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JP2018190072A - 半導体装置、表示装置、及び、タッチコントローラ - Google Patents

半導体装置、表示装置、及び、タッチコントローラ Download PDF

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Abstract

【課題】液晶表示パネルの状態が検出電極から得られる検出信号に及ぼす影響が低減されたタッチ検出技術を提供する。【解決手段】半導体装置が、液晶表示パネルの画素回路を駆動する表示ドライバ回路部と、液晶表示パネルに設けられた検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得し、容量検出データに基づいてタッチ検出データを生成するタッチコントローラ回路部とを具備する。タッチコントローラ回路部は、現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するとき、過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データのうちから現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された容量検出データと現容量検出データとに基づいて、現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するように構成されている。【選択図】図2

Description

本発明は、半導体装置、表示装置、及び、タッチコントローラに関し、特に、タッチ検出に対応した構成の液晶表示パネルを備える表示装置への適用に好適な半導体装置、表示装置、及び、タッチコントローラに関する。
液晶表示パネルとタッチパネルとを組み合わせた表示装置は、最も広く用いられるユーザインタフェースの一つである。画像を表示する液晶表示パネルに、タッチ検出(即ち、当該液晶表示パネルへの物体(例えば、人体の指)の接触の検出)のためのタッチパネルを組み合わせることで、利便性の高いユーザインタフェースを実現することができる。
タッチ検出の最も典型的な手法の一つが、静電容量方式である。静電容量方式には、自己容量方式と相互容量方式の2種類がある。自己容量方式は、タッチパネルに設けられた検出電極の自己容量に依存する検出信号を取得する方式であり、相互容量方式は、検出電極と駆動電極との間に形成される相互容量に依存する検出信号を取得する方式である。自己容量方式と相互容量方式のいずれについても、検出電極の静電容量に基づいてタッチ検出を行うことは共通である。静電容量方式によるタッチ検出は、例えば、特開2015−141556号公報に開示されている。
近年では、タッチ検出に用いられる電極(検出電極又は駆動電極)が組み込まれた液晶表示パネルも広く使用されている。このような液晶表示パネルの構成は、インセル(in-cell)構成とも呼ばれている。インセル構成の液晶表示パネルの使用は、表示装置全体の体積の低減に有効であり、特に、携帯端末への応用に好適である。
インセル構成の液晶表示パネルについてのタッチ検出における問題の一つは、検出電極から得られる検出信号が、液晶表示パネルの状態に影響を受け得ることである。発明者の検討によれば、液晶の焼き付きを防ぐために行われる反転駆動が検出電極から得られる信号に及ぼす影響が特に大きい。反転駆動においては、各画素回路に書き込まれる駆動電圧が反転され、検出電極の周辺の電位分布が大きく変化する。検出電極の周辺の電位分布の変化は、検出電極から得られる検出信号に影響を及ぼし得る。発明者の検討によれば、反転駆動による検出信号への影響は、検出信号におけるオフセットの発生として発現し、オフセットの発生は、検出信号におけるSNR(signal-to-noise ratio)を低下させる。
したがって、液晶表示パネルの状態が検出電極から得られる検出信号に及ぼす影響が低減されたタッチ検出技術の提供には、技術的なニーズが存在する。
特開2015−141556号
したがって、本発明の目的は、液晶表示パネルの状態が検出電極から得られる検出信号に及ぼす影響が低減されたタッチ検出技術を提供することにある。
本発明の一の観点では、複数の画素回路と複数の検出電極とを含む液晶表示パネルを駆動する半導体装置が提供される。当該半導体装置は、画素回路を駆動する表示ドライバ回路部と、検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得し、容量検出データに基づいて、液晶表示パネルへの導電体の接触の態様を示すタッチ検出データを生成するタッチコントローラ回路部とを具備する。表示ドライバ回路部は、各垂直同期期間において、液晶表示パネルが複数の液晶状態のいずれかになるように液晶表示パネルを駆動するように構成される。タッチコントローラ回路部は、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データである現容量検出データに基づいて現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するとき、現タッチ検出フレームより時間的に前である過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データのうちから現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された容量検出データと現容量検出データとに基づいて、現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するように構成されている。
このような半導体装置は、該液晶表示パネルを備えた表示装置に適用されることが好適である。
本発明の他の観点では、複数の画素回路と複数の検出電極とを含む液晶表示パネルと、各垂直同期期間において、液晶表示パネルが複数の液晶状態のいずれかになるように画素回路を駆動するように構成された表示ドライバ回路部とを備える表示装置に用いられるタッチコントローラが提供される。当該タッチコントローラは、検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得するアナログフロントエンドと、容量検出データに基づいて、液晶表示パネルへの導電体の接触の態様を示すタッチ検出データを生成する演算装置とを具備する。該演算装置は、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データである現容量検出データに基づいて現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するとき、現タッチ検出フレームより時間的に前である過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データのうちから現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された容量検出データと現容量検出データとに基づいて、現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成するように構成されている。
本発明によれば、液晶表示パネルの状態が検出電極から得られる検出信号に及ぼす影響が低減されたタッチ検出技術を提供することができる。
一実施形態の表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本実施形態におけるタッチコントローラ内蔵表示ドライバ構成を概略的に示すブロック図である。 本実施形態における表示装置の動作の概略を示すタイミングチャートである。 各垂直同期期間において各画素回路に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンの一例を示している。 各垂直同期期間において各画素回路に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンの他の例を示している。 現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#1であることを示すデータを含んでいる場合のタッチ検出演算を示している。 現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#2であることを示すデータを含んでいる場合のタッチ検出演算を示している。 ゲート線の駆動が停止された状態を、液晶状態の一つとして定義するように構成されたタッチコントローラ内蔵表示ドライバの構成を示すブロック図である。 図6に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバを備えた表示装置の動作の例を概略的に示すタイミングチャートである。 上記の実施形態の表示ドライバ回路部と同一の機能を有する表示ドライバと、上記の実施形態のタッチコントローラ回路部と同一の機能を有するタッチコントローラとが、別々の半導体チップに集積化された実施形態を図示する図である。
以下、添付図面を参照しながら実施形態を説明する。以下の説明において、同一又は対応する構成要素が、同一又は対応する参照符号によって参照することがあることに留意されたい。
図1は、一実施形態における表示装置100の構成を概略的に示すブロック図である。表示装置100は、液晶表示パネル1と、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2とを備えている。表示装置100は、アプリケーションプロセッサ3から画像データを受け取り、受け取った画像データに対応する画像を液晶表示パネル1に表示するように構成されている。加えて、表示装置100は、液晶表示パネル1に導電体(典型的には、人体の指)が接触している位置を検出するタッチ検出を行うように構成されている。
液晶表示パネル1は、表示領域4とゲートドライバ回路5とを備えている。表示領域4には、複数のゲート線6と複数のソース線7と複数の画素回路8とが配置される。画素回路8は、行列に配置されており、各画素回路8は、対応するゲート線6とソース線7とが交差する位置に設けられている。一実施形態では、画素回路8は、選択トランジスタと、画素電極と、保持容量とを含んでいてもよい。この場合、各画素回路8の画素電極と液晶表示パネル1に設けられた共通電極の間に駆動電圧が印加され、画素電極と共通電極の間に存在する液晶の配向が、該画素電極と共通電極の間に発生する電界によって制御される。
以下においては、同一のゲート線6に接続された画素回路8を、総称して“ライン”と記載することがある。即ち、画素回路8は、複数のラインを構成するように液晶表示パネル1に配置されている。
ゲートドライバ回路5は、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2から受け取った制御信号に応じてゲート線6を駆動する。本実施形態では、表示領域4の左右に一対のゲートドライバ回路5が設けられている。ゲートドライバ回路5は、SoG(System on Glass)技術によって液晶表示パネル1に集積化されている。
本実施形態では、タッチ検出に用いられる検出電極9が、液晶表示パネル1に集積化されている。液晶表示パネル1が、行列に配置された複数の共通電極(対向電極)を含む場合、該共通電極が、検出電極として用いられてもよい。自己容量方式によるタッチ検出が行われる場合、検出電極9の自己容量が検出される。一方、相互容量方式によるタッチ検出が行われる場合、検出電極9に加えて、駆動電極(図示されない)が設けられ、検出電極9と駆動電極の間に形成される相互容量が検出される。液晶表示パネル1が、行列に配置された複数の共通電極(対向電極)を含む場合には、該共通電極が、駆動電極として用いられてもよい。
タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、下記のように動作する半導体装置である。第1に、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、アプリケーションプロセッサ3から受け取った画像データに応じて液晶表示パネル1のソース線7を駆動する。第2に、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、アプリケーションプロセッサ3から受け取った制御データに応じてゲート制御信号をゲートドライバ回路5に供給してゲートドライバ回路5を制御する。
加えて、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、タッチ検出のための動作を行う。より具体的には、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、液晶表示パネル1の各検出電極9の静電容量を検出し、検出された各検出電極9の静電容量から、液晶表示パネル1に導電体が接触している位置を検出する。自己容量方式によるタッチ検出が行われる場合、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、検出電極9の自己容量を検出し、検出された自己容量から液晶表示パネル1に導電体が接触している位置を検出する。相互容量方式によるタッチ検出が行われる場合、タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、駆動電極と検出電極9との間に形成される相互容量を検出し、検出された相互容量に基づいて液晶表示パネル1に導電体が接触している位置を検出する。タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、液晶表示パネル1に導電体が接触している位置を示すタッチ検出データを生成し、生成したタッチ検出データをアプリケーションプロセッサ3に送信する。
図2は、本実施形態のタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2の構成を示すブロック図である。タッチコントローラ内蔵表示ドライバ2は、表示ドライバ回路部10と、タッチコントローラ回路部20とを備えている。本実施形態では、表示ドライバ回路部10とタッチコントローラ回路部20とは、モノリシックに(即ち、同一の半導体チップに)集積化されている。
表示ドライバ回路部10は、命令制御回路11と、画像処理回路12と、ソースドライバ回路13と、パネルインターフェース回路14と、タイミングコントローラ15とを備えている。
命令制御回路11は、アプリケーションプロセッサ3から画像データを受け取り、受け取った画像データを画像処理回路12に転送する。加えて、命令制御回路11は、受け取った制御データに応答して表示ドライバ回路部10に含まれる回路群を制御する。
画像処理回路12は、命令制御回路11から受け取った画像データに対して所望の画像処理(例えば、ガンマ補正やスケーリング)を行う。
ソースドライバ回路13は、画像処理回路12から出力された画像データに応答して、液晶表示パネル1の画素回路8を駆動する。詳細には、あるラインの画素回路8を駆動する場合、ソースドライバ回路13は、当該ラインに対応する画像データを受け取り、該画像データに記述された階調値に対応する駆動電圧を生成する。生成された駆動電圧は、ソース線7を介して当該ラインの画素回路8に書き込まれ、これにより、当該ラインの画素回路8が駆動される。
本実施形態では、ソースドライバ回路13によって各画素回路8に書き込まれる駆動電圧に極性がある。本明細書において、駆動電圧の極性は、共通電圧、即ち、液晶表示パネル1の共通電極に供給される電圧を基準として決定される。詳細には、共通電圧よりも高い駆動電圧を「正極性」の駆動電圧と記載し、共通電圧よりも低い駆動電圧を「負極性」の駆動電圧と記載する。後に詳細に述べられるように、本実施形態では、各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性が所定の周期(本実施形態では、1垂直同期期間)で反転される反転駆動が行われる。
パネルインターフェース回路14は、ゲートドライバ回路5にゲート制御信号を供給する。ゲートドライバ回路5の動作は、パネルインターフェース回路14から供給されるゲート制御信号によって制御される。
タイミングコントローラ15は、アプリケーションプロセッサ3から受け取った制御データに応答して表示ドライバ回路部10の各回路のタイミング制御を行う。
本実施形態では、タイミングコントローラ15は、ソースドライバ回路13に極性信号POLを供給する。極性信号POLは、各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを指定する信号である。本実施形態では、極性信号POLは、“0”又は“1”の値を取る2値信号として生成される。各画素回路8に書き込まれる駆動電圧は、極性信号POLに応じて反転される。
加えて、タイミングコントローラ15は、パネルインターフェース回路14にスキャンアクティブ信号SCAN_ACTを供給する。スキャンアクティブ信号SCAN_ACTは、ゲートドライバ回路5によるゲート線6の駆動を制御する。スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが活性化された垂直同期期間においては、ゲート線6がゲートドライバ回路5によって順次に駆動される。スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが非活性化されている垂直同期期間においては、ゲート線6は駆動されない。
タッチコントローラ回路部20は、アナログフロントエンド21と、コントローラ22と、インターフェース23と、MCU(micro control unit)24と、RAM(random access memory)25と、インターフェース26とを備えている。
アナログフロントエンド21は、タッチ検出のためのアナログ処理を行う。具体的には、アナログフロントエンド21は、各検出電極9から検出信号を取得し、該検出信号に対してアナログ−デジタル変換を行って容量検出データを生成する。容量検出データは、各検出電極9の静電容量に依存する値を有している。具体的には、自己容量方式によるタッチ検出が行われる場合、容量検出データは、各検出電極9の自己容量を示すデータとして生成され、相互容量方式によるタッチ検出が行われる場合、容量検出データは、各検出電極9と対応する駆動電極の間に形成される相互容量を示すデータとして生成される。アナログフロントエンド21は、容量検出データを保存する容量検出結果レジスタ21aを備えている。
コントローラ22は、容量検出結果レジスタ21aから容量検出データを読み出し、読み出した容量検出データに液晶表示パネル1の状態を示すデータを付加して液晶状態付き容量検出データを生成する。なお、以下では、液晶表示パネル1の状態を、「液晶状態」といい、液晶表示パネル1の状態を示すデータを液晶状態データということがある。本実施形態では、各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示す液晶状態データを容量検出データに付加して液晶状態付き容量検出データが生成される。各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンが極性信号POLによって指定される本実施形態では、コントローラ22は、表示ドライバ回路部10から極性信号POLを受け取り、極性信号POLから「液晶状態」を判断し、該「液晶状態」を示す液晶状態データを容量検出データに付加して液晶状態付き容量検出データを生成する。例えば、コントローラ22は、極性信号POLの値を容量検出データに付加することで液晶状態付き容量検出データを生成してもよい。
インターフェース23は、コントローラ22から液晶状態付き容量検出データを受け取り、MCU24に転送する。
MCU24は、コントローラ22から液晶状態付き容量検出データを受け取り、受け取った液晶状態付き容量検出データに対してタッチ検出演算を行う。加えて、MCU24は、コントローラ22から受け取った液晶状態付き容量検出データをRAM25に保存する。タッチ検出演算においては、現タッチ検出フレーム(即ち、現にタッチ検出が行われるタッチ検出フレーム)において生成された液晶状態付き容量検出データに加え、RAM25に保存された、過去のタッチ検出フレーム(現タッチ検出フレームよりも時間的に前のタッチ検出フレーム)について生成された液晶状態付き容量検出データが参照される。図2(及び他の図面)において、RAM25に保存された、過去タッチ検出フレームについて生成された液晶状態付き容量検出データは、「過去容量検出データ」として示されている。MCU24は、タッチ検出演算によって得られたタッチ検出結果(例えば、導電体が液晶表示パネル1に接触した位置)を示すタッチ検出データを生成し、インターフェース26に送る。
RAM25は、MCU24によるタッチ検出演算のワークエリアとして用いられる。本実施形態では、RAM25は、上述のように、過去のタッチ検出フレームについて生成された液晶状態付き容量検出データを保存している。タッチ検出演算においては、過去のタッチ検出フレームについて生成された液晶状態付き容量検出データがRAM25から読み出されて用いられる。
インターフェース26は、MCU24によって生成されたタッチ検出データを外部に(本実施形態では、アプリケーションプロセッサ3)に送信する。
続いて、本実施形態における表示装置100の動作を説明する。
図3は、本実施形態における表示装置100の動作の概略を示すタイミングチャートである。本実施形態では、各垂直同期期間(1フレーム画像が表示される期間)に、2つのタッチ検出フレームが設けられ、各タッチ検出フレームにおいてタッチ検出が行われる。即ち、各垂直同期期間において、2回のタッチ検出が行われる。なお、各垂直同期期間に含まれるタッチ検出フレームの数は、様々に変更可能である。
極性信号POLは、特定の周期で、本実施形態では2垂直同期期間の周期で反転される。図3には、奇数番目の垂直同期期間において極性信号POLの値が“0”であり、偶数番目の垂直同期期間において極性信号POLの値が“1”である動作が図示されている。極性信号POLの反転により、各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性は、2垂直同期期間の周期で(言い換えれば、各垂直同期期間の開始時に)反転される。
図4Aは、各垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンの一例を示している。図4Aは、いわゆるカラム反転駆動により液晶表示パネル1が駆動される場合の各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示している。ここで、図4Aの左図は、極性信号POLの値が“0”である垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示し、右図は、極性信号POLの値が“1”である垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示している。カラム反転駆動では、同一カラムの画素回路8(同一のソース線7に接続される画素回路8)は、同一の極性の駆動電圧で駆動され、隣接するカラムの画素回路8(隣接するソース線7に接続される画素回路8)は、反対の極性の駆動電圧で駆動される。本実施形態では、極性信号POLの値が垂直同期期間毎に反転され、各画素回路8に供給される駆動電圧の極性も、垂直同期期間毎に反転される。
図4Bは、各垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンの他の例を示している。図4Bは、いわゆるドット反転駆動により液晶表示パネル1が駆動される場合の各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示している。ここで、図4Bの左図は、極性信号POLの値が“0”である垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示し、右図は、極性信号POLの値が“1”である垂直同期期間において各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンを示している。ドット反転駆動では、水平方向(ゲート線6が延伸される方向)に隣接する画素回路8が反対の極性の駆動電圧で駆動され、更に、垂直方向(ソース線7が延伸される方向)に隣接する画素回路8が反対の極性の駆動電圧で駆動される。また、個々の画素回路8に書き込まれる駆動電圧は、垂直同期期間毎に反転される。
なお、上記には、反転駆動の例としてカラム反転駆動とドット反転駆動が提示されているが、他の反転駆動(例えば、ライン反転駆動)を用いてもよい。
本実施形態では、極性信号POLが“0”である場合に各画素回路8に供給される駆動電圧の極性のパターンが「液晶状態#1」と定義され、極性信号POLが“1”である場合に各画素回路8に供給される駆動電圧の極性のパターンが「液晶状態#2」と定義される。
図3に戻り、各タッチ検出フレームにおけるタッチ検出は、以下のようにして行われる。現タッチ検出フレームにおいて、アナログフロントエンド21によって各検出電極9から検出信号が取得され、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データが容量検出結果レジスタ21aに保存される。現タッチ検出フレームに対応する容量検出データは、容量検出結果レジスタ21aからコントローラ22に読み出される。
コントローラ22は、現タッチ検出フレームにおける極性信号POLの値を参照して、現タッチ検出フレームにおいて液晶表示パネル1が「液晶状態#1」と「液晶状態#2」のいずれであるかを示すデータを、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データに付加し、液晶状態付き容量検出データを生成する。一実施形態では、液晶状態付き容量検出データは、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データに現タッチ検出フレームにおける極性信号POLの値を付加することで生成されてもよい。
現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データは、インターフェース23を介してMCU24に送られる。
MCU24は、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データに対してタッチ検出演算を行ってタッチ検出結果(例えば、導電体が液晶表示パネル1に接触した位置)を算出するように構成された演算装置である。本実施形態のタッチ検出演算では、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、過去の少なくとも一のタッチ検出フレームに対応する容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成し、そのタッチ応答差分情報に基づいてタッチ検出結果を算出する。
MCU24は、更に、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データを、RAM25に保存する。以後のタッチ検出フレームにおけるタッチ検出では、RAM25に保存された液晶状態付き容量検出データが用いられる。
図5A、図5Bは、本実施形態におけるタッチ検出演算を概念的に示す図である。本実施形態では、タッチ検出演算において、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データが、過去のタッチ検出フレームに対応する容量検出データのうち液晶状態が同一である容量検出データとのみ比較される。タッチ検出演算では、現タッチ検出フレームと液晶状態が異なる過去のタッチ検出フレームに対応する容量検出データとの比較は行われない。上述のように、RAM25には、液晶状態データが付加された液晶状態付き容量検出データが保存されている。MCU24は、液晶状態データを参照して、RAM25に保存されている過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうちから液晶状態が同一である液晶状態付き容量検出データを選択する。MCU24は、更に、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択した液晶状態付き容量検出データ(液晶状態が同一である液晶状態付き容量検出データ)に含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。
より具体的には、図5Aは、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#1であることを示す液晶状態データを含んでいる場合のタッチ検出演算を示している。この場合、MCU24は、液晶状態付き容量検出データに含まれる液晶状態データを参照しながら、過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち液晶状態が液晶状態#1である液晶状態付き容量検出データを選択し、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択された液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。MCU24は、生成したタッチ応答差分情報から現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成する。
一方、図5Bは、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#2であることを示す液晶状態データを含んでいる場合のタッチ検出演算を示している。この場合、MCU24は、液晶状態付き容量検出データに含まれる液晶状態データを参照しながら、過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち液晶状態が液晶状態#2である液晶状態付き容量検出データを選択し、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択された液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。MCU24は、生成したタッチ応答差分情報から現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成する。
以上に説明されているように、本実施形態におけるタッチ検出演算では、各タッチ検出フレームにおけるタッチ検出データの生成において、過去のタッチ検出フレームの容量検出データのうち同一の液晶状態の容量検出データのみが使用され、異なる液晶状態の容量検出データは使用されない。このため、本実施形態におけるタッチ検出演算では、液晶表示パネル1の状態の変化の影響、本実施形態では、各画素回路8に供給される駆動電圧の極性のパターンの変化の影響を抑制しながらタッチ検出を行うことができる。
上記の実施形態においては、液晶状態(液晶表示パネル1の状態)が、各画素回路8に書き込まれる駆動電圧の極性のパターンとして定義されているが、液晶表示パネル1の他の状態を、液晶状態の一つとして定義してもよい。例えば、ゲート線6の駆動(走査)が停止された状態を、液晶状態の一つとして定義してもよい。図2に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2では、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTを非活性化することにより、所望の垂直同期期間におけるゲート線6の駆動(走査)を停止できることに留意されたい。
図6は、ゲート線6の駆動(走査)が停止された状態を、液晶状態の一つとして定義するように構成されたタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2Aの構成を示すブロック図である。図6に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2Aの構成は、図2に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2と類似している。ただし、図6に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2Aでは、極性信号POLに加え、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが表示ドライバ回路部10からタッチコントローラ回路部20のコントローラ22に供給される。コントローラ22は、極性信号POLとスキャンアクティブ信号SCAN_ACTとに基づいて液晶状態を判断し、容量検出結果レジスタ21aから受け取った容量検出データに、液晶状態を示すデータを付加して液晶状態付き容量検出データを生成する。コントローラ22は、例えば、極性信号POLとスキャンアクティブ信号SCAN_ACTの値を容量検出データに付加して液晶状態付き容量検出データを生成してもよい。
図7は、図6に図示されているタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2Aを備えた表示装置100の動作の例を概略的に示すタイミングチャートである。図7に図示された動作においても、各垂直同期期間(1フレーム画像が表示される期間)に、2つのタッチ検出フレームが設けられ、各タッチ検出フレームにおいてタッチ検出が行われる。
図7の動作においては、第(3k)垂直同期期間において、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが非活性化され(即ち、“0”に設定され)、ゲート線6の駆動(走査)が停止される。第(3k−2)垂直同期期間、第(3k−1)垂直同期期間、第(3k+1)垂直同期期間においては、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが活性化され(即ち、“1”に設定され)ゲート線6の駆動が行われる。また、第(3k−2)垂直同期期間及び第(3k+1)垂直同期期間においては、極性信号POLが“0”に設定され、第(3k−1)垂直同期期間においては、極性信号POLが“1”に設定される。
このような動作において、極性信号POLが“0”であり、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが“1”である場合の液晶状態が「液晶状態#1」と定義され、極性信号POLが“1”であり、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが“1”である場合の液晶状態が「液晶状態#2」と定義される。また、極性信号POLに無関係に、スキャンアクティブ信号SCAN_ACTが“0”である場合の液晶状態が「液晶状態#3」と定義される。
図7の動作においても、タッチ検出演算において、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データが、過去のタッチ検出フレームに対応する容量検出データのうち液晶状態が同一である容量検出データとのみ比較される。上述のように、RAM25には、液晶状態データが付加された液晶状態付き容量検出データが保存されており、MCU24は、RAM25に保存されている、過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち、液晶状態が同一である液晶状態付き容量検出データを選択し、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択した液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。
より具体的には、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#1であることを示す液晶状態データを含んでいる場合、MCU24は、RAM25に格納されている過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち液晶状態が液晶状態#1である液晶状態付き容量検出データを選択する。MCU24は、更に、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択された液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。MCU24は、生成したタッチ応答差分情報から現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成する。
同様に、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#2であることを示す液晶状態データを含んでいる場合、MCU24は、RAM25に格納されている過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち液晶状態が液晶状態#2である液晶状態付き容量検出データを選択する。MCU24は、更に、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択された液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。MCU24は、生成したタッチ応答差分情報から現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成する。
更に、現タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データが、現タッチ検出フレームにおける液晶状態が液晶状態#3であることを示す液晶状態データを含んでいる場合、MCU24は、RAM25に格納されている過去のタッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データのうち液晶状態が液晶状態#3である液晶状態付き容量検出データを選択する。MCU24は、更に、現タッチ検出フレームに対応する容量検出データを、選択された液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと比較してタッチ応答差分情報を生成する。MCU24は、生成したタッチ応答差分情報から現タッチ検出フレームに対応するタッチ検出データを生成する。
このような動作においても、各タッチ検出フレームにおけるタッチ検出データの生成において、同一の液晶状態の容量検出データのみが使用されるので、液晶表示パネル1の状態の変化の影響を抑制しながらタッチ検出を行うことができる。
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。
例えば、上記には、表示ドライバ回路部10とタッチコントローラ回路部20とがモノリシックに(即ち、同一の半導体チップに)集積化されている構成のタッチコントローラ内蔵表示ドライバ2の実施形態が記載されているが、表示ドライバ回路部10とタッチコントローラ回路部20とが、別々の半導体チップに集積化されてもよい。図8は、上記の実施形態の表示ドライバ回路部10と同一の機能を有する表示ドライバ10Aと、上記の実施形態のタッチコントローラ回路部20と同一の機能を有するタッチコントローラ20Aとが、別々の半導体チップに集積化された実施形態を図示している。
100 :表示装置
1 :液晶表示パネル
2、2A :タッチコントローラ内蔵表示ドライバ
3 :アプリケーションプロセッサ
4 :表示領域
5 :ゲートドライバ回路
6 :ゲート線
7 :ソース線
8 :画素回路
9 :検出電極
10 :表示ドライバ回路部
10A :表示ドライバ
11 :命令制御回路
12 :画像処理回路
13 :ソースドライバ回路
14 :パネルインターフェース回路
15 :タイミングコントローラ
20 :タッチコントローラ回路部
20A :タッチコントローラ
21 :アナログフロントエンド
21a :容量検出結果レジスタ
22 :コントローラ
23 :インターフェース
24 :MCU
25 :RAM
26 :インターフェース

Claims (9)

  1. 複数の画素回路と複数の検出電極とを含む液晶表示パネルを駆動する半導体装置であって、
    前記複数の画素回路を駆動する表示ドライバ回路部と、
    前記複数の検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得し、前記容量検出データに基づいて、前記液晶表示パネルへの導電体の接触の態様を示すタッチ検出データを生成するタッチコントローラ回路部
    とを具備し、
    前記表示ドライバ回路部は、各垂直同期期間において、前記液晶表示パネルが複数の液晶状態のいずれかになるように前記液晶表示パネルを駆動するように構成され、
    前記タッチコントローラ回路部は、現タッチ検出フレームに対応する前記容量検出データである現容量検出データに基づいて前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するとき、前記現タッチ検出フレームより時間的に前である過去タッチ検出フレームにおいて取得された前記容量検出データのうちから前記現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された前記容量検出データと前記現容量検出データとに基づいて、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するように構成された
    半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置であって、
    前記複数の液晶状態は、
    当該垂直同期期間において、前記複数の画素回路のうちの第1画素回路が第1極性の駆動電圧で駆動され、第2画素回路が前記第1極性と異なる第2極性の駆動電圧で駆動される第1状態と、
    当該垂直同期期間において、前記第1画素回路が前記第2極性の駆動電圧で駆動され、前記第2画素回路が前記第1極性の駆動電圧で駆動される第2状態とを含む
    半導体装置。
  3. 請求項2に記載の半導体装置であって、
    前記表示ドライバ回路部は、前記液晶表示パネルを前記第1状態と前記第2状態の間で切り替える極性信号を生成し、前記極性信号に応じて前記液晶表示パネルを駆動するように構成され、
    前記極性信号は、前記表示ドライバ回路部から前記タッチコントローラ回路部に送信され、
    前記タッチコントローラ回路部は、各タッチ検出フレームにおいて、前記極性信号に基づいて液晶状態データを前記容量検出データに付加して液晶状態付き容量検出データを生成し、生成した前記液晶状態付き容量検出データを記憶装置に格納し、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するとき、前記液晶状態データを参照して、前記記憶装置に格納された、前記過去タッチ検出フレームに対応する前記液晶状態付き容量検出データのうちから前記現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データを選択し、選択された前記液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと前記現容量検出データとに基づいて、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するように構成された
    半導体装置。
  4. 請求項1に記載の半導体装置であって、
    前記液晶表示パネルは、更に、前記複数の画素回路の行を選択する複数のゲート線を含み、
    前記表示ドライバ回路部は、前記複数のゲート線を駆動するように構成され、
    前記複数の液晶状態は、更に、当該垂直同期期間において、前記ゲート線の駆動が行われない第3状態を含む
    半導体装置。
  5. 複数の画素回路と複数の検出電極とを含む液晶表示パネルと、
    前記複数の画素回路を駆動する表示ドライバ回路部と、
    前記複数の検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得し、前記容量検出データに基づいて、前記液晶表示パネルへの導電体の接触の態様を示すタッチ検出データを生成するタッチコントローラ回路部
    とを具備し、
    前記表示ドライバ回路部は、各垂直同期期間において、前記液晶表示パネルが複数の液晶状態のいずれかになるように前記液晶表示パネルを駆動するように構成され、
    前記タッチコントローラ回路部は、現タッチ検出フレームに対応する前記容量検出データである現容量検出データに基づいて前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するとき、前記現タッチ検出フレームより時間的に前である過去タッチ検出フレームにおいて取得された前記容量検出データのうちから前記現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された前記容量検出データと前記現容量検出データとに基づいて、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するように構成された
    表示装置。
  6. 請求項5に記載の表示装置であって、
    前記複数の液晶状態は、
    当該垂直同期期間において、前記複数の画素回路のうちの第1画素回路が第1極性の駆動電圧で駆動され、第2画素回路が前記第1極性と異なる第2極性の駆動電圧で駆動される第1状態と、
    当該垂直同期期間において、前記第1画素回路が前記第2極性の駆動電圧で駆動され、前記第2画素回路が前記第1極性の駆動電圧で駆動される第2状態とを含む
    表示装置。
  7. 請求項6に記載の表示装置であって、
    前記表示ドライバ回路部は、前記液晶表示パネルを前記第1状態と前記第2状態の間で切り替える極性信号を生成し、前記極性信号に応じて前記液晶表示パネルを駆動するように構成され、
    前記極性信号は、前記表示ドライバ回路部から前記タッチコントローラ回路部に送信され、
    前記タッチコントローラ回路部は、各タッチ検出フレームにおいて、前記極性信号に基づいて液晶状態データを前記容量検出データに付加して液晶状態付き容量検出データを生成し、生成した前記液晶状態付き容量検出データを記憶装置に格納し、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するとき、前記液晶状態データを参照して、前記記憶装置に格納された、前記過去タッチ検出フレームに対応する前記液晶状態付き容量検出データのうちから前記現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームに対応する液晶状態付き容量検出データを選択し、選択された前記液晶状態付き容量検出データに含まれる容量検出データと前記現容量検出データとに基づいて、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するように構成された
    表示装置。
  8. 請求項5に記載の表示装置であって、
    前記液晶表示パネルは、更に、前記複数の画素回路の行を選択する複数のゲート線を含み、
    前記表示ドライバ回路部は、前記複数のゲート線を駆動するように構成され、
    前記複数の液晶状態は、更に、当該垂直同期期間において、前記ゲート線の駆動が行われない第3状態を含む
    表示装置。
  9. 複数の画素回路と複数の検出電極とを含む液晶表示パネルと、各垂直同期期間において、前記液晶表示パネルが複数の液晶状態のいずれかになるように前記液晶表示パネルの前記複数の画素回路を駆動するように構成された表示ドライバ回路部とを備える表示装置に用いられるタッチコントローラであって、
    前記複数の検出電極の静電容量に依存する容量検出データを取得するアナログフロントエンドと、
    前記容量検出データに基づいて、前記液晶表示パネルへの導電体の接触の態様を示すタッチ検出データを生成する演算装置
    とを具備し、
    前記演算装置は、現タッチ検出フレームに対応する前記容量検出データである現容量検出データに基づいて前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するとき、前記現タッチ検出フレームより時間的に前である過去タッチ検出フレームにおいて取得された前記容量検出データのうちから前記現タッチ検出フレームの液晶状態と同一の液晶状態の過去タッチ検出フレームにおいて取得された容量検出データを選択し、選択された前記容量検出データと前記現容量検出データとに基づいて、前記現タッチ検出フレームに対応する前記タッチ検出データを生成するように構成された
    タッチコントローラ。
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