特許 6045891 半導体装置及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6045891

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】半導体装置及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20161206BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 512

   G06F3/041 522

   G06F3/041 412

   G06F3/044 120

【請求項の数】20

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2012-261021(P2012-261021)

(22)【出願日】2012年11月29日

(65)【公開番号】特開2014-106864(P2014-106864A)

(43)【公開日】2014年6月9日

【審査請求日】2015年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】308017571

【氏名又は名称】シナプティクス・ジャパン合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089071

【弁理士】

【氏名又は名称】玉村 静世

(72)【発明者】

【氏名】赤井 亮仁

(72)【発明者】

【氏名】石井 達也

(72)【発明者】

【氏名】立花 利一

(72)【発明者】

【氏名】高荷 敏行

【審査官】 萩島 豪

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２８７０８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０８９９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４９２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００８７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７３４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４１３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１ − ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラを有する半導体装置であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの上限値以下とされ、
非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも低い電圧とされる、半導体装置。

【請求項2】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラを有する半導体装置であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの下限値以上とされ、
非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも高い電圧とされる、半導体装置。

【請求項3】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラを有する半導体装置であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
前記駆動パルスの立ち上がりで駆動パルスによる駆動を終了する第１駆動終了モードと、前記駆動パルスの立ち下がりで駆動パルスによる駆動を終了する第２駆動終了モードとの何れを選択するかを指示する指示部を有する、半導体装置。

【請求項4】

請求項３において、前記指示部は前記制御回路に設けられた書き換え可能なレジスタである、半導体装置。

【請求項5】

請求項１から請求項３のうちのいずれか１項において、複数の走査電極と複数の信号電極との交差部分に液晶表示セルが配置された表示パネルの前記走査電極に走査パルスを出力し前記信号電極に信号電圧を出力する表示パネルコントローラを更に有する、半導体装置。

【請求項6】

請求項５において、前記制御回路は、前記駆動パルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間に前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングが含まれるように前記駆動パルスの変化タイミングを制御する、半導体装置。

【請求項7】

請求項６において、前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングを含む所定期間毎に前記検出回路を前記検出端子から分離する分離スイッチを有する、半導体装置。

【請求項8】

請求項１から請求項３のうちのいずれか１項において、前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化または立ち下がり変化の何れか一方に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する片エッジ検出モードを更に有し、
前記両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの何れを選択するかを指示する指示部を有する、半導体装置。

【請求項9】

請求項８において、前記指示部は前記制御回路に設けられた書き換え可能なモードレジスタである、半導体装置。

【請求項10】

請求項１から請求項３のうちのいずれか１項において、前記制御回路が制御するタッチ・非タッチの検出動作は、
前記オペアンプの非反転入力端子に参照電圧として供給される第１電圧によって前記オペアンプの反転入力端子と出力端子を初期化する処理と、
前記駆動電極に所定パルス数の駆動パルスを与える処理と、
駆動パルスの夫々のエッジ変化の直前のタイミングで前記積分容量の接続を切り替える処理と、
前記駆動パルスの夫々のエッジ変化に同期して前記積分容量に積分された信号を前記アナログ・ディジタル変換回路でディジタル信号に変換して検出データを生成する処理とを含む、半導体装置。

【請求項11】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルと、前記タッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラに接続されたプロセッサと、を有する電子機器であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記プロセッサは前記検出データに基づいてタッチパネル上でタッチされた位置の座標点を演算し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの上限値以下とされ、
非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも低い電圧とされる、電子機器。

【請求項12】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルと、前記タッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラに接続されたプロセッサと、を有する電子機器であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記プロセッサは前記検出データに基づいてタッチパネル上でタッチされた位置の座標点を演算し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの下限値以上とされ、
非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路から出力される信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも高い電圧とされる、電子機器。

【請求項13】

複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルと、前記タッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラと、前記タッチパネルコントローラに接続されたプロセッサと、を有する電子機器であって、
前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路と、を有し、
前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有し、
前記プロセッサは前記検出データに基づいてタッチパネル上でタッチされた位置の座標点を演算し、
前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路とを有し、
前記積分回路は、オペアンプと、積分容量と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路とを有し、
前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替え、
タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされ、
前記駆動パルスの立ち上がりで駆動パルスによる駆動を終了する第１駆動終了モードと、前記駆動パルスの立ち下がりで駆動パルスによる駆動を終了する第２駆動終了モードとの何れを選択するかを指示する指示部を有する、電子機器。

【請求項14】

請求項１３において、前記指示部は前記制御回路に設けられ前記プロセッサによって書き換え可能なレジスタである、電子機器。

【請求項15】

請求項１１から請求項１３のうちのいずれか１項において、複数の走査電極と複数の信号電極との交差部分に液晶表示セルが配置された表示パネルと、前記表示パネルの前記走査電極に走査パルスを出力し前記信号電極に信号電圧を出力する表示パネルコントローラとを更に有し、
前記タッチパネルは前記表示パネルの中に作り込まれたインセル型のタッチパネルである、電子機器。

【請求項16】

請求項１５において、前記制御回路は、前記駆動パルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間に前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングが含まれるように前記駆動パルスの変化タイミングを制御する、電子機器。

【請求項17】

請求項１６において、前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングを含む所定期間毎に前記検出回路を前記検出端子から分離する分離スイッチを有する、電子機器。

【請求項18】

請求項１１から請求項１３のうちのいずれか１項において、前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化または立ち下がり変化の何れか一方に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する片エッジ検出モードを更に有し、
前記両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの何れを選択するかを指示する指示部を有する、電子機器。

【請求項19】

請求項１８において、前記指示部は前記制御回路に設けられ前記プロセッサによって書き換え可能なモードレジスタである、電子機器。

【請求項20】

請求項１１から請求項１３のうちのいずれか１項において、前記制御回路が制御するタッチ・非タッチの検出動作は、
前記オペアンプの非反転入力端子に参照電圧として供給される第１電圧によって前記オペアンプの反転入力端子と出力端子を初期化する処理と、
前記駆動電極に所定パルス数の駆動パルスを与える処理と、
駆動パルスの夫々のエッジ変化の直前のタイミングで前記積分容量の接続を切り替える処理と、
前記駆動パルスの夫々のエッジ変化に同期して前記積分容量に積分された信号を前記アナログ・ディジタル変換回路でディジタル信号に変換して検出データを生成する処理とを含む、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチパネルを制御するタッチパネルコントローラを備えた半導体装置、及びタッチパネルコントローラとマイクロプロセッサを備えた電子機器に関し、例えば液晶パネルの中にタッチパネルが組み込まれたインセル型のタッチパネルを有する携帯端末装置に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

相互容量方式によるマルチポイントタッチに対応するタッチパネルは例えば駆動電極と検出電極が誘電体を介在して例えば直交するように配置され、それぞれの交差部分のクロス結合容量が交点容量を構成する。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ことにな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、駆動電極に容量結合する検出電極に現れる電圧変化を信号として積分し、検出電極毎に積分した信号を、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として取得する。このような相互容量方式を用いてタッチ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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許公開第2007/0257890A1号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

相互容量方式によるタッチ検出技術において、特許文献１に記載の技術に代表されるように、駆動電極に容量結合する検出電極に現れる電圧変化の信号を積分する動作では駆動パルスを複数回パルス変化させて検出電極の信号を積分することによって必要な信号量を得るようにしている。積分信号量を増やすには駆動パルスのパルス変化回数を増やせばよいが、それに比例して検出動作時間が長くなる。

【0005】

タッチパネルの大型化やタッチパネル電極の高密度化に対応して、タッチ検出を行なおうとすると駆動電極数が増えるので、それにしたがって、1つの電極の検出動作に許容される時間が短くなり、必要な積分信号量を得ることができなくなる虞がある。

【0006】

また、携帯端末などにおける入力装置としてのタッチパネルは液晶パネルと組み合わせて用いられる。その組み合わせの形態は別部品としてのタッチパネルを液晶パネルに外付けする外着け形態、及び、液晶パネルにタッチパネルを作り込んだインセル形態に大別される。何れの組み合わせ形態においてもタッチパネルによるタッチ・非タッチの検出動作は液晶パネルによる表示動作中に行われることになるので、液晶パネルの駆動信号がタッチパネルの検出動作にとってノイズにならないようにすることが必要である。例えば液晶パネルの走査電極の駆動及び信号電極を駆動する階調データの切り替え動作と、タッチパネルの検出動作とを時分割で行なうような場合には、タッチパネルの検出動作に許容される時間が短くなる。液晶パネルが高階調になるほど表示動作時間が長くなり、タッチパネルの検出動作に許容される時間は一層短くなると考えられる。

【0007】

本発明の目的は、タッチパネルによるタッチ検出動作時間の短縮とタッチ検出精度の向上に寄与することにある。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願において開示される実施の形態のうち代表的ものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

【0010】

すなわち、複数の駆動電極と複数の検出電極との交差部に容量成分が形成されたタッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラにおいて、駆動電極に出力する駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりの両方のエッジに同期して検出電極に現れる交互に変化の極性が異なる信号を積分回路に絶対値的に積み上げる両エッジ検出モードを採用する。積分回路は駆動パルスのエッジ変化の前に入力と出力の間で積分容量の接続を切り替える。

【発明の効果】

【0011】

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とおりである。

【0012】

すなわち、両エッジ検出モードを用いることにより、駆動パルスの片エッジだけで検出動作を行う場合に比べて、同じ時間内では信号に積み上げ回数を増やすことができ、同じ積み上げ回数を得る場合には検出動作時間を短縮することができる。したがって、タッチパネルによるタッチ検出動作時間の短縮とタッチ検出精度の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は本発明が適用される電子機器の一例である表示及び入力装置の全体的な構成を示すブロック図である。

【図2】図２はタッチパネルの電極構成を例示する平面図である。

【図3】図３は液晶パネルの電極構成を例示しり平面図である。

【図4】図４はタッチ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】図５はタッチパネルの等価回路と積分回路の一例を示す回路図である。

【図6】図６はＹ電極Ｙ１〜ＹＭに供給される駆動パルス信号の信号波形の一例を示す波形図である。

【図7】図７はＹ電極Ｙｍを基準にして、両エッジ検出モードによる検出動作タイミングを例示するタイミング図である。

【図8】図８は両エッジ検出モードによる検出動作を行った場合における積分回路の出力電圧ＶＯＵＴｎの遷移波形を駆動パルスと共に例示する波形図である。

【図9】図９は液晶パネルの等価回路を例示する回路図である。

【図10】図１０は液晶パネとタッチパネルとの時分割駆動と両エッジ検出方式を両立する場合に必要な積分回路とタッチパネルの等価回路を例示する回路図である。

【図11】図１１は液晶パネルとタッチパネルとの時分割駆動と両エッジ検出方式を両立する場合の動作タイミングを例示するタイミング図である。

【図12】図１２は両エッジ検出方式による両エッジ検出モードと片エッジ検出方式による片エッジ検出モードとをレジスタで切り替える場合の真理値表を例示する説明図である。

【図13】図１３は片エッジ検出モードを採用したときの動作タイミングを例示するタイミング図である。

【図14】図１４は片エッジ検出を実施した場合の積分回路の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形を例示する波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

〔１〕＜駆動パルスの両エッジで取得した検出信号を絶対値的に積み上げる＞
半導体装置（１０１，１０２）は、複数の駆動電極（Ｙｍ：Ｙ１〜ＹＭ）と複数の検出電極（Ｘｎ：Ｘ１〜ＸＮ）との交差部に容量成分が形成されたタッチパネル（１）に接続されるタッチパネルコントローラ（３）を有する。前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子（ＰＹ１〜ＰＹＭ）と、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路（３００）と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子（ＰＸ１〜ＰＸＮ）と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路（３１０）と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路（３０８）と、を有する。前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有する。

【0016】

これによれば、両エッジ検出モードを用いることにより、駆動パルスの片エッジだけで検出動作を行う場合に比べて、同じ時間内では信号に積み上げ回数を増やすことができ、同じ積み上げ回数を得る場合には検出動作時間を短縮することができる。したがって、タッチパネルによるタッチ検出動作時間の短縮とタッチ検出精度の向上に寄与する。

【0017】

〔２〕＜切り替えスイッチ＞
項１において、前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路（３０１）と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路（３０４）とを有する。前記積分回路は、オペアンプ（ＡＭＰｉｔ）と、積分容量（Ｃｓ）と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路（ＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＢ１，ＣＦＢ２）とを有する。前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替える。

【0018】

これによれば、駆動パルスの立ち上がりと立ち下がりでは駆動電極に容量結合された検出電極に現れる信号は増加方向と減少方向に変化することになり、これを信号成分として絶対値的に積み上げる操作を、積分回路の入力と出力との間での積分容量の接続切り替えという簡単な構成により容易に実現することができる。

【0019】

〔３〕＜積分出力電圧の初期値＞
項２において、タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされる。

【0020】

これによれば、検出電極に対する駆動電圧を片エッジ検出の場合に比べて大凡半分にすることができるから、表示パネルの表示セルが接続するコモン電極と検出電極との間で形成される電界が小さくなる。例えばＩＰＳ（登録商標）方式構成の液晶パネルの場合には当該パネルの厚み方向の電界が小さくなるので、その電界によって液晶のシャッタ機能を阻害する事態の防止に役立つ。

【0021】

〔４〕＜駆動パルスの立ち下がりで駆動終了したときのタッチ時と非タッチ時の積分値＞
項３において、タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの上限値以下とされる。非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも低い電圧とされる。

【0022】

これによれば、タッチと非タッチの積分電圧値の差を、片エッジ検出モードの場合と比べて、大凡その２倍とすることが可能になる。

【0023】

〔５〕＜駆動パルスの立ち上がり駆動終了したときのタッチ時と非タッチ時の積分値＞
項３において、タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの下限値以上とされる。非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも高い電圧とされる。

【0024】

これによれば、タッチと非タッチの積分電圧値の差を、片エッジ検出モードの場合と比べて、大凡その２倍とすることが可能になる。項４よりも大きな積分信号値を得ることができる。

【0025】

〔６〕＜駆動パルスの立ち下がり駆動終了モードと駆動パルスの立ち上がり駆動終了モード＞
項３において、前記駆動パルスの立ち上がりで駆動パルスによる駆動を終了する第１駆動終了モードと、前記駆動パルスの立ち下がりで駆動パルスによる駆動を終了する第２駆動終了モードとの何れを選択するかを指示する指示部を有する。

【0026】

これによれば、駆動動作選択の幅が広がる。

【0027】

〔７〕＜モードレジスタ＞
項６において、前記指示部は前記制御回路に設けられた書き換え可能なレジスタである。

【0028】

これによれば、第１駆動終了モード又は第２駆動終了モードの選択をソフトウェアを介して行うことができる。

【0029】

〔８〕＜表示パネルコントローラ＞
項３において、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と複数の信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に液晶表示セル（ＬＣＤ）が配置された表示パネル（２）の前記走査電極に走査パルスを出力し前記信号電極に階調電圧信号を出力する表示パネルコントローラ（４）を更に有する。

【0030】

これによれば、表示パネルと一緒にタッチパネルを利用する利用形態に鑑みればタッチパネルコントローラを搭載した半導体装置の利便性が増す。

【0031】

〔９〕＜タッチパネルと表示パネルの時分割駆動＞
項８において、前記制御回路は、前記駆動パルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間に前記走査パルスと前記階調電圧信号の変化タイミングが含まれるように前記駆動パルスの変化タイミングを制御する。

【0032】

これによれば、タッチパネルの検出動作中は表示パネルを駆動する走査パルス及び階調電圧信号に変化を生ぜず、タッチ・非タッチの検出動作に対する耐ノイズ性を向上させることができる。時分割駆動によってタッチ・非タッチの検出時間が短くなっても両エッジ検出モードで検出を行うので、必要な信号量を確保することができる。片エッジ検出モードに対して２倍の検出回数を実現できる両エッジ検出モードにおいては、表示パネルの高解像度化によって時分割駆動によるタッチ・非タッチの検出時間が更に短くなっても対応可能な余力があり、高解像度表示パネルとの組み合わせに好適である。

【0033】

〔１０〕＜検出回路と検出電極の分離スイッチ＞
項９において、前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングを含む所定期間毎に前記検出回路を前記検出端子から分離する分離スイッチ（ＳＷ３）を有する。

【0034】

これによれば、駆動電極の非駆動期間、即ち、タッチパネルの非検出期間に検出電極が表示パネルからノイズを受けても、検出回路へのノイズの伝播が阻止されるので、積分途中の積分信号が当該ノイズで不所望に変化することを抑止することができる。

【0035】

〔１１〕＜両エッジ検出モードと片エッジ検出モード＞
項１において、前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化または立ち下がり変化の何れか一方に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する片エッジ検出モードを更に有し、前記両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの何れを選択するかを指示する指示部（３２０）を有する。

【0036】

これによれば、タッチパネルと表示パネルを時分割駆動する場合に表示パネルの駆動負荷が大きいときにタッチパネルの検出期間が短くなって必要な積分信号量を確保できなくなる虞があるときに、片エッジ検出モードを選択すればスイッチ回路の切り替えに要する時間も積分動作に割り当てることができるので、積分信号量の増加を期待できる場合がある。

【0037】

〔１２〕＜モードレジスタ＞
項１１において、前記指示部は前記制御回路に設けられた書き換え可能なモードレジスタ（３２０）である。

【0038】

これによれば、両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの選択をソフトウェアを介して行うことができる。

【0039】

〔１３〕＜タッチ・非タッチの検出動作＞
項２において、前記制御回路が制御するタッチ・非タッチの検出動作は、（ａ）前記オペアンプの非反転入力端子に参照電圧として供給される第１電圧によって前記オペアンプの反転入力端子と出力端子を初期化する処理、（ｂ）前記駆動電極に所定パルス数の駆動パルスを与える処理、（ｃ）駆動パルスの夫々のエッジ変化の直前のタイミングで前記積分容量の接続を切り替える処理、及び（ｄ）前記駆動パルスの夫々のエッジ変化に同期して前記積分容量に積分された信号を前記アナログ・ディジタル変換回路でディジタル信号に変換して検出データを生成する処理を含む。

【0040】

これによれば、タッチ・非タッチの検出動作を容易に実現することができる。

【0041】

〔１４〕＜駆動パルスの両エッジで取得した検出信号を絶対値的に積み上げる＞
電子機器（１００）は、複数の駆動電極（Ｙｍ：Ｙ１〜ＹＭ）と複数の検出電極（Ｘｎ：Ｘ１〜ＸＮ）との交差部に容量成分が形成されたタッチパネル（１）と、前記タッチパネルに接続されるタッチパネルコントローラ（３）と、前記タッチパネルコントローラに接続されたプロセッサ（５）と、を有する。前記タッチパネルコントローラは、前記複数の駆動電極に接続される複数の駆動端子（ＰＹ１〜ＰＹＭと、前記駆動端子から駆動パルスを出力する駆動回路（３００）と、前記複数の検出電極に接続される複数の検出端子（ＰＸ１〜ＰＸＮ）と、前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する検出回路（３１０）と、前記駆動回路及び検出回路を用いてタッチ・非タッチの検出動作を制御する制御回路（３０８）と、を有する。前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを有する。前記プロセッサは前記検出データに基づいてタッチパネル上でタッチされた位置の座標点を演算する。

【0042】

これによれば、項１と同様の作用効果を奏する。

【0043】

〔１５〕＜切り替えスイッチ＞
項１４において、前記検出回路は、前記検出端子から入力する信号を積分する積分回路（３０１）と、前記積分回路で積分されたアナログ信号をディジタル信号に変換して前記検出データとするアナログ・ディジタル変換回路（３０４）とを有する。前記積分回路は、オペアンプ（ＡＭＰｉｔ）と、積分容量（Ｃｓ）と、オペアンプの反転入力端子と出力端子との間で前記積分容量の接続を切り替えるスイッチ回路（ＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＢ１，ＣＦＢ２）とを有する。前記制御回路は、前記駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替える。

【0044】

これによれば、項２と同様の作用効果を奏する。

【0045】

〔１６〕＜積分出力電圧の初期値＞
項１５において、タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路の出力端子の初期電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの中央値寄りの電圧とされる。

【0046】

これによれば、項３と同様の作用効果を奏する。

【0047】

〔１７〕＜駆動パルスの立ち下がりで駆動終了したときのタッチ時と非タッチ時の積分値＞
項１６において、タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの上限値以下とされる。非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも低い電圧とされる。

【0048】

これによれば、項４と同様の作用効果を奏する。

【0049】

〔１８〕＜駆動パルスの立ち上がり駆動終了したときのタッチ時と非タッチ時の積分値＞
項１６において、タッチにより交差部の容量成分が小さくなったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの下限値以上とされる。非タッチにより交差部の容量成分が小さくならなかったとき駆動パルスで駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了することによって積分回路に得られる信号電圧は前記タッチ時の信号電圧よりも高い電圧とされる。

【0050】

これによれば、項５と同様の作用効果を得る。

【0051】

〔１９〕＜駆動パルスの立ち下がり駆動終了モードと駆動パルスの立ち上がり駆動終了モード＞
項１６において、前記駆動パルスの立ち上がりで駆動パルスによる駆動を終了する第１駆動終了モードと、前記駆動パルスの立ち下がりで駆動パルスによる駆動を終了する第２駆動終了モードとの何れを選択するかを指示する指示部を有する。

【0052】

これによれば、項６と同様の作用効果を得る。

【0053】

〔２０〕＜モードレジスタ＞
項１７において、前記指示部は前記制御回路に設けられた書き換え可能なレジスタである。

【0054】

これによれば、項７と同様の作用効果を得る。

【0055】

〔２１〕＜表示パネルコントローラ＞
項１６において、複数の走査電極（Ｇ１〜Ｇ６４０）と複数の信号電極（Ｄ１〜Ｄ１４４０）との交差部分に液晶表示セル（ＬＣＤ）が配置された表示パネル（２）と、前記表示パネルの前記走査電極に走査パルスを出力し前記信号電極に信号電圧を出力する表示パネルコントローラ（４）とを更に有する。前記タッチパネルは前記表示パネルの中に作り込まれたインセル型のタッチパネルである。

【0056】

これによれば、項８と同様の作用効果を奏する。

【0057】

〔２２〕＜タッチパネルと表示パネルの時分割駆動＞
項２１において、前記制御回路は、前記駆動パルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間に前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングが含まれるように前記駆動パルスの変化タイミングを制御する。

【0058】

これによれば、項９と同様の作用効果を奏する。

【0059】

〔２３〕＜検出回路と検出電極の分離スイッチ＞
項２２において、前記走査パルスと前記信号電圧の変化タイミングを含む所定期間毎に前記検出回路を前記検出端子から分離する分離スイッチ（ＳＷ３）を有する。

【0060】

これによれば、項１０と同様の作用効果を奏する。

【0061】

〔２４〕＜両エッジ検出モードと片エッジ検出モード＞
項１４において、前記検出回路は、前記駆動パルスの立ち上がり変化または立ち下がり変化の何れか一方に同期して前記検出端子から複数回入力される信号を積み上げて検出データを生成する片エッジ検出モードを更に有する。前記両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの何れを選択するかを指示する指示部（３２０）を有する。

【0062】

これによれば、項１１と同様の作用効果を奏する。

【0063】

〔２５〕＜モードレジスタ＞
項２４において、前記指示部は前記制御回路に設けられ前記プロセッサによって書き換え可能なモードレジスタ（３２０）である。

【0064】

これによれば、項１２と同様の作用効果を奏する。

【0065】

〔２６〕＜タッチ・非タッチの検出動作＞
項１５において、前記制御回路が制御するタッチ・非タッチの検出動作は、（ａ）前記オペアンプの非反転入力端子に参照電圧として供給される第１電圧によって前記オペアンプの反転入力端子と出力端子を初期化する処理、（ｂ）前記駆動電極に所定パルス数の駆動パルスを与える処理、（ｃ）駆動パルスの夫々のエッジ変化の直前のタイミングで前記積分容量の接続を切り替える処理、及び（ｄ）前記駆動パルスの夫々のエッジ変化に同期して前記積分容量に積分された信号を前記アナログ・ディジタル変換回路でディジタル信号に変換して検出データを生成する処理を含む。

【0066】

これによれば、項１３と同様の作用効果を奏する。

【0067】

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

【0068】

≪両エッジ検出モードを有する電子機器≫
図１には本発明が適用される表示及び入力装置１００の全体的な構成が例示される。同図に示される表示及び入力装置１００は本発明に係る電子機器の一例であり、例えばＰＤＡや携帯電話機などの携帯端末の一部を構成し、タッチパネル（ＴＰ）１、表示パネルの一例である液晶パネル（ＤＰ）２、タッチパネルコントローラ（ＴＰＣ）３、表示パネルコントローラの一例である液晶パネルコントローラ（ＤＰＣ）４、サブプロセッサ（ＳＭＰＵ）５、及びホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６を備える。タッチパネルコントローラ３及び液晶パネルコントローラ４、更に必要に応じてサブプロセッサ５を含めて、１個の半導体チップに形成し、又は１個のパッケージに搭載して、単一の半導体装置１０１，１０２として実現することができる。

【0069】

タッチパネル１はマルチタッチ検出を可能にする相互容量方式のタッチパネルであって、複数の駆動電極（Ｙ電極）と複数の検出電極（Ｘ電極）によって形成された複数の交差部を備える。交差部には容量成分が形成されている。タッチパネルコントローラ３は駆動電極に順次駆動パルスを供給し、これによって検出電極から順次得られる信号に基づいて各交差部における容量成分の変動に応ずる検出データを得る。サブシステム用のマイクロプロセッサであるサブプロセッサ（ＳＭＰＵ）５はタッチパネル１の駆動を制御する。また、サブプロセッサ５は、タッチパネルコントローラ３が取得した検出データ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データに基づいて容量変動が生じた交差部の位置座標を演算する。要するに、交差部のどの位置で浮遊容量が変化したか、即ち、交差部のどの位置で指が近接したか（タッチされたか、接触イベントが発生したか）を示すために、接触イベントが発生したときの位置座標を演算する。

【0070】

タッチパネル１は透過性（透光性）の電極や誘電体膜を用いて構成され、例えば液晶パネル２の表示面に重ねて配置される。タッチパネル１と液晶パネル２の組み合わせの形態は別部品としてのタッチパネルを液晶パネルに外付けする外着け形態、及び、液晶パネルにタッチパネルを作り込んだインセル形態に大別される。

【0071】

ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６は表示データを生成し、液晶パネルコントローラ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パネル２に表示するための表示制御を行う。ホストプロセッサ６は、接触イベントが発生したときの位置座標のデータをサブプロセッサ５から取得し、液晶パネルコントローラにおける位置座標のデータと液晶パネルコントローラ４に与えて表示させた表示画面との関係から、タッチパネル１の操作による入力を解析する。

【0072】

特に制限されないが、ホストプロセッサ６には夫々図示を省略する、通信制御ユニット、画像処理ユニット、音声処理ユニット、及びその他アクセラレータなどが接続されることによって、例えば携帯端末が構成される。

【0073】

図２にはタッチパネル１の電極構成が例示される。タッチパネル１は横方向に形成された多数の駆動電極（Ｙ電極）Ｙ１〜ＹＭ（Ｙ電極Ｙｍとも記す）と、縦方向に形成された多数の検出電極（Ｘ電極）Ｘ１〜ＸＮ（Ｘ電極Ｘｎとも記す）とが相互に電気的に絶縁されて構成される。各電極は、例えば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電極とＹ電極の交差部には各電極の容量電極を介して交点容量が形成される。交点容量に指などの物体が近接すると、当該物体を容量電極とする浮遊容量が前記交点容量に加わることになる。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭは、例えばその配列順にタッチパネルコントローラ３から駆動パルスが印加されて駆動される。

【0074】

図３には液晶パネル２の電極構成が例示される。同図に示される液晶パネル２の表示サイズは例えば４８０ＲＧＢ×６４０の規模とされる。液晶パネル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液晶表示セルが配置される。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０は、例えばその配列順に液晶パネルコントローラ４から走査パルスが印加されて駆動（走査駆動）される。ドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０にはゲート電極の走査駆動に同期して走査駆動ラインの階調データが供給される。

【0075】

図４にはタッチパネルコントローラ３の全体的な構成が例示される。タッチパネルコントローラ３は駆動回路（ＹＤＲＶ）３００、検出回路（ＸＤＴＣ）３１０、アナログ・ディジタル変換回路（ＡＤＣ）３０４、ＲＡＭ３０５、バスインタフェース回路（ＢＩＦ）３０６、及び制御回路としてのシーケンス制御回路（ＳＱＥＮＣ）３０８を有する。検出回路３１０は、例えば積分回路（ＩＮＴＧＲ）３０１、サンプルホールド回路（ＳＨ）３０２、及びセレクタ（ＳＬＣＴ）３０３などによって構成される。ここでは検出回路３１０に対する校正用の回路は図示を省略してある。アナログ・ディジタル変換回路を単にＡＤ変換回路とも記す。

【0076】

駆動回路３００はタッチ検出のためにＹ電極Ｙ１〜ＹＭに駆動パルスを順次出力する動作を所定タイミングで繰返す。Ｙ電極毎に供給される駆動パルスは一定の複数パルス数に制御される。駆動パルスの立ち上がりエッジではＹ電極Ｙｍに容量結合するＸ電極Ｘｎに対して電荷が放出される。逆に、駆動パルスの立ち下がりエッジではＹ電極Ｙｍに容量結合するＸ電極Ｘｎに対して電荷が吸収される。

【0077】

積分回路３０１は駆動パルスに同期してＸ電極Ｘ１〜ＸＮに生ずる電荷移動を駆動パルスの立ち上がり及び立下りの両エッジに同期して積分する。この両エッジ検出の詳細については後述する。積分された信号は検出電極毎にサンプルホールド回路３０２に保持され、保持された検出信号はセレクタ３０３で選択され、選択された検出信号は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。

【0078】

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電極に出力する駆動パルスのパルス電圧Ｖｂｓｔ、積分回路３０１が入力するＸ電極の初期化電圧（プリチャージ電圧）ＶＨＳＰ、及びその他の電源電圧ＶＣＩはタッチパネルコントローラ３の外部から供給される。

【0079】

また、シーケンス制御回路３０８は、タッチパネル１と液晶パネル２を時分割で駆動するときのために液晶パネル２の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃとリファレンスタイミング信号Ｔｒｅｆを入力する。リファレンスタイミング信号Ｔｒｅｆは駆動電極Ｙｍの駆動タイミングの生成に用いるタイミング信号であり、例えば液晶パネル２の水平同期信号Ｈｓｙｎｃをリファレンスタイミング信号Ｔｒｅｆとして用いる。本実施の形態ではリファレンスタイミング信号Ｔｒｅｆを水平同期信号Ｈｓｙｎｃとして説明する。

【0080】

図５にはタッチパネル１の等価回路と積分回路３０１の一例が示される。タッチパネル１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、その交差部には、交点容量（相互容量）Ｃｘｙが形成される。

【0081】

積分回路３０１は、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮをチャージするためのプリチャージ電圧ＶＨＳＰをＸ電極Ｘ１〜ＸＮへ供給するためのスイッチＳＷ２、非反転入力端子（＋）にプリチャージ電圧ＶＨＰＳが供給され、反転入力端子（−）に対応するＸ電極Ｘｎが接続されるオペアンプＡＭＰｉｔ、積分容量Ｃｓ、積分容量ＣｓをリセットするためのスイッチＳＷ１、及びオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）と出力端子との間で前記積分容量Ｃｓの接続を切り替えるスイッチ回路によって構成される。

【0082】

スイッチ回路は、例えば、積分容量Ｃｓの一方の容量電極をオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）に接続するスイッチＣＦＡ１、他方の容量電極をオペアンプＡＭＰｉｔの出力端子に接続するスイッチＣＦＡ２、積分容量Ｃｓの前記他方の容量電極をオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）に接続するスイッチＣＦＢ１、及び前記一方の容量電極をオペアンプＡＭＰｉｔの出力端子に接続するスイッチＣＦＢ２から成る。スイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２と、スイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２とは相補的にスイッチ制御される。スイッチＳＷ１は積分容量の双方の容量電極を短絡して蓄積電荷をリセットするスイッチである。駆動端子ＰＹ１〜ＰＹＭは駆動電極Ｙ１〜ＹＭに接続される駆動回路３００の駆動端子である。検出端子ＰＸ１〜ＰＸＮは検出電極Ｘ１〜ＸＮに接続される積分回路３０１の検出端子である。

【0083】

その詳細は後述するが、Ｘ電極Ｘｎ(ｎ＝１〜Ｎ、Ｎ：Ｘ電極の数)のプリチャージ電圧（初期化電圧）ＶＨＳＰは、２．０Ｖ〜２．５Ｖ程度とされる。このプリチャージ電圧ＶＨＳＰは、タッチ検出動作の基準電圧であるが、両エッジ検出モードを実現する場合には、電源電圧の大凡１／２程度の電圧２．０Ｖ〜２．５Ｖに設定すればよい。これは、オペアンプＡＭＰｉｔの出力電圧ＶＯＵＴｎの電圧遷移がプリチャージ電圧ＶＨＳＰを挟んで双方向になるからである。ちなみに、従来の片エッジ検出モード、即ちＹ電極に対する駆動パルスの立ち上がりエッジのみで検出する方式では、プリチャージ電圧ＶＨＳＰは、４Ｖ程度で電源電圧ＡＶＤＤ（＝５Ｖ）に近い電圧に設定される。これは、検出回路のオペアンプの出力電圧の電圧遷移が一方向のみの動作になるからである。

【0084】

図６にはＹ電極Ｙ１〜ＹＭに供給される駆動パルス信号の信号波形の一例が示される。例えばＹ電極Ｙ１〜ＹＭには電極の配列順に所定パルス数の駆動パルスが供給される。ここでは、Ｙ電極１本当たり９個のパルス数を持つ駆動パルスがＹ電極Ｙ１〜ＹＭの順番に重なりなく供給される例を便宜的に示している。

【0085】

図７にはＹ電極Ｙｍ (ｍ＝１〜Ｍ)を基準にして、両エッジ検出モードによる検出動作タイミングが例示される。同図では、液晶パネル２の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期させて、Ｙ電極Ｙ１からのタッチ検出動作を開始させ、次の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの立下りが到達するまでに最後のＹ電極ＹＭのタッチ検出を終了させる場合を想定している。特にここでは、理解を容易化するために、液晶パネル２とタッチパネル１の時分割駆動の点については考慮していない。

【0086】

図７においてＣＦＡ１／２はスイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２を意味し、ＣＦＢ１／２はスイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２を意味する。Ｘ電極Ｘｎの電圧波形の電圧と、オペアンプＡＭＰｉｔの出力端子ＶＯＵＴｎの電圧波形における初期電圧はＶＨＳＰとされる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＣＦＡ１／２、ＣＦＢ１／２は、動作基準クロックｃｌｋに同期して制御され、その制御信号はシーケンス制御回路３０８で生成される。Ｙ電極Ｙｍに供給する駆動パルスのハイレベル幅、ローレベル幅、周期はシーケンス制御回路３０８のコントロールレジスタ３２０の設定によって可変可能にされている。

【0087】

期間ａは積分容量Ｃｓのリセット期間であり、且つ、Ｘ電極Ｘｎに対するプリチャージ電圧ＶＨＳＰによるプリジャージ期間である。期間ｂａは、Ｙ電極Ｙｍに対する駆動パルスの立ち上がりエッジを使用した検出期間であり、期間ｂｂはＹ電極Ｙｍに対する駆動パルスの立下りエッジを使用した検出期間である。

【0088】

まず、期間ａでスイッチＳＷ２をオン状態にし、積分回路３０１の入力及びタッチセンサ２のＸ電極Ｘ１〜ＸＮに所定の電圧レベルＶＨＳＰを印加し、リセット状態にする。その後、スイッチＳＷ２をオフにして積分回路３０１をタッチ信号の待ち受け状態に設定し、スイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２をオン状態、スイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２をオフ状態に設定する。この検出待受状態では、Ｘ電極Ｘｎは、プリチャージ電圧ＶＨＳＰに接続されない状況になるが、仮想接地の構成である積分回路３０１の反転入力端子（−）の電圧レベルはそのまま保持される。

【0089】

検出待受状態に遷移した後、先ず、Ｙ電極Ｙ１に駆動パルスとして振幅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（Ｘ１〜ＸＮ）に電荷（=Ｖｙ×Ｃｘｙ）が移動し、これを反転入力端子（−）に受けるオペアンプＡＭＰｉｔの出力電圧ＶＯＵＴｎがその移動電荷に応ずる電圧分だけ低電圧側に遷移する。特定の交点容量Ｃｘｙの近傍に指があればそれによる浮遊容量によって当該交点容量Ｃｘｙの合成容量値が減少する。例えばＸ電極Ｘ２とＹ電極Ｙ１との交差部で交点容量Ｃｘｙの容量値が容量値Ｃｆだけ減少したとすれば、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のレベル低下が、当該交差部に指がない場合に比べて小さくなる。

【0090】

ここで、スイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２をオン状態、スイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２をオフ状態に設定したまま、駆動電極Ｙ１の駆動パルスを立ち下げると、駆動パルスの立ち上げに際して積分容量Ｃｓに蓄積された電荷がタッチセンサの検出電極Ｘｍ側に移動し、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴｎが初期電圧ＶＨＳＰに遷移して、期間ａの状態に戻ってしまう。これでは、タッチ検出動作を行う事ができない。

【0091】

そこで、駆動パルスＹ１を立ち下げる前に、スイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２をオフ状態、スイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２をオン状態に反転する。これにより、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴｎは、初期電圧ＶＨＳＰを中心に線対称の電圧レベルに切り替わり、その後で駆動パルスＹ１を立ち下げることによって、積分容量Ｃｓから電荷が放出され、オペアンプＡＭＰｉｔの出力ＶＯＵＴｎは、高電圧側に遷移する。この結果、駆動電極Ｙ１に印加される駆動パルスの立ち上がり時と立下り時で初期電圧ＶＨＳＰを基準にした出力電圧ＶＯＵＴｎの電圧遷移方向が電位の積み上げ方向に揃う。換言すれば、駆動パルスの立ち上がり時と立下り時の何れにおいても初期電圧ＶＨＳＰとの電位差が大きくなる方向に出力電圧ＶＯＵＴｎが遷移する。これにより、駆動パルスの複数回のパルス変化に応じた検出結果を累積することができる。

【0092】

スイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２及びスイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２の相補スイッチ制御により、駆動パルスの１パルスで２回分の検出動作が可能になる。したがって、駆動パルスの片エッジで検出動作を行う片エッジ検出に比べて、同じ検出動作時間で２倍のタッチ信号を取得することが可能になり、また、同じタッチ信号量を得るのに検出動作時間を半減することができる。

【0093】

図７に例示されるように検出動作でオペアンプＡＭＰｉｔから得られる出力電圧ＶＯＵＴｎはプリチャージ電圧ＶＨＳＰを中心に電圧レベルが上昇方向と下降方向にスイングされることになる。ここで、検出回路３１０の電源を、例えば正側の電源電圧ＡＶＤＤ（５．０Ｖ）、負側の電源電圧ＧＮＤ（０Ｖ）とすると、出力電圧ＶＯＵＴｎが検出期間中に電源電圧ＡＶＤＤ、ＧＮＤに到達しないようにプリチャージ電圧ＶＨＳＰの電圧を設定する必要がある。すなわち、両エッジ検出方式ではプリチャージ電圧ＶＨＳＰを電源電圧ＡＶＤＤとＧＮＤとの大凡中間の電圧２．０Ｖ〜２．５Ｖに設定することが必要である。

【0094】

また、サブプロセッサ５は、オペアンプＡＭＰｉｔの出力電圧ＶＯＵＴｎをＡＤ変換回路３０４でディジタル値に変換して得られる検出データを用いて、タッチパネル１のタッチ領域の座標計算を行う。したがって、出力電圧ＶＯＵＴｎはＡＤ変換回路３０４の入力レンジに収まることが望ましい。換言すれば、出力電圧ＶＯＵＴｉｔは、ＡＤ変換回路３０４の高電位側のリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＨよりも電圧レベルが小さく、低電位側のリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＬよりも電圧レベルが大きいことが望ましい。これを実現するために、例えばＶＡＤＣＲＥＦＨ＝５Ｖ、ＶＡＤＣＲＥＦＬ＝０Ｖとすると、プリチャージ電圧ＶＨＳＰは上記と同じく大凡２．０Ｖ〜２．５Ｖ程度であることが必要となる。

【0095】

さらに、インセルタイプのタッチセンサにおいて、タッチセンサ１のＸ電極、Ｙ電極は液晶パネル２の構成物、例えば階調制御電極、共通電極（ＣＯＭ）、カラーフィルタと一緒に一つのパネルとして作り込まれる。タッチセンサ１と液晶パネル２の各電極との容量結合を考えた場合に、特にＸ電極に印加する電圧ＶＨＳＰは低電圧であることが望ましい。具体的には、液晶パネルの各電極間の耐圧問題、或いは、検出対象であるＸ電極ＸｎとＹ電極Ｙｍの間の相互容量Ｃｘｙに、液晶パネル２の階調制御電圧依存性がある場合に、その影響を軽減するのに電圧ＶＨＳＰの低電圧化が望ましい。

【0096】

図８には両エッジ検出モードによる検出動作を行った場合における積分回路３０１の出力電圧ＶＯＵＴｎの遷移波形が駆動パルスと共に例示される。

【0097】

上段に示される出力電圧ＶＯＵＴｎの遷移波形はタッチ信号が小さい場合である。下段に示される出力電圧ＶＯＵＴｎの遷移波形はタッチ信号が大きい場合である。出力電圧ＶＯＵＴｎの遷移波形において、太線は非タッチ時の出力電圧を示し、細線はタッチ時の出力電圧を示す。

【0098】

図８では、ＡＤ変換回路３０４で使用するリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＨ，ＶＡＤＣＲＥＦＬは、それぞれＶＡＤＣＲＥＦＨ＝４Ｖ、ＶＡＤＣＲＥＦＬ＝ＧＮＤとしている。この場合だと、ＡＤ変換回路３０４の入力レンジの大凡１／２を目安として、ＶＨＳＰ＝２．０Ｖに設定する。そして、駆動パルスに所定複数回数のパルス変化をさせたとき、積分回路３０１の出力電圧ＶＯＵＴｎが、非タッチ状態において、０．５Ｖ〜１．０Ｖ程度になるように補正すると、タッチの強度、タッチ部の接触面積に応じて、タッチ状態の出力電圧ＶＯＵＴｎを高電位側に遷移させることができる。

【0099】

なお、タッチの信号量が最大であっても、出力電圧ＶＯＵＴｎが高電位側のリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＨを超過しないように検出回路の感度を設定することが望ましい、例えば、図８の下段の波形に示すようにタッチ時の信号が大きい場合でも出力電圧ＶＯＵＴｎは３．０〜３．５Ｖになることが望ましい。上記感度調整は、図５においては、積分容量Ｃｓの容量値を調整すればよく、積分容量Ｃｓの容量値を前記コントロールレジスタＣＲＥＧに書き込まれる選択データで切り替えられるようにしておけば、調整は容易である。

【0100】

図８では、説明を簡単にするために、１回の検出に使用する駆動パルスＹｍのパルス数を４個とし、立ち上がり４回、立下り３回で検出動作させた場合を示した。４個目の駆動パルスの立下りで検出動作を実施しないのは、非タッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎを低電圧側に設定し、タッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎを高電圧側に設定するためである。また、これにより、後述する片エッジ検出モード時における、非タッチ時の出力電圧とタッチ時の出力電圧の電圧関係と同一になる効果がある。尚、駆動パルスの４個目のパルスの立下りで検出動作を終了したとしても、非タッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎが高電圧側に設定され、タッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎが低電圧側に設定されるだけであり、タッチのフレームデータ（タッチパネル２の一面分の検出データ）を取得した後で実施する座標計算の前に簡単な演算を追加すれば対応可能である。具体的な演算内容は、例えば、ＡＤ変換後のタッチの検出データＤＯＵＴｎが１０ビットであれば、ＤＯＵＴｎ＝１０２３−ＤＯＵＴｎの演算になる。

【0101】

パルスの立下りで検出動作を終了した場合は、パルスの立上りで検出動作を終了した場合と比べて、積分回数が１回多く設定できる。これにより、タッチの信号成分を大きくできるが、片エッジ検出モード時とタッチ、非タッチの電位関係が異なる。以上を考慮して、検出動作の終了条件、具体的には、パルスの立下りで検出動作を終了するのか、パルスの立ち上がりで検出動作を終了するのかは選択すればよい。なお、この検出動作の終了条件は、シーケンス制御回路３０８が規定するサンプルホールド回路に電圧を転送するタイミング調整で、変更は可能である。例えば、シーケンス制御回路の制御レジスタ３２０が保有するモードビットＴＰＣ＿ＥＮＤＥＤＧＥを参照することで、Ｃｓｉｇ３を生成すればよい。モードビットＴＰＣ＿ＥＮＤＥＤＧＥは例えばサブプロセッサ５によって書き換えられる。前記モードビットＴＰＣ＿ＥＮＤＥＤＧＥにより駆動パルスの立上りで検出動作を終了する設定を行った時のタッチと非タッチの電圧関係は、
ａ）．非タッチの積分電圧＜タッチの積分電圧≦ＡＤＣ３０４の入力レンジの上限電圧、
になり、駆動パルスの立下りで検出動作を終了する設定を行った時のタッチと非タッチの電圧関係は、
ｂ）．ＡＤＣ３０４の入力レンジの下限電圧≦タッチの積分電圧＜非タッチの積分電圧、
になる。

【0102】

図８では、駆動パルスＹｍのパルス数を４個としたが、実際には１回の検出動作に使用する駆動パルスＹｍのパルス数は、例えば３２個である。この場合、前記駆動パルスＹｍの３２回の立ち上がり変化と３１回の立ち下がり変化の夫々に同期して前記検出端子から複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成するのに、積分動作を合わせて６３回行うことになる。ここで、タッチ信号が小さい場合であっても、出力電圧ＶＯＵＴｎのタッチ時と非タッチ時の電位差ΔＶ＝１．０Ｖを確保しようとした場合、検出動作１回あたりに必要な電圧変化は、１５．９ｍＶ（＝１．０Ｖ／６３回）となる。これに対し、従来の片エッジ検出で、検出動作が３２回の場合だと、検出動作１回あたりに必要な電圧変化は、３１．３ｍＶ（＝１．０Ｖ／３２回）が必要となる。要するに、駆動パルスのパルス数が同じであっても、両エッジ検出モードの方が片エッジ検出モードに比べて、微小なタッチ信号を取得できることが判る。これは同じタッチ検出時間内でタッチ検出精度が向上することを意味する。

【0103】

図９には液晶パネル２の等価回路が例示される。液晶パネル３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、その交差部分には、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には液晶パネルコントローラ４のオペアンプＡＭＰｖｆで成るボルテージフォロアの出力が結合される。このボルテージフォロアは信号電圧を出力する。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。ゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０には例えば電極の配列順に走査パルスが供給される。

【0104】

図１０には液晶パネル２とタッチパネル１の時分割駆動と両エッジ検出方式を両立する場合に必要な積分回路３０１Ａとタッチパネル１の等価回路が例示される。図５との相違点は、液晶パネル２を駆動する走査パルスと階調電圧信号の変化タイミングを含む所定期間毎にオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）を検出端子ＰＸｎから分離する分離スイッチＳＷ３を追加した点である。その他は図５と同様の回路要素には同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0105】

図１１には液晶パネル２とタッチパネル１の時分割駆動と両エッジ検出方式を両立する場合の動作タイミングが例示される。図１１では便宜上Ｇ１〜Ｇ６４０はゲート電極の他に当該ゲート電極に供給されるゲートパルスも意味するものとする。同様に、Ｄ１〜Ｄ１４４０はドレイン電極のほかに当該ドレイン電極に供給される階調電圧信号も意味するものとする。ここでは、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して表示フレーム単位でタッチ検出に検出データを取得し、特にタッチ検出動作を、水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期して行うようにしたものである。タッチの検出の基本的動作自体は、図７と同様である。

【0106】

期間ａは検出回路の積分容量Ｃｓのリセット期間であり、検出電極Ｘｎのプリチャージ電圧ＶＨＳＰによるプリジャージ期間である。期間ｂａは、検出電極Ｘｎに対する駆動パルスの立ち上がりエッジを使用した際の検出期間であり、期間ｂｂは、検出電極Ｘｎに対する駆動パルスの立下りエッジを使用した際の検出期間である。期間ｂａへの切り替えは駆動パルスＹｍの立ち上がり直前とされ、期間ｂｂへの切り替えは駆動パルスＹｍの立ち下がり直前とされる。期間ｃは、検出電極Ｘｎのプリチャージ電圧ＶＨＳＰによるプリジャージ期間である。期間ｃでは、タッチ検出動作は行わず、ここで液晶パネル２の階調制御を実施する。具体的には、期間ｃで液晶パネル２のドレイン電極Ｄ１〜Ｄ１４４０にそれぞれ対応する階調電圧を印加すると共に、液晶パネル２のゲート電極Ｇ１〜Ｇ６４０に線順次でゲートパルスを印加する。

【0107】

タッチの検出期間はスイッチＳＷ３がオン状態の期間ｂａと期間ｂｂの合計の期間であるが、液晶パネル２の階調制御を実施する期間ｃでは、スイッチＳＷ３がオフ状態にされて、タッチパネル１と検出回路３１０の接続が遮断される。このため、検出回路３１０には液晶パネル２の階調制御時のノイズが伝達されない。これにより、特に液晶パネル２の表示駆動に起因するノイズに対する耐ノイズ性を高くすることができる。液晶パネル２の階調制御を実施する期間ｃにおいて、スイッチＳＷ３で積分回路３０１から切り離された検出電極ＸｎはスイッチＳＷ２を介してプリチャージ電圧ＶＨＳＰにプリチャージされる。仮にそのプリチャージを行わないとすると、スイッチＳＷ３で積分回路３０１から切り離された検出電極Ｘｎはフローティング状態になり、液晶パネル２の階調制御の影響で、検出電極Ｘｎの電圧がプリチャージ電圧ＶＨＳＰから変動してしまう。検出電極Ｘｎに不所望な電圧変動が発生した状態で、スイッチＳＷ３をオン状態に反転して検出期間ｂａを開始すると、積分回路のオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）が同電位ではないため、先ずは、(a)その電圧変動分の電荷が積分回路３０１に入力されて、その後に基準クロックｃｌｋの１クロック後に、(b)駆動電極Ｙｍによる電荷が検出電極Ｘｎに入力されることになる。上記（ａ）における電荷が積分回路３０１に入力されるため、出力電圧ＶＯＵＴｎが期待値から変動してしまう。階調制御を実施する期間ｃにスイッチＳＷ３で積分回路３０１から切り離された検出電極ＸｎをスイッチＳＷ２を介してプリチャージ電圧ＶＨＳＰにプリチャージしていれば、液晶パネル２の階調制御の影響による検出電極Ｘｎの変動はスイッチＳＷ２を介してプリチャージ電圧ＶＨＳＰの供給側回路に吸収される。また、その期間ｃに検出電極Ｘｎをプリチャージ電圧ＶＨＳＰにしておけば、期間ｂａの開始時に積分アンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）が同電位（プリチャージ電圧ＶＨＳＰ）になり、(a)の電荷は入力されず、駆動電極Ｙｍによる（ｂ）の所望の電荷のみを検出することができるようになる。

【0108】

また、図７でも説明したようにスイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２とＣＦＢ１，ＣＦＢ２との相補スイッチ動作による積分容量Ｃｓの接続切り替え制御によって、駆動パルスの１パルスで２回の検出動作が可能になるため、同じ検出動作時間では片エッジ検出に比べて２倍のタッチ信号を取得することができる。

【0109】

なお、タッチ検出期間(期間ｂａと期間ｂｂの合計期間)と液晶パネル２の階調制御期間である期間ｃとの時間比は、液晶パネル２の負荷条件と、タッチパネル１の負荷条件とに応じて最適化されるものであり、図１１の例は一例に過ぎない。

【0110】

図１２には両エッジ検出方式による両エッジ検出モード（ＤｕａｌＥｄｇｅ）と片エッジ検出方式による片エッジ検出モード（ＳｉｎｇｌｅＥｄｇｅ）とをレジスタで切り替える場合の真理値表が例示される。ＴＰＣ＿ＥＧＭＯＤＥ＝１で両エッジ検出モード（ＤｕａｌＥｄｇｅ）が指定され、ＴＰＣ＿ＥＧＭＯＤＥ＝０で片エッジ検出モード（ＳｉｎｇｌｅＥｄｇｅ）が指定される。モードビットＴＰＣ＿ＥＧＭＯＤＥはコントロールレジスタ３２０の所定ビットに含まれる。シーケンス制御回路３０８はモードビットＴＰＣ＿ＥＧＭＯＤＥを参照することで、両エッジ検出モード又は片エッジ検出モードのそれぞれに対応した制御信号Ｃｓｉｇ２を生成する。

【0111】

検出モードを切り替え可能にする理由は以下のとおりである。

【0112】

片エッジ検出モードは、液晶パネル２のＣＲ負荷が大きいときに有効になる場合がある。図１１のタイミングチャートを例に、より具体的に説明すると、液晶パネル２のＣＲ負荷の増大により、階調制御期間ｃを大きく設定することが必要になり、検出期間ｂａとｂｂに十分な時間を確保できない場合である。両エッジ検出の場合、検出期間ｂａ≒ｂｂに設定する必要があるため、それぞれの検出期間ｂａ，ｂｂが小さくなってしまうと、取得できるタッチ信号が小さくなる可能性がある。これに対し、片エッジ検出方式の場合は、検出期間ではないｂｂ≒０に設定できるため、立ち上がり用の検出期間ｂａを大きく設定できる。検出期間ｂａが大きく設定できれば、１回あたりの検出時間が確保できるため、検出回数が減少するデメリットはあるが、結果として、両エッジ検出よりもタッチ信号が取得できる場合がある。

【0113】

両エッジ検出方式と片エッジ検出方式のいずれが、多くのタッチ信号が取得できるかは、液晶パネル２の階調制御期間ｃの設定、すなわち液晶パネル２のＣＲ負荷に、依存するため、タッチパネルコントローラ１は検出モードを切り替え可能であることが望ましい。以上から、片エッジ検出モードと両エッジ検出モードは、図１２に示すようにレジスタ設定で容易に切り替えられるようになっている。

【0114】

図１３には片エッジ検出モードを採用したときの動作タイミングが例示される。ここではスイッチＣＡＦ１，ＣＡＦ２がオン状態、スイッチＣＦＢ１，ＣＦＢ２がオフ状態に固定される。ａは図１１と同様の非検出状態、ｂは検出待ち受け状態である。スイッチＳＷ３については、液晶パネル２からのノイズの入力を回避する目的で、図１１と同様に液晶パネル２の階調制御期間ｃでオフ状態、タッチパネル１の制御期間でオン状態となるように制御される。尚、そのようなノイズ問題がないタッチパネル１を用いる場合にはスイッチＳＷ３を常時オン状態に制御することも可能である。

【0115】

片エッジ検出を実施した場合の積分回路３０１の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形については図１４に基づいて説明する。図１４における上段の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形は、タッチ信号が小さい場合、下段の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形はタッチ信号が大きい場合を示したものである。何れにおいても太線は非タッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形を示し、細線はタッチ時の出力電圧ＶＯＵＴｎ波形を示している。図１４では、ＡＤ変換回路３０４で使用するリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＨとＶＡＤＣＲＥＦＬは、ＶＡＤＣＲＥＦＨ＝４．０Ｖ、ＶＡＤＣＲＥＦＬ＝ＧＮＤ（０Ｖ）としている。この場合には、ＡＤ変換回路３０４の入力レンジの上限４Ｖを目安として、プリチャージ電圧ＶＨＳＰ＝４．０Ｖに設定する。そして、積分回路３０１の出力ＶＯＵＴｎは、非タッチ状態において、０．５〜１．０Ｖ程度になるように補正すると、タッチの強度、タッチ部の接触面積に応じて出力電圧ＶＯＵＴｎを高電位側に遷移させることができる。なお、出力電圧ＶＯＵＴｎは、タッチの信号量が最大であっても、高電位側のリファレンス電圧ＶＡＤＣＲＥＦＨを超過しないように積分回路３０１の感度を設定することが望ましく、例えば、図１４の下段に示す出力電圧ＶＯＵＴｎの波形のようにタッチ信号が大きい場合でも出力電圧ＶＯＵＴｎは３．０Ｖ〜３．５Ｖになることが望ましい。

【0116】

図１４では、説明を簡単にするために、１回の検出に使用する駆動パルスＹｍのパルス数を４個として、検出動作させた場合を示したが、実際に１回の検出に使用する駆動パルスＹｍのパルス数は、例えば３２個である。この場合、駆動パルスＹｍの立ち上がりは３２回になるため、片エッジ検出時の検出動作は３２回行われることになる。

【0117】

上記実施の形態によれば以下の作用効果を有する。

【0118】

（１）駆動パルスＹｍの立ち上がり変化と立ち下がり変化の夫々に同期して検出端子ＰＸｎから複数回入力される交互に変化の極性が異なる信号を絶対値的に積み上げて検出データを生成する両エッジ検出モードを用いることにより、駆動パルスの片エッジだけで検出動作を行う場合に比べて、同じ時間内では信号に積み上げ回数を増やすことができ、同じ積み上げ回数を得る場合には検出動作時間を短縮することができる。したがって、タッチパネルによるタッチ検出動作時間の短縮とタッチ検出精度の向上に寄与する。

【0119】

（２）積分回路３０１を構成するオペアンプＡＭＰｉｔの反転入力端子（−）と出力端子（ＶＯＵＴｎ）との間で前記積分容量Ｃｓの接続を切り替えるスイッチ回路ＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＢ１，ＣＦＢ２を採用して、駆動パルスの変化の直前に前記スイッチ回路の接続を切り替える。これによれば、駆動パルスの立ち上がりと立ち下がりでは駆動電極に容量結合された検出電極に現れる信号は増加方向と減少方向に変化することになり、これを信号成分として絶対値的に積み上げる操作を、積分回路の入力と出力との間での積分容量の接続切り替えという簡単な構成により容易に実現することができる。

【0120】

（３）タッチ・非タッチの検出動作における前記積分回路３０１の出力端子ＶＯＵＴｎの初期電圧を前記アナログ・ディジタル変換回路３０４の入力レンジの中央値寄りの電圧とすることにより、検出電極Ｘｎに対する駆動電圧ＶＨＳＰを片エッジ検出の場合に比べて大凡半分にすることができる。したがって、液晶パネル２の液晶表示セルが接続するコモン電極と検出電極との間で形成される電界が小さくなる。例えばＩＰＳ（登録商標）方式の構成の液晶パネル２の場合には当該パネルの厚み方向の電界が小さくなるので、その電界によって液晶のシャッタ機能を阻害する事態の防止に役立つ。

【0121】

（４）駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち下がりで駆動を終了する場合、積分回路３０１に得られる非タッチの信号電圧は前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの下側寄りになり、積分回路３０１に得られるタッチ時の信号電圧は非タッチ時の信号電圧よりも高く且つ前記アナログ・ディジタル変換回路の入力レンジの上限値以下になる。駆動電極を複数パルス数駆動しその立ち上がりで駆動を終了する場合はその逆にすることができる。駆動電極の駆動を複数パルス数駆動の立ち下がりで終了するか、立ち上がりで終了するかをソフトウェアを介してモードレジスタ３２０で指定することができる。

【0122】

（５）１個の半導体装置１０１，１０２にタッチパネルコントローラ３と共に液晶パネルコントローラ４を搭載することにより、液晶パネル２と一緒にタッチパネル１を利用する利用形態に鑑みればタッチパネルコントローラ３を搭載した半導体装置の利便性を増すことができる。

【0123】

（６）タッチパネル１と液晶パネル２の時分割駆動により、タッチパネル１の検出動作中は液晶パネル２を駆動する走査パルス及び階調電圧信号に変化を生ぜず、タッチ・非タッチの検出動作に対する耐ノイズ性を向上させることができる。時分割駆動によってタッチ・非タッチの検出時間が短くなっても両エッジ検出モードで検出を行なえば、必要な信号量を確保することができる。片エッジ検出モードに対して２倍の検出回数を実現できる両エッジ検出モードにおいては、液晶パネルの高解像度化によって時分割駆動によるタッチ・非タッチの検出時間が更に短くなっても対応可能な余力があり、高解像度液晶パネルとの組み合わせに好適である。

【0124】

（７）積分回路３０１と検出電極ＰＸｎとの分離用のスイッチＳＷ３を設けることにより、駆動電極の非駆動期間、即ち、タッチパネル１の非検出期間に検出電極Ｘｎが液晶パネル２からノイズを受けても、検出回路３１０へのノイズの伝播が阻止されるので、積分途中の積分信号が当該ノイズで不所望に変化することを抑止することができる。

【0125】

（８）両エッジ検出モードと片エッジ検出モードを選択可能に有することにより、タッチパネル１と液晶パネル２を時分割駆動する場合に液晶パネル２の駆動負荷が大きいときにタッチパネル１の検出期間が短くなって必要な積分信号量を確保できなくなる虞があるときに、片エッジ検出モードを選択すればスイッチＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＢ１，ＣＦＢ２の切り替えに要する時間も積分動作に割り当てることができるので、積分信号量の増加を期待できる場合がある。

【0126】

（９）両エッジ検出モードと片エッジ検出モードとの選択をサブプロセッサ５によって書き換え可能なモードレジスタ３２０を用いて指定することにより、両エッジ検出モードと片エッジ検出モードの選択をソフトウェアを介して行うことができる。

【0127】

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。

【0128】

例えば、前述のとおり、タッチパネルコントローラ３と液晶パネルコントローラ４を１チップ化し、さらにはタッチパネルコントローラ３、液晶パネルコントローラ４及びサブプロセッサ５を１チップ化することができる。両エッジ検出モードを採用する場合にはコントロールレジスタ３２０に対する設定項目が多くなることを考慮すれば、後者の１チップ構成が便宜である。タッチパネル１と液晶パネル２は、別構成になっていても、或いは双方が一体化されたインセル構成でも構わないし、タッチパネル１と上面に設置されるカバーガラスとが一体化されたカバーガラス一体化構成であっても構わない。

【0129】

タッチパネル２は電極形状が図２に例示される菱型に限定されず、格子型でも構わない。

【0130】

図３では液晶パネル２の解像度をＶＧＡ (480RGB×640)でａ−Ｓｉ（amorphous silicon：アモルファスシリコン）タイプを前提に説明したが、液晶パネル２の解像度はＶＧＡ以外でも構わないし、ａ−Ｓｉタイプに限らず、ＬＴＰＳ（Low-temperature Poly Silicon：低温ポリシリコン）タイプであってもよい。さらに、表示パネルは液晶パネル２に限定されず、電圧レベルで階調制御を実施する表示パネル、例えば有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）であっても構わない。

【0131】

また、タッチパネルコントローラは両エッジ検出モードと片エッジ検出モードを選択可能に有するものに限定されず、検出モードとして両エッジ検出モードだけを有するものであってもよい。

【符号の説明】

【0132】

１ タッチパネル（ＴＰ）
２ 液晶パネル（ＤＰ）
３ タッチパネルコントローラ（ＴＰＣ）
４ 液晶パネルコントローラ（ＤＰＣ）
５ サブプロセッサ（ＳＭＰＵ）
６ ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）
Ｙ１〜ＹＭ 駆動電極（Ｙ電極）
Ｘ１〜ＸＮ 検出電極（Ｘ電極）
Ｇ１〜Ｇ６４０ ゲート電極
Ｄ１〜Ｄ１４４０ ドレイン電極
１００ 表示及び入力装置（電子機器）
１０１，１０２ 半導体装置
３００ 駆動回路（ＹＤＲＶ）
３０１ 積分回路（ＩＮＴＧＲ）
３０２ サンプルホールド回路（ＳＨ）
３０３ セレクタ（ＳＬＣＴ）
３０４ アナログ・ディジタル変換回路（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）
３１０ 検出回路（ＸＤＴＣ）
Ｃｓｉｇ１〜Ｃｓｉｇ７ 制御信号
ＶＨＳＰ Ｘ電極の初期化電圧（プリチャージ電圧）
Ｖｓｙｎｃ 垂直同期信号
Ｔｒｅｆ リファレンスタイミング信号
Ｈｓｙｎｃ 水平同期信号
Ｃｘｙ 交点容量（相互容量）
ＳＷ２ スイッチ
ＡＭＰｉｔ オペアンプ
Ｃｓ 積分容量
ＳＷ１ スイッチ
ＣＦＡ１，ＣＦＡ２，ＣＦＢ１，ＣＦＢ２ 切り替えスイッチ回路構成用のスイッチ
ＶＯＵＴｎ オペアンプＡＭＰｉｔの出力電圧（出力端子）
３２０ コントロールレジスタ
ＡＶＤＤ（５．０Ｖ） 電源電圧
ＧＮＤ（０Ｖ） 電源電圧
ＶＡＤＣＲＥＦＨ，ＶＡＤＣＲＥＦＬ リファレンス電圧
ＴＰＣ＿ＥＧＭＯＤＥ モードビット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】