触摸面板控制电路及具备其的半导体集成电路
技术领域
本发明涉及触摸面板控制电路及具备该触摸面板控制电路的半导体集成电路,特别地,能优选地用于重合地安装于显示面板的触摸面板所连接的触摸面板控制电路。
背景技术
在智能电话、平板终端中使用的显示面板,重合地安装有触摸面板,用户能通过在显示画面上用手指等触摸(触碰或者擦过)来操作设备。触摸面板控制电路被连接到触摸面板,检测用户触摸的显示画面上的坐标。例如,互电容方式的触摸面板被配置为使得作为驱动电极的Y电极和作为检测电极的X电极夹着电介质而正交,在每个交叉构成电容(交点电容)。当在交点电容的附近存在由手指或手造成的电容时,该交点处的互电容以被由手指或手造成的电容所充电的电荷被分割的量从交点电容减少。触摸面板控制电路检测该互电容的变化在哪个交点处以何程度的大小发生。
在专利文献1和2中,公开了在重合地安装于显示面板的触摸面板所连接的触摸面板控制电路中提高检测灵敏度、检测精度的技术。
专利文献1所公开的触摸面板控制电路从Y电极对交点电容重复地施加脉冲状的交流驱动电压,转送与此时的交点电容的电容值对应的电荷,在连接到X电极的积分电路中累积加法计算并检测。此时,通过使施加的驱动交流电压的振幅变大,从而使信号电平(转送的电荷量)增大,在与驱动显示面板的信号之间错开定时,由此,使从显示驱动信号接受的噪声电平降低,因而使信号/噪声比(S/N比)提高。
在专利文献2所公开的显示装置中,对驱动显示面板的期间和进行触摸感测的期间进行分时,由此,避免进行显示驱动的信号对于触摸检测作为噪声进行影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-234474号公报;
专利文献2:日本特开2012-59265号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明人关于专利文献1和2研究的结果是,知晓存在以下那样的新的课题。
在专利文献1和2中,在重合地安装于显示面板的触摸面板所连接的触摸面板控制电路中,着眼于驱动显示面板的信号对于触摸检测成为噪声的方面。即,能对触摸面板的交点电容减少从显示面板混入的噪声。
发明人研究的结果是,知晓在更严酷的环境中,在对于交点电容的噪声中,从操作触摸面板的用户的手指等混入的噪声大到不能忽视的程度。例如,来自在将装载有触摸面板的设备连接于来自商用电源的充电器时的接地电平的设备的电位变动、来自电源布线或用户自身成为天线而接收的存在于环境中的电磁波的影响成为噪声而混入。专利文献1所公开的积分电路也具有抑制噪声的效果,但知晓在所述那样的严酷的环境中,存在噪声抑制效果不充分的情况。
在以下说明了用于解决这样的课题的方案,其他课题和新的特征根据本说明书的记述和附图变得明显。
用于解决课题的方案
根据一个实施方式,如下所述。
一种触摸面板控制电路,具有:驱动电路,能连接到在多个 Y电极与多个X电极的每个交点处形成交点电容的触摸面板,驱动所述Y电极;以及检测电路,连接到所述X电极,检测交点电容的电容值,所述触摸面板控制电路被构成为如下。
驱动电路在规定期间向Y电极施加多个脉冲。检测电路被构成为包括:开关电容电路,能对从X电极输入的信号与所述多个脉冲同步地工作;以及积分电路,连接到该开关电容电路的输出,与所述多个脉冲同步地工作。
发明效果
简单地说明根据所述一个实施方式而得到的效果的话,如下所述。
即,能得到比积分电路的噪声抑制效果更高的噪声抑制效果。为了抑制噪声,所述开关电容电路能作为开关电容滤波器(SCF:Switched Capacitor Filter:开关电容滤波器)而工作。开关电容滤波器能对从要检测的交叉电容与所述多个脉冲同步地多次转送的信号电荷与其同步地进行滤波工作,抑制供给到同样与其同步地工作的积分电路的信号的噪声。
附图说明
图1是示出作为应用本发明的电子设备的一个例子的显示及输入装置的整体结构的框图。
图2是例示触摸面板的电极结构的平面图。
图3是例示显示面板的电极结构的平面图。
图4是例示触摸面板控制器的整体结构的框图。
图5是示出触摸面板的等效电路和积分电路的一个例子的电路图。
图6是示出供给到Y电极Y1~YM的驱动脉冲信号的信号波形的一个例子的波形图。
图7是表示实施方式2的检测电路(单边检测型)的结构例的电路图。
图8是表示实施方式2的检测电路(单边检测型)的第一工作模式(FIR+IIR+积分电路)的时间图。
图9是表示第一工作例(FIR+IIR+积分电路)的频率特性的图表。
图10是表示实施方式2的检测电路的第二工作模式(单边检测型QV变换+IIR+积分电路)的时间图。
图11是表示实施方式2的检测电路的第三工作模式(仅单边检测型积分电路)的时间图。
图12是表示实施方式3的检测电路(双边检测型)的结构例的电路图。
图13是表示实施方式3的检测电路的第四工作模式(双边检测型FIR+IIR+积分电路)的时间图。
图14是表示实施方式3的检测电路的第五工作模式(双边检测型QV变换+IIR+积分电路)的时间图。
图15是表示实施方式3的检测电路的第六工作模式(仅双边检测型积分电路)的时间图。
具体实施方式
1. 实施方式的概要
首先,关于本申请中公开的代表性的实施方式,说明概要。在关于代表性的实施方式的概要说明中附加括号而参照的附图中的附图标记只不过例示包括于标注有其的结构要素的概念中的附图标记。
﹝1﹞<在积分电路之前具备同步工作的SCF的检测电路>
在本申请中公开的代表性的实施方式的触摸面板控制电路(3)能连接到在多个Y电极(Y1~YM)和多个X电极(X1~XN)交叉的多个交点的每一个形成交点电容(Cxy)的触摸面板(1),所述触摸面板控制电路被构成为如下。
具有:多个驱动电路(30),驱动所述多个Y电极的每一个;以及多个检测电路(10),连接到所述多个X电极的每一个,检测所述交点电容的电容值。
所述驱动电路在规定期间向所述Y电极施加K个(K是2以上的整数)脉冲。
所述检测电路包括:开关电容电路(11、12),能对来自X电极的输入信号与所述脉冲同步地工作;以及积分电路(13),连接到所述开关电容电路的输出,与所述脉冲同步地工作。
由此,能得到比积分电路的噪声抑制效果更高的噪声抑制效果。为了抑制噪声,所述开关电容电路能作为开关电容滤波器而工作。开关电容滤波器对从要检测的交叉电容与所述多个脉冲同步地多次转送的信号电荷与其同步地进行滤波工作,抑制供给到同样与其同步地工作的积分电路的信号的噪声。使开关电容滤波器和积分电路的频率特性成为在直流和采样频率处具有最大增益并且在其之间的频率处被抑制的特性,由此,能一边抑制信号的劣化一边更有效地抑制噪声。
﹝2﹞<L阶FIR(fs)+IIR(fs/L)+积分电路>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为在所述规定期间内进行K次采样的、小于所述K的L阶(L是1以上的整数)FIR(Finite Impulse Reponse:有限脉冲响应)滤波器而工作。
所述第二开关电容电路能作为在所述规定期间内进行K/L次采样的开关电容滤波器而工作。
由此,能使FIR滤波器的增益成为零点的频率与后级的开关电容滤波器工作的采样频率一致,能利用FIR滤波器的特性来抑制后级的开关电容滤波器的通频带。
﹝3﹞<FIR+IIR+积分电路>
在项2中,所述第二开关电容电路的所述开关电容滤波器是IIR(InfiniteImpulse Response:无限脉冲响应)滤波器。
由此,能将IIR滤波器的频率特性与FIR滤波器的频率特性组合,而更有效地抑制噪声。
﹝4﹞<QV变换+IIR+积分电路>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为将从所述输入信号在所述规定期间内K次输入的电荷量变换为电压并输出的QV变换电路而工作。
所述第二开关电容电路能作为在所述规定期间内进行K次采样的IIR滤波器而工作。
由此,能构成制造偏差等影响少的滤波器。在上述项2和项3的情况下,能通过补充性地组合前级和后级的频率特性来作为整体实现良好的频率特性。相反,在由于制造偏差等影响而使前级和后级的频率特性从设计值向彼此不同的方向偏移的情况下,存在上述的补充关系瓦解、从整体的频率特性的设计值的背离变大的担忧。在项4的情况下,因为没有前级和后级的补充关系,所以制造偏差等影响少。此外,因为能将IIR滤波器的采样频率设定得比项3的情况高数倍,所以能适当地设计该IIR滤波器的频率特性,而能更有效地抑制噪声。
﹝5﹞<可编程(Single Edge Type:单边型)>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为在所述规定期间内进行K次采样的、小于所述K的L阶(L是1以上的整数)FIR滤波器而工作,或者能作为将从所述输入信号在所述规定期间内K次输入的电荷量变换为电压并输出的QV变换电路而工作,或者能作为对从所述输入信号在所述规定期间内K次输入的电荷量进行累计而1次输出对应的电压的积分电路而工作。
所述第二开关电容电路能作为在所述规定期间内进行K/L次采样的IIR滤波器而工作,或者能作为在所述规定期间内进行K次采样的IIR滤波器而工作。
所述触摸面板控制电路被构成为能对所述第一和第二开关电容电路设定进行哪个工作。
由此,能配合该触摸面板控制电路被安装并使用的环境而将所述检测电路从上述的项2~项4的结构、其他结构之中设定为能进行最适当的工作的结构,而能应对各种噪声环境。
﹝6﹞<积分电路(Dual Edge Type:双边型)>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量彼此反转并累计的积分电路而工作。
所述触摸面板控制电路被构成为能使所述第二开关电容电路和所述积分电路的工作停止而从所述检测电路输出所述第一开关电容电路的输出。
由此,能使相同时间内的累计次数增加到历来的积分电路的两倍,而能提高触摸检测的灵敏度。
﹝7﹞<L阶FIR(Dual Edge Type:双边型)+IIR(2fs/L)+积分电路>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量彼此反转并累计的、小于所述K的L阶(L是2以上的偶数)的FIR滤波器而工作。
所述第二开关电容电路能作为在所述规定期间内进行2K/L次采样的开关电容滤波器而工作。
由此,第一开关电容电路能与项6的情况同样地提高触摸检测的灵敏度,并且,能作为FIR滤波器而拥有具有噪声抑制效果的频率特性。进而,与项2同样地,能使FIR滤波器的增益成为零点的频率与后级的开关电容滤波器工作的采样频率一致,而能利用FIR滤波器的特性来抑制后级的开关电容滤波器的通频带。
﹝8﹞<FIR(Dual Edge Type:双边型)+IIR+积分电路>
在项7中,所述第二开关电容电路的所述开关电容滤波器是IIR滤波器。
由此,与项3同样地,能将IIR滤波器的频率特性与FIR滤波器的频率特性组合而更有效地抑制噪声。
﹝9﹞<QV变换+IIR+积分电路>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路。
所述第一开关电容电路能作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量变换为反转一个极性而与另一个极性一致的电压并输出的QV变换电路而工作。
所述第二开关电容电路能作为在所述规定期间内进行2K次采样的IIR滤波器而工作。
由此, 能与项6的情况同样地提高触摸检测的灵敏度,进而,能与项6的情况同样地构成制造偏差等影响少的滤波器。
﹝10﹞<可编程>
在项1中,所述开关电容电路具备:第一开关电容电路(11),输入所述输入信号;以及第二开关电容电路(12),输入所述第一开关电容电路的输出,输出到所述积分电路,所述开关电容电路具备第一到第六的工作模式之中的至少两个工作模式,被构成为能设定以哪个工作模式工作。
在所述第一工作模式中,使所述第一开关电容电路作为对从所述输入信号在所述规定期间内K次输入的电荷量进行累计而1次输出对应的电压的积分电路而工作,使所述第二开关电容电路和所述积分电路的工作停止,从所述检测电路输出所述第一开关电容电路的输出。
在所述第二工作模式中,使所述第一开关电容电路作为在所述规定期间内进行K次采样的、小于所述K的L阶(L是2以上的整数)FIR滤波器而工作,使所述第二开关电容电路作为在所述规定期间内进行K/L次采样的IIR滤波器而工作。
在所述第三工作模式中,使所述第一开关电容电路作为将从所述输入信号在所述规定期间内K次输入的电荷量变换为电压并输出的QV变换电路而工作,使所述第二开关电容电路作为在所述规定期间内进行K次采样的IIR滤波器而工作。
在所述第四工作模式下,使所述第一开关电容电路作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量彼此反转并累计的积分电路而工作,使所述第二开关电容电路和所述积分电路的工作停止,从所述检测电路输出所述第一开关电容电路的输出。
在所述第五工作模式下,使所述第一开关电容电路作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量彼此反转并累计的、小于所述K的L阶FIR滤波器而工作,使所述第二开关电容电路作为在所述规定期间内进行2K/L次采样的开关电容滤波器而工作。
在所述第六工作模式下,使所述第一开关电容电路作为将从响应于所述规定期间内的所述K个脉冲的每一个的一个沿而输入的输入信号输入的电荷量和从响应于另一个沿而输入的输入信号输入的电荷量变换为反转一个极性而与另一个极性一致的电压并输出的QV变换电路而工作,使所述第二开关电容电路作为在所述规定期间内进行2K次采样的IIR滤波器而工作。
由此,能配合该触摸面板控制电路被安装并使用的环境而将所述检测电路从上述项2~项4或者项6~项9的结构、其他结构之中设定为能进行最适当的工作的结构,而能应对各种噪声环境。
﹝11﹞<在积分电路之前具备同步工作的SCF的检测电路>
本申请中公开的代表性的实施方式的触摸面板控制电路(3)能连接到在多个 Y电极(Y1~YM)与多个X电极(X1~XN)交叉的多个交点的每一个形成交点电容(Cxy)的触摸面板(1),所述触摸面板控制电路被构成为如下。
具有:多个驱动电路(30),驱动所述多个Y电极的每一个;多个检测电路(10),连接到所述多个X电极的每一个,检测所述交点电容的电容值;以及顺序控制电路(308)。
所述驱动电路能在规定期间向所述Y电极施加K个(K是2以上的整数)脉冲。
所述检测电路依次连接有:连接到能连接到所述X电极的输入端子(PX1~PXN)的第一开关电容电路(11)、第一采样保持电路(S41、Csh1)、第二开关电容电路(12)、第二采样保持电路(S43、Csh2)、积分电路(13)以及保持所述检测电路的输出的第三采样保持电路(14)。
所述第一开关电容电路被构成为包括:第一运算放大器(AMPit1),正极侧输入被固定于规定电位(VHSP);第一积分电容(Cs1),连接在所述第一运算放大器的负极侧输入和输出之间;第一开关(S1),连接在所述第一运算放大器的负极侧输入和输出之间;以及第二开关(S2),连接在所述输入端子和所述第一运算放大器的负极侧输入之间。
所述第二开关电容电路被构成为包括:第二运算放大器(AMPit2),正极侧输入被固定于规定电位(VHSP);第二积分电容(Cs2a、Cs2b),连接在所述第二运算放大器的负极侧输入和输出之间,被构成为电容值的一部分或全部能通过控制而放电;以及第四开关(S42),连接在所述第一采样保持电路的输出和所述第二运算放大器的负极侧输入之间。
所述积分电路被构成为包括:第三运算放大器(AMPit3),正极侧输入被固定于规定电位(VHSP);第三积分电容(Cs3),连接在所述第三运算放大器的负极侧输入和输出之间;第三开关(S14),连接在所述第三运算放大器的负极侧输入和输出之间;以及第五开关(S44),连接在所述第二采样保持电路的输出和所述第三运算放大器的负极侧输入之间。
所述顺序控制电路使接通/关断所述检测电路的所述第一到第五开关的定时和放电所述第二积分电容的一部分或全部的定时与对所述驱动电路使所述K个脉冲输出的定时同步来进行控制。
由此,与项1同样地,能提供能得到比积分电路的噪声抑制效果更高的噪声抑制效果的触摸面板控制电路。能通过适当设定顺序控制电路的控制顺序来对第一和第二开关电容电路使包括项2~项4所记载的工作的多个工作可编程地实行。
﹝12﹞<Dual Edge Type:双边型>
在项11中,所述第一开关电容电路被构成为能进行使所述第一积分电容的连接方向反转的控制。
所述顺序控制电路使接通/关断所述检测电路的所述第一到第五开关的定时、放电所述第二积分电容的一部分或全部的定时、以及使所述第一积分电容的连接方向反转的定时与使所述驱动电路输出的所述K个脉冲的上升沿和下降沿同步来进行控制。
由此,能与项10同样地可编程地构成能与项6到项10同样地提高触摸检测的灵敏度的触摸面板控制电路。
﹝13﹞<+SH+选择器+ADC>
在项11或项12中,具备:模拟数字变换电路(304)、分别保持所述多个检测电路的输出的所述第三采样保持电路、从所述多个第三采样保持电路的每一个所保持的电压中选择一个电压来供给到所述模拟数字变换电路的选择电路(303)。
所述顺序电路控制所述多个驱动电路(30_1~30_M)使得对所述多个Y电极(Y1~YM)的每一个依次在规定期间施加所述K个脉冲,在每个所述规定期间使所述多个检测电路(10_1~10_N)并联工作,控制所述选择电路使得所述多个检测电路的输出依次被供给到所述模拟数字变换电路。
由此,能通过一个模拟数字变换器依次测定二维配置的每个交叉电容的电容变化,而能供给用于通过数字信号处理来进行触摸坐标的检测等处理的数字数据。
﹝14﹞<触摸面板控制器IC>
一种在单一半导体基板上具备项1到项13中的任一项所述的触摸面板控制电路(TPC、3)的半导体集成电路(3、101、102)
由此,提供了具备噪声耐受性高的触摸面板控制电路的触摸面板控制器IC。
﹝15﹞<显示驱动器+触摸面板控制器IC>
在项14中,在所述单一半导体基板上还具备能连接到与所述触摸面板重合地构成的显示面板而进行驱动、控制的显示驱动电路(DPC、4)的半导体集成电路(101、102)。
由此,提供了连接到显示面板和触摸面板进行层叠而作为一体地构成的显示/触摸面板的集成的IC,变得容易使显示驱动和触摸感测控制彼此协作。
﹝16﹞<显示驱动器+触摸面板控制器+微控IC>
在项15中,在所述单一半导体基板上还具备能控制所述触摸面板控制电路的、能读出基于所述检测电路的输出的数据的微控制器(SMPU、5)的半导体集成电路(102)。
由此,还提供了在同一芯片集成了微控制器的IC,变得更容易使显示驱动和触摸感测控制彼此协作,能减轻外接的应用处理器的负担。
2.实施方式的细节
对实施方式进一步详述。
﹝实施方式1﹞< 在积分电路之前具备同步工作的SCF的检测电路>
在图1中例示了应用本发明的显示及输入装置100的整体结构。该图所示的显示及输入装置100是本发明的电子设备的一个例子,结构例如PDA(Personal DigitalAssistant:个人数字助理)、便携式电话机等便携式终端的一部分,具备:触摸面板(TP)1、显示面板(DP)2、触摸面板控制器(TPC)3、显示面板控制器(DPC)4、辅处理器(SMPU)5、以及主处理器(HMPU)6。触摸面板控制器3和显示面板控制器4根据需要还包括辅处理器5能形成于一个半导体芯片或者装载于一个封装而作为单一的半导体装置101、102来实现。例如,将触摸面板控制器3和显示面板控制器4作为单芯片的IC来安装,由此,连接到显示面板2和触摸面板1进行层叠而作为一体地构成的显示/触摸面板,变得容易使显示驱动和触摸感测控制彼此协作。此外,还将辅处理器(SMPU)5集成于同一芯片,由此,能变得更容易使显示驱动和触摸感测控制彼此协作,减轻外接的主处理器(HMPU)6的负担。
触摸面板1是能够进行多触摸检测的互电容方式的触摸面板,具备由多个驱动电极(Y电极)和多个检测电极(X电极)形成的多个交叉部。在交叉部形成有电容成分(交叉电容)。触摸面板控制器3向驱动电极依次供给驱动脉冲,由此,基于从检测电极依次得到的信号而得到与各交叉部的电容成分的变动相应的检测数据。作为子***用的微处理器的辅处理器(SMPU)5控制触摸面板1的驱动,根据触摸面板控制器3取得的检测数据来进行检测触摸的状态、坐标的处理。例如,对检测数据进行数字滤波运算,由此,基于除去了噪声的数据来运算发生了电容变动的交叉部的位置坐标。总之,为了示出在交叉部的哪个位置寄生电容发生了变化即在交叉部的哪个位置手指接近了(触摸了、发生了接触事件)而运算发生了接触事件时的位置坐标。
触摸面板1使用透射性(透光性)的电极、电介质膜来构成,例如重叠地配置于显示面板2的显示面。触摸面板1和显示面板2既可以是作为一体地安装的内嵌式(in cell)结构,也可以是将触摸面板1与设置于上表面的盖玻璃一体化的盖玻璃一体结构。
主处理器(HMPU)6生成显示数据,显示面板控制器4进行用于将从主处理器6接到的显示数据显示于显示面板2的显示控制操作。主处理器6从辅处理器5取得发生了接触事件时的位置坐标的数据,根据显示面板2的位置坐标的数据与提供给显示面板控制器4而显示的显示画面的关系来解析通过触摸面板1的操作而进行的输入。
虽然不特别限制,但在主处理器6中分别省略了图示的通信控制单元、图像处理单元、声音处理单元以及其他加速度计等通过内置或连接而结构例如便携式终端。
在图2中例示了触摸面板1的电极结构。在触摸面板1中,在横方向上形成的多个驱动电极(Y电极)Y1~YM(也记为Y电极Ym)和在纵方向上形成的多个检测电极(X电极)X1~XN(也记为X电极Xn)被构成为彼此电绝缘。在X电极和Y电极的交叉部,经由各电极的电容电极形成交点电容。当手指等物体接近于交点电容时,将该物体作为电容电极的寄生电容增加到所述交点电容。Y电极Y1~YM例如按其排列顺序从触摸面板控制器3被施加驱动脉冲而被驱动。在图2中,示出了电极形状是菱形的触摸面板1,但电极形状也可以是格子型等其他形状。
在图6中示出了供给到Y电极Y1~YM的驱动脉冲信号的信号波形的一个例子。例如,对Y电极Y1~YM,按电极的排列顺序供给规定脉冲数的驱动脉冲。在此,方便地示出了每一个Y电极按Y电极Y1~YM的顺序不重叠地被供给具有K个脉冲数的驱动脉冲的例子。脉冲数是任意的,此外,也可以不需要是周期性的而是间歇性的。
在图3中例示了显示面板2的电极结构。该图所示的显示面板2的显示尺寸被做成例如作为VGA的480RGB×640的规模。显示面板2被配置有在横方向上形成的作为扫描电极的栅极电极G1~G640和在纵方向上形成的作为信号电极的漏极电极D1~D1440,在其交点部分被配置有选择端子连接到对应的扫描电极、输入端子连接到对应的信号电极的许多显示单元格。栅极电极G1~G640例如按其排列顺序从显示面板控制器4被施加扫描脉冲而被驱动(扫描驱动)。对漏极电极D1~D1440与栅极电极的扫描驱动同步地供给扫描驱动线的灰度数据。显示面板2的显示尺寸不限于所图示的上述显示尺寸,而是任意的。
在图4中例示了触摸面板控制器3的整体结构。触摸面板控制器3具有:驱动电路(YDRV)300、检测电路(SENS)301、采样保持电路(SH)302、选择器(SLCT)303、模拟/数字变换电路(ADC、以后称为AD变换电路)304、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)305、总线接口电路(BIF)306、以及作为控制电路的顺序控制电路(SQENC)308。顺序控制电路(SQENC)308优选被构成为具备能够可编程地设定控制顺序的控制寄存器(CREG)320。控制寄存器(CREG)320既可以由非易失性存储元件构成,也可以被构成为能由易失性存储元件构成而通过辅处理器(SMPU)5等进行初始化或适当变更。
驱动电路300为了触摸检测而在例如图6所例示的那样的规定定时重复向Y电极Y1~YM依次输出驱动脉冲的工作。供给到每个Y电极的驱动脉冲被控制为一定的多个脉冲数(例如K个脉冲)。在X电极X1~XN经由交点电容出现了与驱动脉冲同步的信号。当用户的手指等触碰或靠近交点电容时,从驱动脉冲向交点电容充电的电荷被夺取。向检测电路301输入随着与驱动脉冲同步地在X电极X1~XN产生的电荷的移动而产生的信号。检测电路301被构成为包括:能对来自X电极的输入信号与驱动脉冲同步地工作的开关电容电路、以及连接到其输出并与驱动脉冲同步地工作的积分电路。经积分的信号按每个检测电极由采样保持电路302保持,经保持的检测信号被选择器303选择,经选择的检测信号被AD变换电路304变换为数字的检测数据。经变换的检测数据累积于RAM305。累积于RAM305的检测数据经由总线接口电路306供给到辅处理器5,以供触摸坐标的运算。
顺序控制电路308使用控制信号Csig1~Csig6来控制驱动电路300、检测电路301、采样保持电路302、选择器303、AD变换电路304以及总线接口电路306的工作,此外,利用控制信号Csig7来进行RAM305的访问控制。虽然不特别限制,但驱动电路300输出到Y电极的驱动脉冲的脉冲电压Vbst、检测电路301输入的X电极的初始化电压(预充电电压)VHSP、以及其他的电源电压VCI从触摸面板控制器3的外部被供给。
在图5中示出了触摸面板1的等效电路和检测电路301的一个例子。在触摸面板1呈矩阵状地配置有Y电极Y1~YM和X电极X1~XN电极,在其交叉部形成有交点电容(互电容)。在驱动电路300中包括对Y电极Y1~YM的每一个基于控制信号Csig1而供给例如图6所例示的那样的驱动脉冲的驱动放大器30_1~30_M。
在检测电路301中包括对应于X电极X1~XN的每一个的检测电路10_1~10_N。当向Y电极施加脉冲时,对应于交叉电容Cxy的电荷从X电极X1~XN并联地输入到检测电路10_1~10_N的每一个。检测电路10_1~10_N的每一个被构成为包括第一和第二开关电容电路11、12和积分电路13。检测电路10_1~10_N的输出分别被转送到采样保持电路14_1~14_N而被保持为电压值。选择器303基于控制信号Csig4来依次选择由采样保持电路14_1~14_N所保持的电压值,并输入到AD变换电路304。
第一和第二开关电容电路11、12和积分电路13以及采样保持电路14的工作通过控制信号Csig2和3与施加于Y电极Y1~YM的驱动脉冲同步地被控制。例如,能作为将驱动脉冲的重复周期作为采样周期的开关电容滤波器(SCF:Switched Capacitor Filter)而工作。开关电容滤波器能对从要检测的交叉电容与所述多个脉冲同步地多次转送的信号电荷与其同步地进行滤波工作,抑制供给到同样与其同步地工作的积分电路的信号的噪声。
相对于积分电路为了以离散***工作而按每个采样(抽样)频率具有周期性的频率特性,开关电容滤波器也以相同的采样频率或者整数倍或整数分之一的采样频率同步地工作,因此,同样地具有周期性的频率特性。积分电路在直流(频率=0)和采样频率处具有最大增益,其之间的增益具有呈浴缸状降低的频率特性。开关电容滤波器也能与其同步地工作,因此,同样地以在直流(频率=0)和采样频率处具有最大增益的方式来设计是容易的,能进一步抑制其之间的频率处的增益。
对此,信号电荷从交叉电容与所述多个脉冲同步地被多次转送,因此,作为在所述采样频率自身处具有有效的信号成分的信号被输入。另一方面,因为噪声与此不相关且是不同步的信号,所以在所述采样频率以外也广泛地分布。使开关电容滤波器和积分电路的频率特性作为在直流(频率=0)和采样频率处具有最大增益并在其之间的频率处被抑制的特性,由此,能一边抑制信号的劣化一边更有效地抑制噪声。
在本实施方式中,示出了在积分电路13的前级具备2级的开关电容电路11和12的例子,但开关电容电路的级数可以任意地变更。
﹝实施方式2﹞<可编程SCF(单边检测型)>
对本发明的一个实施方式的检测电路10的更详细的结构例进行说明。
图7是表示实施方式2的检测电路(单边检测型)的结构例的电路图。在图7中,示出了检测电路301和采样保持电路302、选择器303之中连接到1个检测电极(X电极)的电路结构的一个例子。例如,经由端子PX1连接到检测电极(X电极)X1。连接到1个检测电极(X1)的检测电路10_1被构成为包括第一和第二开关电容电路11和12以及积分电路13。第一开关电容电路11的输出经由开关S41和采样保持电容Csh1转送到第二开关电容电路12,第二开关电容电路12的输出经由开关S43和采样保持电容Csh2转送到积分电路13。积分电路13的输出经由开关S4连接到构成采样保持电路302的一个采样保持电路14。采样保持电路14的输出经由构成选择器303的一个开关S6_RX1连接到AD变换电路304。第一开关电容电路11的输出优选为经由开关SITG连接到作为采样保持电路14的输入的开关S4。能使第二开关电容电路12和积分电路13停止并使它们旁路而将第一开关电容电路11的输出转送到采样保持电路14。积分电路13被构成为使得在停止工作时输出VOUT3成为高阻抗。上述的各开关和后述的第一和第二开关电容电路11和12以及积分电路13中的各开关通过从顺序控制电路308输出的控制信号Csig2~Csig4来控制。
第一开关电容电路11被构成为包括正极侧输入(+)固定于规定电位VHSP的运算放大器AMPit1。在运算放大器AMPit1的负极侧输入(-)和输出VOUT1之间并联地连接有积分电容Cs1和开关S1。在输入端子PX1和运算放大器AMPit1的负极侧输入(-)之间连接有开关S2。输入端子PX1能通过开关S3固定于规定电位VHSP。例如,即使在驱动Y电极的脉冲的施加和开关S2的定时偏移了的情况下,也能通过开关S3固定于规定电位VHSP,使得X电极的电位不变动。第一开关电容电路11能如后述那样通过适当地控制开关S1~S3和控制向后级的采样保持电容Csh1的转送的开关S41的定时来作为FIR滤波器、QV变换器或积分电路而工作。
第二开关电容电路12被构成为包括正极侧输入(+)固定于规定电位VHSP的运算放大器AMPit2。在运算放大器AMPit2的负极侧输入(-)和输出VOUT2之间并联地连接有积分电容Cs2a和Cs2b以及开关S12。积分电容Cs2a和Cs2b通过开关CF1和CF2而并联地连接或分开。积分电容Cs2和Cs2b的一个或两个被构成为能通过开关S12被短路而放电,通过开关S13而初始化为规定电位VHSP。即,积分电容Cs2a+Cs2b被构成为电容值的一部分(仅Cs2b)或全部(Cs2a+Cs2b)能通过开关CF1和CF2以及S12的控制而放电。在采样保持电容Csh1和运算放大器AMPit2的负极侧输入(-)之间连接有开关S42。第二开关电容电路12能如后述那样通过适当地控制对来自采样保持电容Csh1的输入进行控制的开关S42、开关S12~S13和CF1和CF2、以及控制向后级的采样保持电容Csh2的转送的开关S43的定时而作为IIR滤波器工作。积分电容Cs2a和Cs2b的电容值优选被构成为能通过例如寄存器设定而变更。原因在于,根据积分电容Cs2a和Cs2b的电容值来规定IIR滤波器的频率特性。
积分电路13被构成为包括正极侧输入(+)固定于规定电位VHSP的运算放大器AMPit3。在运算放大器AMPit3的负极侧输入(-)和输出VOUT3之间并联地连接有积分电容Cs3和开关S14。在采样保持电容Csh2和运算放大器AMPit3的负极侧输入(-)之间连接有开关S44。积分电容Cs3的电容值优选被构成为能通过例如寄存器设定而变更。原因在于,在积分电路13中,能通过采样保持电容Csh2和积分电容Cs3之比来得到放大效果,因此,能通过使积分电容Cs3的电容值可变来调整放大率。此外,积分电路13的工作次数即积累次数也优选被构成为能通过例如寄存器设定而变更。原因在于,也能根据积分电路13的工作次数来调整放大率。
采样保持电路14由利用输入的开关S4、采样保持电容CSH、以及运算放大器AMPit4得到的电压跟随放大器构成。
通过适当地控制上述的各开关,检测电路301能以至少下述3种的工作模式选择性地工作。工作模式的选择优选被构成为能在顺序控制电路(SQENC)308设置控制寄存器(CREG)320来适当地设定上述的各开关的控制顺序。控制寄存器(CREG)320既可以由非易失性存储元件构成,也可以被构成为能由易失性存储元件构成而通过辅处理器(SMPU)5等进行初始化或适当变更。
在第一工作模式中,使第一开关电容电路11作为FIR滤波器工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出。在第二工作模式中,使第一开关电容11作为QV变换电路工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出。在第三工作模式中,使第一开关电容电路11作为积分电路工作,使第二开关电容电路12和积分电路13停止,将第一开关电容电路11的输出VOUT1输出为检测电路301的输出。
由此,能配合触摸面板控制电路3被安装并使用的环境而将检测电路301从上述的结构、其他结构之中设定为能进行最适当的工作的结构,而能应对各种噪声环境。在此,其他结构是指例如使第二开关电容电路12不是作为IIR滤波器而是作为FIR滤波器工作的情况等。如果通常闭合开关CF1和CF2,则积分电容Cs2a和Cs2b成为并联连接,能使第二开关电容电路12作为FIR滤波器工作。
对各工作模式进一步详细地说明。
<第一工作模式(FIR+IIR+积分电路)>
在第一工作模式中,使第一开关电容电路11作为FIR滤波器工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出。
图8是表示上述的第一工作模式(FIR+IIR+积分电路)的工作例的时间图。在横轴以任意单位(a.u.:任意的单位)示出时刻,在纵轴方向从上起示出了向Y电极施加脉冲的信号(TX1和TX2)和控制上述的各开关的接通/关断的信号。如引用图6所说明的那样,对Y电极依次施加多个脉冲。在图8中示出了其一部分。从时刻t=0.5起向Y1电极施加16个脉冲,从时刻t=16.5起向Y2电极施加的16个脉冲之中6个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入对应于交点电容Cxy的电荷。
第一开关电容电路11的开关S2与施加于Y电极的脉冲同步地闭合,将输入的电荷转送到积分电容Cs1。电荷在每次被转送时在积分电容Cs1累积,输出到VOUT1。开关S1如时刻t=0~0.5、t=5~5.5那样周期性地放电累积于积分电容Cs1的电荷。输出VOUT1经由开关S41被保持于采样保持电容Csh1。如以上那样,第一开关电容电路11作为4阶FIR滤波器工作,对与施加于Y电极的脉冲同步地周期性地输入到PX1端子的电荷以4个脉冲期间量进行累计,按每4个脉冲期间输出到采样保持电容Csh1。
采样保持电容Csh1所保持的、第一开关电容电路11的输出通过开关S42按每4个脉冲期间输入到第二开关电容电路12。在时刻t=4~4.5,开关CF1和CF2一起闭合,积分电容Cs2a和Cs2b并联连接,电容值成为Cs2a+Cs2b。输入的FIR滤波器的输出累积于积分电容Cs2a+Cs2b。在时刻t=4.5~8,开关CF1和CF2一起断开,开关S12和S13闭合,由此,积分电容Cs2b短路并放电,初始化为电压VHSP。接下来,在时刻t=8~8.5,开关CF1和CF2一起再次闭合,输入的FIR滤波器的接下来的输出累积于积分电容Cs2a+Cs2b。这样,第二开关电容电路12作为在到前次的采样为止所保持的电荷之中舍弃Cs2b/(Cs2a+Cs2b)、新输入的采样数据累积于积分电容Cs2a+Cs2b的IIR滤波器而工作。能利用决定IIR滤波器的反馈系数的比Cs2b/(Cs2a+Cs2b)来调整频率特性。将积分电容Cs2a和Cs2b的电容值构成为能利用例如寄存器设定来变更,由此,能实现频率特性的调整。
作为IIR滤波器工作的第二开关电容电路12的输出通过闭合开关S43而转送到采样保持电容Csh2,通过闭合开关S44而输入到积分电路13。在积分电路13中,对时刻t=4.5、t=8.5、t=12.5和t=16.5的4次输入的IIR滤波器的输出在积分电容Cs3进行累积加法计算而输出。积分电路13的输出VOUT3通过闭合开关S4(时刻t=17)而转送到采样保持电路14的采样保持电容CSH,另一方面,蓄于积分电路13的积分电容Cs3的电荷通过闭合开关S14(时刻t=18)而放电,积分电路13被重置。
采样保持电容CSH所保持的输出经由利用运算放大器AMPit4得到的电压跟随放大器在由选择器303的开关S6_RX1选择时(时刻t=57)输入到AD变换电路304。
以后,省略了图示,但关于通过其他驱动放大器30_2~30_M施加于Y2~YM电极的脉冲(TX2~TXM),检测电路303也重复与上述同样的工作。
以上示出了在向端子PX1输入16个脉冲时使第一开关电容电路11作为按每4个脉冲工作的4阶FIR滤波器而工作、使第二开关电容电路12作为按每4个脉冲工作的4阶IIR滤波器而工作的例子,但FIR滤波器和IIR滤波器的阶数能任意地变更。此外,积分电路13的工作次数即积累次数也优选被构成为能通过例如寄存器设定来变更。
图8所示的作为FIR滤波器工作的第一开关电容电路11、作为IIR滤波器工作的第二开关电容电路12和积分电路13之间的信号电荷的转送定时仅是一个例子而能任意地变更。例如,示出了向第二开关电容电路12的输入和输出是相同定时的例子,但能通过使闭合开关S43的定时相对于闭合开关S42的定时延迟数个周期等,从而以使从IIR滤波器的输入到输出的富余增加的方式来进行定时调整。进而,也能通过通常闭合开关CF1和CF2而使第二开关电容电路12作为FIR滤波器工作。
如上所述,第一开关电容电路11能作为在规定期间内进行K次采样的L阶(L是比K小1以上的整数)的FIR滤波器而工作,第二开关电容电路12能作为在所述规定期间内进行K/L次采样的开关电容滤波器(例如,IIR滤波器、FIR滤波器)而工作。
图9是表示上述的第一工作模式(FIR+IIR+积分电路)的检测电路10的频率特性的图表。(a)是4阶FIR滤波器的频率特性,(b)是4阶IIR滤波器的频率特性,(c)是合成它们后的频率特性。分别在横轴以任意单位(a.u.:arbitrarily unit)示出频率f,在纵轴示出增益(衰减率)。图示的频率的最大值f=25000是采样(抽样)频率fs,是闭合开关S2的周期的倒数。在(a)中示出了由第一开关电容电路11实现的4阶FIR滤波器的频率特性。具有在f=0和f=fs处成为增益=1、在f=fs/4、f=fs/2、f=3fs/4三点处成为增益=0的特性。在(b)中示出了由第二开关电容电路12实现的4阶IIR滤波器的频率特性。具有在f=0和f=fs处成为增益=1、还在f=fs/4、f=fs/2、f=3fs/4三点处成为增益=1的特性。IIR滤波器的输入是4个脉冲一次,因此,由于是fs/4的IIR滤波器且是离散***,所以采样频率具有按每fs/4重复的频率特性。在(c)中示出了合成它们后的频率特性。在f=fs/4、f=fs/2、f=3fs/4三点处,IIR滤波器的增益=1通过与FIR滤波器的增益=0取乘积而被抑制,作为整体在采样频率以外的频率处具有低增益(高衰减率)的频率特性被合成。在触摸面板控制电路3中,触摸检测信号具有施加于Y电极的脉冲的频率,因此,在与该频率相同采样频率处成为增益=1,在其以外的频率处具有高衰减率,上述的频率特性能效率良好地抑制触摸检测信号以外的噪声。
对第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作的情况进行了说明,但只要是采样频率是前置的FIR滤波器的阶数分之一的开关电容滤波器,就能以同样的原理抑制噪声。即,能使FIR滤波器的增益成为零点的频率与后级的开关电容滤波器工作的采样频率一致,而能利用FIR滤波器的特性来抑制后级的开关电容滤波器的通频带。
<第二工作模式(QV变换+IIR+积分电路)>
在第二工作模式中,使第一开关电容电路11作为QV变换电路工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出。
图10是表示上述的第二工作模式(QV变换+IIR+积分电路)的工作例的时间图。与图8同样地,在横轴以任意单位示出时刻,在纵轴方向从上起示出了向Y电极施加脉冲的信号(TX1和TX2)和控制上述的各开关的接通/关断的信号。虽然未特别限制,但向Y电极依次施加了低电平期间比引用图6说明的情况长的多个脉冲。在图10中示出了其一部分。在时刻t=0.5、t=6.5、t=12.5、…、t=54.5向Y1电极施加9个脉冲,从时刻t=60.5起向Y2电极施加的9个脉冲之中的1个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入与交点电容Cxy对应的电荷。
第一开关电容电路11的开关S2与施加于Y电极的脉冲同步地闭合,将输入的电荷转送到积分电容Cs1。电荷在每次转送时在积分电容Cs1积累,输出到VOUT1。开关S1如时刻t=0~0.5、t=1~6.5、t=7~12.5那样周期性地放电累积于积分电容Cs1的电荷。输出VOUT1经由开关S41保持于采样保持电容Csh1。与引用图8说明的作为FIR滤波器的工作不同,输入到Y电极的1个脉冲所对应的信号电荷未经合计而直接输出到VOUT1,被转送到采样保持电容Csh1并保持。第一开关电容电路11作为将输入的电荷Q变换为电压V的QV变换电路而工作。将与施加于Y电极的脉冲同步地周期性地输入到PX1端子的电荷变换为电压VOUT,按每1个脉冲输出到采样保持电容Csh1。
保持在采样保持电容Csh1的、第一开关电容电路11的输出通过开关S42在每1个脉冲期间即在时刻t=7、t=13、…、t=55输入到第二开关电容电路12。输入到第二开关电容电路12的信号电荷累积于通过分别闭合开关CF1和CF2而并联连接的积分电容Cs2a+Cs2b,在时刻t=7~12.5、t=13~18.5、…、t=49~54.5舍弃Cs2b/(Cs2a+Cs2b)。这样,虽然工作周期不同,但第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作。
作为IIR滤波器工作的第二开关电容电路12的输出通过闭合开关S43而转送到采样保持电容Csh2,通过闭合开关S44而输入到积分电路13。在积分电路13中,时刻t=7.5、t=13.5、…、t=55.5的9次输入的IIR滤波器的输出在积分电容Cs3累积并输出。积分电路13的输出VOUT3通过闭合开关S4(时刻t=56)而转送到采样保持电路14的采样保持电容CSH,另一方面,蓄于积分电路13的积分电容Cs3的电荷通过闭合开关S14(时刻t=57)而放电,积分电路13被重置。
保持在采样保持电容CSH的输出经由利用运算放大器AMPit4得到的电压跟随放大器在由选择器303的开关S6_RX1选择时(时刻t=57)输入到AD变换电路304。
以后,省略图示,关于通过其他驱动放大器30_2~30_M而施加于Y2~YM电极的脉冲(TX2~TXM),检测电路303也重复与上述同样的工作。
以上示出了在向端子PX1输入9个脉冲时使第一开关电容电路11作为按每1个脉冲工作的QV变换电路而工作、使第二开关电容电路12作为按每1个脉冲工作的IIR滤波器而工作的例子,但IIR滤波器的阶数能任意地变更。
QV变换电路和IIR滤波器的采样频率与施加于Y电极的脉冲的频率一致。QV变换电路和IIR滤波器的频率特性具有在f=0和f=fs处成为增益=1、在其之间的频率处增益降低(衰减率变大)的所谓浴缸曲线的特性。QV变换电路是1阶FIR滤波器而不具有增益成为0的点。另一方面,IIR滤波器的采样频率相对于在上述的第一工作模式的情况下为fs/4而与QV变换电路相同地为fs,因此,IIR滤波器的频率特性成为在f=0和f=fs之间为增益=1的不具有周期性(折回)的浴缸曲线。其结果,合成后的频率特性与图9的(c)所示的同样,在采样频率以外的频率处具有低增益(高衰减率)。
由此,能效率良好地抑制触摸检测信号以外的噪声。在上述的第一工作模式中,使前级的FIR滤波器的增益成为零点的频率与后级的开关电容滤波器工作的采样频率一致,由此,能效率良好地抑制触摸检测信号以外的噪声。相反,假设(原理上可考虑不会发生这样的问题)由于制造偏差等影响而在前级的FIR滤波器的增益成为零点的频率与后级的开关电容滤波器的增益成为=1的频率之间发生偏移,在此情况下,存在变得不能效率良好地抑制噪声的担忧。对此,在本第二工作模式(QV变换+IIR+积分电路)中,由于不利用上述那样的补充性关系,所以制造偏差等影响很少。此外,由于能将IIR滤波器的采样频率设定得比第一工作模式的情况高数倍(在上述的例子中为4倍),所以能适当地设计该IIR滤波器的频率特性,而能更有效地抑制噪声。
<第三工作模式(仅积分器)>
在第三工作模式中,使第一开关电容作为积分电路工作,使第二开关电容电路12和积分电路13停止,将第一开关电容电路11的输出VOUT1输出为检测电路301的输出。
图11是表示上述的第三工作模式(仅积分电路)的工作例的时间图。与图8、图10同样地,在横轴以任意单位示出了时刻,在纵轴方向从上起示出了向Y电极施加脉冲的信号(TX1和TX2)和控制上述的各开关的接通/关断的信号。如引用图6说明的那样,向Y电极依次施加了多个脉冲。在图11中示出了其一部分。从时刻t=0.5起向Y1电极施加了16个脉冲,从时刻t=16.5起施加于Y2电极的16个脉冲之中6个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入与交点电容Cxy对应的电荷。
第一开关电容电路11的开关S2与施加于Y电极的脉冲同步地闭合,将输入的电荷转送到积分电容Cs1。电荷在每次被转送时在积分电容Cs1积累,输出到VOUT1。开关S1如时刻t=0~0.5、t=16~16.5那样周期性地放电累积于积分电容Cs1的电荷。输出VOUT1经由开关SITG和开关S4保持在采样保持电容CSH。第二开关电容电路12和积分电路13停止,特别地,积分电路13的运算放大器AMPit3的输出被控制为高阻抗。
如上所述,在第三工作模式中,第一开关电容电路11作为积分电路工作,使第二开关电容电路12和积分电路13旁路,直接连接到采样保持电路14。也可以采取使第一开关电容电路11和第二开关电容电路12旁路而仅使积分电路13工作的结构。
﹝实施方式3﹞<可编程SCF(双边检测型)>
在上述实施方式2中,在施加于Y1电极的脉冲TX1的上升处从检测电极X1输入与交叉电容Cxy对应的电荷,基于该信号电荷来检测由交叉电容的触摸/非触摸所产生的变动量。对此,在本实施方式3中,检测在施加于Y1电极的脉冲TX1的上升和下降两个沿处发生的电荷的移动来检测由交叉电容的触摸/非触摸所产生的变动量。
图12是表示实施方式3的检测电路(双边检测型)的结构例的电路图。在图12中,与图7同样地,示出了检测电路301和采样保持电路302、选择器303之中连接到1个检测电极(X电极)的电路结构的一个例子。第一开关电容电路11的输入经由端子PX1连接到检测电极(X电极),输出经由开关S41和采样保持电容Csh1转送到第二开关电容电路12。第二开关电容电路12的输出经由开关S43和采样保持电容Csh2转送到积分电路13。积分电路13的输出经由开关S4连接到构成采样保持电路302的一个采样保持电路14。采样保持电路14的输出经由构成选择器303的一个开关S6_RX1连接到AD变换电路304。第一开关电容电路11的输出经由开关SITG连接到作为采样保持电路14的输入的开关S4。上述的各开关和后述的第一和第二开关电容电路11和12以及积分电路13中的各开关通过从顺序控制电路308输出的控制信号Csig2~Csig4来控制。
第一开关电容电路11被构成为包括正极侧输入(+)固定于规定电位VHSP的运算放大器AMPit1。在运算放大器AMPit1的负极侧输入(-)和输出VOUT1之间并联连接有积分电容Cs1和开关S1。在积分电容Cs1的两端,连接有开关CFA1、CFA2、CFB1、CFB2,而构成为能使相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系反转。即,在闭合开关CFA1和CFA2并断开开关CFB1和CFB2的情况和相反地断开开关CFA1和CFA2并闭合开关CFB1和CFB2的情况下,能使相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系反转。其他结构与图7所示的第一开关电容电路11同样,在输入端子PX1和运算放大器AMPit1的负极侧输入(-)之间连接有开关S2,输入端子PX1能通过开关S3固定于规定电位VHSP。
如后所述,能使第一开关电容电路11通过适当地控制开关S1~S3、进而开关CFA1、CFA2、CFB1、CFB2、以及控制向后级的采样保持电容Csh1的转送的开关S41的定时而作为FIR滤波器、QV变换器或者积分电路工作。
第二开关电容电路12和积分电路13与图7同样地构成。省略了说明。
检测电路301除了实施方式2所示的3种工作模式之外,还能以另外3种的合计6种的工作模式选择性地工作。工作模式的选择与在实施方式2中说明的同样地优选为以能在顺序控制电路(SQENC)308设置控制寄存器(CREG)320而适当地设定上述的各开关的控制顺序的方式构成。
在第一到第三工作模式中,使第一开关电容电路11作为与实施方式2中所示的同样的单边检测型的FIR滤波器、QV变换电路或者积分电路而工作。为了进行单边检测型的工作,例如固定于闭合开关CFA1和CFA2并断开开关CFB1和CFB2的状态而以与实施方式2所示的各工作模式相同的方式工作即可。
与此对应,在第四到第六工作模式中,使第一开关电容电路11作为双边检测型的FIR滤波器、QV变换电路或者积分电路而工作。在施加于Y1电极的脉冲TX1的上升和下降两个沿处分别设置闭合开关S2的期间,在上升期间和下降期间使相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系反转。由于在脉冲TX1的上升和下降处发生的信号电荷的移动的方向反转,所以与此配合地积分电容的极性反转,由此,能在脉冲TX1的上升和下降两个沿处检测信号电荷。在第四到第六工作模式中,能使检测的信号电荷量变为2倍,而能提高触摸检测的灵敏度。
对双边检测型的第四到第六工作模式进一步详细说明。
<第四工作模式(双边检测型FIR+IIR+积分电路)>
在第四工作模式中,与第一工作模式同样地,使第一开关电容电路11作为FIR滤波器工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出,但使初级的第一开关电容电路11作为双边检测型的FIR滤波器工作。
图13是表示第四工作模式(双边检测型FIR+IIR+积分电路)的工作例的时间图。在横轴以任意单位(a.u.)示出时刻,在纵轴方向从上起示出了施加于Y电极的脉冲的信号(TX1和TX2)和控制包括上述的开关CFA1、CFA2、CFB1、CFB2的各开关的接通/关断的信号。如引用图6说明的那样,向Y电极依次施加了多个脉冲,但在图13中与图8同样地示出了其一部分。从时刻t=0.5起向Y1电极施加了16个脉冲,从时刻t=16.5起向Y2电极施加的16个脉冲之中6个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入与交点电容Cxy对应的电荷。在此,在双边检测型中,利用了在施加于Y电极的脉冲的上升沿和下降沿的每一个处存在电荷的移动以及其移动方向相反。
在比施加于Y电极的脉冲的上升沿前(时刻t=0.5-α),闭合第一开关电容电路11的开关S2,闭合开关CFA1和CFA2,断开开关CFB1和CFB2。在时刻t=0.5,与施加于Y电极的脉冲的上升相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到积分电容Cs1。接下来,在比施加于Y电极的脉冲的下降沿前(时刻t=1.0-α),断开开关CFA1和CFA2,闭合开关CFB1和CFB2,由此,使相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系反转。也能说成使积分电容Cs1的极性反转。在时刻t=1.0,与施加于Y电极的脉冲的下降相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到经反转的积分电容Cs1。以后同样地,重复与施加于Y电极的脉冲的上升沿(时刻t=0.5、t=2.5、t=3.5)同步地(比沿前)闭合开关CFA1和CFA2并断开开关CFB1和CFB2、与下降沿(时刻t=2、3、4)同步地(比沿前)断开开关CFA1和CFA2并闭合开关CFB1和CFB2的控制。与施加于Y电极的脉冲的上升和下降相应地发生的从X电极输入的信号电荷的移动方向在上升和下降处反转。从X电极输入的信号电荷在脉冲的两个沿处被检测,在积分电容Cs1以绝对值进行累积加法计算。开关S41在时刻t=0.5~4期间闭合,将输出VOUT1转送到采样保持电容Csh1。保持在采样保持电容Csh1的、第一开关电容电路11的输出通过开关S42在时刻t=4输入到第二开关电容电路12。累积于积分电容Cs1的电荷在被转送到采样保持电容Csh1之后,通过开关S1被放电并初始化。这以后,与上述的顺序同样地,第一开关电容电路11对与施加于Y电极的脉冲的上升沿和下降沿同步地周期性地输入到PX1端子的电荷以4个脉冲期间量累计,按每4个脉冲期间输出到采样保持电容Csh1,作为FIR滤波器工作。
后级的第二开关电容电路12和积分电路13的工作与引用图8说明的第一工作模式(单边检测型FIR+IIR+积分电路)相同,因此省略了说明。
第四工作模式(双边检测型FIR+IIR+积分电路)与第一工作模式相比较输入到初级的FIR滤波器的信号电荷量变为2倍,因此,能提高触摸检测的灵敏度。
<第五工作模式(双边检测型QV变换+IIR+积分电路)>
在第五工作模式中,与第二工作模式同样地,使第一开关电容电路11作为QV变换电路工作,使第二开关电容电路12作为IIR滤波器工作,将其结果通过积分电路13进行积分(累积加法计算)并输出,但使初级的第一开关电容电路11作为双边检测型的QV变换电路而工作。
图14是表示第五工作模式(双边检测型QV变换+IIR+积分电路)的工作例的时间图。与图13同样地,在横轴以任意单位(a.u.)示出时刻,在纵轴方向从上起示出了向Y电极施加脉冲的信号(TX1和TX2)和控制包括上述的开关CFA1、CFA2、CFB1、CFB2的各开关的接通/关断的信号。虽然未特别限制,但向Y电极依次施加了低电平期间比引用图6说明的情况长的多个脉冲,在图14中与图10同样地示出了其一部分。在时刻t=0.5、t=6.5、t=12.5、…、t=54.5向Y1电极施加了9个脉冲,从时刻t=60.5起向Y2电极施加的9个脉冲之中1个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入与交点电容Cxy对应的电荷。在此,在双边检测型中,利用了在施加于Y电极的脉冲的上升沿和下降沿的每一个处存在电荷的移动以及其移动方向相反。
在比施加于Y电极的脉冲的上升沿(时刻t=0.5)前,闭合第一开关电容电路11的开关S2,闭合开关CFA1和CFA2,断开开关CFB1和CFB2。在时刻t=0.5,与施加于Y电极的脉冲的上升相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到积分电容Cs1。接下来,在比施加于Y电极的脉冲的下降沿(时刻t=1.0)前,断开开关CFA1和CFA2,闭合开关CFB1和CFB2,由此,使相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系反转(积分电容Cs1的极性被反转)。在时刻t=1.0,与施加于Y电极的脉冲的下降相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到经反转的积分电容Cs1,被累积加法计算到在上升沿转送的电荷。开关S41在时刻t=0.5~1期间闭合,将输出VOUT1转送到采样保持电容Csh1。保持在采样保持电容Csh1的第一开关电容电路11的输出通过开关S42在时刻t=1输入到第二开关电容电路12。累积于积分电容Cs1的电荷在被转送到采样保持电容Csh1之后,通过开关S1被放电并初始化。这以后,输入到Y电极的1个脉冲所对应的信号电荷进行在上升和下降两个沿处被检测的电荷量的绝对值加法计算,按每1个脉冲输出到VOUT1,被转送到采样保持电容Csh1并保持。第一开关电容电路11作为将输入的电荷Q变换为电压V的变换电路而工作。将与施加于Y电极的脉冲同步地周期性地输入到PX1端子的电荷变换为电压VOUT,按每1个脉冲输出到采样保持电容Csh1。
后级的第二开关电容电路12和积分电路13的工作与引用10说明的第二工作模式(单边检测型QV变换+IIR+积分电路)相同,因此省略了说明。
第五工作模式(双边检测型QV变换+IIR+积分电路)与第二工作模式相比较输入到初级的QV变换电路的信号电荷的量变为2倍,因此,能提高触摸检测的灵敏度。
<第六工作模式(仅双边检测型积分器)>
在第六工作模式中,与第三工作模式同样地,使第一开关电容电路11作为积分电路工作,使第二开关电容电路12和积分电路13停止,将第一开关电容电路11的输出VOUT1输出为检测电路301的输出,但使第一开关电容电路11作为双边检测型的积分电路工作。
图15是表示第六工作模式(仅双边检测型积分器)的工作例的时间图。与图13、14同样地,在横轴以任意单位(a.u.)示出时刻,在纵轴方向从上起示出了向Y电极施加脉冲的信号(TX1和TX2)和控制包括上述的开关CFA1、CFA2、CFB1、CFB2的各开关的接通/关断的信号。如引用图6说明的那样,向Y电极依次施加了多个脉冲,但在图15中与图11同样地示出了其一部分。从时刻t=0.5起向Y1电极施加了16个脉冲,从时刻t=16.5起向Y2电极施加的16个脉冲之中6个被图示。当向Y电极施加脉冲时,从X电极向检测电路10_1的输入端子PX1输入与交点电容Cxy对应的电荷。在此,在双边检测型中,利用了在向Y电极施加的脉冲的上升沿和下降沿的每一个处存在电荷的移动以及其移动方向相反。
在比施加于Y电极的脉冲的上升沿前(时刻t=0.5-α),闭合第一开关电容电路11的开关S2,闭合开关CFA1和CFA2,断开开关CFB1和CFB2。在时刻t=0.5,与施加于Y电极的脉冲的上升相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到积分电容Cs1。接下来,在比施加于Y电极的脉冲的下降沿前(时刻t=1.0-α),断开开关CFA1和CFA2,闭合开关CFB1和CFB2,由此,相对于运算放大器AMPit1的积分电容Cs1的连接关系被反转(积分电容Cs1的极性被反转)。在时刻t=1.0,与施加于Y电极的脉冲的下降相应地发生的从X电极输入的信号电荷被转送到经反转的积分电容Cs1,被累积加法计算到在上升沿转送的电荷。以后同样地,重复与施加于Y电极的脉冲的上升沿(时刻t=1.5、t=2.5、t=3.5、…、15.5)同步地(比沿前)闭合开关CFA1和CFA2并断开开关CFB1和CFB2、与下降沿(时刻t=2、3、4、…、16)同步地(比沿前)断开开关CFA1和CFA2并闭合开关CFB1和CFB2的控制。与施加于Y电极的脉冲的上升和下降相应地发生的从X电极输入的信号电荷的移动方向在上升和下降处反转。从X电极输入的信号电荷在脉冲的两个沿处被检测,在积分电容Cs1以绝对值进行累积加法计算,输出到VOUT1。开关S1周期性地放电累积于积分电容Cs1的电荷。输出VOUT1经由开关SITG和开关S4保持于采样保持电容CSH。第二开关电容电路12和积分电路13停止,特别地,积分电路13的运算放大器AMPit3的输出被控制为高阻抗。
如上所述,在第六工作模式中,也与第三工作模式同样地,第一开关电容电路11作为积分电路工作,使第二开关电容电路12和积分电路13旁路,直接连接到采样保持电路14。在第六工作模式中,与第三工作模式相比较,输入到作为积分电路工作的第一开关电容电路11的信号电荷的量变为2倍,因此,能提高触摸检测的灵敏度。
以上基于实施方式具体性地说明了由本发明人完成的发明,但本发明不限定于此,当然在不偏离其主旨的范围中能进行各种变更。
例如,显示面板(DP)2可以是液晶显示面板、有机EL显示面板、其他任何方式的显示面板。此外,在液晶显示面板的情况下,既可以是非晶质硅型,也可以是低温聚硅型。
附图标记的说明
1:触摸面板(TP);
2:显示面板(DP);
3:触摸面板控制器(TPC);
4:显示面板控制器(DPC);
5:辅处理器(SMPU);
6:主处理器(HMPU);
10:检测电路;
11、12:开关电容电路;
13:积分电路;
14:采样保持电路;
30:驱动放大器;
Y1~YM:驱动电极(Y电极);
X1~XN:检测电极(X电极);
G1~G640:栅极电极;
D1~D1440:漏极电极;
100:显示及输入装置(电子设备);
101、102:半导体装置;
300:驱动电路(YDRV);
301:检测电路(SENS);
302:采样保持电路(SH);
303:选择器(SLCT);
304:模拟/数字变换电路(ADC);
305:RAM;
306:总线接口电路(BIF);
308:顺序控制电路(SQENC);
320:控制寄存器(CREG);
Csig1~Csig7:控制信号;
VHSP:X电极的初始化电压(预充电电压);
Cxy:交点电容(互电容);
PX1~PXN:向检测电极X1~XN的连接端子;
AMPit:运算放大器;
Cs1、Cs2a、Cs2b、Cs3:积分电容;
Csh、Csh1、Csh2:采样保持电容;
S1~S5、S6_RX1~RXm、S12~S14、S41~S44、SITG:开关;
CF1、CF2、CFA1、CFA2、CFB1、CFB2:切换开关。