遷移する。検出待受状態ｂでは、Ｘ電極Ｘｎは、電源ＶＨＳＰに接続されない状況になり、仮想接地の構成である積分回路３０１で電圧レベルが保持される。そして、検出待受状態ｂに遷移した後に、Ｙ電極Ｙ１に振幅Ｖｙの立ち上がりパルスを入力する（他のＹ電極Ｙ２〜ＹＭはローレベルに固定）。その結果、Ｙ電極Ｙ１上の交点容量Ｃｘｙを介してＸ電極Ｘｎに電荷（=Ｖｙ×Ｃｘｙ）が移動して検出回路３０１に入力され、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴｎが変化する。なお、指でタッチすることで該当する交点容量Ｃｘｙが容量値Ｃｆ減少するため、例えば、タッチしたＸ電極がＸ２だとした場合、Ｘ電極Ｘ２のオペアンプＡＭＰｉｔに入力される電荷はＶｙ×（Ｃｘｙ−Ｃｆ）となり、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴ２は高電位になる。このＶＯＵＴｎ（ｎ=１〜Ｎ）をＡＤ変換回路３０４でデジタル値の検出データに変換して、座標演算などに供せられる。
【００５８】
図８には液晶ディスプレイパネル２の等価回路と液晶ドライバ４駆動回路が例示される。液晶ディスプレイパネル２は、ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０とドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０がマトリクス状に配置され、その交点部分には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチが形成される。ＴＦＴスイッチのソース側にはサブピクセルとなる液晶容量ＬＣＤの液晶画素電極Ｓが接続され、その液晶容量ＬＣＤの反対側の電極は共通電極（ＣＯＭ）になっている。ドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０には夫々ボルテージフォロアを構成するオペアンプＡＭＰｖｆの出力が結合される。例えばドレイン電極Ｄ１のオペアンプＡＭＰｖｆには赤色に対応する階調電圧ＶＤＲ１、ドレイン電極Ｄ２のオペアンプＡＭＰｖｆには緑色に対応する階調電圧ＶＤＧ１が供給される。
【００５９】
図９にはゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０への入力波形が例示される。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０には電極の配列順でゲートパルスが入力される。
【００６０】
図１０にはゲート電極に印加されるゲートパルスとドレイン電極に印加される階調電圧とのタイミング波形が例示される。例えば、ゲート電極Ｇ１に振幅Ｖｇのゲートパルスを入力し、ゲート電極Ｇ１上のＴＦＴスイッチをオン状態にする。その後、ドレイン電極Ｄ１からＴＦＴスイッチを介して選択された液晶画素電極Ｓに階調電圧ＶＤＲ１を印加する。液晶画素電極Ｓの入力電圧はゲートパルスが立ち下がるタイミングで確定される。共通電極ＣＯＭには基準電圧が印加されており、ＴＦＴスイッチがオフした後、１フレームの間、液晶容量ＬＣＤには基準電圧ＣＯＭと階調電圧ＶＤＲ１が保持されて、表示輝度が規定される。
【００６１】
図１１には液晶ディスプレイ２のゲート電極及びドレイン電極に対する駆動波形とタッチセンサパネル１のＹ電極に対する駆動波形が例示される。タッチセンサパネル１において、Ｙ電極に供給される駆動電圧のパルス振幅は大きい方が、信号成分を拡大できて高いＳ／Ｎ比（信号ノイズ比）を得ることができるということが知られている。ここで、液晶ドライバ４のゲート電極に対する駆動波形は、ハイレベルＶＧＨが９Ｖ、ローレベルＶＧＬが−１５であることに着目し、本実施の形態では、液晶ドライバ４の内部で生成される電源電圧Ｖｂｓｔを基準にタッチセンサパネル１の駆動パルス電圧を生成するものとした。例えば前記電源電圧Ｖｂｓｔは、−１５Ｖ，−５Ｖ，５Ｖ，９Ｖである。タッチセンサパネル１の駆動パルス電圧は例えばローレベルＶＹＬが−１５Ｖ，ハイレベルＶＹＨが９Ｖである。これにより、タッチセンサパネル１と液晶ドライバ４の電源回路若しくは昇圧回路を共通化することができ、更には、電源電圧毎の安定化容量若しくは昇圧容量などの外付け部品数の削減が可能となる。
【００６２】
図１２にはＹ電極の駆動パルス電圧をレジスタ設定によって可変にする場合のレジスタ値と電圧との対応関係が例示される。ここではＹ電極を駆動する交流駆動電圧の駆動パルスの内、ローレベルＶＹＬを設定するレジスタと電圧レベルの一例が示される。駆動パルスのハイレベルＶＹＨは例えば９Ｖに固定し、駆動パルスのローレベルＶＹＬを２ビットのレジスタＶＧＬＶＬでプログラマブルに設定できるようにされる。レジスタＶＧＬＶＬは図４に例示されるシーケンス制御回路３０８に備えられた制御レジスタ（ＣＲＥＧ）３２０の一部として構成され、当該レジスタＶＧＬＶＬの設定内容は制御信号Ｃｓｉｇ１の一部として駆動回路３００に与えられる。
【００６３】
上述の電圧範囲であれば、液晶ドライバ４で採用している既存のトランジスタプロセスでタッチセンサパネルコントローラ３を構成することができ、余計なプロセス開発などによるコスト増加が必要ない。当然、液晶ドライバ４の電源回路若しくは昇圧回路で生成される電源電圧をＹ電極駆動のための駆動パルスの電源電圧の全部または一部に兼用することができる。図１２に例では−９Ｖの電圧は−５Ｖと−１５Ｖを用いてタッチセンサパネルコントローラ３の内部で生成するものとする。
【００６４】
さらに、図１１及び図１２に例示されるように、最大で２４Ｖの電位差を有するＹ電極の高電圧駆動パルスは、前述したようにタッチセンサパネル１に関しては、高Ｓ／Ｎ比が期待できるが、一方でタッチセンサパネル１と組み合わせて使用する液晶ディスプレイ２に対しては、ノイズ源になる可能性がある。ここで、ノイズ源としての液晶ディスプレイ２の表示への影響度は、タッチセンサパネル１と液晶ディスプレイ２との実装方法により異なることに着目し、本実施の形態では、前述の如くレジスタＶＧＬＶＬに対する設定にしたがって高Ｓ／Ｎ比と表示劣化の回避を両立するパルス振幅Ｖｙ（＝ＶＹＨ−ＶＹＬ）を調整することが可能になる。
【００６５】
図１３には液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３への電源系が例示される。同図においてそれぞれ別々の半導体チップに形成された液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３の駆動電圧は前述の通り共通化されている。高電圧を発生する昇圧回路４００は前述の通り液晶ドライバ４が備える。電圧ＡＶＤＤ（５Ｖ）は図５で説明したＶＨＳＰを生成する電源などに用いられる。図１４のように液晶ドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３が別々に昇圧回路４００，３０９を備える場合に比べて、安定化容量Ｃｐに代表される外付け部品が少なくて済む。
【００６６】
図１６には昇圧回路３０９を備えたタッチセンサパネルコントローラ３Ａの例が示される。図４に比べて昇圧回路（ＶＢＳＴ）３０９が設けられた点が相違され、その他の構成は図４と同じであり、それと同一参照符号を付してその詳細な説明は省略する。昇圧回路３０９はシーケンス制御回路３０８から供給される制御信号Ｃｓｉｇ８にしたがって、外部電圧ＶＣＩから昇圧電圧Ｖｂｓｔ、ＶＨＳＰを生成する。タッチセンサパネルコントローラ３Ａが専用の昇圧回路３０９を備えることにより、Ｙ電極の駆動パルス電圧の選択幅が液晶ドライバ４の昇圧回路４００による昇圧電圧の制限を受けずに広くなる。
【００６７】
図１５にはディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３をシングルチップで構成したドライバデバイス７が例示される。このドライバデバイス７はディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３に共用される昇圧回路７００を有する。昇圧回路７００は５Ｖ、−５Ｖ、９Ｖ−１５Ｖを生成してディスプレイドライバ４とタッチセンサパネルコントローラ３に供給する。図１２で説明したＹ電極に対するパルス電圧のレジスタ設定を考慮する場合には昇圧回路７００は更に−９Ｖの電圧出力機能を備えるとよい。
【００６８】
図１７には図１５のドライバデバイス７の具体例が示される。図４に比べて昇圧回路（ＶＢＳＴ）７００と液晶ドライバ４が設けられた点が相違され、その他の構成は図４と同じであり、それと同一参照符号を付してその詳細な説明は省略する。昇圧回路７００は液晶ドライバ７から供給される制御信号Ｃｓｉｇ１０にしたがって、外部電圧ＶＣＩから昇圧電圧Ｖｂｓｔ、ＶＨＳＰを生成する。デバイスドライバ７の称呼は、その機能が液晶ドライバ主体であれば液晶ドライバ、タッチセンサパネルコントローラ主体であればタッチセンサパネルコントローラなどと呼ばれる性質のデバイスである。１チップで構成することによりこれを適用するシステムの小型化に資することができる。
【００６９】
≪実施の形態２≫
次に本発明の実施の形態２として、液晶ディスプレイの駆動波形とタッチセンサパネルの駆動パルス波形との関係について説明する。実施の形態１ではタッチセンサパネル１のＹ電極Ｙ１〜ＹＭへの駆動パルスの電圧を高電圧化することによって検出感度の向上若しくは高Ｓ／Ｎ化を実現した。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭへの高電圧化された駆動パルスは液晶ディスプレイパネル２や液晶ドライバ４に対してノイズとなる場合が想定される。本実施の形態２では、Ｙ電極への駆動パルスの高電圧化によるタッチセンサパネルの高Ｓ／Ｎ比と液晶ディスプレイパネルの表示劣化の回避とを両立するのに好適な制御タイミングを提供するものである。
【００７０】
図１８には液晶ディスプレイパネルの駆動波形とタッチセンサパネルのＹ電極駆動パルス波形の関係が例示される。
【００７１】
タッチセンサパネルの制御においては、液晶ディスプレイのゲート電極及びドレイン電極の電圧変化タイミングに着目し、そのタイミングでＸ電極は、非検出期間（VHSPチャージ期間）に遷移するように制御する。また、液晶ディスプレイの制御においては、タッチセンサパネルのＹ電極の電圧変化タイミングに着目し、Ｙ電極の駆動パルスの立ち下がりタイミングが、階調電圧が決定されるゲートパルス立下りタイミングより一定期間前になるように設定する。
【００７２】
上記タイミング関係によれば、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動パルス波形（第１のパルス波形）のハイレベル期間がゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０（第２のパルス波形）のハイレベル期間内とされ、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくされる。これによれば、タッチセンサパネルコントローラ３による制御に際して、ディスプレイパネル２の走査電極Ｇ１〜Ｇ６４０の電圧変化タイミングに着目すると、そのタイミングでＹ電極Ｙ１〜ＹＭは非パルス駆動期間、即ちＸ電極Ｘ１〜ＸＮによる非検出期間（チャージ期間）とされるから、走査電極Ｇ１〜Ｇ６４０の電圧変化によって生ずるノイズはＹ電極Ｙ１〜ＹＭのパルス駆動期間で行われるＸ電極Ｘ１〜ＸＮの検出動作に影響を与えない。また、ディスプレイドライバ４による制御に際して、タッチセンサパネルのＹ電極Ｙ１〜ＹＭの電圧変化タイミングに着目すると、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動パルス（第１パルス波形）の立ち下がりタイミングは表示セルに与えられる信号電圧が確定される走査電極の駆動パルス（第２パルス波形）の立下りタイミング（図１８にＴａ）からずれる。よって、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの電圧変化によって生ずるノイズは表示セルで確定する信号電圧に影響を与えない。要するに、タッチセンサパネルコントローラ３を用いたタッチ検出能力が低下したりディスプレイドライバ４による表示性能が劣化したりする事態を回避することができる。
【００７３】
図１８の例は液晶ディスプレイ２に対する１走査期間に１回Ｙ電極に駆動パルスを印加する場合を示してあり、この場合にはＹ電極の駆動パルスのハイレベル期間は、ゲートパルスのハイレベル期間に包含されて設定されることになる。この場合のＹ電極の駆動パルスのタイミングは、内蔵する基準クロック（例えば４ＭＨｚ）と、１走査期間を規定する信号（例えばＨｓｙｎｃのような水平同期信号）と、図１８に例示するパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３とによって容易に規定することができる。タッチセンサパネルコントローラ３、３Ａのシーケンス制御回路３０８は、前記基準クロック（例えば４ＭＨｚ）、Ｈｓｙｎｃのような水平同期信号、及びパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３を受け取ることによって、図１８に例示されるようなＹ電極に対するパルス駆動タイミングを制御することができる。パラメータｔ１、ｔ２、ｔ３はサブシステム用のマイクロプロセッサ５が制御レジスタ３２０に初期設定すればよい。
【００７４】
図１９にはパラメータｔ１、ｔ２、ｔ３の設定レジスタＴｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔと設定値に応じた設定時間の例が示される。設定レジスタＴｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔは制御レジスタ３２０の一部で構成される。
【００７５】
特に図示は省略するが、実施の形態２においても実施の形態１で説明したすべての構成を適用可能である。その場合には実施の形態１において、図１８で例示的に説明したようにゲート電極の駆動波形に対するＹ電極のパルス駆動波形を制御するためのパラメータや水平同期信号などをシーケンス制御回路が取得できるように信号経路などを設けておけばよい。
【００７６】
≪実施の形態３≫
実施の形態３では昇圧回路による昇圧動作タイミングをタッチセンサパネルによる検出動作に最適化する構成について説明する。
【００７７】
図２０には昇圧回路４００の一例が示される。チャージポンプ回路４００は、例えば、４ＭＨｚの基準クロックＣＬＫをカウントして所要の複数桁の出力に基づいて複数相のチャージクロック信号ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４を出力するカウンタ４１０を備え、カウンタ４１０から出力されるチャージクロック信号ＣＣＫ１〜ＣＣＫ４によってスイッチ制御されるスイッチ素子ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４と、スイッチ素子ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４のスイッチ動作に同期して電荷移動が行われる容量素子Ｃ１１，Ｃ１２と、を有する。前記カウンタ４１０はタイミングパルスＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴによってその計数値が０に初期化される。タイミングパルスＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴはタッチセンサパネルコントローラ３のタイミング制御回路３０８が生成してカウンタ４１０に供給する。
【００７８】
図２１にはタッチセンサパネルコントローラ３による検出動作と昇圧回路による昇圧動作のタイミングが例示される。タイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴはＹ電極毎の複数の駆動パルス波形の先頭に同期してパルス変化される。即ち、タッチパネルセンサコントローラ３は、タッチセンサパネルのＹ電極Ｙ１〜ＹＭに印加する駆動パルスの先頭を示すタイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴを生成する。昇圧回路４００は、カウンタ４１０が例えば４ＭＨｚの基準クロックＣＬＫをカウントして得られるカウント値に応じたチャージクロック信号ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４の変化に同期して昇圧動作を行うものであり、タイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴがハイレベルにされる毎にカウンタ４１０の計数値は０に初期化される。この結果、タッチ検出動作の開始を示すタイミング信号ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴがハイレベルに遷移する度に、昇圧回路４００の内部状態が同一化され、昇圧動作に伴う電源電圧のゆれ回数（昇圧回数）をＹ電極Ｙ１〜ＹＭの何れの駆動期間においても同一にすることができる。図８では、夫々のＹ電極Ｙｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の検出期間における昇圧回数が１６．５回になった場合を一例とする。その結果、各Ｙ電極の検出期間に対して、昇圧回路の昇圧動作に起因するノイズ重畳量が均一化され、タッチセンサパネル１に対して高Ｓ／Ｎ比を実現することが可能になる。
【００７９】
実施の形態３ではタッチセンサパネル１の検出動作サイクルとの関係に基づいて昇圧回路４００の昇圧動作タイミングを説明したが、第２の実施の形態例で説明したように、タッチセンサパネル１の検出動作に液晶ディスプレイパネル２の駆動制御を同期させれば、液晶ディスプレイパネル２とタッチセンサパネル１と昇圧回路４００との動作を同期化することができ、タッチセンサパネル１における検出動作の高Ｓ／Ｎ比と液晶ディスプレイパネル２における表示品質の劣化回避との双方を両立するうえで有益となる。
【００８０】
上記昇圧回路の構成は別の昇圧回路３０９，７００にも適用可能である。カウンタ４１０の初期化はY電極毎の検出動作の終了を示すタイミング信号に同期して行ってもよい。更にはＹ電極の複数パルス波形による駆動サイクル単位で一定のタイミングであればどのタイミングで行ってもよい。
【００８１】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８２】
例えば、夫々の実施の形態は互いに組み合わせて実施することが可能である。タッチセンサパネルのサイズは５インチや７インチ程度の小型なものから１５インチ程度の大型のものまで、本発明を適用することができる。本発明はタッチセンサパネルコントローラ内蔵の液晶ドライバ、液晶ドライバ内蔵のタッチセンサパネルコントローラとしても実現する事ができる。本発明に係る半導体装置はシングルチップであっても、マルチチップであってもよく、マルチチップの場合にはシステム・イン・パッケージのようなモジュールデバイスとして実現されてもよい。
【００８３】
また、シングルチップの場合には、タッチセンサパネルコントローラと、液晶ドライバだけでなく、サブシステム用のマイクロプロセッサ５まで含むのでも構わないし、マルチチップの場合には、タッチセンサパネルコントローラ３とサブシステム用のマイクロプロセッサ５からなるチップと、液晶ドライバの２チップ構成であっても構わない。
【００８４】
さらに、本発明では、検出回路の一例として積分回路を挙げて説明したが、Ｙ電極にパルスを入力する検出方式であれば、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１ タッチセンサパネル（ＴＰ）
２ 液晶ディスプレイパネル（ＤＳＰ）
３ タッチセンサパネルコントローラ（ＴＰＣ）
４ 液晶ドライバ（ＤＳＰＤ）
５ サブシステム用のマイクロプロセッサ（ＳＭＰＵ）
６ ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）
Ｙ１〜ＹＭ Ｙ電極
Ｘ１〜ＸＮ Ｘ電極
Ｇ１〜Ｇ６４０ 走査電極としてのゲート電極
Ｄ１〜Ｄ１４４０ 信号電極としてのドレイン電極
３００ 駆動回路（ＹＤＲＶ）
３０１ 検出回路としての積分回路（ＩＮＴＧＲ）
３０２ サンプルホールド回路（ＳＨ）
３０３ セレクタ（ＳＬＣＴ）
３０４ ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）
３０５ ＲＡＭ
３０６ バスインタフェース回路（ＢＩＦ）
３０８ シーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）
Ｃｓｉｇ１〜Ｃｓｉｇ７ 制御信号
Ｖｂｓｔ 駆動電圧
ＶＨＳＰ Ｘ電極の初期化電圧
ＡＭＰｉｔ オペアンプ
Ｃｓ 積分コンデンサ
ＳＷ１ リセットスイッチ
３０９，４００，７００ 昇圧回路
Ｔｗａｉｔ，Ｔｙｄｒｖ，Ｔｓｅｔ 設定レジスタ
ＣＬＫ 基準クロック
ＣＣＫ１、ＣＣＫ２，ＣＣＫ３、ＣＣＫ４ チャージクロック信号
ＤＣ１＿ＳＷ１〜ＤＣ１＿ＳＷ４、ＤＣ２＿ＳＷ１〜ＤＣ２＿ＳＷ４ スイッチ素子
Ｃ１１，Ｃ１２ 容量素子
ＹＮＳＣＡＮ＿ＳＴ タイミングパルス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路と、
前記駆動回路及び前記検出回路を制御する制御部とを有し、
前記駆動回路はローレベルが負電圧とされたパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する、タッチセンサパネルコントローラ。
【請求項２】
前記制御回路は、外部から与えられる選択データに基づいて前記負電圧のレベルを決定する、請求項１記載のタッチセンサパネルコントローラ。
【請求項３】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、を有する半導体装置であって、
前記タッチセンサパネルコントローラは、ローレベルが負電圧のパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する駆動回路を有する、半導体装置。
【請求項４】
前記ディスプレイドライバは、前記走査電極と前記信号電極の駆動に用いる複数の電圧を生成する昇圧回路を有し、
前記駆動回路は前記交流駆動電圧のハイレベルとローレベルの双方又は一方の電圧に前記昇圧回路で生成された電圧を用いる、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記タッチセンサパネルコントローラは、外部から与えられる選択データに基づいて前記負電圧のレベルを決定する制御部を更に有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項６】
前記タッチセンサパネルコントローラと前記ディスプレイドライバは共通の半導体基板に形成されたシングルチップ又は別々の半導体基板に形成されたマルチチップを有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項７】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、を有する半導体装置であって、
前記タッチセンサパネルコントローラは前記Ｙ電極に第１のパルス波形を印加する第１の駆動回路を有し、
前記ディスプレイドライバは、前記液晶ディスプレイパネルの前記走査電極に第２のパルス波形を印加する第２の駆動回路を有し、
前記第１の駆動回路及び第２の駆動回路は、前記第１のパルス波形のハイレベル期間を前記第２のパルス波形のハイレベル期間内とし、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅を前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくする、半導体装置。
【請求項８】
前記第２の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に第２のパルス波形を生成し、
前記第１の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に、前記第１のパルス波形のハイレベル期間が前記第２のパルス波形のハイレベル期間内に設定され、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さく設定された、第２のパルス波形を生成する、請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１のパルス波形の変化タイミングは、前記第２のパルス波形の立ち上がりタイミングに対して、ウェイト時間を経過した時間と、前記第２のパルス波形の立ち下がりタイミングに対して、セット時間を経過する前の時間と、によって前記第１の駆動回路に設定される、請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路と、
前記駆動回路及び前記検出回路を動作させるための電源電圧を生成する昇圧回路とを有し、
前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行い、
前記昇圧回路は、複数相のチャージクロック信号のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行い、
前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で初期化される、タッチセンサパネルコントローラ。
【請求項１１】
前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタを有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される、請求項１０記載のタッチセンサパネルコントローラ。
【請求項１２】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路及び前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路を有するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、
昇圧回路と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行い、
前記昇圧回路は、前記駆動回路、前記検出回路及び前記ディスプレイドライバを動作させるための電源電圧を生成し、複数相のチャージクロック信号のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行い、
前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で初期化される、半導体装置。
【請求項１３】
前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタを有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される、請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路と、
前記駆動回路及び前記検出回路を制御する制御部とを有し、
前記駆動回路はローレベルが負電圧とされたパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する、タッチセンサパネルコントローラ。
【請求項２】
前記制御回路は、外部から与えられる選択データに基づいて前記負電圧のレベルを決定する、請求項１記載のタッチセンサパネルコントローラ。
【請求項３】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、を有する半導体装置であって、
前記タッチセンサパネルコントローラは、ローレベルが負電圧のパルス状の交流駆動電圧を前記Ｙ電極に印加する駆動回路を有する、半導体装置。
【請求項４】
前記ディスプレイドライバは、前記走査電極と前記信号電極の駆動に用いる複数の電圧を生成する昇圧回路を有し、
前記駆動回路は前記交流駆動電圧のハイレベルとローレベルの双方又は一方の電圧に前記昇圧回路で生成された電圧を用いる、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記タッチセンサパネルコントローラは、外部から与えられる選択データに基づいて前記負電圧のレベルを決定する制御部を更に有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項６】
前記タッチセンサパネルコントローラと前記ディスプレイドライバは共通の半導体基板に形成されたシングルチップ又は別々の半導体基板に形成されたマルチチップを有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項７】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動すると共に前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、を有する半導体装置であって、
前記タッチセンサパネルコントローラは前記Ｙ電極に第１のパルス波形を印加する第１の駆動回路を有し、
前記ディスプレイドライバは、前記液晶ディスプレイパネルの前記走査電極に第２のパルス波形を印加する第２の駆動回路を有し、
前記第１の駆動回路及び第２の駆動回路は、前記第１のパルス波形のハイレベル期間を前記第２のパルス波形のハイレベル期間内とし、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅を前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さくする、半導体装置。
【請求項８】
前記第２の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に第２のパルス波形を生成し、
前記第１の駆動回路は前記ディスプレイパネルの駆動タイミングを基準に、前記第１のパルス波形のハイレベル期間が前記第２のパルス波形のハイレベル期間内に設定され、前記第１のパルス波形のハイレベルの幅が前記第２のパルス波形のハイレベルの幅に比べて小さく設定された、第２のパルス波形を生成する、請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１のパルス波形の変化タイミングは、前記第２のパルス波形の立ち上がりタイミングに対して、ウェイト時間を経過した時間と、前記第２のパルス波形の立ち下がりタイミングに対して、セット時間を経過する前の時間と、によって前記第１の駆動回路に設定される、請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路と、
前記駆動回路及び前記検出回路を動作させるための電源電圧を生成する昇圧回路とを有し、
前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行い、
前記昇圧回路は、複数相のチャージクロック信号のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行い、
前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で初期化される、タッチセンサパネルコントローラ。
【請求項１１】
前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタを有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される、請求項１０記載のタッチセンサパネルコントローラ。
【請求項１２】
複数のＹ電極とＸ電極によって複数の交点に容量が形成されたタッチセンサパネルの前記Ｙ電極を駆動する駆動回路及び前記Ｘ電極から信号を入力して前記交点の容量の容量値を検出する検出回路を有するタッチセンサパネルコントローラと、
複数の走査電極と信号電極との交差部分に表示セルが配置されたアクティブマトリクス型のディスプレイパネルに表示駆動電圧を供給するディスプレイドライバと、
昇圧回路と、を有する半導体装置であって、
前記駆動回路は前記Ｙ電極毎に複数のパルス波形を印加してＹ電極の駆動を行い、
前記昇圧回路は、前記駆動回路、前記検出回路及び前記ディスプレイドライバを動作させるための電源電圧を生成し、複数相のチャージクロック信号のパルス変化に同期してチャージポンプ動作を行い、
前記複数相のチャージクロック信号は前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で初期化される、半導体装置。
【請求項１３】
前記昇圧回路は、クロック信号を計数して所要の複数の桁の出力に基づいて前記複数相のチャージクロック信号を生成するカウンタを有し、前記カウンタは前記Ｙ電極毎の複数のパルス波形による駆動サイクル単位で計数値が初期化される、請求項１２記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２３４４７４（Ｐ２０１２−２３４４７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４２９４（Ｐ２０１１−１０４２９４）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３０８０１７５７１）株式会社ルネサスエスピードライバ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３０８０１７５７１）株式会社ルネサスエスピードライバ (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]