JP6806452B2 - 表示制御及びタッチ検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示制御及びタッチ検出装置、そして表示制御及びタッチ検出のための半導体集積回路に関し、例えばタブレットやスマートフォンなどの携帯情報端末装置に適用して有効な技術に関する。
タブレットやスマートフォンなどの携帯情報端末の表面にはディスプレイパネルとタッチパネルが重ねて配置或いは一体的に形成されたパネルモジュールが配置され、ディスプレイパネルの画面表示に応じてタッチパネルの表面で指などによるタッチ操作が行われたとき、そのタッチ座標からその操作を判別できるようになっている。マルチポイントタッチなどに対応する相互容量方式のタッチパネルは、交差配置された駆動電極と検出電極の交差位置に多数の検出容量がマトリクス状に形成され、駆動電極を順次駆動したとき検出容量を介して検出電極に現れる電位変化を積分して検出信号を形成する。検出容量の近傍に指があるとその浮遊容量によって検出容量との合成容量値が小さくなり、この容量値の変化に応じた検出信号の相違によってタッチと非タッチを区別するようになっている。この種のタッチパネルについて例えば特許文献1に記載がある。
また、液晶パネルは交差配置された走査電極と信号電極の各交点にTFTと呼ばれる薄膜トランジスタが配置され、薄膜トランジスタのゲートに走査電極、薄膜トランジスタのソースに信号電極、そして薄膜トランジスタのドレインにはコモン電極との間にサブピクセルとなる液晶素子及び蓄積コンデンサが接続されて、各画素が形成される。表示制御では順次走査電極が駆動され、走査電極単位で薄膜トランジスタがオン状態にされることで、ソースとドレイン間に電流が流れ、そのときソース電極線に加えられている各々の信号電圧が液晶素子に印加されて透過状態にされる。TFT液晶パネルについて例えば特許文献2に記載がある。
特許文献3には、重ねて配置或いは一体的に形成されているディスプレイパネルとタッチパネルの間の容量性カップリングなどにより、タッチパネルの走査電極を駆動する駆動パルス電圧を高くするとそのノイズが上記容量性カップリングを通じて液晶パネルに悪影響を及ぼすことについて記載がある。同文献では走査電極を駆動する駆動パルス波形を選択可能とする対策を講じている。
また、重ねて配置或いは一体的に形成されているディスプレイパネルとタッチパネルの間の容量性カップリングなどによるノイズの影響はディスプレイパネルからタッチパネルにも及ぶことが特許文献4において検討されている。この検討によれば、フレーム同期信号の周期内におけるディスプレイパネルの表示期間に対してその非表示期間でタッチパネルを駆動してタッチ検出を行えば、ディスプレイパネルの駆動表示動作のノイズと、タッチセンサの駆動検出動作のノイズを相互に影響させないようにすることができるとするものである。特に、フレーム同期信号の周期内において表示期間と非表示期間の関係が固定であれば、その境界部分で表示フレームに輝度差が見えてしまい、表示期間と非表示期間の繰り返しが多くなるほど不所望な輝度差による表示品質の劣化が著しくなる。
そこで、特許文献4では、表示フレームのフレーム同期信号の周期内における表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングとを前記フレーム同期信号の単数又は複数周期毎に変更可能なディスプレイコントローラを採用し、表示期間に表示動作させ、非表示期間にタッチ検出動作させる制御装置について提案した。
米国公開特許2007/0257890A1号明細書 特開2006−301655号公報 特開2012−234475号公報 特開2014−146093号公報
本発明者は特許文献4に記載の表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングを前記フレーム同期信号の単数又は複数周期毎に変更することについて検討した。これによれば、表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングの変更についてタッチ検出結果に依存させる動作モードについて、特許文献4では考慮されていない。一定期間タッチ検出が無い状態が続いたときにタッチ検出頻度を下げたり所定期間タッチ検出動作を停止させたりする場合には、この制御にリンクするように表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングを変更してやらなければならない。また、そのようなタイミング変更に際して、所定期間タッチ検出動作を停止する場合にその期間を全て表示期間にすればようと言うわけにはいかない。表示フレームの表示データサイズよりも記憶容量の小さなバッファメモリを用いなければならない場合、即ちフレームバッファメモリが用意されていない場合、ホスト装置から表示データが供給されるデータ転送レートよりも速い速度で表示動作が行われる場合には、タッチ検出動作を行わなくても次に表示する表示データをバッファメモリに蓄えるために非表示期間が必要になる。また、一定期間タッチ検出が無い状態が続いたときにタッチ検出頻度を下げたり所定期間タッチ検出動作を停止させたりするのは無駄な動作を省いて電力消費を低減する意図も有るから、それに即したタイミングで表示期間と非表示期間を開始させる動作モードが必要になる。
本発明の目的は、タッチ検出結果に依存して表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングを制御することができる表示制御及びタッチ検出装置、そして表示制御及びタッチ検出のための半導体集積回路を提供することにある。
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。
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。尚、本項において括弧内に記載した図面内参照符号などは理解を容易化するための一例である。
〔1〕<表示と非表示の開始タイミングを決めるデータの用い方をタッチ検出結果に基づいて制御>
表示制御及びタッチ検出装置(4)は、表示フレーム期間(FLM)内に複数の表示期間(DISP)と前記表示期間に挟まれた非表示期間(LHB)を形成し、前記表示期間でディスプレイパネル(2)に表示データの表示を行い、前記表示期間及び前記非表示期間の制御には、複数の表示フレーム期間毎にその前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモード(FMode1)の制御データ(DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n))と、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモード(FMode2)の制御データ(DT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m))とを用いるディスプレイコントローラ(8)と、必要な場合に前記非表示期間でタッチパネル(3)にタッチ検出を行うタッチコントローラ(6)と、前記タッチコントローラによるタッチ検出結果に基づいて、前記ディスプレイコントローラによる前記第1フレームモードの制御データ及び前記第2フレームモードの制御データの用い方を変更するマイクロプロセッサ(7)と、を有する。
これによれば、表示フレーム期間単位で表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングが変化されるから、表示フレーム内の固定箇所に非表示による不所望な輝度差が見えたりそれによるチラツキが発生したりする現象を抑制することができる。さらに、タッチ検出結果に基づいて表示と非表示の開始タイミングを決めるデータの用い方を変更するから、所要のタイミングで表示期間と非表示期間を開始させる動作モードに容易に対応することができる。例えば、フレームバッファメモリが用意されていないときホスト装置から供給される表示データの転送レートよりも速い速度で表示動作が行われる場合にはタッチ検出動作を行わなくても次に表示する表示データをバッファメモリに蓄えるために非表示期間が必要になり、また、一定期間タッチ検出が無い状態が続いたときにタッチ検出頻度を下げたり所定期間タッチ検出動作を停止させたりして電力消費を低減することが必要になるので、表示フレーム期間内における表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングをタッチ検出結果に依存させて変更することが容易になる。
〔2〕<表示フレーム期間毎に最初の表示期間を漸増し最後の表示期間をその漸増分短縮する>
項1において、前記ディスプレイコントローラは、前記表示フレーム期間単位で前記表示期間と前記非表示期間の開始タイミングを相違させる制御として、前記第1フレームモードの制御データと第2フレームモードの制御データを用いて、前記表示フレーム期間毎に最初の表示期間を所定期間漸増させ、最後の表示期間を前記所所定期間短縮する制御を行う(図5、図6)。
これによれば、表示フレーム期間毎に表示期間と非表示期間の開始タイミングを相違させる制御が容易になる。
〔3〕<表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出動作を非表示期間に許可する第1フレームモード>
項1において、前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードにおいて、表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出動作を非表示期間に許可する(図5)。
これによれば、表示フレーム期間内で表示中にタッチ検出を要する動作状態において、タッチ検出動作と表示動作との間で相互に一方の動作で発生するノイズは他方の動作に影響を与えない。
〔4〕<表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出動作を不許可とする第2フレームモード>
項3において、前記ディスプレイコントローラは、前記第2フレームモードにおいて表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出動作を抑止する(図6)。
これによれば、表示フレーム期間内でタッチ検出を要しない場合に連続して表示期間にしないから、ホスト装置から供給される表示データの転送レートよりも速い速度で表示動作が行われる場合に、タッチ検出動作を行わなくても非表示期間を用いて次に表示する表示データをバッファメモリに蓄えることができる。
〔5〕<制御データを保持する不揮発性メモリと制御論理>
請求項1において、前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第1制御データの複数セット(DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n))を前記第1フレームモードの制御データとし、前記第2フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における前記表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第2制御データの複数セット(DT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m))を前記第2フレームモードの制御データとして、書換え可能に保持する不揮発性メモリ(32)と、前記マイクロプロセッサからのモード指定(DMode1,DMode2)に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの複数セットの中からから必要なセットの制御データを選択し、選択した制御データに基づいて表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々に応ずる制御信号を生成する制御論理(33,34,及び35)と、を有する。
これによれば、不揮発性メモリに格納した第1制御データのセットと第2制御データのセットの内容に従って、さらにはマイクロプロセッサからのモード指定による制御データの選択態様に従って、表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間に開始タイミングを様々に制御することができる。要するに、表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の開始タイミングをプログラマブルに制御することが容易である。
〔6〕<表示ラインクロック数で順次表示期間と非表示期間を規定>
項5において、前記第1制御データ及び第2制御データは、前記表示フレームの表示ライン周期に同期する表示ラインクロック(IHSYNC)のクロックサイクル数によって前記表示期間及び非表示期間の開始タイミングを規定するデータである(図5、図6)。
これによれば、前記表示期間及び非表示期間の開始タイミングを容易に規定することができる。
〔7〕<制御論理>
項6において、前記制御論理は、前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの夫々の複数セットの中から必要なセットのデータを選択する第1制御論理(33)と、前記表示フレーム期間毎に表示ラインクロックのサイクル数を計数しながら、前記第1制御論理で選択したデータが規定する表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々の開始タイミングに前記計数値が到達すること応じて順次状態信号(DST)を生成する第2制御論理(34)と、前記状態信号を受け取り、受け取った状態信号に応じて表示制御信号(CNT1〜CNT5)を生成する第3制御論理(35)と、を有する。前記タッチコントローラは、前記状態信号を受け取り、受け取った状態信号に応じて前記タッチ検出制御に必要なタッチ制御信号を生成する。
これによれば、表示期間と非表示期間に対応して表示と非表示の期間を示す状態信号を生成するから、表示制御に必要な制御信号及びタッチ検出に必要な制御信号を生成する回路にその状態信号を与えて、必要な制御信号を容易に生成することができる。
〔8〕<マイクロプロセッサが指示する第1表示モードと第2表示モード>
項1において、前記マイクロプロセッサは、リセット処理に続いて前記ディスプレイコントローラに前記制御データの用い方を指示する第2表示モード(DMode2)を通知し、前記第2表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることにより前記ディスプレイコントローラに前記制御データの別の用い方を指示する第1表示モード(DMode1)を通知し、前記第1表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることなく所定時間が経過したとき前記ディスプレイコントローラに前記第2表示モードを通知する(図7)。
これによれば、マイクロプロセッサはタッチの有無やタッチ有り検出後の時間経過に基づいて前記制御データの用い方をモード指定でプログラム制御することができる。
〔9〕<第1フレームモードを用いる第1表示モード、第1及び第2フレームモードを混在させる第2表示モード>
項8において、前記第1表示モードは、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第1フレームモードを連続する動作モードである(図9)。前記第2表示モードは、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第2フレームモードをその一部の表示フレーム期間で実行し、最後の表示フレーム期間で前記第1フレームモードをその一つの表示フレーム期間で実行する動作、を繰り返す動作モードである(図10)。前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出動作を不許可とし、非表示期間にタッチ検出動作を許可し表示動作を停止とし、前記第2フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出動作を不許可とし、非表示期間に表示動作を停止としタッチ検出動作を不許可とする。
これによれば、表示フレーム期間内で表示中にタッチ検出を要する第1表示モードでは、第1フレームモードによりタッチ検出動作と表示動作との間で、相互に一方の動作で発生するノイズが他方の動作に影響を与えないようにすることができる。また、表示フレーム期間内でタッチ検出を要しない場合に第2表示モードでは第2フレームモードが連続して表示期間にしないから、ホスト装置から供給される表示データの転送レートよりも速い速度で表示動作が行われるときタッチ検出動作を行わなくても非表示期間を用いて次に表示する表示データをバッファメモリに蓄えることができる。そして、第2表示モードにおける最後の表示フレーム期間では第1フレームモードがタッチ検出動作を許可するので第2表示モードから第1表示モードに抜けるか否かを判別することができる。このようにして第1表示モードと第2表示モードをラップアラウンドに繰り返しながら表示とタッチ検出の動作を実行させることができる。
〔10〕<プログラム処理回路として構成される制御論理>
項5において、前記制御論理はプログラムデータで規定された制御手順に従って処理を行うプログラム処理回路であり、指定モードに従って前記第1制御データ及び第2制御データの中からどのセットのデータを選択するかは前記プログラムデータによって決定される。
これによれば、セットの中のどの第1制御データ及び第2制御データを用いるかをプログラムデータによってプログラマブルに決定することができるという自由度を得ることができる。
〔11〕<プログラム処理回路として構成される第1制御論理及び第2制御論理>
項7において、前記第1制御論理は、指定モードに従って前記第1制御データ及び第2制御データの中からどのセットのデータを選択するかをプログラムデータに基づいて制御する。
これによれば、セットの中のどの第1制御データ及び第2制御データを用いるかをプログラムデータによってプログラマブルに決定することができるという自由度を得ることができる。
〔12〕<FIFOアクセス形式のバッファメモリ>
項5において、前記ディスプレイコントローラはホスト装置から供給される表示データを前記制御論理の制御に基づいて先入先出し形式でアクセスされるバッファメモリを有し、前記制御論理は前記表示期間及び非表示期間共に必要に応じてバッファメモリを先入先出し形式でアクセスする。
これによれば、ホスト装置から供給される表示データのデータ転送レートよりも速い速度で表示動作が行われても、前記表示期間及び非表示期間を共に用いた先入先出し形式のアクセス制御によって、表示に供されるデータが足りなくいなることを抑制することができるという点で、データ転送速度の差が吸収可能になる。
〔13〕<表示フレームのデータサイズよりも小さなバッファメモリ>
項12において、前記バッファメモリは一つの表示フレームに表示可能な最大表示データ量よりも少ないデータ量の記憶容量を有する。
これによれば、フレームバッファを搭載する場合に比べて表示及びタッチ制御装置の小型化に資することができる。
〔14〕<表示制御部によるフレームモードのデータの用い方をマイクロプロセッサで制御>
半導体集積回路(4)は、表示フレーム期間(FLM)内に複数の表示期間(DISP)と前記表示期間に挟まれた非表示期間(LHB)を形成し、前記表示期間でディスプレイパネル(2)に表示データの表示を行うディスプレイコントローラ(8)と、必要な場合に前記非表示期間でタッチパネル(3)にタッチ検出を行うタッチコントローラ(6)と、前記ディスプレイコントローラ及びタッチコントローラに接続されたマイクロプロセッサ(7)と、を有する。前記ディスプレイコントローラは、複数の表示フレーム期間毎にその前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモード(FMode1)の制御データ(DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n))と、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモード(FMode2)の制御データ(DT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m))と、を用いて前記表示期間及び前記非表示期間を制御する表示制御部(26)を有する。前記マイクロプロセッサは、前記タッチコントローラによるタッチ検出結果に基づいて、前記第1制御部による前記第1フレームモード制御データ及び前記第2フレームモードの制御データの用い方を変更する制御を行う。
これによれば、項1と同様に、表示フレーム内の固定箇所に非表示による不所望な輝度差が見えたりそれによるチラツキが発生したりする現象を抑制することができ、さらに、表示フレーム期間内における表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングをタッチ検出結果に依存させて変更することが容易になる。
〔15〕<制御データを保持する不揮発性メモリと制御論理>
項14において、前記表示制御部は、前記第1フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第1制御データの複数セット(DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n))を前記第1フレームモードの制御データとし、前記第2フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における前記表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第2制御データの複数セット(DT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m))を前記第2フレームモードの制御データとして、書換え可能に保持する不揮発性メモリ(32)と、前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの複数セットの中からから必要なセットのデータを選択し、選択したデータに基づいて表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々に応ずる制御信号を生成する制御論理(33,34,及び35)と、を有する。
これによれば、項2と同様に、表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の開始タイミングをプログラマブルに制御することが容易である。
〔16〕<表示ラインクロック数で順次表示期間と非表示期間を規定>
項15において、前記第1制御データ及び第2制御データは、前記表示フレームの表示ライン周期に同期する表示ラインクロック(IHSYNC)のクロックサイクル数によって前記表示期間及び非表示期間の開始タイミングを規定するデータである(図5、図6)。
これによれば、前記表示期間及び非表示期間の開始タイミングを容易に規定することができる。
〔17〕<制御論理>
項16において、前記制御論理は、前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの夫々の複数セットの中から必要なセットのデータを選択する第1制御論理(33)と、前記表示フレーム期間毎に表示ラインクロックのサイクル数を計数しながら、前記第1制御論理で選択したデータが規定する表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々の開始タイミングに前記計数値が到達すること応じて順次状態信号(DST)を生成する第2制御論理(34)と、前記状態信号を受け取ってその状態信号に応じて表示制御信号を生成する第3制御論理(35)と、を有する。前記タッチコントローラは、前記状態信号を受け取り、受け取った状態信号に応じて前記タッチ検出制御に必要なタッチ制御信号を生成する。
これによれば、項7と同様に、表示制御に必要な制御信号及びタッチ検出に必要な制御信号を生成する回路に状態信号を与えて、その制御信号を生成可能にすることができる。
〔18〕<マイクロプロセッサが指示する第1表示モードと第2表示モード>
項13において、前記マイクロプロセッサは、リセット処理に続いて前記表示制御部に第2表示モード(DMode2)を通知し、前記第2表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることにより前記表示制御部に第1表示モード(DMode1)を通知し、前記第1表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることなく所定時間が経過したとき前記表示制御部に前記第2表示モードを通知する(図7)。
これによれば、項8と同様に、マイクロプロセッサはタッチの有無やタッチ有り検出後の時間経過に基づいて前記制御データの用い方をモード指定でプログラム制御することができる。
〔19〕<第1フレームモードを用いる第1表示モード、第1及び第2フレームモードを混在させる第2表示モード>
項18において、前記第1表示モードは、複数の表示フレーム期間を単位とした前記第1フレームモードを連続する動作モードである(図9)。前記第2表示モードは、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第2フレームモードをその一部の表示フレーム期間で実行し、最後の表示フレーム期間で前記第1フレームモードをその一つの表示フレーム期間で実行する動作、を繰り返す動作モードである(図10)。前記表示制御部は、前記第1フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出動作を不許可とし、非表示期間にタッチ検出動作を許可し表示動作を停止とし、前記第2フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出動作を不許可とし、非表示期間に表示動作を停止としタッチ検出動作を不許可とする。
これによれば、項9と同様に、第1表示モードと第2表示モードをラップアラウンドに繰り返しながら表示とタッチ検出の動作を実行させることができる。
〔20〕<第1制御部によるフレームモードのデータの用い方を第2制御部で制御>
表示制御及びタッチ検出装置(4)は、表示フレーム期間(FLM)内に複数の表示期間(DISP)と前記表示期間に挟まれた非表示期間(LHB)を形成し、前記表示期間でディスプレイパネル(2)に表示制御を行い、必要に応じて前記非表示期間でタッチパネル(3)にタッチ検出制御を行い、複数の表示フレーム期間毎にその表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる制御を行う。この表示制御及びタッチ検出装置は、複数の表示フレーム期間毎にその前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモード(FMode1)の制御データ(DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n))と、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモード(FMode2)の制御データ(DT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m))と、を用いて前記表示期間及び前記非表示期間を制御する第1制御部(26)と、前記タッチ検出制御によるタッチ検出結果に基づいて、前記第1制御部による前記第1フレームモードの制御データと前記第2フレームモードの制御データとの用い方を変更する第2制御部(7)とを有する。
これによれば、項1と同様に、表示フレーム内の固定箇所に非表示による不所望な輝度差が見えたりそれによるチラツキが発生したりする現象を抑制することができ、さらに、表示フレーム期間内における表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングをタッチ検出結果に依存させて変更することが容易になる。
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通りである。
すなわち、タッチ検出結果に依存して表示期間の開始タイミングと非表示期間の開始タイミングを制御することができる。
図1はディスプレイコントローラ内の表示制御部の一例を示すブロック図である。 図2は表示制御及びタッチ検出制御装置の一例を示すブロック図である。 図3は交差的に配置されたゲート線とソース線を有するディスプレイパネルを概略的に示した説明図である。 図4は第1フレームモードと第2フレームモードの夫々における表示期間と非表示期間をフレーム表示期間内に示した説明図である。 図5は第1フレームモード(FMode1)の制御データを例示する説明図である。 図6は第2フレームモード(FMode2)の制御データを例示する説明図である。 図7は第1表示モード(DMode1)と第2表示モード(DMode2)による表示制御及びタッチ検出制御装置の全体的な動作フローを例示する説明図である。 図8は第2表示モードによる詳細な動作フローを示す説明図である。 図9は第1表示モードによる詳細な動作フローを示す説明図である。 図10はマイクロプロセッサによる第1表示モード又は第2表示モードの選択動作を示すフローチャートである。 図11は第1表示モードにおける第2制御論理による状態信号の生成論理を例示する説明図である。 図12は第2表示モードにおける第2制御論理による状態信号の生成論理を例示する説明図である。
図2にはタブレットやスマートフォンなどの携帯情報端末装置などに適用された表示制御及びタッチ検出装置4が例示される。携帯情報端末装置1は、筐体の表面にドットマトリクス型の液晶ディスプレイパネル等のディスプレイパネル(LCD)2と、相互容量方式によるタッチ検出を可能にするタッチパネル(TP)3とが重ねて形成されている。例えばタッチパネル3はディスプレイパネル2の表示面に重ねて配置された外付け構造、又はディスプレイパネル2にタッチパネル3を作り込んだインセル構造等の何れの構造を採用してもよい。表示制御及びタッチ検出装置4は、ディスプレイパネル2の表示制御を行う表示制御部としてのディスプレイコントローラ(LCDD)8、タッチパネル3のタッチ検出制御を行うタッチ制御部としてのタッチコントローラ(TPC)6、及び演算制御を行う演算制御部若しくは第2制御部としてのマイクロプロセッサ(MPU)7を有する。ディスプレイコントローラ8及びマイクロプロセッサ7はホスト装置5とインタフェースされる。ホスト装置(HST)5は例えばホストコンピュータを中心に移動体通信や近接通信などの通信回路や種々の周辺デバイスによって構成される。
表示制御及びタッチ検出装置4は、特に制限さされないが、公知のCMOS集積回路製造技術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て、シングルチップの半導体集積回路として実現される。或いはマルチチップの半導体モジュール製品等として実現されてもよい。
ディスプレイパネル2は、図3に例示されるように、交差配置された走査電極G1〜G1000と信号電極S1〜Skの各交点にTFTと呼ばれる薄膜トランジスタが配置され、薄膜トランジスタのゲートに対応する行の走査電極G1〜G1000、薄膜トランジスタのソースに対応する列の信号電極S1〜Sk、そして薄膜トランジスタのドレインにはコモン電極との間にサブピクセルとなる液晶素子及び蓄積コンデンサが接続されて、各画素が形成される。ディスプレイコントローラ8は表示制御において順次走査電極G1〜G1000を駆動し、これによって走査電極単位で薄膜トランジスタがオン状態にされ、そのとき信号電極S1〜Skに表示データに応ずる信号電圧を印加し、各々の信号電圧が液晶素子と蓄積コンデンサに印加されることで、液晶素子の透過状態が制御されることにより、所要の階調でディスプレイパネル2に画像が表示される。
マルチポイントタッチに対応する相互容量方式のタッチパネル3は、特に図示はしないが、例えば、交差配置された駆動電極と検出電極の交差位置に多数の検出容量がマトリクス状に形成され、タッチコントローラ6が駆動電極を順次駆動したとき検出容量を介して検出電極に現れる電位変化を積分して検出信号を形成する。検出容量の近傍に指があるとその浮遊容量によって検出容量との合成容量値が小さくなり、この容量値の変化に応じた検出信号の相違によってタッチと非タッチを区別するようになっている。タッチ/非タッチの検出結果はマイクロプロセッサ7に与えられる。マイクロプロセッサ7はその検出結果に基づいて、ディスプレイパネル2の画面表示に応じてタッチパネル3で行われるマルチポイントタッチによるタッチ座標からその操作を判別可能になる。
図2においてタッチパネルコントローラ6は、例えば、駆動回路(TxD)10、検出回路(RxD)11、アナログディジタル変換回路(ADC)12、RAM13、及びタッチ制御回路(TCNT)14を有する。駆動回路10はタッチパネル3の複数の駆動電極に順次駆動パルスを出力する。駆動された駆動電極に接続する検出容量を介して夫々の検出電極に現れる電圧変化は検出回路11の積分回路に夫々蓄積されて検出電極毎に検出信号が形成される。検出信号はADC12でアナログ信号からディジタル信号に変換される。変換されたディジタル信号は検出データとしてRAM13に蓄積される。タッチ制御回路14は、駆動回路10の駆動タイミングを制御すると共に、これに同期して検出回路11及びADC12の動作タイミングとRAM13の書き込み動作を制御する。タッチパネル3の全面に対する駆動電極の駆動と検出動作、すなわち、タッチパネル3に対するフレーム単位の駆動検出動作、によって得られた検出データをRAM13に蓄積すると、タッチ制御回路14はその検出データをマイクロプロセッサ7に渡す。マイクロプロセッサ7はその検出データに基づいてタッチの有無を判別し、タッチパネル2のタッチ位置の位置座標を演算して、その結果をホスト装置5に与える。タッチ制御回路14による駆動回路10及び検出回路11を用いるタッチ検出動作は、ディスプレイコントローラ8が出力する状態信号DSTが少なくとも非表示期間を示しているとき可能にされる。
マイクロプロセッサ7は、特に制限されないが、書換え可能な不揮発性メモリ(PROM)16に格納されているプログラムを中央処理装置(CPU)18が順次実行してデータ処理を行う。RAM17はCPU18のワーク領域とされ、CPU18の周辺回路として代表的に示されたタイマカウンタ(TMR)15などを有する。
図2においてディスプレイコントローラ8は、例えば、走査駆動回路(SCND)20、階調駆動回路(SIGD)21、先入れ先出し形式でアクセスされるFIFOバッファメモリ(FIFOMRY)22、ラインラッチ回路(LTCH)23、電源回路(PWR)24、ホストインタフェース回路(SYSIF)25、及びディスプレイコントローラ8の全体的な制御を行う第1制御部としての表示制御回路(LCNT)26を有し、内部同期信号に同期してディスプレイパネル2表示制御とタッチコントローラに対するタッチ検出動作の指示を行う。内部同期信号は特に制限されないが、内部フレーム同期信号IVSYNC、内部水平同期信号IHSYNCなどとされる。内部フレーム同期信号IVSYNCは表示フレーム期間に応ずる周期を持ち、特に制限されないが、60Hzの周波数を有し、1サイクルが16msecとされる。内部水平同期信号IHSYNCは表示フレーム期間に含まれる複数の表示ラインの夫々の周期に同期する表示ラインクロックに相当し、この周波数はこのディスプレイコントローラ8が駆動するディスプレイパネル2の表示ライン数、即ち操作電極本数に応じて適宜決定されればよい。ホスト装置5からホストインタフェース回路25に供給される同期信号VSYNC,HSYNCは表示データが供給されるときの同期信号であって、外部フレーム同期信号VSYNC、外部水平同期信号HSYNCとされる。尚、内部フレーム同期信号IVSYNC、内部水平同期信号IHSYNCは表示制御及びタッチ検出装置4のパワーオンリセットによって常時発振される。
ホストインタフェース回路25はホスト装置5から表示コマンド及び表示データを受け取る。受け取った表示データは、表示データの供給レートと表示動作速度の相違を吸収するために逐次FIFOバッファ22に蓄積され、表示タイミングに間に合うように逐次読み出されてラインラッチ回路23に転送される。階調駆動回路21はラインラッチ回路23にラッチされた表示データに従ってディスプレイパネル2の複数の信号電極に階調電圧を並列的に出力する。
走査駆動回路20は表示期間にフレーム周期毎に水平同期信号HSYNCに同期してディスプレイパネル2の走査電極を順次駆動する。これによって走査電極単位で薄膜トランジスタがオン状態にされ、そのとき、水平走査期間毎にラインラッチ回路23にラッチされている表示データに基づいて階調駆動回路21が信号電極を介して液晶素子に信号電圧を印加する。これによって、フレーム周期単位で走査電極の順次走査駆動に同期した表示ライン単位で液晶素子が階調データで駆動される。階調駆動回路21が出力する階調電圧及び走査駆動回路20が出力する操作駆動電圧などは電源回路24で生成される。
表示制御回路26はホスト装置5から与えられる表示コマンドに従って上述の表示制御など、ディスプレイコントローラ8の全体的な制御を行う。CNT1は走査駆動回路20に対する駆動制御信号、CNT2は階調駆動回路21に対する駆動制御信号、CNT3はラインラッチ回路23に対するラッチ制御信号、CNT4はFIFOバッファメモリ22に対するアクセス制御信号、CNT5はホストインタフェース回路25に対する入出力制御信号である。
さらに、表示制御回路26は、図4に例示されるように、表示フレーム期間FLM内に複数の表示期間DISPと表示期間DISPに挟まれた非表示期間LHBを形成する。表示フレーム期間FLMとは内部フレーム同期信号IVSYNCの1サイクルの期間を意味する。特に制限されないが、表示フレーム期間FLMには先頭にバックポーチBCKPが配置され、其の後に複数の表示期間DISP及び非表示期間LHBが配置され、これに続いて、フロントポーチFRTP、そしてブランク期間BLNKが形成される。表示期間DISPでは走査電極単位で画素を選択して信号電極に駆動電圧を印加する表示動作が行われる。非表示期間LHBでは上記表示動作が一時的に停止される。非表示期間においてタッチコントローラ6には必要なタッチ検出動作を可能とする。このように表示期間はディスプレイコントローラ8がディスプレイパネル2に対し表示動作を行う期間であり、非表示期間は同表示動作を行わない期間である。
表示期間DISPの開始タイミングと非表示期間LHBの開始タイミングは複数の表示フレーム期間毎に表示フレーム期間単位で変化され、その変化の一つの態様は第1フレームモードFMode1で特定され、別の変化の態様は第2フレームモードFMode2で特定される。図4では第1フレームモードFMode1における一つの表示フレーム期間における表示期間DISPと非表示期間LHBの配置が例示され、第2フレームモードFMode2における一つの表示フレーム期間における表示期間DISPと非表示期間LHBの配置が例示されている。
図5には第1フレームモードFMode1において複数(n個)の表示フレーム期間毎にその表示フレーム期間単位で表示期間DISPの開始タイミングと非表示期間LHBの開始タイミングを変化させる態様が例示される。FMode1_0は最初の表示フレーム期間における表示期間DISPと非表示期間LHBの配列の区切りを表示ラインクロックである内部水平同期クロックIHSYMNCのクロック数Tlineで表すことによって夫々の開始タイミングを暗黙的に示している。表示期間DISPと非表示期間LHBに付されたサフィックスは当該期間の配列順序を意味し、Displayは表示動作を行うことを意味し、Touchはタッチ検出動作を行うことを意味する。ここでは表示期間DISPのクロック数Tlineは殆どが100であり表示動作が行われ、非表示期間LHBのクロック数Tlineは50でありタッチ検出動作が行われる。次の表示フレーム期間についてはFMode1_1で示されている。FMode1_0との違いは最初の表示期間DISP−1のクロック数Tlineが100+iに増え、最後の表示期間DISP−10のクロック数Tlineが100から−i減っていることである。n+1番目の最後の表示フレーム期間についてはFMode1_nで示されている。FMode1_0との違いは最初の表示期間DISP−1のクロック数Tlineが100から+N増え(N=i×n)、最後の表示期間DISP−10のクロック数Tlineが100から−N減っていることである。このように、第1フレームモードFMode1における表示フレーム期間毎に動作形態FMode1_0〜FMode1_nでは表示期間DISPと非表示期間LHBの開始タイミングがクロック数i(Tline)づつずらされ、各形態において表示期間DISPが10回で非表示期間LHBが9回になり各動作形態の最後のタイミングは一定の1450Tlineに保たれている。第1フレームモードFMode1における動作形態FMode1_0〜FMode1_nbの夫々の動作形態では、タッチパネル3を1回全面スキャンするように非表示期間LHBを用いたタッチ検出動作が行われる。従って、表示フレーム期間の16msec毎にタッチパネルの全面スキャン検出動作に基づくタッチ座標演算などのタッチ判別を行うことができる。
図6には第2フレームモードFMode2において複数(m個)の表示フレーム期間毎にその表示フレーム期間単位で表示期間DISPの開始タイミングと非表示期間LHBの開始タイミングを変化させる態様が例示される。FMode2_0は最初の表示フレーム期間における表示期間DISPと非表示期間LHBの配列の区切りを表示ラインクロックである内部水平同期クロックIHSYMNCのクロック数Tlineで表すことによって夫々の開始タイミングを暗黙的に示している。表示期間DISPと非表示期間LHBの付されたサフィックスは当該期間の配列順序を意味し、Displayは表示動作を行うことを意味し、Noneはタッチ権出動作の抑止を意味する。ここでは表示期間DISPのクロック数Tlineは殆どが250であり表示動作が行われ、非表示期間LHBのクロック数Tlineは10でありタッチ検出動作は行われない。次の表示フレーム期間についてはFMode2_1で示されている。FMode2_0との違いは最初の表示期間DISP−2のクロック数Tlineが250から+j増え、最後の表示期間DISP−5のクロック数Tlineが250から−j減っていることである。n+1番目の最後の表示フレーム期間についてはFMode2_mで示されている。FMode2_0との違いは最初の表示期間DISP−1のクロック数Tlineが250から+M増え(M=j×m)、最後の表示期間DISP−5のクロック数Tlineが250から−M減っていることである。このように、第2フレームモードFMode2における動作形態FMode2_0〜FMode2_mでは表示期間DISPと非表示期間LHBの開始タイミングがクロック数j(Tline)づつずらされ、各フレーム表示期間において表示期間DISPが5回で非表示期間LHBが4回になり各期間の最後のタイミングは一定の1290Tlineに保たれている。
図5及び図6の説明から明らかなように第1フレームモードFMode1では表示期間DISPに表示動作を行い、非表示期間LHBにタッチ検出動作を行う。これに対して、第2フレームモードFMode2では表示期間DISPに表示動作を行うが、非表示期間LHBではタッチ検出動作を行わない。したがって、仮に、第1フレームモードFMode1と第2フレームモードFMode2の夫々を単独で用いる場合には第2フレームモードFMode2でタッチ検出を行わない以上タッチ検出結果に従って第2フレームモードFMode2から第1フレームモードFMode1に戻ることはできない。この点に鑑み、マイクロプロセッサ7は、タッチコントローラ6によるタッチ検出結果に基づいて表示制御回路26に第1フレームモードFMode1の制御データと第2フレームモードFMode2の制御データとの用い方を変更するようになっている。第1フレームモードFMode1の制御データと第2フレームモードFMode2の制御データとの用い方の態様は、特に制限されないが、第1表示モードDMmode1と第2表示モードDMmode2の2種類とされる。
図9には第1表示モードDMode1が指定されたときのフレームモードFMode1、FMode2の利用形態が例示される。第1表示モードDMode1は、複数の表示フレーム期間を単位とした第1フレームモードFMode1を連続する動作モードである。図9の例では、図5においてn=2とした3個の動作形態FMode1_0、FMode1_1、FMode1_2を単位とした第1フレームモードを連続する。この第1表示モードDMode1では毎フレームに表示期間DISPで表示動作が行われ、非表示期間LHBでタッチ検出動作が繰り返される。即ち、16msec間隔の毎表示フレーム期間でタッチ検出に基づくタッチ座標演算などのタッチ判別を行なうことができる。
図8には第2表示モードDMode2が指定されたときのフレームモードの利用形態が例示される。第2表示モードDMode2は、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第2フレームモードFMode2をその一部の表示フレーム期間で実行し、最後の表示フレーム期間で第1フレームモードFMode1をその一つの表示フレーム期間で実行する動作、を繰り返す動作モードである。図8の例では、図6において2個の動作形態FMode2_0、FMode2_1に応ずる第2フレームモードと、図5においてn=2としたときの最後の動作形態FMode1_2に応ずる第1フレームモードとを単位とした動作を繰り返す。この第2表示モードDMode2では3回の表示フレーム期間に1回の表示フレーム期間の割合で非表示期間LHBを用いたタッチ検出動作が行われる。即ち、3フレーム分の表示フレーム期間である48msec間隔でタッチ検出に基づくタッチ座標演算などのタッチ判別を行うことができる。
図1には第1表示モードと第2表示モードをサポートする表示制御回路26の一例が示される。表示制御回路26は、フレームカウンタ(FCOUNT)30、ラインカウンタ(LCOUNT)31、不揮発性メモリ32、第1制御論理(SEL)33、第2制御論理(TLOG)34、第3制御論理(CLOG)35、及びモードレジスタ36を有する。
不揮発性メモリ32は、第1フレームモードFMode1の制御データとして第1制御データの複数セットDT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)と第2フレームモードFMode2の制御データとして第2制御データの複数セットDT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m)を書換え可能に格納する。図示は省略するが、不揮発性メモリ32は、ホストインタフェース25を介してホスト装置5が書換え制御を行う。
第1制御データDT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)は第1フレームモードFMode1に対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での表示期間DISP及び非表示期間LHBの夫々の開始タイミングを規定する、FMode1_0〜FMode1_nの動作形態毎のデータであり、図5で説明したように動作形態FMode1_0〜FMode1_nの夫々における各表示期間及び非表示期間LHB毎の期間番号、表示動作(display)/タッチ検出(Touch)の区別、Tlineで示される期間のクロックス数の夫々を示すデータを有する。
第2制御データDT(FMode2_0)〜DT(FMode1_m)は第2フレームモードFMode2に対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での表示期間DISP及び非表示期間LHBの夫々の開始タイミングを規定する、FMode2_0〜FMode2_mの動作形態毎のデータであり、図6で説明したように動作形態FMode2_0〜FMode2_mの夫々における各表示期間及び非表示期間LHB毎の期間番号、表示動作(display)/タッチ検出抑止(None)の区別、そしてTlineで示される期間のクロックス数の夫々を示すデータを有する。
モードレジスタ36にはマイクロプロセッサ7がモードセット信号MSETを用いて第1表示モードDMode1又は第2表示モードDMode2の表示モードデータが変更可能にセットされる。マイクロプロセッサ7によるモードデータをセットする動作は図10に例示される制御フローに基づいて行われる。即ち、パワーオン(S1)の後は先ず第2表示モードDMode2とされ、当該モードで指定される頻度でタッチ操作が行われたか否かの判別が行われ、タッチ操作が行われたことを判別するまで当該表示モードが継続される(S2)。タッチ操作が判別されると、第1表示モードDMode1に変更され、表示フレーム毎にタッチ検出動作によってタッチ操作が行われたか否かが判別される(S3)。マイクロプロセッサ7は第1表示モードへの変更に応じてタイマカウンタ15を起動し、タイムアウトする一定期間経過するまでにタッチ操作を判別したときはタイマカウンタ15をリセットして最初からタイマ動作をやり直し、一定期間経過するまでにタッチ操作を判別することができないときはタイマカウンタ15のタイムアウトに応答して表示モードを第2表示モードDModeに変更する。以下同様の制御動作が繰り返される。上記制御フローによって実現される動作フローは例えば図7のようになる。
第1制御論理33はモードレジスタ36に設定された表示モードとフレームカウンタ30のカウント値に従って表示フレーム期間毎に第1制御データDT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)のセット及び第2制御データDT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m)のセットの中から必要なセットのデータを選択する。例えば理解を容易化するために図8及び図9の例に整合させてm,n=2とし、フレームカウンタ30が内部フレーム同期信号IVSYNCを初期値0から2までラップアラウンドに計数するものとする。この場合、第1表示モードDMode1において第1制御論理33は、FCOUNT=0のとき第1フレームモードFMode1の制御データDT(FMode1_0)を選択し、FCOUNT=1のとき第1フレームモードFMode1の制御データDT(FMode1_1)を選択し、FCOUNT=2のとき第1フレームモードFMode1の制御データDT(FMode1_2)を選択する。この選択態様は図9に対応される。第2表示モードDMode2において第1制御論理33は、FCOUNT=0のとき第2フレームモードFMode2の制御データDT(FMode2_0)を選択し、FCOUNT=1のとき第2フレームモードFMode2の制御データDT(FMode2_1)を選択し、FCOUNT=2のとき第1フレームモードFMode1の制御データDT(FMode1_2)を選択する。この選択態様は図8に対応される。
第2制御論理34は表示フレーム期間毎にラインカウンタ31の計数値にしたがって、第1制御論理33で選択された制御データが表示フレーム期間内で規定する表示期間DISP及び非表示間LHBの夫々の開始タイミングに前記計数値が到達することに応じて順次状態信号DSTを生成する。ラインカウンタ31は内部水平同期信号IHSYNCを計数し、係数値は内部フレーム同期信号IVSYNCによって表示フレーム期間毎にリセットされる。第2制御論理34による状態信号DSTの生成論論理は、第1表示モードDMode1で選択された制御データに対して図11に記載のようにされる。第2表示モードDMode2で選択された制御データに対して制御論理34による状態信号DSTの生成論論理は例えば図12に記載される。特に制限されないが、DSTは2ビットのコードd0d1とされ、d0はH(例えば論理値1)で表示動作の指示、L(例えば論理値0)で表示動作の抑止指示とされ、d1はHでタッチ検出動作の指示、Lでタッチ検出動作の抑止指示とされる。
図11に例示された生成論理は図9に対応され、毎表示フレーム期間FLMに、表示動作が行われる表示期間DISPとタッチ検出動作が行われる非表示期間LHBを交互に発生させることになる。すなわち、タッチ操作が行われる頻度が高いような場合に第1表示モードDMode1により毎表示フレーム期間で表示動作とタッチ検出動作が排他的に行われる。
図12に例示された生成論理は図8に対応され、3回の表示フレーム期間毎に、前2回では毎表示フレーム期間FLMに、表示動作が行われる表示期間DISPとタッチ検出動作が抑止される非表示期間LHBを交互に発生させ、最後の表示フレーム期間FLMでは、表示動作が行われる表示期間DISPとタッチ検出動作が行われる非表示期間LHBを交互に発生させることになる。タッチ操作が行われる頻度が高いような場合に毎表示フレーム期間で表示動作とタッチ検出動作が排他的に行われる。すなわち、タッチ操作が行われる頻度が低いような場合に第2表示モードDMode2により複数の毎表示フレーム期間毎にその最後に表示フレーム期間だけで表示動作とタッチ検出動作が排他的に行われる。
第3制御論理35は状態信号DSTと共に、ホスト装置5からコマンドCMD及びコマンドパラメータCDATAが供給され、コマンドCMDのデコード結果とコマンドパラメータCDATAを用いて、前記制御信号CNT1,CNT2,CNT3,CNT4,CNT5を生成する。前記制御信号CNT1,CNT2,CNT3,CNT4,CNT5はその制御機能に応じて内部フレーム同期信号IVSYNCおよび内部水平同期信号IHSYNCに同期して生成されることになるが、特に、状態信号DSTが非表示期間にされるd0=Lの期間では、走査線駆動回路20による新たな走査電極の駆動、階調駆動回路21による信号電極の駆動、及びラインラッチ回路23による新たな表示データのラッチ動作などの休止により、その期間で表示動作が停止される。更に、状態信号DSTが与えられるタッチパネルコントローラ6の第2制御回路14は状態信号DSTは非表示期間にされるd1=Hでタッチフレームに対するタッチ検出動作を行い、d1=Lでタッチフレームに対するタッチ検出動作を抑止する。FIFOバッファ22に対するアクセス制御は表示期間DISPにFIFOバッファ22がデータエンプティにならないように書き込み(プッシュ)と読み出し(ポップ)が行われるが、ホスト装置5からの表示データ転送レートの方が表示速度よりも遅いため、表示期間DISPにFIFOバッファ22がデータエンプティにならないことを保証するために、非表示期間LHBではFIFOバッファ22には表示データの書き込み動作が行われ、望ましくはデータフルの状態にされる。
第1乃至第3制御論理33,34,35はハードワイヤードロジックであってもファームウェアのようなソフトウェアプログラムによってその論理動作が決定されるプログラム処理回路であってもよい。処理の高速性と言う点では前者が勝り、汎用性若しくは柔軟対応性と言う点では後者が勝る。
以上説明した表示及びタッチ検出装置4によれば以下の作用効果が有る。
(1)表示フレーム期間FLM単位で表示期間DISPの開始タイミングと非表示期間LHBの開始タイミングが変化されるから、表示フレームFLM内の固定箇所に非表示による不所望な輝度差が見えたりそれによるチラツキが発生したりする現象を抑制することができる。
(2)タッチ検出結果に基づいて、第1表示モードDMode1及び第2表示モードDMode2のように表示と非表示の開始タイミングを決定するデータDT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)とDT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m)の用い方を変更するから、表示制御及びタッチ検出装置4を用いるシステムの要求に即したタイミングで表示期間DISPと非表示期間LHBを開始させる対応が容易になる。例えば、フレームバッファメモリが用意されていないときホスト装置から供給される表示データの転送レートよりも速い速度で表示動作が行われる場合にはタッチ検出動作を行わなくても次に表示する表示データをFIFOバッファに蓄えるために非表示期間を設けることが必要であったり、一定期間タッチ検出が無い状態が続いたときタッチ検出頻度を下げて電力消費を低減することが必要であったりする。このような要請に対して、表示フレーム期間FLM内における表示期間DISPの開始タイミングと非表示期間LHBの開始タイミングをタッチ検出結果に依存させて変更することが容易に実現される。
(3)図5及び図6で説明し対応に、第1フレームモードFMode1の制御データと第2フレームモードFMode2の制御データを用いて、表示フレーム期間FLM毎に最初の表示期間を所定期間漸増させ、最後の表示期間を前記所所定期間短縮する制御を行うから、表示フレーム期間FLM毎に表示期間DISPと非表示期間LHBの開始タイミングを相違させる制御が容易になる。
(4)表示動作を表示期間DISPに許可し、タッチ検出動作を非表示期間LHBに許可する第1フレームモードFMode1を用いることにより、タッチ検出動作と表示動作との間では相互に一方の動作で発生するノイズは他方の動作に影響を与えない。
(5)表示動作を表示期間DISPに許可し、タッチ検出動作を不許可とする第2フレームモードFModeの制御データを用いることにより、表示フレーム期間FLM内でタッチ検出を要しない場合に連続して表示期間にはなえらないから、ホスト装置5から供給される表示データの転送レートよりも速い速度で表示動作が行われる場合に、タッチ検出動作を行わなくても非表示期間を用いて次に表示する表示データをFIFOバッファ22に蓄える動作を行うことができ、表示期間の途中でFIFOバッファ22がデータエンプティになる虞を排除することができる。
(6)第1フレームモードFMode1に対応する第1制御データの複数セットDT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)と、第2フレームモードFMode2に対応する第2制御データの複数セットDT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m)書換え可能に保持する不揮発性メモリ32と、マイクロプロセッサ7からの表示モードDMode1又はDMode2の指定に従って表示フレーム期間毎に第1制御データ及び前記第2制御データの複数セットの中からから必要なセットの制御データを選択し、選択した制御データに基づいて表示フレーム期間FLM内における表示期間DISP及び非表示間LHBの夫々に応ずる制御信号を生成する制御論理33,34,35を採用するから、不揮発性メモリ32に格納した第1制御データのセットと第2制御データのセットの内容に従って、さらにはマイクロプロセッサ7からのモード指定による制御データの選択態様に従って、表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間に開始タイミングを様々に制御することができる。要するに、表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の開始タイミングをプログラマブルに制御することが容易である。
(7)表示フレーム期間FLM内で表示とタッチ検出を排他的に行う第1表示モードDMode2では、第1フレームモードFMode1によりタッチ検出動作と表示動作との間で相互に一方の動作で発生するノイズが他方の動作に影響を与えないようにすることができる。また、表示フレーム期間FLM内でタッチ検出を要しない第2表示モードDMode2では、第2フレームモードFMode2によりタッチ検出頻度が低くされて低消費電力に貢献し、更に、タッチ検出動作を行わなくても非表示期間が確保され、連続して表示期間にならないから、非表示期間LHBでFIFOバッファ22に表示データを書き込む動作を行うことができ、ホスト装置5からの表示データ転送レートの方が表示速度よりも遅くても、表示期間DISPにFIFOバッファ22がデータエンプティにならないことを保証することができる。
(8)第1制御論理33及び第2制御論理34がプログラム処理回路で構成されるから、DT(FMode1_0)〜DT(FMode1_n)の第1制御データのセットとDT(FMode2_0)〜DT(FMode2_m)の第2制御データのセットの中のどの制御データを用いるかをプログラムデータによってプログラマブルに決定することができ、表示制御やタッチ検出制御の自由度を増すことができる。
(9)表示フレームのデータサイズよりも小さなFIFOバッファ22を用いるから、フレームバッファを搭載する場合に比べて表示及びタッチ制御装置の小型化に資することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施の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。
第1フレームモードFMode1や第2フレームモードFMode2における表示期間や非表示期間の開始タイミングのずらし方は図5及び図6のように水平同期クロックのクロック数で夫々の期間を規定する手法に限定されず、夫々の期間の開始タイミングを時刻若しくはクロック計数値で規定したり、或いは数式を用いて既定したり、適宜変更することができる。
また、表示制御部の制御論理は図1、図11、図12などで説明した論理に限定されず適宜変更可能である。図4のように1表示フレーム期間FLM内において第1フレームモードと第2フレームモード間で表示期間DISPと非表示期間LHBの合計は異なるが、その相違に対してバックポーチBCKPの期間を同じとし、フロントポーチFRNTPとブランク期間BLNKの長さでその相違を吸収して、制御を容易化したが、其の逆にすることは妨げられない。図5、図6におけるi,jの値は適宜決定すればよい。n,mの値も2に限定されず適宜決定すればよい。当然フレームカウンタ30のカウントアップ値は可変に設定可能になっている。
また、駆動対象にされるディスプレイパネルはエレクトロルミネッセンスパネルなどであってもよい。本発明が駆動対象とするディスプレイパネルの構成は図3に限定されない。また、夫々異なる半導体チップで構成されたタッチコントローラ6、マイクロプロセッサ7及びディスプレイコントローラ8を回路基板に搭載してタッチ検出及び表示制御装置を構成してもよい。本発明はタブレットやスマートフォンなどの携帯情報端だけでなくその他の情報端末装置などに広く適用することができる。
1 携帯情報端末装置
2 ディスプレイパネル(LCD)
3 タッチパネル(TP)
4 表示制御及びタッチ検出装置
5 ホスト装置
6 タッチ制御部としてのタッチコントローラ(TPC)
7 第2制御部としてのマイクロプロセッサ(MPU)
8 表示制御部としてのディスプレイコントローラ(LCDD)
10 駆動回路(TxD)
11 検出回路(RxD)
12 アナログディジタル変換回路(ADC)
13 RAM
14 タッチ制御回路(TCNT)
15 タイマカウンタ(TMR)
16 不揮発性メモリ(PROM)
18 中央処理装置(CPU)
20 走査駆動回路(SCND)
21 階調駆動回路(SIGD)
22 FIFOバッファメモリ(FIFOMRY)
23 ラインラッチ回路(LTCH)
24 電源回路(PWR)
25 ホストインタフェース回路(SYSIF)
26 第1制御部としての表示制御回路(LCNT)
IVSYNC 内部フレーム同期信号
IHSYNC 内部水平同期信号
CNT1 駆動制御信号
CNT2 駆動制御信号
CNT3 ラッチ制御信号
CNT4 アクセス制御信号
CNT5 入出力制御信号
FLM 表示フレーム期間
DISP 表示期間
LHB 非表示期間
BCKP バックポーチ
FRTP フロントポーチ
BLNK ブランク期間
FMode1 第1フレームモード
FMode2 第2フレームモード
FMode1_0〜FMode1_n 第1フレームモードの動作形態
FMode2_0〜FMode1_m 第2フレームモードの動作形態
DMmode1 第1表示モード
DMmode2 第2表示モード
30 フレームカウンタ(FCOUNT)
31 ラインカウンタ(LCOUNT)
32 不揮発性メモリ
33 第1制御論理(SEL)
34 第2制御論理(TLOG)
35 第3制御論理(CLOG)
36 モードレジスタ
DST 状態信号
d0,d1 状態信号の構成ビット

Claims (13)

  1. 表示フレーム期間内に複数の表示期間と前記表示期間に挟まれた非表示期間を形成し、
    前記表示期間でディスプレイパネルに表示データの表示を行ディスプレイコントローラと、
    前記非表示期間でタッチパネルにタッチ検出を行うように構成されたタッチコントローラと、
    イクロプロセッサと、を有し、
    前記ディスプレイコントローラは、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモードと、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させ、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモードと
    を有し、
    前記第1フレームモードにおいて、前記表示フレーム期間毎に、最初の表示期間を第1所定期間ずつ漸増し、最後の表示期間を前記第1所定期間ずつ短縮し、
    前記第2フレームモードにおいて、前記表示フレーム期間毎に、最初の表示期間を第2所定期間ずつ漸増し、最後の表示期間を前記第2所定期間ずつ短縮し、
    前記マイクロプロセッサは、前記タッチコントローラによるタッチ検出結果に基づいて、前記ディスプレイコントローラが前記第1フレームモードで動作する期間と、前記ディスプレイコントローラが前記第2フレームモードで動作する期間の配置を制御する
    表示制御及びタッチ検出装置。
  2. 前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードにおいて、表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出を非表示期間に許可する、
    請求項1に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  3. 前記ディスプレイコントローラは、前記第2フレームモードにおいて表示動作を表示期間に許可し、タッチ検出を抑止する、
    請求項1又は2に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  4. 前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第1制御データの複数セットを前記第1フレームモードの制御データとし、前記第2フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における前記表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第2制御データの複数セットを前記第2フレームモードの制御データとして、書換え可能に保持する不揮発性メモリと、
    前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの複数セットの中から選択したセットの制御データに基づいて表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々に応ずる制御信号を生成する制御論理と、を有する、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  5. 前記第1制御データ及び前記第2制御データは、前記表示フレーム期間の表示ライン周期に同期する表示ラインクロックのクロックサイクル数によって前記表示期間及び非表示期間の開始タイミングを規定するデータである、
    請求項4に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  6. 前記制御論理は、前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの夫々の複数セットのうちのセットのデータを選択する第1制御論理と、
    前記表示フレーム期間毎に表示ラインクロックのサイクル数を計数しながら、前記第1制御論理で選択したデータが規定する表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々の開始タイミングにその計数値が到達することに応じて順次状態信号を生成する第2制御論理と、
    前記状態信号を受け取り、受け取った状態信号に応じて表示制御信号を生成する第3制御論理と、を有し、
    前記タッチコントローラは、前記状態信号を受け取り、受け取った状態信号に応じて前記タッチ検出に用いられるタッチ制御信号を生成する、
    請求項5に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  7. 表示フレーム期間内に複数の表示期間と前記表示期間に挟まれた非表示期間を形成し、
    前記表示期間でディスプレイパネルに表示データの表示を行ディスプレイコントローラと、
    前記非表示期間でタッチパネルにタッチ検出を行うように構成されたタッチコントローラと、
    イクロプロセッサと、を有し、
    前記ディスプレイコントローラは、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモードと、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させ、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモードと
    を有し、
    前記マイクロプロセッサは、
    前記タッチコントローラによるタッチ検出結果に基づいて、前記ディスプレイコントローラが前記第1フレームモードで動作する期間と、前記ディスプレイコントローラが前記第2フレームモードで動作する期間の配置を制御し、
    リセット処理に続いて前記ディスプレイコントローラに前記第1フレームモードで動作する期間と前記第2フレームモードで動作する期間の配置を指示する第2表示モードを通知し、前記第2表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることにより前記ディスプレイコントローラに前記第2表示モードと異なる配置を指示する第1表示モードを通知し、前記第1表示モードの通知後にタッチ有りが検出されることなく所定時間が経過したとき前記ディスプレイコントローラに前記第2表示モードを通知する、
    表示制御及びタッチ検出装置。
  8. 前記第1表示モードは、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第1フレームモードを連続する動作モードであり、
    前記第2表示モードは、前記複数の表示フレーム期間を単位とした前記第2フレームモードをその一部の表示フレーム期間で実行し、最後の表示フレーム期間で前記第1フレームモードをその一つの表示フレーム期間で実行する動作、を繰り返す動作モードであり、
    前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出を不許可とし、非表示期間にタッチ検出を許可し表示動作を停止とし、前記第2フレームモードの夫々の表示フレーム期間において、表示期間に表示動作を実行しタッチ検出を不許可とし、非表示期間に表示動作を停止としタッチ検出を不許可とする、
    請求項7に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  9. 表示フレーム期間内に複数の表示期間と前記表示期間に挟まれた非表示期間を形成し、
    前記表示期間でディスプレイパネルに表示データの表示を行ディスプレイコントローラと、
    前記非表示期間でタッチパネルにタッチ検出を行うように構成されたタッチコントローラと、
    イクロプロセッサと、を有し、
    前記ディスプレイコントローラは、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモードと、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させ、前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモードと、を有し、
    前記マイクロプロセッサは、前記タッチコントローラによるタッチ検出結果に基づいて、前記ディスプレイコントローラが前記第1フレームモードで動作する期間と、前記ディスプレイコントローラが前記第2フレームモードで動作する期間の配置を制御し、
    前記ディスプレイコントローラは、前記第1フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第1制御データの複数セットを前記第1フレームモードの制御データとし、前記第2フレームモードに対応して複数の表示フレーム期間における前記表示フレーム期間単位での前記表示期間及び前記非表示期間の夫々の開始タイミングを規定する表示フレーム期間毎の第2制御データの複数セットを前記第2フレームモードの制御データとして、書換え可能に保持する不揮発性メモリと、
    前記マイクロプロセッサからのモード指定に従って表示フレーム期間毎に前記第1制御データ及び前記第2制御データの複数セットの中から選択したセットの制御データに基づいて表示フレーム期間内における表示期間及び非表示間の夫々に応ずる制御信号を生成する制御論理と、を有し、
    前記制御論理はプログラムデータで規定された制御手順に従って処理を行うプログラム処理回路であり、指定モードに従って前記第1制御データ及び前記第2制御データの中からどのセットのデータを選択するかは前記プログラムデータによって決定される、
    表示制御及びタッチ検出装置。
  10. 前記第1制御論理は、指定モードに従って前記第1制御データ及び前記第2制御データの中からどのセットのデータを選択するかをプログラムデータに基づいて制御する、
    請求項6に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  11. 前記ディスプレイコントローラは、先入先出し形式でアクセスされ、ホスト装置から供給される表示データが、前記制御論理の制御に基づいて前記表示期間及び非表示期間の両方で書き込まれるバッファメモリを有する、
    請求項4に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  12. 前記バッファメモリは一つの表示フレームに表示可能な最大表示データ量よりも少ないデータ量の記憶容量を有する、
    請求項11に記載の表示制御及びタッチ検出装置。
  13. 表示フレーム期間内に複数の表示期間と前記表示期間に挟まれた非表示期間を形成し、前記表示期間でディスプレイパネルに表示制御を行い、前記非表示期間でタッチパネルのタッチ検出を行い、複数の表示フレーム期間毎にその表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる制御を行うように構成された表示制御及びタッチ検出装置において、
    前記表示フレーム期間単位で前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングを変化させる第1フレームモードと、
    前記表示期間の開始タイミングと前記非表示期間の開始タイミングが前記第1フレームモードとは異なる第2フレームモードと
    を有する第1制御部と、
    前記タッチ検出によるタッチ検出結果に基づいて、前記第1制御部が前記第1フレームモードの制御データを用いる期間と前記第2フレームモードの制御データを用いる期間の配置を制御する第2制御部とを有し、
    前記第1制御部は、
    前記第1フレームモードにおいて、前記表示フレーム期間毎に最初の表示期間を第1所定期間ずつ漸増し、最後の表示期間を前記第1所定期間ずつ短縮するように制御し、
    前記第2フレームモードにおいて、前記表示フレーム期間毎に最初の表示期間を第2所定期間ずつ漸増し、最後の表示期間を前記第2所定期間ずつ短縮するように制御する
    表示制御及びタッチ検出装置。
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