JP2012234475A - タッチセンサパネルコントローラ及びタッチ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和する。
【解決手段】複数のＹ電極及びＸ電極によって複数の交点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は立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号をＹ電極に出力する。前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するスイッチ回路を有し、波形モードに応じてスイッチ回路のスイッチ制御が行われる。
【選択図】図１３

Description

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。

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、それぞれの交差部分にはクロス結合容量としての交点容量が形成される。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、Ｙ電極を電極順にパルス駆動してパルス単位の充電動作を行なって、Ｙ電極とＸ電極の交点部分の容量値をＸ電極を介して計測する動作を順次繰り返し、Ｙ電極とＸ電極の交点部分の容量値の分布データを取得可能にする。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制御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では、Ｙ電極を電極順に交流パルス駆動したとき当該Ｙ電極に係る交点容量などを介してＸ電極に現れる電荷信号を積分回路で積分して、計測信号を得るようになっている。

米国特許公開第2007/0257890A1号明細書

本発明者はタッチセンサパネルコントローラにおいて駆動パルスでＹ電極を駆動するときのノイズについて検討した。タッチセンサパネルに指が触れたときＹ電極とＸ電極の交点の容量値は高々１ｐＦ程度変化するだけであり、その変化を大きな信号によって取り出すために駆動パルスの電圧を高くすることについて検討した。すなわち、Ｙ電極を高電圧でパルス駆動することにより、１回のパルス駆動によって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。

しかしながら、タッチセンサパネルが液晶ディスプレイパネルに重ねて配置されることを考慮すると、Ｙ電極を駆動するパルス電圧が高いと、パルスの立ち上がり及び立ち下がりで、液晶ディスプレイパネルは容量性カップリングによるノイズの影響を大きく受けて表示品質に劣化を生ずる虞のあることが本発明者によって明らかにされた。更に、液晶ディスプレイパネルの特性やタッチセンサパネルの実装形態応じて、ノイズの影響にも軽重があり、その差にも対処できるようにする必要性のあることが本発明者によって見出された。

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が、Ｙ電極のパルス駆動電圧を高くしたときに問題となるノイズについて充分検討されていない。

本発明の目的は、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができるタッチセンサパネルコントローラを提供することにある。

本発明の別の目的は、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができるタッチ検出装置を提供することにある。

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。

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。

すなわち、複数のＹ電極及びＸ電極によって複数の交点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は立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号をＹ電極に出力する。

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。

すなわち、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができる。

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はタッチセンサパネルの等価回路及び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はＹ電極に対するパルス状の交流駆動の一例を示すタイミングチャートである。 図７はＹ電極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は液晶ディスプレイパネルの等価回路及び液晶ドライバの駆動回路を例示する回路図である。 図９はゲート電極の駆動タイミングを例示するタイミングチャートである。 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は駆動波形の立ち上がりと立ち下がりの途中波形を可変にする態様として波形の傾きと傾きの中間電圧とを可変にする例を示す説明図である。 図１２は駆動波形の立ち上がりと立ち下がりの途中波形を可変にする態様として波形の傾きとの切り替えタイミングを可変にする例を示す説明図である。 図１３は駆動回路における出力波形の可変選択部の構成を例示する回路図である。 図１４は図１３の可変選択部を介して生成されるパルス波形の一例を示す波形図である。 図１５は図１４の駆動波形が液晶ディスプレイパネルに与える影響を模式的に示す説明図である。 図１６は駆動回路における出力波形の可変選択部の別の構成とこれに用いる電源回路の構成を例示する回路図である。 図１７は図１６の可変選択部及び電源回路を介して生成されるパルス波形の一例を示す波形図である。 図１８は図１７の駆動波形が液晶ディスプレイパネルに与える影響を模式的に示す説明図である。 図１９はＹ電極に対する駆動パルス波形を単なる矩形波とする駆動回路を比較例として示す回路図である。 図２０は図１９で生成されるパルス波形の一例を示す波形図である。 図２１は図２０の駆動波形が液晶ディスプレイパネルに与える影響を模式的に示す説明図である。

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。

〔１〕＜立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定される駆動パルス信号＞
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）及びＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）によって複数の交点容量（Ｃｘｙ）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（３００，３００Ａ）と、前記交点の容量値を前記Ｘ電極を介して計測する検出回路（３０１）と、前記駆動回路及び検出回路を制御する制御回路（３０８）と、を有する。前記駆動回路は前記制御回路による制御に基づいて立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号をＹ電極に出力する。

これによれば、ノイズの影響を受ける液晶ディスプレイなどの特性に応じて駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形を可変可能に設定することができるので、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができる。

〔２〕＜駆動電圧を選択するスイッチ回路＞
項１のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するスイッチ回路（３１０，３１０Ａ）を有し、前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対する可変設定を容易に実現することができる。

〔３〕＜駆動電圧と出力抵抗値を選択するスイッチ回路＞
項１のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記駆動回路は、複数の駆動電圧（ＶＬ，ＧＮＤ，ＶＨ）の中から所要の駆動電圧を選択するとともに駆動電圧の出力抵抗値（Ｒ）を選択するスイッチ回路（３１０）を有し、前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対して波形の変化点及び波形の傾きを細かく設定することができる。

〔４〕＜グランド、正、負電圧の選択＞
項３のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記スイッチ回路（３１０）は、グランド電圧（ＧＮＤ）、前記グランド電圧に対する正電圧（ＶＨ）、又は前記グランド電圧に対する負電圧（ＶＬ）を任意に選択して前記Ｙ電極に出力する複数の第１スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）と、前記正電圧又は負電圧を任意に選択して抵抗素子（Ｒ）経由で前記Ｙ電極に出力する複数の第２スイッチ（ＳＷ４，ＳＷ５）と、を有する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対して波形の変化点及び波形の傾きを細かく設定することが容易になる。

〔５〕＜オーバードライブ＞
項２のタッチセンサパネルコントローラにおいて、前記スイッチ回路（３１０Ａ）は、順次低レベルから高レベルに向かう第１電圧（ＶＬＬ）、第２電圧（ＶＬ）、第３電圧及（ＶＨ）び第４電圧（ＶＨＨ）を選択する複数のスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）を有し、前記制御回路は、駆動パルスのパルス周期単位で、順次第２電圧選択、第４電圧選択、第３電圧選択及び第１電圧選択を制御する。

これによれば、パルス波形の立ち上がりでは第３電圧を超えて第４電圧に至るオーバードライブ波形を形成して第３電圧に戻り、パルス波形の立ち下がりでは第２電圧を下回る第１電圧に至るオーバードライブ波形を形成して第２電圧に戻るパルス波形を生成することができる。特に駆動波形がＹ電極を一方から伝播するとき電極の遅延成分によって伝播信号の変化の鈍りが徐々に大きくなるが、オーバードライブ波形によってその鈍りの度合いが緩和され、Ｙ電極に沿った位置に拘わらず、ノイズの影響を均一化することができる。ノイズの影響の均一化はノイズによる不所望な影響の緩和に資することができる。

〔６〕＜制御レジスタ＞
項２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書き換え可能に波形モードが設定される制御レジスタ（３２０）を有する。

れこれによれば波形モードの設定を容易に行うことができる。

〔７〕＜制御用のマイクロプロセッサ＞
項６のタッチセンサパネルコントローラは、前記制御レジスタに対する波形モードの設定と前記検出回路による検出結果を利用したデータ処理を行なうマイクロプロセッサ（５）を更に有する。

これによればデータプロセッサのソフトウェアを介して波形モードの設定を容易に行うことができる。

〔８〕＜立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定される駆動パルス信号＞
本発明の別に実施の形態に係るタッチ検出装置は、複数のＹ電極及びＸ電極によって複数の交点容量が形成されたタッチセンサパネル（１）と、前記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Ｙ電極とＸ電極の交点毎の容量値を前記Ｘ電極経由で計測するタッチセンサパネルコントローラ（３）と、前記タッチセンサパネルコントローラから転送される前記Ｙ電極とＸ電極の交点毎の容量値の分布データに基づいてデータ処理を行なうマイクロプロセッサ（５）と、を有する。前記タッチセンサパネルコントローラは、前記データプロセッサから指示された波形モードに基づいて立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号を出力してＹ電極を駆動する。

これによれば、ノイズの影響を受ける液晶ディスプレイなどの特性に応じて駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形を可変可能に設定することができるので、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができる。

〔９〕＜駆動電圧を選択するスイッチ回路＞
項８のタッチ検出装置において、前記タッチセンサパネルコントローラは、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するスイッチ回路（３１０，３１０Ａ）を有し、前記マイクロプロセッサから指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対する可変設定を容易に実現することができる。

〔１０〕＜駆動電圧と出力抵抗値を選択するスイッチ回路＞
項８のタッチ検出装置において、前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するとともに駆動電圧の出力抵抗値を選択するスイッチ回路（３１０）を有し、前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対して波形の変化点及び波形の傾きを細かく設定することができる。

〔１１〕＜グランド、正、負電圧の選択＞
項１０のタッチ検出装置において、前記スイッチ回路（３１０）は、グランド電圧、前記グランド電圧に対する正電圧、又は前記グランド電圧に対する負電圧を任意に選択して前記Ｙ電極に出力する複数の第１スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）と、前記正電圧又は負電圧を任意に選択して抵抗素子経由で前記Ｙ電極に出力する複数の第２スイッチ（ＳＷ４、ＳＷ５）と、を有する。

これによれば、駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形に対して波形の変化点及び波形の傾きを細かく設定することが容易になる。

〔１２〕＜オーバードライブ＞
項９のタッチ検出装置において、前記スイッチ回路（３１０Ａ）は、順次低レベルから高レベルに向かう、第１電圧、第２電圧、第３電圧及び第４電圧を選択する複数のスイッチ（ＳＷ１１〜ＳＷ１４）を有する。前記タッチセンサパネルコントローラは、駆動パルスのパルス周期単位で、順次第２電圧選択、第４電圧選択、第３電圧選択及び第１電圧選択を制御する。

これによれば、パルス波形の立ち上がりでは第３電圧を超えて第４電圧に至るオーバードライブ波形を形成して第３電圧に戻り、パルス波形の立ち下がりでは第２電圧を下回る第１電圧に至るオーバードライブ波形を形成して第２電圧に戻るパルス波形を生成することができる。特に駆動波形がＹ電極を一方から伝播するとき電極の遅延成分によって伝播信号の変化の鈍りが徐々に大きくなるが、オーバードライブ波形によってその鈍りの度合いが緩和され、Ｙ電極に沿った位置に拘わらず、ノイズの影響を均一化することができる。ノイズの影響の均一化はノイズによる不所望な影響の緩和に資することができる。

〔１３〕＜制御レジスタ＞
項８のタッチ検出装置において、前記タッチセンサパネルコントローラは書き換え可能に波形モードが設定される制御レジスタ（３２０）を有し、前記マイクロプロセッサは、前記制御レジスタに対する波形モードの設定を行なう。

これによれば波形モードの設定を容易に行うことができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

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。

タッチセンサパネルコントローラ３は、制御用のマイクロプロセッサとしての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を駆動してその交点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。ここでは、サブシステム用のマイクロプロセッサとは、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。

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。

サブシステム用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用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。

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の隙間に交点の容量が形成される。即ちＸ電極Ｘ１〜ＸＮとＹ電極Ｙ１〜ＹＭの交点に容量（交点容量）が形成される。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭは電極の配列順にパルス電圧が印加されて駆動される。

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は例えば電極の配列順にパルスが印加されて駆動される。

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。

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。要するに交点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用のマイクプロセッサ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。

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。

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、交点容量としての交点容量Ｃｘｙが形成される。

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。

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の交流駆動電圧が入力される。尚、図６において駆動パルス信号はＹ電極１本あたり例えば９回パルス変化されている。

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、指でタッチすると対応する交点の容量は交点容量Ｃｘｙに対して容量値Ｃｆだけ減少するため、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は非タッチの場合に比べて高くなる。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。

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。

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には線順次でゲートパルスが入力される。

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。

次に駆動回路３００によるＹ電極の駆動パルス波形について説明する。図６及び図７に示されたＹ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動波形は便宜上単なる矩形波形で図示されているが、実際には、その駆動波形は立ち上がりと立ち下がりの途中波形が可変可能に制御される。その制御は、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ＣＲＥＧ３２０に設定する波形モードに従ってシーケンス制御回路３０８が制御信号Ｃｓｉｇ１で制御する。

ここで、駆動波形の立ち上がりと立ち下がりの途中波形を可変にするとは、例えば図１１に示される実線に対して破線のように波形の傾きと傾きの中間電圧Ｖ１，Ｖ２とを可変にすること、また、図１２に例示される破線のように、波形の傾きとの切り替えタイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３を可変にすること、などとされる。

図１３には駆動回路における出力波形の可変選択部の構成例が示される。特に制限されないが、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭ毎に可変選択部３１０が配置され、夫々の可変選択部３１０には駆動電圧としてグランド電圧ＧＮＤ、前記グランド電圧ＧＮＤに対する正電圧ＶＨ、及び前記グランド電圧ＧＮＤに対する負電圧ＶＬが共通に供給される。負電圧ＶＬ及び正電圧ＶＨは、特に制限されないが、前記波形モードに応じて決定される可変電圧である。

可変選択部３１０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５と抵抗素子Ｒを有し、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の内の一つで選択された駆動電圧をそのまま対応するＹ電極に供給し、或いはスイッチＳＷ４又はＳＷ５で選択された駆動電圧を抵抗素子Ｒを介して対応するＹ電極に供給する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ５はクロック信号ＳＣＫ１〜ＳＣＫ５によって択一的に選択される。クロック信号ＳＣＫ１〜ＳＣＫ５は制御レジスタ３２０に設定された波形モードに応じてシーケンス制御回路３０８が生成する。例えば、シーケンス制御回路３０８はそのタイマカウンタ機能又はＰＷＭ（Pulse-width modulation）機能を用いてクロック信号ＳＣＫ１〜ＳＣＫ５を生成することができる。

図１４には可変選択部３１０を介して生成されるパルス波形の一例が示される。ここでは駆動信号の波高値はＶＨ−ＶＬであり、パルス周期ごとに、時刻ｔ０でＶＬ選択からＧＮＤ選択に切り替え、時刻ｔ１でＧＮＤ選択からＶＨ選択に切り替え、時刻ｔ２でＶＨ選択からＧＮＤ選択に切り替え、時刻ｔ３でＧＮＤ選択からＶＬ選択に切り替える制御が行われることによって、図示の波形が形成される。電圧ＶＬ，ＧＮＤ，ＶＨの選択タイミングを切り替えることにより、また電圧ＶＬ，ＶＨの値を変更することにより種々の波形を選択する事ができる。更に立ち上がり波形と立下り波形の傾きは、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を選択する場合に比べてスイッチＳＷ４、ＳＷ５を選択する方が大きくなる。特に図１４の例では、立ち上がりのときには時刻ｔ１でスイッチＳＷ４が選択されて傾きが小さくされ、立下り時には時刻ｔ３でスイッチＳＷ５が選択されて傾きが小さくされている。また、立ち上がりのときに時刻ｔ１でスイッチＳＷ１を選択して途中でスイッチＳＷ４に切り替えることによってパルス形状の変化を更に緩やかにし、同じく立下り時に時刻ｔ３でスイッチＳＷ３を選択して途中でスイッチＳＷ５に切り替えることによってパルス形状の変化を更に緩やかにすることも可能である。

図１５はＹ電極の駆動波形が液晶ディスプレイパネル２に与える影響を模式的に示す。ＲｙはＹ電極Ｙｎの分布配線抵抗、Ｃｘｙは前記交点容量である。Ｃｃｐは液晶ディスプレイパネル２とタッチセンサパネル１との分布結合容量を意味する。例えばＹ電極Ｙｎがその起端から図１４のパルス波形ＤＷ０を持つ駆動パルスで駆動されると、そのパルス波形はＹ電極Ｙｎの終端に近着くほど、ＤＷ１，ＤＷ２，Ｄｗ３のように徐々に鈍りが大きくなる。このパルス波形は分布結合容量Ｃｃｐを介して液晶ディスプレイパネル２にノイズ波形ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３として伝播される。図１５の波形からも明らかなように、駆動パルスのパルス波形は立ち上がりときにはその途中から傾きが小さくされ、立下り時にはその途中から傾きが小さくされているので、ノイズ波形ＮＷ1〜ＮＷ３は小さく抑えられ、且つ、ノイズ波形ＮＷ1〜ＮＷ３相互の大きさの差も小さくされる。

したがって、ノイズの影響を受ける液晶ディスプレイパネル２などの特性に応じて駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形を可変可能に設定することができるので、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響を緩和することができる。

これに対して図１９に例示されるようにＹ電極に対する駆動パルス波形を正電圧ＶＨとグランド電圧ＧＮＤだけで生成する場合には、そのパルス波形は図２０に例示されるような単なる矩形パルス波形とされる。パルス波形ＤＷ２０がＹ電極Ｙｎの起端から順次伝播されたパルス波形ＤＷ２１，ＤＷ２２，ＤＷ２３は分布結合容量Ｃｃｐを介して液晶ディスプレイパネル２にノイズ波形ＮＷ２１，ＮＷ２２，ＮＷ２３として与えられることになるが、図２１の波形からも明らかなように、駆動パルスのパルス波形ＤＷ２０は図１５の場合と違い単なる矩形のパルス波形であるから、Ｙ電極Ｙｎの駆動源に近いほどノイズ波形の波高値が大きくなり、さらにＹ電極Ｙｎの両端に位置してそのノイズ波形ＮＷ１１とＮＷ２３に大きな差を生ずる。このように一つの液晶ディスプレイパネルに与えられるノイズ波形の分布が場所によって大きく相違し、しかもその最大値も大きくなると、液晶ディスプレイパネルの表示状態に大きな斑を生じ、表示性能が著しく劣化すると考えられる。本実施の形態のタッチセンサパネルコントローラ３を用いる場合には前述より明らかなように液晶ディスプレイパネル２に対するそのようなノイズの影響を緩和さらには抑制することができる。

次に駆動回路３００の変形例に係る駆動回路３００Ａについて説明する。

図１６には駆動回路３００Ａにおける出力波形の可変選択部の別の構成とこれに用いる電源回路の構成が例示される。特に制限されないが、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭ毎に可変選択部３１０Ａが配置され、夫々の可変選択部３１０Ａには、順次低レベルから高レベルに向かう、電圧ＶＬＬ，ＶＬ，ＶＨ，ＶＨＨが共通に供給される。

電圧ＶＬＬ，ＶＬ，ＶＨ．ＶＨＨは、特に制限されないが、前記波形モードに応じて決定される可変電圧であり、電源回路３３０で生成される。例えば電圧ＶＨＨは、基準電圧Ｖｒｅｆを非反転入力端子（＋）に入力し、反転入力端子（−）にはその出力が可変抵抗回路３４１と抵抗素子３５１によって分圧されて帰還され、可変抵抗回路３４１の設定抵抗値に応じた正の高電圧を出力するオペアンプ３３１によって形成される。電圧ＶＨは、基準電圧Ｖｒｅｆを非反転入力端子（＋）に入力し、反転入力端子（−）にはその出力が可変抵抗回路３４２と抵抗素子３５２によって分圧されて帰還され、可変抵抗回路３４２の設定抵抗値に応じた正の電圧を出力するオペアンプ３３２によって形成される。電圧ＶＬは、グランド電圧ＧＮＤを非反転入力端子（＋）に入力し、反転入力端子（−）にはその出力が基準電圧Ｖｒｅｆとの間で可変抵抗回路３４３と抵抗素子３５３によって分圧されて帰還され、可変抵抗回路３４３の設定抵抗値に応じた負の電圧を出力するオペアンプ３３３によって形成される。電圧ＶＬＬは、グランド電圧ＧＮＤを非反転入力端子（＋）に入力し、反転入力端子（−）にはその出力が基準電圧Ｖｒｅｆとの間で可変抵抗回路３４４と抵抗素子３５４によって分圧されて帰還され、可変抵抗回路３４４の設定抵抗値に応じた負の低電圧を出力するオペアンプ３３４によって形成される。

可変選択部３１０Ａは、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４を有し、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４の内の一つで選択された駆動電圧が対応するＹ電極に供給される。スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４はクロック信号ＳＣＫ１１〜ＳＣＫ１４によって択一的に選択される。クロック信号ＳＣＫ１１〜ＳＣＫ１４は制御レジスタ３２０に設定された波形モードに応じてシーケンス制御回路３０８が生成する。例えば、シーケンス制御回路３０８はそのタイマカウンタ機能又はＰＷＭ（Pulse-width modulation）機能を用いてクロック信号ＳＣＫ１１〜ＳＣＫ１４を生成することができる。

図１７には可変選択部３１０Ａ及び電源回路３３０を介して生成されるパルス波形の一例が示される。ここでは駆動信号の波高値はＶＨＨ−ＶＬＬであり、パルス周期ごとに、時刻ｔ０でＶＬ選択からＶＨＨ選択に切り替え、時刻ｔ１でＶＨＨ選択からＶＨ選択に切り替え、時刻ｔ２でＶＨ選択からＶＬＬ選択に切り替え、時刻ｔ３でＶＬＬ選択からＶＬ選択に切り替える制御が行われることによって、図示の波形が形成される。電圧ＶＬ，ＶＨＨ，ＶＨ，ＶＬＬの選択タイミングを切り替えることにより、また可変抵抗回路３４１〜３４４の抵抗値設定を変更することにより種々の波形を選択する事ができる。特に図１７の例では、立ち上がりのときには電圧ＶＬから電圧ＶＨＨにオーバードライブした後に電圧ＶＨに安定化させ、立下り時には電圧ＶＨから電圧ＶＬＬにオーバードライブした後に電圧ＶＬに安定化させるオーバードライブが行なわれている。

図１８はＹ電極の駆動波形が液晶ディスプレイパネル２に与える影響を模式的に示す。ＲｙはＹ電極Ｙｎの分布配線抵抗、Ｃｘｙは前記交点容量である。Ｃｃｐは液晶ディスプレイパネル２とタッチセンサパネル１との分布結合容量を意味する。例えばＹ電極Ｙｎがその起端から図１８のパルス波形ＤＷ１０を持つ駆動パルスで駆動されると、そのパルス波形はＹ電極Ｙｎの終端に近着くほど、ＤＷ１１，ＤＷ１２，Ｄｗ１３のように徐々に鈍りが大きくなる。ただし、その鈍りは、上記オーバードライブにより図１５よりも緩やかである。このパルス波形は分布結合容量Ｃｃｐを介して液晶ディスプレイパネル２にノイズ波形ＮＷ１１，ＮＷ１２，ＮＷ１３として伝播される。図１８の波形からも明らかなように、Ｙ電極Ｙｎがオーバードライブ駆動され、その結果として、Ｙ電極Ｙｎの伝播波形は単なる矩形よりも鈍りが小さくされ、しかもその鈍りの相違はＹ電極Ｙｎの両端で圧縮される。したがって、ノイズ波形ＮＷ１１〜ＮＷ１３は全体的に大きくなっても、ノイズ波形ＮＷ１１〜ＮＷ１３相互の大きさの差は図１５に比べても、また、図２１に比べても小さくされる。

このように、ノイズの影響を受ける液晶ディスプレイパネル２などの特性に応じてＹ電極の駆動パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりの途中波形を可変可能に設定することができると共にオーバードライブ駆動を行なうので、Ｙ電極に対するパルス駆動電圧の立ち上がり及び立ち下がりに起因するノイズの影響をＹ電極に沿って均一化することを可能にする。即ち、一つの液晶ディスプレイパネルに与えられるノイズ波形の分布が場所によって均一化されれば、仮にノイズ波高値が大きくても、液晶ディスプレイパネルの表示状態に大きな斑を生ずることはなく、この点で、表示性能の著しく劣化を抑制することが可能になる。

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。

例えば、タッチセンサパネルコントローラはサブシステム用のマイクロプロセッサを同一半導体チップに備えてシングルチップで構成されてもよい。また、タッチセンサパネルコントローラはサブシステム用のデータプロセッサとしてのマイクロプロセッサのほかに液晶ディスプレイドライバを同一半導体チップに備えてシングルチップで構成されてもよい。また、タッチセンサパネルコントローラは液晶ディスプレイドライバを同一半導体チップに備えてシングルチップで構成されてもよい。

また、ＡＤ変換回路をＸ電極毎に設けてもよい。その場合にはサンプルホールド回路及びセレクタは不要である。また、Ｙ電極を駆動するパルス波形は上記波形に限定されず適宜変更可能であり、それに用いる駆動電圧の種類についても適宜変更可能である。また、スイッチ回路としての可変選択部３１０，３１０ＡはＹ電極毎に配置したが、Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭに共通化して一つ設け、選択部で選択された電圧を供給するＹ電極をセレクタで選択するようにしてもよい。

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
Ｃｘｙ 交点容量
３００，３００Ａ 駆動回路
３０１ 検出回路としての積分回路（ＩＮＴＧＲ）
３０８ シーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）
３２０ 制御レジスタ
３１０ 可変選択部
ＧＮＤ グランド電圧
ＶＨ 正電圧
ＶＬ 負電圧
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ
Ｒ 抵抗素子
ＳＣＫ１〜ＳＣＫ５ クロック信号
３１０Ａ 可変選択部
ＶＬＬ，ＶＬ，ＶＨ，ＶＨＨ 順次低レベルから高レベルに向かう電圧
３３０ 電源回路
３４１〜３４４ 可変抵抗回路
３５１〜３５４ 抵抗素子
３３１〜３３４ オペアンプ

Claims (13)

1. 複数のＹ電極及びＸ電極によって複数の交点の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、
   前記交点の容量の容量値を前記Ｘ電極を介して計測する検出回路と、
   前記駆動回路及び検出回路を制御する制御回路と、を有し、
   前記駆動回路は前記制御回路による制御に基づいて立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号をＹ電極に出力する、タッチセンサパネルコントローラ。
2. 前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するスイッチ回路を有し、
   前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する、請求項１記載のタッチセンサパネルコントローラ。
3. 前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するとともに駆動電圧の出力抵抗値を選択するスイッチ回路を有し、
   前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する、請求項１記載のタッチセンサパネルコントローラ。
4. 前記スイッチ回路は、グランド電圧、前記グランド電圧に対する正電圧、又は前記グランド電圧に対する負電圧を任意に選択して前記Ｙ電極に出力する複数の第１スイッチと、前記正電圧又は負電圧を任意に選択して抵抗素子経由で前記Ｙ電極に出力する複数の第２スイッチと、を有する、請求項３記載のタッチセンサパネルコントローラ。
5. 前記スイッチ回路は、順次低レベルから高レベルに向かう第１電圧、第２電圧、第３電圧及び第４電圧を選択する複数のスイッチを有し、
   前記制御回路は、駆動パルスのパルス周期単位で、順次第２電圧選択、第４電圧選択、第３電圧選択及び第１電圧選択を制御する、請求項２記載のタッチセンサパネルコントローラ。
6. 前記制御回路は書き換え可能に波形モードが設定される制御レジスタを有する、請求項２記載のタッチセンサパネルコントローラ。
7. 前記制御レジスタに対する波形モードの設定と前記検出回路による検出結果を利用したデータ処理を行なうマイクロプロセッサを更に有する、請求項６記載のタッチセンサパネルコントローラ。
8. 複数のＹ電極及びＸ電極によって複数の交点容量が形成されたタッチセンサパネルと、
   前記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Ｙ電極とＸ電極の交点毎の容量値を前記Ｘ電極経由で計測するタッチセンサパネルコントローラと、
   前記タッチセンサパネルコントローラから転送される前記Ｙ電極とＸ電極の交点毎の容量値の分布データに基づいてデータ処理を行なうデータプロセッサと、を有するタッチ検出装置であって、
   前記タッチセンサパネルコントローラは、前記マイクロプロセッサから指示された波形モードに基づいて立ち上がり及び立ち下がりの途中波形が可変可能に設定された駆動パルス信号を出力してＹ電極を駆動する、タッチ検出装置。
9. 前記タッチセンサパネルコントローラは、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するスイッチ回路を有し、前記マイクロプロセッサから指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する、請求項８記載のタッチ検出装置。
10. 前記駆動回路は、複数の駆動電圧の中から所要の駆動電圧を選択するとともに駆動電圧の出力抵抗値を選択するスイッチ回路を有し、
    前記制御回路は、指示された波形モードに従って前記スイッチ回路のスイッチ制御信号を生成する、請求項８記載のタッチ検出装置。
11. 前記スイッチ回路は、グランド電圧、前記グランド電圧に対する正電圧、又は前記グランド電圧に対する負電圧を任意に選択して前記Ｙ電極に出力する複数の第１スイッチと、前記正電圧又は負電圧を任意に選択して抵抗素子経由で前記Ｙ電極に出力する複数の第２スイッチと、を有する、請求項１０記載のタッチ検出装置。
12. 前記スイッチ回路は、順次低レベルから高レベルに向かう、第１電圧、第２電圧、第３電圧及び第４電圧を選択する複数のスイッチを有し、
    前記タッチセンサパネルコントローラは、駆動パルスのパルス周期単位で、順次第２電圧選択、第４電圧選択、第３電圧選択及び第１電圧選択を制御する、請求項９記載のタッチ検出装置。
13. 前記タッチセンサパネルコントローラは書き換え可能に波形モードが設定される制御レジスタを有し、
    前記マイクロプロセッサは、前記制御レジスタに対する波形モードの設定を行なう、請求項８記載のタッチ検出装置。

Images