JP6105054B2 - タッチパネル位置検出方法、タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、及び電子機器 - Google Patents

タッチパネル位置検出方法、タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネル上の入力ペンの位置を検出するタッチパネル位置検出方法及びタッチパネルコントローラに関し、特に、複数の第1信号線と複数の第2信号線とを交互に駆動するタッチパネル位置検出方法、タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、及び電子機器に関する。
上記種類のタッチパネルコントローラとして、特許文献1に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
そのタッチパネルコントローラは、複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量の分布を検出するために、まず、第1信号線を駆動して静電容量に対応する電荷に基づく信号を第2信号線から出力させる。そして、第1信号線及び第2信号線の接続を切替える。次に、第2信号線を駆動して静電容量に対応する電荷に基づく信号を第1信号線から出力させる。
前記タッチパネルコントローラによれば、静電容量に対応する電荷に基づく信号を、第1信号線と第2信号線との双方から出力させることができるので、手や指等を通じてタッチパネルに入力され、センスラインの信号に重畳される電磁ノイズの影響を除去することができる。
日本国公開特許公報「特開2013-008318号公報(2013年1月10日公開)」
前記従来技術の構成によれば、入力ペンがタッチパネルにタッチすると、タッチした位置と対応する位置に形成された静電容量の値が変化するので、その静電容量値の変化を検出して、入力ペンがタッチした位置を判定する。この場合、複数の静電容量は、ドライブラインに入力された駆動信号により蓄積された電荷に基づく線形和信号をセンスラインに沿って出力するが、入力ペン自体は、何ら信号を受け取らず信号の出力もしない。
一方、近年、ペン自体が信号を出力するアクティブスタイラスペンが注目されている。そして、前記第1信号線と前記第2信号線とを交互に駆動する静電容量方式のタッチパネルコントローラに当該アクティブスタイラスペンを適用し、タッチパネルコントローラを高性能化したいという要望が存在する。
本発明の目的は、スタイラスペンを駆動することにより、スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができるタッチパネル位置検出方法及びタッチパネルコントローラを提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネル位置検出方法は、M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出するタッチパネル位置検出方法であって、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を得る第1駆動工程と、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を得る第2駆動工程と、前記第1駆動工程において得られた第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動工程において得られた第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出工程とを包含し、前記第1駆動工程は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第2駆動工程は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、前記位置検出工程が、前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出する、ことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M)、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラであって、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記第1駆動手段は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第2駆動手段は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、前記位置検出手段が、前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出する、ことを特徴とする。
さらに、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上の第1及び第2スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラであって、前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記第1駆動手段は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第3ペン信号を生成し、前記第2駆動手段は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第4ペン信号を生成し、前記位置検出手段は、前記第1駆動手段により生成された第3ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第4ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、前記第1駆動手段は、(M+2)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+2)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記第1スタイラスペンを駆動し、前記(M+2)個の号系列のうちの残りの他の1個の号系列に基づいて、前記第2スタイラスペンを駆動し、前記第2駆動手段は、(K+2)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+2)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記第1スタイラスペンを駆動し、前記(K+2)個の符号系列のうちの残りの他の1個の符号系列に基づいて、前記第2スタイラスペンを駆動し、前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第3ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第4ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、前記位置検出手段が、前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+2)個の符号系列と前記(K+2)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上の第1及び第2スタイラスペンの位置を検出すると共に、前記第1信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上の第1スタイラスペンの位置を検出すると共に、前記第1信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上の及び第2スタイラスペンの位置を検出することを特徴とする。
さらに、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルシステムは、M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンと、
前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムであって、前記タッチパネルコントローラは、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記第1駆動手段は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第2駆動手段は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、前記位置検出手段が、前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、前記第1駆動工程において、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動工程において、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出するので、スタイラスペンを駆動することにより、当該スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができるという効果を奏する。
実施の形態1に係るタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 前記タッチパネルシステムに設けられたタッチパネルの構成を示す模式図である。 前記タッチパネルに接続された信号線とドライバに接続されたドライブライン及びセンスアンプに接続されたセンスラインとの接続切替のためのマルチプレクサの構成を示す回路図である。 前記マルチプレクサの詳細な構成を示す回路図である。 前記タッチパネルシステムに設けられたスタイラスペンの構成を示すブロック図である。 前記タッチパネル上のスタイラスペンの動作と、前記タッチパネルの動作とを同期させる方法を説明するためのタイミング波形図である。 実施の形態1の変形例に係るタッチパネルシステムのマルチプレクサと切替回路との構成を示すブロック図である。 実施の形態1の他の変形例に係るタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 実施の形態2に係るタッチパネルシステムの構成を示すブロック図である。 前記タッチパネルシステムの並列駆動のメカニズムを説明するための図である。 (a)は、前記タッチパネルシステムのM系列による駆動を説明するための図であり、(b)は、前記M系列の駆動符号を反転させた駆動を説明するための図である。 (a)は、アダマール行列による前記タッチパネルシステムの駆動を説明するための図であり、(b)は、前記アダマール行列の駆動符号を反転させた駆動を説明するための図である。 逐次駆動方式のタッチパネルシステムの動作を説明するための図である。 実施の形態3に係るタッチパネルシステムの動作の一部を説明するための図である。 前記タッチパネルシステムの動作の残りの一部を説明するための図である。 実施の形態4に係る携帯電話機の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図16に基づいて詳細に説明する。
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1について図1〜図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
(タッチパネルシステム1の構成)
図1は、実施の形態1に係るタッチパネルシステム1の構成を示すブロック図である。図2は、タッチパネルシステム1に設けられたタッチパネル3の構成を示す模式図である。
タッチパネルシステム1は、タッチパネル3とタッチパネルコントローラ2とスタイラスペン15とを備えている。タッチパネル3は、垂直方向に沿って互いに平行に配置された複数本の信号線VL1〜VLM(第2信号線)と、水平方向に沿って互いに平行に配置された複数本の信号線HL1〜HLM(第1信号線)と、信号線HL1〜HLMと信号線VL1〜VLMとの交点にそれぞれ形成される静電容量C11〜CMMとを備えている。タッチパネル3は、スタイラスペン15を把持した手を着くことができる広さを有していることが好ましいが、スマートフォンに使用される大きさであってもよい。
タッチパネルコントローラ2は、ドライバ5を備えている。ドライバ5は、長さNの(M+1)個の符号系列のうちのM個の符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLMに電圧を印加するとともに、前記(M+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、有線接続したスタイラスペン15に電圧を印加する。もしくは、スタイラスペン15に、センス回路、同期回路およびドライブ回路を搭載して、スタイラスペン15がタッチパネルコントローラ2と同期して、スタイラスペン15に搭載してあるドライブ回路でスタイラスペン15を駆動する構成でも良い。
タッチパネルコントローラ2には、センスアンプ6が設けられている。センスアンプ6は、第1駆動行程において、各静電容量C11〜CMMに対応する電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第1ペン信号)とに対応する線形和信号を、センスラインSL1〜SLMを通して読み出して、AD変換器8に供給する。
センスアンプ6は、第2駆動行程において、各静電容量C11〜CMMに対応する電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第2ペン信号)とに対応する線形和信号を、センスラインSL1〜SLMを通して読み出して、AD変換器8に供給する。
タッチパネルコントローラ2は、マルチプレクサ4を有している。図3は、タッチパネル3に接続された信号線HL1〜HLM、VL1〜VLMとドライバ5に接続されたドライブラインDL1〜DLM及びセンスアンプ6に接続されたセンスラインSL1〜SLMとの接続切替回路の構成を示す回路図である。
マルチプレクサ4は、信号線HL1〜HLMをドライバ5のドライブラインDL1〜DLMに接続し、信号線VL1〜VLMをセンスアンプ6のセンスラインSL1〜SLMに接続する第1接続状態と、信号線HL1〜HLMをセンスアンプ6のセンスラインSL1〜SLMに接続し、信号線VL1〜VLMをドライバ5のドライブラインDL1〜DLMに接続する第2接続状態とを切替える。
図4は、タッチパネルシステム1のタッチパネルコントローラ2に設けられたマルチプレクサ4の構成を示す回路図である。マルチプレクサ4は、直列に接続された4個のCMOSスイッチSW1〜SW4を有している。タイミングジェネレータ7からの制御ラインCLは、CMOSスイッチSW1のPMOSのゲートと、CMOSスイッチSW2のNMOSのゲートと、CMOSスイッチSW3のPMOSのゲートと、CMOSスイッチSW4のNMOSのゲートと、反転器invの入力とに接続されている。反転器invの出力は、CMOSスイッチSW1のNMOSのゲートと、CMOSスイッチSW2のPMOSのゲートと、CMOSスイッチSW3のNMOSのゲートと、CMOSスイッチSW4のPMOSのゲートとに接続されている。信号線HL1〜HLMは、CMOSスイッチSW1・SW2に接続されている。信号線VL1〜VLMは、CMOSスイッチSW3・SW4に接続されている。ドライブラインDL1〜DLMは、CMOSスイッチSW1・SW4に接続されている。センスラインSL1〜SLMは、CMOSスイッチSW2・SW3に接続されている。
制御線CLの信号をLowにすると、信号線HL1〜HLMは、ドライブラインDL1〜DLMにつながり、信号線VL1〜VLMは、センスラインSL1〜SLMにつながる。制御線CLの信号をHighにすると、信号線HL1〜HLMは、センスラインSL1〜SLMにつながり、信号線VL1〜VLMは、ドライブラインDL1〜DLMにつながる。
AD変換器8は、第1駆動行程において、信号線VL1〜VLM、センスラインSL1〜SLMを通して読み出される各静電容量C11〜CMMに対応する電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第1ペン信号)とに対応する線形和信号をAD変換して容量分布計算部9に供給する。
AD変換器8は、第2駆動行程において、信号線HL1〜HLM、センスラインSL1〜SLMを通して読み出される各静電容量C11〜CMMに対応する電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第2ペン信号)とに対応する線形和信号をAD変換して容量分布計算部9に供給する。
容量分布計算部9は、前記第1ペン信号、及び前記第2ペン信号を含む前記線形和信号と、前記長さNの(M+1)個の符号系列とに基づいて、タッチパネル3上の静電容量分布、及び、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量の分布、及び、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量の分布を計算して、タッチパネル3上の静電容量分布をタッチ認識部10に供給すると共に、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量の分布、及び、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量の分布をペン位置検出部16(位置検出手段)に供給する。タッチ認識部10は、容量分布計算部9から供給された静電容量分布に基づいて、タッチパネル3上のタッチされた位置を認識する。
ペン位置検出部16は、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン15の信号線HL1に沿った位置を検出する。また、ペン位置検出部16は、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、スタイラスペン15の信号線VL1に沿った位置を検出する。
タッチパネルコントローラ2は、タイミングジェネレータ7を有している。タイミングジェネレータ7は、ドライバ5の動作を規定する信号と、センスアンプ6の動作を規定する信号と、AD変換器8の動作を規定する信号とを生成して、ドライバ5、センスアンプ6、及びAD変換器8に供給する。
スタイラスペン15を有線で駆動せずに、スタイラスペン15にセンス回路、同期回路およびドライブ回路を搭載して、タッチパネルコントローラ2と同期させる場合、タイミングジェネレータ7は同期信号を生成する。タッチパネルコントローラ2は、同期時には、タッチパネル3を同期専用信号で駆動する。スタイラスペン15は、搭載しているセンス回路により、タッチパネル3からの信号を取得し、同期回路に当該信号が供給される。前記同期回路の同期が取れ次第、あらかじめ決められた駆動タイミングでスタイラスペン15が駆動される。
(タッチパネルシステム1の動作)
まず、信号線HL1〜HLMをドライバ5のドライブラインDL1〜DLMに接続し、信号線VL1〜VLMをセンスアンプ6のセンスラインSL1〜SLMに接続する第1接続状態において、ドライバ5が、長さNの(M+1)個の符号系列のうちの1番目のM個の符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLMに電圧を印加して信号線HL1〜HLMを駆動するとともに、前記(M+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、有線によりスタイラスペン15に電圧を印加する。ここでは簡単化のため、スタイラスペン15を有線によって駆動する例を挙げて説明する。
ここで、長さNの(M+1)個の符号系列のうちの1番目の符号系列は、特許請求の範囲に記載の「第1符号系列」を構成する。
そして、信号線HL1〜HLMの駆動により各静電容量C11〜CMMに蓄積された電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第1ペン信号)とに基づくM個の第1線形和信号がM本の信号線VL1〜VLMのそれぞれから出力される(第1駆動工程)。センスアンプ6は、第1ペン信号を含む前記M個の第1線形和信号をマルチプレクサ4及びセンスラインSL1〜SLMを介して読み出し、AD変換器8に供給する。AD変換器8は、第1ペン信号を含む前記M個の第1線形和信号をAD変換して容量分布計算部9に出力する。
次に、信号線HL1〜HLMをドライバ5のドライブラインDL1〜DLMに接続し、信号線VL1〜VLMをセンスアンプ6のセンスラインSL1〜SLMに接続する第1接続状態を、信号線HL1〜HLMをセンスアンプ6のセンスラインSL1〜SLMに接続し、信号線VL1〜VLMをドライバ5のドライブラインDL1〜DLMに接続する第2接続状態に切り替える。
その後、ドライバ5が、2番目の(M+1)個の符号系列のうちのM個の符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLMに電圧を印加して信号線VL1〜VLMを駆動するとともに、2番目の(M+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、有線によりスタイラスペン15に電圧を印加する。ここで、長さNの(M+1)個の符号系列のうちの2番目の符号系列は、特許請求の範囲に記載の「第2符号系列」を構成する。
そして、信号線VL1〜VLMの駆動により各静電容量C11〜CMMに蓄積された電荷と、スタイラスペン15とM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれとの間の静電容量に対応する電荷(第2ペン信号)とに基づくM個の第2線形和信号がM本の信号線HL1〜HLMのそれぞれから出力される(第2駆動工程)。センスアンプ6は、第2ペン信号を含む前記M個の第2線形和信号をマルチプレクサ4及びセンスラインSL1〜SLMを介して読み出し、AD変換器8に供給する。AD変換器8は、第2ペン信号を含む前記M個の第2線形和信号をAD変換して容量分布計算部9に出力する。
次に、容量分布計算部9は、第1ペン信号を含む前記第1線形和信号、第2ペン信号を含む前記第2線形和信号、及び(M+1)個の符号系列に基づいて、タッチパネル3上の静電容量分布を算出してタッチ認識部10に供給するとともに、スタイラスペン15の信号線HL1に沿った位置、及びスタイラスペン15の信号線VL1に沿った位置を算出してペン位置検出部16に供給する(位置検出工程)。
その後、タッチ認識部10は、容量分布計算部9から供給された静電容量分布に基づいて、タッチパネル3上のタッチされた位置を認識する。ペン位置検出部16は、容量分布計算部9により算出されたスタイラスペン15の信号線HL1に沿った位置、及びスタイラスペン15の信号線VL1に沿った位置に基づいて、スタイラスペン15のタッチパネル3上の位置を検出する。
(無線により動作するスタイラスペンの構成)
前述したように、スタイラスペン15を有線によって駆動する例を説明したが、スタイラスペン15が無線によりタッチパネルコントローラ2と同期して動作する無線構成としても良い。
図5は、無線により動作するスタイラスペン15の構成を示すブロック図である。スタイラスペン15は、ペン先27を有し、センス回路21と、同期信号検出回路22と、タイミングジェネレータ(タイミング調整回路)23と、動作切替スイッチ24・25と、ドライブ回路26とを搭載している。
図6は、スタイラスペン15の動作と、タッチパネル3の動作とを同期させる方法を説明するためのタイミング波形図である。
スタイラスペン15は、同期信号をセンスするセンスモードとペンを駆動する駆動モードとを有している。センスモードでは、スタイラスペン15に設けられた動作切替スイッチ24がオンになってペン先27とセンス回路21とを接続し、動作切替スイッチ25がオフとなってペン先27とドライブ回路26とを接続されていない状態にする。そして、センス回路21によって、タッチパネル3の駆動波形をセンスする。同期信号検出回路22は、内部に複数の同期信号候補S1〜Spを有している(pは2以上の整数)。なお、図6に示す同期信号候補Spは、同期信号候補S1が1周期程度遅れた信号を表している。
センス回路21は、タッチパネルコントローラ2のドライバ5から送信される同期信号をペン先27、動作切替スイッチ24を通して受け取り、同期信号検出回路22に供給する。同期信号検出回路22は、センス回路21から供給された同期信号と一致度が高い同期信号を、同期信号候補S1〜Spの中から選択し、タッチパネルコントローラ2との通信の同期信号として採用する。図6に示す例では、ドライバ5によって、ドライブされるタッチパネル3の駆動波形(タッチパネル同期信号S0)と一致度が高い同期信号候補S4またはS5を同期信号として採用する。スタイラスペン15は、同期が取れるまで、センスモードになり、駆動されない。同期信号候補は、位相ずれ信号のみならず、基準クロックずれも考慮した同期ずれ信号も必要と考えられる。
駆動モードでは、動作切替スイッチ25がオンになってペン先27とドライブ回路26とを接続し、動作切替スイッチ24がオフになってペン先27とセンス回路21とを接続されていない状態にする。同期信号検出回路22は、採用した同期信号と基準クロックずれ情報とをタイミングジェネレータ23に供給する。タイミングジェネレータ23は、前記同期信号と前記基準クロックずれ情報とに基づいて、タッチパネルコントローラ2の動作タイミングと一致するようにドライブ回路26を駆動する。ドライブ回路26から出力された駆動信号は、動作切替スイッチ25を介して、ペン先27を駆動する。
なお、上記の同期信号検出動作の場合、スタイラスペン15は初期設定が可能であることが望ましい。電源をオフしても、初期設定を記憶する必要がある場合は、不揮発性メモリがスタイラスペン15に必要となる。また、タッチパネルコントローラ2とスタイラスペン15との同期信号の時間間隔を、予め初期設定しておくことが望ましい。
(効果)
前記実施形態1は次の効果を奏する。
前記容量分布計算部9において、信号線HL1に沿ったスタイラスペン15の位置を検出し、信号線VL1に沿ったスタイラスペン15の位置を検出するので、スタイラスペン15を駆動することにより、スタイラスペン15のタッチパネル3上の位置を検出することができる。
(変形例)
図7は、実施の形態1の変形例に係るタッチパネルシステムのマルチプレクサ4と切替回路18との構成を示すブロック図である。
スタイラスペン15のセンス動作を容易にするために、同期信号をセンスするセンスモード時には、タッチパネルコントローラ2は、タッチパネル3の全面(信号線VL1〜VLM、および信号線HL1〜HLM)を駆動する構成にしても良い。スタイラスペン15が取得できる信号レベルをあげることができ、センスモードの動作がより容易になるためである。
切替回路18は、直列に接続された2個のCMOSスイッチSW5〜SW6を有している。タイミングジェネレータ7からの制御ラインSync_Enは、CMOSスイッチSW5のPMOSのゲートと、CMOSスイッチSW6のNMOSのゲートと、反転器inv2の入力とに接続されている。反転器inv2の出力は、CMOSスイッチSW5のNMOSのゲートと、CMOSスイッチSW6のPMOSのゲートとに接続されている。マルチプレクサ4からの信号線は、CMOSスイッチSW5・SW6に接続されている。ドライブラインDL1〜DLMは、CMOSスイッチSW6に接続されている。センスラインSL1〜SLMは、CMOSスイッチSW5に接続されている。
タッチパネル3の信号線VL1〜VLMおよび信号線HL1〜HLMの双方を駆動する構成では、ドライバ5がドライブラインDL1〜DLMを介して信号線VL1〜VLM及び信号線HL1〜HLMを同時に駆動する。図7に示すように、切替回路18を追加する。切替回路18は、タッチパネルコントローラ2が同期信号をスタイラスペン15に出力する(センスモード)時には、ドライブラインDL1〜DLMをマルチプレクサ4に接続する。この結果、ドライブラインDL1〜DLMを信号線VL1〜VLMおよび信号線HL1〜HLMの双方に接続することができる。
容量情報を収集するタイミング時(第1駆動工程および第2駆動工程の実施時、第1駆動手段および第2駆動手段の実施時(駆動モード))には、センスラインSL1〜SLMが、切替回路18によりマルチプレクサ4に接続される。この結果、ドライブラインDL1〜DLMが信号線HL1〜HLMに接続され、センスラインSL1〜SLMが信号線VL1〜VLMに接続される第1接続状態と、ドライブラインDL1〜DLMが信号線VL1〜VLMに接続され、センスラインSL1〜SLMが信号線HL1〜HLMに接続される第2接続状態とが、マルチプレクサ4により切り替えられる。
(他の変形例)
図8は、実施の形態1の他の変形例に係るタッチパネルシステム1の構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、前記図1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図1に示す例では、タッチパネル3の水平方向の信号線と垂直方向の信号線とが同数(M本)である例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。水平方向の信号線の本数と垂直方向の信号線の本数は異なっていてもよい。
図8に示すタッチパネル3は、25本の信号線VL1〜VL25と、20本の信号線HL1〜HL20とを有している。ドライバ5には25本のドライブラインDL1〜DL25が接続され、センスアンプ6には25本のセンスラインSL1〜SL25が接続されている。
この場合、第1接続状態では、ドライバ5は、21個の符号系列のうちの20個の符号系列に基づいてドライブラインDL1〜DL20に電圧を印加して信号線HL1〜HL20を駆動すると共に、前記21個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、スタイラスペン15を有線で駆動する。なお、図5を参照して前述したように、スタイラスペン15にセンス回路21、同期信号検出回路22、タイミングジェネレータ(タイミング調整回路)23、動作切替スイッチ24・25およびドライブ回路26を搭載して、タッチパネルコントローラ2と同期させて無線により動作する無線構成としても良い。ここで、前記21個の符号系列は特許請求の範囲に記載の「第1符号系列」に相当する。
そして、スタイラスペン15と信号線VL1〜VL25のそれぞれとの間の静電容量分布に基づいて、水平方向に沿ったスタイラスペン15のタッチ位置を容量分布計算部9が推定する。
次に、第2接続状態では、ドライバ5は、26個の符号系列のうちの25個の符号系列に基づいてドライブラインDL1〜DL25に電圧を印加して信号線VL1〜VL25を駆動すると共に、前記26個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、スタイラスペン15を有線で駆動する。ここで、前記26個の符号系列は特許請求の範囲に記載の「第2符号系列」に相当する。
その後、スタイラスペン15と信号線HL1〜HL20のそれぞれとの間の静電容量分布に基づいて、垂直方向に沿ったスタイラスペン15のタッチ位置を容量分布計算部9が推定する。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について図9〜図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図9は、実施の形態2に係るタッチパネルシステム1の構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。後述の実施形態も同様である。
スタイラスペン15aは、筆圧を検知するための圧力センサ17を有している。ドライバ5は、有線でスタイラスペン15aと接続されている。なお、図5を参照して前述したように、スタイラスペン15aにセンス回路21、同期信号検出回路22、タイミングジェネレータ(タイミング調整回路)23、動作切替スイッチ24・25およびドライブ回路26を搭載して、タッチパネルコントローラ2と同期させて無線により動作する無線構成としても良い。スライラスペン15aにはドライブ回路26が搭載されており、スタイラスペン15aに搭載している圧力センサ17の出力に基づいて、符号系列の極性を反転させる。
図10は、タッチパネルシステム1の並列駆動のメカニズムを説明するための図である。静電容量分布を表すC行列を、M系列の符号を表すM行列により駆動すると、式1の右辺に示すAD行列が得られる。そして、式2及び式3に示すように、式1により得られたAD行列に、M行列の転置行列を乗算したDC行列を計算する。式3を具体的に表現すると式4となる。従って、AD行列にM行列の転置行列を乗算したDC行列と、C行列との間の相関は、例えばDC11について式5で表され、DC12については式6で表され、また、DC17について式7で表されるようになる。
図11の(a)は、タッチパネルシステム1のM系列による駆動を説明するための図であり、(b)は、M系列の駆動符号を反転させた駆動を説明するための図である。
式8の左辺の左側の行列はM行列を示し、左辺の右側の行列はM行列の転置行列(復号用行列)を示している。式10の左辺の左側の行列は、M行列のうち7行目の駆動符号を反転させた行列を示している。左辺の右側の行列はM行列の転置行列(復号用行列)を示している。DC行列とC行列との間の相関は、例えばDC11について式5で表される。DC17については、式11で表されるようになり、式7と極性が反転する。
タッチパネル3からスタイラスペン15aが微妙に浮いているホバー状態では、式8に示すM行列の符号によりスタイラスペン15aを駆動する。そして、スタイラスペン15aがタッチパネル3と接触した時の圧力を圧力センサ17が感知したときに、スタイラスペン15aに搭載しているドライブ回路は、式10に示すように、前記M行列のうちスタイラスペン15aのための駆動符号を反転させてスタイラスペン15aを駆動する。
タッチパネルコントローラ2に、過去の容量分布を記憶するメモリを搭載しておき、現在の容量分布と過去の容量分布とを比較するように構成すれば、スタイラスペン15aに割り当てている符号系列の信号極性が反転したことが分かる。一般的には、スタイラスペン15aとタッチパネル3との間の距離が近づくと静電容量が増える方向に変化する。静電容量の変化する方向が予め分かっていれば、出力値の極性は予め分かる。
図12の(a)は、アダマール行列によるタッチパネルシステム1の駆動を説明するための図であり、(b)は、前記アダマール行列の駆動符号を反転させた駆動を説明するための図である。
前記図11では、駆動符号を反転させた場合の極性反転について、M系列を用いた場合を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。アダマール(Hadamard)行列を用いた場合も同様に反転することは、図12の式12及び式13を参照すれば容易に理解される。
(複数のスタイラスペンを設けた構成)
これまでの例では、簡単化のため、スタイラスペンが1本の場合を例に取って説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。スタイラスペンが、複数本の場合でも同様の原理で使用することができる。
例えば、実施形態1の状態でスタイラスペンを2本使用したい場合、ドライバ5が、長さNの(M+2)個の符号系列のうちの1番目のM個の符号系列に基づいて、ドライブラインDL1〜DLMに電圧を印加して信号線HL1〜HLMを駆動するとともに、前記(M+2)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、有線によりスタイラスペン15に電圧を印加するとともに、残りの他の1個の符号系列に基づいて、残りのスタイラスペン15に電圧を印加する構成にすれば良い。
ここでは簡単化のため、スタイラスペンは有線による駆動を例にとって説明したが、図5を参照して前述したように、スタイラスペンにセンス回路21、同期信号検出回路22、タイミングジェネレータ(タイミング調整回路)23、動作切替スイッチ24・25およびドライブ回路26を搭載して、タッチパネルコントローラと同期させて無線により動作する無線構成としても良い。
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について図13〜図15に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
図13は、逐次駆動方式のタッチパネルシステムの動作を説明するための図である。当該タッチパネルシステムは、タッチパネル3とドライバ5とセンスアンプ6とを備えている。タッチパネル3は、垂直方向に延びる25本のドライブラインD0〜D24と、水平方向に延びる20本のセンスラインS0〜S19とを有している。ドライバ5は、ドライブラインD0、D1、D2、…、D24をこの順番に選択して駆動する。
センスラインS0、S1、…、S19のそれぞれについてセンスアンプ6は、ドライブラインD0が駆動されているタイミングで、各センスラインS0〜S19とドライブラインD0との間の静電容量の電荷に基づく信号をセンスアンプ6に出力し、ドライブラインD1が駆動されているタイミングで、各センスラインS0〜S19とドライブラインD1との間の静電容量の電荷に基づく信号をセンスアンプ6に出力する。以下同様にして、センスアンプ6は、ドライブラインD24が駆動されているタイミングで、各センスラインS0〜S19とドライブラインD24との間の静電容量の電荷に基づく信号をセンスアンプ6に出力する。
図14は、実施の形態3に係るタッチパネルシステム1の動作の一部を説明するための図である。タッチパネルシステム1は、タッチパネル3とマルチプレクサ4とドライバ5とセンスアンプ6とを備えている。タッチパネル3は、垂直方向に延びる25本の信号線X0〜X24と、水平方向に延びる20本の信号線Y0〜Y19とを有している。マルチプレクサ4は、まず、信号線X0〜X24とドライバ5とを接続し、信号線Y0〜Y19とセンスアンプ6とを接続する。次に、ドライバ5は、マルチプレクサ4を介して、信号線X0〜X24を順番に駆動する。そして、信号線X24を駆動した後、ドライバ5は、スタイラスペン15を有線で駆動する。なお、図5を参照して前述したように、スタイラスペン15にセンス回路21、同期信号検出回路22、タイミングジェネレータ(タイミング調整回路)23、動作切替スイッチ24・25およびドライブ回路26を搭載して、タッチパネルコントローラ2と同期させて無線により動作する無線構成としても良い。
信号線Y0、Y1、…、Y19のそれぞれについてセンスアンプ6は、信号線X0が駆動されているタイミングで、各信号線Y0〜Y19と信号線X0との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取り、信号線X1が駆動されているタイミングで、各信号線Y0〜Y19と信号線X1との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取る。以下同様にして、センスアンプ6は、信号線X24が駆動されているタイミングで、各信号線Y0〜Y19と信号線X24との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取る。そして、スタイラスペン15が駆動されているタイミングで、スタイラスペン15と各信号線Y0〜Y19のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号をマルチプレクサ4を介して受け取る。
これにより、タッチパネル3の全面での静電容量分布と、スタイラスペン15の垂直方向の位置が分かる。
図15は、タッチパネルシステム1の動作の残りの一部を説明するための図である。
マルチプレクサ4は、信号線X0〜X24とセンスアンプ6とを接続し、信号線Y0〜Y19とドライバ5とを接続する。次に、ドライバ5は、マルチプレクサ4を介して、信号線Y0〜Y19を順番に駆動する。そして、信号線Y19を駆動した後、ドライバ5は、スタイラスペン15を有線で駆動する。
信号線X0、X1、…、X24のそれぞれについてセンスアンプ6は、信号線Y0が駆動されているタイミングで、各信号線X0〜X24と信号線Y0との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取り、信号線Y1が駆動されているタイミングで、各信号線X0〜X24と信号線Y1との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取る。以下同様にして、センスアンプ6は、信号線Y19が駆動されているタイミングで、各信号線X0〜X24と信号線Y19との間の静電容量の電荷に基づく信号を、マルチプレクサ4を介して受け取る。そして、スタイラスペン15が駆動されているタイミングで、スタイラスペン15と各信号線X0〜X24のそれぞれとの間の静電容量に基づく信号をマルチプレクサ4を介して受け取る。
これにより、タッチパネル3の全面での静電容量分布と、スタイラスペン15の水平方向の位置が分かる。
従って、前記スタイラスペン15の垂直方向の位置と、前記スタイラスペン15の水平方向の位置とからスタイラスペン15のタッチパネル3上のX座標及びY座標が分かる。
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4について図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図16は、実施の形態4に係る携帯電話機60の構成を示すブロック図である。
携帯電話機60は、CPU65と、RAM73と、ROM72と、カメラ66と、マイクロフォン67と、スピーカ68と、操作キー69と、表示パネル70と、表示制御回路71と、タッチパネルシステム1とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
CPU65は、携帯電話機60の動作を制御する。CPU65は、たとえばROM72に格納されたプログラムを実行する。操作キー69は、携帯電話機60のユーザによる指示の入力を受ける。RAM73は、CPU65によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー69を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ROM72は、データを不揮発的に格納する。
また、ROM72は、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なROMである。なお、図16には示していないが、携帯電話機60が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス(IF)を備える構成としてもよい。
カメラ66は、ユーザの操作キー69の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、RAM73や外部メモリ(たとえば、メモリカード)に格納される。マイクロフォン67は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機60は、当該入力された音声(アナログデータ)をデジタル化する。そして、携帯電話機60は、通信相手(たとえば、他の携帯電話機)にデジタル化した音声を送る。スピーカ68は、たとえば、RAM73に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
タッチパネルシステム1は、タッチパネル3と静電容量または静電容量差を検出するタッチパネルコントローラ2とスタイラスペン15とを有している。CPU65は、タッチパネルシステム1の動作を制御する。表示パネル70は、表示制御回路71により、ROM72、RAM73に格納されている画像を表示する。表示パネル70は、タッチパネル3に重ねられているか、タッチパネル3を内蔵している。なお、タッチ認識部10により生成されてタッチパネル3上のタッチ位置を示すタッチ認識信号に、操作キー69が操作されたことを示す信号と同じ役割を持たせることもできる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るタッチパネル位置検出方法は、M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)と(Kは複数)を有するタッチパネル(3)上のスタイラスペン(15)の位置を検出するタッチパネル位置検出方法であって、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記K本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号を得る第1駆動工程と、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号を得る第2駆動工程と、前記第1駆動工程において得られた第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出し、前記第2駆動工程において得られた第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出する位置検出工程とを包含する。
上記の構成によれば、前記位置検出工程において、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出するので、スタイラスペンを駆動することにより、当該スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができる。
本発明の態様2に係るタッチパネル位置検出方法は、上記態様1において、前記第1駆動工程は、M系列に対応する(M+1)個の第1符号系列に基づいて、前記M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)と前記スタイラスペン(15)とを並列に駆動し、前記第2駆動工程は、M系列に対応する(K+1)個の第2符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)と前記スタイラスペン(15)とを並列に駆動してもよい。
上記の構成によれば、並列駆動方式のタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出することができる。
本発明の態様3に係るタッチパネル位置検出方法は、上記態様2において、前記スタイラスペン(15)は、筆圧を検知するための圧力センサ(17)を有し、前記圧力センサ(17)の出力に基づいて、前記第1符号系列及び前記第2符号系列の極性を反転させてもよい。
タッチパネルへのタッチを検出した圧力センサの出力に基づいて、駆動用の符号系列の極性を反転させるので、タッチパネルからスタイラスペンが微妙に浮いているホバー状態と、タッチパネルにスタイラスペンが接触するタッチ状態とを識別することができる。
本発明の態様4に係るタッチパネル位置検出方法は、上記態様1において、前記第1駆動工程は、前記M本の第1信号線(X0〜X24)と前記スタイラスペン(15)とを順次選択して駆動し、前記第2駆動工程は、前記K本の第2信号線(Y0〜Y19)と前記スタイラスペン(15)とを順次選択して駆動してもよい。
上記の構成によれば、逐次駆動方式のタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出することができる。
本発明の態様5に係るタッチパネルコントローラは、M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)と(Kは複数)を有するタッチパネル(3)上のスタイラスペン(15)の位置を検出するタッチパネルコントローラ(2)であって、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記K本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号を生成する第1駆動手段(ドライバ5)と、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号を生成する第2駆動手段(ドライバ5)と、前記第1駆動手段(ドライバ5)により前記スタイラスペン(15)から出力された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出し、前記第2駆動手段(ドライバ5)により前記スタイラスペン(15)から出力された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出する位置検出手段(容量分布計算部9)とを備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、前記位置検出手段により、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出するので、スタイラスペンを駆動することにより、当該スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができる。
本発明の態様6に係るタッチパネルコントローラは、M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)と(Kは複数)を有するタッチパネル(3)上の第1及び第2スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラ(2)であって、
前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記K本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号を生成する第1駆動手段(ドライバ5)と、前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号を生成する第2駆動手段(ドライバ5)と、前記第1駆動手段(ドライバ5)により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段(ドライバ5)により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段(容量分布計算部9)とを備え、前記第1駆動手段(ドライバ5)は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第3ペン信号を生成し、前記第2駆動手段(ドライバ5)は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第4ペン信号を生成し、前記位置検出手段(容量分布計算部9)は、前記第1駆動手段(ドライバ5)により生成された第3ペン信号に基づいて、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段(ドライバ5)により生成された第4ペン信号に基づいて、前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出することを特徴とする。
上記の構成によれば、前記位置検出手段により、前記第1信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出する。そして、前記第1信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出する。このため、第1スタイラスペン及び第2スタイラスペンを駆動することにより、当該第1及び第2スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができる。
本発明の態様7に係るタッチパネルシステムは、M本の第1信号線と(信号線VL1〜VLM)(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)と(Kは複数)を有するタッチパネル(3)上をタッチするためのスタイラスペン(15)と、前記スタイラスペン(15)の位置を検出するタッチパネルコントローラ(2)とを備えたタッチパネルシステム(1)であって、前記タッチパネルコントローラ(2)は、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記K本の第2信号線(信号線HL1〜HLK)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号を生成する第1駆動手段(ドライバ5)と、前記スタイラスペン(15)を駆動して、前記スタイラスペン(15)と前記M本の第1信号線(信号線VL1〜VLM)のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号を生成する第2駆動手段(ドライバ5)と、前記第1駆動手段(ドライバ5)により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出し、前記第2駆動手段(ドライバ5)により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)に沿った前記スタイラスペン(15)の位置を検出する位置検出手段(容量分布計算部9)とを備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記位置検出手段により、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出するので、スタイラスペンを駆動することにより、当該スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出することができる。
本発明の態様8に係るタッチパネルシステムは、前記スタイラスペン(15)は、無線により駆動され、前記スタイラスペン(15)は、前記第1信号線(信号線VL1〜VLM)又は前記第2信号線(信号線HL1〜HLK)の駆動と前記スタイラスペン(15)の駆動とを同期させるための同期回路(同期信号検出回路22)を有していてもよい。
上記の構成によれば、前記第1信号線又は前記第2信号線と前記スタイラスペンとを同時に駆動することができる。
本発明の態様9に係る電子機器(携帯電話機60)は、本発明に係るタッチパネルコントローラ(2)を備える。
上記の構成によれば、前記位置検出手段により、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出するので、スタイラスペンを駆動することにより、当該スタイラスペンのタッチパネル上の位置を検出できる電子機器を得ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点にそれぞれ形成される複数の静電容量を有するタッチパネル上の入力ペンの位置を検出するタッチパネル位置検出方法及びタッチパネルコントローラに利用することができ、特に、複数の第1信号線と複数の第2信号線とを交互に駆動するタッチパネル位置検出方法及びタッチパネルコントローラに利用することができる。
1 タッチパネルシステム
2 タッチパネルコントローラ
3 タッチパネル
4 マルチプレクサ
5 ドライバ(第1駆動手段、第2駆動手段)
6 センスアンプ
7 タイミングジェネレータ
8 AD変換器
9 容量分布計算部(位置検出手段)
10 タッチ認識部
15 スタイラスペン
16 ペン位置検出部
17 圧力センサ
21 センス回路
22 同期信号検出回路(同期回路)
23 タイミングジェネレータ

Claims (8)

  1. M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出するタッチパネル位置検出方法であって、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を得る第1駆動工程と、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を得る第2駆動工程と、
    前記第1駆動工程において得られた第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動工程において得られた第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出工程とを包含し、
    前記第1駆動工程は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第2駆動工程は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記位置検出工程が、
    前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、
    前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出する、ことを特徴とするタッチパネル位置検出方法。
  2. 前記第1駆動工程は、M系列に対応する(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動し、
    前記第2駆動工程は、M系列に対応する(K+1)個の号系列のうちのK個の号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動する請求項1に記載のタッチパネル位置検出方法。
  3. 前記スタイラスペンは、筆圧を検知するための圧力センサを有し、
    前記圧力センサの出力に基づいて、前記号系列極性を反転させる、請求項2に記載のタッチパネル位置検出方法。
  4. M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラであって、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、
    前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号にづいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、
    前記第1駆動手段は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第2駆動手段は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記位置検出手段が、
    前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、
    前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出する、ことを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  5. M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上の第1及び第2スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラであって、
    前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、
    前記第1スタイラスペンを駆動して、前記第1スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、
    前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、
    前記第1駆動手段は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第3ペン信号を生成し、
    前記第2駆動手段は、前記第2スタイラスペンを駆動して、前記第2スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第4ペン信号を生成し、
    前記位置検出手段は、前記第1駆動手段により生成された第3ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第4ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置を検出し、
    前記第1駆動手段は、(M+2)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+2)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記第1スタイラスペンを駆動し、前記(M+2)個の号系列のうちの残りの他の1個の号系列に基づいて、前記第2スタイラスペンを駆動し、
    前記第2駆動手段は、(K+2)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+2)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記第1スタイラスペンを駆動し、前記(K+2)個の符号系列のうちの残りの他の1個の符号系列に基づいて、前記第2スタイラスペンを駆動し、
    前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第3ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第4ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記位置検出手段が、
    前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+2)個の符号系列と前記(K+2)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上の第1及び第2スタイラスペンの位置を検出すると共に、
    前記第1信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記第1スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上の第1スタイラスペンの位置を検出すると共に、
    前記第1信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記第2スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上の第2スタイラスペンの位置を検出することを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  6. M本の第1信号線と(Mは複数)、前記M本の第1信号線に交差するK本の第2信号線と(Kは複数、K≦M、前記M本の第1信号線と前記K本の第2信号線との間にそれぞれ形成されるコンデンサとを有するタッチパネル上をタッチするためのスタイラスペンと、
    前記スタイラスペンの位置を検出するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムであって、
    前記タッチパネルコントローラは、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記K本の第2信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第1ペン信号であって、前記第2信号線から出力される第1線形和信号に含まれる第1ペン信号を生成する第1駆動手段と、
    前記スタイラスペンを駆動して、前記スタイラスペンと前記M本の第1信号線のそれぞれとの間の静電容量に基づく第2ペン信号であって、前記第1信号線から出力される第2線形和信号に含まれる第2ペン信号を生成する第2駆動手段と、
    前記第1駆動手段により生成された第1ペン信号に基づいて、前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出し、前記第2駆動手段により生成された第2ペン信号に基づいて、前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置を検出する位置検出手段とを備え、
    前記第1駆動手段は、(M+1)個の号系列のうちのM個の号系列に基づいて、前記M本の第1信号線を並列に駆動すると共に、前記(M+1)個の号系列のうちの残りの1個の号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第2駆動手段は、(K+1)個の符号系列のうちのK個の符号系列に基づいて、前記K本の第2信号線を並列に駆動すると共に、前記(K+1)個の符号系列のうちの残りの1個の符号系列に基づいて、前記スタイラスペンを駆動し、
    前記第1線形和信号が、前記第1ペン信号と、前記第1信号線の駆動に基づいて前記第2信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第1コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記第2線形和信号が、前記第2ペン信号と、前記第2信号線の駆動に基づいて前記第1信号線を通して読み出される各コンデンサの電荷に基づく第2コンデンサ電荷信号とを含み、
    前記位置検出手段が、
    前記第1線形和信号と前記第2線形和信号と前記(M+1)個の符号系列と前記(K+1)個の符号系列とに基づいて、前記タッチパネル上の静電容量分布を算出して前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出すると共に、
    前記第1信号線に沿った前記スタイラスペンの位置と前記第2信号線に沿った前記スタイラスペンの位置とに基づいて、前記タッチパネル上のスタイラスペンの位置を検出することを特徴とするタッチパネルシステム。
  7. 前記スタイラスペンは、無線により駆動され、
    前記スタイラスペンは、前記第1信号線又は前記第2信号線の駆動と前記スタイラスペンの駆動とを同期させるための同期回路を有している、請求項6に記載のタッチパネルシステム。
  8. 請求項4または請求項5に記載のタッチパネルコントローラを備えた電子機器。
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