JP6012437B2 - 半導体装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、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半導体装置、更にはそれを用いた電子機器に関し、例えば液晶パネルに重ねて配置されたタッチパネルを入力装置として備えた携帯情報端末に適用して有効な技術に関する。

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には相互容量が形成される駆動電極と検出電極が複数配置されている。タッチパネルに指や手を近づけると、その近傍の電極間の相互容量が減少する。タッチパネルコントローラは、この相互容量の変化がどの電極位置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、電極間位置毎に取得する。相互容量方式でタッチパネルを駆動して信号を検出するこの種のコントローラについて特許文献１に記載がある。

米国特許公開第2007/0257890A1号明細書

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。したがってタッチ検出には電極の駆動や積分回路の動作などに電力を消費し、タッチ検出の動作間隔が短いほど電力消費が多くなる。また、タッチパネルを入力装置として用いる場合には表示パネルの表示内容との関係でタッチの位置座標が意味を持つ。したがって、電源オンの状態で入力操作が途切れた場合には表示ドライバを動作停止状態にして電力消費を低減すればよい。表示ドライバを動作停止状態から復帰させるにはタッチパネルを用いてタッチの有無を検出し、タッチ有りの場合に表示ドライバを通常動作可能にすればよい。

しかしながら、表示ドライバの動作停止状態でもタッチパネルコントローラを通常動作とほぼ同様にタッチ検出動作させるのでは無駄に電力を消費することになる。

本発明の目的は、タッチパネルコントローラ、プロセッサ、及び表示ドライバを備えた半導体装置において、表示ドライバの動作休止もしくは停止中における無駄な電力消費、さらには表示ドライバの動作休止若しくは動作停止状態から復帰させるためのタッチ検出動作における無駄な電力消費を低減することにある。

上記並びにその他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

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

すなわち、タッチパネルコントローラ及び表示ドライバと共に半導体装置に内蔵されたプロセッサは、所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルにタッチ検出動作をさせ、タッチ有りの判別結果を取得できないときは再度スリープ状態に遷移して所定時間の経過を待つ。また、プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは活性化指示を待つ。

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。

すなわち、タッチパネルコントローラ、プロセッサ、及び表示ドライバを備えた半導体装置において、表示ドライバの動作休止もしくは停止中における無駄な電力消費、さらには表示ドライバの動作休止若しくは動作停止状態から復帰させるためのタッチ検出動作における無駄な電力消費を低減することができる。

図１は本発明に係る電子機器の一例である携帯情報端末を例示するブロック図である。 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はディスプレイパネルの電極構成を例示する平面図である。 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はコントローラデバイスのスリープ設定及解除の動作フローを例示するフローチャートである。 図６はコントローラデバイスのスリープ設定及解除の別の動作フローを例示するフローチャートである。 図７はコントローラデバイスのスリープ設定及解除の更に別の動作フローを例示するフローチャートである。 図８は駆動電極Ｙｍに駆動パルスを線順次で入力する相互容量検出方式におけるタッチ検出期間Ｔ１を例示するタイミング図である。 図９は相互容量方式によるタッチ検出動作と擬似相互容量方式によるタッチ検出動作を可能とするタッチパネルコントローラを備えた別のコントローラデバイスの全体的な構成を例示するブロック図である。 図１０は第２駆動回路及び検出回路における積分回路の具体例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は第１タッチ検出モードでのタッチ検出動作タイミングを例示するタイミングチャートである。 図１２は第２タッチ検出モードでのタッチ検出動作タイミングを例示するタイミングチャートである。 図１３は第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）におけるタッチ検出期間Ｔ２を例示するタイミング図である。 図１４は第２タッチ検出モードでの別のタッチ検出動作タイミングを例示するタイミングチャートである。 図１５は非タッチ時とタッチ時の積分アンプの出力電圧の電圧遷移波形を例示する波形図である。 図１６は第１タッチ検出モード（相互容量検出方式）と第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）をレジスタ設定で切り替え可能にした場合の真理値を示す説明図である。 図１７は第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）擬が設定された場合において偶数チャネルと奇数チャネルの間で駆動部と検出部をレジスタ設定で切り替え可能にした場合の真理値を示す説明図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される実施の形態について概要を説明する。実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕＜スリープ状態解除でタッチ有りの検出結果がないときスリープ状態に復帰＞
半導体装置（１０１，１０１ｍ）は、タッチパネル（１）の一方の電極に対するパルス駆動制御を行うと共に前記一方の電極と容量結合関係を有する他方の電極に現れるタッチ信号の検出制御を行なう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の制御を行うプロセッサ（５）と、表示パネルの駆動制御を行う表示ドライバ（４）と、を有する。前記プロセッサは、所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して（Ｓ１)前記タッチパネルコントローラにタッチ有無の検出動作をさせ（Ｓ３)、タッチ有りの判別結果を取得できないときは（ＤＴａ）再度スリープ状態に遷移して所定時間の経過を待つ（Ｓ５）。

これによれば、プロセッサが定期的にスリープ状態から動作状態に復帰したときタッチ有無の検出動作をさせるから、表示ドライバの動作停止中に常時タッチ検出を行う場に比べて低消費電力になる。その検出動作はタッチ有無の検出であり、座標位置を演算するためのタッチスキャンであることを要さず、簡易的又は低速の検出動作で足り、この点で、表示ドライバを動作停止状態から動作可能な状態に復帰させるためのタッチ検出動作における電力消費も低減される。

〔２〕＜スリープ状態解除でタッチ有りを検出したとき割込み等を要求して次の活性化指示を待つ＞
項１において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して（Ｓ１）タッチ有りの判別結果を取得したとき（ＤＴｂ）、外部に対応させるための処理（割り込み要求、又は、外部から参照可能にされるフラグのセットなどの処理）を行って（Ｓ６）前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち（Ｓ８）、前記表示ドライバは活性化指示を待つ（Ｓ７）。

これによれば、半導体装置を外部のホストプロセッサの制御を受ける一つの周辺回路として位置付けた場合のタッチ検出と表示制御における低消費電力化に好適である。例えば、プロセッサがスタンバイ状態から動作可能状態への復帰とスタンバイ状態への再設定との制御を自ら行う場合でも、表示パネルの表示には外部から表示データを受け取ることが必要であるから、前記表示ドライバが外部から活性化指示を待てば無駄な動作時間を省くことができる。

〔３〕＜タッチ有と判別するタッチの状態＞
項２において、前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である（図６参照）。

これによれば、誤検出又は誤操作で無駄にスリープ状態が解除されることを防止することができる。

〔４〕＜タッチスキャンによるタッチ検出信号に対するタッチ位置の座標演算＞
項３において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含む。前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う。

これによれば、タッチスキャンによる検出動作とタッチ有無の検出動作とを明確に切り分けて動作させることができ、この点でも半導体装置の低消費電力に寄与する。

〔５〕＜相互容量方式によるタッチ検出動作と擬似相互容量方式によるタッチ検出動作＞
項１において、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルの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第１駆動回路（３００）と、前記タッチパネルの複数の検出電極に接続される複数の検出端子（ＰＸ１〜ＰＸＮ）と、前記検出端子に駆動パルスを出力する第２駆動回路（３１１）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（３０１）と、前記第１駆動回路、第２駆動回路及び検出回路を用いてタッチ検出動作を制御するタイミング制御回路（３０８）と、を有する。前記タイミング制御回路は、前記第１駆動回路から出力される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前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第１タッチ検出モードと、偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子を介して前記第２駆動回路から出力される前記駆動パルスの変化に同期して偶数番目又は奇数番目のいずれか他方のグループの前記検出端子から複数回入力される信号を前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第２タッチ検出モードとを有する。

これによれば、第２タッチ検出モードを選択することにより、検出電極を用いた簡易的なタッチ検出動作によってタッチ有無の検出を行う事ができる。半分の検出電極を駆動する簡易的な検出動作であるから、これによる検出動作の電力消費を小さくすることができる。

〔６〕＜第２タッチ検出モードをタッチ有無の検出用途とする＞
項５において、前記プロセッサが所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルコントローラに動作させる前記タッチ有無の検出動作は、前記第２タッチ検出モードによる動作である。

これによれば、第２タッチ検出モードは単なるタッチ有無の検出に用いるだけであるから、駆動電極の走査を要せず、偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子の駆動をタッチパネル全体で並列的に駆動することも可能であり、検出動作時間を短縮できるという点で低消費電力に寄与する。

〔７〕＜第１タッチ検出モードをタッチスキャン用途とする＞
項６において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは活性化指示を待つ。前記タッチスキャンの活性化指示に応答するタッチ検出動作は前記第１タッチ検出モードによる動作である。

これによれば、項２と同様に半導体装置を外部のホストプロセッサの制御を受ける一つの周辺回路として位置付けた場合のタッチ検出と表示制御における低消費電力化に好適である。さらに、前記タッチスキャンでは前記第１タッチ検出モードを用いるので高精度のタッチ検出を行う事ができる。

〔８〕＜タッチ有と判別するタッチの状態＞
項７において、前記第２タッチ検出モードで前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である。

これによれば項３と同様の作用効果を得る。
〔９〕＜タッチスキャンによるタッチ検出信号に対するタッチ位置の座標演算＞
項８において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含む。前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う。

これによれば項４と同様の作用効果を得る。

〔１０〕＜第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの切り替え＞
項５において、前記タイミング制御回路は前記第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの何れを選択するかを指示する指示データを書き換え可能に格納するモードレジスタ（３２０のＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ）を有する。

これによれば、前記プロセッサのソフトウェアを介して前記第１タッチ検出モードと前記第２タッチ検出モードの切り替えを容易に行う事ができる。

〔１１〕＜第２タッチ検出モードにおける偶数番目と奇数番目の検出端子の用途切り替え＞
項５において、前記タイミング制御回路は偶数番目又は奇数番目の何れのグループの前記検出端子を駆動パルスの出力にするか検出信号の入力にするかを指示する指示データを書き換え可能に格納するモードレジスタ（３２０のＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ）を有する。

これによれば、前記プロセッサのソフトウェアを介して第２タッチ検出モードにおける駆動用と検出用の検出端子グループの切り替えを容易に行う事ができる。

〔１２〕＜第２駆動回路の例＞
項５において、前記第２駆動回路は、レベルの異なる電圧を交互に選択可能な電圧選択スイッチ回路（ＳＷ４＿ＯＤＤ，ＳＷ４＿ＥＶＥＮ，ＳＷ５＿ＯＤＤ，ＳＷ５＿ＥＶＥＮ）と、前記電圧選択スイッチ回路から出力される電圧を検出端子に出力可能なバッファアンプ（３１１＿１〜３１１＿Ｎ）とから成る。

これによれば、駆動パルスの幅や間隔を必要に応じて自由に制御することが容易である。

〔１３〕＜スリープ状態解除でタッチ有りの検出結果がないときスリープ状態に復帰＞
電子機器（１００）は、ホストプロセッサ（６）と、複数の駆動電極（ＰＹ１〜ＰＹＭ）と複数の検出電極（ＰＸ１〜ＰＸＮ）とを有し、電極間に容量成分（Ｃｘｙ，Ｃｒｘ−ｒｘ）が形成されたタッチパネル（２）と、前記タッチパネルの一方の電極に対するパルス駆動制御を行うと共に前記一方の電極と容量結合関係を有する他方の電極に現れるタッチ信号の検出制御を行なうタッチパネルコントローラ（３）と、前記ホストプロセッサに接続され、前記タッチパネルコントローラを制御するプロセッサ（５）と、表示パネル（２）と、前記ホストプロセッサに接続され、表示パネルの駆動制御を行う表示ドライバ（４）と、を有する。前記プロセッサは、所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して（Ｓ１）前記タッチパネルコントローラにタッチ有無の検出動作をさせ（Ｓ３）、タッチ有りの判別結果を取得できないときは（ＤＴａ）再度スリープ状態に遷移して所定時間の経過を待つ（Ｓ５）。

これによれば、項１と同様の作用効果を奏する。したがって電子機器が低消費電力になる。

〔１４〕＜スリープ状態解除でタッチ有りを検出したとき割り込みを要求して次の活性化指示を待つ＞
項１３において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して（Ｓ１）タッチ有りの判別結果を取得したとき（ＤＴｂ）、前記ホストプロセッサに対応させるための処理（割り込み要求、又は、外部から参照可能にされるフラグのセットなどの処理）を行って（Ｓ６）前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち（Ｓ８）、前記表示ドライバは前記ホストプロセッサからの活性化指示を待つ（Ｓ７）。

これによれば、項２と同様の作用効果を奏する。したがって電子機器が低消費電力になる。

〔１５〕＜タッチ有と判別するタッチの状態＞
項１４において、前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である（図６参照）。

これによれば、項３と同様の作用効果を奏する。

〔１６〕＜タッチスキャンによるタッチ検出信号に対するタッチ位置の座標演算＞
項１５において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含む。前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う。

これによれば、項４と同様の作用効果を奏する。したがって電子機器が低消費電力になる。

〔１７〕＜相互容量方式によるタッチ検出動作と擬似相互容量方式によるタッチ検出動作＞
項１３において、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルの複数の駆動電極（Ｙ１〜ＹＭ）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第１駆動回路（３００）と、前記タッチパネルの複数の検出電極（Ｘ１〜ＸＮ）に接続される複数の検出端子（ＰＸ１〜ＰＸＮ）と、前記検出端子に駆動パルスを出力する第２駆動回路（３１１）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（３０１）と、前記第１駆動回路、第２駆動回路及び検出回路を用いてタッチ検出動作を制御するタイミング制御回路（３０８）と、を有する。前記タイミング制御回路は、前記第１駆動回路から出力される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前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第１タッチ検出モードと、偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子を介して前記第２駆動回路から出力される前記駆動パルスの変化に同期して偶数番目又は奇数番目のいずれか他方のグループの前記検出端子から複数回入力される信号を前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第２タッチ検出モードとを有する。

これによれば、項５と同様の作用効果を奏する。したがって電子機器が低消費電力になる。

〔１８〕＜第２タッチ検出モードをタッチ有無の検出用途とする＞
項１７において、前記プロセッサが所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルコントローラに動作させる前記タッチ有無の検出動作は、前記第２タッチ検出モードによる動作である。

これによれば、項６と同様の作用効果を奏する。

〔１９〕＜第１タッチ検出モードをタッチスキャン用途とする＞
項１８において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは前記ホストプロセッサからの活性化指示を待つ。前記タッチスキャンの活性化指示に応答するタッチ検出動作は前記第１タッチ検出モードによる動作である。

これによれば、項７と同様の作用効果を奏する。したがって電子機器が低消費電力になる。

〔２０〕＜タッチ有と判別するタッチの状態＞
項１９において、前記第２タッチ検出モードで前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である。

これによれば項３と同様の作用効果を得る。

〔２１〕＜タッチスキャンによるタッチ検出信号に対するタッチ位置の座標演算＞
項２０において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含む。前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う。

これによれば項４と同様の作用効果を得る。

〔２２〕＜第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの切り替え＞
項１７において、前記タイミング制御回路は前記第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの何れを選択するかを指示する指示データを前記ホストプロセッサから受け取って書き換え可能に格納するモードレジスタ（３２０のＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ）を有する。

これによれば項１０と同様の作用効果を得る。

〔２３〕＜第２タッチ検出モードにおける偶数番目と奇数番目の検出端子の用途切り替え＞
項１７において、前記タイミング制御回路は偶数番目又は奇数番目の何れのグループの前記検出端子を駆動パルスの出力にするか検出信号の入力にするかを指示する指示データを前記ホストプロセッサから受け取って書き換え可能に格納するモードレジスタ（３２０のＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ）を有する。

これによれば項１１と同様の作用効果を得る。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

《携帯情報端末》
図１には本発明に係る電子機器の一例である携帯情報端末１００が例示される。この携帯情報端末１００は例えば携帯電話機やスマートフォンなどとして実現される。携帯情報端末１００は、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、表示ドライバの一例である液晶ドライバ（ＤＰＣ）４、サブプロセッサ（ＳＭＰＵ）５、及びホストプロセッサ（ＨＭＰＵ）６及び前記ホストプロセッサ６に接続されたそれぞれ図示を省略する通信装置や周辺装置を備えて構成される。

タッチパネルコントローラ３、液晶ドライバ４、及びサブプロセッサ５は半導体装置の一例であるコントローラデバイス１０１を構成し、例えば、ＣＭＯＳ集積回路製造技術などによって単結晶シリコンなどの１個の半導体基板に形成され、又はそれら回路がマルチチップで１個のパッケージに封止されモジュール部品として形成される。

タッチパネル１の詳細については特に図示はしないが、ここで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を一例とする。タッチパネル１は、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はタッチパネル１の駆動電極に対するパルス駆動制御と前記駆動電極に容量結合される検出電極に現れるタッチ信号の検出制御とを行なう。すなわち、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を積分し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５はタッチパネルコントローラ３の制御と共に、タッチパネル１によるタッチの検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う。すなわち、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。

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、何れであってもよい。

ホストプロセッサ６は携帯情報端末１００の全体的な制御を行い、コントローラデバイス１０１に対してタッチパネル１によるタッチ検出のためのコマンドや液晶パネル２の表示コマンドを発行し、また、コントローラデバイス１０１から受け取ったタッチ検出位置座標のデータを受け取って、タッチ検出位置と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。

液晶パネル２の詳細については特に図示はしないが、ゲート電極とドレイン電極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の液晶画素電極が接続され、その液晶容量の反対側の電極は共通電極になっている。ドレイン電極には例えば液晶ドライバ４から出力されるＲＧＢの階調電圧が供給され、ゲート電極には例えば電極の配列順に走査パルスが供給される。

サブプロセッサ５の詳細については図示を省略するが、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、割り込みコントローラ、外部インタフェース回路、及びタイマカウンタなどを有し、それらが内部バスで接続される。外部インタフェース回路はホストプロセッサ６からタッチパネルの動作を指示するためのコマンドを受け取り、ＣＰＵがそのタッチパネル動作指示コマンドコマンドを実行することによりタッチパネルコントローラ３にタッチパネルを駆動させて検出信号を取得させ、検出信号をディジタル変換してフレーム単位の検出データを取得させる。フレーム単位の検出データはＣＰＵによって座標演算に用いられ、演算されたタッチ位置の座標データがホストプロセッサ６に与えられる。

タッチパネルコントローラ３によるタッチパネル１の動作制御の内容は第一義的にはホストプロセッサ６からサブプロセッサ５に与えられるコマンドによって決まる。コマンドには例えばタッチ検出コマンド、演算コマンド、低消費電力コマンドなどがあり、夫々のコマンドパラメータによって動作の詳細が規定される。

液晶ドライバ４の詳細についても図示を省略するが、例えばホストインタフェース、レジスタ回路、タイミングジェネレータ、チャージポンプを用いた電源回路、及び液晶パネル２に駆動電圧及び階調電圧を供給する駆動回路を有する。ホストインタフェースはホストプロセッサ６に接続され、ホストプロセッサ６から液晶パネル２を駆動制御するための制御データを受け取り、受け取った制御データはレジスタ回路に格納される。レジスタ回路に対してはサブプロセッサ５もアクセス可能にされ、サブプロセッサ５がその制御データを参照してタッチパネル１の制御に利用し、また、タッチパネル１の状態に整合させるように制御データをレジスタ回路に書き込み可能になる。更にホストインタフェースはホストプロセッサ５から表示データを入力して、駆動回路に与える。タイミングジェネレータは上記制御データの指示に従った動作態様で液晶パネル２の走査電極の駆動順序や駆動タイミングを制御し、且つ、表示データに応じた階調電圧を走査電極の駆動タイミングに合わせて表示電極に供給するタイミング制御を行う。電源回路は昇圧回路で昇圧された階調電圧及び走査駆動電圧を駆動回路などに与える。液晶ドライバ４による液晶パネル２の動作制御内容は第一義的にはホストプロセッサ５からレジスタ回路に書き込まれる制御データによって決まる。

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と、縦方向に形成された多数の検出電極（Ｘ電極）Ｘ１〜ＸＮ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。

図３にはディスプレイパネル２の電極構成が例示される。同図に示されるディスプレイパネル２の表示サイズは例えば４８０ＲＧＢ×６４０の規模とされる。ディスプレイパネル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ディスプレイコントローラ４から走査パルスが印加されて駆動される。

《タッチパネルコントローラ》
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１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。

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の電位が上昇される。

積分回路３０１は駆動パルスに同期してＸ電極Ｘ１〜ＸＮに生ずる電位変化を駆動パルスの立ち上がりエッジに同期して積分する。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。

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。コントロールレジスタ３２０にはタッチパネル２の駆動及び検出動作の動作モードなどを指示するための指示データがサブプロセッサ５によって設定される。尚、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。

《コントローラデバイスのスリープ解除とタッチ検出動作に関する低電力化》
図５にはコントローラデバイスのスリープ設定及解除の動作フローが例示される。コントローラデバイス１０１に対するスリープはサブプロセッサのＣＰＵがスリープ命令を実行することによって行われる。スリープの解除はＣＰＵに対する外部割り込みや事前に設定したタイマカウンタよるアウト割り込みの発生に起因して行われる。サブプロセッサ５のスリープ状態ではタッチパネルコントローラの動作が不可能になる。表示ドライバ４に対するスリープの設定と解除はホストプロセッサ６又はサブプロセッサ５によるレジスタ回路（図４参照）へのスリープ指示データのセット、スリープ指示データのクリアによって行われる。表示ドライバ４がスリープ状態にされると液晶パネル２は非表示状態にされる。スリープ指示データがクリアされると、液晶パネル２は階調データが供給されるまで全面が黒表示とされる。

低電力化の前提として、タッチパネル３によるタッチ検出によるタッチ有りの判別結果を得る頻度が閾値以下になったときホストプロセッサ６は液晶ドライバ４にスリープ指示データをセットし、サブプロセッサ５にスリープ命令を実行させる。この状態を便宜上コントローラデバイス１０１のスリープ状態と称する。

コントローラデバイスのスリープ状態においてサブプロセッサ５のタイマカウンタはタイマ動作を行い、例えば５０ｍ秒の経過によってＣＰＵにタイムアウト割り込みを要求してスリープ状態を解除する（Ｓ１）。スリープが解除されて動作可能な状態に復帰されたサブプロセッサ５は、液晶ドライバ４のスリープ指示データをクリアし（Ｓ２）、更に、タッチパネルコントローラ３にタッチ有無の検出動作をさせる（Ｓ３）。これによってサブプロセッサ５がタッチ有りの判別結果を取得できないときは、液晶ドライバ４にスリープ指示データをセットし（Ｓ４）、且つ、自ら再度スリープ状態に遷移してタイマカウント動作による上記５０ｍ秒の経過を待つ（Ｓ５）。これによれば、サブプロセッサ５が定期的にスリープ状態から動作状態に復帰したときタッチ有無の検出動作をさせるから、液晶ドライバ４の動作停止中に常時タッチ検出を行う場に比べて低消費電力になる。その検出動作はタッチ有無の検出であり、座標位置を演算するためのタッチスキャンであることを要さず、簡易的又は低速の検出動作で足り、この点で、表示ドライバの動作停止状態から動作可能な状態に復帰させるためのタッチ検出動作における電力消費も低減される。

サブプロセッサ５は、スリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果（ＤＴ１）を取得したときは、ホストプロセッサ６に割り込みを要求して（Ｓ６）、前記タッチパネルコントローラ３によるタッチスキャンの活性化指示（Ｓ８）を待ち、前記表示ドライバ４は活性化指示（Ｓ７）を待つ。これによれば、コントローラデバイス１０１をホストプロセッサ６の制御を受ける一つの周辺回路として位置付けた場合のタッチ検出と表示制御における低消費電力化に好適である。例えば、サブプロセッサ５がスリープ状態から動作可能状態への復帰（Ｓ１）とスリープ状態への再設定（Ｓ５）との制御を自ら行う場合でも、表示パネル２の表示にはホストプロセッサ６から表示データ（階調データ）を受け取ることが必要であるから、前記表示ドライバ４がホストプロセッサ６から活性化指示（Ｓ７）を待てば液晶ドライバ４の無駄な動作時間を省くことができる。

前記タッチスキャンの活性化指示（Ｓ８）には前記５０ｍ秒よりも短い例えば８ｍ秒毎にタッチスキャンを開始させる指示を含む。これによって、サブプロセッサ５のＣＰＵはタイマカウンタにタイムアウト時間を８ｍ秒に設定し、それによるタイムアウト毎にタッチスキャンをタッチパネル１のタッチフレームに対して行う。これによれば、タッチスキャンによる検出動作とタッチ有無の検出動作をと明確に切り分けて動作させることができ、この点でもコントローラドライバ１０１の低消費電力に寄与する。サブプロセッサ５のＣＰＵはタッチフレーム単位でタッチスキャンによるタッチ検出データを用いたタッチ位置の座標演算を行う。検出データがタッチに係るデータか非タッチに係るデータかは検出データの値が閾値以上か否かによって判別する。位置座標は駆動電極と検出電極の配置に対して駆動電極の駆動方向と検出データの検出位置を勘案して演算される。

なお、タッチ有りの判別基準は、タッチ点数が１点としても良いし、２点、あるいは２点以上としても良い。判定基準をタッチ点数２点以上に設定すると、誤検出又は誤操作で無駄にスリープ状態が解除されることを防止することができる。

図６にはコントローラデバイスのスリープ設定及解除の別の動作フローが例示される。図５との相違点はホストプロセッサ６に対して割り込みを発生させる（Ｓ６）条件を単なるタッチの有無（ＤＴａ）ではなく、タッチ位置を時間的に複数検出することができるタッチの状態を定義した点である。時間的に複数検出する場合の例としては、起動のための判定基準をタッチパネル２のなぞり動作のような特定のジェスチャー（ＤＴｂ）とした点が図５との相違点である。これによれば、誤検出又は誤操作で無駄にスリープ状態が解除されることを防止することができる。その他の点は図５と同様であるから同様のステップには同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７にはコントローラデバイスのスリープ設定及解除の更に別の動作フローが例示される。図７は図６に対して、低頻度のタッチ検出期間即ち、スリープ解除（Ｓ１）からスリープ再設定（Ｓ５）のような期間において、液晶ドライバ４をスリープ状態に維持するようにした点が相違される。図7では、タッチありと判定した場合には、液晶ドライバ４は一旦液晶パネル２の低電力状態である黒表示に遷移し、タッチパネルコントローラ３は図６と同様に連続したタッチ検出を実施する。この連続したタッチ検出の結果、特定のジェスチャー、例えば、センサパネルのなぞり動作を検出した場合に（ＤＴｂ）、ホストプロセッサ６に対して割り込みを発生させて（Ｓ６）、液晶ドライバ４は液晶パネル２を通常の階調表示可能とし、タッチパネルコントローラ３はタッチパネルを高頻度、例えば８ｍ秒毎のインターバルでタッチ検出を実施する。その他の点は図６と同様であるから同様のステップには同じ参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図８には駆動電極Ｙｍ（ｍ＝１〜Ｍ）に駆動パルスを線順次で入力する相互容量検出方式におけるタッチ検出期間Ｔ１が示される。タッチスキャンによるタッチ検出期間Ｔ１を８ｍ秒とする。上記タッチ検出の頻度制御によれば、例えば低頻度時の検出頻度条件を５０ｍ秒毎とすれば、タッチ検出のための回路の動作率は８ｍ秒／５０ｍ秒となり、平均電流を低減することが可能になる。そして、これに対応して、図５乃至図７に示したフローチャートに従って、ホストプロセッサ６、液晶ドライバ４、タッチパネルコントローラ３をスリープ状態に遷移させることでさらに低電力化を図ることができる。

《相互容量方式によるタッチ検出動作と擬似相互容量方式によるタッチ検出動作》
図９には相互容量方式によるタッチ検出動作と擬似相互容量方式によるタッチ検出動作を可能とするタッチパネルコントローラ３ｍを備えた別のコントローラデバイス１０１ｍの全体的な構成が例示される。図４のコントローラデバイス１０１との相違点は検出電極Ｘ１〜ＸＮをパルス駆動する駆動回路（ＸＤＲＶ）３１１を追加して擬似相互容量方式によるタッチ検出動作を可能にした点である。すなわち、図９のタッチパネルコントローラ３は、図５と同様に、タッチパネル１の複数の駆動電極Ｙ１〜ＹＭに接続される複数の駆動端子ＰＹ１〜ＰＹＭと、前記タッチパネル１の複数の検出電極Ｘ１〜ＸＮに接続される複数の検出端子ＰＸ１〜ＰＸＮとを有し、駆動端子ＰＹ１〜ＰＹＭから駆動パルスを出力する第１駆動回路（ＹＤＲＶ）３００の他に、前記検出端子ＰＸ１〜ＰＸＮに駆動パルスを出力する第２駆動回路（ＤＲＶ）３１１を有する。第１駆動回路３００又は第２駆動回路３１１からの駆動パルスに対してはその変化に同期して検出端子Ｘ１〜ＸＮから複数回入力される信号を前記検出回路３１０で積み上げて検出データを生成する。タイミング制御回路としてのシーケンス制御回路３０８ｍが第１駆動回路３００、第２駆動回路３１１及び検出回路３１０を用いてタッチ検出動作を制御する。シーケンス制御回路３０８ｍは第１タッチ検出モードと第２タッチ検出モードを有する。第１タッチ検出モードは第１駆動回路３００から出力される前記駆動パルスの変化に同期して前記検出端子Ｘ１〜ＸＮから複数回入力される信号を前記検出回路３１０で積み上げて検出データを生成する動作モードである。第２タッチ検出モードは、偶数番目の検出端子Ｘ２ｊ（ｊ＝１〜Ｎ／２）又は奇数番目の検出端子Ｘ２ｊ−１のいずれか一方のグループの検出端子を介して前記第２駆動回路３１１から出力される前記駆動パルスの変化に同期して、偶数番目の検出端子Ｘ２ｊ又は奇数番目の検出端子Ｘ２ｊ−１いずれか他方のグループの検出端子に複数回入力される信号を前記検出回路３１０で積み上げて検出データを生成する動作モードモードである。

図１０には第２駆動回路３１１及び検出回路３１０における積分回路３０１の具体例とタッチパネル１の等価回路が例示される。タッチパネル１において、駆動電極Ｙ１〜ＹＭと検出電極Ｘ１〜ＸＮ電極の交差部に第一義的な結合容量（相互容量）Ｃｘｙが形成される。ここではそのほかに、検出電極Ｘ１〜ＸＮの隣接電極間の第二義的な結合容量（擬似相互容量）Ｃｒｘ−ｒｘについても着目する。

積分回路３０１はＸ電極Ｘ１〜ＸＮに対応して積分器３０１＿１〜３０１＿Ｎを備え、奇数番目の検出端子Ｘ２ｊ−１にはプリチャージスイッチＳＷ２＿ＯＤＤ、偶数番目の検出端子Ｘ２ｊにはプリチャージスイッチＳＷ２＿ＥＶＥＮが接続される。プリチャージスイッチＳＷ２＿ＯＤＤ，ＳＷ２＿ＥＶＥＮ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へ選択的に供給するためのスイッチである。積分器３０１＿１〜３０１＿Ｎは、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（ｎ＝１〜Ｎ）が接続されるオペアンプＡＭＰｉｔ＿ＯＤＤ，ＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮ、積分容量Ｃｓ、及び積分容量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。

第２駆動回路３１１はＸ電極Ｘ１〜ＸＮに対応してバッファアンプ（ボルテージフォロアアンプ）３１１＿１〜３１１＿Ｎを備える。奇数番目の検出端子Ｘ２ｎ−１にはスイッチＳＷ３＿ＯＤＤを介して対応するバッファアンプの出力が供給され、偶数番目の検出端子Ｘ２ｎにはスイッチＳＷ３＿ＥＶＥＮを介して対応するバッファアンプの出力が供給される。奇数番目のバッファアンプ３１１＿１，３１１＿３，…にはスイッチＳＷ４＿ＯＤＤ，ＳＷ５＿ＯＤＤを介してローレベルＶＬ、ハイレベルＶＨが選択的に供給されることにより駆動パルスを生成可能にされる。同様に、偶数番目のバッファアンプ３１１＿２，３１１＿４，…にはスイッチＳＷ４＿ＥＶＥＮ，ＳＷ５＿ＥＶＥＮを介してローレベルＶＬ、ハイレベルＶＨが選択的に供給されることにより駆動パルスを生成可能にされる。特に図示はしないが、スイッチＳＷ３＿ＯＤＤ，ＳＷ３＿ＥＶＥＮ，ＳＷ４＿ＯＤＤ，ＳＷ４＿ＥＶＥＮ，ＳＷ５＿ＯＤＤ，ＳＷ５＿ＥＶＥＮのスイッチ制御信号はシーケンス制御回路３０８ｍが生成する。奇数番目の検出端子ＰＸ２ｊ−１に接続する回路を単に奇数チャネル、偶数番目の検出端子ＰＸ２ｊに接続する回路を単に偶数チャネルと称する。

図１１には第１タッチ検出モードでのタッチ検出動作タイミングが例示される。第１タッチ検出モードでは第１駆動回路３００で駆動電極Ｙ１〜ＹＭを駆動して相互容量Ｃｘｙに着目したタッチ検出（相互容量方式のタッチ検出）を行い、このとき、スイッチＳＷ３＿ＯＤＤ，ＳＷ３＿ＥＶＥＮ、ＳＷ４＿ＯＤＤ，ＳＷ４＿ＥＶＥＮ，ＳＷ５＿ＯＤＤ，ＳＷ５＿ＥＶＥＮは常時オフにされ、検出端子の偶数、奇数位置で制御は相違されない。

Ｘ電極Ｘｎの電圧波形の電圧と、オペアンプＡＭＰｉｔの出力端子Ｖｏｕｔ１〜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＿＊（＊＝ＯＤＤ及びＥＶＥＮ）、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３０８ｍ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。

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ｂ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る。期間ｃはタッチ検出の待ち受け期間である。

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とする。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。

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、検出電極ＰＸ２のオペアンプＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮ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。この動作はＹ電極Ｙ１に与えられる駆動パルスの複数回のパルス変化における立ち上がりエッジに同期して複数回繰返され、これによって、各検出電極のオペアンプＡＭＰｉｔ＿ＯＤＤ，ＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮの出力電圧Ｖｏｕｔｎは図１１の波形に例示されるように積み上げられていく。

図１２には第２タッチ検出モードでのタッチ検出動作タイミングが例示される。第２タッチ検出モードでは第２駆動回路３１１で偶数番目又は奇数番目の一方のグループの検出電極を駆動して擬似相互容量Ｃｒｘ−ｒｘに着目したタッチ検出（擬似相互容量方式のタッチ検出）を行い、このとき、第１駆動回路３００は動作させず、スイッチＳＷ２＿＊は奇数側（ＯＤＤ）又は偶数側（ＥＶＥＮ）の何れか一方を常時オフ、スイッチＳＷ３＿＊，ＳＷ４＿＊，ＳＷ５＿＊は奇数側（ＯＤＤ）又は偶数側の何れか他方を常時オフにして利用される。

図１２では奇数チャネルの検出電極Ｘ２ｊ−１を駆動部に設定し、偶数チャネルの検出電極ＰＸ２ｊを検出部に設定して利用する場合を一例とする。制御信号ＡＭＰｉｔＯＮは、積分アンプＡＭＰｉｔのオン／オフ制御信号であり、偶数チャネルの検出部における積分アンプＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮはオン固定、奇数チャネルの駆動部における積分アンプＡＭＰｉｔはオフ固定とされる。この制御によって積分アンプＡＭＰｉｔ＿＊の定常消費電流が低減される。

第２タッチ検出モードにおいて、検出電極Ｘ２ｊ−１には上に凸のパルスが印加され、スイッチＳＷ２＿ＥＶＥＮが連動してスイッチ制御されることにより、積分アンプＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮの出力Ｖｏｕｔ２ｊは、階段状に遷移し、容量Ｃｒｘ−ｒｘの検出結果を積み上げることができる。一方、積分アンプＡＭＰｉｔ＿ＯＤＤは非活性にされるのでその出力Ｖｏｕｔ２ｊ−１は高インピーダンス（Hi-Z）となる。

図１３には第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）におけるタッチ検出期間Ｔ２が示される。上記擬似相互容量検出方式では、図８に例示されるように相互容量検出方式の如く線順次に駆動パルスを入力する必要がなく、検出電極Ｘｎの線間容量Ｃｒｘ−ｒｘの変化の有無を判定するだけで、積分回数が同一であれば、検出時間は相互容量検出方式に比べて大凡１／Ｍに短くすることが可能である。これは、タッチ検出時間を短くし、低電力化に寄与する。

図１４には第２タッチ検出モードでの別のタッチ検出動作タイミングが例示される。ここでは、図１２に対して奇数チャネルと偶数チャネルで、駆動部と検出部の役割を入れ替えた場合を例示する。図１２の場合と同様に機能する。

図１５には駆動パルス数を４パルスとした場合で、非タッチ時とタッチ時の積分アンプＡＭＰｉｔ＿＊の出力電圧Ｖｏｕｔｎの電圧遷移波形が例示される。図の上段にはタッチ時の容量変化が小さい場合を示し、下段にはタッチ時の容量変化が大きい場合を示してある。尚、本図は、４パルスで表したが、通常は、４パルス以上、例えば３２パルスで検出動作を実施する。また、相互容量検出方式（第１タッチ検出モード）は、駆動電極Ｙｍから駆動パルスを入力し、擬似相互容量検出方式は、例えば、奇数チャネルの検出電極から駆動パルスを入力するが、検出動作を用いる検出電極側の回路動作は、いずれの検出方式においても同様であり、非タッチ時とタッチ時の積分アンプの出力波形の傾向も同様になる。

以上説明した第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）を選択することにより、検出電極を用いた簡易的なタッチ検出動作によってタッチ有無の検出を行う事ができる。半分の検出電極を駆動する簡易的な検出動作であるから、この点でも検出動作の電力消費を小さくすることができる。

前記サブプロセッサ５が所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルコントローラ３に動作させる前記タッチ有無の検出動作として、第２タッチ検出モードを採用することが望ましい。こうすると、第２タッチ検出モードは単なるタッチ有無の検出に用いるだけであるから、図８のような駆動方式による電極駆動の走査を要せず、図１３の如く偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子の駆動をタッチパネル全体で並列的に駆動することも可能であり、検出動作時間を短縮できるという点で低消費電力に寄与する。

サブプロセッサ５は、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラ３によるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは活性化指示を待つが、このタッチスキャンの活性化指示に応答するタッチ検出動作は前記第１タッチ検出モードによる動作とすることが望ましい。こうすれれば、タッチスキャンによるタッチ検出では高精度のタッチ検出を行う事ができる。

図１６は第１タッチ検出モード（相互容量検出方式）と第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）をレジスタ設定で切り替え可能にした場合の真理値表である。図１１と図１２で代表されるように検出回路を構成するスイッチの制御を異ならせることで、第１タッチ検出モード（相互容量検出方式）と第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）との動作を切り替えることができる。前記制御レジスタ３２０の検出モードビット（ＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ）の論理値を０に設定すれば第１タッチ検出モード（相互容量検出方式）による検出動作が可能にされ、検出モードビット（ＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ）の論理値を１に設定すれば第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）による検出動作が可能にされる。検出モードビット（ＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ）はサブプロセッサ５が自発的に、或いはホストプロセッサ６からの指示にサブプロセッサ５がプログラマブルに書き換え可能にされる。

これによれば、前記プロセッサのソフトウェアを介して前記第１タッチ検出モードと前記第２タッチ検出モードの切り替えを容易に行う事ができる。

図１７は第２タッチ検出モード（擬似相互容量検出方式）が設定された場合において偶数チャネルと奇数チャネルの間で駆動部と検出部をレジスタ設定で切り替え可能にした場合の真理値表である。図１２と図１４で代表されるように、スイッチ制御で検出電極の役割を切り替えることが可能である。制御レジスタ３２０の駆動／検出切り替えビット（ＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ）の論理値を０に設定すれば奇数チャネルを駆動用に、偶数チャネルを検出用に割り当てて検出動作が可能にされ、駆動／検出切り替えビット（ＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ）の論理値を１に設定すれば偶数チャネルを駆動用に、奇数チャネルを検出用に割り当てて検出動作が可能にされる。即ち、駆動／検出切り替えビット（ＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ）の値にしたがってシーケンス制御回路３０８がスイッチＳＷ２＿＊、ＳＷ３＿＊，ＳＷ４＿＊，ＳＷ５＿＊、及びアンプ活性化制御信号ＡＭＰｉｔＯＮ＿＊の状態が切り替えられる。

これによれば、前記プロセッサのソフトウェアを介して第２タッチ検出モードにおける駆動用と検出用の検出端子グループの切り替えを容易に行う事ができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前述のとおり、タッチパネルコントローラ３と液晶ドライバ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、液晶ドライバ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。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。

また、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して、タッチ有りの判別結果を取得したとき、プロセッサがホストプロセッサに対して、割り込みを要求することを前提に説明したが、タッチ有りの判別結果を取得した時に、値が”1”になるフラグを用意しておき、ホストプロセッサが定期的にフラグを参照して（ポーリング）、その後の動作を決定しても構わない。この場合は、フラグが”1”に遷移していることを確認したら、ホストプロセッサがタッチスキャンの活性化指示を送出し、表示ドライバの活性化指示を送出すればよい。

さらに、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。

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。

また、図５乃至図７で説明したサブプロセッサ５のスリープ解除後にタッチパネルコントローラが行うタッチ有無の検出動作は上記第２タッチ検出モードを用いることに限定されない。この観点の発明において検出回路が上記第２タッチ検出モード及びそのための回路構成を持つことは必須ではない。第１検出モードだけを持つタッチパネルコントローラであってもよい。

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 液晶ドライバ（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 携帯情報端末（電子機器）
１０１ 半導体装置
３００ 第１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）
３１１ 第２駆動回路
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）
Ｃｒｘ−ｒｘ 擬似相互容量
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２＿ＯＤＤＳ，ＳＷ２＿ＥＶＥＮ スイッチ
ＳＷ３＿ＯＤＤＳ，ＳＷ３＿ＥＶＥＮ スイッチ
ＳＷ４＿ＯＤＤＳ，ＳＷ４＿ＥＶＥＮ スイッチ
ＳＷ５＿ＯＤＤＳ，ＳＷ５＿ＥＶＥＮ スイッチ
ＡＭＰｉｔ＿ＯＤＤ，ＡＭＰｉｔ＿ＥＶＥＮ オペアンプ（積分アンプ）
Ｃｓ 積分容量
Ｖｏｕｔ１〜ＶｏｕｔＮ オペアンプの出力電圧（出力端子）
３２０ コントロールレジスタ
ＴＰＣ＿ＳＣＡＮＭ 検出モードビット
ＴＰＣ＿ＲＸＭＯＤＥ＿ＯＥ 駆動／検出切り替えビット

Claims (23)

1. タッチパネルの一方の電極に対するパルス駆動制御を行うと共に前記一方の電極と容量結合関係を有する他方の電極に現れるタッチ信号の検出制御を行なう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の制御を行うプロセッサと、表示パネルの駆動制御を行う表示ドライバと、を有する半導体装置であって、
   前記プロセッサは、所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して前記タッチパネルコントローラにタッチ有無の検出動作をさせ、タッチ有りの判別結果を取得できないときは再度スリープ状態に遷移して所定時間の経過を待つ、半導体装置。
2. 請求項１において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に対応させるための処理を行って、前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは活性化指示を待つ、半導体装置。
3. 請求項２において、前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である、半導体装置。
4. 請求項３において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含み、
   前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う、半導体装置。
5. 請求項１において、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルの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第１駆動回路と、前記タッチパネルの複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記検出端子に駆動パルスを出力する第２駆動回路と、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、前記第１駆動回路、第２駆動回路及び検出回路を用いてタッチ検出動作を制御するタイミング制御回路と、を有し、
   前記タイミング制御回路は、前記第１駆動回路から出力される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前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第１タッチ検出モードと、
   偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子を介して前記第２駆動回路から出力される前記駆動パルスの変化に同期して偶数番目又は奇数番目のいずれか他方のグループの前記検出端子から複数回入力される信号を前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第２タッチ検出モードとを有する、半導体装置。
6. 請求項５において、前記プロセッサが所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルコントローラに動作させる前記タッチ有無の検出動作は、前記第２タッチ検出モードによる動作である、半導体装置。
7. 請求項６において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは活性化指示を待ち、
   前記タッチスキャンの活性化指示に応答するタッチ検出動作は前記第１タッチ検出モードによる動作である、半導体装置。
8. 請求項７において、前記第２タッチ検出モードで前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である、半導体装置。
9. 請求項８において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含み、
   前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う、半導体装置。
10. 請求項５において、前記タイミング制御回路は前記第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの何れを選択するかを指示する指示データを書き換え可能に格納するモードレジスタを有する、半導体装置。
11. 請求項５において、前記タイミング制御回路は偶数番目又は奇数番目の何れのグループの前記検出端子を駆動パルスの出力にするか検出信号の入力にするかを指示する指示データを書き換え可能に格納するモードレジスタを有する、半導体装置。
12. 請求項５において、前記第２駆動回路は、レベルの異なる電圧を交互に選択可能な電圧選択スイッチ回路と、前記電圧選択スイッチ回路から出力される電圧を検出端子に出力可能なバッファアンプとから成る、半導体装置。
13. ホストプロセッサと、
    複数の駆動電極と複数の検出電極とを有し、電極間に容量成分が形成されたタッチパネルと、
    前記タッチパネルの一方の電極に対するパルス駆動制御を行うと共に前記一方の電極と容量結合関係を有する他方の電極に現れるタッチ信号の検出制御を行なうタッチパネルコントローラと、
    前記ホストプロセッサに接続され、前記タッチパネルコントローラを制御するプロセッサと、
    表示パネルと、
    前記ホストプロセッサに接続され、表示パネルの駆動制御を行う表示ドライバと、を有する電子機器であって、
    前記プロセッサは、所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰して前記タッチパネルコントローラにタッチ有無の検出動作をさせ、タッチ有りの判別結果を取得できないときは再度スリープ状態に遷移して所定時間の経過を待つ、電子機器。
14. 請求項１３において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、前記ホストプロセッサに対応させるための処理を行って、前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは前記ホストプロセッサからの活性化指示を待つ、電子機器。
15. 請求項１４において、前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である、電子機器。
16. 請求項１５において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含み、
    前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う、電子機器。
17. 請求項１３において、前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルの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第１駆動回路と、前記タッチパネルの複数の検出電極に接続される複数の検出端子と、前記検出端子に駆動パルスを出力する第２駆動回路と、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、前記第１駆動回路、第２駆動回路及び検出回路を用いてタッチ検出動作を制御するタイミング制御回路と、を有し、
    前記タイミング制御回路は、前記第１駆動回路から出力される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前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第１タッチ検出モードと、
    偶数番目又は奇数番目の何れか一方のグループの前記検出端子を介して前記第２駆動回路から出力される前記駆動パルスの変化に同期して偶数番目又は奇数番目のいずれか他方のグループの前記検出端子から複数回入力される信号を前記検出回路で積み上げて検出データを生成する第２タッチ検出モードとを有する、電子機器。
18. 請求項１７において、前記プロセッサが所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチパネルコントローラに動作させる前記タッチ有無の検出動作は、前記第２タッチ検出モードによる動作である、電子機器。
19. 請求項１８において、前記プロセッサは、スリープ状態において前記所定時間の経過毎にスリープ状態から動作可能状態に復帰してタッチ有りの判別結果を取得したとき、外部に割り込みを要求して前記タッチパネルコントローラによるタッチスキャンの活性化指示を待ち、前記表示ドライバは前記ホストプロセッサからの活性化指示を待ち、
    前記タッチスキャンの活性化指示に応答するタッチ検出動作は前記第１タッチ検出モードによる動作である、電子機器。
20. 請求項１９において、前記第２タッチ検出モードで前記プロセッサがタッチ有りと判別するタッチの状態はタッチ位置を複数検出することができるタッチの状態である、電子機器。
21. 請求項２０において、前記タッチスキャンの活性化指示は前記所定時間よりも短い時間毎にタッチスキャンを開始させる指示を含み、
    前記タッチスキャンの活性化指示を受けた前記プロセッサはタッチパネルによるタッチ検出信号に基づいてタッチ位置の座標演算を行う、電子機器。
22. 請求項１７において、前記タイミング制御回路は前記第１タッチ検出モード又は前記第２タッチ検出モードの何れを選択するかを指示する指示データを前記ホストプロセッサから受け取って書き換え可能に格納するモードレジスタを有する、電子機器。
23. 請求項１７において、前記タイミング制御回路は偶数番目又は奇数番目の何れのグループの前記検出端子を駆動パルスの出力にするか検出信号の入力にするかを指示する指示データを前記ホストプロセッサから受け取って書き換え可能に格納するモードレジスタを有する、電子機器。

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