電容檢測電路、觸摸檢測電路和具備該電路的半導體集成電路的制作方法
【專利說明】電容檢測電路、觸摸檢測電路和具備該電路的半導體集成電路
技術領域
[0001]本發明涉及電容檢測電路、觸摸檢測電路以及具備這些電路的半導體集成電路，特別是能夠合適地利用于被連接于與顯示面板重合地安裝的觸摸面板的觸摸面板控制電路的發明。
【背景技術】
[0002]在被使用于智能手機、平板終端的顯示面板重合地安裝有觸摸面板，通過用戶用手指等在顯示畫面上進行觸摸(觸碰、或撫弄)，從而能夠對設備進行操作。為了檢測被觸摸的位置，提出了各種方式。例如在靜電電容方式中，通過檢測由于人體的手指等接近在觸摸面板上被配置成矩陣狀的傳感器電容而發生的靜電電容的變化，來檢測被觸摸的坐標。靜電電容方式存在互電容方式和自電容方式。在互電容方式中，利用如下現象:把形成傳感器電容的電極的一方作為發送側、把另一方作為接收側，在發送側與接收側之間產生的耦合電容由于手指等的接近而減少。在自電容方式中，利用如下現象:把傳感器電容的一方的電極設為接地或固定電位，由于接地的人體的手指等接近因而其電容的量與傳感器電容相加而增加。
[0003]在專利文獻I公開了自電容方式的觸摸檢測電路。X方向的電極和Y方向的電極分別被排列成網格狀，在交點形成有傳感器電容。對于根據X方向與Y方向的電極的組合所選擇的電容進行充電動作以及之后的放電動作，以檢測靜電電容的變化。
[0004]在專利文獻2公開了將自電容方式和互電容方式組合的觸摸檢測電路。在利用自電容方式檢測出多點觸摸的情況下，收攏至其觸摸電極而利用互電容方式進行觸摸坐標的檢測。
[0005]現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:特開2011-14527號公報專利文獻2:特開2013-242699號公報。
【發明內容】
[0006]發明要解決的課題
本發明人關于專利文獻I和2研究的結果可知，存在以下那樣的新課題。
[0007]在自電容方式中，與傳感器電容連接的觸摸檢測電路構成為包含對傳感器電容進行充電的電壓施加電路以及被輸入有放電時的模擬信號的檢測電路。檢測電路在蓄積于傳感器電容的電荷進行放電時，通過測量其電荷量，來實質地測量傳感器電容的大小(電容值)。在自電容方式中，傳感器電容的電容值由于觸摸而有效地增加，因此在觸摸/非觸摸檢測中，其增加量為檢測對象。由于觸摸的電容值的增加量相對于非觸摸時的傳感器電容的電容值不大，因此重復進行傳感器電容的充電和放電的動作，將放電時的電荷量累積地相加、即進行積分，從而使信號量增加。在專利文獻I記載的觸摸傳感器中，通過重復進行將蓄積于大容量的電容器6的電荷在檢測對象的傳感器電容之間進行分配的動作，來使信號量增加。在專利文獻2所記載的觸摸面板用IC(Integrated Circuit:集成電路)中的動作也同樣。在理論上均是將反映傳感器電容的電容值的電荷量累積地相加或相減、即進行積分來使信號量增加。
[0008]在通過像這樣重復進行傳感器電容的充電和放電的動作并對放電時的電荷量進行積分來使信號量增加的電路方式中，存在如下這樣的問題:雖然通過增加重復的次數，能夠使進行積分的信號量增加，但是與其成比例地檢測動作時間變長。
[0009]與觸摸面板的大型化、觸摸面板電極的高密度化對應地，由于當設為進行觸摸檢測時驅動電極數增加，因此隨著該增加而一個電極的檢測動作所允許的時間變短，存在變得不能獲得必要的積分信號量的風險。
[0010]另外，作為移動終端等中的輸入裝置的觸摸面板與液晶等顯示面板組合使用。其組合形式大致分為把作為另外部件的觸摸面板外置于顯示面板的外嵌(on-cell)方式以及把觸摸面板作為一體做入到顯示面板的內嵌(in-cell)方式。由于在任一組合形式中均成為在顯示面板的顯示動作中進行觸摸面板的觸摸/非觸摸的檢測動作，因此需要使得顯示面板的驅動信號對于觸摸面板的檢測動作來說不成為噪聲。例如在按時間分割地進行液晶面板的掃描電極的驅動和驅動信號電極的灰度數據的切換動作、所謂的顯示驅動動作以及觸摸面板的觸摸檢測動作的情況下，觸摸面板的觸摸檢測動作所允許的時間變短。認為顯示面板越是變為高灰度，顯示驅動動作的時間越是變長，觸摸面板的觸摸檢測動作所允許的時間更加變短。
[0011]本發明的目的在于對觸摸面板的觸摸檢測動作時間的縮短以及觸摸檢測精度的提尚作出貢獻。
[0012]雖然以下說明用于解決這樣的課題的方案，但是其它的課題以及新特征將根據本說明書的記述以及隨附附圖而變得清楚。
[0013]用于解決課題的方案
根據一個實施方式，為按下述那樣。
[0014]S卩，一種具備積分電容并能夠與傳感器電容連接的電容檢測電路，如以下那樣構成。
[0015]電容檢測電路能夠對傳感器電容進行充放電，能夠將為了對傳感器電容進行充放電而輸入和輸出的電荷累積地相加于積分電容，與伴隨充放電的電荷的移動方向相應地使相加到積分電容的電荷的極性反轉。
[0016]發明的效果
如果簡單地說明通過前述一個實施方式獲得的效果則為按下述那樣。
[0017]S卩，能夠使每單位時間的積分信號量增加，能夠對觸摸檢測動作期間的縮短以及觸摸檢測精度的提高作出貢獻。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出作為應用本發明的電子設備的一個例子的顯示和輸入裝置的整體結構的框圖。
[0019]圖2是例示觸摸面板的電極結構的平面圖。
[0020]圖3是例示顯示面板的電極結構的平面圖。
[0021]圖4是例示觸摸面板控制器的整體結構的框圖。
[0022]圖5是示出觸摸面板的等效電路和觸摸檢測電路的一個例子的框圖。
[0023]圖6是例示比較例的觸摸檢測電路(電容檢測電路)的結構的電路圖。
[0024]圖7是例示圖6的觸摸檢測電路(電容檢測電路)的動作的時序圖。
[0025]圖8是例示實施方式I的觸摸檢測電路(電容檢測電路)的結構的電路圖。
[0026]圖9是例示圖8的觸摸檢測電路(電容檢測電路)的動作的時序圖。
[0027]圖10是例示實施方式2的觸摸檢測電路(電容檢測電路)的結構的電路圖。
[0028]圖11是例示圖10的觸摸檢測電路的動作的時序圖。
【具體實施方式】
[0029]1.實施方式的概要
首先，關于本申請中所公開的代表性的實施方式說明概要。在關于代表性的實施方式的概要說明中附加括號進行參照的附圖中的參照標記只不過例示包含于被附加有該標記的結構要素的概念中的結構要素。
[0030][I]〈在傳感器電容充電時和放電時這兩者中進行積分動作的電容檢測電路> 在本申請中公開的代表性的實施方式是具備積分電容(Csl)并能夠與傳感器電容
(Cxy)連接的電容檢測電路(10)，如以下那樣構成。
[0031]能夠對所述傳感器電容進行充放電，能夠把為了對所述傳感器電容進行充放電而輸入和輸出的電荷累積地相加于所述積分電容。根據伴隨充放電的所述電荷的移動方向，使相加到所述積分電容中的電荷的極性反轉。
[0032]由此，能夠使每單位時間的積分信號量增加，能夠縮短電容檢測動作期間并提高檢測精度。
[0033][2]〈充電和放電的重復〉
在項I中，每次將所述傳感器電容的充放電以及與所述充放電對應地使相加到所述積分電容的電荷的極性反轉的動作重復規定次數時，使所述積分電容短路來進行初始化。
[0034]由此，能夠把從積分電容的初始化起直至下一次初始化之前進行的充電次數與放電次數之和設為積分次數，與僅按充電或放電的一方來進行積分的積分電路相比，能夠使積分信號量倍增。
[0035][3]〈雙邊型(Dual Edge type)FIR+IIR>
在項2中，進一步具備由開關電容器構成的IIR(Infinite Impulse Response:無限沖擊響應)濾波器(14)，每次將所述傳感器電容的充放電以及與所述充放電對應地使相加到所述積分電容的電荷的極性反轉的動作重復規定次數時，將所述積分電容蓄積的電荷供給至所述IIR濾波器，使所述積分電容短路來進行初始化。
[0036]由此，能夠使包含所述積分電容的初級的電路在正極方向的積分動作時和負極方向的積分動作時這兩者中都作為進行采樣的FIR(Finite Impulse Response:有限沖擊響應)濾波器進行動作。由于與以往相比還能夠增加FIR濾波器的每單位時間的采樣次數，因此能夠具有提高噪聲抑制特性的頻率特性。進一步地通過在后級設置如上述那樣進行動作的IIR濾波器，從而能夠使FIR濾波器的零點與IIR濾波器的極一致，能夠具有更有效的噪聲抑制特性。
[0037][4] <觸摸檢測電路>
具備多個(10_l~10_n)根據項I至項3中的任一項所記載的電容檢測電路，所述多個電容檢測電路的每個構成設為能夠與配置在觸摸面板(I)上的多個傳感器電容連接的觸摸檢測電路⑶。
[0038]由此，能夠在檢測到靜電電容方式的觸摸面板中的傳感器電容的變化時縮短檢測動作期間并提高檢測精度。
[0039][5]〈觸摸控制器IC>
項4所記載的觸摸檢測電路(3)是形成在單個半導體基板上的半導體集成電路(101、
102) ο
[0040]由此，提供一種具備檢測動作期間短且檢測精度高的觸摸檢測電路(3)的觸摸面板控制器1C。
[0041][6]〈顯示驅動器內置觸摸控制器IC>
在項5中，所述半導體集成電路(101、102)在所述半導體基板上進一步具備顯示驅動電路(4)，該顯示驅動電路(4)被連接于與所述觸摸面板重合地構成的顯示面板(2)，以能夠驅動所述顯示面板并進行控制。
[0042]由此，提供一種與顯示面板(2)和觸摸面板(I)層疊而構成為一體的顯示/觸摸面板連接的將顯示面板控制器(4)和觸摸面板控制器(3)集成的IC(101、102)，使顯示驅動和觸摸感測控制相互協作變得容易。特別是，由于按時間分割來進行顯示驅動和觸摸檢測，因此即使在觸摸檢測期間被縮短的情況下，也能夠維持或提高觸摸檢測精度。
[0043][7]〈在傳感器電容充電時和放電時這兩者中進行積分動作的電容檢測電路>
在本申請中公開的代表性的實施方式是能夠與傳感器電容(Cxy)連接的電容檢測電路(