电容检测电路、触摸检测电路和具备该电路的半导体集成电路的制作方法
【专利说明】电容检测电路、触摸检测电路和具备该电路的半导体集成电路
技术领域
[0001]本发明涉及电容检测电路、触摸检测电路以及具备这些电路的半导体集成电路，特别是能够合适地利用于被连接于与显示面板重合地安装的触摸面板的触摸面板控制电路的发明。
【背景技术】
[0002]在被使用于智能手机、平板终端的显示面板重合地安装有触摸面板，通过用户用手指等在显示画面上进行触摸(触碰、或抚弄)，从而能够对设备进行操作。为了检测被触摸的位置，提出了各种方式。例如在静电电容方式中，通过检测由于人体的手指等接近在触摸面板上被配置成矩阵状的传感器电容而发生的静电电容的变化，来检测被触摸的坐标。静电电容方式存在互电容方式和自电容方式。在互电容方式中，利用如下现象:把形成传感器电容的电极的一方作为发送侧、把另一方作为接收侧，在发送侧与接收侧之间产生的耦合电容由于手指等的接近而减少。在自电容方式中，利用如下现象:把传感器电容的一方的电极设为接地或固定电位，由于接地的人体的手指等接近因而其电容的量与传感器电容相加而增加。
[0003]在专利文献I公开了自电容方式的触摸检测电路。X方向的电极和Y方向的电极分别被排列成网格状，在交点形成有传感器电容。对于根据X方向与Y方向的电极的组合所选择的电容进行充电动作以及之后的放电动作，以检测静电电容的变化。
[0004]在专利文献2公开了将自电容方式和互电容方式组合的触摸检测电路。在利用自电容方式检测出多点触摸的情况下，收拢至其触摸电极而利用互电容方式进行触摸坐标的检测。
[0005]现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2011-14527号公报专利文献2:特开2013-242699号公报。
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
本发明人关于专利文献I和2研究的结果可知，存在以下那样的新课题。
[0007]在自电容方式中，与传感器电容连接的触摸检测电路构成为包含对传感器电容进行充电的电压施加电路以及被输入有放电时的模拟信号的检测电路。检测电路在蓄积于传感器电容的电荷进行放电时，通过测量其电荷量，来实质地测量传感器电容的大小(电容值)。在自电容方式中，传感器电容的电容值由于触摸而有效地增加，因此在触摸/非触摸检测中，其增加量为检测对象。由于触摸的电容值的增加量相对于非触摸时的传感器电容的电容值不大，因此重复进行传感器电容的充电和放电的动作，将放电时的电荷量累积地相加、即进行积分，从而使信号量增加。在专利文献I记载的触摸传感器中，通过重复进行将蓄积于大容量的电容器6的电荷在检测对象的传感器电容之间进行分配的动作，来使信号量增加。在专利文献2所记载的触摸面板用IC(Integrated Circuit:集成电路)中的动作也同样。在理论上均是将反映传感器电容的电容值的电荷量累积地相加或相减、即进行积分来使信号量增加。
[0008]在通过像这样重复进行传感器电容的充电和放电的动作并对放电时的电荷量进行积分来使信号量增加的电路方式中，存在如下这样的问题:虽然通过增加重复的次数，能够使进行积分的信号量增加，但是与其成比例地检测动作时间变长。
[0009]与触摸面板的大型化、触摸面板电极的高密度化对应地，由于当设为进行触摸检测时驱动电极数增加，因此随着该增加而一个电极的检测动作所允许的时间变短，存在变得不能获得必要的积分信号量的风险。
[0010]另外，作为移动终端等中的输入装置的触摸面板与液晶等显示面板组合使用。其组合形式大致分为把作为另外部件的触摸面板外置于显示面板的外嵌(on-cell)方式以及把触摸面板作为一体做入到显示面板的内嵌(in-cell)方式。由于在任一组合形式中均成为在显示面板的显示动作中进行触摸面板的触摸/非触摸的检测动作，因此需要使得显示面板的驱动信号对于触摸面板的检测动作来说不成为噪声。例如在按时间分割地进行液晶面板的扫描电极的驱动和驱动信号电极的灰度数据的切换动作、所谓的显示驱动动作以及触摸面板的触摸检测动作的情况下，触摸面板的触摸检测动作所允许的时间变短。认为显示面板越是变为高灰度，显示驱动动作的时间越是变长，触摸面板的触摸检测动作所允许的时间更加变短。
[0011]本发明的目的在于对触摸面板的触摸检测动作时间的缩短以及触摸检测精度的提尚作出贡献。
[0012]虽然以下说明用于解决这样的课题的方案，但是其它的课题以及新特征将根据本说明书的记述以及随附附图而变得清楚。
[0013]用于解决课题的方案
根据一个实施方式，为按下述那样。
[0014]S卩，一种具备积分电容并能够与传感器电容连接的电容检测电路，如以下那样构成。
[0015]电容检测电路能够对传感器电容进行充放电，能够将为了对传感器电容进行充放电而输入和输出的电荷累积地相加于积分电容，与伴随充放电的电荷的移动方向相应地使相加到积分电容的电荷的极性反转。
[0016]发明的效果
如果简单地说明通过前述一个实施方式获得的效果则为按下述那样。
[0017]S卩，能够使每单位时间的积分信号量增加，能够对触摸检测动作期间的缩短以及触摸检测精度的提高作出贡献。
【附图说明】
[0018]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和输入装置的整体结构的框图。
[0019]图2是例示触摸面板的电极结构的平面图。
[0020]图3是例示显示面板的电极结构的平面图。
[0021]图4是例示触摸面板控制器的整体结构的框图。
[0022]图5是示出触摸面板的等效电路和触摸检测电路的一个例子的框图。
[0023]图6是例示比较例的触摸检测电路(电容检测电路)的结构的电路图。
[0024]图7是例示图6的触摸检测电路(电容检测电路)的动作的时序图。
[0025]图8是例示实施方式I的触摸检测电路(电容检测电路)的结构的电路图。
[0026]图9是例示图8的触摸检测电路(电容检测电路)的动作的时序图。
[0027]图10是例示实施方式2的触摸检测电路(电容检测电路)的结构的电路图。
[0028]图11是例示图10的触摸检测电路的动作的时序图。
【具体实施方式】
[0029]1.实施方式的概要
首先，关于本申请中所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进行参照的附图中的参照标记只不过例示包含于被附加有该标记的结构要素的概念中的结构要素。
[0030][I]〈在传感器电容充电时和放电时这两者中进行积分动作的电容检测电路> 在本申请中公开的代表性的实施方式是具备积分电容(Csl)并能够与传感器电容
(Cxy)连接的电容检测电路(10)，如以下那样构成。
[0031]能够对所述传感器电容进行充放电，能够把为了对所述传感器电容进行充放电而输入和输出的电荷累积地相加于所述积分电容。根据伴随充放电的所述电荷的移动方向，使相加到所述积分电容中的电荷的极性反转。
[0032]由此，能够使每单位时间的积分信号量增加，能够缩短电容检测动作期间并提高检测精度。
[0033][2]〈充电和放电的重复〉
在项I中，每次将所述传感器电容的充放电以及与所述充放电对应地使相加到所述积分电容的电荷的极性反转的动作重复规定次数时，使所述积分电容短路来进行初始化。
[0034]由此，能够把从积分电容的初始化起直至下一次初始化之前进行的充电次数与放电次数之和设为积分次数，与仅按充电或放电的一方来进行积分的积分电路相比，能够使积分信号量倍增。
[0035][3]〈双边型(Dual Edge type)FIR+IIR>
在项2中，进一步具备由开关电容器构成的IIR(Infinite Impulse Response:无限冲击响应)滤波器(14)，每次将所述传感器电容的充放电以及与所述充放电对应地使相加到所述积分电容的电荷的极性反转的动作重复规定次数时，将所述积分电容蓄积的电荷供给至所述IIR滤波器，使所述积分电容短路来进行初始化。
[0036]由此，能够使包含所述积分电容的初级的电路在正极方向的积分动作时和负极方向的积分动作时这两者中都作为进行采样的FIR(Finite Impulse Response:有限冲击响应)滤波器进行动作。由于与以往相比还能够增加FIR滤波器的每单位时间的采样次数，因此能够具有提高噪声抑制特性的频率特性。进一步地通过在后级设置如上述那样进行动作的IIR滤波器，从而能够使FIR滤波器的零点与IIR滤波器的极一致，能够具有更有效的噪声抑制特性。
[0037][4] <触摸检测电路>
具备多个(10_l~10_n)根据项I至项3中的任一项所记载的电容检测电路，所述多个电容检测电路的每个构成设为能够与配置在触摸面板(I)上的多个传感器电容连接的触摸检测电路⑶。
[0038]由此，能够在检测到静电电容方式的触摸面板中的传感器电容的变化时缩短检测动作期间并提高检测精度。
[0039][5]〈触摸控制器IC>
项4所记载的触摸检测电路(3)是形成在单个半导体基板上的半导体集成电路(101、
102) ο
[0040]由此，提供一种具备检测动作期间短且检测精度高的触摸检测电路(3)的触摸面板控制器1C。
[0041][6]〈显示驱动器内置触摸控制器IC>
在项5中，所述半导体集成电路(101、102)在所述半导体基板上进一步具备显示驱动电路(4)，该显示驱动电路(4)被连接于与所述触摸面板重合地构成的显示面板(2)，以能够驱动所述显示面板并进行控制。
[0042]由此，提供一种与显示面板(2)和触摸面板(I)层叠而构成为一体的显示/触摸面板连接的将显示面板控制器(4)和触摸面板控制器(3)集成的IC(101、102)，使显示驱动和触摸感测控制相互协作变得容易。特别是，由于按时间分割来进行显示驱动和触摸检测，因此即使在触摸检测期间被缩短的情况下，也能够维持或提高触摸检测精度。
[0043][7]〈在传感器电容充电时和放电时这两者中进行积分动作的电容检测电路>
在本申请中公开的代表性的实施方式是能够与传感器电容(Cxy)连接的电容检测电路(