CN105045443A - 半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序。提供一种即使在由于噪声导致检测信号发生变化的情况下也能够精度良好地检测对触摸面板的接触状态的半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序。本实施方式的显示系统（10）的检测部（20）在输出信号距基准信号的变化量大并且输出信号的振幅的波动大的情况下，检测出触摸面板（12）的接触状态为接触。此外，本实施方式的显示系统（10）的检测部（20）在输出信号距基准信号的变化量小并且输出信号的振幅的波动小的情况下，检测出触摸面板（12）的接触状态为非接触。

Description

半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序

技术领域

本发明涉及半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序。

背景技术

通常，作为触摸面板，使用静电电容型的触摸面板。进行检测用户对触摸面板的接触状态。

已知由于荧光灯或其它的电磁波等干扰噪声的影响而进行错误工作。因此，存在减少干扰噪声的技术。（例如，参照专利文献1。）。

此外，已知在触摸面板表面出现水滴的情况下进行错误工作。因此，存在减少该错误工作的技术（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011–8724号公报；

专利文献2：日本特开2008-112334号公报。

发明要解决的问题

然而，在上述专利文献1所记载的技术中，以检测信号成为包含起因于外部接近物体的存在的正负非对称的信号分量的极性交变信号的方式进行驱动信号的施加控制，当不使用极性交变信号时不谋求干扰噪声的减少。

此外，在专利文献2所记载的技术中，例如，在用于便携式终端的情况下，存在当触摸面板振动时由于水滴活动所以进行错误工作的担忧。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于，提供一种即使在由于噪声导致检测信号发生变化的情况下也能够精度良好地检测对触摸面板的接触状态的半导体装置、显示系统、检测方法以及检测程序。

用于解决课题的方案

为了达成上述目的，本发明的半导体装置具备检测部，所述检测部取得由将从静电电容型的触摸面板的接触检测用的电极输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号，比较所述输出信号和基准信号，在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下，基于所述输出信号的时间变化，检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触。

本发明的显示系统具备：显示部，基于图像信号显示图像；静电电容型的触摸面板；模拟数字变换部，输出将从所述触摸面板的接触检测用的电极输出的检测信号变换为数字信号的输出信号；以及本发明的半导体装置，取得从所述模拟数字变换部输出的输出信号，检测对所述触摸面板的接触状态。

本发明的检测方法具备：通过检测部取得由将从静电电容型的触摸面板的接触检测用的电极输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号的步骤；以及通过所述检测部比较所述输出信号和基准信号而在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下基于所述输出信号的时间变化来检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触的步骤。

本发明的检测程序使计算机执行处理，所述处理包含：取得由将从静电电容型的触摸面板的接触检测用的电极输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号；比较所述输出信号和基准信号，在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下，基于所述输出信号的时间变化，检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触。

发明效果

根据本发明，起到以下这样的效果：即使在由于噪声导致检测信号发生变化的情况下，也能够精度良好地检测对触摸面板的接触状态。

附图说明

图1是示出本实施方式的显示系统的一个例子的概略结构图。

图2是用于说明从A/D变换部输出的输出信号从接触向非接触的变化的波形图的具体例。

图3是将静电电容型的触摸面板接近至距荧光灯5cm的位置并将该荧光灯的开关设为接通状态的情况下的从A/D变换部输出的输出信号的波形图的具体例。

图4是对图3所示的波形求取移动平均的移动平均值的波形图的具体例。

图5是对本实施方式的触摸面板的接触状态为非接触的情况下的输出信号的波形图的具体例。

图6是对本实施方式的触摸面板的接触状态为接触的情况下的输出信号的波形图的具体例。

图7是由本实施方式的检测部执行的检测处理的一个例子的流程图。

图8是用于说明本实施方式的触摸面板中的接触状态的变化的输出信号的波形图的具体例。

图9是在本实施方式的触摸面板的接触状态为非接触的情况下产生上述的那样的干扰噪声的情况下的输出信号的波形图的具体例。

具体实施方式

在以下，参照附图对本实施方式详细地进行说明。

首先，对本实施方式的显示系统的结构进行说明。在图1中示出本实施方式的显示系统的概略结构图。

如图1所示那样，本实施方式的显示系统10具备：触摸面板12、显示器14、A/D变换部（模拟/数字变换部）16、寄存器18、以及检测部20。作为显示系统10的具体例，可举出智能手机或平板终端等携带式设备、个人计算机的显示器、以及其它的显示设备。

触摸面板12是静电电容型的触摸面板中的被称为投影型的种类的触摸面板。静电电容型的触摸面板12矩阵状地配置有用于检测由用户造成的接触状态（接触或非接触）的省略了图示的检测电极（检测电路基板上的电极焊盘等）。

作为公开的技术的显示部的一个例子的显示器14与触摸面板12整体构成。作为显示器14的具体的一个例子，可举出液晶等。再有，显示器14也可以与触摸面板12个别地设置。

A/D变换部16具有将从触摸面板12输出的模拟的检测信号变换为数字信号并将输出信号向寄存器18输出的功能。检测信号与由触摸面板12的检测电极检测的电压电平对应。

寄存器18具有暂时储存从A/D变换部16输出的输出信号的功能。

作为公开的技术的半导体装置的一个例子的检测部20具有基于经由寄存器18从A/D变换部16取得的输出信号来检测对触摸面板12的接触状态的功能。当用户与触摸面板12的表面接触时，将检测电极与用户的指尖作为电极的电容器作为寄生电容相对于接地形成。由于形成了寄生电容，所以，静电电容增加，在从检测电极输出的检测信号中产生电压降。在检测部20中具有除了基于该电压降之外还基于输出信号的振幅来检测对触摸面板12的接触状态的功能。

再有，本实施方式的检测部20具备用于使取得的输出信号平滑化的移动平均滤波器，并基于输出信号的移动平均值检测接触状态。

检测部20具备CPU22、ROM24、以及RAM26。CPU22、ROM24以及RAM26经由总线28彼此连接。CPU22具有通过控制检测部20执行存储在ROM24中的检测程序来检测接触状态的功能。

此外，ROM24具有存储检测程序的功能。本实施方式的RAM26例如为NVRAM（NonVolatileRAM：非易失性的RAM）等非易失性的RAM。RAM26具有存储基准信号的功能。基准信号是用于检测接触状态的基准信号，是在对触摸面板12非接触的情况下的信号。在本实施方式中，作为具体的一个例子，在触摸面板12的制造时，在还是非接触时，导入从A/D变换部16经由寄存器18输入的初始值的信号，并作为基准信号预先存储到RAM26中。此外，在RAM26中，预先存储有在后面叙述细节的阈值TH1～TH4。

接着，对本实施方式的检测部20的作用进行说明。

在静电电容型的触摸面板12中，当用户与触摸面板12的表面接触时，形成寄生电容而静电电容增加，因此，在检测信号中产生电压降。因此，在从A/D变换部16输出的输出信号中也产生同样的电压降。

在图2中示出用于说明从A/D变换部16输出的输出信号从接触向非接触的变化的波形图的具体例。在图2所示的情况下，在接触状态为非接触的情况下，输出信号值为2400附近的值。再有，输出信号值与检测信号的信号值（电压值）存在对应关系，但是，并不限定为与检测信号值相同的值。

另一方面，在接触状态为非接触的情况下，输出信号值与接触状态相比上升1000以上。因此，在输出信号值下降了1000以上的情况下，能够检测出从非接触状态变化为接触状态。此外，相反地，在输出信号值上升了1000以上的情况下，能够检测出从接触状态变化为非接触状态。

然而，已知：通常关于静电电容型的触摸面板，荧光灯的开关从关断状态（熄灭）切换为接通状态（点亮），由此，电压发生变化，检测信号的信号值发生变化。在图3中示出将触摸面板12接近至距荧光灯5cm的位置并将该荧光灯的开关设为接通状态的情况下的从A/D变换部输出的输出信号的波形图的具体例。此外，在图4中示出对图3所示的波形求取移动平均的移动平均值的波形图的具体例。

由图4可知，关于将荧光灯切换为接通状态时的波形，即使求取移动平均值，也不能被平滑化。此外，如图4所示，将荧光灯切换为接通状态，由此，输出信号值变化1000以上。因此，将荧光灯切换为接通状态时的波形成为噪声，在触摸面板12中，存在错误检测接触状态的情况。

为了抑制由这样的噪声导致的错误检测，本发明人发现了对静电电容型的触摸面板（触摸面板12）的接触状态为接触状态的情况下的输出信号的特征。

在图5中示出对触摸面板12的接触状态为非接触的情况下的输出信号的波形图的具体例。再有，图5所示的波形为输出信号的波形，而不是移动平均的波形。如图5所示，在接触状态为非接触的情况下，输出信号的信号值大致被收束在2730～2760的范围内。因此，在非接触的情况下，输出信号可以说是具有振幅的最大值与最小值的差（振幅的波动）为30左右的振幅的信号。

另一方面，在图6中示出对触摸面板12的接触状态为接触的情况下的输出信号的波形图的具体例。再有，图6所示的波形也是输出信号的波形，而不是移动平均的波形。如图6所示，可知在接触状态为接触的情况下，输出信号的信号值具有从1000至1400以上、400以上的振幅。该振幅周期性地重复。本发明人发现：对静电电容型的触摸面板（触摸面板12）的接触状态为接触状态的情况下的输出信号是像这样具有与非接触的情况相比有大的振幅的周期性的波形的信号。

作为像这样在接触状态为接触状态的情况下为具有与非接触的情况相比具有大的振幅的周期性的波形的信号的一个原因，可考虑被称为震颤的身体的有反复性的有节奏的运动。震颤被认为对处于健康状态的人也会产生。在用户的手指等与触摸面板12的表面（检测电极）接触的情况下，手指对检测电极的接地面积由于震颤而微妙地发生变化。如果接地面积变大，则寄生电容也变大，如果接地面积变小，则寄生电容也变小。因此，检测信号的信号值（电压值）的振幅变大，与此相伴地，检测信号的信号值的振幅也变大。

在本实施方式的检测部20中，在像这样接触状态为接触状态的情况下，基于输出信号变化为具有有大的振幅的周期性的波形的信号的情况来检测向触摸面板12的接触状态。即，检测部20基于输出信号的信号值的变化和信号值的振幅的波动来检测向触摸面板12的接触状态。

在图7中示出由本实施方式的检测部20执行的检测处理的一个例子的流程图。在图8中示出用于说明接触状态的变化的输出信号的波形图的具体例。再有，图8是对输出信号求取移动平均的移动平均值的波形图。此外，在图8中，为了便于说明，连续地记载基准信号和输出信号。

例如当显示系统10启动时执行图7所示的检测处理。

在步骤S100中，检测部20经由寄存器18从A/D变换部16取得输出信号。再有，本实施方式的检测部20定期地取得（采样）输出信号。

在下一个步骤S102中，检测部20计算输出信号的移动平均值。例如，检测部20通过对取得的输出信号应用移动平均滤波来求取移动平均值。

在下一个步骤S104中，检测部20比较移动平均值即输出信号和基准信号，在下一个步骤S106中，判定变化量是否超过阈值TH1。

在本实施方式中，作为基准信号和输出信号的稳定值，将各信号的振幅的中间值（最大值与最小值的中间值，以下称为“中间值”）作为基准。如图8所示，检测部20判定中间值的变化量是否超过阈值TH1。阈值TH1作为接触状态从接触变化为非接触的情况下的阈值而被预先确定，例如，在上述具体例中应用1000。

在变化量＞阈值TH1的情况下，存在从接触状态变化为非接触状态的可能性，因此，向步骤S108前进。

在步骤S108中，检测部20计算振幅的最大值与最小值的差（最大值-最小值）来作为输出信号的时间变化。检测部20在取得的输出信号值比之前取得的最大值大的情况下更新最大值，在比最小值小的情况下更新最小值，由此，对振幅的最大值和最小值进行检测。本实施方式的检测部20求取最大值和最小值各自的平均值，并应用该平均值。

在下一个步骤S110中，检测部20判定最大值与最小值的差是否超过阈值TH3。阈值TH3基于接触状态的情况下的输出信号的波形的振幅而被预先确定，例如，在上述具体例中应用400。

在不是差＞阈值TH3的情况即差≤阈值TH3的情况下，由于接触状态未发生变化，所以，返回至步骤S100，重复进行本处理。

另一方面，在差＞阈值TH3的情况下，向步骤S112前进。在步骤S112中，检测出向触摸面板12的接触，更详细地是，在检测出从非接触向接触的接触状态的变化之后，向步骤S122前进。

另一方面，在步骤S106中不是变化量＞阈值TH1的情况即变化量≤阈值TH1的情况下，向步骤S114前进。

在步骤S114中，判定变化量是否为阈值TH2以下。如图8所示，检测部20判定中间值的变化量是否为阈值TH2以下。阈值TH2是用于检测非接触的阈值。基准信号是接触状态为非接触的情况下的信号，因此，与非接触状态的输出信号的差小。在本实施方式中，预先与上述具体例同样地通过实验等得到阈值TH2。如图8所示，阈值TH2比阈值TH1小。

在不是变化量≤阈值TH2的情况即变化量＞阈值TH2的情况下，由于不是非接触状态，所以，例如，持续接触状态，因此，返回至步骤S100，重复进行本处理。

另一方面，在变化量≤阈值TH2的情况下，向步骤S116前进。在步骤S116中，检测部20与上述步骤S108同样地，计算振幅的最大值与最小值的差（最大值-最小值）来作为输出信号的时间变化。

在下一个步骤S118中，检测部20判定最大值与最小值的差是否为不足阈值TH4。阈值TH4基于非接触状态的情况下的输出信号的波形的振幅而被预先确定，例如，在上述具体例中，应用30。如上述那样，阈值TH4比阈值TH3小。

在不是差＜阈值TH4的情况即差≥阈值TH4的情况下，由于不是非接触，所以，返回到步骤S100，重复进行本处理。

另一方面，在差＜阈值TH4的情况下，向步骤S120前进。在步骤S120中检测出向触摸面板12的非接触之后，向步骤S122前进。

在步骤S122中，在将表示接触状态为接触或非接触的检测结果输出至显示系统10的检测部20的下一级的功能部之后，结束本处理。

如以上说明了的那样，在上述各实施方式的显示系统10中，从A/D变换部16输出将从触摸面板12输出的模拟的输出信号变换为数字的输出信号。检测部20经由寄存器18取得从A/D变换部16输出的输出信号。在检测部20中，预先存储有基于从非接触状态的触摸面板12输出的检测信号的基准信号。检测部20比较基准信号和输出信号，计算变化量。在变化量比阈值TH1大的情况下，判定输出信号的振幅的最大值与最小值的差是否超过阈值TH3。在超过阈值TH3的情况下，检测出触摸面板12的接触状态为接触。另一方面，检测部20在变化量为阈值TH2以下的情况下，判定输出信号的振幅的最大值与最小值的差是否为不足阈值TH4。在为不足阈值TH4的情况下，检测出触摸面板12的接触状态为非接触。

即，本实施方式的显示系统10的检测部20在输出信号距基准信号的变化量大并且输出信号的振幅的波动大的情况下，检测出触摸面板12的接触状态为接触。此外，本实施方式的显示系统10的检测部20在输出信号距基准信号的变化量小并且输出信号的振幅的波动小的情况下，检测出触摸面板12的接触状态为非接触。

在图9中示出在触摸面板12的接触状态为非接触的情况下产生上述的那样的干扰噪声的情况的输出信号的波形图的具体例。再有，图9与图8同样地是对输出信号求取移动平均的移动平均值的波形图。此外，与图8同样地，为了便于说明，连续地记载基准信号和输出信号。

如图9所示那样，当产生干扰噪声时，存在输出信号距基准信号的变化量超过阈值的情况。然而，输出信号的振幅的波动为不足阈值TH4，不会超过阈值TH3。因此，在检测部20中，不会检测出触摸面板12的接触状态为接触。因此，在本实施方式的检测部20中抑制接触状态的错误检测。

像这样在本实施方式的显示系统10的检测部20中，基于输出信号的距基准信号的变化量和振幅的波动来检测触摸面板12的接触状态。因此，即使在由于噪声导致检测信号发生变化的情况下，也能够精度良好地检测对触摸面板12的接触状态。

再有，在本实施方式的检测部20中，使RAM26预先存储基准信号，但是，并不限定于此，例如，也可以不存储具有波形的信号，而存储基准信号的中间值。

此外，在本实施方式的检测部20中，通过比较基准信号和输出信号的中间值来计算变化量，但是，并不限定于此，例如，也可以比较最大值们或者最小值们。

此外，在本实施方式中，作为输出信号的时间变化基于振幅的最大值与最小值的差来检测向触摸面板12的接触状态，但是，该时间变化并不限定于此。作为时间变化，例如，也可以是最大值或最小值的周期性（间隔）等。

此外，在本实施方式中，为了使从A/D变换部16输出的输出信号平滑化，利用移动平均滤波器来求取移动平均，但是，也可以通过其它方法进行平滑化。

此外，在其它的上述各实施方式中说明了的显示系统10、触摸面板12、显示器14、以及检测部20等的结构、工作是一个例子，明显能够在不偏离本发明的主旨的范围内根据状况进行变更。

附图标记的说明：

10显示系统

12触摸面板

14显示器

16A/D变换部

20检测部。

Claims (10)

1.一种半导体装置，其中，

具备检测部，所述检测部取得由将从静电电容型的触摸面板输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号，比较所述输出信号和基准信号，在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下，基于所述输出信号的时间变化，检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述检测部在所述输出信号距所述基准信号的变化量为比所述第一阈值小的第二阈值以下的情况下，基于所述输出信号的时间变化，对向所述触摸面板的接触状态为非接触进行检测。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体装置，其中，

所述时间变化为所述输出信号的振幅的最大值与最小值的差，

所述检测部在该差超过第三阈值的情况下，检测出向所述触摸面板的接触状态为接触。

4.根据权利要求1至权利要求3的任意一项所述的半导体装置，其中，

所述时间变化为所述输出信号的振幅的最大值与最小值的差，

所述检测部在该差为不足第四阈值的情况下，检测出向所述触摸面板的接触状态为非接触。

5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，

所述时间变化为所述输出信号的振幅的最大值与最小值的差，

所述检测部在该差为不足比所述第三阈值小的第四阈值的情况下，检测出向所述触摸面板的接触状态为非接触。

6.根据权利要求1至权利要求5的任意一项所述的半导体装置，其中，

所述检测部对从所述模拟数字变换部取得的所述输出信号的移动平均和所述基准信号进行比较。

7.权利要求1至权利要求6的任意一项所述的半导体装置，其中，

所述基准信号是在所述触摸面板中以非接触的状态预先取得的信号。

8.一种显示系统，其中，具备：

显示部，基于图像信号显示图像；

静电电容型的触摸面板；

模拟数字变换部，输出将从所述触摸面板输出的检测信号变换为数字信号的输出信号；以及

根据所述权利要求1至所述权利要求6的任意一项所述的半导体装置，取得从所述模拟数字变换部输出的输出信号，检测对所述触摸面板的接触状态。

9.一种检测方法，其中，具备：

通过检测部取得由将从静电电容型的触摸面板输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号的步骤；以及

通过所述检测部比较所述输出信号和基准信号而在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下基于所述输出信号的时间变化来检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触的步骤。

10.一种检测程序，其中，使计算机执行处理，所述处理包含：

取得由将从静电电容型的触摸面板的接触检测用的电极输出的检测信号变换为数字信号的模拟数字变换部输出的具有振幅的输出信号；

比较所述输出信号和基准信号，在所述输出信号距所述基准信号的变化量超过第一阈值的情况下，基于所述输出信号的时间变化，检测向所述触摸面板的接触状态是否为接触。