JP2011013996A - Driver circuit for touch panel and display panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、重ねられたタッチパネル及びディスプレイパネルを駆動するドライバ回路に関し、例えば携帯端末のタッチセンサ機能つき液晶ディスプレイを駆動制御する半導体デバイスに適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a driver circuit for driving an overlapped touch panel and a display panel, and relates to a technique effective when applied to, for example, a semiconductor device that drives and controls a liquid crystal display with a touch sensor function of a portable terminal.
近年バッテリ動作の情報機器、携帯電話などに液晶ディスプレイが搭載されている。これらのディスプレイにはタッチパネル機能が装備される傾向にあり、年々増加している。タッチパネルの方式はいくつか存在し、大きくは抵抗型、静電容量型、インセル型（ＭＯＳセンサ方式）などが代表的となっている。タッチパネルはディスプレイパネル上、またはディスプレイパネルの表示ピクセル横などに接触を検知する仕掛けを持つ。この仕掛けのほとんどは電気信号としてタッチパネルコントローラに状態を通知することとなり、同じく電気信号で駆動されている液晶ディスプレイ部の信号変化に大きく影響を受ける。影響の１つは液晶ディスプレイの放出する放射ノイズで、ディスプレイ内のコモン電極、ドレイン線の動作がタッチパネルの検知信号にクロスカップリングノイズを引き起こす。これらのノイズを対策する技術として下記特許文献に記載がある。 In recent years, liquid crystal displays are mounted on battery-operated information devices and mobile phones. These displays tend to be equipped with touch panel functions and are increasing year by year. There are several types of touch panels, and typically, a resistance type, a capacitance type, an in-cell type (MOS sensor type), etc. are representative. The touch panel has a mechanism for detecting contact on the display panel or on the side of the display pixel of the display panel. Most of these devices notify the touch panel controller of the state as an electric signal, and are greatly affected by the signal change of the liquid crystal display unit that is also driven by the electric signal. One of the effects is radiation noise emitted from the liquid crystal display, and the operation of the common electrode and drain line in the display causes cross coupling noise in the detection signal of the touch panel. The following patent document describes a technique for countering these noises.
特許文献１においては、液晶ディスプレイ駆動信号の変化タイミングを外してタッチパネル出力信号のサンプリングを行い、液晶ディスプレイ起因のノイズを回避させることで、サンプリング精度を向上する技術が述べられている。
特許文献２においては、ノイズを含んだタッチパネル出力アナログ信号からフィルタによりノイズ成分を抽出し、もとのアナログ信号から減算することでノイズ成分のキャンセルを行う技術が述べられている。
In
特許文献１の方式では、要求されるＡ／Ｄ変換のサンプリング周期がノイズ発生源の周期と同等の場合に、サンプリングタイミングの変更やサンプリング周期の調整が破綻する可能性がある。特に液晶パネルのノイズ源はコモン電極以外にも考えられ、複数のノイズ発生周期が生じる可能性が高く、十分なノイズ回避ができるように調整することが難しいと考えられる。
In the method of
特許文献２では、キャンセルするためのノイズ成分を取り出すフィルタの設計がノイズの周波数特性に依存する。フィルタでノイズのみを分離可能であれば効果が期待できるが、ノイズ分離がうまくいかない場合は、原信号も弱める副作用が発生すると考えられる。また、フィルタは対象となる液晶パネルの構造に大きく依存し、パネル毎にフィルタの最適化、または再設計が必要となると考えられる。さらに、ノイズ強度の製品個体差が大きい場合もフィルタ設計を困難にする可能性がある。
In
本発明の目的は、タッチパネル及びディスプレイパネルの特性や構成に制限されることなく、ディスプレイパネルの駆動信号による影響によってタッチパネルの検出精度が低下する事態を容易に抑制することができる、タッチパネル及びディスプレイパネル用のドライバ回路を提供することにある。 The object of the present invention is not limited to the characteristics and configuration of the touch panel and the display panel, and can easily suppress a situation where the detection accuracy of the touch panel is lowered due to the influence of the drive signal of the display panel. It is to provide a driver circuit for use.
本発明の前記並びにその他の目的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。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明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。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
すなわち、タッチパネルとディスプレイパネルを駆動するドライバ回路において、表示タイミング信号によるディスプレイパネルの表示タイミングに同期してタッチパネル駆動制御部がタッチパネルを動作させ検出タイミング信号に同期して検出データを取得する。このとき、その検出タイミング信号による検出タイミングに対応する補正データを表示タイミング信号に同期して補正データテーブルから取得し、取得した補正データを用いて補正回路が検出データの補正を行う。 That is, in the driver circuit that drives the touch panel and the display panel, the touch panel drive control unit operates the touch panel in synchronization with the display timing of the display panel by the display timing signal and acquires detection data in synchronization with the detection timing signal. At this time, the correction data corresponding to the detection timing by the detection timing signal is acquired from the correction data table in synchronization with the display timing signal, and the correction circuit corrects the detection data using the acquired correction data.
表示タイミングに同期してタッチパネルを動作させ、それによって生ずるノイズ成分を相殺するように制御するから、制御が簡単であり、タッチパネルの検出精度の低下が抑制される。ドライバ回路で駆動するタッチパネルとディスプレイパネルに応じた補正データを補正データテーブルに格納しておけばよい。 Since the touch panel is operated in synchronization with the display timing and control is performed so as to cancel the noise component generated thereby, the control is simple, and a decrease in the detection accuracy of the touch panel is suppressed. The correction data corresponding to the touch panel and display panel driven by the driver circuit may be stored in the correction data table.
本願において開示される発明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。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、タッチパネル及びディスプレイパネルの特性や構成に制限されることなく、ディスプレイパネルの駆動信号による影響によってタッチパネルの検出精度が低下する事態を容易に抑制することができる。 That is, without being limited to the characteristics and configuration of the touch panel and the display panel, it is possible to easily suppress a situation where the detection accuracy of the touch panel is lowered due to the influence of the display panel drive signal.
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な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. First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. Reference numerals in the drawings referred to in parentheses in the outline description of the representative embodiments merely exemplify what are included in the concept of the components to which the reference numerals are attached.
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るドライバ回路（１０１，１０１Ａ）は、タッチパネル(１０２)とディスプレイパネル(１０３)を駆動する回路であって、表示タイミング信号(１１７)に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部（１１３，１１４，１１５）と、前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させ検出タイミング信号(１１９)に同期して検出データを得るタッチパネル駆動制御部と、前記検出タイミング信号による検出タイミングに対応する補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する補正データテーブル（１０９）と、前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データを補正する補正回路（１３０，１３１）と、を有する。タッチパネル駆動制御部は、例えば、前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させタッチパネルの時定数に応じて変化する電圧レベルの検出データ(１２２)を検出タイミング信号に同期して得る。 [1] A driver circuit (101, 101A) according to a typical embodiment of the present invention is a circuit for driving a touch panel (102) and a display panel (103), and is synchronized with a display timing signal (117). And a display drive controller (113, 114, 115) for driving and controlling the display panel, and touch panel drive control for operating the touch panel in synchronization with the display timing signal and obtaining detection data in synchronization with the detection timing signal (119). The correction data table (109) for outputting the correction data corresponding to the detection timing by the detection timing signal in synchronization with the display timing signal, and the detection using the correction data read from the correction data table. And a correction circuit (130, 131) for correcting data. For example, the touch panel drive control unit operates the touch panel in synchronization with the display timing signal, and obtains detection data (122) at a voltage level that changes according to the time constant of the touch panel in synchronization with the detection timing signal.
表示タイミングに同期してタッチパネルを動作させ、それによって生ずるノイズ成分を相殺するように制御するから、制御が簡単であって、ディスプレイパネルの駆動信号による影響によってタッチパネルの検出精度の低下を確実に抑制することができる。 The touch panel is operated in synchronization with the display timing, and the control is performed so as to cancel out the noise component generated by the touch panel. Therefore, the control is simple and the deterioration of the detection accuracy of the touch panel is surely suppressed by the influence of the display panel drive signal. can do.
また、ドライバ回路で駆動するタッチパネルとディスプレイパネルに応じた補正データを補正データテーブルに格納すれば種々のタッチパネルとディスプレイパネルに容易に対応することができる。 Further, if correction data corresponding to the touch panel and display panel driven by the driver circuit is stored in the correction data table, various touch panels and display panels can be easily handled.
〔２〕項１のドライバ回路において、例えば前記補正データテーブルは複数の補正データの記憶領域を有する。前記複数の補正データは、タッチパネルの検出動作が開始されてから順次検出タイミングをずらしながら得られる複数の検出データに関するノイズ量を順次保持したデータである。前記補正データテーブルは、前記表示タイミング信号による表示タイミングから前記検出タイミング信号による検出タイミングまでのインターバルをアドレスオフセットとして考慮した補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する。
[2] In the driver circuit according to
表示タイミングに同期して動作されたタッチパネルから検出タイミング信号に同期して検出データが取得されるが、その検出タイミングに重畳されたノイズをキャンセルする補正データは、前記表示タイミング信号による表示タイミングから前記検出タイミング信号による検出タイミングまでのインターバルをアドレスオフセットとして考慮して補正データテーブルから読み出されるから、上記インターバルを直接把握して、ピンポイントで補正データを用意することは要求されない。 Detection data is acquired in synchronization with the detection timing signal from the touch panel operated in synchronization with the display timing. Correction data for canceling noise superimposed on the detection timing is obtained from the display timing based on the display timing signal. Since the interval up to the detection timing by the detection timing signal is considered as an address offset and is read from the correction data table, it is not required to directly grasp the interval and prepare correction data pinpoint.
〔３〕項1又は２のドライバ回路において、例えば補正回路(１３１)は検出データから補正データを減算する。
[3] In the driver circuit of
〔４〕項1乃至３の何れかのドライバ回路は、例えば前記補正データテーブル（ＰＴＮＤ１，ＰＴＮＤ２）を複数個有し、ディスプレイパネルの種類に応じて前記複数個の補正データテーブルの中から一つを選択する第１選択データが設定される第１記憶回路（１０６）を有する。駆動対象とするディスプレイパネルの種類に応じた第１選択データを第１記憶回路に設定することによりそれに対応する補正データを容易に用いることができるようになる。
[4] The driver circuit according to any one of
〔５〕項４のドライバ回路において、例えば前記第１記憶回路はドライバ回路の外部から第1選択データの設定が可能にされる。
[5] In the driver circuit according to
〔６〕項1乃至５の何れかのドライバ回路は、例えば前記補正データテーブル（ＰＴＮＤ１，ＰＴＮＤ２）を複数個有し、前記タッチパネルの種類に応じて前記複数個の補正データテーブルの中から一つを選択する第２選択データが設定される第２記憶回路(１０７)を有する。駆動対象とするタッチパネルの種類に応じた第２選択データを第２記憶回路に設定することによりそれに対応する補正データを容易に用いることができるようになる。
[6] The driver circuit according to any one of
〔７〕項６のドライバ回路において、例えば前記第２記憶回路はドライバ回路の外部から選択データの設定が可能にされる。 [7] In the driver circuit of item 6, for example, the second memory circuit can set selection data from the outside of the driver circuit.
〔８〕項1乃至７の何れかのドライバ回路は、例えば前記補正データテーブルから読み出された補正データを補正するトリミングデータを格納する第３記憶回路(１０８)を有し、前記補正回路には前記トリミングデータで補正された補正データが供給される。
[8] The driver circuit according to any one of
〔９〕項８のドライバ回路において、前記第３記憶回路はドライバ回路の外部からトリミングデータの設定が可能にされる。
[9] In the driver circuit of
〔１０〕本発明の別の実施の形態に係るドライバ回路は、タッチパネルとディスプレイパネルを駆動するドライバ回路であって、表示タイミング信号に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部と、前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させ検出タイミング信号に同期して検出データを得るタッチパネル駆動制御部と、前記検出タイミング信号による検出タイミングに対応する補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する補正データテーブルと、前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データを補正する補正回路と、前記補正データテーブルに格納する補正データを生成する補正データ生成部（１３０１）と、を有する。これにより制御対象とするタッチパネル及びディスプレイパネルの特性に応じた補正データを自立的に取得できるから、どのような特性のタッチパネル及びディスプレイパネルにも容易に対応することが可能になる。 [10] A driver circuit according to another embodiment of the present invention is a driver circuit for driving a touch panel and a display panel, the display drive control unit for driving and controlling the display panel in synchronization with a display timing signal, A touch panel drive controller that operates the touch panel in synchronization with a display timing signal and obtains detection data in synchronization with the detection timing signal, and correction data corresponding to the detection timing by the detection timing signal in synchronization with the display timing signal A correction data table to be output, a correction circuit that corrects the detection data using the correction data read from the correction data table, and a correction data generation unit (1301) that generates correction data to be stored in the correction data table And having. As a result, correction data corresponding to the characteristics of the touch panel and display panel to be controlled can be acquired autonomously, so that it is possible to easily handle any type of touch panel and display panel.
〔１１〕項１０のドライバ回路において、例えば前記補正データ生成部は、キャリブレーション動作の指示に応答して、前記表示駆動制御部の非活性状態でタッチパネル駆動制御部を動作させて第１の検出データ（１２２Ｆ）を取得し、次いで、表示駆動制御部の活性状態でタッチパネル駆動制御部を動作させて検出データを取得する動作を前記表示タイミング信号に同期する所定のタイミングで行って複数の第２の検出データ（１２２Ａ）を取得し、前記第１の検出データに対する夫々の第２の検出データとの差分に基づいて補正データを生成し、当該補正データを前記所定のタイミングと関連させて前記補正データテーブルに格納する補正データ生成処理を、前記所定のタイミングを変えながら複数回繰り返す。 [11] In the driver circuit according to item 10, for example, the correction data generation unit operates the touch panel drive control unit in an inactive state of the display drive control unit in response to an instruction for a calibration operation, and performs first detection. The data (122F) is acquired, and then the operation of acquiring the detection data by operating the touch panel drive control unit in the active state of the display drive control unit is performed at a predetermined timing synchronized with the display timing signal. Detection data (122A) is obtained, correction data is generated based on the difference between the first detection data and each of the second detection data, and the correction data is associated with the predetermined timing to perform the correction. The correction data generation process stored in the data table is repeated a plurality of times while changing the predetermined timing.
〔１２〕項１１のドライバ回路において、前記補正データ生成部は、前記第１の検出データに対する夫々の第２の検出データとの差分を平均して前記補正データを生成する。補正データの生成誤差を低減することが可能になる。 [12] In the driver circuit of item 11, the correction data generation unit generates the correction data by averaging differences between the first detection data and the respective second detection data. Correction data generation errors can be reduced.
〔１３〕項１２のドライバ回路は、タッチパネル駆動制御部で得られた検出データからタッチパネルの座標を演算する座標演算回路（１１０）を更に有し、例えば前記補正データ生成部は、補正データ生成処理毎に、夫々の第２の検出データに対する前記第１の検出データとの差分及びそれらを平均して得られた補正データに基づいて標準偏差を算出し、この標準偏差の大小に基づいてヒステリシス値を演算して前記座標演算回路に与える。前記座標演算回路は、前記タッチパネル駆動制御部で得られた検出データからタッチパネルの座標を演算するとき当該検出データの変化に対する感度が前記ヒステリシス値によって制御される。標準偏差を用いて補正データの生成誤差を検出データの変化に対する座標演算における感度に反映するとことにより、補正データの精度の高低を座標演算回路による座標演算に反映するこができ、この点において、タッチセンサによる検出精度を更に向上させることができる。
[13] The driver circuit according to
〔１４〕請求項１０乃至１３の何れかのドライバ回路において、例えば前記補正データテーブルは、前記表示タイミング信号による表示タイミングから前記検出タイミング信号による検出タイミングまでのインターバルをアドレスオフセットとして考慮して補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する。 [14] In the driver circuit according to any one of [10] to [13], for example, the correction data table includes correction data in consideration of an interval from a display timing based on the display timing signal to a detection timing based on the detection timing signal as an address offset. Is output in synchronization with the display timing signal.
〔１５〕本発明の更に別の実施の形態に係るドライバ回路は、タッチパネルとディスプレイパネルを駆動するドライバ回路であって、表示タイミング信号に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部と、前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させタッチパネルの時定数に応じて変化する時間の検出データを前記表示タイミングに同期して得るタッチパネル駆動制御部と、前記検出タイミング信号によるタイミングに対応する補正データ（１２０Ａ）を前記タイミング信号に同期して出力する補正データテーブル（１０９Ａ）と、前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データ（１２２Ｂ）を補正する補正回路（１２０１，１２０３，１２０４）と、を有する。前記補正回路は、前記所定の時定数を決める抵抗値の逆数と、前記時定数で決まる減衰率を考慮し前記補正データをパラメータとして演算された比率データとを、前記検出データに乗算して補正を行う。タッチパネルの時定数に応じて変化する時間を検出データとして計測する形式においても、表示タイミングに同期してタッチパネルを動作させ、それによって生ずるノイズ成分を相殺するように制御するから、制御が簡単であって、ディスプレイパネルの駆動信号による影響によってタッチパネルの検出精度の低下を確実に抑制することができる。また、ドライバ回路で駆動するタッチパネルとディスプレイパネルに応じた補正データを補正データテーブルに格納すれば種々のタッチパネルとディスプレイパネルに容易に対応することができる。 [15] A driver circuit according to still another embodiment of the present invention is a driver circuit that drives a touch panel and a display panel, and a display drive control unit that drives and controls the display panel in synchronization with a display timing signal; A touch panel drive control unit that operates the touch panel in synchronization with the display timing signal to obtain detection data of a time that changes in accordance with a time constant of the touch panel in synchronization with the display timing, and corresponds to a timing by the detection timing signal A correction data table (109A) for outputting correction data (120A) in synchronization with the timing signal, and a correction circuit (1201) for correcting the detection data (122B) using the correction data read from the correction data table. 1203, 1204). The correction circuit multiplies the detection data by a reciprocal of a resistance value that determines the predetermined time constant and a ratio data calculated using the correction data as a parameter in consideration of an attenuation rate determined by the time constant. I do. Even in a format in which the time varying according to the time constant of the touch panel is measured as detection data, the touch panel is operated in synchronization with the display timing, and control is performed so as to cancel the noise component generated thereby, so the control is simple. Thus, it is possible to reliably suppress a decrease in detection accuracy of the touch panel due to the influence of the display panel drive signal. Further, if correction data corresponding to the touch panel and display panel driven by the driver circuit is stored in the correction data table, various touch panels and display panels can be easily handled.
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
2. Details of Embodiments Embodiments will be further described in detail.
《実施の形態１》
図１には本発明に係るドライバ回路の一実施の形態であるドライバＬＳＩが例示される。同図に示されるドライバＬＳＩ１は公知の相補型ＭＯＳ集積回路製造技術などによって単結晶シリコンのような１個の半導体基板に形成される。このドライバＬＳＩ１０１は制御プロセッサ２からシステムバス１１６を介して与えられるコマンドやデータに従って液晶ディスプレイパネル１０３の表示制御とタッチパネル１０２の接触位置検知制御を行い、例えば携帯電話などの携帯端末に適用される。特に図示はしないが、システムバス１１６にはメモリ、アナログフロントエンド、画像処理アクセラレータなどが接続されている。
FIG. 1 illustrates a driver LSI which is an embodiment of a driver circuit according to the present invention. The
ドライバＬＳＩ１０１はシステムインタフェース１０５を介してシステムバス１１６に接続され、液晶ディスプレイパネル１０３を駆動制御する表示駆動制御部として、特に制限されないが、フレームメモリ１１４、液晶タイミング生成部１１３、及び液晶表示データ生成部１１５を有し、また、前記タッチパネル１０２を動作させ検出データを得るタッチパネル駆動制御部としてタッチパネルタイミング生成部１１２、Ａ／Ｄ変換回路１１１、及びＡ／Ｄ変換回路１１１の出力に基づいてタッチパネル１０２に対する接触位置の座標を演算する座標計算回路１１０を有する。
The
前記タッチパネル１０２は液晶ディスプレイパネル１０３に重ねて配置されており、液晶ディスプレイパネル１０３の駆動信号がノイズとしてタッチパネルの検出信号に重畳されることになる。重畳されたノイズをキャンセル可能にするために、液晶ディスプレイパネル１０３の駆動に用いる表示タイミング信号の内の一つの表示タイミング信号１１７に同期してタッチパネルタイミング生成部１１２がタッチパネル１０２を動作させ、これによって、Ａ／Ｄ変換回路１１１が検出タイミング信号１１９に同期して検出データ１２２を生成する。更に、前記検出タイミング信号１１９による検出タイミングに対応する補正データを前記表示タイミング信号１１７に同期して出力するノイズキャンセルパターンテーブル１０９が設けられる。ノイズキャンセルパターンテーブル１０９から読み出された補正データ１２０に第３記憶回路としてのパターン強調レジスタ１０８が保有するトリミングデータ１２１を乗算回路１３０が乗算し、Ａ／Ｄ変換回路１１１から出力される検出データ１２２からその乗算結果を減算回路１３１が減算する。ノイズキャンセルパターンテーブル１０９は複数の補正データテーブルを備える。何れの補正データテーブルを用いるは、前記液晶ディスプレイパネル１０３の種類に応じて前記複数個の補正データテーブルの中からどれを選ぶかを示す第１選択データが設定される第１記憶回路としてのディスプレイパネルの構造指示レジスタ１０６による指定と、前記タッチパネル１０２の種類に応じて前記複数個の補正データテーブルの中からどれを選ぶかを示す第２選択データが設定される第２記憶回路としてのタッチパネルの構造指示レジスタ１０７による指定と、に基づいて行われる。レジスタ１０６，１０７，１０８の設定は制御プロセッサ１０４がシステムインタフェース１０５を介して行う。
The
ドライバＬＳＩ１０１は、制御プロセッサ１０４からの制御および表示データを受信し、液晶ディスプレイパネル１０３への表示を行うと同時に、タッチパネル１０２を制御しタッチパネルへの指などの接触情報を取得し、これをもとに接触座標を座標計算回路１１０で計算し、制御プロセッサ１０４へ送信する。タッチパネル１０２は、液晶ディスプレイパネル１０３の表面に装着されタッチパネル１０２への接触情報を取得してドライバＬＳＩ１０１に出力する。１３５はタッチパネルタイミング生成部１１２がタッチパネル１０２に与える駆動制御信号である。液晶ディスプレイパネル１０３は、液晶タイミング生成部１１３で生成される各種駆動タイミング信号１３６と液晶表示データ生成部１１５から出力される表示駆動データを受け取って表示を行う。この際、液晶ディスプレイパネル１０３の表面に装着されているタッチパネル１０２の内部にノイズを誘発する。制御プロセッサ１０４は、ドライバＬＳＩ１０１を介してタッチパネル１０２と液晶ディスプレイパネル１０３を制御し、液晶ディスプレイパネル１０３への画像表示を制御しながら、タッチパネル１０２から接触位置情報を取得する。これらの制御を行うことで、制御プロセッサ１０４が組み込まれているシステムのＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インタフェース）を実現し、接触位置情報によってＧＵＩによる操作を検出する。
The
システムインタフェース１０５は、システムバス１１６を介して受信される制御プロセッサ１０４からの各種制御情報をドライバＬＳＩ１０１に配置されている１０６，１０７，１０８、１１２，１１３，１１５の各回路における内部レジスタに格納する。また、システムインタフェース１０５は、液晶ディスプレイパネル１０３に表示するデータを受信し、フレームメモリ１１４に格納する。さらに、システムインタフェース１０５は、タッチパネル１０２からの信号を元に座標計算回路１１０で算出した接触位置の座標情報を読み出し、制御プロセッサ１０４に返信する。
The
液晶ディスプレイパネルの構造指示レジスタ１０６、タッチパネルの構造指示レジスタ１０７は、ドライバＬＳＩ１０１が駆動するタッチパネル１０２と液晶ディスプレイパネル１０３の構造を指標するための情報を格納する。これらの情報は、タッチパネル１０２と液晶ディスプレイパネル１０３の構造に応ずるノイズパターンの補正データテーブルをノイズキャンセルパターンテーブル１０９で選択するために使用される。パターン強度調整レジスタ１０８は、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９で選択されたノイズキャンセルパターンにおける補正データ１２０の強度を調整するトリミングデータを格納する。強度はタッチパネル１０２と液晶ディスプレイパネル１０３の構造だけではなく、製造時の個体によってもばらつくため、製造出荷時に強度調整を行うように構成するものである。ノイズキャンセルパターンテーブル１０９は、構造指示レジスタ１０９，１０８で選択されるノイズキャンセルパターンの中から、例えば垂直同期信号のような表示タイミング信号１１７に同期して検出タイミング信号１１９による検出タイミングに応ずる補正データ１２０を選択して出力し、補正データ１２０にはパターン強度調整レジスタ１０８から出力されるトリミングデータ１２１が乗算され、この乗算結果はＡ／Ｄ変換回路１１１による検出データ１２２から減算され、これによって、検出データ１２２に重畳されているノイズがキャンセルされ、座標計算回路１１０へ供給される。
The
座標計算回路１１０は、前記のノイズがキャンセルされた検出データを受信し、これに基づいて、タッチパネル１０２上で接触された位置の２次元座標を演算し、演算結果がシステムインタフェース１０５を経由して制御プロセッサ１０４へ与えられる。Ａ／Ｄ変換回路１１１はタッチパネル１０２から受信した信号の強度をディジタ値に変換し、減算回路１３１に出力する。その変換動作タイミングは検出タイミング信号１１９によって制御される。タッチパネルタイミング生成部１１２は、タッチパネル１０２を駆動する駆動を生成すると共にＡ／Ｄ変換回路１１１の検出タイミングを生成する。このタイミングの生成に表示タイミング信号１１７を使用することによりＡ／Ｄ変換回路１１１の変換動作タイミングを液晶表示動作に同期させ、また、Ａ／Ｄ変換回路１１１の後段で用いるノイズキャンセルパターンにおける補正データの選択タイミングの生成にも表示タイミング信号１１７を用いることで、液晶ディスプレイパネル１０３の動作に起因してタッチパネル１０２の重畳されるノイズの除去が可能となる。
The coordinate
液晶タイミング生成部１１３は液晶を駆動するための信号、たとえばコモン電極信号、ゲート電極信号等を生成している。コモン電極信号は垂直同期信号に同期して変化され、ゲート電極信号は水平同期信号に同期して変化され、それらの変化がタッチパネル１０２の検出ノードに影響を与えるとき、検出ノードにそのタイミングに同期して周期的なノイズが重畳されることになる。垂直同期信号や水平同期信号などの表示タイミング信号のうち、上記ノイズを誘起すると考えられる信号を表示タイミング信号１１７としてタッチパネル正西部１１２及びノイズキャンセルパターンテーブル１０９に与えられる。
The liquid
フレームメモリ１１４は、液晶に表示するデータを１画面分保持し、その保持データは液晶ディスプレイパネル１０３への書き込みタイミングに同期して液晶表示データ生成部１１５によって読み出される。液晶表示データ生成部１１５は液晶タイミング生成部１１３と同期してフレームメモリ１１４から表示データを読み出し、液晶ディスプレイパネル１０３のドレイン線（データ線）電圧を生成し液晶パネルを駆動する。
The
上記構成を備えるドライバＬＳＩ１０１２は異化のように動作される。まずの液晶タイミング生成部１１３は液晶ディスプレイパネル１０３の表示に必要となる信号を生成し、液晶ディスプレイパネル１０３を駆動する。これに連動して液晶表示データ生成部１１５はフレームメモリ１１４から表示データを読み出し、液晶ディスプレイパネル１０３のドレイン線を駆動する。これらの動作により、液晶ディスプレイパネル１０３に画像が表示される。この表示動作に同期して液晶タイミング生成部１１３によって生成される表示タイミング信号１１７に同期してタッチパネルタイミング生成部１１２が動作され、これによってタッチパネル１０２を駆動され、タッチパネル１０２による検出信号がＡ／Ｄ変換回路１１１に供給される。Ａ／Ｄ変換回路１１１はその検出信号をディジタル信号に変換して検出データ１２２を得る。表示タイミング信号１１７は、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９にも供給され、これを受けたノイズキャンセルパターンテーブル１０９は構造指示レジスタ１０６，１０７の値にしたがって選択したノイズキャンセルパターンの中から、検出タイミング信号１１９に同期する検出タイミングに対応する補正データ１２０を選択して乗算回路１３０に出力する。乗算回路１３は補正データ１２０とパターン強度調整レジスタ１０８からのトリミングデータ１２１とを乗算し、ノイズキャンセル値を算出する。算出されたノイズキャンセル値は減算回路１３１によりＡ／Ｄ変換回路１１１からの検出データ１２２値から減算され、ノイズキャンセル後のデータが座標演算回路１１０に供給される。座標計算回路１１０はタッチパネルの接触位置座標を算出し、その結果はシステムインタフェース１０５を経由して制御プロセッサ１０４に与えられる。これにより、液晶ディスプレイパネル１０３の表示動作に連動したタッチパネル１０２の動作を実現することで、この液晶ディスプレイパネル１０３の表示動作に起因してタッチパネルに１０２に重畳されたノイズをキャンセルすることが可能となる。
The driver LSI 1012 having the above configuration is operated like catabolism. First, the liquid crystal
以下では、以上の説明を踏まえて、タッチパネルの接触検出方式を具体的に例示して前記ノイズの重畳原因とノイズパターンについて説明する。 In the following, based on the above description, the touch detection method of the touch panel will be specifically exemplified to explain the cause of noise superposition and the noise pattern.
図２にはタッチパネル１０２の一つの接触検出方式が例示される。ここでは、タッチパネル１０２への接触による静電容量の変化を検出する方式を一例として示す。図中２０１で示される検出容量Ｃｓはタッチパネル１０２の内部に形成した電極の容量であり、絶縁された表面への指などの接触により容量が変化する。２０２で示される参照容量Ｃｒはコンデンサなどを使用した接触では変化しない固定容量であり、検出容量Ｃｓとの比率により検出電極２０４の電圧を決定する。参照容量Ｃｒが一定で検出容量Ｃｓのみが変化することで、検出電極２０４の電圧変化から検出容量Ｃｓ２０１の変化量を検知可能となる。検出を行わない期間はアナログスイッチ２０３が閉じられ、検出電極２０４の電圧がグランド電圧Ｖｓｓにリセットされ、検出開始時に開放され、これによって、検出電極２０４は容量Ｃｓ２０１と容量Ｃｒ２０２との比に従った電圧に安定する。電流制限抵抗２０５は、アナログスイッチ２０３の開閉により検出容量Ｃｓ２０１に入出する電流の流量を制限する。
FIG. 2 illustrates one contact detection method of the
上記構成による以下の検出動作が行われる。まず、非検出期間にアナログスイッチ２０３が閉じられ、検出電極２０４の電圧が接地レベルＶｓｓにリセットされる。次に検出期間に入りアナログスイッチ２０３が開き、検出電極２０４の電圧が検出容量Ｃｓ２０１と参照容量Ｃｒ２０２との比に従って分圧され、この電圧が十分に安定したタイミングでＡ／Ｄ変換回路１１１が検出電極２０４の電圧を取り込んで、ディジタ値に変換する。この後、非検出期間となり、以下同一の動作を繰り返す。
The following detection operation with the above configuration is performed. First, the
図３には図２の構成による検出動作のタイミングチャートが示される。２０６はアナログスイッチ２０３のコントロール信号の波形であり、ローの期間が非検出期間となりスイッチが閉じ、ハイレベルの期間は検出期間となりスイッチが開く。２０７、２０８は検出電極２０４の電圧波形であり、２０７は非接触時、２０８は接触時の波形を例示する。双方とも非検出期間には接地レベルＶｓｓに電圧が落ち、検出期間に電圧がV１、V２の値に変化する。V１、V２の値は接触による検出容量Ｃｓ２０１の容量変化によって生ずる。２０９、２１０はＡ／Ｄ変換回路１１１によるディジタ値への変換後の信号で、それぞれサンプリングポイントＳＭＰＲＰでの電圧を取り込みディジタ値への変換を行い出力している。
FIG. 3 shows a timing chart of the detection operation according to the configuration of FIG.
図４には図２で説明した接触検出回路と液晶ディスプレイパネル１０３との関係が例示される。この関係は例えば図６に例示される液晶パネルディスプレイパネル１０３とタッチパネル１０２の積層構造を一例とする。図６に示される構造は、表面より順次、電圧検出電極保護層１４０１、タッチパネル電極としての電圧検出電極２０４、液晶パネル保護層１４０３、コモン電極１４０４、上層ガラス１４０５、液晶封入層１４０６、下層ガラス１４０７、及びソース電極１４０８が積層された構造を有する。これらのうち、電圧検出電極２０４が影響を受ける層は、コモン電極１４０４とソース電極１４０８であるが、電圧検出電極２０４からの距離はソース電極１４０８に比べてコモン電極１４０４が非常に接近しているため、コモン電極１４０４からの影響が大きくなる。これに従って図４ではコモン電極１４０４から影響を受ける場合を一例とする。図４において、３０１は液晶パネルのコモン電極１４０４と電圧検出電極２０４との間のカップリング容量Ｃｃであり、３０２はコモン電極の電圧源を模式的に示す。液晶ディスプレイパネル１０３は焼きつき防止のため、一般的に交流駆動を行い、コモン電極１４０４も交流周期で電圧を反転させる。この電圧変化がカップリング容量Ｃｃ３０１を通じて電圧検出電極２０４の電圧に影響を与え、これがノイズとなり、コモン電極１４０４の状態により検出電圧に誤差を生じさせる。
FIG. 4 illustrates the relationship between the contact detection circuit described in FIG. 2 and the liquid
図５にはコモン電極１４０４が検出期間内に反転した場合の電圧変化をタイミングチャートによって示す。垂直同期信号のような表示タイミング信号１１７に同期した所定のタイミングでコモン電極１４０４の電圧波形３０３がローレベルからハイレベルに変化され、このとき、電圧検出電極２０４の波形が３０５で示される。波形３０４はコモン電極の波形３０３がローレベルのままであったとしたときの波形であり、これと比較すれば明らかなように、波形３０５はコモン電極の波形３０３が変化した時点で電圧が上昇される。波形３０４と波形３０５の差分ΔVが誤差となり、Ａ／Ｄ変換回路１１１の変換出力１２２には、サンプリングポイントＳＭＰＲＰ以降でΔVが重畳された値とされる。
FIG. 5 is a timing chart showing a voltage change when the
図７には図２で説明した接触検出回路と液晶ディスプレイパネル１０３との別の関係が例示される。この関係は例えば図９に例示される液晶パネルディスプレイパネル１０３とタッチパネル１０２の積層構造を一例とする。図６との相違点は、上層ガラス１４０５の上面に配置されていたコモン電極１４０４が下層ガラス１４０７の下面にソース電極１４０８と共に配置され、代わりにタッチパネル電極としての検出電極２０４の近傍に対向電極４０１を配置した構造を有する。
FIG. 7 illustrates another relationship between the touch detection circuit described in FIG. 2 and the liquid
図７に例示されるように対向電極４０１は接地電圧Ｖｓｓに接続されている。この液晶ディスプレイパネル１０３の構造は、電圧検出電極２０４とコモン電極１４０４との間に対向電極４０１が存在し、これにより、コモン電極１４０４の反転動作は、対向電極４０１をはさんだカップリング容量Ｃｃ４０２とカップリング容量Ｃｇ４０３とを通して電圧検出電極２０４に影響を与える。これにより、図８のタイミングチャートに例示されるように、コモン電極１４０４の変動の影響が電圧検出電極２０４に出現すると、その変化はその直後に対向電極４０１に吸収される。したがって、電圧の変動レベルは短時間で収束する。その場合の対向電極の電圧波形は４０４のようになり、コモン電極１４０４が反転するタイミング付近でΔVが重畳される。このタイミングがサンプリングポイントＳＭＰＬＰにされれば、検出データ１２２はΔVが重畳された値となる。
As illustrated in FIG. 7, the
図１０には図４と図７の夫々に着目したときのノイズキャンセルパターンテーブル１０９の一例が示される。ＰＴＮＤ１は図４の関係を持つタッチパネルと液晶ディスプレイパネルとを用いた場合におけるノイズキャンセルパターンデータを示し、ＰＴＮＤ２は図７の関係を持つタッチパネルと液晶ディスプレイパネルとを用いた場合におけるノイズキャンセルパターンデータを示す。夫々のパターンデータの並び順を示すタイミング値０〜ｎは、コモン電極反転を出力するタイミングを０として、所定の動作クロック信号のサイクル単位で１ずつ増加する値を例示的に示している。図１０に従えば、コモン電極反転を出力するタイミングは、表示タイミング信号１１７が示す垂直同期信号の変化タイミングを意味する。図１０における値ｍは、サンプルポイントＳＭＰＬＰにおけるタイミング値である。所定の動作クロック信号は例えば水平同期信号又はその分周周波数を有するクロック信号とされる。どのタイミング値の補正データを選択するかは、表示タイミング信号１１７の変化から検出タイミング信号１１９が変化されるまでの期間を、表示タイミング信号１１７の変化に基づいてノイズキャンセルパターンテーブル１０９が計数することにより、前記タイミング値を求め、そのタイミング値に対応する補正データを選択して乗算回路１３０に出力すればよい。表示タイミング信号１１７の変化から検出タイミング信号１１９が変化されるまでの期間は通常固定として考えればよいが、タッチパネル１０２や液晶ディスプレイ１０３の構造によって大きく変化させなければならないときは、制御プロセッサ１０４からのレジスタ設定に従って、前記所定の動作クロックサイクルの計数に用いるクロック信号の周波数を選択可能にしておけばよい。図１０の例ではノイズキャンセルパターンデータＰＴＮＤ１，ＰＴＮＤ２は夫々補正データテーブルを構成し、どれを選択するかは構造指定レジスタ１０６，１０７の設定値によって決定され、選択された補正データテーブルの中から選択する補正データは表示タイミング信号１１７に同期する計数動作によって検出タイミング信号１１９による検出タイミングに対応するタイミング値によって決定される。
FIG. 10 shows an example of the noise cancellation pattern table 109 when attention is paid to each of FIG. 4 and FIG. PTND1 indicates noise cancellation pattern data when the touch panel and the liquid crystal display panel having the relationship of FIG. 4 are used, and PTND2 indicates noise cancellation pattern data when the touch panel and the liquid crystal display panel having the relationship of FIG. 7 are used. Show. The timing values 0 to n indicating the arrangement order of the respective pattern data are exemplarily shown as values that are incremented by 1 for each cycle of a predetermined operation clock signal, with the timing of outputting the common electrode inversion being 0. According to FIG. 10, the timing at which the common electrode inversion is output means the change timing of the vertical synchronization signal indicated by the
以上より、液晶ディスプレイパネル１０３の表示動作に連動したタッチパネル１０２の動作を実現するから、この液晶ディスプレイパネル１０３の表示動作に起因してタッチパネルに１０２に重畳されたノイズを容易且つ確実にキャンセルすることができる。
As described above, since the operation of the
ドライバＬＳＩ１０１で駆動するタッチパネル１０２とディスプレイパネル１０３に応じた補正データを補正データテーブルＰＴＮＤ１，ＰＴＮＤ２に格納するので種々のタッチパネルとディスプレイパネルに容易に対応することができる。
Since correction data corresponding to the
表示タイミングに同期して動作されたタッチパネル１０２から検出タイミング信号１１９に同期して検出データ１２２が取得されるが、その検出タイミングに重畳されたノイズをキャンセルする補正データは、前記表示タイミング信号１１７による表示タイミングから前記検出タイミング信号１１９による検出タイミングまでのインターバルをアドレスオフセットとして考慮して補正データテーブルＰＴＮＤ１（ＰＴＮＤ２）から読み出されるから、上記インターバルを直接把握して、ピンポイントで補正データを用意することは要求されない。
《実施の形態２》
図１１にはノイズキャンセルパターンを自動生成する機能を追加したドライバＬＳＩ１０１Ａが例示される。図１１のドライバＬＳＩ１０１Ａは、図１に比べて、ノイズキャンセルパターンを自動生成するためのノイズパターン調整部１３０１が追加された。それに応じて構造指示レジスタ１０６，１０７が不要になり、固体差も自動生死柄されるノイズキャンセルパターンに反映されるようになるからパターン強度調整レジスタ１０８及び乗算回路１３０も不用にされる。
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FIG. 11 illustrates a
ノイズパターン調整部１３０１は、システムインタフェース１０５からの調整モードコマンドを受けて起動し、タッチパネルタイミング生成部１１２Ａ、液晶タイミング生成部１１３Ａ、及び液晶表示データ生成部１１５Ａを動作させて液晶ディスプレイパネル１０３を駆動し、これによりタッチパネル１０２に影響を与え、これをノイズパターンとして取り込み、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９に設定する値を算出し、これを前記テーブル１０９に書き込むように制御する。これにより、実施の形態１で説明した構造指示レジスタ１０６，１０７及びパターン強度調整レジスタ１０８を使用して明示的に調整していたノイズパターンテーブルを調整モードコマンドのみで設定可能とする。尚、タッチパネルタイミング生成部１１２Ａ、液晶タイミング生成部１１３Ａ、及び液晶表示データ生成部１１５Ａは図１のタッチパネルタイミング生成部１１２、液晶タイミング生成部１１３、及び液晶表示データ生成部１１５と基本的な機能は同じであるが、ノイズパターン調整部１３０１の制御に従ってノイズパターンの自動生成にも流用される点が相違される。
The noise
図１２にはノイズパターン調整部１３０１の具体例が示される。調整モードシーケンサ６０１は調整モードレジスタ６１４が真となるのを受け、調整モード（キャリブレーションモード）をスタートさせ、制御信号６２１によって液晶タイミング生成部１１３Ａを起動し、制御信号６２２によって液晶表示データ生成部１１５Ａを起動して、液晶ディスプレイパネル１０３にノイズキャンセルパターンを生成するための表示動作を順次実行させる。調整モードの最初の動作では液晶表示を行わずにタッチパネルを起動してタッチセンスによる検出データ（第１の検出データ）１２２を得る。それ以降は、液晶表示を行い、タッチセンスのタイミングを順次ずらしながらセンスタッチパネルを起動してタッチセンスによる検出データ（第２の検出データ）１２２を得る。今後、調整モードで取得される検出データを調整用検出データ１２２Ａと称し、実動作で得られる検出データ１２２と区別する。第１の検出データと第２の検出データとの差分によって誤差を抽出する。以下、そのための構成について更に詳述する。
FIG. 12 shows a specific example of the noise
サイクルカウンタ６０２はクロック数を計測するカウンタで、表示タイミング信号１１７を受けその信号の変化タイミングを基点としてクック信号を計測し、その計数値を常時比較器６０４へ出力する。ここで、計数されるクロック信号は図１０で説明した動作クロック信号と同じクロック信号とされる。調整モードレジスタ６１４の値が偽の場合、つまり調整モードでないことを示している場合、サイクルカウンタ６０２は計測を行わず、常時０を出力する。調整モードレジスタ６１４が真の場合のみサイクルカウンタ６０２での計測を行う。スタートタイミングレジスタ６０３は調整モードによる計測タイミングを決定するための書換え可能なレジスタであり、その値はサイクルカウンタ６０２の計数出力値との比較対象にされる。比較器６０４は２つの入力値の一を判別する回路であり、入力が同値の場合に出力が真となる。一方の入力はサイクルカウンタ６０２の出力値であり、他方の入力はスタートタイミングレジスタ６０３の値であり、比較結果はスタートタイミング信号６２０としタッチパネルタイミング生成部１１２Ａに送信される。
The
調整モードが指示されているとき調整モードシーケンサ６０１は既に液晶タイミング生成部１１３Ａ及び液晶表示データ生成部１１５Ａを介して液晶ディスプレイに１０３に表示タイミング１１７に同期してキャンセルパターン生成のためのテスト画像を表示している。タッチパネルタイミング生成部１１２Ａは比較器６０４から送信されてくるスタートタイミング信号６２０に同期してタッチパネル１０２起動し、タッチパネル１０２で得られる検出信号をＡ／Ｄ変換回路１１１でディジタ信号に変換させ、調整用検出データ１２２Ａを出力させる。この動作において、スタートタイミング信号６２０は液晶表示とタッチセンスの実動作における表示タイミング信号１１７に代えて用いられる信号であり、スタートタイミング信号６２０が変化されると、表示タイミング信号１１７が変化されから検出タイミング信号１１９が変化されるまでの前記時間と同じ時間の経過を待って、検出タイミング信号１１９を変化させる。これにより、調整モードでは、スタートタイミングレジスタ６０３に設定されたタイミングを基準としてスタート信号６２０によりタッチセンサ１０２が起動された場合の調整用検出データ１２２Ａが得られる。したがって、この調整用検出データ１２２Ａが得られるタイミングはスタートタイミングレジスタ６０３に設定される値によってプログラマブルとされる。実際には調整モードシーケンサ６０１が所定の手順に従って順次変更し、これにより、各種タイミングで、夫々複数回、調整用検出データ１２２Ａを取得することができる。
When the adjustment mode is instructed, the
前述のように、調整モードの最初の動作で第１の検出データを生成するときは液晶表示を行わずにタッチパネルを起動してタッチセンスを行い、それ以降、液晶表示を行い、タッチセンスのタイミングを順次ずらしながらセンスタッチパネルを起動してタッチセンスによる調整用検出データ１２２Ａを得る。液晶停止時測定値レジスタ６０８は、複数回行う調整モード測定のうち、初回に行う液晶パネルを駆動しない場合にＡ／Ｄ変換回路１１１から出力される調整用検出データ１２２Ａを取り込んで保持する。保持されている初回の調整用検出データ１２２Ａ（第１の検出データ）は減算器６０９へ送信され、初回以降に液晶パネルを駆動して測定した調整用検出データ１２２Ａ（第２の検出データ）との差分をとるために使用される。減算器６０９はＡ／Ｄ変換回路１１１と液晶停止時測定値レジスタ６０８の値との減算を行い、その結果を誤差一時記憶テーブル６１０に格納する。この減算は前記初回以降の液晶ディスプレイパネル１０３を駆動している場合の測定時のみ行われる。誤差一時記憶テーブル６１０は減算結果６０９を誤差、つまり液晶ディスプレイパネル１０３を駆動した場合にタッチパネルへ１０２のノイズ値として保持する。ノイズ測定は、スタートタイミングレジスタ６０３への一つの設定値に対して複数回行われ、その統計値を算出して使用するために全ての誤差値を一時的に保持する。この保持値は平均値算出部６１１及び標準偏差計算部６１２に供給され、統計値の算出に使用される。平均部算出部６１１はテーブル６１０に保持されている値から平均値（算術平均値）を算出し、この値を当該タイミング（スタートタイミングレジスタ６０３への一つの設定値による）のノイズ値としてノイズキャンセルパターンテーブル１０９に登録される。登録されたデータは実動作において補正データとし利用されることになる。
As described above, when the first detection data is generated in the first operation of the adjustment mode, the touch panel is activated without performing the liquid crystal display, the touch sense is performed, and thereafter, the liquid crystal display is performed, and the touch sense timing is generated. The sense touch panel is activated while sequentially shifting and the
また同時に計算結果は標準偏差計算部６１２に送信され標準偏差算出に使用される。標準偏差算出部６１２はテーブル６１０の値とその平均値を使用して標準偏差値を算出する。この標準偏差の値は座標位置ヒステリシス値計算部６１３で出力座標値の安定性を保持するヒステリシスを調整するために使用される。座標位置ヒステリシス値計算部６１３は、座標位置を安定させるヒステリシスの強度を決定し、座標位置ヒステリシス値６１５を出力する。本ヒステリシス値６１５は座標計算回路１１０において、座標の微小な変化は無視し、大きい場合に出力を変化させるヒステリシス動作に使用され、本値が大きい場合はより大きな変化を無視するよう動作し、小さい場合はより小さな変化で出力を変化させるように動作する。出力座標の感度と安定度はトレードオフの関係にあるため、最適に設定するための調整が必要となり、本値をノイズ値のばらつきである標準偏差から求めることで、液晶の表示データを含む表示状態を考慮した調整が可能となる。即ち、補正データ生成処理毎に、夫々の第２の検出データに対する前記第１の検出データとの差分及びそれらを平均して得られた補正データに基づいて標準偏差を算出し、この標準偏差の大小に基づいてヒステリシス値を演算して前記座標演算回路１１０に与え、座標演算回路１１０は、実動作において前記タッチパネルの出力に基づいて得られた検出データからタッチパネルの座標を演算するとき当該検出データの変化に対する感度が前記ヒステリシス値によって制御される。標準偏差を用いて補正データの生成誤差を検出データの変化に対する座標演算における感度に反映するから、補正データの精度の高低を座標演算回路１１０による座標演算に反映するこができ、この点において、タッチセンサによる検出精度を更に向上させることができる。
At the same time, the calculation result is transmitted to the standard
図１２のノイズパターン調整部１３０１の動作を全体的に説明する。調整モードシーケンサ６０１は調整モードレジスタ６１４に設定された調整コマンドによる値を受けて調整モードをスタートさせ、液晶タイミング生成部１１３Ａ及び液晶表示データ生成部１１５Ａを起動し、液晶ディスプレイパネル１０３への調整モード用表示を行い、表示駆動信号１１７を発生させる。これを使用してサイクルカウンタ６０２が表示タイミング信号１１７の変化点からのクロックサイクル数を計測し、この値がスタートタイミングレジスタ６０３の値となった時点で、比較器６０４からスタートタイミング信号６２０が出力される。これにより、タッチパネルタイミング生成部１１２Ａはタッチパネル１０２を起動し、検出信号をＡ／Ｄ変換回路１１１が入力して調整用検出データ１２２Ａを出力する。タッチパネル１０２を起動したときの反応結果は、少なくとも液晶ディスプレイパネル１０３を駆動していない場合と駆動している場合の双方に対して取り込み、駆動していない場合の調整用検出データ１２２Ｆは液晶停止時測定値レジスタ６０８に保存し、駆動している場合の調整用検出データ１２２Ａは減算器６０９に送信され、液晶停止時測定値レジスタ６０８の保存値との差分が算出される。差分は誤差一時記憶テーブル６１０に保存される。表示パターンを変更してこの取り込みを複数回行い、算出した差分を順次保存する。このテーブル６１０に一時記憶された差分値を使用して平均値計算部６１１で平均値を算出し、これをそのタイミングのノイズキャンセル値、即ち補正データとしてノイズキャンセルパターンテーブル１０９に保存する。また、テーブル６１０が保持する差分とその平均値を使用して標準偏差計算部６１２で差分値の標準偏差を算出し、座標位置ヒステリシス値計算部６１３で座標位置ヒステリシス値６１５を算出する。１タイミングについて上記の測定が終了後、スタートタイミングレジスタ６０３に設定するスタートタイミング値を変更して同様の測定を行い、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９に登録するタイミング（０〜ｎ）数の分だけ繰り返すことで、ノイズキャンセルパターンを生成する。生成されたノイズキャンセルパターンデータは例えば図１０の一つのノイズキャンセルパターンデータに相当するデータとされ、実動作において、実施の形態１で説明したと同様に使用される。ここでは、液晶ディスプレイパネルモ１０３及びタッチパネル１０２の個体差に応ずる調整が入ったノイズキャンセルが可能となるから、タッチパネル座標検出精度を更に向上させることが可能となる。また、前記ヒステリシス値を算出することで、座標検出の安定度と感度の最適値調整も可能となる。
The overall operation of the noise
図１３にはノイズパターン調整部１３０１の動作タイミングが示される。コモン電極１４０４が反転するタイミングからサイクルカウンタ値がインクリメントされていき、スタートタイミングレジスタ６０３に設定されている値ｋのタイミングでスタートタイミング信号６２０が発生される。このタイミングを使用してタッチパネル１０２への入力信号を生成し、その結果タッチパネル１０２の反応信号がＡ／Ｄ変換回路１１１へ入力される。Ａ／Ｄ変換回路１１１の取り込みタイミングもスタートタイミングで生成され、その結果、Ａ／Ｄ変換回路１１１の出力はそれぞれの取り込みタイミングの信号値が反映される。液晶ディスプレイパネル１０２の状態を、まずは表示しない状態として取り込みを行い（図中のＡｓの値）、次に表示状態を変化させながら連続して取り込みを行う（図中のＡ０からＡｎの値）。これらのうち、Ａｓの値のみ液晶停止時測定値としてレジスタ６０８に保存し、Ａ０〜Ａnの値との差分が演算され、その平均値が計算される。また、平均値Ｍ０からＭｎの値を使用して標準偏差の値ρが算出される。
FIG. 13 shows the operation timing of the noise
図１４に複数回の取り込みを行う時の表示パターンの一例を示す。８０１から８０４は各図が表示画面全体のイメージを示し、白抜き部分は全白パターン、斜線部分は全黒パターン部分を示す。８０１は全白のみの表示、８０２は全黒のみの表示であり、８０２と８０３は市松模様のパターンとなる。パターン周期は８０２が１回のみ、８０３が２回となり、これを画像解像度の周期となるまで細かくすることで、表示パターンによるドレイン線起因のノイズ影響を繰り込むことが可能となる。
FIG. 14 shows an example of a display pattern when a plurality of captures are performed.
《実施の形態３》
実施の形態３では図２にはタッチパネル１０２によるセンス方式としてタッチパネルに接触があったときの時定数の変化に応じた時間の変化を検出データとして検出する容量検出方式に適用するドライバＬＳＩについて説明する。
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In the third embodiment, FIG. 2 illustrates a driver LSI applied to a capacitance detection method that detects, as detection data, a change in time corresponding to a change in time constant when the touch panel is touched as a sense method using the
図１５にはタッチパネル１０２において時間の変化を検出データとして検出する容量検出方式を例示する説明図である。検出容量９０１は接触により対接地電圧Ｖｓｓの容量値が増加する。抵抗器９０２は電圧源電圧Ｖｄｄに接続され、コンパレータ９０４の反転入力ノードの電圧をＶｄｄに上昇させる際に変化を緩やかにして、検出容量９０１の変化を時間方向に延ばすために使用される。アナログスイッチ９０３は非検出期間中に閉じられて検出容量９０１にかかる電圧を接地電圧Ｖｓｓにリセットし、検出期間は開いて検出容量９０１を充電可能にする。コンパレータ９０４は入力される検出ノードの電圧とリファレンス電圧Ｖｒｅｆを比較し、検出ノードがＶｒｅｆより低電圧の場合は出力をハイレベル、高電圧の場合はローレベルを出力するよう動作する。リファレンス電圧Ｖｒｅｆは検出ノード電圧を測定するための基準電圧であり、電源電圧Ｖｄｄより低電圧に設定され、例えば電源電圧Ｖｄｄの０．６３倍に設定されることでコンパレータ９０４出力のハイ幅期間と検出容量９０１の関係を単純化可能になる。ハイ幅カウンタ９０６は所定のクロック信号を計数することによってコンパレータ９０４の出力電圧がハイレベルとなる期間を計測するカウンタである。このカウント値は検出容量９０１の計算に使用される。このハイ幅カウンタ９０６は図１の実施の形態１で説明したＡ／Ｄ変換回路１１１に代えて採用される回路ブロックであある。
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a capacity detection method for detecting a change in time as detection data in the
図１６は図１５の回路構成における検出動作タイミングを例示する。９０７〜９０９はコンパレータ９０４の入力信号波形をあらわしている。９０７は接触なし、９０８は接触しており検出信号線から接触点が遠い場合、９０９は検出信号線から接触点が近い場合である。それぞれ検出容量は小さい値から大きい値に変化し、これによりアナログスイッチ９０３を開いた時点からリファレンス電圧Ｖｒｅｆに到達するまでの時間が延長していく。９１０〜９１２はコンパレータ９０４の出力信号であり、ハイとなる期間がリファレンス電圧Ｖｒｅｆにまで到達する時間に応じて延長される。この場合には、座標計算回路１１０はハイとなる期間に応じて座標を演算することになる。
FIG. 16 illustrates the detection operation timing in the circuit configuration of FIG.
図１７には図１５の容量検出方式においての液晶ディスプレイパネル１０３からのノイズが伝播する経路が示される。図中１００１は対向電極、１００２はコモン電極電であり、それによってカップリング容量Ｃｇ１００１が形成される。カップリング容量１００１によりコモン電極１４０４の信号がコンパレータ９０４の入力電圧にノイズとして影響を与える。
FIG. 17 shows a path through which noise from the liquid
図１８のタイミングチャートには図１７で説明したノイズの伝播による影響が示される。ここではコモン電極１４０４の信号はローレベルからハイレベルに反転している。１１０２と１１０３はコンパレータ９０４の入力信号で、破線の１１０２はコモン電極１４０４の反転が起きない場合の波形であり、１１０３はコモン電極１４０４の反転によるノイズが伝播した場合の波形を示す。波形１１０３ではノイズ伝播により電圧が上昇しており、これによりリファレンス電圧Ｖｒｅｆに到達する時間が短縮されている。これに応じて、コンパレータ９０４の出力についてもノイズなしの波形１１０４に対してノイズ重畳時の波形１１０５は１１０６のノイズによる誤差分だけ短縮される。
The timing chart of FIG. 18 shows the influence of noise propagation described in FIG. Here, the signal of the
図１９には図１７及び図１８で説明したノイズの影響を相殺可能としたドライバＬＳＩ１０１Ｂの構成が例示される。図１のドライバＬＳＩ１０１とは、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９Ａ、１／Ｒ設定レジスタ１２０２、係数算出回路１２０１、乗算器１２０３，１２０４、及びハイ幅カウンタ９０６から成る補正回路を備える点が相違される。図１７のコンパレータ９０４はタッチパネル１０２に配置される。特に図示はしないがコンパレータ９０４をハイ幅カウンタ９０６と共にドライバＬＳＩ１０１Ｂに配置してもよい。
FIG. 19 illustrates a configuration of the driver LSI 101B that can cancel the influence of the noise described in FIG. 17 and FIG. 1 is different from the
前記補正回路は、前記所定の時定数を決める抵抗値Ｒの逆数１／Ｒと、前記時定数で決まる減衰率を考慮し前記補正データ（ノイズキャンセルパターンテーブル１０９Ａから読み出されたデータ）１２０Ａをパラメータとして演算された比率データ１２５とを、前記検出データ１２２Ｂに乗算して補正を行う。即ち、係数算出回路１２０１は、ノイズキャンセルパターンテーブル１０９Ａからの出力値ａ（補正データ１２０Ａ）を受け、１/(１-log(a))の値（比率データ１２５）を算出して、乗算器１２０３に与える。１／Ｒ設定レジスタ１２０２は、容量検出回路に使用する抵抗器９０２の抵抗値の逆数（１２１Ａ）が外部から設定されるレジスタである。乗算器１２０３は１/(１-log(a))と１／Ｒを乗算し、ハイ幅カウンタ９０６の係数値に含まれるノイズ量を比率で算出する。乗算器１２０４は乗算器１２０３の出力とハイ幅カウンタ９０６の出力とを乗算し、ノイズ除去後の値を算出し、これを座標計算回路１１０に出力する。
The correction circuit takes the correction data (data read from the noise cancellation pattern table 109A) 120A in consideration of the reciprocal 1 / R of the resistance value R that determines the predetermined time constant and the attenuation rate determined by the time constant. Correction is performed by multiplying the
上記補正回路の補正の意義を更に説明する。まず、容量に電荷がチャージされる場合に、容量の電圧Ｖｏｕｔが変化する式は、
Vout = Vin(1 - e^(t/RC))
と表すことができる。上記において^はべき乗、VinはDC電源電圧を意味する。これを時間tで整理すると、
t = RC log(1 - Vout/Vin)
となる。そのlog部分の式は、Vout=0.63Vinとおくと、１になり、t = RCとなる。これは、コンパレータ９０４で検知する電圧Voutを0.63Vinと設定することに相当する。
The significance of the correction of the correction circuit will be further described. First, when a charge is charged in a capacitor, the equation for changing the voltage Vout of the capacitor is
Vout = Vin (1-e ^ (t / RC))
It can be expressed as. In the above, ^ means power and Vin means DC power supply voltage. If this is organized by time t,
t = RC log (1-Vout / Vin)
It becomes. The expression of the log part is 1 when Vout = 0.63Vin, and t = RC. This corresponds to setting the voltage Vout detected by the
ここで、電圧にノイズが重畳することを考えたときに、ノイズ補正係数aにより正しい時間に補正すると、
t = RC log ((1 - Vout/Vin)/a)
= RC (log(1 - Vout/Vin) - log(a))
となる。上記条件より、log(1 - Vout/Vin) =1で、
t = RC (1 - log(a))
となる。これをCで整理すると、
C = t * 1/R * 1/(1 - log(a))
となる。これは時定数による減衰時間とＣとの関係を簡便に表す式となっており、タッチセンサによる検出容量値の変化とハイ幅カウンタ６０９の出力幅とを相関させる関係式とされるから、ノイズ補正係数ａの値を適当に決めることにより、t * 1/R * 1/(1 - log(a))はノイズをキャンセルするための比率データとして把握することが可能になる。この観点より、ノイズ補正係数ａは予めその値が検証されてノイズキャンセルパターンテーブル１０９Ａに保持されている。ノイズ補正係数ａは、液晶ディスプレイパネルの構造やタッチパネルの構造に依存し、構造指定レジスタ１０６，１０７の設定値に従って最適なａの値が補正データとして選択される。
Here, when considering that noise is superimposed on the voltage, when correcting to the correct time with the noise correction coefficient a,
t = RC log ((1-Vout / Vin) / a)
= RC (log (1-Vout / Vin)-log (a))
It becomes. From the above conditions, log (1-Vout / Vin) = 1,
t = RC (1-log (a))
It becomes. If this is organized in C,
C = t * 1 / R * 1 / (1-log (a))
It becomes. This is an expression that simply represents the relationship between the decay time due to the time constant and C, and is a relational expression that correlates the change in the detected capacitance value by the touch sensor and the output width of the
これにより、時間の変化を検出データとして検出する容量検出方式を採用する場合にも液晶ディスプレイパネルの駆動タイミングに同期してタッチパネルデータを処理することにより、上記同様に、ノイズ重畳量を予測して除去することが可能となる。 As a result, the amount of noise superimposition can be predicted in the same manner as described above by processing the touch panel data in synchronization with the driving timing of the liquid crystal display panel even when a capacity detection method for detecting a change in time as detection data is adopted. It can be removed.
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれ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。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、上記説明では表示信号として垂直同期信号に応ずるタイミング信号を用いる場合について説明したが、本発明はそれに限定されず、水平同期信号に応ずるタイミング信号などを用いてもよい。タッチパネルはマトリクスジィジィ状の位置を検出する構成に限定されず、予め設定された偏在位置の検出にも適用することができる。タッチパネルと液晶ディスプレイパネルは上下方向に完全に重なって積層されていなくてもよい。タッチパネルの検出パッドが液晶ディスプレイパネルの周縁部や近傍に配置された構造に対しても本発明に係るドライバ回路の駆動対象となる。ディスプレイパネルは液晶に限定されず、プラズマディスプレイパネル出合ってもよいし、電子ペーパ等に適用される有機ＥＬパネル等であってもよい。ドライバ回路は１チップのＬＳＩで構成される場合に限定されず、マルチチップＬＳＩをモールドしたモジュールデバイス等であってもよい。 For example, in the above description, the case where the timing signal corresponding to the vertical synchronizing signal is used as the display signal has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a timing signal corresponding to the horizontal synchronizing signal may be used. The touch panel is not limited to the configuration for detecting a matrix gizzy position, and can be applied to detection of a preset uneven position. The touch panel and the liquid crystal display panel do not have to be completely stacked in the vertical direction. The driver circuit according to the present invention is also driven with respect to a structure in which the detection pad of the touch panel is disposed at the periphery or the vicinity of the liquid crystal display panel. The display panel is not limited to liquid crystal, and may be a plasma display panel or an organic EL panel applied to electronic paper or the like. The driver circuit is not limited to a single-chip LSI, and may be a module device in which a multi-chip LSI is molded.
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ…ドライバＬＳＩ
１０２…タッチパネル
１０３…液晶パネル
１０４…制御プロセッサ
１０５…液晶駆動回路のシステムインタフェース
１０６…液晶ディスプレイパネルの構造指示レジスタ
１０７…タッチパネルの構造指示パターンレジスタ
１０８…パターン強度調整レジスタ
１０９，１０９Ａ…ノイズキャンセルパターンテーブル
１１０…座標計算回路
１１１…Ａ／Ｄ変換回路
１１２，１１２Ａ…タッチパネルタイミング生成部
１１３，１１３Ａ…液晶タイミング生成部
１１４…フレームメモリ
１１５，１１５Ａ…液晶データ生成部
１１７…表示タイミング信号
１１９…検出タイミング信号
１２０…補正データ
１２２，１２２Ａ，１２２Ｆ…検出データ
１３０…乗算回路
１３１…減算回路
２０１…検出容量Cs
２０２…参照容量Cr
６０８…液晶停止時測定値レジスタ
６０９…減算器
６１０…誤差一時記憶テーブル
６１１…平均値計算部
６１２…標準偏差計算部
６１３…座標位置ヒステリシス計算部
６１４…調整モードレジスタ
６１５…座標位置ヒステリシス値
９０４…コンパレータ
９０５…リファレンス電圧Ｖｒｅｆ
９０６…ハイ幅カウンタ
１２０１…係数算出回路
１２０２…１/R設定レジスタ
１２０３…乗算器
１２０４…乗算器
１３０１…ノイズパターン調整部
１４０１…電圧検出電極保護層
１４０３…液晶パネル保護層
１４０４…コモン電極
１４０５…上層ガラス
１４０６…液晶封入層
１４０７…下層ガラス
１４０８…ソース電極
101, 101A, 101B ... Driver LSI
DESCRIPTION OF
202 ... Reference capacity Cr
608 ... Liquid crystal stop
906 ...
Claims (15)
表示タイミング信号に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部と、
前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させ検出タイミング信号に同期して検出データを得るタッチパネル駆動制御部と、
前記検出タイミング信号による検出タイミングに対応する補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する補正データテーブルと、
前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データを補正する補正回路と、を有するドライバ回路。 A driver circuit for driving a touch panel and a display panel,
A display drive control unit that drives and controls the display panel in synchronization with the display timing signal;
A touch panel drive controller that operates the touch panel in synchronization with the display timing signal and obtains detection data in synchronization with the detection timing signal;
A correction data table for outputting correction data corresponding to the detection timing by the detection timing signal in synchronization with the display timing signal;
A correction circuit that corrects the detection data using correction data read from the correction data table;
前記複数の補正データは、タッチパネルの検出動作が開始されてから順次検出タイミングをずらしながら得られる複数の検出データに関するノイズ量を順次保持したデータであり、
前記補正データテーブルは、前記表示タイミング信号による表示タイミングから前記検出タイミング信号による検出タイミングまでのインターバルをアドレスオフセットとして考慮した補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する、請求項１記載のドライバ回路。 The correction data table has a plurality of correction data storage areas,
The plurality of correction data is data that sequentially holds noise amounts related to a plurality of detection data obtained by sequentially shifting the detection timing after the detection operation of the touch panel is started,
2. The driver according to claim 1, wherein the correction data table outputs correction data in consideration of an interval from a display timing based on the display timing signal to a detection timing based on the detection timing signal as an address offset in synchronization with the display timing signal. circuit.
表示タイミング信号に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部と、
前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させ検出タイミング信号に同期して検出データを得るタッチパネル駆動制御部と、
前記検出タイミング信号による検出タイミングに対応する補正データを前記表示タイミング信号に同期して出力する補正データテーブルと、
前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データを補正する補正回路と、
前記補正データテーブルに格納する補正データを生成する補正データ生成部と、を有するドライバ回路。 A driver circuit for driving a touch panel and a display panel,
A display drive control unit that drives and controls the display panel in synchronization with the display timing signal;
A touch panel drive controller that operates the touch panel in synchronization with the display timing signal and obtains detection data in synchronization with the detection timing signal;
A correction data table for outputting correction data corresponding to the detection timing by the detection timing signal in synchronization with the display timing signal;
A correction circuit for correcting the detection data using the correction data read from the correction data table;
And a correction data generation unit that generates correction data to be stored in the correction data table.
前記補正データ生成部は、補正データ生成処理毎に、夫々の第２の検出データに対する前記第１の検出データとの差分及びそれらを平均して得られた補正データに基づいて標準偏差を算出し、この標準偏差の大小に基づいてヒステリシス値を演算して前記座標演算回路に与え、
前記座標演算回路は、前記タッチパネル駆動制御部で得られた検出データからタッチパネルの座標を演算するとき当該検出データの変化に対する感度が前記ヒステリシス値によって制御される、請求項１２記載のドライバ回路。 It further has a coordinate calculation circuit that calculates the coordinates of the touch panel from the detection data obtained by the touch panel drive control unit,
The correction data generation unit calculates, for each correction data generation process, a standard deviation based on a difference between the second detection data and the first detection data, and correction data obtained by averaging them. , A hysteresis value is calculated based on the magnitude of this standard deviation and given to the coordinate calculation circuit,
The driver circuit according to claim 12, wherein when the coordinate calculation circuit calculates the coordinates of the touch panel from the detection data obtained by the touch panel drive control unit, sensitivity to a change in the detection data is controlled by the hysteresis value.
表示タイミング信号に同期してディスプレイパネルを駆動制御する表示駆動制御部と、
前記表示タイミング信号に同期して前記タッチパネルを動作させタッチパネルの時定数に応じて変化する時間の検出データを前記表示タイミングに同期して得るタッチパネル駆動制御部と、
前記検出タイミング信号によるタイミングに対応する補正データを前記タイミング信号に同期して出力する補正データテーブルと、
前記補正データテーブルから読み出された補正データを用いて前記検出データを補正する補正回路と、を有し、
前記補正回路は、前記所定の時定数を決める抵抗値の逆数と、前記時定数で決まる減衰率を考慮し前記補正データをパラメータとして演算された比率データとを、前記検出データに乗算して補正を行う、ドライバ回路。 A driver circuit for driving a touch panel and a display panel,
A display drive control unit that drives and controls the display panel in synchronization with the display timing signal;
A touch panel drive control unit that operates the touch panel in synchronization with the display timing signal and obtains detection data of a time that changes in accordance with a time constant of the touch panel in synchronization with the display timing;
A correction data table for outputting correction data corresponding to the timing of the detection timing signal in synchronization with the timing signal;
A correction circuit that corrects the detection data using correction data read from the correction data table,
The correction circuit multiplies the detection data by a reciprocal of a resistance value that determines the predetermined time constant and a ratio data calculated using the correction data as a parameter in consideration of an attenuation rate determined by the time constant. Do the driver circuit.
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