JP2015135706A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a touch sensor panel controller and a semiconductor device using the same, and relates to a technique effectively applied to, for example, a liquid crystal display panel unit in which a touch sensor panel unit is incorporated.
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。
A touch sensor panel corresponding to a multi-point touch by a mutual capacitance method is arranged such that, for example, a Y electrode as a drive electrode and an X electrode as a detection electrode are orthogonal to each other with a dielectric interposed therebetween, and a capacitance (intersection capacitance) at each intersection. ) Is configured. When there is a finger or hand capacitance in the vicinity of the intersection capacitance, the mutual capacitance of the node decreases by the combined capacitance of the finger or hand. In order to detect at which intersection capacitance the change in mutual capacitance occurs, the touch sensor panel controller performs pulse-by-pulse charging operation by sequentially driving the drive electrodes, and the change in the charge charge is detected by each detection electrode. The signal detected according to the change in the mutual capacitance of the intersection capacitances arranged in matrix is obtained by sequentially repeating the operation detected from (1). For example,
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。
The present inventor has studied the noise source of the detection circuit in the touch sensor panel controller. When a finger touches the touch sensor panel, the capacitance change of the intersection capacitance is about 1 pF at most. In order to accurately determine the presence or absence of the change from the X electrode signal, it is necessary to block the influence of noise from the surroundings. Become. In a portable terminal such as a PDA (Personal Digital Assistant), the touch sensor panel is overlaid on the surface of the liquid crystal display.
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。 An object of the present invention is to provide a touch sensor panel that can improve detection sensitivity by contact relatively easily.
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。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of relatively easily improving detection sensitivity due to contact with a touch sensor panel in relation to display driving of a display panel.
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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
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。 That is, as a first mode, the touch sensor panel controller is driven by applying an AC drive signal having a low level as a negative voltage to the drive electrodes of the touch sensor panel.
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。 As a second form, the change timing of the drive waveform for the drive electrode of the touch sensor panel is shifted from the change timing of the drive waveform for the scan electrode of the display.
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。 As a third mode, the touch sensor panel controller generates a drive voltage for driving the drive electrodes of the touch sensor panel by a charge pump that synchronizes with the clock signals of a plurality of phases, and the clock of the plurality of phases is generated every time AC pulse driving for the drive electrodes. Initialize the signal.
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。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
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。 That is, the detection sensitivity due to contact can be improved relatively easily.
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。 The detection sensitivity due to contact with the touch sensor panel can be improved relatively easily in relation to the display drive of the display panel.
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. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.
〔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。
[1] <Low level of AC drive pulse for TP is negative voltage>
A touch sensor panel controller (3) according to a representative embodiment of the present invention includes a touch sensor panel in which capacitors are formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes (Y1 to YM) and X electrodes (X1 to XN). A drive circuit (300) for driving the Y electrode, a detection circuit (301) for detecting a capacitance value of the capacitance at the intersection by inputting a signal from the X electrode, and controlling the drive circuit and the detection circuit And a control unit (308). The drive circuit applies a pulsed AC drive voltage with a low level being a negative voltage to the Y electrode.
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。 According to this, by driving the Y electrode with a high-voltage pulsed AC drive voltage, the amount of charge accumulated in the capacitance at the intersection is increased by one pulse drive, so that the signal component can be enlarged and high S / N ratio can be obtained. Further, by setting the low level of the AC drive voltage to a negative voltage, it becomes possible to easily obtain a high voltage by using an operation power source of a circuit that uses a negative voltage as the drive voltage, for example, a display panel.
〔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。
[2] <Negative voltage level selectable from outside>
In the touch sensor panel controller according to
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。 According to this, when it is assumed that the touch sensor panel controller is disposed in the vicinity of another circuit such as a display driver, for example, the AC drive voltage becomes noise given to the other circuit and the other It is possible to select an optimum level of negative voltage in consideration of both resistance to noise given from the circuit.
〔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。
[3] <Voltage of AC driving pulse of TP in consideration of LCD driving voltage>
A semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes a touch sensor panel controller (3) and a display driver (4). The touch sensor panel controller drives the Y electrode of the touch sensor panel (1) in which capacitors (Cxy) are formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes (Y1 to YM) and X electrodes (X1 to XN). A signal is input from the X electrode, and the capacitance value of the capacitance at the intersection is detected. The display driver supplies a display driving voltage to an active matrix display panel (2) in which display cells are arranged at intersections between the plurality of scanning electrodes (G1 to G640) and the signal electrodes (D1 to D1440). The touch sensor panel controller includes a drive circuit (300) that applies a pulsed AC drive voltage having a negative low level to the Y electrode.
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。 According to this, by driving the Y electrode with a high-voltage pulsed AC drive voltage, the amount of charge accumulated in the capacitance at the intersection is increased by one pulse drive, so that the signal component can be expanded and the S / N ratio is high. Can be obtained. Further, by setting the low level of the AC drive voltage to a negative voltage, it is possible to easily obtain a high voltage for AC drive by diverting the operation power supply of a circuit that uses a negative voltage as the drive voltage, such as a display driver. become.
〔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。
[4] <Applying voltage from display driver booster circuit to AC drive voltage>
In the semiconductor device according to
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。 According to this, by using the boost voltage of the display driver, AC drive can be easily performed without providing a dedicated boost circuit for the touch sensor panel controller or without providing a drive voltage supply circuit outside. The voltage can be obtained.
〔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。
[5] <Negative voltage level selectable from outside>
The touch sensor panel controller according to
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。 According to this, it is possible to select an optimum level of negative voltage in consideration of the magnitude of noise given to the display driver by the AC drive voltage and the resistance against noise given from the display driver.
〔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。
[6] <Single chip or multi chip>
In the semiconductor device according to
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。 The multi-chip configuration increases the selection range of the touch sensor panel controller and the display driver for the touch sensor panel and the display panel to be controlled, and the single-chip configuration contributes to downsizing.
〔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18参照)。
[7] <Preventing interference between Y electrode drive waveform of TP and scan electrode drive waveform of display panel>
A semiconductor device according to still another embodiment of the present invention includes a touch sensor panel controller (3) and a display driver (4). The touch sensor panel controller drives the Y electrodes of the touch sensor panel (1) in which capacitors (Cxy) are formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes (Y1 to YM) and X electrodes (X1 to XN). A signal is input from the X electrode to detect a capacitance value of the capacitance at the intersection. The display driver supplies a display driving voltage to an active matrix display panel (2) in which display cells are arranged at intersections between the plurality of scanning electrodes (G1 to G640) and the signal electrodes (D1 to D1440). The touch sensor panel controller has a first drive circuit (300) for applying a first pulse waveform to the Y electrode, and the display driver applies a second pulse waveform to the scan electrode of the liquid crystal display panel. A second drive circuit (AMPvf) to be applied is included. The first driving circuit and the second driving circuit have a high level period of the first pulse waveform within a high level period of the second pulse waveform, and a high level width of the first pulse waveform. It is made smaller than the high level width of the second pulse waveform (see FIG. 18).
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。 According to this, in the control by the touch sensor panel controller, when paying attention to the voltage change timing of the scan electrode of the display panel, the Y electrode is set to the non-pulse driving period, that is, the non-detection period (charge period) by the X electrode. Therefore, the noise caused by the voltage change of the scan electrode does not affect the X electrode detection operation performed during the Y electrode pulse drive period. In the control by the display driver, paying attention to the voltage change timing of the Y electrode of the touch sensor panel, the falling timing of the drive pulse (first pulse waveform) of the Y electrode scans the signal voltage applied to the display cell. Since the driving pulse (second pulse waveform) of the electrode is shifted from the falling timing, noise caused by the voltage change of the Y electrode does not affect the signal voltage determined in the display cell. In short, it is possible to avoid a situation in which the touch detection capability using the touch sensor panel controller is reduced or the display performance of the display driver is deteriorated.
〔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)。
[8] <Control of TP Y electrode drive waveform based on display panel drive timing reference>
In the semiconductor device according to
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。 According to this, since the second pulse waveform is used as a reference, the first pulse waveform corresponding to the second pulse waveform can be easily generated.
〔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。
[9] <Setting of change timing for drive pulse waveform of scan electrode>
In the semiconductor device according to
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。 According to this, the first pulse waveform with respect to the second pulse waveform can be easily determined using the parameters.
〔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。
[10] <Initialize charge pump charge clock for each Y electrode>
In the touch sensor panel controller (3A) according to yet another embodiment of the present invention, capacitors (Cxy) are formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes (Y1 to YM) and X electrodes (X1 to XN). A drive circuit (300) for driving the Y electrode of the touch sensor panel (1), a detection circuit (301) for inputting a signal from the X electrode to detect a capacitance value of the capacitance at the intersection, the drive circuit, And a booster circuit (309) for generating a power supply voltage for operating the detection circuit. The drive circuit applies a plurality of pulse waveforms to the Y electrodes to drive the Y electrodes. The booster circuit performs a charge pump operation in synchronization with a pulse change of the charge clock signals (CCK1 to CCK4) of a plurality of phases. The multi-phase charge clock signals are initialized in drive cycle units (YNSCAN_ST) based on a plurality of pulse waveforms for each Y electrode.
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。 According to this, since the number of clock changes of the charge clock signal of a plurality of phases that determines the number of charge pump operations of the booster circuit becomes constant every constant pulse drive period for the Y electrode, noise due to the boost operation of the booster circuit The amount of superimposing is constant every time, and it is possible to prevent the touch detection accuracy from being lowered due to noise variations. When a boost circuit of a simple feedback control mode is used, the number of charge pump operations that occur every fixed pulse drive period for the Y electrode becomes indefinite and is affected by noise variations.
〔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。
[11] <Initialization of counter for generating charge clock>
In the touch sensor panel controller according to
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。 According to this, generation and initialization of a required charge clock signal can be easily realized by using the counter.
〔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。
[12] <Initialize charge pump charge clock for each Y electrode>
A semiconductor device according to still another embodiment of the present invention includes a touch sensor panel controller (3), a display driver (4), and a booster circuit (700). The touch sensor panel controller drives the Y electrodes of the touch sensor panel (1) in which capacitors (Cxy) are formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes (Y1 to YM) and X electrodes (X1 to XN). A detection circuit (301) that detects a capacitance value of the capacitance at the intersection by inputting a signal from the drive circuit (300) and the X electrode. The display driver supplies a display driving voltage to an active matrix display panel (2) in which display cells are arranged at intersections of a plurality of scanning electrodes (G1 to G640) and signal electrodes (D1 to D1440). The drive circuit applies a plurality of pulse waveforms to the Y electrodes to drive the Y electrodes. The booster circuit generates a power supply voltage for operating the drive circuit, the detection circuit, and the display driver, and performs a charge pump operation in synchronization with a pulse change of a plurality of charge clock signals (CCK1 to CCK4). . The multi-phase charge clock signals are initialized in drive cycle units (YNSCAN_ST) by a plurality of pulses for each Y electrode.
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。
According to this, there exists an effect similar to
〔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。
[13] <Initialization of counter for generating charge clock>
これによれば項11と同様の作用効果を有する。 According to this, it has the same effect as the item 11.
2.実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.
≪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。
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FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a display and input device to which the present invention is applied. The display and input device shown in FIG. 1 constitutes a part of a portable terminal such as a PDA or a mobile phone, and includes a touch sensor panel (TP) 1, a liquid crystal display panel (DSP) 2 as a display panel, and a touch sensor panel controller. (TPC) 3 and a liquid crystal driver (DSPD) 4 as a display driver.
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。
The touch
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。
The
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。
The
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。
FIG. 2 illustrates an electrode configuration of the touch sensor panel. The
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。
FIG. 3 illustrates an electrode configuration of the
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。
FIG. 4 illustrates the overall configuration of the touch
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。
The
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。
The
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。
FIG. 5 shows an example of an equivalent circuit of the
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。
The
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。 FIG. 6 shows an example of an input waveform to the Y electrodes Y1 to YM. As illustrated in the figure, an AC drive voltage is input to the Y electrodes Y1 to YM in the form of pulses in the order of electrode arrangement. Here, for the sake of convenience, an example in which the AC drive voltage is changed by nine pulses per Y electrode is shown.
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。
FIG. 7 illustrates the input pulse voltage to the Y electrodes Y1 to YM and the timing of the detection operation by the
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。
FIG. 8 illustrates an equivalent circuit of the liquid
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。 FIG. 9 illustrates input waveforms to the gate electrodes G1 to G640. Gate pulses are input to the gate electrodes G1 to G640 in the order of electrode arrangement.
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。 FIG. 10 illustrates timing waveforms of the gate pulse applied to the gate electrode and the gradation voltage applied to the drain electrode. For example, a gate pulse with an amplitude Vg is input to the gate electrode G1, and the TFT switch on the gate electrode G1 is turned on. Thereafter, the gradation voltage VDR1 is applied from the drain electrode D1 to the selected liquid crystal pixel electrode S through the TFT switch. The input voltage of the liquid crystal pixel electrode S is determined at the timing when the gate pulse falls. A reference voltage is applied to the common electrode COM, and after the TFT switch is turned off, the reference voltage COM and the gradation voltage VDR1 are held in the liquid crystal capacitor LCD for one frame to define display luminance.
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。
FIG. 11 illustrates drive waveforms for the gate electrode and the drain electrode of the
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。
FIG. 12 illustrates the correspondence between register values and voltages when the drive pulse voltage of the Y electrode is made variable by register setting. Here, an example of a register for setting a low level VYL and a voltage level among drive pulses of an AC drive voltage for driving the Y electrode is shown. The high level VYH of the drive pulse is fixed at 9V, for example, and the low level VYL of the drive pulse can be set programmable by a 2-bit register VGLVL. The register VGLVL is configured as a part of the control register (CREG) 320 provided in the
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。
If it is in the above-mentioned voltage range, the touch
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。
Furthermore, as illustrated in FIGS. 11 and 12, the high voltage drive pulse of the Y electrode having a potential difference of 24 V at the maximum can be expected to have a high S / N ratio for the
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。
FIG. 13 illustrates a power supply system to the
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。
FIG. 16 shows an example of a touch
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。
FIG. 15 illustrates a
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。
FIG. 17 shows a specific example of the
≪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。
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Next, as
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。 FIG. 18 illustrates the relationship between the drive waveform of the liquid crystal display panel and the Y electrode drive pulse waveform of the touch sensor panel.
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。 In the control of the touch sensor panel, attention is paid to the voltage change timing of the gate electrode and the drain electrode of the liquid crystal display, and the X electrode is controlled to transit to the non-detection period (VHSP charge period) at that timing. In the control of the liquid crystal display, paying attention to the voltage change timing of the Y electrode of the touch sensor panel, the falling timing of the Y electrode drive pulse is a certain period before the gate pulse falling timing at which the gradation voltage is determined. Set to be.
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。
According to the above timing relationship, the high level period of the drive pulse waveform (first pulse waveform) of the Y electrodes Y1 to YM is within the high level period of the gate electrodes G1 to G640 (second pulse waveform), and the first The high level width of the first pulse waveform is made smaller than the high level width of the second pulse waveform. According to this, in the control by the touch
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。
The example of FIG. 18 shows a case where a driving pulse is applied to the Y electrode once in one scanning period for the
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。
FIG. 19 shows an example of setting registers Twait, Tydrv, Tset for parameters t1, t2, and t3 and setting times according to the setting values. The setting registers Twait, Tydrv, and Tset are part of the
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。 Although illustration is omitted, all the configurations described in the first embodiment can be applied to the second embodiment. In that case, the sequence control circuit can acquire the parameters for controlling the pulse drive waveform of the Y electrode with respect to the drive waveform of the gate electrode, the horizontal synchronization signal, and the like in the first embodiment as exemplarily described in FIG. A signal path or the like may be provided.
≪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。
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In the third embodiment, a configuration for optimizing the boost operation timing by the boost circuit to the detection operation by the touch sensor panel will be described.
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。
FIG. 20 shows an example of the
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。
FIG. 21 illustrates the timing of the detection operation by the touch
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。
In the third embodiment, the boosting operation timing of the boosting
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。
The configuration of the booster circuit can be applied to
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。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
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。 For example, each embodiment can be implemented in combination with each other. The present invention can be applied to a touch sensor panel having a small size of about 5 inches or 7 inches to a large size of about 15 inches. The present invention can also be realized as a liquid crystal driver with a built-in touch sensor panel controller and a touch sensor panel controller with a built-in liquid crystal driver. The semiconductor device according to the present invention may be a single chip or a multichip, and in the case of a multichip, it may be realized as a module device such as a system-in-package.
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。
In the case of a single chip, not only the touch sensor panel controller and the liquid crystal driver but also a
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。 Furthermore, in the present invention, the integration circuit has been described as an example of the detection circuit. However, the present invention is applicable to any detection system that inputs a pulse to the Y electrode.
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
1 Touch sensor panel (TP)
2 Liquid crystal display panel (DSP)
3 Touch sensor panel controller (TPC)
4 Liquid crystal driver (DSPD)
5 Microprocessor for subsystem (SMPU)
6 Host processor (HMPU)
Y1 to YM Y electrode X1 to XN X electrode G1 to G640 Gate electrode as scanning electrode D1 to D1440 Drain electrode as
301 Integration circuit (INTGR) as detection circuit
302 Sample hold circuit (SH)
303 Selector (SLCT)
304 AD conversion circuit (ADC)
305 RAM
306 Bus interface circuit (BIF)
308 Sequence control circuit (SQENC)
Csig1 to Csig7 Control signal Vbst Drive voltage VHSP X electrode initialization voltage AMPit Operational amplifier Cs Integration capacitor
Claims (7)
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電極をパルス駆動する第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をパルス駆動する第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2のパルス波形の変化タイミングは前記第1のパルス波形によるパルス駆動の期間からずらされ、前記第1のパルス波形によるパルス駆動が終る立ち下がりタイミングは前記第2のパルス波形によるパルス駆動が終る立ち下がりタイミングからずれている、半導体装置。 A touch sensor panel that drives the Y electrode of a touch sensor panel in which capacitance is formed at a plurality of intersections by a plurality of Y electrodes and X electrodes, and detects a signal corresponding to the capacitance at the intersection by inputting a signal from the X electrode. A controller,
A display driver for supplying a display drive voltage to an active matrix display panel in which display cells are arranged at intersections of a plurality of scanning electrodes and signal electrodes,
The touch sensor panel controller has a first drive circuit that applies a first pulse waveform for driving the Y electrode in a pulsed manner,
The display driver has a second drive circuit that applies a second pulse waveform that drives the scan electrodes of the liquid crystal display panel.
The change timing of the second pulse waveform is shifted from the period of pulse driving by the first pulse waveform, and the falling timing at which the pulse driving by the first pulse waveform ends is the pulse driving by the second pulse waveform. A semiconductor device deviated from the end of falling.
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2記載の半導体装置。 The second driving circuit generates a second pulse waveform based on the driving timing of the display panel;
The first driving circuit sets a high level period of the first pulse waveform within a high level period of the second pulse waveform with reference to a driving timing of the display panel, The semiconductor device according to claim 2, wherein a second pulse waveform is generated in which a high level width is set smaller than a high level width of the second pulse waveform.
前記X電極から信号を入力して前記交点の容量に基づいて電圧信号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、負極性を持つローレベルから正極性を持つハイレベルに立ちあがって前記ハイレベルから前記ローレベルに立ち下がるパルス駆動電圧を前記Y電極に印加し、
前記検出回路は、前記パルス駆動電圧のハイレベルのパルス期間で前記電圧信号を検出する、請求項1記載の半導体装置。 The touch sensor panel controller includes a drive circuit that drives the Y electrode;
A detection circuit that receives a signal from the X electrode and detects a voltage signal based on the capacitance of the intersection;
A control unit that controls the drive circuit and the detection circuit;
The drive circuit applies a pulse drive voltage that rises from a low level having a negative polarity to a high level having a positive polarity and falls from the high level to the low level to the Y electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the detection circuit detects the voltage signal in a high-level pulse period of the pulse drive voltage.
前記制御部は、前記容量を検出する前に前記パルス駆動電圧のローレベルのパルス期間を用いて前記X電極をプリチャージし、
前記積分アンプは前記パルス駆動電圧のハイレベルのパルス期間で積分動作を行う、請求項5記載の半導体装置。 The detection circuit has an integration amplifier that integrates the voltage signal of the X electrode,
The control unit precharges the X electrode using a low-level pulse period of the pulse drive voltage before detecting the capacitance,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the integration amplifier performs an integration operation during a high-level pulse period of the pulse drive voltage.
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