(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチパネルのタッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑える。【解決手段】タッチパネル１の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８に駆動パルスパターンを出力する駆動回路３０は駆動パルスパターンのパルス周波数を駆動電極単位で可変可能とされ、駆動回路３０が出力する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〜ＲＸ８に現れる信号変化を検出する検出回路３１は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とされる。制御回路３３は、前記検出回路３１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、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高い周波数にする範囲を可変に制御する。【選択図】図１
2014211850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、タッチパネルコントローラ。
【請求項２】
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３】
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、タッチパネルコントローラ。
【請求項４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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。
【請求項１３】
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１４】
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１５】
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１６】
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。
【請求項１７】
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、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１８】
請求項１７において、前記可変する所定範囲は、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、タッチパネルコントローラ。
【請求項１９】
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２０】
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２１】
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。
【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及びタッチパネルコントローラを搭載した半導体デバイスに関し、例えば液晶表示パネルにタッチパネルが組み込まれたパネルモジュールの表示駆動とタッチ検出制御とを行うためのドライバＩＣに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサによるタッチ検出精度を向上させるには、例えば相互用容量検出方式では駆動電極を駆動する駆動パルスの周波数及びこれよって検出電極に現れる信号変化のサンプリング周波数を大きくすると共に、表示フレーム単位でのタッチ検出回数を増やせばよい。しかしながら、常時検出精度を高く維持したままにすると、非タッチの状態でも大きな電力を消費することになる。
【０００３】
そこで、特許文献１に代表されるように、フリック操作が行われる可能性のタッチ開始直後とドラッグ操作が素早くなったときに座標サンプリング周期を高速にし、それ以外の期間は座標サンプリング周期を低速にすることで必要最小限の速度で座標サンプリングを行うようにすることができる。例えば、タッチ開始から所定時間が経過するまでは短い（速い）座標サンプリング周期ｔ１で座標サンプリング処理を行い、前記所定時間経過した後はｔ１より長い（遅い）座標サンプリング周期ｔ２でサンプリング処理を行う。また、前記所定時間経過した後でも、タッチする指の移動速度が上がってきた場合には、再び短い座標サンプリング周期ｔ１とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３９７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、フリック操作が行われる可能性のタッチ開始直後とドラッグ操作が素早くなったときに座標サンプリング周期を高速にし、それ以外の期間は座標サンプリング周期を低速にすることで、低消費電力を達成しながらタッチ検出精度の向上を図ることができる。しかしながら、座標サンプリング周期の高速化はタッチパネル全面を対象にするだけであり、全ての検出座標でサンプリング周波数を高くするため、実際にタッチ検出されない多くのタッチ座標において無駄に電力が消費されるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的はタッチパネルのタッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑えることにある。
【０００７】
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】
【０００８】
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。
【０００９】
すなわち、タッチパネルの駆動電極に駆動パルスパターンを出力する駆動回路は駆動パルスパターンのパルス周波数を駆動電極単位で可変可能とされ、駆動回路が出力する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は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とされる。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、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高い周波数にする範囲を可変に制御する。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【００１１】
すなわち、タッチが検出されたタッチ位置に応じてパルス周波数とサンプリング周波数を高くする範囲が可変に制御され、タッチパネル全面で一律にパルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされず、低消費電力を実現でき、また、タッチの連続性と言う点などに鑑みれば、高いタッチ検出精度を保証することが可能である。したがって、タッチパネルのタッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はタッチパネルコントローラの第１の構成例を示す説明図である。
【図２】図２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を例示する構成図である。
【図３】図３はタッチパネルコントローラの駆動回路と検出回路を例示する回路図である。
【図４】図４は積分回路による積分動作波形を例示するタイミング図である。
【図５】図５はタイミングコントローラによる高周波駆動形態の第１の例を示すタイミング波形図である。
【図６】図６はタイミングコントローラによる高周波駆動形態の第２の例を示すタイミング波形図である。
【図７】図７はタイミングコントローラによる高周波駆動形態の第３の例を示すタイミング波形図である。
【図８】図８はタッチパネルコントローラの第２の構成例を示す説明図である。
【図９】図９はタイミングコントローラが第２の生成形態で生成された高周波指示データを用いて図５で説明したような高周波指示データによる範囲だけを高周波駆動の対象にする場合の駆動波形を例示するタイミング波形図である。
【図１０】図１０は３０ｍｓ毎に６回センシングした座標を例示する説明図である。
【図１１】図１１は図６の座標を横ｘ、縦ｙとしてプロットした位置を示す説明図である。
【図１２】図１２は図１１の座標に対して移動平均、標準偏差を求めた結果を例示する説明図である。
【図１３】図１３は図１２で求めた標準偏差σから高周波数検出領域に設定する領域を図１１に追加した説明図である。
【図１４】図１４は図１３の現在タッチ座標に対する次回の予測タッチ座標ＴＦの2σの範囲を高周波数センシング領域に追加した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
〔１〕＜検出されたタッチ位置に応じて駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数を高くする範囲を可変制御する＞
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。
【００１５】
これによれば、タッチが検出されたタッチ位置に応じて、駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数を高くする範囲が可変に制御されるから、タッチパネル全面で一律にパルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされることはない。パルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされる範囲はタッチが検出されたタッチ位置に応ずるから、タッチの連続性と言う点などに鑑みれば高いタッチ検出精度を保証することが可能である。これにより、タッチパネルのタッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑えることができる。
【００１６】
〔２〕＜図５；タッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つサンプリング周波数を高くする＞
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。
【００１７】
これによれば、タッチ位置近傍だけで、駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つサンプリング周波数を高くすることができるから、低消費電力に優れる。
【００１８】
〔３〕＜図６；全ての駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つタッチ位置近傍だけでサンプリング周波数を高くする＞
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。
【００１９】
これによれば、全ての駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つタッチ位置近傍だけでサンプリング周波数を高くすることができる。駆動パルスパターン毎に周波数を制御することを要しなという点で制御が容易になる。
【００２０】
〔４〕＜図７；タッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、これに応ずる信号変化のサンプリング周波数を高くする＞
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。
【００２１】
これによれば、タッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、これに応ずる信号変化のサンプリング周波数だけを高くすることができる。信号電極毎にサンプリング周波数を制御することを要しなという点で制御が容易になる。
【００２２】
〔５〕＜高周波駆動後に所定時間経過までに新たなタッチ位置が得られないとき高周波駆動を元に戻す＞
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。
【００２３】
これによれば、高周波駆動後に所定時間経過までに新たなタッチ位置が得られないとき高周波駆動を元に戻すことができる。無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、この点でも低消費電力に優れる。
【００２４】
〔６〕＜高周波駆動を元に戻すまでに徐々に前記所定範囲を小さくしてパルス周波数及びサンプリング周波数を元に戻す＞
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。
【００２５】
これによれば、高周波駆動を元に戻すまでに徐々に前記所定範囲を小さくしてパルス周波数及びサンプリング周波数を元に戻すことができる。パルス周波数及びサンプリング周波数を徐々に元に戻し、無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、項５よりも低消費電力に優れる。
【００２６】
〔７〕＜次回タッチ予測範囲＞
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。
【００２７】
これによれば、次回タッチ予測範囲で駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数とを高くすることにより、次のタッチ位置が高周波検出領域に入る蓋然性を高くすることができる。
【００２８】
〔８〕＜次回タッチ予測範囲；現在位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲＞
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。
【００２９】
これによれば、統計的な観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００３０】
〔９〕＜次回タッチ予測範囲；外挿法による予測位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲＞
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。
【００３１】
これによれば、統計的な観点に外挿法による予測の観点を加味して、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００３２】
〔１０〕＜次回タッチ予測範囲；外挿法による予測位置を中心とする所定範囲＞
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。
【００３３】
これによれば、外挿法による予測の観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００３４】
〔１１〕＜座標演算を行うプロセッサとタッチパネルコントローラを有する半導体デバイス＞
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。
【００３５】
これによれば、検出信号を用いたタッチ位置の演算処理をプロセッサに負担させることができ、ホストプロセッサの演算処理負担を軽減することができる。
【００３６】
〔１２〕＜表示コントローラを更に有する半導体デバイス＞
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。
【００３７】
これによれば、半導体デバイスにより、タッチパネルと表示パネルの双方を同期的に制御することが容易になる。
【００３８】
〔１３〕＜タッチが検出されたタッチ位置に応じてパルス周波数とサンプリング周波数を高くする範囲を可変制御し、その後の非タッチに応じてパルス周波数とサンプリング周波数を元に戻す＞
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。
【００３９】
これによれば、タッチが検出されたタッチ位置に応じて、駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数を高くする範囲が可変に制御されるから、タッチパネル全面で一律にパルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされることはない。パルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされる範囲はタッチが検出されたタッチ位置に応ずるから、タッチの連続性と言う点などに鑑みれば高いタッチ検出精度を保証することが可能である。更に、高周波駆動後に所定時間経過までに新たなタッチ位置が得られないとき高周波駆動を元に戻すことができるから、無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、この点でも低消費電力に優れる。
【００４０】
〔１４〕＜パルス周波数と周波数を元に戻す所定範囲の範囲を徐々に広げる＞
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。
【００４１】
これによれば、パルス周波数及びサンプリング周波数を徐々に元に戻し、無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、項５よりも低消費電力に優れる。
【００４２】
〔１５〕＜所定範囲の初期値；前記タッチパネルの全範囲＞
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。
【００４３】
これによれば、フリック操作及びドラッグ操作のどのような操作がどこで行われても高いタッチ検出精度を保証することができる。
【００４４】
〔１６〕＜所定範囲の段階的に狭くされる大きさ；レジスタ設定＞
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。
【００４５】
これによれば、低消費電力モード及び高速動作モードなどの動作モードに応じた最適な設定が可能になる。
【００４６】
〔１７〕＜タッチ位置に基づいて予測された予測範囲応じてパルス周波数とサンプリング周波数を高くする範囲を可変制御する＞
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。
【００４７】
これによれば、タッチが検出されたタッチ位置に応じて、駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数を高くする範囲が可変に制御されるから、タッチパネル全面で一律にパルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされることはない。パルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされる範囲は既に得られたタッチ位置から予測される位置に応ずるから、タッチの連続性と言う点などに鑑みれば高いタッチ検出精度を保証することが可能である。
【００４８】
〔１８〕＜次回タッチ予測範囲＞
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。
【００４９】
これによれば、既に得られたタッチ位置から予測される位置の的確性を増すことができる。
【００５０】
〔１９〕＜次回タッチ予測範囲；現在位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲＞
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。
【００５１】
これによれば、統計的な観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００５２】
〔２０〕＜次回タッチ予測範囲；外挿法による予測位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲＞
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。
【００５３】
これによれば、統計的な観点に外挿法による予測の観点を加味して、次のタッチ位置が高周波検出を行なう予想範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００５４】
〔２１〕＜次回タッチ予測範囲；外挿法による予測位置を中心とする所定範囲＞
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。
【００５５】
これによれば、外挿法による予測の観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【００５６】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００５７】
≪表示装置≫
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。
【００５８】
表示パネル２は、特に図示はしないが、例えば、交差配置された表示走査電極と表示信号電極の各交点にＴＦＴと呼ばれる薄膜トランジスタが配置され、薄膜トランジスタのゲートに表示走査電極、薄膜トランジスタのソースに表示信号電極、そして薄膜トランジスタのドレインにはコモン電極との間にサブピクセルとなる液晶素子及び蓄積コンデンサが接続されて、各画素が形成される。表示制御では順次表示走査電極が駆動され、表示走査電極単位で薄膜トランジスタがオン状態にされることで、ソースとドレイン間に電流が流れ、そのとき表示信号電極を介してソースに加えられている各々の信号電圧が液晶素子に印加されて階調制御される。
【００５９】
タッチパネル１は、特に図示はしないが、例えば、交差配置された駆動電極と検出電極の各々の交差位置に検出容量が形成され、駆動電極を順次駆動したとき検出容量を介して検出電極に現れる信号変化を積分して検出信号を形成する。検出容量の近傍に指があるとその浮遊容量によって検出容量との合成容量値が小さくなり、この容量値の変化に応じた検出信号の相違によってタッチと非タッチを区別するようになっている。
【００６０】
検出信号に基づくタッチ／非タッチの判別やタッチ座標などの演算は、ここではサブプロセッサ（ＳＭＰＵ）５が行ってホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６の負担を軽減する。ホストプロセッサ６はタッチパネルコントローラ３にタッチ検出のための動作コマンドやタッチ検出動作のためのパラメータを与える。また、ホストプロセッサ６は表示コントローラ４に表示コマンドや表示データを与える。ホストプロセッサ６はサブプロセッサ５で演算されたタッチ座標のデータを取得することにより、表示パネル２の画面表示に応じてタッチパネル１で行われるマルチポイントタッチなどによるタッチ操作を判別可能になる。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、携帯情報端末装置が構成される。
【００６１】
タッチパネルコントローラ３、表示コントローラ４、及びサブプロセッサ５は例えば１個の半導体基板に半導体デバイス７として形成されている。
【００６２】
《タッチパネルコントローラの駆動回路と検出回路》
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。
【００６３】
タッチパネル１は横方向に形成された多数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍと、縦方向に形成された多数の検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎとが相互に電気的に絶縁されて構成される。駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍと検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎの交差部には交点容量Ｃｘｙが形成される。交点容量Ｃｘｙ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Ｃｘｙに加わることになる。
【００６４】
駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍは、駆動端子Ｐｔ１〜Ｐｔｍを介してその配列順にタッチパネルコントローラ３の駆動回路３０から出力される駆動パルスパターンが印加されてパルス駆動される。特に制限されないが、駆動回路３の出力バッファＯＢＵＦ１〜ＯＢＵＦｍから出力される駆動パルスパターンの周波数は駆動制御信号Ｄ１〜Ｄｍに基づいて駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍ毎に制御可能にされる。その制御の詳細は後述する。
【００６５】
検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎは、検出端子Ｐｒ１〜Ｐｒｎを介してタッチパネルコントローラ３の検出回路３１に接続される。検出回路は検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎ毎に積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎが設けられる。各積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎの構成は同等であり、対応する検出電極ＲＸｉ（ｉ＝１〜ｎ）にプリチャージ電圧ＶＨＳＰを印加するスイッチＳＷ２＿ｉ、オペアンプＡＭＰ＿ｉ、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。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る。全てのスイッチＳＷ１は全てに共通のスイッチ信号Ｓ１で制御される。スイッチＳＷ２＿１〜ＳＷ２＿ｎは夫々個別のスイッチ信号Ｓ２＿１〜Ｓ２＿ｎで制御される。例えばスイッチＳＷ２＿ｉのオン状態で検出電極ＲＸｉがプリチャージされてからスイッチＳＷ２＿ｉがオフ状態にされた後、駆動電極がパルス駆動されることによってパルス波形に応ずる電位変化が検出電極に現れ、これを積分回路ＩＮＴＧ＿ｉで積分する一連の動作を繰返すことにより、積分回路ＩＮＴＧ＿ｉの出力ＶＯＵＴ＿ｉの到達レベルがタッチ／非タッチの検出信号として利用される。特に制限されないが、スイッチＳＷ２＿１〜ＳＷ２＿ｎのオン／オフによる積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎのサンプリング動作の周波数はスイッチ信号Ｓ２＿１〜Ｓ２＿ｎに基づいて駆積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎ毎に制御可能にされる。その制御の詳細は後述する。
【００６６】
尚、Ｐｔ１〜Ｐｔｍは対応する駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍに接続される外部端子としての駆動端子、Ｐｒ１〜Ｐｒｎは対応する検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎに接続される外部端子としての検出端子である。
【００６７】
図４には積分回路ＩＮＴＧ＿ｉによる積分動作波形が例示される。先ず、時刻ｔ０でスイッチ信号Ｓ２＿ｉのハイレベルによってスイッチＳＷ２＿ｉがオン状態にされ、対応する検出電極ＲＸｉにプリチャージ電圧ＶＨＳＰが供給されると共に、スイッチ信号Ｓ１のハイレベルによってスイッチＳＷ１がオン状態にされ、コンデンサＣｓがリセットされる。次に、時刻ｔ１でスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２＿ｉがオフ状態（Ｓ１＝ローレベル，Ｓ２＿ｉ＝ローレベル）にされて検出電極ＲＸｉ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オペアンプＡＭＰ＿ｉの反転入力端子−の電圧レベルはそのまま保持される。この後、先ず、時刻２で駆動電極ＴＸｉに駆動パルスパターンの最初の立ち上がりパルス（波高値＝Ｖｘ）が入力される。（他の駆動電極はローレベルに固定）。その結果、駆動電極ＴＸｉ上の交点容量Ｃｘｙを介して検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎに電荷（=Ｖｘ×Ｃｘｙ）が移動し、これを反転入力端子−に受けるオペアンプＡＭＰ＿１〜ＡＭＰ＿ｎの出力電圧ＶＯＵＴ１〜ＶＯＵＴｎがその移動電荷に応ずる電圧分だけ下がる。この後、時刻ｔ３でスイッチＳＷ２＿ｉがオン状態にされてアンプＡＭＰ＿ｉの反転入力端子−にプリチャージ電圧ＶＨＳＰが印加される。そして、時刻ｔ３〜ｔ９で同様の積分動作が繰返される。図４には代表して一つのオペアンプＡＭＰ＿ｉの波形を図示している。積分動作時に、その交差部近傍に指あればそれによる浮遊容量によって当該交点容量Ｃｘｙの容量値が減少する。例えば検出電極ＲＸｉ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、検出電極ＲＸｉのオペアンプＡＭＰ＿ｉに入力される電荷はＶｘ×（Ｃｘｙ−Ｃｆ）となり、当該オペアンプＡＭＰ＿ｉの出力ＶＯＵＴｉのレベル低下が、鎖線で示すように当該交差部に指がない場合に比べて小さくなる。駆動パルスのパルスパターンによるパルス数の回数だけ同様の処理が繰返される。これによる出力電圧ＶＯＵＴ１〜ＶＯＵＴｎの到達レベルに対するＡＤ変換値（検出データ）の差によってタッチ／非タッチを区別可能になる。検出データはその検出位置に応じたマッピングでメモリに格納され、格納された検出データに基づいて例えばサブプロセッサ５がタッチの有無を判別してタッチパネル上におけるタッチ座標を演算する。
【００６８】
タッチパネルコントローラ３は、サブプロセッサ５によって演算されたタッチ座標に応じて可変とする所定範囲で、駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍ単位による前記駆動パルスパターンのパルス周波数と検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎ単位による積分回路（ＩＮＲＧ＿１，…，ＩＮＴＧ＿ｎ）のサンプリング周波数を高い周波数に制御することによって、タッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑える機能を実現する。以下、その機能について詳述する。
【００６９】
《タッチ座標近傍で駆動パルス周波数とサンプリング周波数を高くする》
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。
【００７０】
駆動回路３０は前述のとおり駆動端子Ｐｔ１〜Ｐｔｍ毎に駆動パルスパターンのパルス周波数を可変にできる。
【００７１】
検出回路３１は図３で説明した積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎのほかに、積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿ｎの出力をＡＤ変換するＡＤ変換回路などを有する。検出回路３１は前述のとおり検出端子Ｐｒ１〜Ｐｒｎ毎に積分回路のサンプリング周波数（即ち、積分動作周波数）を可変にできる。
【００７２】
メモリ３２は検出回路で順次得られる検出データを検出位置に従ったマッピングのタッチ検出フレーム単位で一時的に格納する記憶領域（検出データ記憶領域）、及び、タッチ検出フレーム単位でサブプロセッサ５が演算したタッチ座標を格納する記憶領域（タッチ座標記憶領域）を有する。タッチ無しのときは非タッチのデータが格納される。（タッチ座標記憶領域には最新のタッチ検出フレームから過去に遡った複数フレーム分までのタッチ座標を格納する。非タッチのタッチ検出フレームに対して非タッチのデータが保持される。例えばタッチ座標記憶領域は複数のタッチ検出フレーム分のＦＩＦＯ（First In-First Out）段数を有するＦＩＦＯバッファによって構成される。）
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。
【００７３】
タイミングコントローラ３４は、例えば表示コントローラ４による表示フレーム毎に単数又は複数タッチ検出フレームのタッチ検出データを得るように駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８を駆動パルスパターンに従って順次駆動し、駆動電極のパルス駆動に同期して各検出電極ＲＸ１〜ＲＸ８に接続する積分回路の積分動作を制御する。このとき、高周波領域指示データ４０によって指示された範囲で駆動回路３０の駆動パルス周波数と検出回路３１の検出サンプリング周波数を高周波とする。駆動パルス周波数の制御は前記Ｄ１〜Ｄｍで行い、サンプリング周波数の制御は前記スイッチ信号Ｓ２＿１〜Ｓ２＿ｎで行う。駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８の夫々の電極に対するパルス駆動時間はパルス周波数に拘わらず一定に制御される。したがって、駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８に対する駆動パルス周波数が低い場合と高い場合ではパルス数が相違されることになる。また、検出電極ＲＸ１〜ＲＸ８に対するサンプリング周波数はスイッチＳＷ２＿１〜ＳＷ２＿ｎのスイッチング周波数になるから、これもサンプリング周波数が低い場合と高い場合ではサンプリング回数が相違されることになる。
【００７４】
図５のタイミング波形図にはタイミングコントローラ３４による高周波駆動形態の第１の例が示される。図５において、ＲＸ１イネーブルはスイッチ信号Ｓ２＿１の逆相信号として把握される。要するに、ＲＸ１イネーブルのハイレベルで対応するスイッチＳＷ＿１がオフ状態にされる。
【００７５】
図５では、高周波領域指示データ４０によって指示された駆動電極の範囲と検出電極の範囲に重なる領域で高周波駆動を行う。例えば図１に対応する高周波領域指示データ４０の場合に、図１のハッチング領域に合致するように、駆動電極ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４を高周波駆動するとき検出電極ＲＸ４，ＲＸ５，ＲＸ６の積分回路ＩＮＴＧ＿４，ＩＮＴＧ＿５，ＩＮＴＧ＿６を高周波サンプリングし、また、駆動電極ＴＸ６，ＴＸ７を高周波駆動するとき検出電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３の積分回路ＩＮＴＧ＿１，ＩＮＴＧ＿２，ＩＮＴＧ＿３を高周波サンプリングする。図１においてタッチパネルの検出面上でハッチングされた領域は高周波数検出領域とされ、その他の領域は低周波数検出領域とされる。尚、低周波に対する高周波のパルス駆動周波数は２倍、低周波に対する高周波のサンプリング周波数は２倍とされる。
【００７６】
図６のタイミング波形図にはタイミングコントローラ３４による高周波駆動形態の第２の例が示される。図６では、駆動電極に対しては全てを高周波駆動とし、高周波領域指示データ４０によって指示された検出電極の範囲に対してだけ高周波駆動を行う。例えば図１に対応する高周波領域指示データ４０の場合に、全ての駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８を高周波駆動し、高周波領域指示データ４０で指示されたＴＸ２〜ＴＸ４を駆動するとき検出電極ＲＸ４，ＲＸ５，ＲＸ６の積分回路ＩＮＴＧ＿４，ＩＮＴＧ＿５，ＩＮＴＧ＿６を高周波サンプリングし、また、駆動電極ＴＸ６，ＴＸ７を駆動するとき検出電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３の積分回路ＩＮＴＧ＿１，ＩＮＴＧ＿２，ＩＮＴＧ＿３を高周波サンプリングする。低周波に対する高周波の周波数関係は図５と同じである。
【００７７】
図７のタイミング波形図にはタイミングコントローラ３４による高周波駆動形態の第３の例が示される。図７では、高周波領域指示データ４０によって指示された駆動電極の範囲と、この高周波駆動される駆動電極の駆動に対応して全ての検出電極を高周波サンプリングする。例えば図１に対応する高周波領域指示データ４０の場合に、駆動電極ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４を高周波駆動するとき全ての検出電極ＲＸ１〜ＲＸ８の積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿８を高周波サンプリングし、また、駆動電極ＴＸ６，ＴＸ７を高周波駆動するとき全ての検出電極ＲＸ１〜ＲＸ８の積分回路ＩＮＴＧ＿１〜ＩＮＴＧ＿８を高周波サンプリングする。低周波に対する高周波の周波数関係は図５と同じである。
【００７８】
図５乃至図７の高周波駆動態様において、タイミングコントローラ３４は、駆動電極に対する駆動パルスパターンのパルス周波数に対する高周波駆動と検出電極の積分回路に対する高周波サンプリングとを開始してから、所定時間経過するまで（例えば複数検出フレームの期間）に新たなタッチ位置を得ることができないときは、高周波駆動をやめて、全て低周波駆動に戻すようにしてもよい。そのような所定時間はタイマで計測してもよいし、垂直同期信号を計測して所要の検出フレームの期間を判別するようにしてもよい。新たなタッチ位置を得ることができないときとは、非タッチが継続した場合、また一旦タッチが検出されて非タッチに転じた後に非タッチが継続した場合、更には、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を意味する。
【００７９】
これによれば、高周波駆動後に所定時間経過までに新たなタッチ位置が得られないとき高周波駆動を元に戻すことができれば、無用にタッチ検出精度が高く維持されないという点で、低消費電力に優れる。
【００８０】
また、上記のように高周波駆動を元に戻すまでに徐々に高周波領域指示データ４０によって指示された範囲を小さくしてパルス周波数及びサンプリング周波数を元に戻すようにしてもよい。即ち、上記非タッチが継続した場合、また一旦タッチが検出されて非タッチに転じた後に非タッチが継続した場合、更には、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には、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してもよい。徐々に高周波領域を狭くするタイミングはタイマによる所定時間の計測毎、或いは複数検出フレーム期間の経過毎とすればよい。実際に狭くする範囲は、高周波領域指示データ４０によって指示された範囲の駆動電極及び検出電極の数を順次小さくするように制御すればよい。
【００８１】
これによれば、パルス周波数及びサンプリング周波数を徐々に元に戻し、無用にタッチ検出精度を高く維持しないという点で、低消費電力に優れる。
【００８２】
タッチ座標近傍で駆動パルス周波数とサンプリング周波数を高くする図１の実施の形態によれば以下の作用効果がある。
【００８３】
（１）タッチが検出されたタッチ位置に応じて、駆動パルスパターンのパルス周波数と信号変化のサンプリング周波数を高くする範囲が可変に制御されるから、タッチパネル全面で一律にパルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされることはない。パルス周波数とサンプリング周波数の双方が高くされる範囲はタッチが検出されたタッチ位置に応ずるから、タッチの連続性と言う点などに鑑みれば高いタッチ検出精度を保証することが可能である。これにより、タッチパネルのタッチ検出性能を向上しつつタッチ検出のための消費電力を抑えることができる。
【００８４】
（２）図５に例示したタッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つサンプリング周波数を高くするように高周波駆動することにより、タッチ位置近傍だけで、駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つサンプリング周波数を高くすることができるから、低消費電力に優れる。
【００８５】
（３）図６に例示したように、全ての駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つタッチ位置近傍だけでサンプリング周波数を高くするように高周波駆動することにより、駆動パルスパターン毎に駆動パルス周波数の制御を行うことを要しなという点で図５よりもタイミングコントローラ３４の制御が容易になる。
【００８６】
（４）図７に例示したように、タッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、これに応ずる信号変化のサンプリング周波数を高くすることにより、信号電極毎にサンプリング周波数を高周波制御することを要しなしなという点で図５よりもタイミングコントローラ３４の制御が容易になる。
【００８７】
《次回タッチ予測範囲で高周波駆動》
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。
【００８８】
図８にはタッチパネルコントローラ３の第２の構成例を示す。図１との相違点は、制御回路として次回タッチ座標予測演算回路３５、センシング領域演算回路３６及びセンシング周波数制御回路３７を備えた点である。特に図８では理解を容易にするためにタッチパネル１に示されるタッチ位置は図１の２点タッチではなき１点タッチとする。
【００８９】
この例ではメモリ３２のタッチ座標記憶領域には最新のタッチ検出フレームから過去に遡った複数フレーム分までのタッチ座標を格納する。非タッチのタッチ検出フレームに対して非タッチのデータが保持される。例えばタッチ座標記憶領域は複数のタッチ検出フレーム分のＦＩＦＯ（First In-First Out）段数を有するＦＩＦＯバッファによって構成される。例えば、現在のタッチ座標ＴＣ、前回のタッチ座標ＴＢ１、及び前々回のタッチ座標ＴＢ２を保持する。
【００９０】
センシング領域演算回路３６は直前に取得された３点のタッチ座標（現在のタッチ座標ＴＣ，前回のタッチ座標ＴＢ１、前々回のタッチ座標ＴＢ２）から標準偏差σx、σyを算出する。
【００９１】
前々回タッチ座標ＴＢ２(xb2,yb2), 前回タッチ座標TB1(xb1,yb1),現在タッチ座標TC(xc,yc)とすると、標準偏差σx、σyは数１の各式で与えられる。
【００９２】
【数１】
2014211850.tif 000003
【００９３】
次回タッチ座標予測演算回路３５は直前に取得された３点のタッチ座標（現在のタッチ座標ＴＣ，前回のタッチ座標ＴＢ１、前々回のタッチ座標ＴＢ２）から外挿方によって次回タッチ座標を予測演算する。
【００９４】
前々回タッチ座標ＴＢ２(xb2,yb2),前回タッチ座標TB1(xb1,yb1)現在タッチ座標TC(xc,yc)とすると、予測タッチ座標TF(xf,yf)は例えば３点間の移動平均で求めると下記の数２の式で得ることができる。
【００９５】
【数２】
2014211850.tif 000004
【００９６】
センシング周波数制御回路３７は、動メモリ３２から取得した現在のタッチ座標、センシング領域演算回路３６による標準偏差、及び次回タッチ座標予測演算回路３５による予測タッチ座標の内から必要なデータを作モード応じて用いることにより、高周波指示データ４０を生成する。
【００９７】
高周波指示データ４０の第１の生成形態では、現在のタッチ座標ＴＣを中心に3σx、3σyの範囲にある駆動端子の範囲と検出端子の範囲を指示するデータを生成する。図８の例に従えば、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〜ＴＸ８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ＲＸ２〜ＲＸ７とされる。
【００９８】
高周波指示データ４０の第２の生成形態では、現在のタッチ座標ＴＣを中心に3σx、3σyの範囲にある駆動端子の範囲と検出端子の範囲に、予測タッチ座標ＴＦの周辺領域を中心に例えば2σx、2σyの範囲にある駆動端子の範囲と検出端子の範囲を加算した範囲を指示するデータを生成する。図８に示される高周波数検出領域は3σx、3σyに基づいて得られる範囲、拡張高周波数領域は高周波数検出領域を超えて外挿された範囲を意味する。
【００９９】
図８の例に従えば、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ＴＸ１〜ＴＸ８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ＲＸ２〜ＲＸ７とされる。
【０１００】
高周波指示データ４０の第３の生成形態では、予測タッチ座標ＴＦの周辺領域を中心に例えば2σx、2σyの範囲にある駆動端子の範囲と検出端子の範囲を指示するデータを生成する。図８の例に従えば、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ＴＸ１〜ＴＸ６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ＲＸ３〜ＲＸ７とされる。
【０１０１】
標準偏差の複数倍の範囲は３倍や２倍に限定されず適宜変更可能である。また、その倍数はセンシング周波数制御回路３７が保有するパラメータレジスタ（図示せず）に対するパラメータ設定によって可変可であってよい。
【０１０２】
タイミングコントローラ３４は、例えば表示コントローラ４による表示フレーム毎に単数又は複数タッチ検出フレームのタッチ検出データを得るように駆動電極ＴＸ１〜ＴＸ８を駆動パルスパターンに従って順次駆動し、駆動電極のパルス駆動に同期して各検出電極ＲＸ１〜ＲＸ８に接続する積分回路の積分動作を制御する。このとき、高周波領域指示データ４０によって指示された範囲で駆動回路３０の駆動パルス周波数と検出回路３１の検出サンプリング周波数を高周波とする。駆動パルス周波数の制御は前記Ｄ１〜Ｄｍで行い、サンプリング周波数の制御は前記スイッチ信号Ｓ２＿１〜Ｓ２＿ｎで行う。高周波領域指示データ４０に基づく高周波駆動形態は、図５で説明したように高周波指示データによる範囲だけを高周波駆動の対象にする場合、図６で説明したように全ての駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つ高周波指示データ４０による範囲だけでサンプリング周波数を高くするように高周波駆動する場合、又は、図７で説明したように、高周波指示データ４０による範囲だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、これに応ずる信号変化のサンプリング周波数を高くするように周波数駆動する場合の何れであってもよい。何れを選択するかはタイミングコントローラ３４が保有するモードレジスタに対するモード設定で可変可能にしても良い。或いは何れか一つの高周波駆動形態に固定しても良い。
【０１０３】
図９にはタイミングコントローラ３４が第２の生成形態で生成された高周波指示データ４０を用いて、図５で説明したような高周波指示データによる範囲だけを高周波駆動の対象にする場合の駆動波形が例示される。
【０１０４】
図１０乃至図１４には図８で高周波指示データ４０を生成する場合に具体例が示される。
【０１０５】
図１０には３０ｍｓ毎に６回センシングした座標が例示される。図１１にはこれを横ｘ、縦ｙとしてプロットした位置が示される。これに対して移動平均、標準偏差を求めた結果が図１２に例示される。ここで求めた標準偏差σから高周波数検出領域に設定する領域を図１１に追加すると、図１３となる。図１３において「６」の現在タッチ座標からの次回の予測タッチ座標ＴＦはTF(x,y)=(38,30)となる。更に、予測タッチ座標ＴＦの2σの範囲を高周波数センシング領域に追加すると、図１４となる。
【０１０６】
図８の実施の形態によれば以下の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
現在位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲を次回タッチ予測範囲とすることにより、統計的な観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【０１０８】
外挿法による予測位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲を次回タッチ予測範囲に加味することにより、統計的な観点に外挿法による予測の観点を加味して、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【０１０９】
外挿法による予測位置を中心とする所定範囲を次回タッチ予測範囲とすることにより、外挿法による予測の観点より、次のタッチ位置が高周波検出を行う予測範囲に入る蓋然性を高くすることができる。
【０１１０】
何れにおいても、タッチ座標が移動する場合でも高周波数検出領域を最小限にして正確な座標位置を検出することができる。低消費電力動作を実現できることは言うまでもない。
【０１１１】
尚、図８の実施の形態にはここでは説明を省略したそれ以前の実施の形態で説明した技術的手段を必要に応じて適用可能であることは言うまでもない。
【０１１２】
《高周波領域の別の制御形態》
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。
【０１１３】
例えば、タッチ座標を得るまでは駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｍ単位による駆動パルスパターンのパルス周波数及び検出電極ＲＸ１〜ＲＸｎ単位による信号変化のサンプリング周波数を初期値とし、タッチ座標を得たときは前述の制御手法によってタッチ座標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。無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、この点でも低消費電力に優れる。タッチ位置が変化しないときとは、上述と同様に、非タッチが継続した場合、また一旦タッチが検出されて非タッチに転じた後に非タッチが継続した場合、更には、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を意味する。
【０１１４】
このとき、所定範囲の初期値を前記タッチパネルの全範囲とすれば、フリック操作及びドラッグ操作のどのような操作がどこで行われても高いタッチ検出精度を保証することができる。
【０１１５】
また、パルス周波数と周波数を元に戻す所定範囲の範囲を徐々に広げるのがよい。パルス周波数及びサンプリング周波数を徐々に元に戻し、無用にタッチ検出精度を高く維持しないので、低消費電力に優れる。
【０１１６】
また、所定範囲の段階的に狭くされる大きさは、タイミングコントローラ３４が保有するパラメータレジスタの設定によって可変にしてもよい。これによれば、低消費電力モード及び高速動作モードなどの動作モードに応じた最適な設定が可能になる。
【０１１７】
この制御形態においても、次回タッチ予測範囲を、現在位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲とし、また、次回タッチ予測範囲を外挿法による予測位置を中心に標準偏差の複数倍の範囲を加味し、或いは次回タッチ予測範囲を外挿法による予測位置を中心とする所定範囲とする、上述の制御手法を適用することが可能である。
【０１１８】
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。
【０１１９】
例えば、駆動回路及び検出回路を制御する制御回路は、タイミングコントローラ及びセンシング周波数制御回路の組み合わせ、又は、タイミングコントローラ及びセンシング周波数制御回路の他にセンシング領域演算回路及び次回タッチ座標予測演算回路を追加した構成に限定されず、適宜変更可能である。
【０１２０】
半導体デバイスはサブプロセッサを含まなくてもよい。タッチ座標の演算はホストプロセッサが行ってもよい。
【０１２１】
センシング周波数制御回路、センシング領域演算回路及び次回タッチ座標予測演算回路はタッチパネルコントローラが供えず、サブプロセッサ又はホストプロセッサの機能で代替しても良い。
【０１２２】
また、タッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つサンプリング周波数を高くする制御形態、全ての駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、且つタッチ位置近傍だけでサンプリング周波数を高くする制御形態、又はタッチ位置近傍だけで駆動パルスパターンのパルス周波数を高くし、これに応ずる信号変化のサンプリング周波数を高くする制御形態は、モードレジスタで選択可能にすることはもちろん、何れか１つの制御形態に限って採用することも可能である。
【０１２３】
高周波駆動を元に戻すまでに徐々に前記所定範囲を小さくしてパルス周波数及びサンプリング周波数を元に戻すまでの制御刻みは適宜選択可能である。
【０１２４】
半導体デバイスは表示コントローラを有するものでなくても良い。外付けしても足るからである。
【０１２５】
高周波数駆動領域は同心円状である必要はなく、蓄積された測定データから予測される次回のタッチ座標に合わせて任意の形状にしてもよい。
【符号の説明】
【０１２６】
１  タッチパネル
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
【図１】
2014211850.tif 000005
【図２】
2014211850.tif 000006
【図３】
2014211850.tif 000007
【図４】
2014211850.tif 000008
【図５】
2014211850.tif 000009
【図６】
2014211850.tif 000010
【図７】
2014211850.tif 000011
【図８】
2014211850.tif 000012
【図９】
2014211850.tif 000013
【図１０】
2014211850.tif 000014
【図１１】
2014211850.tif 000015
【図１２】
2014211850.tif 000016
【図１３】
2014211850.tif 000017
【図１４】
2014211850.tif 000018