JP6216145B2 - タッチパネルコントローラ及び半導体デバイス - Google Patents
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Description
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。
タッチパネルコントローラ(3)は、タッチパネルの複数の駆動電極(TX1〜TXm)に順次駆動パルスパターンを出力する駆動回路(30)と、前記駆動回路が出力する前記駆動パルスパターン毎にタッチパネルの複数の検出電極(RX1〜RXn)に現れる信号変化を検出する検出回路(31)と、前記駆動回路及び検出回路を制御する制御回路(33〜34、又は34〜37)とを有する。前記駆動回路は駆動電極単位で前記駆動パルスパターンのパルス周波数を可変可能である。前記検出回路は前記検出電極単位で前記信号変化のサンプリング周波数を可変可能である。前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置に応じて可変とする所定範囲で、駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を高い周波数に制御する。
項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とする。タッチ位置を得たときは前記所定範囲に応ずる駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数よりも高い第2のパルス周波数とし、且つ、前記所定範囲に応ずる検出電極からの前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする。
項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とする。タッチ位置を得たときは全ての前記駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数よりも高い第1のパルス周波数とし、且つ、前記所定範囲に応ずる検出電極からの前記信号変化のサンプリング周波数を前記第2のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする。
項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とする。タッチ位置を得たときは前記所定範囲に応ずる駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数よりも高い第2のパルス周波数とし、且つ、前記第2のパルス周波数による前記駆動パルスパターンに対応して前記検出回路が検出する前記信号変化のサンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする。
項2乃至4の何れか1項において、前記制御回路は、前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第2のパルス周波数にすると共に前記検出回路の信号変化のサンプリング周波数を第2のサンプリング周波数にしてから、所定時間経過するまでに新たなタッチ位置を得ることができないときは、第2のパルス周波数にされた駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数に、第2のサンプリング周波数にされた前記サンプリング周波数を第1のサンプリング周波数に戻す。上記所定時間経過するまでに新たなタッチ位置を得ることができないときとは、タッチから非タッチに転じてから新たなタッチ位置が検出できないときはもとより、所定時間経過してもタッチ位置が同じ座標に留まっている場合も意味する。
項2乃至4の何れか1項において、前記制御回路は、前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第2のパルス周波数にすると共に前記検出回路の信号変化のサンプリング周波数を第2のサンプリング周波数にしてから、所定時間経過する毎に新たなタッチ位置を得ることができないときはその都度前記所定範囲を逐次小さくし、小さくした範囲に適合させて、前記第2のパルス周波数にされている駆動パルスパターンの内の一部の駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数に、前記第2のサンプリング周波数にされている前記サンプリング周波数の内の一部のサンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数に戻す。最後に前記所定時間経過回数が最終回に達しときは全ての前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数に、全ての前記サンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数に戻す。最終回に至る途中で新たなタッチ位置を得たときは、前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を高くする前記所定範囲を初期範囲に戻すように制御する。上記所定時間経過する毎に新たなタッチ位置を得ることができないときとは、タッチから非タッチに転じてから新たなタッチ位置が検出できないときはもとより、所定時間経過する毎にタッチ位置が同じ座標に留まっている場合も意味し、何れの場合においても、所定時間後に全領域を低周波駆動に戻さずに、例えば、タッチ位置を中心とした高周波駆動の範囲を時間経過と共に任意のサイズまで徐々に小さくすればよい。
項1において、前記所定範囲は、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された次回タッチ予測範囲である。
項7において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置を中心に、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された標準偏差の複数倍の範囲である。
項8において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心に前記標準偏差の複数倍の範囲を更に加えた範囲である。
項7において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心とする所定の範囲である。
半導体デバイスは。項1に記載のタッチパネルコントローラと、前記検出回路による検出信号を用いてタッチ位置の座標演算を行うプロセッサ(5)とを有し、前記制御回路は前記プロセッサで演算されたタッチ位置を得る。
項11の半導体デバイスにおいて、表示パネルの表示制御を行う表示コントローラ(4)を更に有し、前記タッチパネルコントローラは前記表示コントローラに表示制御に同期してタッチパネルの制御を行う。
タッチパネルコントローラ(3)は、タッチパネルの複数の駆動電極(TX1〜TXm)に順次駆動パルスパターンを出力する駆動回路(30)と、前記駆動回路が出力する前記駆動パルスパターン毎にタッチパネルの複数の検出電極(RX1〜RXn)に現れる信号変化を検出する検出回路(31)と、前記駆動回路及び検出回路を制御する制御回路(33〜34、又は34〜37)とを有する。前記駆動回路は駆動電極単位で前記駆動パルスパターンのパルス周波数を可変可能である。前記検出回路は前記検出電極単位で前記信号変化のサンプリング周波数を可変可能である。前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置を得るまでは前記駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値とし、タッチ位置を得たときは前記タッチ位置に応じて可変とする所定範囲で、駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値よりも高い周波数に制御し、その後、タッチ位置が変化しないときは駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を前記初期値に戻す。上記タッチ位置が変化しないときとは、タッチから非タッチに転じてから新たなタッチ位置が検出できないときはもとより、タッチ位置が所定時間経過しても同じ座標に留まっている場合も意味し、上記タッチ位置が変化しないとき、所定時間後に全領域のサンプリング周波数を前記初期値に戻さずに、例えばタッチ位置を中心としたサンプリング周波数を高くする範囲を時間経過と共に任意のサイズまで徐々に小さくしてもよい。
項13において前記制御回路は、タッチ位置が変化しないとき、時間と共に前記所定範囲を段階的に狭くすることによって、前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を初期値に戻す範囲を徐々に広げていく。
項13又は14において、前記所定範囲の初期値は、前記タッチパネルの全範囲である。
項13又は14において、前記所定範囲の段階的に狭くされる大きさは、外部からアクセス可能なレジスタ設定によって可変可能にされる。
タッチパネルコントローラ(3)は、タッチパネルの複数の駆動電極(TX1〜TXm)に順次駆動パルスパターンを出力する駆動回路(30)と、前記駆動回路が出力する前記駆動パルスパターン毎にタッチパネルの複数の検出電極(RX1〜RXn)に現れる信号変化を検出する検出回路(31)と、前記駆動回路及び検出回路を制御する制御回路(33〜34、又は34〜37)とを有する。前記駆動回路は駆動電極単位で前記駆動パルスパターンのパルス周波数を可変可能である。前記検出回路は前記検出電極単位で前記信号変化のサンプリング周波数を可変可能である。前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置を得るまでは、前記駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値とし、タッチ位置を得たときは、前記検出回路による検出信号を用いて得られた前のタッチ位置からの予測に応じて可変する所定範囲で、及びその前のタッチ位置に基づいて予測された次のタッチ位置に応じて、前記駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数の双方を高い周波数に設定する範囲を可変に制御する。
項17において、前記可変に制御する所定範囲は、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された次回タッチ予測範囲である。
項18において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置を中心に、その直近で取得された複数のタッチ位置から演算された標準偏差の複数倍の範囲である。
項19において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心に前記標準偏差の複数倍の範囲を更に加えた範囲である。
項18において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心とする所定の範囲である。
実施の形態について更に詳述する。
図2にはタブレットやスマートフォンなどの携帯情報端末装置に適用される表示装置が例示される。同図に示される携帯情報端末装置は、筐体の表面には例えば液晶などを利用したドットマトリクス型の表示パネル(DP)2に、相互容量方式によるタッチ検出を可能にするタッチパネル(TP)1が組み込まれている。この組み込み構造はタッチパネル1の検出面を液晶パネル2の表示面に重ねて配置する構造は、外付け構造、又は一体化したインセル構造等の何れの構造であってもよい。
図3にはタッチパネルコントローラの駆動回路と検出回路が例示される。
図1にはタッチパネルコントローラ3の第1の構成例を示す。タッチパネルコントローラ3は駆動回路30、検出回路31、メモリ32、センシング周波数制御回路33、及びタイミングコントローラ34を有する。センシング周波数制御回路33及びタイミングコントローラ34はタッチパネルコントローラ3の制御回路の一例を成す。特に制限されないが、図1では駆動電極の本数を8本(m=8)、検出電極の本数を8本(n=8)とする。
センシング周波数制御回路33はメモリの検出データ記憶領域に格納された演算結果に応じて、駆動パルスパターンのパルス周波数を高くする駆動端子の範囲と、積分回路のサンプリング周波数を高くする検出端子の範囲と、を指示する高周波数検出領域(単に高周波領域とも記す)指示データ40を生成する。パルス周波数を高くする駆動端子の範囲とサンプリング周波数を高くする検出端子の範囲は、例えば、演算されたタッチ座標に対して最大で前後3端子分の範囲とする。具体的な例として、2点タッチのタッチ座標をTC1,TC2とする場合、高周波領域指示データ40が高周波を指定する駆動端子の範囲はTX2〜TX4、TX6〜TX7とされ、高周波領域指示データ40が高周波を指定する検出端子はRX1〜RX3、RX4〜RX6とされる。検出データ記憶領域に格納された演算結果が非タッチのとき、高周波指示データは全ての駆動端子及び全ての検出端子の位置に対して低周波を指示することになる。
次に、直前に取得された複数のタッチ座標から次回のタッチ座標位置を予測し、あらかじめ予測した範囲のパルス駆動周波数とサンプリング周期を高周波数に設定することで、検出精度を高める領域を必要最小限にすることができ、タッチセンシングの低消費電力化を更に進める例について説明する。
高周波領域に対する駆動周波数及びサンプリング周波数の制御形態として以下の更に別の制御形態を採用することも可能である。
2 表示パネル
3 タッチパネルコントローラ
4 表示コントローラ
5 サブプロセッサ
6 ホストプロセッサ
7 半導体デバイス
TX1〜TXm 駆動電極
RX1〜RXn 検出電極
Cxy 交点容量
Pt1〜Ptm 駆動端子
30 駆動回路
OBUF1〜OBUFm 出力バッファ
D1〜Dm 駆動制御信号
Pr1〜Prn 検出端子
31 検出回路
INTG_1〜INTG_n 積分回路
VHSP プリチャージ電圧
SW2_i スイッチ
AMP_i オペアンプ
Cs 積分コンデンサ
SW1 スイッチ
S2_1〜S2_n スイッチ信号
32 メモリ32
33 センシング周波数制御回路
34 タイミングコントローラ
35 次回タッチ座標予測演算回路
36 センシング領域演算回路
37 センシング周波数制御回路
Claims (21)
- タッチパネルの複数の駆動電極に対してその配列順に、前記駆動電極単位で、複数のパルス変化を含む駆動パルスパターンを出力する、駆動回路と、
前記駆動パルスパターンを出力する駆動電極単位の駆動期間毎に、タッチパネルの複数の検出電極に現れる信号変化を検出する検出回路と、
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、前記駆動電極に与える前記駆動パルスパターンが含む前記複数のパルス変化の周波数である駆動パルスパターンのパルス周波数を前記駆動電極単位で可変可能であり、
前記検出回路は、前記駆動期間毎に前記検出電極に現れる前記信号変化のサンプリング周波数を前記検出電極単位で可変可能であり、
前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置に応じて可変可能とする前記駆動電極及び前記検出電極の所定範囲で、駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を高い周波数に制御する、タッチパネルコントローラ。 - 請求項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とし、
タッチ位置を得たときは前記所定範囲に応ずる駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数よりも高い第2のパルス周波数とし、且つ、前記所定範囲に応ずる検出電極からの前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする、タッチパネルコントローラ。 - 請求項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とし、
タッチ位置を得たときは全ての前記駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数よりも高い第2のパルス周波数とし、且つ、前記所定範囲に応ずる検出電極からの前記信号変化のサンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする、タッチパネルコントローラ。 - 請求項1において前記制御回路は、タッチ位置を得るまでは前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数とし、且つ、前記信号変化のサンプリング周波数を第1のサンプリング周波数とし、
タッチ位置を得たときは前記所定範囲に応ずる駆動電極のための前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数よりも高い第2のパルス周波数とし、且つ、前記第2のパルス周波数による前記駆動パルスパターンに対応して前記検出回路が検出する前記信号変化のサンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数よりも高い第2のサンプリング周波数とする、タッチパネルコントローラ。 - 請求項2乃至4の何れか1項において、前記制御回路は、前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第2のパルス周波数にすると共に前記検出回路の信号変化のサンプリング周波数を第2のサンプリング周波数にしてから、所定時間経過するまでに新たなタッチ位置を得ることができないときは、第2のパルス周波数にされた駆動パルスパターンのパルス周波数を第1のパルス周波数に、第2のサンプリング周波数にされた前記サンプリング周波数を第1のサンプリング周波数に戻す、タッチパネルコントローラ。
- 請求項2乃至4の何れか1項において、前記制御回路は、前記駆動パルスパターンのパルス周波数を第2のパルス周波数にすると共に前記検出回路の信号変化のサンプリング周波数を第2のサンプリング周波数にしてから、所定時間経過する毎に新たなタッチ位置を得ることができないときはその都度前記所定範囲を逐次小さくし、小さくした範囲に適合させて、前記第2のパルス周波数にされている駆動パルスパターンの内の一部の駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数に、前記第2のサンプリング周波数にされている前記サンプリング周波数の内の一部のサンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数に戻し、
最後に前記所定時間経過回数が最終回に達したときは全ての前記駆動パルスパターンのパルス周波数を前記第1のパルス周波数に、全ての前記サンプリング周波数を前記第1のサンプリング周波数に戻し、
最終回に至る途中で新たなタッチ位置を得たときは、前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を高くする前記所定範囲を初期範囲に戻すように制御する、タッチパネルコントローラ。 - 請求項1において、前記所定範囲は、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された次回タッチ予測範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項7において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置を中心に、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された標準偏差の複数倍の範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項8において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心に前記標準偏差の複数倍の範囲を更に加えた範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項7において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心とする所定の範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項1に記載のタッチパネルコントローラと、前記検出回路による検出信号を用いてタッチ位置の座標演算を行うプロセッサとを有し、前記制御回路は前記プロセッサで演算されたタッチ位置を得る、半導体デバイス。
- 請求項11において、表示パネルの表示制御を行う表示コントローラを更に有し、前記タッチパネルコントローラは前記表示コントローラに表示制御に同期してタッチパネルの制御を行う、半導体デバイス。
- タッチパネルの複数の駆動電極に順次駆動パルスパターンを出力する駆動回路と、
前記駆動回路が出力する前記駆動パルスパターン毎にタッチパネルの複数の検出電極に現れる信号変化を検出する検出回路と、
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、
前記駆動回路は駆動電極単位で前記駆動パルスパターンのパルス周波数を可変可能であり、
前記検出回路は前記検出電極単位で前記信号変化のサンプリング周波数を可変可能であり、
前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置を得るまでは前記駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値とし、
タッチ位置を得たときは前記タッチ位置に応じて可変とする所定範囲で、駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値よりも高い周波数に制御し、
その後、タッチ位置が変化しないときは駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を前記初期値に戻す、タッチパネルコントローラ。 - 請求項13において前記制御回路は、タッチ位置が変化しないとき、時間と共に前記所定範囲を段階的に狭くすることによって、前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記信号変化のサンプリング周波数を初期値に戻す範囲を徐々に広げていく、タッチパネルコントローラ。
- 請求項13又は14において、前記所定範囲の初期値は、前記タッチパネルの全範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項13又は14において、前記所定範囲の段階的に狭くされる大きさは、外部からアクセス可能なレジスタ設定によって可変可能にされる、タッチパネルコントローラ。
- タッチパネルの複数の駆動電極に対してその配列順に、前記駆動電極単位で、複数のパルス変化を含む駆動パルスパターンを出力する、
駆動回路と、
前記前記駆動パルスパターンを出力する駆動電極単位の駆動期間毎に、タッチパネルの複数の検出電極に現れる信号変化を検出する検出回路と、
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、前記駆動電極に与える前記駆動パルスパターンが含む前記複数のパルス変化の周波数である駆動パルスパターンのパルス周波数を前記駆動電極単位で可変可能であり、
前記検出回路は、前記駆動期間毎に前記検出電極に現れる前記信号変化のサンプリング周波数を前記検出電極単位で可変可能であり、
前記制御回路は、前記検出回路による検出信号を用いてタッチが検出されたタッチ位置を得るまでは、前記駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び前記検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数を初期値とし、タッチ位置を得たときは、前記検出回路による検出信号を用いて得られた前のタッチ位置からの予測に応じて可変可能とする前記駆動電極及び前記検出電極の所定範囲で、駆動電極単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極単位による前記信号変化のサンプリング周波数の双方を高い周波数に制御する、タッチパネルコントローラ。 - 請求項17において、前記可変可能とする前記駆動電極及び前記検出電極の所定範囲は、直近で取得された複数のタッチ位置から演算された次回タッチ予測範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項18において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置を中心に、その直近で取得された複数のタッチ位置から演算された標準偏差の複数倍の範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項19において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心に前記標準偏差の複数倍の範囲を更に加えた範囲である、タッチパネルコントローラ。
- 請求項18において、前記次回タッチ予測範囲は、直前に取得されたタッチ位置に対して所定の外挿法で予測されたタッチ位置を中心とする所定の範囲である、タッチパネルコントローラ。
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