JP2015191119A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を基準に内部動作に応じて無駄無く且つ適切に内部回路の電源電圧を制御することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応じた補正データを演算回路に供給し、演算回路が制御回路から与えられた補正データに基づいて基準データを補正することにより電圧設定データを生成し、電圧設定データにしたがって電源回路で生成した第１電源電圧を第１内部回路に出力する。基準データは半導体装置の個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源電圧のトリミング調整回路を有する半導体装置に関し、例えば液晶パネルを表示駆動する表示ドライバに適用して有効な技術に関する。

半導体装置の製造プロセスばらつき等により、回路特性が回路設計で想定した所望の特性からずれ、半導体装置の性能劣化を生ずることがある。この特性のずれを調整する技術として、例えばトリミングデータにより定電流源に所望の定電流値を設定することにより、回路の電源電圧を調整可能にする技術がある。このようなトリミング技術について記載された文献の例として特許文献１がある。

また、マイクロコンピュータやマイクロコンピュータシステムには、動作する回路モジュールに応じて電源電圧とクロック周波数を動的に制御して低消費電力を図る技術を適用可能である。この種の技術について記載された文献として例えば特許文献２がある。

特開２００２−７４９９７号公報 特開平７−２０９６８号公報

本発明者は、細長いチップ形状が要求される液晶ドライバなどのように、そのチップ形状や寸法の制約から、設計上、電源配線幅を大きくするなどの電源配線の強化が困難な場合には、半導体集積回路の高集積化若しくは高機能化により消費電力が増加することによる電圧降下（ＩＲドロップ）の対策を採ることについて検討した。中央処理装置のように負荷に応じて電源電圧及びクロック周波数を調整することは行われているが、何れの引用文献も、電源配線の強化が困難な場合における電圧降下（ＩＲドロップ）対策について言及はない。

また、半導体集積回路には回路素子の個体差を調整するための電圧調整機能が搭載されており、半導体集積回路のデバイステスト時に特性を測定して電源電圧を目標値とするための調整値を不揮発性メモリに書き込むことが行われている。この調整値は半導体集積回路の動作モードに関係なく固定値にされている。

上記ＩＲドロップ対策として電源配線の強化が困難な場合に上記調整値を実際よりも大きくすることで一応の対策は可能である。例えば、標準的には１．３Ｖ電源のプロセスの場合に、電源電圧が１．３５Ｖになるように調整値を調整して出荷する。

ここで、ＩＲドロップに対しては最大電力消費の状態で評価を行い、最大電力消費時にも正常動作できるレベルに電源電圧を合わせこむ必要がある。例えばフレームバッファＲＡＭにアクセスしながら画像処理アクセラレータで画像処理演算を行うような最大電力消費状態でのＩＲドロップ量を想定して、調整値を設定することが必要になる。

しかしながら、静止画表示若しくはフレームバッファＲＡＭアクセス無しや、画像処理アクセラレータの未使用の場合は、そのような調整値では過剰に電源電圧を上昇させることになるため、静止画表示の電力は、ＩＲドロップ対策で電圧を上げる必要のない製品よりも大幅に増加することになる。

また、逆にスタンバイ状態など、内部の動作量が少ない場合は標準の１．３Ｖの電源電圧でも過剰であり、これを超えた１．３５Ｖでは無駄が多すぎる。

本発明の目的は、個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を基準に内部動作に応じて無駄無く且つ適切に内部回路の電源電圧を制御することができる半導体装置を提供することにある。

上記並びにその他の課題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実施の形態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、自らの制御に応ずる第１内部回路の内部状態に応じた補正データを演算回路に供給し、演算回路が制御回路から与えられた補正データに基づいて基準データを補正することにより電圧設定データを生成し、電圧設定データにしたがって電源回路で生成した第１電源電圧を第１内部回路に出力する。基準データは半導体装置の個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を有する。

本願において開示される実施の形態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通りである。

すなわち、個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を基準に内部動作に応じて無駄無く且つ適切に内部回路の電源電圧を制御することができる。

図１は表示ドライバ及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置を例示するブロック図である。 図２は制御回路による内部状態の各ステートによる夫々の状態と対応する補正データによる加算電圧との関係を例示した説明図である。 図３は図１の半導体装置による表示期間における表示ドライバの動作モードに応じて変化される電源電圧ＶＤＤの遷移を例示するタイミングチャートである。 図４は図１の半導体装置による非表示期間でのタッチ検出動作期間におけるタッチパネルコントローラの動作モードに応じて変化される電源電圧ＶＤＤの遷移を例示するタイミングチャートである。 図５は表示ドライバを搭載した別の半導体装置を例示するブロック図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される実施の形態について概要を説明する。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〕＜動作コマンドと動作コマンドに応答する内部状態に応じた電源電圧のダイナミック制御＞
半導体装置（１，１Ａ）は、第１電源電圧（ＶＤＤ）に基づいて動作される第１内部回路（３００，３００Ａ）と、第２電源電圧（１１３）に基づいて動作される第２内部回路（１００，１０１，１０５，１０６，１０７，２０３，２０４，２０５））と、電圧設定データ（１４０）にしたがって前記第１電源電圧を出力する電源回路（１０９）と、前記電圧設定データを基準データ（１４１）と補正データ（１４２）に基づいて演算する演算回路（１１０）と、前記演算回路に与える補正データを制御する制御回路（１０２，１０２Ａ）と、を有する。前記制御回路は、自らの制御に応ずる前記第１内部回路の内部状態に応じた補正データを前記演算回路に供給する。前記演算回路は前記制御回路から与えられた補正データに基づいて前記基準データを補正することにより電圧設定データを生成する。基準データは半導体装置の個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を有する。

これによれば、個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を基準に内部動作に応じて無駄無く且つ適切に第１内部回路の電源電圧を制御することができる。調整値に対して最大消費電力を考慮して電源電圧を一律に上げた固定電圧とする場合に比べて低消費電力を実現することができる。動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応じて第１電源電圧のレベルが制御されるからアクセラレータを動作させるような場合には大きな電流消費によるＩＲドロップを補い、スタンバイ状態のような低消費電力状態では電源電圧が抑えられてリーク電流などによる無駄な電力消費が削減される。調整値を演算回路で補正するという、電源電圧のトリミングのための回路をベースとして容易に実現することが可能である。

〔２〕＜加算回路＞
項１において、前記演算回路は前記基準データの前記補正データを加算する加算回路（１１０）である。

これによれば演算回路を簡単に実現することができる。

〔３〕＜基準データ＞
項２において、前記基準データは前記半導体装置の個体差を考慮して取得されたリセット後の前記第１内部回路のスタンバイ状態において必要なスタンバイ電圧を示すデータである。前記補正データは、前記第１内部回路において前記スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎に、その動作を保証するために積み上げられる差分電圧、を示すデータである。

これによれば、スタンバイ電圧を示す調整値を基準に、スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎の差分データを加算して動作保証され且つ低電力化に向けられた第１電源電圧を生成することができる。

〔４〕＜外部インタフェース動作する回路と内部動作する回路＞
項３において、前記第２内部回路は前記半導体装置の外部とインタフェースされてインタフェース動作を行う回路であり、前記第１内部回路は前記インタフェース動作を行う回路に接続して内部動作を行う回路である。

これによれば、動作コマンド及びそれに応答する内部状態に応じて電力消費の状態が細かく分かれることが予定されている内部動作を行う回路に対して、上記電源電圧の制御を行うことが、動作保証された低消費電力を実現する上で効果的である。

〔５〕＜表示ドライバ＞
項４において、前記第１内部回路及び第２内部回路は表示ドライバ（１０）を構成する。前記アクティブ状態毎の前記差分電圧は、前記スタンバイ状態を脱したアクティブベース状態に対応するアクティブベース電圧、前記アクティブベース状態を基準とする複数の表示制御状態に対応される複数の表示動作電圧、及び前記スタンバイ状態を基準とする複数の入力制御状態に対応する入力動作電圧である。

これによれば、専ら細長いチップ形状の制約を受けて電源配線の強化が困難な表示ドライバにおけるＩＲドロップに対処することができる。

〔６〕＜表示ドライバとタッチパネルコントローラ＞
項４において、前記第１内部回路及び第２内部回路は表示ドライバ（１０）と共にタッチパネルコントローラ（２０）を構成する。前記アクティブ状態毎の前記差分電圧は、表示ドライバがスタンバイ状態を脱したアクティブベース状態に対応するアクティブベース電圧、前記アクティブベース状態を基準とする表示ドライバの複数の表示制御状態に対応される複数の表示動作電圧、スタンバイ状態を基準とする表示ドライバによる複数の入力制御状態に対応する表示ドライバ用入力動作電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるプログラム処理状態に対応するプログラム処理電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるタッチ検出制御状態に対応するタッチ検出動作電圧、及びスタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによる複数の入力制御状態に対応するタッチパネルコントローラ用入力動作電圧である。

これによれば、専ら細長いチップ形状の制約を受けて電源配線の強化が困難な表示ドライバ及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置におけるＩＲドロップに対処することができる。

〔７〕＜不揮発性記憶装置＞
項３において、前記動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応じて予め取得された複数の前記差分電圧を示すデータ、及び前記基準データを保持する不揮発性メモリ（１１２）と、前記不揮発性メモリから複数の前記差分電圧を示すデータ及び前記基準データが初期的にロードされるバッファメモリ（１１１，１２１）、を有する。前記制御回路は前記バッファメモリに初期的にロードされた複数の前記差分電圧を示すデータを用いて動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応ずる補正データを前記演算回路に供給する。

これによれば、必要な基準データ及び複数の前記差分電圧を示すデータをデバイステストなどで取得して不揮発性メモリに格納しておけば、初期的にバッファメモリにロードされた基準データ、そして複数の前記差分電圧を示すデータから得られる補正データを必要に応じて即座に演算回路に内部転送して利用することができるようになる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

＜表示ドライバ及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置＞
図１には表示ドライバ及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置が例示される。図１に例示される半導体装置は、特に制限されないが、ＣＭＯＳ集積回路製造技術によって単結晶シリコンなどの１個の半導体基板に形成されている。

図１に例示される半導体装置１は、表示ドライバ１０とタッチパネルコントローラ２０を有し、表示ドライバ１０はホストプロセッサ４などから供給される画像データを表示パネル２に表示制御する。表示パネル２にはタッチパネル３が組み込まれ、或いはその表示面にタッチパネル３は重ねられている。タッチパネルコントローラ２０は、表示パネル２の非表示期間にタッチパネル３のタッチ面に対するタッチ検出制御を行う。

特に制限されないが、タッチパネルコントローラ２０、及び表示ドライバ１０は夫々個別化された半導体装置として実現してもよい。

タッチパネル３は、特に制限されないが、複数の駆動電極と複数の検出電極が誘電体を介して交差配置され、交差位置で対応する駆動電極と検出電極に接続された検出容量が配置される。

タッチパネルコントローラ２０は駆動した駆動電極と検出電極との間の検出容量などの容量成分を介して検出電極に現れる信号を周期的に積分したりして、前記容量成分に応ずる検出データを生成する回路である。このタッチパネルコントローラ２０は、特に制限されないが、駆動電極を駆動するＴｘドライバ２０４、検出電極に現れる信号を周期的に積分したりして検出する検出部を構成するＲｘレシーバ２０５、Ｒｘレシーバ２０５で検出された検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換回路（ＡＤＣ）２０３、ＡＤ変換回路２０３で変換されたデジタルデータを一時的に格納するスキャンバッファメモリ２０２、タッチ制御部２０１及びサブプロセッサ２００を有する。タッチ制御部２０１はタッチパネルコントローラ２０の全体的な制御を司る。サブプロセッサ２００はスキャンバッファメモリ２０２に蓄積された１検出フレーム分の検出データに基づいて、指が接近したタッチ位置の演算などを行う、アクセラレータとして位置付けられる。特に制限されないが、サブプロセッサ２００を省略する場合にはその機能をホストプロセッサ４で実現すればよい。

ホストプロセッサ４は半導体装置1を利用したシステムの全体的な制御を司る。例えばホストプロセッサ４が表示データを生成すると、表示ドライバ１０がその表示データを受け取って、表示タイミングに同期しながら表示データに応ずる表示信号を表示パネル２に供給する。また、ホストプロセッサ４は、サブプロセッサ２００が演算した位置座標を受け取り、そのときの表示内容と位置座標との関係から、タッチパネル３からの入力操作を解析して、その入力に応答する制御などを行う。

表示パネル２は、特に制限されないが、ガラス基板上に表示規模に応じて透明電極及び液晶による画素が形成され、表示ライン単位で画素の選択端子には駆動電極が複数本形成され、画素の信号端子には駆動電極と交差する方向に信号電極が複数本形成されている。

表示ドライバ１０はホストプロセッサ４から画像データを入力し、表示タイミングに同期しながら、複数本の走査電極によって画素を表示ライン単位で順次走査駆動し、走査駆動された表示ラインの画素には表示データに応ずる階調信号を複数本の信号電極に並列的に供給する制御を行う。

表示ドライバ１０は、特に制限されないが、ホストプロセッサ４に接続されるホストインタフェース（ＨＩＦ）として表示インタフェース１００及びシステムインタフェース１０１を有する。表示インタフェース１００及びシステムインタフェース１０１は制御部１０２に接続される。表示データに基づく階調表示駆動系には、フレームバッファメモリ１０３、画像処理演算アクセラレータ１１３、データラッチ１０４、階調電圧選択回路１０５、及びソースドライバ１０６が設けられる。一方、表示走査駆動系にはゲート制御ドライバ１０７が設けられる。電源系として、インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８、ロジック用電源回路１０９、演算回路としての加算回路１１０、レジスタ１１１及び不揮発性メモリ１１２が設けられる。特に制限されないはが、インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８及びロジック用電源回路１０９はタッチパネルコントローラの動作電源回路を兼用する。

システムインタフェース回路１０１にはホストプロセッサ４からコマンド及び制御データが供給され、表示インタフェース回路１００にはホストプロセッサ４から画像データが供給される。供給されたコマンドは制御部１０２に入力され、入力されたコマンドに基づいて表示ドライバ１０の内部が制御される。制御に用いる各種タイミング信号はコマンドや制御データに基づいてステートコントローラ１２０が生成する。特に制限されないが、システムインタフェース１０１にタッチ検出コマンドが供給されると、制御部１０２は当該タッチ検出コマンドをタッチ制御部２０１に与える。サブプロセッサ２００が演算したタッチ座標のデータは制御部１０２及びシステムインタフェース１０１を介してホストプロセッサ４に与えられる。

入力された画像データはフレームバッファメモリ１０３に格納される。フレームバッファメモリ１０３に格納された画像データは水平表示タイミングに同期して表示ライン単位でフレームバッファメモリ１０３からその後段の画像処理演算アクセラレータ１１３に供給される。画像処理演算アクセラレータ１１３は、画像表示コマンドに応じて、入力画像データに対して画像処理を行うことができる。画像処理演算アクセラレータ１１３を用いた画像処理は、例えば、フィルタ処理などである。

画像処理演算アクセラレータ１１３によって画像処理された画像データは順次データラッチ回路１０４に内部転送され、階調電圧選択回路１０５に与えられる。階調電圧選択回路１０５はインタフェース・液晶駆動用電源回路１０８で生成された階調電圧を表示ライン単位で画像データに基づいて選択する。ソースドライバ１０６は階調電圧選択回路１０５で選択された階調電圧を持つソース駆動信号を表示パネル２に出力する。ゲート制御ドライバ１０７はゲート駆動信号を表示パネル２に出力する。

インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８は外部アナログ電圧ＶＳＰ，ＶＳＮを受けて階調電圧及びゲート駆動信号電圧を生成する。例えば電圧ＶＳＰは＋５Ｖ、電圧ＶＳＮは−５Ｖである。また、インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８は外部インタフェース用電源電圧ＤＰＨＹＶＣＣを受けて表示インタフェース１００及びシステムインタフェース１０１に必要な動作電源電圧を生成する。その他に、インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８はＴｘドライバ２０４及びＲｘレシーバ２０５などの動作電源電圧を生成する。インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８が出力する上記動作電源電圧は電源電圧１１３で総称され、これは第２電源電圧の一例とされる。

インタフェース・液晶駆動用電源回路１０８が出力する電源電圧１１３は第２電源電圧の一例であり、第２電源電圧に基づいて動作される第２回路の一例は、システムインタフェース１０１、表示インタフェース１００、階調電圧選択回路１０５、ソースドライバ１０６、ゲート制御ドライバ１０７、Ｔｘドライバ２０４、Ｒｘレシーバ２０５及び不揮発性メモリ１１２とされる。

ロジック用電源回路１０９はロジック用の外部電源電圧ＩＯＶＣＣを受けてロジック用電源電圧ＶＤＤを生成する。ロジック用電源電圧ＶＤＤは第１電源電圧の一例であり、第１電源電圧に基づいて動作される第１回路の一例は、破線で囲まれた回路ブロック（第１内部回路）３００である。

ロジック用電源回路１０９は、特に制限されないが、抵抗分圧回路１３０を有し、電圧設定データ１４０の値で指定された分圧電圧をロジック用電源電圧ＶＤＤとして出力する。電圧設定データ１４０は基準データ１４１に補正データ１４２を加算する加算回路１１０で生成される。

基準データ１４１は半導体装置１の個体差を考慮して取得されたリセット後の第１内部回路３００のスタンバイ状態において必要なスタンバイ電圧を示すデータ（トリミング値）である。即ち、スタンバイ状態において第１内部回路３００が保有する各種記憶ノードの状態を安定に保持すことを保証する電圧を示すデータである。換言すれば、動作電力が最も小さい状態（スリープ・イン状態）の電圧を基準とするデータである。

補正データは、第１内部回路において前記スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎に、その動作を保証するために積み上げられる差分電圧、を示すデータ（補正値）である。表示ドライバ１０とタッチパネルコントローラ２０を有する本実施の形態では、前記アクティブ状態毎の差分電圧は、例えば、表示ドライバがスタンバイ状態を脱したアクティブベース状態に対応するアクティブベース電圧、前記アクティブベース状態を基準とする表示ドライバの複数の表示制御状態に対応される複数の表示動作電圧、スタンバイ状態を基準とする表示ドライバによる複数の入力制御状態に対応する表示ドライバ用入力動作電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるプログラム処理状態に対応するプログラム処理電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるタッチ検出制御状態に対応するタッチ検出動作電圧、及びスタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによる複数の入力制御状態に対応するタッチパネルコントローラ用入力動作電圧である。

基準電圧と補正電圧の具体例を説明するに当たり、一例として、標準電圧が１．３Ｖ、最大電圧が１．３５Ｖのプロセスを想定する。その場合、補正後の電圧が１．３５Ｖ以上になる場合は１．３５Ｖとする。このとき、入力コマンドに基づく制御部１０２の制御による内部状態を、表示系の動作状態である（１）スリープステート、（２）ディスプレイステート及び（３）表示インタフェースステートと、タッチ検出系の動作状態である（４）タッチ座標演算ステート、（５）タッチ検出ステート及び（６）タッチインタフェースステートに大別する。ここで、内部状態とは、制御部１０２自らの制御に応ずる前記第１内部回路３００の内部状態を意味する。図２には制御部１０２による内部状態の各ステートによる夫々の状態と対応する補正データによる加算電圧との関係が例示される。加算電圧とは、スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎に、その動作を保証するために積み上げられる差分電圧を意味する。

（１）スリープステートはスリープインＳＩとスリープアウトＳＯの状態を持つ。スリープインＳＩの状態はスタンバイ状態に応ずる電源電圧を用いる状態であり、個体差を考慮したトリミング値のような基準データ１４１で特定されるスタンバイ電圧である。例えば１．２Ｖとする。

スリープアウトＳＯの状態はスリープインＳＩの状態から抜け出してロジック動作可能なアクティブベース状態であり、この状態での動作電圧は基準データによるスタンバイ電圧に、補正データによるアクティブベース電圧を加えた電圧とする。例えばアクティブベース電圧は０．０３Ｖとされる。

（２）ディスプレイステートは、夫々アクティブベース状態（スリープアウト状態）を基準とする、ディスプレイオフＤＯＦＦ、８色表示のディスプレイオンＤＥＯＮ、画像処理アクセラレータ非動作（画像ＩＰオフ）でのディスプレイオンＤＩＰＯＦＦ、及び画像処理アクセラレータ動作（画像ＩＰオン）でのディスプレイオンＤＩＰＯＮの状態を持つ。例えば、ディスプレイオフＤＯＦＦにおける補正データの値はアクティブベース電圧基準で０Ｖを指示し、８色表示のディリプレイオンＤＥＯＮにおける補正データの値はアクティブベース電圧基準で０．０１Ｖを指示し、画像処理アクセラレータ非動作（画像ＩＰオフ）でのディスプレイオンＤＩＰＯＦＦにおける補正データの値はアクティブベース電圧基準で０．０２Ｖを指示し、制御部１０２による画像処理アクセラレータ動作（画像ＩＰオン）でのディスプレイオンＤＩＰＯＮにおける補正データの値はアクティブベース電圧基準で０．１２Ｖを指示する。

（３）表示インタフェースステートは、夫々スタンバイ状態（スリープイン状態）を基準とする、表示インタフェースオフＤＩＦＯＦＦ、表示コマンド転送ＤＣＭＴＲ、及びフレームバッファメモリ１０３に対する画像データのアクセス（フレームバッファアクセス）ＦＢＡＣの状態を持つ。例えば、表示インタフェースオフＩＦＯＦＦにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０Ｖを指示し、表示コマンド転送ＣＭＴＲにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０１Ｖを指示し、フレームバッファアクセスＦＢＡＣにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０５Ｖを指示する。

（４）タッチ座標演算ステートは演算オフＯＰＯＦＦと演算オン（オペレーション）ＯＰＯＮの状態を持つ。演算オフＯＰＯＦＦの状態はスタンバイ状態に応ずる電源電圧を用いる状態であり、その補正データの値は０Ｖを指示する。演算オンＯＰＯＮにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．１０Ｖを指示する。

（５）タッチ検出ステートは、夫々スタンバイ状態（スリープイン状態）を基準とする、タッチ検出オフＴＳＯＦＦ及びタッチスキャンＴＳＯＮの状態を持つ。タッチ検出オフＴＯＦＦの状態はスタンバイ状態に応ずる電源電圧を用いる状態であり、その補正データの値はスタンバイ電圧基準で０Ｖを指示する。タッチスキャンＴＳＯＮにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０５Ｖを指示する。

（６）タッチインタフェースステートは、夫々スタンバイ状態（スリープイン状態）を基準とする、タッチインタフェースオフＴＩＦＯＦＦ、タッチコマンド転送ＴＣＭＴＲ、スキャンバッファメモリ１０３に対する検出データ書き込み（スキャンバッファライト）ＳＢＷＲＴ、スキャンバッファメモリ１０３に対する検出データの読出し（スキャンバッファリード）ＳＢＲＤ、の状態を持つ。例えば、タッチインタフェースオフＴＩＦＯＦＦにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０Ｖを指示し、タッチコマンド転送ＴＣＭＴＲにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０２Ｖを指示し、スキャンバッファライトＳＢＷＲＴにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０５Ｖを指示し、スキャンバッファリードＳＢＲＤＲＡＭにおける補正データの値はスタンバイ電圧基準で０．０５Ｖを指示する。

上記各ステートの状態が重なるときは各状態で規定される補正データによる電圧（差分電圧）を累積することになる。

図１に例示されるように、不揮発性メモリ１１２には基準データ１４１及び上記各状態に対応される複数の補正データ１４２が、例えばデバイステストの段階でテスタ又はＥＰＲＯＭライタなどを利用して格納される。基準データ１４１は半導体装置１の個体差に応じて電源電圧ＶＤＤを目標値（ここではスタンバイ状態のための１．２Ｖ）とするための調整値を有する。補正データ１４２は、内部状態の各ステートによる夫々の状態での加算電圧に対応する補正値を有する。基準データ１４１はパワーオンリセット処理で不揮発性メモリ１１２から揮発性のレジスタ１１１に初期ロードされる。複数の補正データ１４２はパワーオンリセット処理で不揮発性メモリ１１２から制御部１０２の内部にロードされて補正値テーブル（ＬＵＴ）１２１を構成する。補正値テーブル１２１は、上記内部状態をインデックスとして対応する補正データを選択可能に構成される。補正データ１４２の選択はコマンド等で指定される内部動作状態に応じてステートコントローラ１２０が出力する選択信号１２２で行われる。選択された補正データ１４２が複数個ある場合には夫々が加算回路１１０で基準データに加算される。

図３には図１の半導体装置１による表示期間での表示ドライバ１０の動作モードに応じて変化される電源電圧ＶＤＤの遷移がタイミングチャートで示される。図３においてＲＥＳＥＴは半導体装置１のリセット信号である。ＨＩＦ（ＤＳＩ）は表示動作に関するホストインタフェースを意味する。

半導体装置１のパワーオンリセット(時刻ｔ１）により内部状態はスリープイン（ＳＩ）、ディスプレイオフ（ＤＯＦＦ）及び表示インタフェースオフ（ＤＩＦＯＦＦ）、演算オフ（ＯＰＯＦＦ）、タッチ検出オフ（ＴＳＯＦＦ）及びタッチインタフェースオフ（ＴＩＦＯＦＦ）の状態になり、電圧設定データ１４０は１．２Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤがスタンバイ電圧（１．２Ｖ）にされる。

時刻ｔ2に、フレームバッファメモリ１０３への画像データの書き込みコマンドが入力されると、内部状態がフレームバッファアクセス（ＦＢＡＣ）の状態にされ、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０５Ｖ＝１．２５Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．２５Ｖにされる。

時刻ｔ３でフレームバッファアクセス（ＦＢＡＣ）の状態が終了されると、再びスタンバイ状態になり、電圧設定データ１４０は１．２Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤがスタンバイ電圧（１．２Ｖ）にされる。

時刻ｔ４にホストプロセッサ４から表示コマンドが入力されると、表示コマンド転送（ＤＣＭＴＲ）の状態にされ、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０１Ｖ＝１．２１Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．２１Ｖにされる。

時刻ｔ５に表示コマンド転送処理が終了しスリープ解除が指示されると、スリープアウト（ＳＯ）の状態にされ、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０３Ｖ＝１．２３Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．２３Ｖにされる。

時刻ｔ６にスリープアウトの状態で画像ＩＰを用いた表示動作が指示されると、が堂ＩＰオンでのディスプレイオン（ＤＩＰＯＮ）の状態にされ、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０３Ｖ＋０．１２Ｖ＝１．３５Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．３５Ｖにされる。

図４には図１の半導体装置１による非表示期間でのタッチ検出動作期間におけるタッチパネルコントローラ２０の動作モードに応じて変化される電源電圧ＶＤＤの遷移がタイミングチャートで示される。ＨＩＦ（ＤＳＩ）は表示動作に関するホストインタフェースを意味し、ＨＩＦ（Ｔｏｕｃｈ）はタッチ検出動作に関するホストインタフェースを意味する。

図４において、半導体装置１のパワーオンリセット(時刻ｔ１）により内部状態はスリープイン（ＳＩ）、ディスプレイオフ（ＤＯＦＦ）及び表示インタフェースオフ（ＤＩＦＯＦＦ）、演算オフ（ＯＰＯＦＦ）、タッチ検出オフ（ＴＳＯＦＦ）及びタッチインタフェースオフ（ＴＩＦＯＦＦ）の状態になり、電圧設定データ１４０は１．２Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤがスタンバイ電圧（１．２Ｖ）にされる。

時刻ｔ2に、内部状態がタッチスキャン（ＴＳＯＮ）の状態にされ、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０５Ｖ＝１．２５Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．２５Ｖにされる。

時刻ｔ３でタッチスキャン（ＴＳＯＮ）の状態が終了されると、次にタッチ座標の演算オン（ＯＰＯＮ）及びスキャンバッファリード（ＳＢＲＤ）の状態になり、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．１Ｖ＋０．０５Ｖ＝１．３５Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．３５Ｖにされる。

時刻ｔ４にタッチ座標の演算オン（ＯＰＯＮ）の状態が維持されたままスキャンバッファリード（ＳＢＲＤ）の状態が終了されると、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．１Ｖ＝１．３Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．３Ｖにされる。

時刻ｔ５にタッチ座標の演算オン（ＯＰＯＮ）の状態が終了されると、再びスタンバイ状態になり、電圧設定データ１４０は１．２Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤがスタンバイ電圧（１．２Ｖ）にされる。

時刻ｔ６からｔ９は時刻ｔ２からｔ５と同様に状態が繰返される。

尚、図４においては説明を簡単にするためにタッチコマンド転送（ＴＣＭＴＲ）の状態の図示を省略した。例えば時刻ｔ2の直前にその状態を追加すればよく、そのとき、電圧設定データ１４０は１．２Ｖ＋０．０２Ｖ＝１．２２Ｖを指示する値にされ、電源電圧ＶＤＤが１．２２Ｖにされる。

以上説明した半導体装置１によれば以下の作用効果を奏する。

（１）個体差に応じて電源電圧ＶＤＤを目標値とするための調整値を基準に内部動作に応じて無駄無く且つ適切に第１内部回路３００の電源電圧を制御することができる。調整値に対して最大消費電力を考慮して電源電圧ＶＤＤを一律に上げた固定電圧とする場合に比べて低消費電力を実現することができる。例えば図３や図４において電源電圧ＶＤＤを１．３５Vのような固定電圧にする場合に比べて格段に電力消費を抑えることができる。動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応じて電源電圧ＶＤＤのレベルが制御されるからアクセラレータを動作させるような場合には大きな電流消費によるＩＲドロップを補い、スタンバイ状態のような低消費電力状態では電源電圧が抑えられてリーク電流などによる無駄な電力消費が削減される。調整値である基準データ１４１を加算回路で補正するという、電源電圧のトリミングのための回路をベースとして容易に実現することが可能である。

（２）スタンバイ電圧を示す調整値を基準に、スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎の差分データを加算して、動作保証され且つ低電力化に向けられた電源電圧ＶＤＤを容易に生成することができる。

（３）専ら細長いチップ形状の制約を受けて電源配線の強化が困難な表示ドライバ及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置１におけるＩＲドロップに良好に対処することができる。

（４）必要な基準データ１４１及び複数の前記差分電圧を示すデータをデバイステストなどで取得して不揮発性メモリ１１２に格納しておくから、初期的にバッファメモリ１２１，１１１にロードされた基準データ、そして複数の前記差分電圧を示すデータから得られる補正データ１４２を必要に応じて即座に加算回路１１０に内部転送して利用することができるようになる。

（５）表示期間中の表示動作の場合（図３）はもとより、非表示期間中のタッチ検出動作期間における間欠的なタッチ検出動作（図４）の場合も、低電力化を図ることができる。

＜表示ドライバを搭載しタッチパネルコントローラを非搭載とした半導体装置＞
図５には表示ドライバを搭載しタッチパネルコントローラを非搭載とした半導体装置が例示される。同図に示される半導体装置１Ａは図１の半導体装置１に比べてタッチパネルコントローラ２０が搭載されていない点が相違され、その他は同様に構成され、同一機能を有する回路要素にはそれと同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。ここで、第１内部回路は３００Ａとされ、第２内部回路は表示インタフェース１００、システムインタフェース１０１、階調電圧選択回路１０５、ソースドライバ１０６、及びゲート制御ドライバ１０７とされる。入力コマンドに基づく制御部１０２Ａの制御による内部状態は、表示系の動作状態である（１）スリープステート、（２）ディスプレイステート及び（３）表示インタフェースステートに大別される。ステートコントローラ１２０Ａはその内部状態に応じて選択信号１２２で補正データ１４２を加算回路１１０に与えればよい。表示動作における電源電圧ＶＤＤの遷移は図３のタイミングチャートと同じであり、その詳細な説明は省略する。

半導体装置１Ａにおいても図１の半導体装置１と同様に表示ドライバ１０の点について、アクセラレータを動作させるような場合には大きな電流消費によるＩＲドロップを補い、スタンバイ状態のような低消費電力状態では電源電圧が抑えられてリーク電流などによる無駄な電力電消費が削減される。調整値である基準データ１４１を加算回路１１０で補正するという、電源電圧のトリミングのための回路をベースとして容易に実現することが可能である。専ら細長いチップ形状の制約を受けて電源配線の強化が困難な表示ドライバ１０を搭載した半導体装置１ＡにおけるＩＲドロップに良好に対処することができる。

本発明は上記実施の形態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、基準データはスタンバイ電圧に対応するデータに限定されず、補正データはスタンバイ電圧に積み上げられる差分電圧に限定されない。それにしたがって演算回路も加算回路に限定されない。基準データが上限の動作保証電圧に応ずるデータ、補正データが上限の動作保証電圧から差し引かれる差分電圧であってもよく、その場合の演算回路は減算回路であればよい。

また、補正データは上述の動作状態毎に固有の差分電圧のデータ、即ち、スリープステート、ディスプレイステート、及び表示インタフェースステートの夫々における動作状態に応ずる細分化されたデータに限定されず、スリープアウト状態での画像処理アクセラレータを用いた表示動作などのような動作モード毎に集計された電圧のデータであってもよい。

図４に例示されるように非表示期間にタッチ検出を行うことに限定されず、タッチスキャンは表示中に行ってもよい。表示期間中にタッチ検出を行うような場合にも当然本発明を適用することができる。その場合には、表示中のタッチスキャンにおいて、表示の状態とタッチ検出の状態を合わせて、最適な電圧を選択して、低電力化を図ればよい。

また、ロジック用電源回路１０９で代表される電源回路は抵抗分圧回路を用いる構成に限定されず、オペアンプによる負帰還回路を用いた回路構成など、適宜変更可能である。

本発明に係る半導体装置は表示ドライバ及びタッチパネルコントローラの双方を含むもの、或いは何れか一方だけを含むものに限定されず、内部回路の種別には限定されず、電圧発生回路を供えた適宜の半導体装置に広く適用することができる。

１，１Ａ 半導体装置
４ ホストプロセッサ
２ 表示パネル
３ タッチパネル
１０ 表示ドライバ
２０ タッチパネルコントローラ
１００ 表示インタフェース
１０１ システムインタフェース
１０２，１０２Ａ 制御部
１０３ フレームバッファメモリ
１０４ データラッチ
１０５ 階調電圧選択回路
１０６ ソースドライバ
１０７ ゲート制御ドライバ
１０８ インタフェース・液晶駆動用電源回路
１０９ ロジック用電源回路
１１０ 加算回路
１１１ レジスタ
１１２ 不揮発性メモリ
１１３ 第２電源電圧
１２０，１２０Ａ ステートコントローラ
１２１ 補正値テーブル（ＬＵＴ）
１３０ 抵抗分圧回路
１４０ 電圧設定データ
１４１ 基準データ
１４２ 補正データ
２００ サブプロセッサ
２０１ タッチ制御部
２０２ スキャンバッファメモリ
２０３ ＡＤ変換回路（ＡＤＣ）
２０４ Ｔｘドライバ
２０５ Ｒｘレシーバ
３００，３００Ａ 回路ブロック（第１内部回路）
ＤＰＨＹＶＣＣ 外部インタフェース用電源電圧
ＩＯＶＣＣ ロジック用の外部電源電圧
ＶＤＤ ロジック用電源電圧（第１電源電圧）
ＳＩ スリープイン
ＳＯ スリープアウト
ＤＯＦＦ ディスプレイオフ
ＤＥＯＮ ８色表示のディスプレイオン
ＤＩＰＯＦＦ 画像処理アクセラレータ非動作（画像ＩＰオフ）でのディスプレイオン
ＤＩＰＯＮ 画像処理アクセラレータ動作（画像ＩＰオン）でのディスプレイオン
ＤＩＦＯＦＦ 表示インタフェースオフ
ＤＣＭＴＲ 表示コマンド転送
ＦＢＡＣ 画像データのアクセス（フレームバッファアクセス）
ＯＰＯＦＦ 演算オフ
ＯＰＯＮ 演算オン（オペレーション）
ＴＳＯＦＦ タッチ検出オフ
ＴＳＯＮ タッチスキャン
ＴＩＦＯＦＦ タッチインタフェースオフ
ＴＣＭＴＲ タッチコマンド転送
ＳＢＷＲＴ 検出データ書き込み（スキャンバッファライト）
ＳＢＲＤ 検出データの読出し（スキャンバッファリード）

Claims (7)

1. 第１電源電圧に基づいて動作される第１内部回路と、
   第２電源電圧に基づいて動作される第２内部回路と、
   電圧設定データにしたがって前記第１電源電圧を出力する電源回路と、
   前記電圧設定データを基準データと補正データに基づいて演算する演算回路と、
   前記演算回路に与える補正データを制御する制御回路と、を有する半導体装置であって、
   前記制御回路は、自らの制御に応ずる前記第１内部回路の内部状態に応じた補正データを前記演算回路に供給し、
   前記演算回路は前記制御回路から与えられた補正データに基づいて前記基準データを補正することにより電圧設定データを生成し、
   基準データは半導体装置の個体差に応じて電源電圧を目標値とするための調整値を有する、半導体装置。
2. 請求項１において、前記演算回路は前記基準データの前記補正データを加算する加算回路である、半導体装置。
3. 請求項２において、前記基準データは前記半導体装置の個体差を考慮して取得されたリセット後の前記第１内部回路のスタンバイ状態において必要なスタンバイ電圧を示すデータであり、
   前記補正データは、前記第１内部回路において前記スタンバイ状態を脱したアクティブ状態毎に、その動作を保証するために積み上げられる差分電圧、を示すデータである、半導体装置。
4. 請求項３において、前記第２内部回路は前記半導体装置の外部とインタフェースされてインタフェース動作を行う回路であり、前記第１内部回路は前記インタフェース動作を行う回路に接続して内部動作を行う回路である、半導体装置。
5. 請求項４において、前記第１内部回路及び第２内部回路は表示ドライバを構成し、
   前記アクティブ状態毎の前記差分電圧は、前記スタンバイ状態を脱したアクティブベース状態に対応するアクティブベース電圧、前記アクティブベース状態を基準とする複数の表示制御状態に対応される複数の表示動作電圧、及び前記スタンバイ状態を基準とする複数の入力制御状態に対応する入力動作電圧である、半導体装置。
6. 請求項４において、前記第１内部回路及び第２内部回路は表示ドライバと共にタッチパネルコントローラを構成し、
   前記アクティブ状態毎の前記差分電圧は、表示ドライバがスタンバイ状態を脱したアクティブベース状態に対応するアクティブベース電圧、前記アクティブベース状態を基準とする表示ドライバの複数の表示制御状態に対応される複数の表示動作電圧、スタンバイ状態を基準とする表示ドライバによる複数の入力制御状態に対応する表示ドライバ用入力動作電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるプログラム処理状態に対応するプログラム処理電圧、スタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによるタッチ検出制御状態に対応するタッチ検出動作電圧、及びスタンバイ状態を基準とするタッチパネルコントローラによる複数の入力制御状態に対応するタッチパネルコントローラ用入力動作電圧である、半導体装置。
7. 請求項３において、前記動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応じて予め取得された複数の前記差分電圧を示すデータ、及び前記基準データを保持する不揮発性メモリと、
   前記不揮発性メモリから複数の前記差分電圧を示すデータ及び前記基準データが初期的にロードされるバッファメモリ、を有し、
   前記制御回路は前記バッファメモリに初期的にロードされた複数の前記差分電圧を示すデータを用いて動作コマンドと前記動作コマンドに応答する内部状態に応ずる補正データを前記演算回路に供給する、半導体装置。

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