(57)【要約】【課題】特別な追加回路を設けることなく、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別を可能にする。【解決手段】タッチパネルコントローラに、タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行う第１モードと、タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う第２モードとを採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々Ｘ方向とＹ方向に延在し所定の間隔で配置された複数の検出ポイントを有するタッチパネルの前記検出ポイントに接続された電極に現れる信号を取り込んで前記タッチパネルの検出面に対するタッチの有無に応ずる検出データを生成するタッチパネルコントローラ、を含む半導体装置であって、
前記タッチパネルコントローラは、第１モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行い、第２モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う、半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、前記タッチパネルコントローラは、前記１ライン置きの間引き対象のラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替える、半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、前記複数ライン分間引いて前記ローパワースキャンの検出対象とするラインは前記タッチパネルのタッチ検出面の中央部とする、半導体装置。
【請求項４】
請求項２において、前記タッチパネルコントローラは、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的に前記ローパワースキャンを行う、半導体装置。
【請求項５】
請求項１において、前記タッチパネルの下に配置された液晶パネルの表示制御を行う表示ドライバを更に備えた、半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をイネーブルにする動作モードであり、
前記第２モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルにする動作モードであり、
前記タッチパネルコントローラによるタッチパネルに対するタッチ検出をディスエーブルとし、且つ、前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする第３モードを更に持つ、半導体装置。
【請求項７】
請求項６において、動作モードの遷移を制御するプロセッサを有し、
前記プロセッサは、前記第２モードにおいて前記ローパワースキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別し、これによりタッチ有りを判別したとき前記第２モードから前記第１モードに遷移させ、前記タッチ検出スキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別する、半導体装置。
【請求項８】
Ｘ方向に延在しＹ方向に所定間隔で配列された複数のＸ電極と、Ｙ方向に延在しＸ方向に所定間隔で配列された複数のＹ電極を有し、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の交点位置を検出ポイントとするタッチパネルの前記Ｙ電極を駆動してＸ電極に現れる信号を取り込んで、前記タッチパネルの検出面に対するタッチの有無に応ずる検出データを生成するタッチパネルコントローラ、を含む半導体装置であって、
前記タッチパネルコントローラは、第１モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行い、第２モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う、半導体装置。
【請求項９】
請求項８において、前記タッチパネルコントローラは、前記１ライン置きの間引き対象のラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替える、半導体装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて順次駆動するＹ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引く、半導体装置。
【請求項１１】
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて順次駆動するＹ電極を検出面の中央部に対して１ライン置きに間引く、半導体装置。
【請求項１２】
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて検出対象とするＸ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引く、半導体装置。
【請求項１３】
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて検出対称とするＸ電極を検出面の中央部に対して１ライン置きに間引く、半導体装置。
【請求項１４】
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的にローパワースキャンを行う、半導体装置。
【請求項１５】
請求項８において、前記タッチパネルの下に配置された液晶パネルの表示制御を行う表示ドライバを更に備えた、半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５において、第１モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をイネーブルとする動作モードであり、
前記第２モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする動作モードであり、
前記タッチパネルコントローラによるタッチパネルに対するタッチ検出をディスエーブルとし、且つ、前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする第３モードを更に持つ、半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６において、動作モードの遷移を制御するプロセッサを有し、
前記プロセッサは、前記第２モードにおいて前記ローパワースキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別し、これによりタッチ有りを判別したとき前記第２モードから前記第１モードに遷移させ、前記タッチ検出スキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別する、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルの検出面に対するタッチの有無に応ずる検出データを生成するタッチパネルコントローラに係り、例えばタッチパネルコントローラ、表示ドライバ及びプロセッサを備えた１チップのコントローラＩＣに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
相互容量方式のタッチ検出は、交差配置されたＸ電極とＹ電極の一方を駆動電極とし、他方を検出電極とし、駆動電極を順次選択駆動しながら、当該選択駆動された駆動電極と検出電極との交点位置毎に検出データを取得する。自己容量方式のタッチ検出は、交差配置されＸ電極とＹ電極の夫々の電極単位で電荷移動を行って当該電極単位でタッチの有無に応ずる検出データを取得する。何れの検出方式においても、検出電極毎に現れる信号を取り込んで検出するタッチ検出用の検出回路が必要になる。夫々の検出回路は積分回路若しくはスイッチドキャパシタ回路等を用いてスイッチドキャパシタ動作を行うことによって、タッチの有無に応じた信号電荷を取得する。
【０００３】
そのようなタッチ検出動作による電力消費を低減する技術について特許文献１に記載がある。これによれば、特定の検出電極に現れる受信レベルを監視するだけで、タッチ入力を判定可能にして、入力操作を待機する待機時間中は、特定の検出電極に表れる受信レベルのみを一定周期で検出する間欠検出モードとする。これによってタッチ入力を検出した場合に、全ての回路を動作させて入力操作位置を検出する検出モードに遷移させることにより、待機時間中の電力消費を削減できるようにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０６２９６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に記載されるようにタッチ検出を一定周期で行う間欠モードとすれば、間欠動作の休止期間中で電力消費を削減できるが、本発明者はタッチパネルのタッチ入力待ち受け状態におけるタッチ検出動作の更なる低消費電力化を検討した。これによれば、タッチ入力の待ち受け状態においてタッチ検出面の中央部のような一部の領域だけでタッチ入力を判別する手法について検討したが、単に検出領域を小さくするだけでは、小さくするほど検出精度が低下し、実効的ではないことが明らかになった。
【０００６】
本発明の目的は、特別な追加回路を設けることなく、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別を可能にする半導体装置を提供することにある。
【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、タッチパネルコントローラに、タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行う第１モードと、タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う第２モードとを採用する。
【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通りである。
【００１１】
すなわち、ローパワースキャンではタッチ検出面に対して１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするから、特別な追加回路を設けることなく、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はＹ電極の駆動対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えたローパワースキャン形態を例示する説明図である。
【図２】図２はＹ電極の駆動対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えるローパワースキャンをタッチ検出面の中央部に限定したスキャン形態を例示する説明図である。
【図３】図３はＸ電極の検出対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えたローパワースキャン形態を例示する説明図である。
【図４】図４はＸ電極の検出対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えるローパワースキャンをタッチ検出面の中央部に限定したスキャン形態を例示する説明図である。
【図５】図５は液晶表示とタッチ検出のためのパネルモジュールを備えた携帯情報端末の概略を例示するブロック図である。
【図６】図６はタッチパネル及びタッチパネルコントローラにおける検出部の詳細を例示する回路図である。
【図７】図７はタッチパネルコントローラの具体例を示すブロック図である。
【図８】図８は半導体装置の動作モードの遷移を概略的に例示する状態遷移図である。
【図９】図９はノーマルモードとローパワーモードにおけるタッチスキャンの動作タイミングを概略的に例示するタイミングチャートである。
【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〕＜ノーマルスキャンとローパワースキャン＞
半導体装置（１２）は、夫々Ｘ方向とＹ方向に延在し所定の間隔で配置された複数の検出ポイントを有するタッチパネル（１）の前記検出ポイントに接続する電極（Ｙ１〜ＹＭ、Ｘ１〜ＸＮ）に現れる信号を取り込んで前記タッチパネルの検出面に対するタッチの有無に応ずる検出データを生成するタッチパネルコントローラ（３）、を含む。前記タッチパネルコントローラは、第１モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行い、第２モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う。尚、Ｘ電極とＹ電極を別層で形成する２レイヤのタッチパネルの場合には検出ポイントは電極Ｙ１〜ＹＭ、Ｘ１〜ＸＮの交点位置になる。Ｘ電極とＹ電極を同層に形成する１レイヤのタッチパネルの場合には検出ポイントを形成するための電極は２レイヤの場合のＸ電極とＹ電極との関係に限られない。
【００１５】
これによれば、ローパワースキャンではタッチ検出面に対して１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とする。タッチ検出面におけるラインの中心間距離は概略５ｍｍ程度であり、そうであれば、間引いたライン間をその前後のラインで容易に検出対象にすることができる。したがって、１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象としても取りこぼしは殆どないと考えられる。これによって、検出精度を実質的に落とすことなく、タッチパネルの全検出面に対して検出ラインを半減させることができ、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別が可能になる。更に特別な追加回路を設けることも必要ない。
【００１６】
〔２〕＜間引き検出ラインの交互入れ替え＞
項１において、前記タッチパネルコントローラは、前記１ライン置きの間引き対象のラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替える（図１乃至図４参照）。
【００１７】
これによれば、間引いたライン間をその前後のラインで取りこぼした場合、更には、タッチ検出面におけるラインの中心間距離が５ｍｍ程度を超えて大きくされているような場合でも、前記１ライン置きの間引き対象の検出ラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替えることにより、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度が実質的に低下することを抑止することができる。
【００１８】
〔３〕＜タッチ検出面の中央部でローパワースキャン＞
項２において、前記複数ライン分間引いて前記ローパワースキャンの検出対象とする検出ラインは前記タッチパネルのタッチ検出面の中央部とする（図２及び図４参照）。
【００１９】
これによれば、経験上、タッチパネルの操作はタッチ検出面の中央部で行われることが大半であるので、中央部に限定してローパワースキャンを行うことにより、検出精度の低下を招くことなく更なる低消費電力に資することができる。
【００２０】
〔４〕＜休止時間を挟んだ間欠動作によるローパワースキャン＞
項２において、前記タッチパネルコントローラは、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的に前記ローパワースキャンを行う（図９参照）。
【００２１】
これによれば、通例６０Ｈｚでフレーム表示を行い、その空き時間で検出スキャンによるタッチ検出を行う場合を想定すると、ローパワースキャンはそれよりも長い間隔でスキャンを行っても支障はない。タッチの有無を検出するだけでよく、タッチ座標を特定することまで必要とされないからである。第２モードにおいて常時連続的にローパワースキャンを繰返さなくても実害はない。したがって、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的に前記ローパワースキャンを行うことにより、更なる低消費電力に資することができる。
【００２２】
〔５〕＜表示ドライバを備えた半導体装置＞
項１において、前記タッチパネルの下に配置された液晶パネルの表示制御を行う表示ドライバ（４）を更に備える。
【００２３】
これによれば、表示ドライバの表示制御とタッチパネルのタッチ制御の同期的制御が容易になる。
【００２４】
〔６〕＜第１モード（ノーマルモード）、第２モード（ローパワーモード）、第３モード（スリープモード）＞
項５において、前記第１モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をイネーブルにする動作モードである。前記第２モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルにする動作モードである。前記タッチパネルコントローラによるタッチパネルに対するタッチ検出をディスエーブルとし、且つ、前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする第３モードを更に持つ。
【００２５】
これによれば、ノーマルモードのような第１モードと、ローパワーモードのような第２モードと、スリープモードのような第３モードによって半導体装置の低消費電力を制御することが可能になる。
【００２６】
〔７〕＜動作モードを制御するプロセッサ＞
項６において、動作モードの遷移を制御するプロセッサ（５）を有する。前記プロセッサは、前記第２モードにおいて前記ローパワースキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別し、これによりタッチ有りを判別したとき前記第２モードから前記第１モードに遷移させ、前記タッチ検出スキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別する。
【００２７】
これにより、プロセッサの制御で無駄なく第２モードから第１モードへの遷移を行うことができる。
【００２８】
〔８〕＜相互容量方式におけるノーマルスキャンとローパワースキャン＞
半導体装置は、Ｘ方向に延在しＹ方向に所定間隔で配列された複数のＸ電極（Ｘ１〜ＸＮ）と、Ｙ方向に延在しＸ方向に所定間隔で配列された複数のＹ電極（Ｙ１〜ＹＭ）を有し、前記Ｘ電極と前記Ｙ電極の交点位置を検出ポイントとするタッチパネルの前記Ｙ電極を駆動してＸ電極に現れる信号を取り込んで、前記タッチパネルの検出面に対するタッチの有無に応ずる検出データを生成するタッチパネルコントローラ（３）、を含む。前記タッチパネルコントローラは、第１モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して全ての検出ポイントを検出対象とするノーマルスキャンを行い、第２モードにおいて前記タッチパネルのタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするローパワースキャンを行う。
【００２９】
これによれば、ローパワースキャンではタッチ検出面に対して１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とする。タッチ検出面におけるラインの中心間距離は概略５ｍｍ程度であり、そうであれば、間引いたライン間をその前後のラインで容易に検出対象にすることができる。したがって、１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象としても取りこぼしは殆どないと考えられる。これによって、相互容量方式のタッチパネルに対して、検出精度を実質的に落とすことなく、タッチパネルの全検出面に対して検出ラインを半減させることができ、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別が可能になる。更に特別な追加回路を設けることも必要ない。尚、自己容量方式でタッチ検出を行う場合にはＸ電極及びＹ電極の双方が検出ポイントのラインとなるが、検出ポイントのラインを１ライン置きに間引く操作はＸ電極又はＹ電極の何れか一方で行えばよい。相互容量方式の場合は駆動側のＸ電極又は検出側のＹ電極の何れか一方で間引けばよい。
【００３０】
〔９〕＜間引き検出ラインの交互入れ替え＞
項８において、前記タッチパネルコントローラは、前記１ライン置きの間引き対象のラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替える（図１乃至図４参照）。
【００３１】
これによれば、間引いたライン間をその前後のラインで取りこぼした場合、更には、タッチ検出面におけるラインの中心間距離が５ｍｍ程度を超えて大きくされているような場合でも、前記１ライン置きの間引き対象のラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替えることにより、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度が実質的に低下することを抑止することができる。
【００３２】
〔１０〕＜Ｙ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引＞
項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて順次駆動するＹ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引く（図１参照）。
【００３３】
これによれば、駆動側のＹ電極をタッチ検出面の全面で１ライン置きに間引いてローパワースキャンを行うことができる。
【００３４】
〔１１〕＜Ｙ電極を検出面の一部において１ライン置きに間引＞
項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて順次駆動するＹ電極を検出面の中央部に対して１ライン置きに間引く（図２参照）。
【００３５】
これによれば、経験上、タッチパネルの操作はタッチ検出面の中央部で行われることが大半であるので、中央部に限定して駆動側のＹ電極を１ライン置きに間引いてローパワースキャンを行うことにより、検出精度の低下を招くことなく更なる低消費電力に資することができる。
【００３６】
〔１２〕＜Ｘ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引＞
請求項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて検出対象とするＸ電極を検出面の全体において１ライン置きに間引く（図３参照）。
【００３７】
これによれば、検出側のＸ電極をタッチ検出面の全面で１ライン置きに駆動対象から間引いてローパワースキャンを行うことができる。
【００３８】
〔１３〕＜Ｘ電極を検出面の一部において１ライン置きに間引＞
項９において、前記タッチパネルコントローラは前記ローパワースキャンにおいて検出対象とするＸ電極を検出面の中央部に対して１ライン置きに間引く（図４参照）。
【００３９】
これによれば、経験上、タッチパネルの操作はタッチ検出面の中央部で行われることが大半であるので、中央部に限定して検出側のＸ電極を１ライン置きに駆動対象から間引いてローパワースキャンを行うことにより、検出精度の低下を招くことなく更なる低消費電力に資することができる。
【００４０】
〔１４〕＜休止時間を挟んだ間欠動作によるローパワースキャン＞
項９において、前記タッチパネルコントローラは、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的にローパワースキャンを行う（図９参照）。
【００４１】
これによれば、通例６０Ｈｚでフレーム表示を行い、その空き時間で検出スキャンによるタッチ検出を行う場合を想定すると、ローパワースキャンはそれよりも長い間隔でスキャンを行っても支障はない。タッチの有無を検出するだけでよく、タッチ座標を特定することまで必要とされないからである。第２モードにおいて常時連続的にローパワースキャンを繰返さなくても実害はない。したがって、前記第２モードにおいて休止時間を挟んで間欠的に前記ローパワースキャンを行うことにより、更なる低消費電力に資することができる。
【００４２】
〔１５〕＜表示ドライバを備えた半導体装置＞
項８において、前記タッチパネルの下に配置された液晶パネルの表示制御を行う表示ドライバ（４）を更に備える。
【００４３】
これによれば、表示ドライバの表示制御とタッチパネルのタッチ制御の同期的制御が容易になる。
【００４４】
〔１６〕＜第１モード（ノーマルモード）、第２モード（ローパワーモード）、第３モード（スリープモード）＞
項１５において、前記第１モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をイネーブルとする動作モードである。前記第２モードは前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする動作モードである。前記タッチパネルコントローラによるタッチパネルに対するタッチ検出をディスエーブルとし、且つ、前記表示ドライバによる表示パネルの表示をディスエーブルとする第３モードを更に持つ。
【００４５】
これによれば、ノーマルモードのような第１モードと、ローパワーモードのような第２モードと、スリープモードのような第３モードによって半導体装置の低消費電力を制御することが可能になる。
【００４６】
〔１７〕＜動作モードを制御するプロセッサ＞
項１６において、動作モードの遷移を制御するプロセッサ（５）をする。前記プロセッサは、前記第２モードにおいて前記ローパワースキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別し、これによりタッチ有りを判別したとき前記第２モードから前記第１モードに遷移させ、前記タッチ検出スキャンで検出した検出データに基づいてタッチの有無を判別する。
【００４７】
これにより、プロセッサの制御で無駄なく第２モードから第１モードへの遷移を行うことができる。
【００４８】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００４９】
図５には液晶表示とタッチ検出のためのパネルモジュールを備えた携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）１０の概略が例示される。
【００５０】
同図に示される携帯情報端末は、特に制限されないが、パネルモジュール１１、サブプロセッサ（ＳＭＰＵ）５、ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６、及びその他周辺機器（ＰＲＰＨＬ）７を有して成る。
【００５１】
パネルモジュール１１は、タッチパネル（ＴＰ）１、表示パネル（ＬＣＤ）２、タッチパネルコントローラ（ＴＰＣ）３、及び表示ドライバ（ＤＰＣ）４を有して成る。特に制限されないが、タッチパネルコントローラ３及び表示ドライバ４は例えばＣＭＯＳ集積回路製造技術によって１個の半導体チップに形成された１チップの半導体装置（ＤＲＶＩＣ）１２とされる。特に図示はしないが、半導体装置１２にはサブプロセッサ５を含んでもよいし、また、タッチパネルコントローラ３及び表示ドライバ４を別々の半導体装置として実現してもよい。
【００５２】
表示パネル２は、特に図示はしないが、例えば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。
【００５３】
表示ドライバ４はホストプロセッサ６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。これによって、表示フレーム期間毎に表示フレーム単位の画像データが表示パネル２に表示可能になる。
【００５４】
タッチパネル１は、特に制限されないが、表示パネル２の表面にそれと一体的に形成されたインセル構造、又は表示パネル２の上に配置されたオンセル構造などを有し、図６に例示されるように、複数の駆動電極（Ｙ電極）Ｙ１〜ＹＭと複数の検出電極（Ｘ電極）Ｘ１〜ＸＮが誘電体を介して交差配置され、交差位置で対応するＸ電極とＹ電極に接続された容量Ｃｘｙが配置される。Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭはＹ方向に延在し所定の間隔で配置された電極である。Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮはＸ方向に延在し所定の間隔で配置された電極である。
【００５５】
図７にはタッチパネルコントローラ３の具体例が示される。特に制限されないが、タッチパネルコントローラ３はタッチパネル１のＹ電極Ｙ１〜ＹＭを駆動するＹ駆動部（ＹＤＲＶ）２０を備える。タッチパネル１のサイズが１０インチを超えるような比較的大きい場合にはタッチパネル１がタッチパネルコントローラ３から駆動制御信号を受けてＹ電極Ｙ１〜ＹＭを駆動するＹ駆動部を備えてもよい。
【００５６】
タッチパネルコントローラ３はＹ駆動部２０で駆動されたＹ電極Ｙ１〜ＹＭとＸ電極Ｘ１〜ＸＮとの間の容量Ｃｘｙなどの容量成分を介してＸ電極Ｘ１〜ＸＮに現れる信号を周期的に積分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３は、特に制限されないが、検出部（ＩＮＴＧＲ）２１、検出部２１の検出信号をサンプルホールドするサンプルホールド部（ＳＨ）２２、サンプルホールド部２２でサンプルホールドされた信号を順次選択して出力するセレクタ部（ＳＬＣＴ）２３、セレクタ部２３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部（ＡＤＣ）２４、ＡＤ変換部２４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（ＳＣＮＲＡＭ）２５、バスインタフェース（ＢＩＦ）２６、及びタッチパネルコントローラ３の全体的な制御を司る制御部（ＳＱＥＮＣ）２７を有する。
【００５７】
サブプロセッサ５はタッチパネルコントローラ３に対する初期設定や動作を制御する。即ち、サブプロセッサ５はバスインタフェース２６を介して制御部２７に初期設定データやコマンドを書き込む。制御部は、書き込まれたコマンドをデコードし、書き込まれたパラメータを参照して、タッチ検出動作を制御する。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基づいて、指が接近したタッチ位置の演算などを行う。特に制限されないが、サブプロセッサ５を省略する場合にはその機能をホストプロセッサ６で実現すればよい。
【００５８】
ホストプロセッサ６は携帯情報端末の全体的な制御を司る。例えばホストプロセッサ６が表示データを生成すると、表示ドライバ４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６は、サブプロセッサ５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１からの入力操作を解析して、その入力に応答する制御を行う。
【００５９】
周辺回路７として、特に制限されないが、携帯情報端末に必要な通信制御ユニット、画像処理ユニット、音声処理ユニット、及びその他データ処理用のアクセラレータなどを有する。
【００６０】
図６にはタッチパネルコントローラ２における検出部２１の詳細が例示される。検出部２１は夫々のＸ電極Ｘ１〜ＸＮに一対一対応で接続された検出回路として例えば積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎを有する。積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの出力はサンプルホール部２２でホールドされ、ホールドされた信号は順次セレクタ２３で選択されてＡＤＣ２４に供給される。ＡＤＣ２４で変換された信号は例えば検出フレーム単位でスキャンバッファ２５に一時的に格納され、サブプロセッサ５によるデータ処理に委ねられる。
【００６１】
夫々の積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎは、例えば電圧ＶＨＳＰを受け、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮに電圧ＶＨＳＰを選択的に印加するスイッチＳＷ２、非反転入力端子（＋）に基準電圧として電圧ＶＨＳＰが印加されるオペアンプＡＭＰ、オペアンプＡＭＰの反転入力端子（−）を選択的に対応するＸ電極Ｘ１〜ＸＮに接続するスイッチＳＷ２ｂ、オペアンプＡＭＰの反転入力端子（−）と出力端子との間に配置された積分コンデンサ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。特に制限されないが、スイッチＷＳ２はＹ電極Ｙ１〜ＹＭのパルス駆動期間にオフ状態にされ、スイッチＳＷ２とＳＷ２ｂは相補的にスイッチ制御される。
【００６２】
ここで、積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの積分動作について一例を説明する。例えばＹ電極Ｙ１〜ＹＭはタッチ検出フレームの期間に同期して順次パルス駆動される。Ｙ電極の１本当たりの駆動パルス数は望ましくは複数回とされる。夫々の積分動作に当たり、先ず、スイッチＳＷ１が一旦オン状態にされることにより、コンデンサＣｓの電荷がリセットされる。次に、Ｙ電極の非駆動期間にスイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ２ｂをオフにすることにより、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮを電圧ＶＨＳＰでプリチャージする。プリチャージされた状態で例えばＹ電極Ｙ１〜ＹＭが順次複数回ずつパルス駆動される。パルス駆動毎にスイッチＳＷ２がオフ状態にされ、スイッチＳＷ２ｂがオン状態にされる。このスイッチ状態で対応するＹ電極がパルス駆動されると（パルス電圧をＶｙとする）、当該Ｙ電極上の交点容量Ｃｘｙを介して夫々プリチャージされているＸ電極には電荷（＝Ｖｙ×Ｃｘｙ）が移動し、これを反転入力端子（−）に受けるオペアンプＡＭＰの出力電圧ＶＰＵＴ１〜ＶＯＵＴＮがその移動電荷に応ずる電圧分だけ下がる。その交点容量Ｃｘｙの近傍に指が有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。例えば指の接近によって合成容量が容量値Ｃｆだけ減少したとすれば、Ｘ電極のオペアンプＡＭＰに入力される電荷はＶｙ×（Ｃｘｙ−Ｃｆ）となる。したがって、タッチ時のオペアンプＡＭＰの出力のレベル低下は、非タッチ時のレベル低下よりも小さくなる。複数回の連続する夫々のパルス駆動毎に上記動作を繰返すことによって大きな信号量の検出信号を得ることができる。
【００６３】
上記Ｙ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動形態及びＸ電極Ｘ１〜ＸＮを介する積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの積分動作形態はタッチパネルに対するスキャンモードに応じて制御部２７が可変に制御する。半導体装置１２の動作モードは、特に制限されないが、図８に例示される、第１モードとしてのノーマルモード、第２モードとしてのローパワーモード、及び第３モードとしてのスリープモードに大別される。ノーマルモード、第２モードとローパワーモードの間、ローパワーモードとスリープモードの間、そしてスリープモードとノーマルモードの間は、サブプロセッサ５が実行するプログラムに従って、或いは制御部２７によるコマンド実行結果などに従って、双方向で状態遷移可能にされる。ノーマルモードとは表示ドライバ４による表示パネル２の表示を行いながら、タッチパネルコントローラ３によるノーマルスキャンの制御を行う動作モードである。前記ローパワーモードとは表示ドライバ４による表示パネルの表示を停止した状態でタッチパネルコントローラ３によるローパワースキャンの制御を行う動作モードである。スリープモードはタッチパネルコントローラ３によるタッチパネル１に対するタッチ検出をディスエーブルとし、且つ、表示ドライバ４による表示パネル２の表示をディスエーブルとする動作モードである。
【００６４】
スリープモードは例えばサブプロセッサ６がスリープ命令を実行することによって遷移される。スリープモードに遷移したスリープ状態で着信又は電源スイッチのターンオンがあるとノーマルモードに遷移する。ノーマルモードにおいて一定時間に着信や操作がないときはローパワーモードに遷移する。ローパワーモードの状態で着信や操作があるとノーマルモードに遷移し、所定時間何もなければ再びスリープモードに遷移する。
【００６５】
タッチパネルコントローラ３によるノーマルスキャンの制御は、タッチパネル１のタッチ検出面に対してＸ電極Ｘ１〜ＸＮとＹ電極Ｙ１〜ＹＭの交点位置を検出ポイントとするタッチパネル１の全てのＹ電極Ｙ１〜ＹＭを順次駆動して、毎回Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮに現れる信号を取り込んで、全ての検出ポイントを検出対象とするタッチスキャンである。即ち、タッチパネル１のタッチ検出面に対する全面スキャンである。この全面スキャンは一連に連続してスキャンを行うことまで意味せず、分割領域毎に断続的に行うスキャンであってもよい。要するに、所定のタッチ検出フレームの期間にＸ方向及びＹ方向でラインの規則的な間引きを行わずにタッチ検出を行う動作である。これに対してローパワースキャンは、タッチパネル１のタッチ検出面に対して検出ポイントのライン単位で１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのラインを検出対象とするタッチスキャンである。
【００６６】
図１にはＹ電極の駆動対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えたローパワースキャン形態が例示される。図１において２０＿１〜２０＿Ｍは駆動部２０のＹ電極Ｙ１〜ＹＭに対応する駆動回路ユニット、２１＿１〜２１＿ＮはＸ電極Ｘ１〜ＸＮに対応する積分回路ユニットである。タッチパネル１におけるタッチ検出面の検出ポイントはＹ電極Ｙ１〜ＹＭとＸ電極Ｘ１〜ＸＮの夫々の交点として把握され、図１において白抜き部分は検出対象の検出ポイントを意味し、ハッチング部分は検出非対象の検出ポイントを意味する。図１に示されるローパワースキャン形態ＬＰＳ１ａはＹ電極Ｙ１〜ＹＭの内で１本置きに奇数番目のＹ電極を順次駆動し、Ｙ電極の駆動単位で積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎを動作させて信号を検出する形態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ１ｂはＹ電極Ｙ１〜ＹＭの内で１本置きに偶数番目のＹ電極を順次駆動し、Ｙ電極の駆動単位で積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎを動作させて信号を検出する態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ１ａとローパワースキャン形態ＬＰＳ１ｂは交互とされる。これによれば、ローパワースキャンＬＰＳ１ａ，ＬＰＳ１ｂではタッチ検出面に対して１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのＹ電極のラインの検出ポイントを検出対象とする。タッチ検出面におけるラインの中心間距離は概略５ｍｍ程度であり、そうであれば、間引いたライン間をその前後のラインで容易に検出対象にすることができる。したがって、１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのＹ電極のラインを検出対象としても取りこぼしは殆どないと考えられる。特に、図１ではローパワースキャンＬＰＳ１ａ，ＬＰＳ１ｂを交互に行って間引きラインを交互に入れ替えるから、ローパワースキャンＬＰＳ１ａとＬＰＳ１ｂを夫々１回行うことによってタッチ検出面を全面スキャンすることになるので、この点でもタッチ検出の取りこぼしの虞は完全に解消される。仮に、間引いたライン間をその前後のラインで取りこぼした場合、更には、タッチ検出面におけるラインの中心間距離が５ｍｍ程度を超えて大きくされているような場合でも、１ライン置きの間引き対象の検出ラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替えることにより、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度が実質的に低下することが抑止される。
【００６７】
これによって、相互容量方式のタッチパネル１に対して、検出精度を実質的に落とすことなく、ローパワースキャン毎にタッチパネル１の全検出面に対して検出ラインを半減させることができる。即ち、ローパワースキャンＬＰＳ１ａ，ＬＰＳ１ｂ毎に、駆動回路ユニット、２１＿１〜２１＿Ｎの内の半分だけをＹ電極の駆動に用いればよい。したがって、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別が可能になる。更に特別な追加回路を設けることも必要ない。
【００６８】
図２はＹ電極の駆動対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えるローパワースキャンをタッチ検出面の中央部に限定したスキャン形態が例示される。図１との相違点は、Ｙ電極Ｙ１〜Ｔ３，ＹＭ−１〜ＹＭまでを駆動停止とし、中央部のＹ電極Ｙ４〜ＹＭ−２までの範囲で１ライン置きにＹ電極のラインの検出ポイントを検出対象とすることである。図２に示されるローパワースキャン形態ＬＰＳ２ａはＹ電極Ｙ５〜ＹＭ−２までの奇数番目のＹ電極を１本置きに順次駆動し、Ｙ電極の駆動単位で積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎを動作させて信号を検出する形態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ２ｂはＹ電極Ｙ４〜ＹＭ−３の内の偶数番目のＹ電極を１本置きに順次駆動し、Ｙ電極の駆動単位で積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎを動作させて信号を検出する形態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ２ａとローパワースキャン形態ＬＰＳ２ｂは交互とされる。その他については図１と同様であるからその詳細な説明は省略する。これによれば、経験上、タッチパネル１の操作はタッチ検出面の中央部で行われることが大半であるので、中央部に限定して駆動側のＹ電極を１ライン置きに間引いてローパワースキャンを行うことにより、検出精度の低下を招くことなく更なる低消費電力に資することができる。
【００６９】
図３にはＸ電極の検出対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えたローパワースキャン形態が例示される。図３に示されるローパワースキャン形態ＬＰＳ３ａは、全てのＹ電極Ｙ１〜ＹＭを駆動し、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮに対してはその内で１本置きの奇数番目のＸ電極を検出対象とする。即ち、検出については積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの内の奇数番目を用いる。ローパワースキャン形態ＬＰＳ３ｂは、全てのＹ電極Ｙ１〜ＹＭを駆動し、Ｘ電極Ｘ１〜ＸＮに対してはその内で１本置きの偶数番目のＸ電極を検出対象とする。即ち、検出については積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの内の偶数番目を用いる。ローパワースキャン形態ＬＰＳ３ａとローパワースキャン形態ＬＰＳ３ｂは交互とされる。これによれば、ローパワースキャンＬＰＳ３ａ，ＬＰＳ３ｂではタッチ検出面に対して１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのＸ電極のラインの検出ポイントを検出対象とする。前述と同様に、タッチ検出面におけるラインの中心間距離は概略５ｍｍ程度であり、そうであれば、間引いたライン間をその前後のラインで容易に検出対象にすることができる。したがって、１ライン置きに複数ライン分間引いた残りのＸ電極のラインを検出対象としても取りこぼしは殆どないと考えられる。図３でもローパワースキャンＬＰＳ３ａ，ＬＰＳ３ｂを交互に行って間引きラインを交互に入れ替えるから、ローパワースキャンＬＰＳ３ａとＬＰＳ３ｂを夫々１回行うことによってタッチ検出面を全面スキャンすることになるので、この点でもタッチ検出の取りこぼしの虞は完全に解消される。仮に、間引いたライン間をその前後のラインで取りこぼした場合、更には、タッチ検出面におけるラインの中心間距離が５ｍｍ程度を超えて大きくされているような場合でも、１ライン置きの間引き対象の検出ラインを、タッチ検出面のタッチ検出フレーム単位で交互に入れ替えることにより、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度が実質的に低下することが抑止される。
【００７０】
これによって、相互容量方式のタッチパネル１に対して、検出精度を実質的に落とすことなく、ローパワースキャン毎にタッチパネル１の全検出面に対して検出ラインを半減させることができる。即ち、ローパワースキャン形態ＬＰＳ３ａ，ＬＰＳ３ｂ毎に積分回路ユニット２１＿１〜２１＿Ｎの内の半分だけを検出動作に用いればよい。したがって、タッチ入力の待ち受け状態において検出精度を悪化させずに電力消費を削減してタッチ有無の判別が可能になる。更に特別な追加回路を設けることも必要ない。
【００７１】
図４にはＸ電極の検出対象を１ライン置きに間引いて間引きラインを交互に入れ替えるローパワースキャンをタッチ検出面の中央部に限定したスキャン形態が例示される。図３との相違点は、Ｘ電極Ｙ１〜Ｔ３の積分回路ユニット２１＿１〜２１＿３，Ｘ電極ＸＮ−２〜ＸＮの積分回路ユニット２１＿Ｎ−２〜２１＿Ｎまでを検出動作停止とし、中央部のＸ電極Ｘ４〜ＸＮ−２の積分ユニット２１＿４〜２１＿Ｎ−３までの範囲で１ライン置きに検出対象とすることである。図４に示されるローパワースキャン形態ＬＰＳ４ａは全てのＹ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動単位で、Ｘ電極Ｘ５〜ＸＮ−４までの奇数番目のＸ電極を１本置きに検出対象とし、検出対象の積分回路ユニットを動作させて信号を検出する形態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ４ｂは全てのＹ電極Ｙ１〜ＹＭの駆動単位で、Ｘ電極Ｘ４〜ＸＮ−３までの偶数番目のＸ電極を１本置きに検出対象とし、検出対象の積分回路ユニットを動作させて信号を検出する形態である。ローパワースキャン形態ＬＰＳ４ａとローパワースキャン形態ＬＰＳ４ｂは交互とされる。その他については図３と同様であるからその詳細な説明は省略する。これによれば、経験上、タッチパネル１の操作はタッチ検出面の中央部で行われることが大半であるので、中央部に限定して検出側のＸ電極を１ライン置きに間引いてローパワースキャンを行うことにより、検出精度の低下を招くことなく更なる低消費電力に資することができる。
【００７２】
図９にはノーマルモードとローパワーモードにおけるタッチスキャンの動作タイミングが概略的に例示される。図においてＯＮはタッチパネルコントローラ３によるタッチ検出動作が可能な状態、ＯＦＦはタッチ検出動作不可能な状態を意味する。図９の例においてノーマルモードではノーマルスキャンが連続的に行われる。連続とは、特に制限されないが、表示フレーム期間に同期して連続的に、例えば表示フレーム期間毎にタッチ検出面の全面に対してノーマルスキャンを行う、という意味である。これに対してローパワーモードでは休止時間を挟んだ間欠動作によりローパワースキャンを行う、ことを意味する。ローパワースキャンのサイクルは例えば数１０ｍ秒〜数１００ｍとされ、タッチ動作に対して時間的に検出可能な最大の間隔であれば十分である。通例６０Ｈｚでフレーム表示を行い、その空き時間でノーマルスキャンによるタッチ検出を行う場合を想定すると、ローパワースキャンはそれよりも長い間隔でスキャンを行っても支障はない。タッチの有無を検出するだけでよく、タッチ座標を特定することまで必要とされないからである。したがって、前記ローパワーモードにおいて休止時間を挟んで間欠的に前記ローパワースキャンを行うことにより、更なる低消費電力に資することができる。
【００７３】
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。
【００７４】
例えば、本発明が適用されるタッチ検出方式は相互容量方式に限定されず、自己容量方式であってもよい。表示パネルは液晶表示に限定されず、プラズマ表示やエレクトロルミネッセンス表示などであってもよい。また、ローパワースキャンにおける間引検出ラインを交互に入れ替える場合について説明したが、隣接する検出ライン間の距離が長すぎなければ入れ替えを行わない選択も可能である。また、図１乃至図４で説明したローパワースキャン形態をレジスタ設定で選択可能にしてもよい。例えば、バッテリ残量に余裕があれば図１又は図３の形態を採用し、バッテリ残量が少なくなったら図２又は図４の形態に切り替える制御を行ってもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態ではＸ電極とＹ電極を別層で形成する２レイヤのタッチパネルを用いる場合について説明した。検出ポイントは電極Ｙ１〜ＹＭ、Ｘ１〜ＸＮの交点位置になる。本発明はこれに限定されず、Ｘ電極とＹ電極を同層に形成する１レイヤのタッチパネルにも適用可能であり、その場合には、検出ポイントを形成するための電極は２レイヤの場合のＸ電極とＹ電極との関係に限られず、検出ポイントに接続される電極には適宜に配線形態若しくは配線構造を採用すればよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  タッチパネル（ＴＰ）
２  表示パネル（ＬＣＤ）
３  タッチパネルコントローラ（ＴＰＣ）
４  表示ドライバ（ＤＰＣ）
５  サブプロセッサ（ＳＭＰＵ）
６  ホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）
７  その他周辺機器（ＰＲＰＨＬ）
１０  携帯情報端末
１１  パネルモジュール
１２  半導体装置（ＤＲＶＩＣ）
Ｙ１〜ＹＭ  駆動電極（Ｙ電極）
Ｘ１〜ＸＮ  検出電極（Ｘ電極）
Ｃｘｙ  容量
２０  Ｙ駆動部（ＹＤＲＶ）
２０＿１〜２０＿Ｍ  駆動回路ユニット
２１  検出部（ＩＮＴＧＲ）
２１＿１〜２１＿Ｎ  積分回路ユニット
２２  サンプルホールド部（ＳＨ）
２３  セレクタ部（ＳＬＣＴ）
２４  ＡＤ変換部（ＡＤＣ）
２５  スキャンバッファ（ＳＣＮＲＡＭ）
２６  バスインタフェース（ＢＩＦ）
２７  制御部（ＳＱＥＮＣ）
ＳＷ１、ＳＷ２，ＳＷ２ｂ  スイッチ
ＡＭＰ  オペアンプ
ＶＰＵＴ１〜ＶＯＵＴＮ  オペアンプＡＭＰの出力電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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