专利名称：触控面板控制器以及半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种触控面板控制器以及使用了该触控面板控制器的半导体器件，例如涉及一种有效应用于安装有触控面板单元的液晶显示面板单元的技术。
背景技术：
与基于互电容方式的多点触摸对应的触控面板例如被配置成作为驱动电极的Y电极与作为检测电极的X电极夹持电介体进行正交，在各个交叉处构成电容(交点电容)。当在交点电容附近存在通过手指或手产生的电容时，该节点的互电容减少通过手指或手产生的合成电容的量。触控面板控制器为了检测该互电容的变化在哪个交点电容处产生，而依次反复进行依次以脉冲方式驱动驱动电极来进行以脉冲为单位的充电动作、并从各个检测电极检测充电电荷的变化的动作，来获取被配置成矩阵的交点电容的与互电容的变化相应的信号。例如在专利文献I中记载了利用这种互电容方式驱动触控面板来检测信号的控制器。在专利文献I中检测X电极的信号的检测电路通过使用了运算放大器的积分电路构 成。积分电路按照交流脉冲驱动依次蓄积通过Y电极的驱动电压与交点电容的电容值之积规定的电荷。根据由于手指或手的靠近而交点电容的电容值减少的情况与交点电容的电容值不减少的情况的充电电荷量的差异等，求出手指或手所靠近的位置的坐标点。专利文献I :美国专利公开第2007/0257890A I号说明书
发明内容
本发明人针对触控面板控制器中的检测电路的噪声源进行了研究。在手指触到触控面板时，交点电容的电容变化至多IpF左右，为了从X电极的信号准确地辨别该变化的有无，需要阻断来自周围的噪声的影响。在PDA (Personal Digital Assistant :个人数字助理)等便携式终端等中，触控面板重叠在液晶显示器的表面上。在专利文献I中记载了触控面板与液晶显示器之间的关系。然而，在专利文献I中，没有充分地研究在与液晶显示面板的关系中使触控面板的接触检测的S/N比(信噪比)提高的措施。本发明的目的在于提供一种能够比较简单地提高接触的检测灵敏度的触控面板。本发明的另一目的在于提供一种在与显示面板的显示驱动的关系中能够比较简单地提高对触控面板的接触的检测灵敏度的半导体器件。本发明的上述以及其他目的和新特征将通过本说明书的记载以及附图而变得清
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/E. ο简单说明本申请所公开的发明中具有代表性的技术方案的概要如下。S卩，作为第一方式，触控面板控制器对触控面板的驱动电极施加将低电平作为负电压的交流驱动信号来进行驱动。作为第二方式，使针对触控面板的驱动电极的驱动波形的变化定时相对于针对显示器的扫描电极的驱动波形的变化定时偏离。作为第三方式，触控面板控制器通过与多相的时钟信号同步的电荷泵生成驱动触控面板的驱动电极的驱动电压，按针对驱动电极的每个交流脉冲驱动将该多相的时钟信号进行初始化。简单说明通过本申请所公开的发明中具有代表性的技术方案获得的效果如下。在与显示面板的显示驱动的关系中能够比较简单地提高对触控面板的接触的检测灵敏度。
图I是表示应用本发明的显示及输入装置的整体结构的说明图。图2是例示触控面板的电极结构的说明图。图3是例示显示面板的电极结构的说明图。 图4是例示触控面板控制器的整体结构的框图。图5是表示触控面板的等效电路和作为检测电路的积分电路的一例的电路图。图6是表示对Y电极Yl YM的输入波形的一例的波形图。图7是例示对Y电极Yl YM的输入脉冲电压和积分电路的检测动作的定时的时序图。图8是例不液晶显不面板的等效电路和液晶驱动器的驱动电路的电路图。图9是例示对栅电极Gl G640的输入波形的波形图。图10是例示对栅电极施加的栅极脉冲和对漏电极施加的色调电压的时序波形的时序图。图11是例示针对液晶显示器的栅电极和漏电极的驱动波形以及针对触控面板的Y电极的驱动波形的波形图。图12是例示能够通过寄存器设定改变Y电极的驱动脉冲电压的情况下的寄存器值与电压的对应关系的说明图。图13是例示针对液晶驱动器和触控面板控制器的电源系统的框图。图14是液晶驱动器和触控面板控制器分别具备升压电路的情况的框图。图15是例示由单片机构成显示驱动器和触控面板控制器得到的驱动设备的框图。图16是例示具备升压电路的触控面板控制器的框图。图17是表示图15的驱动设备的具体例的框图。图18是例示液晶显示面板的驱动波形与触控面板的Y电极驱动脉冲波形的关系的时序图。图19是例示参数tl、t2、t3的设定寄存器和与设定值相应的设定时间的说明图。图20是表示升压电路的一例的电路图。图21是例示触控面板控制器的检测动作和升压电路的升压动作的定时的时序图。
具体实施例方式I.实施方式的概要首先，针对本申请所公开的发明中具有代表性的实施方式说明概要。在关于具有代表性的实施方式的概要说明中附带括号进行参照的附图中的参照标记只是例示附带参照标记的结构要素的概念中所包含的要素。[I] <针对TP的交流驱动脉冲的低电平为负电压>本发明的具有代表性的实施方式所涉及的触控面板控制器(3)具有对由多个Y电极(Yl YM)和X电极(XI XN)在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动的驱动电路(300)、通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值的检测电路(301)、以及控制上述驱动电路和上述检测电路的控制部(308)。上述驱动电路将低电平被设为负电压的脉冲状的交流驱动电压施加到上述Y电极。由此，通过以高电压的脉冲状交流驱动电压驱动Y电极，由此上述交点的电容所 蓄积的电荷量由于一次的脉冲驱动而增加，因此能够将信号成分放大，从而能够得到较高的S/N比。另外，通过将交流驱动电压的低电平设为负电压，例如显示面板那样借用在驱动电压中使用负电压的电路的动作电源，从而能够容易地获得高电压。[2] <能够从外部选择负电压的电平>在项I的触控面板控制器中，上述控制电路根据从外部提供的选择数据(VGLVI^A数据)，决定上述负电压的电平。由此，当假设在例如显示驱动器那样的其它电路附近配置触控面板控制器的情况时，考虑交流驱动电压变成施加到该其它电路的噪声的情形以及针对从该其它电路施加的噪声的容许度这两方，能够选择最佳电平的负电压。[3] <考虑到LCD驱动电压后的TP的交流驱动脉冲的电压>本发明的另一实施方式所涉及的半导体器件具有触控面板控制器(3)和显示驱动器⑷。触控面板控制器对由多个Y电极(Yl YM)和X电极(XI XN)在多个交点处形成有电容(Cxy)的触控面板(I)的上述Y电极进行驱动，并且通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值。显不驱动器对在多个扫描电极(Gl G640)与信号电极(Dl D1440)的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板(2)提供显示驱动电压。上述触控面板控制器具有驱动电路(300)，该驱动电路(300)将低电平为负电压的脉冲状的交流驱动电压施加到上述Y电极。由此，通过以高电压的脉冲状交流驱动电压驱动Y电极，由此上述交点的电容所蓄积的电荷量由于一次的脉冲驱动而增加，因此能够将信号成分放大，从而能够得到较高的S/N比。另外，通过将交流驱动电压的低电平设为负电压，例如显示面板那样借用在驱动电压中使用负电压的电路的动作电源，从而能够容易地获得用于交流驱动的高电压。[4]〈将显示驱动器的升压电路的电压应用为交流驱动电压>在项3的半导体器件中，上述显示驱动器具有升压电路(400)，该升压电路(400)生成用于驱动上述扫描电极和上述信号电极的多个电压。上述驱动电路在上述交流驱动电压的高电平和低电平的双方或者一方的电压中使用由上述升压电路生成的电压(VYL)。由此，通过借用显示驱动器的升压电压，即使不在触控面板控制器中设置专用的升压电路，并且不在外部设置驱动电压的供给电路，也能够容易地获得交流驱动电压。[5] <能够从外部选择负电压的电平>项3的上述触控面板控制器还具有控制部，该控制部根据从外部提供的选择数据(VGLVL的数据)，决定上述负电压的电平。
由此，考虑交流驱动电压对显示驱动器产生的噪声的大小以及针对从该显示驱动器施加的噪声的容许度，能够选择最佳电平的负电压。[6] <单片机或者多片机>在项3的半导体器件中，上述触控面板控制器(3)和上述显示驱动器(4)具有形成在公用的半导体基板上的单片机或者形成在分开的半导体基板上的多片机。通过由多片机构成，针对设为控制对象的触控面板以及显示面板，触控面板控制器以及上述显示驱动器的选择幅度增大，通过由单片机构成，能够有助于小型化。[7]〈TP的Y电极驱动波形与显示面板的扫描电极驱动波形的干扰防止>本发明的其它实施方式所涉及的半导体器件具有触控面板控制器(3)和显示驱动器⑷。触控面板控制器对由多个Y电极(Yl YM)和X电极(XI XN)在多个交点处形成有电容(Cxy)的触控面板(I)的上述Y电极进行驱动，并且通过从上述X电极输入信 号来检测上述交点的电容的电容值。显不驱动器对在多个扫描电极(Gl G640)与信号电极(Dl D1440)的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板(2)提供显示驱动电压。上述触控面板控制器具有对上述Y电极施加第一脉冲波形的第一驱动电路(300)，上述显示驱动器具有对上述液晶面板的上述扫描电极施加第二脉冲波形的第二驱动电路(AMPvf)。上述第一驱动电路和第二驱动电路将上述第一脉冲波形的高电平期间设为上述第二脉冲波形的高电平期间内，使上述第一脉冲波形的高电平的宽度与上述第二脉冲波形的高电平的宽度相比变小(参照图8)。由此，在由触控面板控制器进行控制时，如果着眼于显示面板的扫描电极的电压变化定时，则在该定时Y电极被设为非脉冲驱动期间、即X电极的非检测期间(充电期间)，因此由于扫描电极的电压变化所产生的噪声不会影响在Y电极的脉冲驱动期间进行的X电极的检测动作。另外，在由显示驱动器进行控制时，如果着眼于触控面板的Y电极的电压变化定时，则Y电极的驱动脉冲(第一脉冲波形)的下降定时偏离对显示单元提供的信号电压被确定的扫描电极的驱动脉冲(第二脉冲波形)的下降定时，因此根据Y电极的电压变化所产生的噪声不会影响在显示单元中确定的信号电压。总之，能够避免使用了触控面板控制器的触摸检测能力下降、或者显示驱动器的显示性能劣化的情况。[8] <以显示驱动器的驱动定时为基准控制TP的Y电极驱动波形>在项7的半导体器件中，上述第二驱动电路以上述显示面板的驱动定时为基准生成第二脉冲波形。上述第一驱动电路以上述显示驱动器的驱动定时为基准，生成上述第一脉冲波形的高电平期间被设定在上述第二脉冲波形的高电平期间内、上述第一脉冲波形的高电平的宽度被设定为比上述第二脉冲波形的高电平的宽度小的第二脉冲波形(参照图8)。由此，由于将上述第二脉冲波形设为基准，因此能够容易地生成相对于该基准的第一脉冲波形。[9] <针对扫描电极的驱动脉冲波形的变化定时的设定>在项8的半导体器件中，在上述第一驱动电路中根据相对于上述第二脉冲波形的上升定时经过了等待时间的时间(tl)和相对于上述第二脉冲波形的下降定时经过设置时间之前的时间(t3)来设定上述第一脉冲波形的变化定时。由此，能够使用参数容易地决定相对于第二脉冲波形的第一脉冲波形。
[10]〈将电荷泵的充电时钟按每个Y电极进行初始化>本发明的另一实施方式所涉及的触控面板控制器(3A)具有驱动电路(300)，其对由多个Y电极(Yl YM)和X电极(XI XN)在多个交点处形成有电容(Cxy)的触控面板⑴的上述Y电极进行驱动；检测电路(301)，其通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值；以及升压电路(309)，其生成用于使上述驱动电路和上述检测电路工作的电源电压。上述驱动电路对每个上述Y电极施加多个脉冲波形来进行Y电极的驱动。上述升压电路与多相的充电时钟信号(CCK1 CCK4)的脉冲变化同步地进行电荷泵动作。以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位(YNSCAN_ST)对上述多相的充电时钟信号进行初始化。由此，决定升压电路的电荷泵动作的次数的多相充电时钟信号的时钟变化次数在针对上述Y电极的每个固定的脉冲驱动期间是固定的，因此升压电路的升压动作所产生的噪声的重叠量每次都是固定的，从而能够防止由于噪声的偏差导致触摸检测精确度下降。在使用简单的反馈控制形态的升压电路的情况下，在针对Y电极的每个固定的脉冲驱动期间产生的电荷泵动作次数是不固定的，从而受到噪声的偏差所产生的影响。 [11]〈生成充电时钟的计数器的初始化>在项10的触控面板控制器中，上述升压电路具有对时钟信号进行计数并根据所需要的多位的输出来生成上述多相的充电时钟信号的计数器(410)，上述计数器以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位(YNSCAN_ST)进行初始化。由此，通过使用上述计数器，能够容易地实现所需要的充电时钟信号的生成和初始化。[12]〈将电荷泵的充电时钟按每个Y电极进行初始化>本发明的其它实施方式所涉及的半导体器件具有触控面板控制器(3)、显示驱动器(4)以及升压电路(700)。上述触控面板控制器具有驱动电路(300)，其对由多个Y电极(Yl YM)和X电极(XI XN)在多个交点处形成有电容(Cxy)的触控面板(I)的上述Y电极进行驱动；以及检测电路(301)，其通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值。上述显示驱动器对在多个扫描电极(Gl G640)与信号电极(Dl D1440)的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板(2)提供显示驱动电压。上述驱动电路对每个上述Y电极施加多个脉冲波形来进行Y电极的驱动。上述升压电路生成用于使上述驱动电路、上述检测电路以及上述显示驱动器工作的电源电压，与多相的充电时钟信号(CCK1 CCK4)的脉冲变化同步地进行电荷泵动作。以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位(YNSCAN_ST)对上述多相的充电时钟信号进行初始化。由此，起到与项10同样的作用效果。其中，在此言及的升压电路不限定于在触控面板控制器中形成专用的电路，也可以兼用于向显示驱动器的动作电压的供给。[13]〈生成充电时钟的计数器的初始化>在项12的半导体器件中，上述升压电路具有对时钟信号进行计数并根据所需要的多位的输出来生成上述多相的充电时钟信号的计数器(410)，上述计数器以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位进行初始化。由此，起到与项11同样的作用效果。2.实施方式的详情
进一步详细记述实施方式。《实施方式I》图I是表示应用本发明的显示及输入装置的整体结构的说明图。该图所示的显示及输入装置例如构成PDA、便携式电话机等便携式终端的一部分，触控面板(TP)I具备作为显示面板的液晶显示面板(DSP) 2、触控面板控制器(TPC) 3、以及作为显示驱动器的液晶驱动器(DSPD) 4。触控面板控制器3根据子系统用的微处理器(SMPU) 5的控制来驱动触控面板I，从其X电极与Y电极的交点的电容的阵列中依次获取信号并存储，将所存储的信号返回给该子系统用的微处理器5。子系统用的微处理器5是指相对于主处理器6用于构成子系统的微处理器。触控面板I利用透过性(透光性)的电极、电介体膜构成，例如叠加配置在位图显 示方式的液晶显示器2的显示面上。主处理器(HMPU) 6生成显示数据，液晶显示驱动器(4)进行用于将从主处理器6接收到的显示数据显示在液晶显示器2上的显示控制。子系统的微处理器5对从触控面板控制器3接收到的信号进行数字滤波运算，根据由此去除噪声后的信号运算在触控面板3上产生了接触事件时的坐标并提供给主处理器6。例如主处理器6根据提供给液晶显示驱动器4并使其显示的显示画面与从子系统的微处理器5提供的坐标数据的关系，分析经由触控面板I进行的输入。图2例示触控面板的电极结构。触控面板I将沿横方向形成的多个Y电极Yl YM以及沿纵方向形成的多个X电极Xl XN相互电绝缘而构成。各电极在其延伸方向的中间形成为方形状而构成电容电极。通过与X电极连接的电容电极和与Y电极连接的电容电极形成交点的电容(交点电容)。Y电极Yl YM按行序被施加脉冲而被驱动。图3例示显示面板2的电极结构。该图所示的显示面板2的显示尺寸例如设为480RGBX640的尺寸。显示面板2设置沿横方向形成的作为扫描电极的栅电极Gl G640以及沿纵方向形成的作为信号电极的漏电极Dl D1440，在其交点部分设置选择端子与对应的扫描电极连接、输入端子与对应的信号电极连接的多个显示单元。栅电极Gl G640按电极的排列顺序被施加脉冲而被驱动。图4例示触控面板控制器3的整体结构。触控面板控制器3具有驱动电路(YDRV) 300、作为检测电路的积分电路(INTGR) 301、取样保持电路(SH) 302、选择器(SLCT) 303、AD变换电路(ADC) 304、RAM305、总线接口电路(BIF) 306、以及序列控制电路(SQENC)308。驱动电路300通过脉冲状的交流驱动电压，按电极的排列顺序驱动Y电极Yl YM。简而言之是扫描驱动在X电极与Y电极的交点处形成的电容。积分电路301从被扫描驱动的交点电容依次输入检测信号并蓄积其信号电荷。选择器303按每个X电极(XI XN)选择由积分电路积分得到的电荷信号，所选择的电荷信号被AD变换电路304变换为检测数据。变换得到的检测数据被存储到RAM 305中。存储在RAM 305中的检测数据通过总线接口电路306被提供给子系统的微处理器5，供数字滤波运算以及坐标运算使用。序列控制电路308利用控制信号Csigl Csig6来控制驱动电路300、积分电路301、取样保持电路302、选择器303、AD变换电路304、以及总线接口电路306的动作，并且通过控制信号Csig7进行RAM 305的存取控制。虽然没有特别地限制，但是驱动电路300对Y电极输出的多个驱动电压Vbst、积分电路301所输入的X电极的初始化电压VHSP、以及其它的电源电压VIC从触控面板控制器3的外部提供。图5例示触控面板I的等效电路和作为检测电路的积分电路301的一例。在触控面板中将Y电极Yl YM和X电极Xl XN配置成矩阵状，在其交点处形成交点电容Cxy。积分电路301由用于对X电极Xl XN充电的电源VHSP、控制电源VHSP对X电极Xl XN的充电的开关SW2、运算放大器AMPit、积分电容器Cs、用于将积分电容器Cs复位的开关SWl构成。此外，开关SWl是将叠加在用于检测的电容器Cs中的电荷复位的开关，开关SW2是用于利用电源VHSP对X电极Xl XN充电的开关。图6例示对Y电极Yl YM的输入波形的一例。如该图所例示的那样将交流驱动电压按电极的排列顺序呈脉冲状输入到Y电极Yl YM。在此，关于交流驱动电压，为了方便而示出每一个电极脉冲变换九次的例子。
图7例示对Y电极Yl YM的输入脉冲电压和积分电路301的检测动作的定时。首先，将开关SW2设为接通状态，从而变为由电源VHSP对X电极Xn (η = I N)充电的非检测状态a，通过将开关SWSl设为接通状态，来将电容器Cs复位。接着，将开关SWl和开关SW2设为断开状态，从而变为检测等待状态b。在检测等待状态b中，变成X电极Xn不被连接在电源VHSP上的状况，在作为虚拟接地的结构的积分电路301中保持电压电平。然后，在变为检测等待状态b之后，对Y电极Yl输入振幅Vy的上升脉冲(其它的Y电极Y2 YM固定为低电平)。其结果，通过Y电极Yl上的交点电容Cxy而电荷(=VyXCxy)移动到X电极Xn并被输入到检测电路301，运算放大器AMPit的输出VOUTn改变。此外，通过用手指触摸，相应的交点电容Cxy的电容值Cf减少，因此例如在触摸到的X电极设为X2的情况下，X电极X2的被输入到运算放大器AMPit的电荷变为VyX (Cxy-Cf)，运算放大器AMPit的输出变为高电位。通过AD变换电路304将该VOUTn (η = I N)变换为数字值的检测数据，来用于坐标运算等。图8例不液晶显不面板2的等效电路和液晶驱动器4的驱动电路。液晶显不面板2将栅电极Gl G640与漏电极Dl D1440配置成矩阵状，在其交点部分形成TFT (ThinFilm Transistor :薄膜晶体管)开关。在TFT开关的源极侧连接形成为子像素的液晶电容LCD的液晶像素电极S，该液晶电容LCD的相反侧的电极为公用电极(COM)。对漏电极Dl D1440分别耦合构成电压跟随器的运算放大器AMPvf的输出。例如对漏电极Dl的运算放大器AMPvf提供与红色对应的色调电压VDRl，对漏电极D2的运算放大器AMPvf提供与绿色对应的色调电压VDGl。图9例不对栅电极Gl G640的输入波形。按电极的排列顺序对栅电极Gl G640输入栅极脉冲。图10例示对栅电极施加的栅极脉冲和对漏电极施加的色调电压的时序波形。例如，对栅电极Gl输入振幅Vg的栅极脉冲，将栅电极Gl上的TFT开关设为接通状态。之后，从漏电极Dl对通过TFT开关选择的液晶像素电极S施加色调电压VDRl。液晶像素电极S的输入电压在栅极脉冲下降的定时被确定。对公用电极COM施加基准电压，在TFT开关断开之后，在一帧的期间内在液晶电容IXD中保持基准电压COM和色调电压VDRl，来规定显示亮度。图11例示针对液晶显示器2的栅电极和漏电极的驱动波形以及针对触控面板I的Y电极的驱动波形。已知在触控面板I中，对Y电极提供的驱动电压的脉冲振幅较大更能够将信号成分放大来获得较高的S/N比(信噪比)。在此，关于针对液晶驱动器4的栅电极的驱动波形，着眼于高电平CGH为9V、低电平VGL为-15的情形，在本实施方式中，设为以在液晶驱动器4的内部生成的电源电压Vbst为基准生成触控面板I的驱动脉冲电压。例如，上述电源电压Vbst是-15V、-5V、5V、9V。触控面板I的驱动脉冲电压中例如低电平VYL是-15V、高电平VYH是9V。由此，能够通过触控面板I和液晶驱动器4的电源电路或者升压电路共同化，还能够削减每个电源电压的稳定化电容或者升压电容等的外置部件数。图12例示能够通过寄存器设定改变Y电极的驱动脉冲电压时的寄存器值与电压的对应关系。在此，示出对驱动Y电极的交流驱动电压的驱动脉冲内的低电平VYL进行设定的寄存器和电压电平的一例。设驱动脉冲的高电平VYH例如固定为9V、能够通过2位的寄存器VGLVL可编程地设定驱动脉冲的低电平VYL。寄存器VGLVL构成为图4所例示的序 列控制电路308所具备的控制寄存器(CREG) 320的一部分，该寄存器VGLVL的设定内容作为控制信号Csigl的一部分而被提供给驱动电路300。如果是上述的电压范围，则能够通过液晶驱动器4所采用的已有的晶体管工艺来构成触控面板控制器3，从而不需要多余的工艺开发等而导致成本增加。当然能够将液晶驱动器4的电源电路或者升压电路所生成的电源电压兼用为用于Y电极驱动的驱动脉冲的电源电压的全部或者一部分。在图12的例子中，设为在触控面板控制器3的内部使用-5V和-15V生成-9V的电压。并且，如图11和图12所例示的那样，具有最大24V的电位差的Y电极的高电压驱动脉冲如上所述那样，对于触控面板I能够期待高S/N比，但是另一方面针对与触控面板I组合使用的液晶显示器2，有可能成为噪声源。在此，着眼于作为噪声源的对液晶显示器2的显示的影响程度根据触控面板I和液晶显示器2的安装方法的不同而不同的情形，在本实施方式中，能够如上所述那样按照对寄存器VGLVL的设定来调整同时具有高S/N比并避免显示劣化的脉冲振幅Vy ( = VYH-VYL)。图13例示对液晶驱动器4和触控面板控制器3的电源系统。在该图中分别形成在分开的半导体芯片上的液晶驱动器4和触控面板控制器3的驱动电压如上所述那样被公用化。产生高电压的升压电路400如上所述那样由液晶驱动器4具备。电压AVDD(5V)用于生成在图5中所说明的VHSP的电源等。与如图14那样液晶驱动器4和触控面板控制器3分别具备升压电路400、300的情况相比，以稳定化电容Cp为代表的外置部件较少。图16例示具备升压电路309的触控面板控制器3A的例子。与图4相比不同点在于设置有升压电路(VBST)309，其它的结构与图4相同，附加与其相同的参照标记并省略其详细说明。升压电路309按照从序列控制电路308提供的控制信号CsigS，基于外部电压VCI生成升压电压Vbst、VHSP。通过触控面板控制器3A具备专用的升压电路309，Y电极的驱动脉冲电压的选择幅度不受液晶驱动器4的升压电路400的升压电压的限制而变大。图15例示由单片机构成显示驱动器4和触控面板控制器3的驱动设备7。该驱动设备7具有显示驱动器4和触控面板控制器3公用的升压电路700。升压电路700生成5V、-5V、9V、-15V并提供给显示驱动器4和触控面板控制器3。在考虑到图12所说明的针对Y电极的脉冲电压的寄存器设定的情况下，升压电压700最好具备-9V的电压输出功能。图17例不图15的驱动设备7的具体例。与图4相比不同点在于设置有升压电路(VBST) 700和液晶驱动器4，其它的结构与图4相同，附加与其相同的参照标记并省略其详细说明。升压电压700按照从驱动设备7提供的控制信号CsiglO，基于外部电压VCI生成升压电压Vbst、VHSP。对于驱动设备7的名称，如果其功能是液晶驱动器主体则被称为液晶驱动器、如果是触控面板控制器主体则被称为触控面板控制器等的性质的设备。通过由一个芯片构成，能够有助于应用该设备的系统的小型化。《实施方式2》接着，作为本发明的实施方式2，说明液晶显示器的驱动波形与触控面板的驱动脉冲波形的关系。在实施方式I中通过将驱动触控面板I的Y电极Yl YM的驱动脉冲的电压形成为高电压，提高了检测灵敏度、或者实现了高S/N比。假设对Y电极Yl YM的形成为高电压的驱动脉冲对液晶显示面板2、液晶驱动器4形成为噪声的情况。在本实施方式2中，提供适合于同时具有对Y电极的驱动脉冲的高电压化所产生的触控面板的高S/N比并避免液晶显示面板的显示劣化的控制定时。 图18例示液晶显示面板的驱动波形与触控面板的Y电极驱动脉冲波形的关系。在触控面板的控制中，着眼于液晶显示器的栅电极以及漏电极的电压变化定时，在该定时，控制X电极使其迁移到非检测期间(VHSP充电期间)。另外，在液晶显示器的控制中，着眼于触控面板的Y电极的电压变化定时，设定成为Y电极的驱动脉冲的下降定时从决定色调电压的栅极脉冲下降定时提前固定期间。根据上述定时关系，Y电极Yl YM的驱动脉冲波形(第一脉冲波形)的高电平期间被设为栅电极Gl G640(第二脉冲波形)的高电平期间内，上述第一脉冲波形的高电平的宽度与上述第二脉冲波形的高电平的宽度相比减小。由此，在由触控面板控制器3进行控制时，当着眼于显示面板2的扫描电极Gl G640的电压变化定时时，在该定时，Y电极Yl YM被设为非脉冲驱动期间、S卩X电极Xl XN的非检测期间(充电期间)，因此由于扫描电极Gl G640的电压变化所产生的噪声不会影响在Y电极Yl YM的脉冲驱动期间进行的X电极Xl XN的检测动作。另外，在由显示驱动器4进行控制时，如果着眼于触控面板的Y电极Yl YM的电压变化定时，则Y电极Yl YM的驱动脉冲(第一脉冲波形)的下降定时偏离提供给显示单元的信号电压被确定的扫描电极的驱动脉冲(第二脉冲波形)的下降定时(图18中是Ta)。因此，由于Y电极Yl YM的电压变化所产生的噪声不会影响在显示单元中确定的信号电压。总之，能够避免使用了触控面板控制器3的触摸检测能力下降、或者显示驱动器4的显示性能变差的情况。图18的例子表示在针对液晶显示器2的一个扫描期间对Y电极施加一次驱动脉冲的情况，在这种情况下，Y电极的驱动脉冲的高电平期间被设定成包含在栅极脉冲的高电平期间中。该情况下的Y电极的驱动脉冲的定时能够由内置的基准时钟(例如4MHz)、规定一个扫描期间的信号(例如Hsync那样的水平同步信号)、以及图18所例示的参数tl、t2、t3容易地进行规定。触控面板控制器3、3A的序列控制电路308通过接收上述基准时钟(例如4MHz)、如Hsync那样的水平同步信号、以及参数tl、t2、t3，能够控制如图18所例示那样的针对Y电极的脉冲驱动定时。只要子系统用的微处理器5对控制寄存器320初始设定参数tl、t2、t3即可。图19例示参数tl、t2、t3的设定寄存器Twait、Tydrv、Tset以及与设定值相应的设定时间的例子。设定寄存器Twait、Tydrv、Tset由控制寄存器320的一部分构成。
虽然没有特别地进行图示，但是在实施方式2中也能够应用实施方式I中已说明的所有结构。在这种情况下，只要在实施方式I中设置信号路径等以能够由序列控制电路获取如图18例示性说明那样的、用于针对栅电极的驱动波形控制Y电极的脉冲驱动波形的参数、水平同步信号等即可。《实施方式3》在实施方式3中说明针对触控面板的检测动作将升压电路的升压动作定时进行最优化的结构。图20例示升压电路400的一例。电荷泵电路400例如具备计数器410，并具有开关元件DC1_SW1 DC1_SW4、DC2_Sffl DC2_SW4以及电容元件Cll、C12，该计数器410对4MHz的基准时钟CLK进行计数，根据所需要的多位的输出来输出多相的充电时钟信号CCKl、CCK2、CCK3、CCK4,该开关元件 DC1_SW1 DC1_SW4、DC2_Sffl DC2_SW4 根据从计数器410输出的充电时钟信号CCKl CCK4被进行开关控制，该电容元件CU、C12与开关元 件DC1_SW1 DC1_SW4、DC2_SW1 DC2_SW4的开关动作同步地进行电荷移动。上述计数器410根据定时脉冲YNSCAN_ST将其计数值初始化为O。定时脉冲YNSCAN_ST由触控面板控制器3的定时控制电路308生成并提供给计数器410。图21例示触控面板控制器3的检测动作以及升压电路的升压动作的定时。定时信号YNSCAN_ST与每个Y电极的多个驱动脉冲波形的开头同步地发生脉冲变化。S卩，触控面板控制器3生成表示对触控面板的Y电极Yl YM施加的驱动脉冲的开头的定时信号YNSCAN_ST。升压电路400与充电时钟信号CCK1、CCK2、CCK3、CCK4的变化同步地进行升压动作，每当定时信号YNSCAN_ST变为高电平时都将计数器410的计数值初始化为0，该充电时钟信号CCK1、CCK2、CCK3、CCK4的变化与计数器410例如对4MHz的基准时钟CLK进行计数得到的计数值相应。其结果，每当表示触摸检测动作的开始的定时信号YNSCAN_ST变为高电平时，升压电路400的内部状态都被形成为相同，能够使伴随升压动作产生的电源电压的波动次数(升压次数)在Y电极Yl YM的任一驱动期间都相同。在图8中，将各个Y电极Ym(m = I Μ)的检测期间中的升压次数变为16. 5次的情况设为一例。其结果，针对各Y电极的检测期间，由升压电路的升压动作引起的噪声叠加量被均匀化，针对触控面板I能够实现高S/N比。在实施方式3中，根据与触控面板I的检测动作周期的关系说明了升压电路400的升压动作定时，但是如果如第二实施例所说明的那样使液晶显示面板2的驱动控制与触控面板I的检测动作同步，则能够将液晶显示面板2、触控面板I以及升压电路400的动作取得同步，从而同时具有触控面板I中的检测动作的高S/N比并避免液晶显示面板2的显示质量变差这双方，并且是有益的。上述升压电路的结构也能够应用于其它的升压电路309、700。计数器410的初始化也可以与表示每个Y电极的检测动作的结束的定时信号同步地进行。并且，只要在Y电极的多个脉冲波形的驱动周期单位中是固定的定时，就可以在任意的定时进行。以上根据实施方式具体说明了由本发明人进行的发明，但是本发明不限定于此，能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种变更，这是不言而喻的。例如，各个实施方式能够相互组合进行实施。触控面板的尺寸从5英寸、7英寸左右的小型的触控面板到15英寸左右的大型的触控面板都能够应用本发明。本发明也能够作为触控面板控制器内置的液晶驱动器、液晶驱动器内置的触控面板控制器而实现。本发明所涉及的半导体器件既可以是单片机，也可以是多片机，在是多片机的情况下也可以作为如系统级封装那样的模块设备而实现。另外，在单片机的情况下，不仅可以包括触控面板控制器和液晶驱动器，甚至可以包含子系统用的微处理器5，在多片机的情况下，也可以是由触控面板控制器3和子系统用的微处理器5构成的芯片与液晶驱动器的两个芯片结构。并且，在本发明中，作为检测电路的一例，列举积分电路进行了说明，但是只要是对Y电极输入脉冲的检测方式，本发明就能够应用。附图标记的i兑明I触控面板(TP)2液晶显示面板(DSP) 3触控面板控制器(TPC)4液晶驱动器(DSPD)5子系统用的微处理器(SMPU)6 主处理器(HMPU)Yl YM Y 电极Xl XN X 电极Gl G640作为扫描电极的栅电极Dl D1440作为信号电极的漏电极300 驱动电路(YDRV)301作为检测电路的积分电路(INTGR)302取样保持电路(SH)303 选择器(SLCT)304AD 变换电路(ADC)305RAM306总线接口电路(BIF)308序列控制电路(SQENC)Csigl Csig7 控制信号Vbst驱动电压VHSP X电极的初始化电压AMPit运算放大器Cs积分电容器Sffl复位开关309、400、700 升压电路Twait、Tydrv、Tset 设定寄存器CLK基准时钟CCK1、CCK2、CCK3、CCK4 充电时钟信号DC1_SW1 DC1_SW4、DC2_Sffl DC2_SW4 开关元件C11、C12 电容元件
YNSCAN_S T 定时脉冲。
权利要求
1.一种触控面板控制器， 其具有 驱动电路，其对由多个Y电极和X电极在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动； 检测电路，其通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值；以及 控制部，其控制上述驱动电路和上述检测电路， 其中，上述驱动电路将低电平被设为负电压的脉冲状的交流驱动电压施加到上述Y电极。
2.根据权利要求I所述的触控面板控制器，其特征在于， 上述控制电路根据从外部提供的选择数据来决定上述负电压的电平。
3.一种半导体器件，其具有触控面板控制器和显示驱动器，该触控面板控制器对由多个Y电极和X电极在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动，并且通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值，该显不驱动器向在多个扫描电极与信号电极的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板提供显示驱动电压，在上述半导体器件中， 上述触控面板控制器具有驱动电路，该驱动电路将低电平为负电压的脉冲状的交流驱动电压施加到上述Y电极。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于， 上述显示驱动器具有升压电路，该升压电路生成用于驱动上述扫描电极和上述信号电极的多个电压， 上述驱动电路在上述交流驱动电压的高电平和低电平的双方或者一方的电压中使用由上述升压电路生成的电压。
5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于， 上述触控面板控制器还具有控制部，该控制部根据从外部提供的选择数据，决定上述负电压的电平。
6.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于， 上述触控面板控制器和上述显示驱动器具有形成在公用的半导体基板上的单片机或者形成在不同的半导体基板上的多片机。
7.一种半导体器件，其具有触控面板控制器和显示驱动器，该触控面板控制器对由多个Y电极和X电极在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动，并且通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值，该显不驱动器向在多个扫描电极与信号电极的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板提供显示驱动电压，在上述半导体器件中， 上述触控面板控制器具有第一驱动电路，该第一驱动电路向上述Y电极施加第一脉冲波形， 上述显示驱动器具有第二驱动电路，该第二驱动电路向上述液晶显示面板的上述扫描电极施加第二脉冲波形， 上述第一驱动电路和第二驱动电路将上述第一脉冲波形的高电平期间设定在上述第二脉冲波形的高电平期间内，使上述第一脉冲波形的高电平的宽度与上述第二脉冲波形的高电平的宽度相比变小。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于， 上述第二驱动电路以上述显示面板的驱动定时为基准生成第二脉冲波形， 上述第一驱动电路以上述显示面板的驱动定时为基准，生成上述第一脉冲波形的高电平期间被设定在上述第二脉冲波形的高电平期间内、上述第一脉冲波形的高电平的宽度与上述第二脉冲波形的高电平的宽度相比被设定得较小的第二脉冲波形。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于， 在上述第一驱动电路中根据相对于上述第二脉冲波形的上升定时经过了等待时间的时间、和相对于上述第二脉冲波形的下降定时经过设置时间之前的时间来设定上述第一脉冲波形的变化定时。
10.一种触控面板控制器,其具有 驱动电路，其对由多个Y电极和X电极在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动； 检测电路，其通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值；以及 升压电路，其生成用于使上述驱动电路和上述检测电路工作的电源电压， 其中，上述驱动电路对每个上述Y电极施加多个脉冲波形来进行Y电极的驱动， 上述升压电路与多相的充电时钟信号的脉冲变化同步地进行电荷泵动作， 以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位对上述多相的充电时钟信号进行初始化。
11.根据权利要求10所述的触控面板控制器，其特征在于， 上述升压电路具有对时钟信号进行计数并根据所需要的多位的输出来生成上述多相的充电时钟信号的计数器，上述计数器以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位进行初始化。
12.—种半导体器件，其具有触控面板控制器、显示驱动器以及升压电路，该触控面板控制器具有驱动电路以及检测电路，该驱动电路对由多个Y电极和X电极在多个交点处形成有电容的触控面板的上述Y电极进行驱动，该检测电路通过从上述X电极输入信号来检测上述交点的电容的电容值，该显示驱动器对在多个扫描电极与信号电极的交叉部分配置有显示单元的有源矩阵型的显示面板提供显示驱动电压，在上述半导体器件中， 上述驱动电路对每个上述Y电极施加多个脉冲波形来进行Y电极的驱动， 上述升压电路生成用于使上述驱动电路、上述检测电路以及上述显示驱动器工作的电源电压，与多相的充电时钟信号的脉冲变化同步地进行电荷泵动作， 以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位对上述多相的充电时钟信号进行初始化。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于， 上述升压电路具有对时钟信号进行计数并根据所需要的多位的输出来生成上述多相的充电时钟信号的计数器，上述计数器以每个上述Y电极的多个脉冲波形所形成的驱动周期单位进行初始化。
全文摘要
本发明提供一种触控面板控制器以及半导体器件。触控面板控制器对触控面板的驱动电极提供将低电平设为负电压的高电压的交流驱动信号来进行驱动。使针对触控面板的驱动电极的驱动波形的变化定时相对于针对显示器的扫描电极的驱动波形的变化定时偏离。触控面板控制器将驱动触控面板的驱动电极的驱动电压通过与多相的时钟信号同步的电荷泵生成为高压，按针对驱动电极的每个交流脉冲驱动将该多相的时钟信号进行初始化。
文档编号G06F3/044GK102778986SQ20121014690
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月8日 优先权日2011年5月9日
发明者儿玉彰弘, 石井达也, 纳富志信, 赤井亮仁, 远藤一哉 申请人:瑞萨Sp驱动器公司