JP7137093B1

JP7137093B1 - 情報処理装置

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Publication number: JP7137093B1
Application number: JP2021032592A
Authority: JP
Inventors: 伸吾宮崎
Original assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2041-03-02
Also published as: JP2022133731A

Abstract

【課題】電子ペンによるタッチパネルセンサの外周配線部の検出精度の向上を図る。【解決手段】情報処理装置１－１は、電子ペン１ａ、タッチパネル１ｂおよび制御部１ｃを備える。電子ペン１ａは、電磁波を出力する。タッチパネル１ｂは、第１の層１ｂ－１と第２の層１ｂ－２を備える。第１の層１ｂ－１には、電極群ｅｇ１が実装され、電極群ｅｇ１には外周配線ｗ１が接続される。第２の層１ｂ－２には、電極群ｅｇ２が実装され、電極群ｅｇ２には外周配線ｗ２が接続される。制御部１ｃは、外周配線ｗ１、ｗ２を介して、電極群ｅｇ１、ｅｇ２で受信される電磁波のスキャンを行って電子ペン１ａのタッチパネル１ｂに対する位置検出を行う。この場合、制御部１ｃは、電子ペン１ａのタッチパネル１ｂへの位置検出期間Ｔ１のうちの所定期間Ｔ１ａにおいて、第１の層１ｂ－１の電極群ｅｇ１を接地状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、情報処理装置に関する。

近年、タッチパネル内蔵型の情報処理装置に対して、指によるタッチと共に、アクティブペンによるタッチを可能とした製品が開発されている。指によるタッチとアクティブペンによるタッチとを共通のタッチセンサを用いて検出するものとしては、例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer）がある。

関連技術としては、例えば、検出面に接触した状態で静電容量と電磁信号を授受する第１指示体の位置と、検出面に接触する第２指示体の位置を同時に検出するタッチパネルコントローラの技術が提案されている。

特開２０１９－０６７３００号公報

しかし、タブレットＰＣ等に使用されているタッチパネルでは、タッチパネルセンサの外周配線部でアクティブペンによる信号を誤って検出し、誤った位置情報を出力してしまう可能性があるという問題がある。
１つの側面では、本発明は、電子ペンによるタッチパネルセンサの外周配線部の検出精度の向上を図った情報処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、情報処理装置が提供される。情報処理装置は、電磁波を出力する電子ペンと、複数の第１の電極を含む第１の電極群が実装される第１の層と、複数の第２の電極を含む第２の電極群が実装される第２の層とを備え、第１の層を第２の層の上側にして配置し、第１の層に電子ペンがタッチされるタッチパネルと、第１の電極群に接続される第１の外周配線および第２の電極群に接続される第２の外周配線を介して第１の電極群および第２の電極群で受信される電磁波のスキャンを行って電子ペンのタッチパネルに対する位置検出を行い、電子ペンのタッチパネルへの位置検出期間のうちの所定期間において第１の層の第１の電極群を接地状態にする制御部と、を有する。また、制御部は、第２の層に対して電子ペンのタッチパネルへの位置検出を所定期間で行い、所定期間において第２の層で検出した電磁波の強度が閾値より小さい場合、電子ペンのタッチパネルに対する位置を第１の外周配線が実装される外周配線部に位置すると判定する。

１側面によれば、電子ペンによるタッチパネルセンサの外周配線部を精度よく検出することができる。

情報処理装置の一例を説明するための図である。情報処理装置の構成の一例を示す図である。アクティブペンのタッチ位置検出の動作原理の一例を説明するための図である。タッチパネルの構成の一例を示す図である。タッチパネルのセンサパターンの構成の一例を示す図である。電磁波強度のグラフの一例を示す図である。電磁波強度のグラフの一例を示す図である。電磁波強度のグラフの一例を示す図である。タッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。タッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。受信層の外周配線に遮断パターンが設けられている構成の一例を示す図である。電磁波強度のグラフの一例を示す図である。タッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。電磁波強度のグラフの一例を示す図である。

以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は情報処理装置の一例を説明するための図である。情報処理装置１－１は、電子ペン１ａ、タッチパネル１ｂおよび制御部１ｃを備える。電子ペン１ａは、タッチパネル１ｂ上の画面をタッチして操作ができる電磁波放出型の電子ペンである。

タッチパネル１ｂは、第１の層１ｂ－１と第２の層１ｂ－２を備える。第１の層１ｂ－１には、電極ｅｒ１－１、・・・、ｅｒ１－ｎを含む電極群ｅｇ１が実装される。電極群ｅｇ１は、タッチパネルセンサとして使用されるセンサパターンである。また、電極群ｅｇ１には、外周配線ｗ１が接続される。

第２の層１ｂ－２には、電極ｅｒ２－１、・・・、ｅｒ２－ｍを含む電極群ｅｇ２が実装される。電極群ｅｇ２は、タッチパネルセンサとして使用されるセンサパターンである。また、電極群ｅｇ２には、外周配線ｗ２が接続される。

制御部１ｃは、電極群ｅｇ１に接続される外周配線ｗ１、および電極群ｅｇ２に接続される外周配線ｗ２を介して、電極群ｅｇ１、ｅｇ２で受信される電磁波のスキャンを行って電子ペン１ａのタッチパネル１ｂに対する位置検出を行う。この場合、制御部１ｃは、電子ペン１ａのタッチパネル１ｂへの位置検出期間Ｔ１のうちの所定期間Ｔ１ａにおいて、第１の層１ｂ－１の電極群ｅｇ１を接地状態（ＧＮＤ）にする。なお、所定期間Ｔ１ａでは、第２の層１ｂ－２の電極群ｅｇ２で位置検出スキャンが行われる。

このように、情報処理装置１－１では、電子ペン１ａのタッチパネル１ｂへの位置検出期間Ｔ１のうちの所定期間Ｔ１ａにおいて、電子ペン１ａがタッチされる第１の層１ｂ－１の電極群ｅｇ１を接地状態にする。これにより、電子ペン１ａがタッチパネル１ｂの外周配線部に位置することが判別可能となり、電子ペン１ａによるタッチパネルセンサの外周配線部を精度よく検出することが可能になる。

次に指のタッチによる位置検出と、電子ペンのタッチによる位置検出との両方の機能を備え、図１に示した機能を有する情報処理装置について以下詳しく説明する。なお、以降の説明では、電子ペンをアクティブペンと呼ぶ。

＜情報処理装置の構成＞
図２は情報処理装置の構成の一例を示す図である。情報処理装置１－２は、アクティブペン１、タッチパネル２および制御部３を備える。制御部３は図１の制御部１ｃに対応し、タッチパネルコントローラとして機能して、指およびアクティブペン１のタッチ有無検出およびタッチ位置検出を行う。

＜アクティブペンのタッチ位置検出の動作原理＞
図３はアクティブペンのタッチ位置検出の動作原理の一例を説明するための図である。アクティブペン１のタッチ位置検出は、デジタイザ（信号や人間の操作をデジタル化して、データとしてコンピュータに取り込む装置）の動作を原理としている。

図３には、デジタイザのセンサ板ｂｓに張り巡らせた複数のアンテナコイル（アンテナコイル群）と、座標指示機能を有するアクティブペン１との電磁誘導を利用した方式が示されている。

デジタイザのセンサ板ｂｓには、アンテナコイル群として、互いに直行する２次元（Ｘ軸、Ｙ軸）方向に複数の長方形アンテナコイルが平行に並べられている。このアンテナコイルの巻き数は、単一または数ターン程度である（図３は、略図のためＸ軸方向検出用のアンテナコイル群Ｌｇｘのみが示されている）。また、デジタイザ本体には、切替スイッチｓｗおよび受信回路ｒｃが設けられる。

アンテナコイル群Ｌｇｘを構成する複数の長方形のアンテナコイルそれぞれをアンテナコイルＬｘ１、Ｌｘ２、Ｌｘ３とする。アンテナコイルＬｘ１、Ｌｘ２、Ｌｘ３の一端は、ＧＮＤに接続される（接地される）。

アンテナコイルＬｘ１の他端は、切替スイッチｓｗの端子ｘ１に接続され、アンテナコイルＬｘ２の他端は、切替スイッチｓｗの端子ｘ２に接続され、アンテナコイルＬｘ３の他端は、切替スイッチｓｗの端子ｘ３に接続される。切替スイッチｓｗの端子ｓ０は、受信回路ｒｃに接続される。受信回路ｒｃは、タッチパネルコントローラに含まれる回路である。

一方、アクティブペン１には、コイルＬ１と交流ドライバｄ１が組み込まれており、交流ドライバｄ１は、コイルＬ１から連続的に交番磁界の電磁波を発生させるための電源およびドライブ回路から構成される。

ここで、アクティブペン１からは電磁波が出力され、アンテナコイル群Ｌｇｘで電磁波が受信される。また、切替スイッチｓｗの端子ｓ０を端子ｘ１、ｘ２、ｘ３に対して順番に切り替えるスイッチングを行うことにより、センサ板ｂｓ上のアンテナコイルＬｘ１、Ｌｘ２、Ｌｘ３が走査（スキャン）される。受信回路ｒｃでは、アンテナコイル群Ｌｇｘで受信された電磁波を電圧信号に変換する。

この場合、受信回路ｒｃによって、アクティブペン１がタッチされている場所から最も近い位置にあるアンテナコイルからは最も強い電圧信号が検出され、それに隣接するアンテナコイルからは比較的弱い電圧信号が検出されることで、アクティブペン１のセンサ板ｂｓ上における位置が算出される。

なお、図３の例では、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘのみを示したので、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘに対するスキャン動作について述べたが、実際にはＹ軸方向のアンテナコイル群も有しており、Ｙ軸方向のアンテナコイル群に対するスキャン動作も行われる。

この場合、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘに対するスキャンが行われる期間では、Ｙ軸方向のアンテナコイル群に対するスキャンは停止する。すなわち、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘに対しては、切替スイッチｓｗによるスイッチング（タッチ位置検出スキャン）が行われ、Ｙ軸方向のアンテナコイル群に対しては、切替スイッチｓｗの端子ｓ０がどの端子にも接続されないハイインピーダンス状態（開放状態）になる。

また、Ｙ軸方向のアンテナコイル群に対するスキャンが行われている期間では、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘに対するスキャンは停止する。すなわち、Ｙ軸方向のアンテナコイル群に対しては、切替スイッチｓｗによるスイッチング（タッチ位置検出スキャン）が行われ、Ｘ軸方向のアンテナコイル群Ｌｇｘに対しては、切替スイッチｓｗの端子ｓ０がどの端子にも接続されないハイインピーダンス状態になる。

＜タッチパネルの構成＞
次にタッチパネルの構成について説明する。なお、上述の図３ではタッチパネルのセンサパターンとしてアンテナコイル（ループアンテナ）を用いてタッチ位置検出の動作について説明したが、本発明ではセンサパターンとしてアンテナコイルではなく、モノポールアンテナを用いるものとする。

図４はタッチパネルの構成の一例を示す図である。タッチパネル２は、ＦＰＤ（Flat Panel Display）の表示面に配置され、図４に示すように指やアクティブペン１がタッチされる面より順番に、カバーガラスＣＧ、およびフィルム層であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムｆ１、ｆ２が貼り合わされる。

ＰＥＴフィルムｆ１には、複数のＲｘ透明電極ｅ１がＸ軸方向に積層され、ＰＥＴフィルムｆ２には、複数のＴｘ透明電極ｅ２がＹ軸方向に積層される。Ｒｘ透明電極ｅ１とＴｘ透明電極ｅ２は、細長い短冊状の電極（モノポールアンテナ）であり、ＰＥＴフィルムｆ１とＰＥＴフィルムｆ２が貼り合わされることにより、直交したマトリクス状になるように設計される。

そして、Ｒｘ透明電極ｅ１とＴｘ透明電極ｅ２は、外周配線（図示せず）に接続して外周配線は１か所に集約され、外周配線はフレキシブル基板に接続される。さらに、そのフレキシブル基板は、制御部３が実装されているリジッド基板に接続される。カバーガラスＣＧは、Ｒｘ透明電極ｅ１およびＴｘ透明電極ｅ２の保護と、タッチパネル２全体の固定のために貼り合わされる。

＜指のタッチ有無検出およびアクティブペンのタッチ有無検出＞
指のタッチ有無検出の場合、Ｔｘ透明電極ｅ２より、例えば、１００ｋＨｚの周波数信号を送信し、Ｒｘ透明電極ｅ１より受信する。このとき、指をタッチするとタッチした部分の静電容量が変化し、Ｒｘ透明電極ｅ１の電圧値が上昇する。制御部３は、その電圧値の変化を検出することにより、指のタッチの有無を判定する。

また、アクティブペン１のタッチ有無検出およびホバー（hover）検出の場合、アクティブペン１は電磁波を輻射している。その電磁波をＲｘ透明電極ｅ１およびＴｘ透明電極ｅ２をアンテナとして受信し、制御部３は、受信した電磁波のエネルギーを電圧に変換する。そして、制御部３は、その電圧値の変化を検出することにより、アクティブペン１のタッチ有無検出およびホバー検出を判定する。

＜指のタッチ位置検出およびアクティブペンのタッチ位置検出＞
指のタッチの位置検出は、最初に１つのＴｘ透明電極ｅ２を選択し、Ｒｘ透明電極ｅ１を順次走査して、電圧値が変化したクロスポイント（交点）があれば検出する。そして、次のＴｘ透明電極ｅ２を選択し、Ｒｘ透明電極ｅ１を順次走査して、電圧値が変化したクロスポイントがあれば検出する。このようなスキャンを最後のＴｘ透明電極ｅ２まで繰り返し検出する（クロスポイントスキャン）。

また、アクティブペン１の位置検出は、Ｔｘ透明電極ｅ２、Ｒｘ透明電極ｅ１をそれぞれ順次走査して、電圧値が変化したマトリクス状になっているラインの交点を検出する（ラインスキャン）。

＜タッチパネルのセンサパターンの構成＞
次にタッチパネル２のセンサパターンの構成について図５を用いて説明する。なお、以降の説明では、Ｒｘ透明電極が実装されるフィルム層を受信層と呼び、Ｔｘ透明電極が実装されるフィルム層を送信層と呼ぶ。また、Ｒｘ透明電極をセンサパターンＲｘ、Ｔｘ透明電極をセンサパターンＴｘと呼ぶ。

図５はタッチパネルのセンサパターンの構成の一例を示す図である。受信層２ａにおいて、２点鎖線で囲まれるセンサパターン範囲ｈ１は、センサパターンＲｘが実装される領域である。センサパターン範囲ｈ１には、Ｘ軸方向に、センサパターンＲｘ１、・・・、Ｒｘ１７が配置されている。

また、受信層２ａのセンサパターン範囲ｈ１の外側には、外周配線部ｐｗ１が設けられている。外周配線部ｐｗ１は、センサパターンＲｘに接続される外周配線が実装される領域である。

外周配線部ｐｗ１には、センサパターンＲｘ１、・・・、Ｒｘ１７それぞれに接続される外周配線ｗａ１、・・・、ｗａ１７（総称する場合は外周配線ｗａ）が実装されている。また、外周配線ｗａ１、・・・、ｗａ１７は、外周配線部ｐｗ１の１か所に集約して引き出されて制御部３に接続される。

送信層２ｂにおいて、２点鎖線で囲まれるセンサパターン範囲ｈ２は、センサパターンＴｘが実装される領域である。センサパターン範囲ｈ２には、Ｙ軸方向に、センサパターンＴｘ１、・・・、Ｔｘ１８が配置されている。

また、送信層２ｂのセンサパターン範囲ｈ２の外側には、外周配線部ｐｗ２が設けられている。外周配線部ｐｗ２は、センサパターンＴｘに接続される外周配線が実装される領域である。

外周配線部ｐｗ２には、センサパターンＴｘ１、・・・、Ｔｘ１８それぞれに接続される外周配線ｗｂ１、・・・、ｗｂ１８（総称する場合は外周配線ｗｂ）が実装されている。また、外周配線ｗｂ１、・・・、ｗｂ１８は、外周配線部ｐｗ２の１か所に集約して引き出されて制御部３に接続される。

なお、送信層２ｂでは、センサパターンＴｘに所定周波数の信号が制御部３から送信され、このとき、受信層２ａには、該信号によってセンサパターンＲｘとの間に静電容量が発生する。このような制御が行われることで、上述したように、アクティブペン１のタッチ位置検出だけでなく、上述のような指のタッチ位置検出を行うことが可能になる。

一方、図５において、アクティブペン１がタッチしている受信層２ａ上の位置Ａは、アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１の内部にあることを示している。また、アクティブペン１がタッチしている受信層２ａ上の位置Ｂは、アクティブペン１が外周配線部ｐｗ１にあることを示している。さらに、アクティブペン１がタッチしている受信層２ａ上の位置Ｃは、アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１の最も外側（センサパターン範囲ｈ１と外周配線部ｐｗ１との境界部分）にあることを示している。

＜電磁波強度の算出例＞
アクティブペン１により放射される電磁波を、センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘで受信すると、センサパターンＲｘ、Ｔｘには、電磁誘導による電圧が発生する。制御部３では、該電圧値が閾値以上となるセンサパターンＲｘを受信層２ａから検出し、該電圧値が閾値以上となるセンサパターンＴｘを送信層２ｂから検出して、検出したセンサパターンＲｘ、Ｔｘにもとづいて、アクティブペン１の位置を検出する。

ここで、例えば、アクティブペン１の電磁波発振部（アクティブペン１のペン先）からカバーガラスＣＧまでの距離を１ｃｍ、カバーガラスＣＧの厚さを０．７ｍｍ、上側の受信層２ａの厚さを１００μｍ、下側の送信層２ｂの厚さを１００μｍとする。
また、センサパターンＲｘの間隔およびセンサパターンＴｘの間隔を１０ｍｍ、外周配線パターンの間隔を０．２ｍｍ、センサパターンＲｘ、Ｔｘから外周配線パターンまでの距離を０．５ｍｍとする。

（アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１内の位置Ａにある場合）
センサパターンＲｘ１、・・・、Ｒｘ４それぞれの電磁波強度をＲｘ１Ａ、・・・、Ｒｘ４Ａとし、センサパターンＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３それぞれの電磁波強度をＴｘ１Ａ、Ｔｘ２Ａ、Ｔｘ３Ａとすると、各電磁波強度は以下の式（１）のように計算される。なお、以降に示す電磁波強度の算出式は、電磁波の強度は距離の二乗に反比例するという逆二乗の法則にもとづくものである。また、算出結果の単位はｍ^-2であるが、相対値と考えてよい。

・・・（１）

（アクティブペン１が外周配線部ｐｗ１内の位置Ｂにある場合）
センサパターンＲｘ１４、・・・、Ｒｘ１７それぞれの電磁波強度をＲｘ１４Ｂ、・・・、Ｒｘ１７Ｂとし、センサパターンＴｘ１６、・・・、Ｔｘ１８それぞれの電磁波強度をＴｘ１６Ｂ、・・・、Ｔｘ１８Ｂとすると、各電磁波強度は以下の式（２）のように計算される。

・・・（２）

（アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１の最も外側の位置Ｃにある場合）
センサパターンＲｘ１４、・・・、Ｒｘ１７それぞれの電磁波強度をＲｘ１４Ｃ、・・・、Ｒｘ１７Ｃとし、センサパターンＴｘ１６、・・・、Ｔｘ１８それぞれの電磁波強度をＴｘ１６Ｃ、・・・、Ｔｘ１８Ｃとすると、各電磁波強度は以下の式（３）のように計算される。

・・・（３）

＜電磁波強度のグラフ＞
図６は電磁波強度のグラフの一例を示す図である。グラフＧ１は、アクティブペン１が位置Ａにある場合の式（１）による計算結果の電磁波強度をプロットしたものである。縦軸は電磁波強度であり、横軸はセンサパターンＲｘＡ、ＴｘＡの番号である。

電磁波強度の閾値ｔｈを６０００と設定した場合、グラフＧ１から閾値より大きいセンサパターンは、センサパターンＲｘ２ＡとセンサパターンＴｘ２Ａとなっている。したがって、この場合、アクティブペン１は、センサパターンＲｘ２と、センサパターンＴｘ２との交点に位置することが検出される。

図７は電磁波強度のグラフの一例を示す図である。グラフＧ２は、アクティブペン１が位置Ｂにある場合の式（２）による計算結果の電磁波強度をプロットしたものである。縦軸は電磁波強度であり、横軸はセンサパターンＲｘＢ、ＴｘＢの番号である。

電磁波強度の閾値ｔｈを６０００と設定した場合、グラフＧ２から閾値より大きいセンサパターンは、センサパターンＲｘ１４Ｂ、・・・、Ｒｘ１７ＢおよびセンサパターンＴｘ１６Ｂ、Ｔｘ１７Ｂ、Ｔｘ１８Ｂとなっている。

図８は電磁波強度のグラフの一例を示す図である。グラフＧ３は、アクティブペン１が位置Ｃにある場合の式（３）による計算結果の電磁波強度をプロットしたものである。縦軸は電磁波強度であり、横軸はセンサパターンＲｘＣ、ＴｘＣの番号である。

電磁波強度の閾値ｔｈを６０００と設定した場合、グラフＧ３から閾値より大きいセンサパターンは、センサパターンＲｘ１４Ｃ、・・・、Ｒｘ１７ＣおよびセンサパターンＴｘ１６Ｃ、Ｔｘ１７Ｃ、Ｔｘ１８Ｃとなっている。

このように、アクティブペン１が位置Ａのようにセンサパターン範囲ｈ１内にある場合はアクティブペン１の位置が正確に検出される。しかし、アクティブペン１が位置Ｂのように外周配線部ｐｗ１にある場合、およびアクティブペン１が位置Ｃのようにセンサパターン範囲ｈ１の最も外側にある場合では、図７、図８に示すように両方とも電磁波強度が閾値より大きくなる。このため、アクティブペン１が位置Ｂにあるのか、またはアクティブペン１が位置Ｃにあるのかを区別することが困難になる。

したがって、アクティブペン１が位置Ｂにあっても、位置Ｃとして検出されてしまう可能性があり（またはその逆の可能性がある）、このような誤検出を防止するために、例えば、外周配線とセンサパターンの間に「十分な距離」を確保して対応することが考えられる。しかし、このような対応策では、タッチパネルを狭額縁化することができず、タッチパネルを小型化することが困難になる。

＜タッチ位置検出タイミング＞
次に本発明のタッチ位置検出タイミングについて、従前のタイミング波形と比較しながら説明する。
（従前のタッチ位置検出タイミング）
図９はタッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。本発明が適用されない場合のタイミング波形を示している。指のタッチ位置検出とアクティブペンのタッチ位置検出とが時分割で交互に行われる。

〔期間ｔ１〕センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいて、指のタッチ位置検出が行われる。
〔期間ｔ２〕センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいて、アクティブペンのタッチ位置検出が行われる。

〔期間ｔ２ａ〕センサパターンＲｘにおいてアクティブペンのタッチ位置検出が行われ、センサパターンＴｘはハイインピーダンス状態になる。
〔期間ｔ２ｂ〕センサパターンＲｘはハイインピーダンス状態になり、センサパターンＴｘにおいてアクティブペンのタッチ位置検出が行われる。なお、ハイインピーダンス状態は、図３で上述したように、切替スイッチｓｗの端子ｓ０がどの端子にも接続されず、スキャン動作が行われていない状態である。

（本発明のタッチ位置検出タイミング）
図１０はタッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。情報処理装置１－２のタイミング波形Ｍ１を示している。指のタッチ位置検出とアクティブペンのタッチ位置検出とが時分割で交互に行われる。

〔期間ｔ１１〕制御部３は、センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいて、指のタッチ位置検出を行う。
〔期間ｔ１２〕制御部３は、センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいて、アクティブペン１のタッチ位置検出を行う。

〔期間ｔ１２ａ〕制御部３は、センサパターンＲｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行い、センサパターンＴｘをハイインピーダンス状態にする。
〔期間ｔ１２ｂ〕制御部３は、センサパターンＲｘを接地状態にし、センサパターンＴｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行う。

このように、情報処理装置１－２のアクティブペン１のタッチ位置検出では、まず、受信層２ａのセンサパターンＲｘでタッチ位置検出を行うときは、送信層２ｂのセンサパターンＴｘは開放してハイインピーダンス状態にする（期間ｔ１２ａ）。

受信層２ａのセンサパターンＲｘによるタッチ位置検出が終わると、次に送信層２ｂのセンサパターンＴｘでタッチ位置検出を行う。センサパターンＴｘでタッチ位置検出を行うときは、受信層２ａのセンサパターンＲｘは接地状態にする（期間ｔ１２ｂ）。そして、このタイミング（期間ｔ１２ｂ）でアクティブペン１の外周配線の位置検出が可能になる。送信層２ｂのセンサパターンＴｘによるタッチ位置検出が終わると、指のタッチ位置検出に戻る。

制御部３が、送信層２ｂのセンサパターンＴｘでタッチ位置検出を行う期間で、受信層２ａのセンサパターンＲｘを接地状態とすることにより、アクティブペン１からの電磁波を遮断し、下側の送信層２ｂには電磁誘導による電圧は発生しなくなる。そして、制御部３は、送信層２ｂのセンサパターンＴｘで検出した電磁波強度の値が閾値より小さい場合、アクティブペン１が外周配線部に位置すると判定する。

このように、制御部３は、タッチ位置検出期間ｔ１２内の期間ｔ１２ａでは、センサパターンＲｘに対するスキャンを行い、かつセンサパターンＴｘはハイインピーダンス状態とし、タッチ位置検出期間ｔ１２内の期間ｔ１２ｂでは、センサパターンＲｘを接地状態し、かつセンサパターンＴｘに対するスキャンを行う。

このように、アクティブペン１のタッチ位置検出期間ｔ１２内に外周配線部に対するタッチ位置検出を可能とする期間ｔ１２ｂを設けることで、アクティブペン１がタッチパネル２の外周配線部に位置することが判別可能となり、アクティブペン１によるタッチパネルセンサの外周配線部を精度よく検出することが可能になる。

また、アクティブペン１が外周配線部に位置する場合は、制御部３は、アクティブペン１のセンサパターン範囲ｈ１内にはタッチ位置検出無し、と判定するので、誤った位置情報の出力を防止することができる。さらに、外周配線部とセンサパターンとの間に距離を確保するといった構造が不要となるので、タッチパネルを狭額縁化でき、タッチパネルの小型化が可能になる。

＜遮断特性の向上＞
（遮断パターンの設置）
図１１は受信層の外周配線に遮断パターンが設けられている構成の一例を示す図である。受信層２ａのセンサパターンＲｘに接続される外周配線に対して、アクティブペン１から出力される電磁波を遮断する遮断パターンが接続される。

図１１の例では、センサパターンＲｘ１に接続される外周配線ｗａ１に遮断パターンｂｐ１が接続され、センサパターンＲｘ２に接続される外周配線ｗａ２に遮断パターンｂｐ２が接続されている。

このように、外周配線部ｐｗ１に実装される外周配線ｗａに遮断パターンを接続することで、センサパターンＲｘを接地状態としたときのアクティブペン１からの電磁波遮断に加えて、さらにアクティブペン１からの電磁波をより遮断することができ、遮断特性を向上させることができる。なお、遮断パターンは導体パターンであり、任意の数および任意の長さで外周配線に接続される。

（受信層および送信層の外周配線の位置）
受信層２ａに実装される外周配線ｗａと、送信層２ｂに実装される外周配線ｗｂとは、垂直方向から見て重なるように配置される。このような実装にすることにより、センサパターンＲｘを接地状態としたときに、アクティブペン１からの電磁波をより効率的に遮断することができ、遮断特性を向上させることができる。

＜本発明の変形例１＞
受信層２ａのセンサパターンＲｘの間隔が狭い、またはセンサパターンＲｘの幅が大きい等によって、送信層２ｂの十分な検出感度が得られない場合、アクティブペンのタッチ位置検出の精度が低下する可能性がある。変形例１は、このような問題を解決するものである。

ここで、図５に示したように、アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１の内部の位置Ａにあり、また受信層２ａの遮断率を８０％と設定したとする。この場合、センサパターンＲｘ１、・・・、Ｒｘ４それぞれの電磁波強度をＲｘ１Ｄ、・・・、Ｒｘ４Ｄとし、センサパターンＴｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３それぞれの電磁波強度をＴｘ１Ｄ、Ｔｘ２Ｄ、Ｔｘ３Ｄとすると、各電磁波強度は以下の式（４）のように計算される。

Rx1D=4662.22×0.2=932.44
Rx2D=8734.39×0.2=1746.88
Rx3D=4662.22×0.2=932.44
Rx4D=1943.67×0.2=388.73
Tx1D=4615.95×0.2=923.19
Tx2D=8573.39×0.2=1714.68
Tx3D=4615.95×0.2=923.19
・・・（４）

図１２は電磁波強度のグラフの一例を示す図である。グラフＧ４は、アクティブペン１が位置Ａにある場合の式（４）による計算結果の電磁波強度をプロットしたものである。縦軸は電磁波強度であり、横軸はセンサパターンの番号である。

電磁波強度の閾値ｔｈを６０００と設定した場合、グラフＧ４から閾値より大きいセンサパターンは無く、アクティブペン１が位置Ａにあっても、タッチ位置を検出できないという状態が発生する。

＜変形例１のタッチ位置検出タイミング＞
図１３はタッチ位置検出タイミングの波形の一例を示す図である。変形例１のタイミング波形Ｍ２を示している。指のタッチ位置検出とアクティブペンのタッチ位置検出とが時分割で交互に行われる。

〔期間ｔ２１〕制御部３は、センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいて指のタッチ位置検出を行う。
〔期間ｔ２２〕制御部３は、センサパターンＲｘおよびセンサパターンＴｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行う。

〔期間ｔ２２ａ〕制御部３は、センサパターンＲｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行い、センサパターンＴｘをハイインピーダンス状態にする。
〔期間ｔ２２ｂ〕制御部３は、センサパターンＲｘをハイインピーダンス状態にし、センサパターンＴｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行う。
〔期間ｔ２２ｃ〕制御部３は、センサパターンＲｘを接地状態にし、センサパターンＴｘにおいてアクティブペン１のタッチ位置検出を行う。

このように、変形例１では、受信層２ａのセンサパターンＲｘでタッチ位置検出をしているときは、送信層２ｂのセンサパターンＴｘはハイインピーダンス状態になる（期間ｔ２２ａ）。

受信層２ａのタッチ位置検出が終わると、次に送信層２ｂのセンサパターンＴｘのタッチ位置検出を行う。送信層２ｂのセンサパターンＴｘでタッチ位置検出を行っているときは、受信層２ａはハイインピーダンス状態として、送信層２ｂでタッチ位置検出を行う（期間ｔ２２ｂ）。

さらに、送信層２ｂのタッチ位置検出が終わると、次にアクティブペン１の外周配線検出を行う。この場合、送信層２ｂでタッチ位置検出をしているときは、受信層２ａのセンサパターンＲｘは接地状態とすることで、アクティブペン１の外周配線検出を行う。アクティブペン１の外周配線検出が終わると、指のタッチ位置検出に戻る。

このように、制御部３は、アクティブペン１のタッチパネルへのタッチ位置検出期間ｔ２２に対し、タッチ位置検出期間ｔ２２内の期間ｔ２２ａでは、センサパターンＲｘに対するスキャンを行い、かつセンサパターンＴｘはハイインピーダンス状態とする。

また、タッチ位置検出期間ｔ２２内の期間ｔ２２ｂでは、センサパターンＲｘをハイインピーダンス状態とし、かつセンサパターンＴｘに対するスキャンを行う。さらに、タッチ位置検出期間ｔ２２内の期間ｔ２２ｃでは、センサパターンＲｘを接地状態とし、かつセンサパターンＴｘに対するスキャンを行う。そして、制御部３は、送信層２ｂのセンサパターンＴｘで検出した電磁波強度の値が閾値より小さい場合、アクティブペン１が外周配線部に位置すると判定する。

これにより、送信層２ｂの十分な検出感度が得られない場合でも、アクティブペン１がタッチパネル２の外周配線部に位置することが判別可能となり、アクティブペン１によるタッチパネルセンサの外周配線部を精度よく検出することが可能になる。

なお、変形例１において、アクティブペン１が外周配線部の位置Ｂにある場合、センサパターンＲｘ１４、・・・、Ｒｘ１７それぞれの電磁波強度をＲｘ１４Ｂ、・・・、Ｒｘ１７Ｂとし、センサパターンＴｘ１６、・・・、Ｔｘ１８それぞれの電磁波強度をＴｘ１６Ｂ、・・・、Ｔｘ１８Ｂとすると、各電磁波強度は以下の式（５）のように計算される。

Tx16B=0
Tx17B=0
Tx18B=0
・・・（５）

図１４は電磁波強度のグラフの一例を示す図である。グラフＧ５は、アクティブペン１が位置Ｂにある場合の式（５）による計算結果の電磁波強度をプロットしたものである。縦軸は電磁波強度であり横軸はセンサパターンの番号である。

電磁波強度の閾値ｔｈを６０００と設定した場合、グラフＧ５から、閾値より大きいセンサパターンは、センサパターンＲｘ１４Ｂ、・・・、Ｒｘ１７Ｂであり、閾値より小さいセンサパターンは、センサパターンＴｘ１６Ｂ、Ｔｘ１７Ｂ、Ｔｘ１８Ｂとなっている。したがって、変形例１においても、センサパターンＲｘの電磁波強度が閾値より大きくセンサパターンＴｘの電磁波強度が閾値より小さい場合、アクティブペン１が外周配線部にあると検出できる。

＜本発明の変形例２＞
変形例２では、図１３のタイミング波形Ｍ２（第２のタイミング波形）で駆動し、アクティブペン１のタッチ有無を検出した場合は図１０に示すタイミング波形Ｍ１（第１のタイミング波形）に切り替えるものである。この場合、例えば、装置運用開始時はタイミング波形Ｍ２で駆動する。

アクティブペン１が外周配線部ｐｗ１内（位置Ｂ）や、センサパターン範囲ｈ１の最も外側（位置Ｃ）にある場合は、タイミング波形Ｍ２を継続する。また、アクティブペン１がセンサパターン範囲ｈ１内にあることを検出した場合、タイミング波形Ｍ２をタイミング波形Ｍ１に切り替える。

そして、タイミング波形Ｍ１での運用時に、アクティブペン１が外周配線部ｐｗ１内（位置Ｂ）や、センサパターン範囲ｈ１の最も外側（位置Ｃ）にあることを検出した場合は、タイミング波形Ｍ１をタイミング波形Ｍ２に切り替える。

このようなタイミング波形Ｍ１、Ｍ２の切替動作を行うことにより、アクティブペン１のタッチ位置検出の周期を短くすることができ、アクティブペン１のタッチ位置検出の追従性をより高めることが可能になる。

以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。さらに、前述した実施の形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

１－１情報処理装置
１ａ電子ペン
１ｂタッチパネル
１ｃ制御部
１ｂ－１第１の層
１ｂ－２第２の層
ｅｒ１－１、・・・、ｅｒ１－ｎ第１の電極
ｅｒ２－１、・・・、ｅｒ２－ｍ第２の電極
ｅｇ１、ｅｇ２電極群
ｗ１、ｗ２外周配線
Ｔ１位置検出期間
Ｔ１ａ所定期間

Claims

電磁波を出力する電子ペンと、
複数の第１の電極を含む第１の電極群が実装される第１の層と、複数の第２の電極を含む第２の電極群が実装される第２の層とを備え、前記第１の層を前記第２の層の上側にして配置し、前記第１の層に前記電子ペンがタッチされるタッチパネルと、
前記第１の電極群に接続される第１の外周配線および前記第２の電極群に接続される第２の外周配線を介して前記第１の電極群および前記第２の電極群で受信される前記電磁波のスキャンを行って前記電子ペンの前記タッチパネルに対する位置検出を行い、前記電子ペンの前記タッチパネルへの位置検出期間のうちの所定期間において前記第１の層の前記第１の電極群を接地状態にする制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２の層に対して前記電子ペンの前記タッチパネルへの位置検出を前記所定期間で行い、前記所定期間において前記第２の層で検出した前記電磁波の強度が閾値より小さい場合、前記電子ペンの前記タッチパネルに対する位置を前記第１の外周配線が実装される外周配線部に位置すると判定する、
情報処理装置。
前記電子ペンから出力される前記電磁波を遮断する遮断パターンが前記第１の外周配線に接続される請求項１記載の情報処理装置。
前記第１の外周配線および前記第２の外周配線は、垂直方向から見て重なるように配置される請求項１記載の情報処理装置。
前記第２の層は、前記第２の電極群に所定周波数の信号が送信される送信層であり、前記第１の層は、前記信号によって前記第１の電極群との間に静電容量を発生させる受信層である請求項１記載の情報処理装置。
前記制御部は、
前記電子ペンの前記タッチパネルへのタッチ位置検出期間に対し、
前記タッチ位置検出期間内の第１の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群に対するスキャンを行い、かつ前記第２の層の前記第２の電極群は開放状態とし、
前記タッチ位置検出期間内の第２の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記接地状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行う、
請求項１記載の情報処理装置。
前記制御部は、
前記電子ペンの前記タッチパネルへのタッチ位置検出期間に対し、
前記タッチ位置検出期間内の第１の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群に対するスキャンを行い、かつ前記第２の層の前記第２の電極群は開放状態とし、
前記タッチ位置検出期間内の第２の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記開放状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行い、
前記タッチ位置検出期間内の第３の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記接地状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行う、
請求項１記載の情報処理装置。
前記制御部は、
前記電子ペンの前記タッチパネルへのタッチ位置検出期間に対し、前記タッチ位置検出期間内の第１の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群に対するスキャンを行い、かつ前記第２の層の前記第２の電極群は開放状態とし、前記タッチ位置検出期間内の第２の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記接地状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行う第１のタイミング波形を生成し、
前記タッチ位置検出期間内の第１の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群に対するスキャンを行い、かつ前記第２の層の前記第２の電極群は前記開放状態とし、前記タッチ位置検出期間内の第２の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記開放状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行い、前記タッチ位置検出期間内の第３の期間では、前記第１の層の前記第１の電極群を前記接地状態とし、かつ前記第２の層の前記第２の電極群に対するスキャンを行う第２のタイミング波形を生成し、
前記電子ペンが前記第１の外周配線が実装される前記外周配線部または前記第１の電極群が実装される範囲の最も外側にある場合は、前記第２のタイミング波形を選択して駆動し、
前記電子ペンが前記第１の電極群が実装される範囲内にある場合は、前記第１のタイミング波形を選択して駆動する、
請求項１記載の情報処理装置。