WO2016002369A1 - タッチパネルコントローラ、スタイラスペン、タッチパネルシステム、および電子機器 - Google Patents

タッチパネルコントローラ、スタイラスペン、タッチパネルシステム、および電子機器 Download PDF

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貴弘 堅山
倫明 武田
守 高谷
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a touch panel controller and a stylus pen.
  • touch panels have become indispensable as input means to electronic devices. From a relatively large device such as a television, a monitor and a whiteboard to a relatively small device such as a smartphone and a tablet terminal, a touch panel is generally used as an input means.
  • touch panel systems have been proposed that can perform input with not only a finger but also a dedicated touch pen and can realize more various inputs with higher accuracy.
  • Patent Document 1 discloses a touch panel system that can accurately detect each touch position even when touch operations with a plurality of electronic pens and fingers are performed simultaneously.
  • the touch panel system of Patent Document 1 includes a plurality of transmission electrodes (first signal lines) to which a drive signal and a pen synchronization signal are applied by a transmission unit, and a plurality of reception electrodes (second signal lines) that output response signals to the reception unit. ), An electronic pen (touch pen), and a control unit.
  • the electronic pen sends a pen identification signal to the receiving electrode in response to detecting the pen synchronizing signal of the transmitting electrode, and the control unit controls the driving timing at which the transmitting unit applies the driving signal and the pen synchronizing signal to the transmitting electrode.
  • the touch position is detected based on the detection data output by the receiving unit.
  • the drive timing of an electronic pen and the drive timing which a control part drives a transmission electrode can be synchronized, and the indicator which performed touch operation based on a pen identification signal can be discriminate
  • the touch operation with a finger and the touch operation via an electronic pen can be detected simultaneously.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2012-22543 (Released on February 2, 2012)”
  • Patent Document 1 in a touch panel system that includes a stylus pen (dedicated touch pen) and detects a touch position of a finger or the like by detecting a change in capacitance, detection of touch by the finger and a dedicated touch pen In order to be able to simultaneously detect the detection of the signal by the same mechanism, it is necessary to synchronize the driving timing of the stylus pen and the driving timing of the touch panel controller that drives the touch panel.
  • a stylus pen dedicated touch pen
  • Patent Document 1 has a problem that there is no method for transmitting information from the touch panel controller to the stylus pen.
  • the present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a touch panel that can suitably control the driving of the stylus pen even when the touch panel controller and the stylus pen are not connected by wire. Is to provide a controller.
  • a touch panel controller is a touch panel controller that drives a touch panel, and the touch panel includes a stylus capable of transmitting and receiving information to and from the touch panel controller through wireless communication.
  • An input operation can be given by a pen, and a synchronization signal generator for generating a synchronization signal for synchronizing the driving timing of the stylus pen with the driving timing of the touch panel, and an information signal indicating the driving state of the touch panel are generated
  • An information signal generation unit that transmits the information signal from the touch panel controller to the stylus pen following the synchronization signal.
  • a stylus pen is a stylus pen that gives an input operation to a touch panel, the touch panel is driven by a touch panel controller, and the stylus pen is , Information can be transmitted / received to / from the touch panel controller by wireless communication, a synchronization signal detecting unit for detecting a synchronization signal for synchronizing the driving timing of the stylus pen with the driving timing of the touch panel, and driving of the touch panel An information signal detection unit for detecting an information signal indicating a state, wherein the synchronization signal and the information signal are generated by the touch panel controller, and the information signal is subsequent to the synchronization signal, and the touch panel From the controller to the stylus pen It is transmitted.
  • the touch panel controller according to one aspect of the present invention has an effect that the driving of the stylus pen can be suitably controlled even if the touch panel controller and the stylus pen are not connected by wire.
  • the stylus pen according to the aspect of the present invention also exhibits the same effect as the touch panel controller according to the aspect of the present invention.
  • (A) And (b) is a figure which shows roughly each drive state in the touchscreen system which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • (A) is a figure which illustrates Manchester encoded 3-bit information signal “000”
  • (b) is a figure which illustrates Manchester encoded 3-bit information signal “111”.
  • It is a figure which shows the correspondence of the drive operation of a touchscreen controller, and the drive operation of a stylus pen in the touchscreen system which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a touch panel system 1 of the present embodiment.
  • the touch panel system 1 includes a touch panel 2, a stylus pen 3, and a touch panel controller 4.
  • the stylus pen 3 is provided for performing an input operation on the touch panel 2 by the user.
  • the touch panel controller 4 drives the touch panel 2 and the stylus pen 3.
  • the touch panel 2 is preferably large enough to be worn by the user holding the stylus pen 3, but may be large enough to be used for a smartphone or the like.
  • the stylus pen 3 is a touch pen including a conductor for contacting the touch panel 2. Furthermore, the stylus pen 3 has a function of inputting and outputting various signals. The detailed configuration of the stylus pen will be described later (see FIG. 3).
  • Stylus pen 3 by the same drive signal and the drive signal (waveform) of the touch panel controller 4 drives the virtual drive line DL v, drives the pen tip portion 31 of the stylus pen 3.
  • the touch panel controller 4 is configured to detect additional information such as whether or not the button is pressed and writing pressure.
  • the drive signal for the stylus pen does not necessarily correspond to the virtual drive line DL v as long as it is other than the drive signal applied to the drive lines DL 0 to DL v-1 connected to the touch panel 2.
  • a synchronization signal corresponding to a virtual drive line DL v + 2 or later may be used as a drive signal for the stylus pen.
  • the stylus pen 3 is provided with a synchronization signal detection circuit 36 (synchronization signal detection unit), and detects (receives) a synchronization signal (synchronization waveform) generated by the timing generator 14 (synchronization signal generation unit) of the touch panel controller 4. )can do.
  • a synchronization signal detection circuit 36 synchronization signal detection unit
  • FIG. 2 is a wiring diagram showing the configuration of the touch panel 2.
  • the touch panel 2 includes (i) v drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 (v is an integer satisfying v ⁇ 0) arranged in parallel with each other in the horizontal direction, and (ii) in the vertical direction.
  • the h sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 (h is an integer satisfying h ⁇ 0) arranged in parallel with each other are provided in parallel.
  • v ⁇ h electrostatic capacitances C 00 to C v-1h-1 are generated at the intersections of the drive lines DL 0 to DL v-1 and the sense lines SL 0 to SL h-1 .
  • the capacitance is expressed as a capacitance C pq .
  • FIG. 2 illustrates a configuration in which the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 and the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 intersect each other vertically.
  • the drive lines DL 0 to DL v-1 and the sense lines SL 0 to SL h-1 do not necessarily intersect perpendicularly, and may be provided so as to intersect each other.
  • v and h may be equal to each other or different from each other.
  • v ⁇ h is described as an example.
  • the touch panel controller 4 includes a driver 12, a sense amplifier 13, a timing generator 14, an AD (Analog-Digital) converter 15, a capacitance distribution calculation unit 16, a touch recognition unit 17, a pen position detection unit 18, and an information signal generation unit 19. I have.
  • the driver 12 is connected with v drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 .
  • the driver 12 applies a voltage to the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 .
  • the sense amplifier 13 is connected with h sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 .
  • the sense amplifier 13 reads a linear sum signal from the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 when driving the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 . Then, the sense amplifier 13 supplies the linear sum signal to the AD converter 15.
  • the linear sum signal includes (i) a signal indicating an initial charge corresponding to each of the capacitances C 00 to C v-1h-1 of the touch panel 2, and (ii) a stylus pen 3 and a sense line at the time of touch.
  • the normal touch panel 2 is configured such that when the stylus pen 3 is brought close to a predetermined position on the touch panel 2, the capacitance at the position increases.
  • the timing generator 14 generates a signal that defines the operation of the driver 12, a signal that defines the operation of the sense amplifier 13, and a signal that defines the operation of the AD converter 15.
  • the driver 12, the sense amplifier 13, and the AD converter 15 respectively.
  • the timing generator 14 generates a synchronization signal and gives it to the touch panel controller 4.
  • the synchronization signal of the present embodiment is a waveform composed of a Manchester-encoded pseudo-random sequence having periodicity.
  • the touch panel controller 4 drives the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 using the synchronization signal.
  • the AD converter 15 AD-converts the linear sum signal given from the sense amplifier 13 and supplies it to the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the capacitance distribution calculation unit 16 (i) the capacitance distribution on the touch panel 2 and (ii) the stylus pen 3 and the sense lines SL 0 to SL h Calculate the capacitance distribution between each of -1 .
  • the capacitance distribution calculation unit 16 supplies the capacitance distribution on the touch panel 2 to the touch recognition unit 17.
  • the capacitance distribution calculation unit 16 supplies the distribution of electrostatic capacitance between the stylus pen 3 and each of the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 to the pen position detection unit 18.
  • the touch recognition unit 17 Based on the electrostatic capacitance distribution on the touch panel 2 supplied from the capacitance distribution calculation unit 16, the touch recognition unit 17 performs a touch position on the touch panel 2 (that is, an input operation on the touch panel 2 is performed by the stylus pen 3. Position).
  • the pen position detector 18 is configured to detect the stylus pen 3 along the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 based on the electrostatic capacitance distribution between the stylus pen 3 and each of the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1. The position of is detected.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the stylus pen 3.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the stylus pen 3.
  • a detailed configuration of the stylus pen 3 will be described with reference to FIG.
  • the configuration in which the writing pressure sensor 31d is provided in the stylus pen 3 is described as an example.
  • the writing pressure sensor 31d is not necessarily provided in the stylus pen 3.
  • the pen body 30 of the stylus pen 3 is provided with a conductive grip portion 30a formed in a substantially cylindrical shape so as to be gripped by the user.
  • a pen tip portion 31 that is pressed against the touch panel 2 during a touch operation is provided at the tip of the pen body 30.
  • the pen tip 31 has a pen tip cover 31a, a pen tip shaft 31b, an insulator 31c, and a writing pressure sensor 31d.
  • the pen tip cover 31a is made of an insulating material.
  • the pen tip shaft 31b is made of a conductive material (for example, a metal or a conductive synthetic resin material).
  • the insulator 31c holds the pen tip cover 31a in an axially movable manner.
  • the pen pressure sensor 31d is provided on the back side of the pen tip shaft 31b.
  • the writing pressure sensor 31d is composed of, for example, a semiconductor piezoresistive pressure sensor, and a semiconductor strain gauge is formed on the surface of a diaphragm (not shown).
  • the pen body 30 includes a connection switch 32, a control circuit 33, a first operation changeover switch 34a, a second operation changeover switch 34b, a sense circuit 35, a synchronization signal detection circuit 36, a timing adjustment circuit 37, and a drive circuit 38. And an information signal receiving circuit 39 (information signal detecting unit).
  • connection switch 32 In the present embodiment, the configuration in which the connection switch 32 is provided in the stylus pen 3 is described as an example. However, the connection switch 32 can be omitted. When the connection switch 32 is omitted, the grip portion 30a is connected to a reference potential (GND), for example.
  • GND reference potential
  • connection switch 32 is an electronic switch composed of a FET (Field Effect Transistor) or the like. The operation of switching on / off in the connection switch 32 is controlled by the control circuit 33.
  • FET Field Effect Transistor
  • the connection switch 32 When the connection switch 32 is off, the pen tip shaft 31b is electrically disconnected from the grip portion 30a. In this case, since the electrostatic capacity of the pen tip portion 31 is extremely small, even if the pen tip cover 31a is brought close to the touch panel 2, in the touch panel system 1, the stylus pen 3 is difficult to acquire the synchronization signal of the touch panel 2. There is.
  • connection switch 32 when the connection switch 32 is on, the pen tip shaft 31b is electrically connected to the grip portion 30a.
  • the human body is electrically connected to the pen tip shaft 31b via the grip portion 30a.
  • the stylus pen 3 since the human body has a relatively large capacitance, when the stylus pen 3 approaches or comes into contact with the touch panel 2, the stylus pen 3 can easily acquire the synchronization signal of the touch panel 2.
  • the stylus pen 3 is provided with, for example, a push-type first operation switch 39a and a second operation switch 39b.
  • the functions assigned to the first operation switch 39a and the second operation switch 39b can be executed via the control circuit 33. it can.
  • an eraser function can be cited, and this eraser function can be turned on / off by the first operation switch 39a.
  • a right click function of the mouse can be cited, and the right click function of the mouse can be turned on / off by the second operation switch 39b. .
  • eraser function and mouse right-click function are examples, and are not limited to the eraser function and mouse right-click function.
  • other operation switches can be provided on the stylus pen 3 to add other functions.
  • the stylus pen 3 transmits and receives signals to and from the touch panel controller 4 wirelessly.
  • the pen tip 31 is driven by the drive circuit 38.
  • the drive circuit 38 is a drive circuit similar to the driver 12 of the touch panel controller 4.
  • the driving of the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 by the driver 12 is based on the driving timing generated by the timing generator 14.
  • the stylus pen 3 in order to suitably transmit and receive signals between the stylus pen 3 and the touch panel controller 4, the stylus pen 3 also synchronizes with the timing at which the driver 12 drives the drive lines DL 0 to DL v-1. Therefore, driving by the drive circuit 38 needs to be performed.
  • the stylus pen 3 is provided with a sense circuit 35, a synchronization signal detection circuit 36, and a timing adjustment circuit 37.
  • the sense circuit 35 acquires a signal (waveform) including the synchronization signal generated by the timing generator 14 from the touch panel controller 4.
  • the signal includes an information signal to be described later.
  • the synchronization signal detection circuit 36 detects a synchronization signal from the signal.
  • the timing adjustment circuit 37 refers to the synchronization signal detected by the synchronization signal detection circuit 36 and generates a pen synchronization signal. Thereby, the timing of the pen synchronization signal can be matched with the timing of the synchronization signal generated in the timing generator 14.
  • the drive circuit 38 drives the pen tip 31 in synchronization with the timing at which the driver 12 drives the drive lines DL 0 to DL v-1. be able to.
  • the stylus pen 3 can be suitably controlled according to the driving state of the touch panel 2.
  • the control signal may be referred to as an information signal (information waveform).
  • the information signal may be, for example, a signal indicating whether the driving state of the touch panel 2 is an active state or an idle state (that is, whether the touch panel 2 is driven).
  • the touch panel controller 4 is provided with an information signal generation unit 19 that generates an information signal indicating the driving state of the touch panel 2.
  • the stylus pen 3 is provided with an information signal receiving circuit 39 for receiving the information signal.
  • the information signal generator 19 refers to a signal that defines the operation of the driver 12 generated by the timing generator 14 and recognizes whether the driving state of the touch panel 2 is an active state or an idle state. Then, the information signal generation unit 19 generates an information signal based on the recognition result.
  • the information signal may be represented as a digital signal.
  • the information signal may be represented as (i) a signal “0” when indicating an active state, and (ii) a signal “1” when indicating an idle state.
  • the information signal is Manchester encoded in the same manner as the synchronization signal described above.
  • the signal “0” may correspond to the waveform High ⁇ Low
  • the signal “1” may correspond to the waveform Low ⁇ High (see FIG. 8 described later).
  • the encoding method of the information signal need not be limited to the Manchester encoding method, and a known encoding method may be used.
  • a known encoding method may be used.
  • the RZ (Return-to-Zero) method NRZ (Non-Return-to-Zero) Inversion (NRZI) method, AMI code (Alternate-Mark-Inversion-code) method, CMI code (Code-Mark-Inversion-code) method, etc.
  • An encoding scheme may be used.
  • the information signal may be 1 bit. However, in order to perform error correction of the information signal, the information signal is preferably a multi-bit signal having the same value of each bit. In this embodiment, the information signal is 3 bits.
  • the information signal is represented as (i) a signal “000” when indicating an active state, and (ii) a signal “111” when indicating an idle state.
  • the information signal may be N bits (N ⁇ 1), and the value of N may be appropriately determined by the designer of the touch panel system 1.
  • the information signal generated in the information signal generator 19 is transmitted from the touch panel controller 4 to the stylus pen 3 in the same manner as the above-described synchronization signal.
  • the information signal is transmitted from the touch panel controller 4 to the stylus pen 3 following the synchronization signal.
  • the information signal receiving circuit 39 starts an operation of receiving the information signal triggered by the synchronization signal detection circuit 36 detecting the synchronization signal. Thereby, the information signal receiving circuit 39 can receive the information signal subsequent to the synchronization signal at an appropriate timing.
  • the information signal receiving circuit 39 may be provided with an error correction function.
  • the information signal receiving circuit 39 may perform error correction of the information signal by taking the majority of each bit of the information signal.
  • the information signal receiving circuit 39 may not be provided with an error correction function.
  • the number of bits of the information signal is preferably N ⁇ 3.
  • the information signal receiving circuit 39 gives the received information signal to the timing adjusting circuit 37.
  • the timing adjustment circuit 37 refers to the information signal and generates a pen synchronization signal corresponding to the driving state of the touch panel 2.
  • the drive circuit 38 can recognize whether the touch panel 2 is driven in an active state or an idle state, and can generate a drive signal corresponding to the drive state of the touch panel 2.
  • the touch panel controller 4 is provided with the information signal generation unit 19, and the stylus pen 3 is provided with the information signal receiving circuit 39.
  • an information signal can be transmitted from the touch panel controller 4 to the stylus pen 3 without connecting the touch panel controller 4 and the stylus pen 3 with a cable.
  • the information signal of the present embodiment is a signal indicating whether the driving state of the touch panel 2 is an active state or an idle state, for example. For this reason, by providing an information signal to the stylus pen 3, the driving state of the stylus pen 3 can be set according to the driving state of the touch panel 2.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the touch panel system 100 of the present embodiment.
  • the touch panel system 100 includes a touch panel 20, a stylus pen 3, and a touch panel controller 10.
  • the touch panel system 100 of the present embodiment is configured by replacing the touch panel 2 with the touch panel 20 and the touch panel controller 4 with the touch panel controller 10 in the touch panel system 1 of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a wiring diagram showing the configuration of the touch panel 20.
  • the touch panel 20 includes (i) K horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 (first signal lines) arranged in parallel with each other in the horizontal direction (K is an integer satisfying K ⁇ 0) and (Ii) L (L is an integer satisfying L ⁇ 0) vertical signal lines VL 0 to VL L-1 (second signal lines) arranged in parallel to each other along the vertical direction are provided. Yes.
  • the touch panel 20 includes (K ⁇ L) capacitances C 00 to C K-1L ⁇ at the intersections of the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 and the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ 1. 1 is generated. K and L may be equal to each other or different from each other. In the present embodiment, the case where K ⁇ L is described as an example.
  • the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 and the vertical signal lines VL 0 to VL L-1 do not necessarily cross each other vertically, but may be provided so as to intersect each other.
  • the touch panel controller 10 includes a multiplexer 11, a driver 22, a sense amplifier 23, a timing generator 24 (synchronization signal generation unit), an AD converter 15, a capacitance distribution calculation unit 16, a touch recognition unit 17, a pen position detection unit 18, and an information signal.
  • a generation unit 19 is provided.
  • the multiplexer 11 by providing the multiplexer 11, it becomes possible to switch a signal line that is a target to be driven (or a target to be sensed) as shown below.
  • a signal line that is a target to be driven (or a target to be sensed) as shown below.
  • only the members related to the switching of the signal lines will be described.
  • the driver 22 is connected with v drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 (v is an integer satisfying 0 ⁇ v ⁇ L and K).
  • the driver 22 applies a voltage to the drive lines DL 0 to DL v-1 in response to driving of the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 or the vertical signal lines VL 0 to VL L-1 of the touch panel 20.
  • h is an integer satisfying 0 ⁇ h ⁇ L, K
  • sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 Connected to the sense amplifier 23 are h (h is an integer satisfying 0 ⁇ h ⁇ L, K) sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 .
  • the sense amplifier 23 reads the first linear sum signal from the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 when driving the horizontal signal lines HL 0 to HL K ⁇ 1 in the first signal line driving period. Then, the sense amplifier 23 supplies the first linear sum signal to the AD converter 15.
  • the first linear sum signal includes (i) a signal indicating an initial charge corresponding to each of the capacitances C 00 to C K-1L-1 of the touch panel 20, and (ii) the stylus pen 3 at the time of touch.
  • This signal corresponds to a signal (first pen charge signal) indicating a charge at the time of touch corresponding to the electrostatic capacitance between each of the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ 1 .
  • the sense amplifier 23 reads the second linear sum signal from the sense lines SL 0 to SL h ⁇ 1 when driving the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ 1 in the second signal line driving period. Then, the sense amplifier 23 supplies the second linear sum signal to the AD converter 15.
  • the second linear sum signal includes (i) a signal indicating an initial charge corresponding to each of the capacitances C 00 to C K-1L-1 of the touch panel 20, and (ii) the stylus pen 3 at the time of touch. These are signals corresponding to signals (second pen charge signals) indicating charges at the time of touch corresponding to the capacitance between the horizontal signal lines HL 0 to HL K ⁇ 1 .
  • the AD converter 15 AD-converts the first linear sum signal given from the sense amplifier 23 during the first signal line driving period, and supplies it to the capacitance distribution calculation unit 16. Further, the second linear sum signal given from the sense amplifier 23 is AD-converted and supplied to the capacitance distribution calculation unit 16.
  • the capacitance distribution calculation unit 16 (i) the capacitance distribution on the touch panel 20, (ii) the stylus pen 3 and Distribution of capacitance between each of the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ 1 and (iii) capacitance between the stylus pen 3 and each of the horizontal signal lines HL 0 to HL K ⁇ 1 Calculate the distribution.
  • the pen position detection unit 18 includes a stylus along the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 based on the distribution of capacitance between the stylus pen 3 and each of the vertical signal lines VL 0 to VL L-1. The position of the pen 3 is detected.
  • the pen position detection unit 18 also determines the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ based on the electrostatic capacitance distribution between the stylus pen 3 and each of the K horizontal signal lines HL 0 to HL K ⁇ 1. The position of the stylus pen 3 along 1 is detected.
  • the multiplexer 11 is a connection switching circuit that switches connection between a plurality of inputs and a plurality of outputs.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the multiplexer 11.
  • the multiplexer 11 (i) connects the horizontal signal lines HL 0 to HL K ⁇ 1 to the drive lines DL 0 to DL v ⁇ 1 and connects the vertical signal lines VL 0 to VL L ⁇ 1 to the sense lines SL 0 to SL h ⁇ . a first connection state of connecting to 1, (ii) to connect the horizontal signal lines HL 0 ⁇ HL L-1 in the sense line SL 0 ⁇ SL h-1, driveline vertical signal lines VL 0 ⁇ VL K-1 Switches between the second connection states connected to DL 0 to DL v-1 .
  • the multiplexer 11 is connected to the timing generator 24 via the control line CL.
  • the operation of switching between the first connection state and the second connection state in the multiplexer 11 is controlled by a control signal supplied from the timing generator 24 via the control line CL.
  • the multiplexer 11 realizes the first connection state.
  • the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 are connected to the drive lines DL 0 to DL v-1
  • the vertical signal lines VL 0 to VL L-1 are connected to the sense lines SL 0 to SL h-1 . Connected.
  • the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 are to be driven, and the h vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 are to be sensed. Understood.
  • the multiplexer 11 realizes the second connection state.
  • the horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 are connected to the sense lines SL 0 to SL h-1
  • the vertical signal lines VL 0 to VL L-1 are connected to the drive lines DL 0 to DL v-1 . Connected.
  • the h vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 may be driven, and the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 may be sensed. Understood.
  • connection state (first connection state and second connection state) of the touch panel 20 is switched by the multiplexer 11.
  • the driving state of the touch panel 20 in the first connection state (that is, the state where the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 are driven and the h vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 are sensed). ) Is referred to as drive state 1.
  • FIG. 7A is a diagram schematically showing the state of operation of the touch panel system 100 in the driving state 1.
  • signals applied to the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 that are driven are represented as driving signals D 0 to D v ⁇ 1 .
  • the signals sensed from the h vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 are represented as sense signals S 0 to Sh ⁇ 1 .
  • the driver 22 In the driving state 1, the driver 22 generates driving signals D 0 to D v ⁇ 1 .
  • the drive circuit 38 generates a drive signal D i (i is an integer satisfying i ⁇ v) as a drive signal for driving the pen tip portion 31.
  • the driving state of the touch panel 20 in the second connection state (that is, the h vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 are driven and the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 are sensed). ) Is referred to as a drive state 2.
  • FIG. 7B is a diagram schematically showing the state of operation of the touch panel system 100 in the driving state 2.
  • the signals given to the h driven vertical signal lines VL 0 to VL h ⁇ 1 are represented as driving signals D ′ 0 to D ′ h ⁇ 1 .
  • Signals sensed from the v horizontal signal lines HL 0 to HL v ⁇ 1 are represented as sense signals S ′ 0 to S ′ v ⁇ 1 .
  • the driver 22 In the driving state 2, the driver 22 generates driving signals D ′ 0 to D ′ h ⁇ 1 .
  • the drive circuit 38 generates a drive signal D ′ j (i is an integer satisfying j ⁇ h) as a drive signal for driving the pen tip portion 31.
  • the drive circuit 38 generates (i) the drive signal D i in the drive state 1 and (ii) generates the drive signal D ′ j in the drive state 2.
  • a signal indicating whether the touch panel 20 is driven in the driving state 1 or the driving state 2 is an information signal.
  • the information signal is generated in the information signal generation unit 19.
  • the information signal is detected by the information signal receiving circuit 39.
  • the information signal generation unit 19 refers to a signal that defines the operation of the driver 22 generated by the timing generator 24 and recognizes whether the touch panel 20 is driven in the driving state 1 or the driving state 2. . Then, the information signal generation unit 19 generates an information signal based on the recognition result.
  • the information signal of the present embodiment is represented, for example, as (i) a signal “0” when the driving state 1 is indicated, and (ii) a signal “1” when the driving state 2 is indicated. Good.
  • the information signal may be Manchester encoded.
  • the information signal of the present embodiment is (i) a signal “000” when indicating the driving state 1, and (ii) a signal “111” when indicating the driving state 2, respectively. expressed.
  • FIG. 8A shows a Manchester-encoded 3-bit information signal “000” indicating the driving state 1
  • FIG. 8B shows a Manchester-encoded information indicating that the driving state is 2.
  • a 3-bit information signal “111” is illustrated.
  • the timing adjustment circuit 37 refers to the information signal received by the information signal receiving circuit 39 and generates a pen synchronization signal corresponding to the drive signal D i or the drive signal D ′ j .
  • the drive circuit 38 can recognize whether the touch panel 20 is driven in the driving state 1 or the driving state 2 and can generate the driving signal D i or the driving signal D ′ j .
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the driving operation of the touch panel controller 10 and the driving operation of the stylus pen 3.
  • the driving operation of the stylus pen 3 is configured by repeating three periods of (i) a synchronization signal detection period, (ii) an information signal reception period, and (iii) a driving mode period. ing.
  • the first operation changeover switch 34a is turned on and the second operation changeover switch 34b is turned off, and the sense circuit 35 and the synchronization signal detection circuit 36 receive the synchronization signal from the touch panel controller 10. This is the period to detect.
  • the synchronization signal detection period is a waiting period for detecting a bit pattern representing a synchronization signal, and is a period in which the drive of the pen tip portion 31 is turned off and the synchronization signal pattern is detected from the signal waveform applied to the pen tip portion 31. It can be understood that there is.
  • all drive lines are driven with the same waveform.
  • a pattern including an autocorrelation characteristic such as an M series may be used.
  • the information signal reception period is a period during which an information signal from the touch panel controller 10 is transmitted to the information signal receiving circuit 39 of the stylus pen 3.
  • the information signal reception period may be understood as a period in which the drive of the pen tip portion 31 is turned off and an information signal pattern is received from a signal waveform applied to the pen tip portion 31.
  • all drive lines are driven with the same waveform. Similar to the synchronization signal detection period, a waveform pattern including an M-sequence pattern or the like may be used as the waveform pattern.
  • the drive mode period is a period in which the first operation changeover switch 34 a is turned off and the second operation changeover switch 34 b is turned on to drive the pen tip portion 31 by the drive circuit 38.
  • the drive mode period is adjusted by the drive signal D i or D ′ j generated based on the information signal received during the information signal reception period while finely adjusting the edge of the drive waveform in accordance with the drive timing of the touch panel controller 10. It may be understood that this is a period during which the pen tip 31 is driven.
  • the drive circuit 38 operates in accordance with the drive timing of the touch panel controller 10. Accordingly, when the synchronization signal and the information signal can be detected in the stylus pen 3, the pen tip portion 31 is driven by the drive signal Di or D' j .
  • the driving operation of the touch panel controller 10 includes (i) a period for driving the drive line with the same waveform, and (ii) a period for driving by switching between the drive line and the sense line. It consists of repetition of two periods.
  • the period in which the drive line is driven with the same waveform is a period in which a synchronization waveform driving period for transmitting a synchronization signal to the stylus pen 3 and an information waveform driving period for transmitting an information signal to the stylus pen 3 are combined.
  • the period of driving by switching between the drive line and the sense line is a normal driving period for position detection for obtaining data for one surface of the touch panel 20.
  • the drive line is driven with a waveform (touch detection waveform) necessary for detecting the touch position by the stylus pen 3 and the operation of sensing the sense line is repeated.
  • a waveform touch detection waveform
  • the drive system of the drive line in the normal drive period may be sequential drive or parallel drive.
  • 8A and 8B illustrate the case of sequential driving for simplicity.
  • the information signal in the touch panel system 100 of the present embodiment is a signal indicating whether the touch panel 20 is driven in the driving state 1 or the driving state 2.
  • the driving state of the stylus pen 3 is set according to the switching of the driving state of the touch panel controller 10 (switching between the driving state 1 and the driving state 2). There is an effect that can be.
  • the information signal is an N-bit (N ⁇ 3) signal having the same value of each bit, and the configuration for performing error correction of the information signal by majority vote is exemplified.
  • the error correction method is not limited to the majority method.
  • the information signal generation unit 19 may generate an error correction signal for performing error correction of the information signal in addition to the information signal.
  • the information signal receiving circuit 39 receives the information signal and the error correction signal from the information signal generator 19.
  • the information signal receiving circuit 39 can perform error correction of the information signal by referring to the error correction signal.
  • the error correction signal may be, for example, a parity bit (parity code) added to the end of an N-bit information signal.
  • the error correction signal is not limited to the parity bit, and a known signal used for error detection and correction may be used.
  • a CRC (Cyclic Redundancy Check) code a Hamming code, a hash function, or the like may be used as the error correction signal.
  • touch panel controllers touch panel controllers 4 and 10 of the above-described first and second embodiments may be implemented by an integrated circuit (Integrated Circuit, IC). Therefore, an integrated circuit including the touch panel controller 4 or 10 is also included in the technical scope of the present invention.
  • the description is made assuming the capacitive touch panel (touch panels 2 and 20), but the present invention is not limited to the capacitive touch panel.
  • the present invention relates to another type of touch panel that can read signal values from sensors provided on the touch panel in a matrix (for example, a resistive film type that can read a plurality of electric resistance values distributed in a matrix.
  • the touch panel may be applied.
  • FIG. 10 is a functional block diagram illustrating a configuration of a mobile phone 60 (electronic device) as an example of an electronic device including the touch panel system 1 according to the first embodiment.
  • the configuration in which the mobile phone 60 is provided with the touch panel system 1 of the first embodiment is illustrated, but the touch panel system 100 of the second embodiment may be provided in the mobile phone 60.
  • the cellular phone 60 includes a touch panel system 1, a display panel 61, operation keys 62, a speaker 63, a microphone 64, a camera 65, a CPU (Central Processing Unit) 66, a ROM (Read Only Memory) 67, a RAM (Random Access Memory) 68, And a display control circuit 69. Each component of the mobile phone 60 is connected to each other by a data bus.
  • a touch panel system 1 a display panel 61, operation keys 62, a speaker 63, a microphone 64, a camera 65, a CPU (Central Processing Unit) 66, a ROM (Read Only Memory) 67, a RAM (Random Access Memory) 68, And a display control circuit 69.
  • Each component of the mobile phone 60 is connected to each other by a data bus.
  • the touch panel system 1 includes the touch panel 2, the stylus pen 3, and the touch panel controller 4.
  • the display panel 61 displays an image stored in the ROM 67 or the RAM 68.
  • the operation of the display panel 61 is controlled by the display control circuit 69.
  • the display panel 61 may be overlaid on the touch panel 2 or may incorporate the touch panel 2.
  • the touch recognition signal generated by the touch recognition unit 17 and indicating the touch position on the touch panel 2 can have the same role as the signal indicating that the operation key 62 has been operated.
  • the operation key 62 accepts an input operation by the user of the mobile phone 60.
  • the speaker 63 outputs sound based on, for example, music data stored in the ROM 67 or the RAM 68.
  • the microphone 64 receives a voice input from the user.
  • the cellular phone 60 digitizes the input voice (analog data). Then, the cellular phone 60 transmits the digitized voice to a communication partner (for example, another cellular phone).
  • the camera 65 shoots a subject and generates image data in response to an input operation to the operation key 62 by the user.
  • the image data is stored in the ROM 67, the RAM 68, or an external memory (for example, a memory card).
  • the CPU 66 comprehensively controls the operations of the touch panel system 1 and the mobile phone 60.
  • the CPU 66 executes various programs stored in the ROM 67, for example.
  • the ROM 67 stores data in a nonvolatile manner.
  • the ROM 67 is a ROM capable of writing and erasing, such as an EPROM (Erasable Programmable ROM) or a flash memory.
  • EPROM Erasable Programmable ROM
  • the mobile phone 60 may be configured to include an interface for connecting to another electronic device by wire.
  • the RAM 68 stores the data generated by the execution of the program by the CPU 66 or the data input through the operation keys 62 in a volatile manner.
  • the mobile phone 60 provided with the touch panel system 1 also has the same effect as the touch panel system 1 of the first embodiment.
  • the mobile phone 60 as an example of an electronic device including the touch panel system 1 is a camera-equipped mobile phone or a smartphone, but the electronic device including the touch panel system 1 is not limited thereto.
  • a mobile terminal device such as a tablet
  • an information processing device such as a PC monitor, signage, an electronic blackboard, and an information display are also included in the electronic device including the touch panel system 1.
  • the touch panel controller (4) is a touch panel controller that drives the touch panel (2), and the touch panel includes a stylus pen (3) capable of transmitting and receiving information to and from the touch panel controller through wireless communication.
  • a synchronization signal generation unit (timing generator 14) that generates a synchronization signal for synchronizing the drive timing of the stylus pen with the drive timing of the touch panel, and the drive state of the touch panel
  • An information signal generation unit (19) for generating an information signal to be displayed, and the information signal is transmitted from the touch panel controller to the stylus pen following the synchronization signal.
  • the stylus pen can be operated in synchronization with the drive timing of the touch panel by supplying the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit from the touch panel controller to the stylus pen.
  • the information signal generated by the information signal generation unit is supplied from the touch panel controller to the stylus pen, so that the stylus pen can recognize the driving state of the touch panel.
  • the operation of detecting the information signal by the stylus pen is triggered by the detection of the synchronization signal by the stylus pen.
  • the stylus pen can detect the information signal at an appropriate timing.
  • transmission of information from the touch panel controller to the stylus pen is performed by wireless communication. Therefore, the driving of the stylus pen can be suitably controlled without connecting the touch panel controller and the stylus pen with a cable.
  • the touch panel includes a first signal line (horizontal signal lines HL 0 to HL K-1 ) and a first signal line to be driven by the touch panel controller.
  • Two signal lines (vertical signal lines VL 0 to VL L-1 ) are provided to be switchable, and the information signal is driven by either the first signal line or the second signal line. It is preferable that the signal indicates.
  • the stylus pen can recognize the switching of the driving state of the touch panel by giving an information signal to the stylus pen. Therefore, there is an effect that the driving state of the stylus pen 3 can be set according to the switching of the driving state of the touch panel controller.
  • the information signal is preferably Manchester encoded.
  • the information signal can be suitably transmitted by wireless communication.
  • the information signal is preferably a signal of 3 bits or more having the same value of each bit.
  • the information signal generation unit further generates an error correction signal for correcting an error in the information signal. Is preferred.
  • a stylus pen is a stylus pen that gives an input operation to a touch panel, the touch panel is driven by a touch panel controller, and the stylus pen is connected to the touch panel controller by wireless communication.
  • a synchronization signal detection unit (synchronization signal detection circuit 36) for detecting a synchronization signal for synchronizing the driving timing of the stylus pen with the driving timing of the touch panel, and the driving state of the touch panel can be transmitted and received.
  • An information signal detecting unit (information signal receiving circuit 39) for detecting an information signal to be displayed, wherein the synchronization signal and the information signal are generated by the touch panel controller, and the information signal follows the synchronization signal. And the touch panel controller It is transmitted to the stylus.
  • the synchronization signal and the information signal generated by the touch panel controller can be detected by the stylus pen by providing the synchronization signal detection unit and the information signal detection unit in the stylus pen.
  • the driving of the stylus pen is suitably controlled without connecting the touch panel controller and the stylus pen with a cable in the same manner as described for the touch panel controller according to one aspect of the present invention. There is an effect that can be.
  • the information signal detection unit has a function of correcting an error in the information signal.
  • the integrated circuit according to the eighth aspect of the present invention includes the touch panel controller according to any one of the first to fifth aspects.
  • the touch panel controller according to one aspect of the present invention can be realized by an integrated circuit.
  • the touch panel system (1) provides an input operation to the touch panel controller according to any one of the first to fifth aspects, the touch panel driven by the touch panel controller, and the touch panel. And a stylus pen capable of transmitting and receiving information to and from the touch panel controller by wireless communication.
  • the stylus pen detects a synchronization signal and detects the information signal. And an information signal detector.
  • the touch panel system including the touch panel controller, the stylus pen, and the touch panel according to one aspect of the present invention can be realized.
  • the electronic device (mobile phone 60) according to aspect 10 of the present invention includes the touch panel system according to aspect 9 described above.
  • the electronic device including the touch panel system according to one aspect of the present invention can be realized.
  • the present invention can also be expressed as follows.
  • a touch panel system includes a touch panel having a capacitance, a touch pen, and a touch panel controller that are formed at intersections of a plurality of first signal lines and a plurality of second signal lines, respectively.
  • the touch panel controller drives a plurality of first signal lines in the first signal line driving period to output a charge signal based on each capacitance from each second signal line, and a plurality of second signal lines in the second signal line driving period.
  • a touch panel system that detects a touch position based on a change, wherein the touch pen is an electronic pen that can input and output signals.
  • the touch panel controller includes: a synchronization signal transmitting unit configured to transmit a synchronization signal to the electronic pen in each synchronization signal transmission period immediately before the first signal line driving period and immediately before the second signal line driving period; An information signal transmission unit that transmits an information signal to the electronic pen in an information signal transmission period immediately after the synchronization signal transmission period, and the synchronization signal transmission unit is Manchester encoded with periodicity in the synchronization signal transmission period.
  • the information signal transmission unit transmits an arbitrary N-bit information signal that the touch panel controller wants to transmit to the electronic pen during the information signal transmission period to the electronic pen.
  • the electronic pen includes a synchronization signal detection unit that detects the synchronization signal and an information signal reception unit that receives the information signal.
  • the present invention can be used for a touch panel controller and a stylus pen.

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Abstract

 タッチパネルコントローラとスタイラスペンとが有線接続されていなくとも、スタイラスペンの駆動を好適に制御する。タッチパネル(2)は、タッチパネルコントローラ(4)によって駆動されており、かつ、無線通信によりタッチパネルコントローラ(4)との情報の送受信が可能なスタイラスペン(3)によって入力操作を与えることができる。タッチパネルコントローラ(10)は、スタイラスペン(3)の駆動タイミングを、タッチパネル(2)の駆動タイミングと同期させるための同期信号を生成するタイミングジェネレータ(14)と、タッチパネル(2)の駆動状態を示す情報信号を生成する情報信号生成部(19)と、を備えている。また、情報信号は、同期信号に後続して、タッチパネルコントローラ(4)からスタイラスペン(3)に伝送される。

Description

タッチパネルコントローラ、スタイラスペン、タッチパネルシステム、および電子機器
 本発明は、タッチパネルコントローラおよびスタイラスペンに関する。
 近年、電子機器への入力手段としてタッチパネルは欠かせない存在となっている。テレビ、モニタおよびホワイトボード等の比較的大型の機器から、スマートフォン、タブレット端末等の比較的小型の機器に到るまで、タッチパネルは入力手段として、一般的に用いられるようになっている。
 そして、タッチ位置に関する情報のみでなく、付加的な情報(例えば、ボタンが押されているかどうかの状態や筆圧等の情報)を与えることができる専用タッチペン(電子ペン,スタイラスペン)を備え、指のみでなく、専用のタッチペンでの入力を行うことができ、より精度高く、より多様な入力を実現できるタッチパネルシステムも多数提案されている。
 例えば、特許文献1には、複数の電子ペンや指によるタッチ操作が同時に行われる状態でも、各々のタッチ位置を正確に検出できるタッチパネルシステムについて開示されている。
 特許文献1のタッチパネルシステムは、送信部によって駆動信号及びペン同期信号が印加される複数の送信電極(第1信号線)と、受信部に応答信号を出力する複数の受信電極(第2信号線)と、電子ペン(タッチペン)と、制御部とを備えている。電子ペンは、送信電極のペン同期信号を検出するのに応じてペン識別信号を受信電極に送出し、制御部は、送信部が送信電極に駆動信号及びペン同期信号を印加する駆動タイミングを制御するとともに、受信部が出力する検出データに基づいてタッチ位置を検出する。
 上記の構成によれば、電子ペンの駆動タイミングと、制御部が送信電極を駆動する駆動タイミングとを同期させることができ、ペン識別信号に基づいてタッチ操作を行った指示物を判別することができる。これにより、指によるタッチ操作と電子ペンを介したタッチ操作とを同時に検出することができる。
日本国特許公報「特開2012-22543号公報(2012年2月2日公開)」
 特許文献1に開示されているように、スタイラスペン(専用タッチペン)を備え、静電容量の変化を検出することによって指等のタッチ位置を検出するタッチパネルシステムにおいて、指によるタッチの検出と専用タッチペンによる信号の検出とを同じ仕組みで同時に検出できるようにするためには、スタイラスペンの駆動タイミングとタッチパネルを駆動するタッチパネルコントローラの駆動タイミングとは同期化される必要がある。
 さらに、スタイラスペン等の外部機器を併用するタッチパネルシステムにおいては、タッチパネルコントローラから外部機器の動作を制御するために、タッチパネルコントローラから外部機器に制御信号等の情報を送信する必要がある。
 しかしながら、特許文献1に開示されたタッチパネルシステムでは、タッチパネルコントローラからスタイラスペンへ情報を伝達する方法が無いという問題がある。
 このため、特許文献1に開示されたタッチパネルシステムでは、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとが有線(ケーブル)によって接続されていない場合には、スタイラスペンの駆動を好適に制御することができないという問題がある。
 本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとが有線接続されていなくとも、スタイラスペンの駆動を好適に制御することが可能なタッチパネルコントローラを提供することである。
 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コントローラは、タッチパネルを駆動するタッチパネルコントローラであって、上記タッチパネルには、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能なスタイラスペンによって入力操作を与えることができ、上記スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を生成する情報信号生成部と、を備えており、上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送される。
 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スタイラスペンは、タッチパネルに入力操作を与えるスタイラスペンであって、上記タッチパネルは、タッチパネルコントローラによって駆動されており、上記スタイラスペンは、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能であり、当該スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を検出する同期信号検出部と、上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を検出する情報信号検出部と、を備えており、上記同期信号および上記情報信号は、上記タッチパネルコントローラによって生成され、上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送される。
 本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラによれば、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとが有線接続されていなくとも、スタイラスペンの駆動を好適に制御することができるという効果を奏する。
 また、本発明の一態様に係るスタイラスペンによっても、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラと同様の効果を奏する。
本発明の実施形態1に係るタッチパネルシステムの概略的な構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態1に係るタッチパネルシステムにおけるタッチパネルの構成を示す配線図である。 本発明の実施形態1に係るタッチパネルシステムにおけるスタイラスペンの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態2に係るタッチパネルシステムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態2に係るタッチパネルシステムにおけるタッチパネルの構成を示す配線図である。 本発明の実施形態2に係るタッチパネルシステムにおけるマルチプレクサの構成を示す回路図である。 (a)および(b)は、本発明の実施形態2に係るタッチパネルシステムにおける各駆動状態を概略的に示す図である。 (a)は、マンチェスタ符号化された3ビットの情報信号「000」を例示する図であり、(b)は、マンチェスタ符号化された3ビットの情報信号「111」を例示する図である。 本発明の実施形態2に係るタッチパネルシステムにおける、タッチパネルコントローラの駆動動作とスタイラスペンの駆動動作との対応関係を示す図である。 本発明の実施形態3に係る携帯電話機の構成を示す機能ブロック図である。
 〔実施形態1〕
 本発明の実施形態1について、図1~図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。
 (タッチパネルシステム1)
 図1は、本実施形態のタッチパネルシステム1の概略的な構成を示す機能ブロック図である。タッチパネルシステム1は、タッチパネル2と、スタイラスペン3と、タッチパネルコントローラ4とを備えている。
 タッチパネルシステム1において、スタイラスペン3は、ユーザによるタッチパネル2に対する入力操作を行うために設けられている。また、タッチパネルコントローラ4は、タッチパネル2およびスタイラスペン3を駆動する。
 タッチパネル2は、スタイラスペン3を把持したユーザが、手を着けることができる程度の大きさを有していることが好ましいが、スマートフォン等に使用される程度の大きさであってもよい。
 なお、スタイラスペン3は、タッチパネル2に接触させるための導電体を含んだタッチペンである。さらに、スタイラスペン3は、各種の信号を入出力する機能を有している。なお、スタイラスペンの詳細な構成については後述する(図3を参照)。
 スタイラスペン3は、タッチパネルコントローラ4が仮想的なドライブラインDLを駆動する駆動信号(波形)と同じ駆動信号によって、スタイラスペン3のペン先部31を駆動させる。
 そして、タッチパネル2のタッチ面上の静電容量を変化させ、各々のセンスラインSL~SLh-1を介して、当該静電容量の変化を検出し、ユーザによってスタイラスペン3に設けられたボタンが押されているかどうかの状態や筆圧等の付加的な情報を、タッチパネルコントローラ4が検出するように構成されている。
 また、タッチパネル2に接続されているドライブラインDL~DLv-1に与えられる駆動信号以外のものであれば、スタイラスペンの駆動信号は、必ずしも仮想的なドライブラインDLに対応するものでなくともよい。例えば、仮想的なドライブラインDLv+2以降に対応する同期信号が、スタイラスペンの駆動信号として用いられてもよい。
 スタイラスペン3には、同期信号検出回路36(同期信号検出部)が設けられており、タッチパネルコントローラ4のタイミングジェネレータ14(同期信号生成部)において生成された同期信号(同期波形)を検出(受信)することができる。
 (タッチパネル2)
 図2は、タッチパネル2の構成を示す配線図である。タッチパネル2には、(i)水平方向に沿って互いに平行に配置されたv本(vは、v≧0を満たす整数)のドライブラインDL~DLv-1と、(ii)垂直方向に沿って互いに平行に配置されたh本(hは、h≧0を満たす整数)のセンスラインSL~SLh-1が平行に設けられている。
 そして、ドライブラインDL~DLv-1とセンスラインSL~SLh-1との各交点には、v×h個の静電容量C00~Cv-1h-1が発生する。ここで、ドライブラインDL(pは、0≦p≦v-1を満たす整数)とセンスラインSL(qは、0≦q≦h-1を満たす整数)との交点に発生する静電容量を、静電容量Cpqとして表す。
 また、図2では、ドライブラインDL~DLv-1とセンスラインSL~SLh-1とが互いに垂直に交差している構成が例示されている。しかしながら、ドライブラインDL~DLv-1とセンスラインSL~SLh-1とは、必ずしも垂直に交差している必要はなく、互いに交差するように設けられていればよい。
 なお、vとhとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施形態では、v≦hである場合を例示して説明を行う。
 (タッチパネルコントローラ4)
 以下、図1を参照し、タッチパネルコントローラ4の構成について説明する。タッチパネルコントローラ4は、ドライバ12、センスアンプ13、タイミングジェネレータ14、AD(Analog-Digital)変換器15、容量分布計算部16、タッチ認識部17、ペン位置検出部18、および情報信号生成部19を備えている。
 ドライバ12には、v本のドライブラインDL~DLv-1が接続されている。ドライバ12は、ドライブラインDL~DLv-1に電圧を印加する。
 センスアンプ13には、h本のセンスラインSL~SLh-1が接続されている。センスアンプ13はドライブラインDL~DLv-1の駆動時に、センスラインSL~SLh-1から、線形和信号を読み出す。そして、センスアンプ13は、線形和信号を、AD変換器15に供給する。
 なお、線形和信号とは、(i)タッチパネル2の各静電容量C00~Cv-1h-1に対応する当初の電荷を示す信号と、(ii)タッチ時におけるスタイラスペン3とセンスラインSL~SLh-1のそれぞれとの間の静電容量に対応するタッチ時の電荷を示す信号との、それぞれに対応する信号である。
 ドライブラインDL~DLv-1の駆動期間において、各静電容量に対応する電荷を検出している時に、スタイラスペン3をタッチパネル2の所定の位置に近づけると、当該位置の静電容量が変化する。
 従って、その変化した静電容量を線形和信号として検出することができる。なお、通常のタッチパネル2は、スタイラスペン3をタッチパネル2の所定の位置に近づけると、当該位置の静電容量は増加するように構成されている。
 タイミングジェネレータ14は、ドライバ12の動作を規定する信号、センスアンプ13の動作を規定する信号、およびAD変換器15の動作を規定する信号を生成し、ドライバ12、センスアンプ13、およびAD変換器15にそれぞれ供給する。
 また、タイミングジェネレータ14は同期信号を生成し、タッチパネルコントローラ4に与える。なお、本実施形態の同期信号は、周期性を有するマンチェスタ符号化された疑似不規則化系列から成る波形である。
 タッチパネルコントローラ4は、当該同期信号を用いて、ドライブラインDL~DLv-1を駆動する。
 AD変換器15は、センスアンプ13から与えられた線形和信号をAD変換し、容量分布計算部16に供給する。
 容量分布計算部16は、線形和信号および駆動に基づいた符号系列に基づいて、(i)タッチパネル2上の静電容量の分布、および、(ii)スタイラスペン3とセンスラインSL~SLh-1のそれぞれとの間の静電容量の分布を計算する。
 そして、容量分布計算部16は、タッチパネル2上の静電容量の分布をタッチ認識部17に供給する。また、容量分布計算部16は、スタイラスペン3とセンスラインSL~SLh-1のそれぞれとの間の静電容量の分布を、ペン位置検出部18に供給する。
 タッチ認識部17は、容量分布計算部16から供給されたタッチパネル2上の静電容量の分布に基づいて、タッチパネル2上のタッチ位置(すなわち、スタイラスペン3によってタッチパネル2に対する入力操作が施された位置)を認識する。
 ペン位置検出部18は、スタイラスペン3とセンスラインSL~SLh-1のそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、ドライブラインDL~DLv-1に沿ったスタイラスペン3の位置を検出する。
 なお、情報信号生成部19の動作については、後述する。
 (スタイラスペン3)
 図3は、スタイラスペン3の構成を示す断面図である。以下、図3を参照して、スタイラスペン3の詳細な構成について説明する。
 なお、本実施形態では、筆圧センサ31dがスタイラスペン3に設けられている構成を例示して説明を行っている。しかしながら、筆圧センサ31dは、スタイラスペン3に必ずしも設けられなくともよい。
 スタイラスペン3のペン本体30には、ユーザによる把持が可能なように、略円筒状に形成された導電性の把持部30aが設けられている。また、ペン本体30の先端には、タッチ操作時にタッチパネル2に押し当てられるペン先部31が設けられている。
 ペン先部31は、ペン先カバー31a、ペン先軸31b、絶縁体31c、および筆圧センサ31dを有している。ペン先カバー31aは、絶縁性材料から成る。ペン先軸31bは導電性の材料(例えば、金属または導電性合成樹脂材)から成る。絶縁体31cは、ペン先カバー31aを軸方向に進出移動自在に保持する。
 筆圧センサ31dは、ペン先軸31bの奥側に設けられている。また、筆圧センサ31dは、例えば、半導体ピエゾ抵抗圧力センサから成り、ダイヤフラム(不図示)の表面に半導体ひずみゲージが形成されている。
 従って、タッチ操作時にペン先カバー31aがタッチパネル2に押し当てられると、ペン先カバー31aを介してペン先軸31bが押し込まれ、筆圧センサ31dのダイヤフラムの表面が押圧される。
 それゆえ、押圧されたダイヤフラムが変形することによって、ピエゾ抵抗効果に起因する電気抵抗の変化が発生する。筆圧センサ31dでは、当該電気抵抗の変化が、電気信号に変換される。これにより、スタイラスペン3における筆圧を検出できるようになっている。
 なお、筆圧検出の原理については、必ずしもピエゾ抵抗効果を利用したものに限らず、他の検出原理を採用することも可能である。
 さらに、ペン本体30の内部には、接続スイッチ32、制御回路33、第1動作切替スイッチ34a、第2動作切替スイッチ34b、センス回路35、同期信号検出回路36、タイミング調整回路37、ドライブ回路38、および情報信号受信回路39(情報信号検出部)が設けられている。
 なお、本実施形態では、接続スイッチ32がスタイラスペン3に設けられている構成を例示して説明を行っている。しかしながら、接続スイッチ32は、省略することも可能である。接続スイッチ32を省略する場合には、把持部30aは、例えば、基準電位(GND)に接続される。
 接続スイッチ32は、FET(Field Effect Transistor,電界効果トランジスタ)等からなる電子スイッチである。接続スイッチ32における、オン/オフの切り替えの動作は、制御回路33によって制御される。
 接続スイッチ32がオフの場合には、ペン先軸31bは、把持部30aと電気的に遮断されている。この場合、ペン先部31の静電容量は極めて小さいため、ペン先カバー31aをタッチパネル2に近接させても、タッチパネルシステム1において、スタイラスペン3はタッチパネル2の同期信号の取得に困難を伴うことがある。
 他方、接続スイッチ32がオンの場合には、ペン先軸31bは、把持部30aと電気的に接続される。そして、人体は、把持部30aを介してペン先軸31bと電気的に接続される。
 この場合、人体は比較的大きな静電容量を有するため、スタイラスペン3がタッチパネル2に近接または接触すると、スタイラスペン3はタッチパネル2の同期信号の取得が容易になる。
 また、スタイラスペン3には、例えばプッシュ式の第1操作スイッチ39aと第2操作スイッチ39bとが設けられている。
 第1操作スイッチ39aおよび第2操作スイッチ39bを押下して操作することによって、第1操作スイッチ39aおよび第2操作スイッチ39bのそれぞれに割り当てられた機能を、制御回路33を介して実行させることができる。
 第1操作スイッチ39aに割り当てられた機能としては、例えば消しゴム機能を挙げることができ、この消しゴム機能のオン・オフを第1操作スイッチ39aによって行うことが可能である。
 また、第2操作スイッチ39bに割り当てられた機能としては、例えばマウスの右クリック機能を挙げることができ、このマウスの右クリック機能のオン・オフを第2操作スイッチ39bによって行うことが可能である。
 なお、消しゴム機能およびマウスの右クリック機能は一例であり、消しゴム機能およびマウスの右クリック機能に限らない。また、さらに他の操作スイッチをスタイラスペン3に設け、その他の機能を付加することも可能である。
 (スタイラスペン3とタッチパネルコントローラ4との間での信号の送受信)
 タッチパネルシステム1において、スタイラスペン3は、無線によってタッチパネルコントローラ4と信号の送受信を行っている。
 また、スタイラスペン3では、ドライブ回路38によって、ペン先部31が駆動される。ドライブ回路38は、タッチパネルコントローラ4のドライバ12と同様の駆動回路である。
 ところで、ドライバ12によるドライブラインDL~DLv-1の駆動は、タイミングジェネレータ14にて生成される駆動タイミングに基づいている。
 このため、スタイラスペン3とタッチパネルコントローラ4との間の信号の送受信を好適に行うためには、スタイラスペン3においても、ドライバ12がドライブラインDL~DLv-1を駆動するタイミングに同期をとって、ドライブ回路38による駆動が行われる必要がある。
 そこで、スタイラスペン3では、センス回路35、同期信号検出回路36、およびタイミング調整回路37が設けられている。
 センス回路35は、タッチパネルコントローラ4から、タイミングジェネレータ14において生成された同期信号を含んだ信号(波形)を取得する。なお、当該信号の中には、後述する情報信号が含まれている。同期信号検出回路36は、当該信号の中から、同期信号を検出する。
 タイミング調整回路37は、同期信号検出回路36において検出された同期信号を参照し、ペン同期信号を生成する。これにより、ペン同期信号のタイミングを、タイミングジェネレータ14において生成された同期信号のタイミングに一致させることができる。
 そして、当該ペン同期信号がドライブ回路38に与えられることにより、ドライブ回路38は、ドライバ12がドライブラインDL~DLv-1を駆動するタイミングに同期をとって、ペン先部31を駆動することができる。
 (情報信号生成部19の動作)
 ところで、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3の動作を好適に制御するためには、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3に制御信号等の情報を送信する必要がある。
 例えば、タッチパネル2の駆動状態を示す情報を、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3に制御信号として送信することにより、タッチパネル2の駆動状態に応じてスタイラスペン3を好適に制御することができる。当該制御信号は、情報信号(情報波形)と称されてもよい。
 情報信号は、例えば、タッチパネル2の駆動状態がアクティブ状態であるかアイドル状態であるか(すなわち、タッチパネル2が駆動されているか否か)を示す信号であってよい。
 そこで、タッチパネルコントローラ4には、タッチパネル2の駆動状態を示す情報信号を生成する情報信号生成部19が設けられている。また、スタイラスペン3には、当該情報信号を受信する情報信号受信回路39が設けられている。
 はじめに、情報信号生成部19の動作について説明する。情報信号生成部19は、タイミングジェネレータ14が生成したドライバ12の動作を規定する信号を参照し、タッチパネル2の駆動状態がアクティブ状態であるかアイドル状態であるかを認識する。そして、情報信号生成部19は、当該認識結果に基づいて、情報信号を生成する。
 情報信号は、デジタル信号として表されてよい。例えば、情報信号は、(i)アクティブ状態を示す場合には信号「0」として、また、(ii)アイドル状態を示す場合には信号「1」として、それぞれ表されてよい。
 本実施形態では、情報信号は、上述の同期信号と同様に、マンチェスタ符号化されている。例えば、信号「0」を、波形のHigh→Lowに対応させ、信号「1」を、波形のLow→Highに対応させればよい(後述の図8を参照)。
 情報信号にマンチェスタ符号化を施すことにより、情報信号がHighまたはLowの状態のまま長時間維持されることを防止することができる。これにより、情報信号の直流成分を低減することができ、情報信号を無線通信によって好適に伝送することができる。
 しかしながら、情報信号の符号化方式は、マンチェスタ符号化方式に限定される必要はなく、公知の符号化方式が用いられてよい。例えば、RZ(Return to Zero)方式、NRZ(Non Return to Zero)方式、NRZI(Non Return to Zero Inversion)方式、AMI符号(Alternate Mark Inversion code)方式、CMI符号(Code Mark Inversion code)方式等の符号化方式が用いられてよい。
 なお、情報信号は、1ビットであってもよい。しかしながら、情報信号のエラー訂正を行うためには、情報信号は各ビットの値が等しい多ビットの信号であることが好ましい。本実施形態では、情報信号を3ビットとする。
 このため、情報信号は、例えば、(i)アクティブ状態を示す場合には信号「000」として、また、(ii)アイドル状態を示す場合には信号「111」として、それぞれ表される。
 なお、情報信号のビット数は、特に3ビットに限定されない。情報信号は、Nビット(N≧1)であればよく、Nの値は、タッチパネルシステム1の設計者によって適宜決定されてよい。
 情報信号生成部19において生成された情報信号は、上述の同期信号と同様にして、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3へ伝送される。なお、情報信号は、同期信号に後続して、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3に伝送される。
 (情報信号受信回路39の動作)
 続いて、スタイラスペン3側の動作について説明を行う。情報信号受信回路39は、同期信号検出回路36が同期信号を検出したことをトリガとして、情報信号を受信する動作を開始する。これにより、情報信号受信回路39は、同期信号に後続する情報信号を、適切なタイミングによって受信することができる。
 また、情報信号が多ビットである場合には、情報信号受信回路39にエラー訂正の機能を設けてもよい。例えば、情報信号受信回路39は、情報信号の各ビットの多数決を取ることによって、情報信号のエラー訂正を行ってもよい。
 但し、情報信号が1ビットである場合には、情報信号受信回路39にエラー訂正の機能を設けなくともよい。なお、多数決による情報信号のエラー訂正を行うためには、情報信号のビット数は、N≧3とすることが好ましい。
 情報信号受信回路39は、受信した情報信号を、タイミング調整回路37に与える。タイミング調整回路37は、情報信号を参照し、タッチパネル2の駆動状態に対応するペン同期信号を生成する。
 これにより、ドライブ回路38は、タッチパネル2がアクティブ状態またはアイドル状態のいずれによって駆動されるかを認識し、タッチパネル2の駆動状態に対応した駆動信号を生成することができる。
 (タッチパネルシステム1の効果)
 本実施形態のタッチパネルシステム1では、タッチパネルコントローラ4に情報信号生成部19が設けられるとともに、スタイラスペン3に情報信号受信回路39が設けられている。
 従って、タッチパネルコントローラ4とスタイラスペン3とをケーブルによって接続することなく、タッチパネルコントローラ4からスタイラスペン3に情報信号を伝送することができる。
 本実施形態の情報信号は、例えば、タッチパネル2の駆動状態がアクティブ状態またはアイドル状態のいずれであるかを示す信号である。このため、スタイラスペン3に情報信号を与えることによって、スタイラスペン3の駆動状態を、タッチパネル2の駆動状態に応じたものに設定することができる。
 このように、本実施形態のタッチパネルシステム1によれば、タッチパネルコントローラ4とスタイラスペン3とをケーブルによって接続することなく、スタイラスペン3の駆動を好適に制御することができるという効果を奏する。
 〔実施形態2〕
 本発明の他の実施形態について、図4~図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。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。
 (タッチパネルシステム100)
 図4は、本実施形態のタッチパネルシステム100の構成を示す機能ブロック図である。タッチパネルシステム100はタッチパネル20と、スタイラスペン3と、タッチパネルコントローラ10とを備えている。
 すなわち、本実施形態のタッチパネルシステム100は、実施形態1のタッチパネルシステム1において、(i)タッチパネル2をタッチパネル20に、タッチパネルコントローラ4をタッチパネルコントローラ10に、それぞれ置き換えることによって実現される構成である。
 (タッチパネル20)
 図5は、タッチパネル20の構成を示す配線図である。タッチパネル20には、(i)水平方向に沿って互いに平行に配置されたK本(Kは、K≧0を満たす整数)の水平信号線HL~HLK-1(第1信号線)と、(ii)垂直方向に沿って互いに平行に配置されたL本(Lは、L≧0を満たす整数)の垂直信号線VL~VLL-1(第2信号線)とが設けられている。
 タッチパネル20には、水平信号線HL~HLK-1と垂直信号線VL~VLL-1との各交点において、(K×L)個の静電容量C00~CK-1L-1が発生する。なお、KとLとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施形態では、K≦Lである場合を例示して説明を行う。
 また、水平信号線HL~HLK-1と垂直信号線VL~VLL-1とは、必ずしも垂直に交差している必要はなく、互いに交差するように設けられていればよい。
 (タッチパネルコントローラ10)
 以下、図4を参照し、タッチパネルコントローラ10の構成について説明する。タッチパネルコントローラ10は、マルチプレクサ11、ドライバ22、センスアンプ23、タイミングジェネレータ24(同期信号生成部)、AD変換器15、容量分布計算部16、タッチ認識部17、ペン位置検出部18、および情報信号生成部19を備えている。
 本実施形態のタッチパネルコントローラ10では、マルチプレクサ11が設けられることにより、以下に示すように、ドライブされる対象(または、センスされる対象)となる信号線の切り替えを行うことが可能となる。以下、信号線の切り替えについて関連する各部材についてのみ、説明を行う。
 ドライバ22には、v本(vは、0≦v≦L,Kを満たす整数)のドライブラインDL~DLv-1が接続されている。ドライバ22は、タッチパネル20の水平信号線HL~HLK-1または垂直信号線VL~VLL-1の駆動に対応して、ドライブラインDL~DLv-1に電圧を印加する。
 センスアンプ23には、h本(hは、0≦h≦L,Kを満たす整数)のセンスラインSL~SLh-1が接続されている。センスアンプ23は、第1信号線駆動期間における水平信号線HL~HLK-1の駆動時に、センスラインSL~SLh-1から、第1線形和信号を読み出す。そして、センスアンプ23は、第1線形和信号を、AD変換器15に供給する。
 なお、第1線形和信号とは、(i)タッチパネル20の各静電容量C00~CK-1L-1に対応する当初の電荷を示す信号と、(ii)タッチ時におけるスタイラスペン3と垂直信号線VL~VLL-1のそれぞれとの間の静電容量に対応するタッチ時の電荷を示す信号(第1ペン電荷信号)との、それぞれに対応する信号である。
 また、センスアンプ23は、第2信号線駆動期間における垂直信号線VL~VLL-1の駆動時に、センスラインSL~SLh-1から、第2線形和信号を読み出す。そして、センスアンプ23は、第2線形和信号を、AD変換器15に供給する。
 なお、第2線形和信号とは、(i)タッチパネル20の各静電容量C00~CK-1L-1に対応する当初の電荷を示す信号と、(ii)タッチ時におけるスタイラスペン3と水平信号線HL~HLK-1のそれぞれとの間の静電容量に対応するタッチ時の電荷を示す信号(第2ペン電荷信号)との、それぞれに対応する信号である。
 AD変換器15は、第1信号線駆動期間において、センスアンプ23から与えられた第1線形和信号をAD変換し、容量分布計算部16に供給する。また、センスアンプ23から与えられた第2線形和信号をAD変換し、容量分布計算部16に供給する。
 容量分布計算部16は、第1線形和信号、第2線形和信号、および駆動に基づいた符号系列に基づいて、(i)タッチパネル20上の静電容量の分布、(ii)スタイラスペン3と垂直信号線VL~VLL-1のそれぞれとの間の静電容量の分布、および(iii)スタイラスペン3と水平信号線HL~HLK-1のそれぞれとの間の静電容量の分布を計算する。
 ペン位置検出部18は、スタイラスペン3と垂直信号線VL~VLL-1のそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、水平信号線HL~HLK-1に沿ったスタイラスペン3の位置を検出する。
 また、ペン位置検出部18は、スタイラスペン3とK本の水平信号線HL~HLK-1のそれぞれとの間の静電容量の分布に基づいて、垂直信号線VL~VLL-1に沿ったスタイラスペン3の位置を検出する。
 マルチプレクサ11は、複数の入力と複数の出力との接続を互いに切り替える接続切替回路である。以下、図6を参照して、マルチプレクサ11の構成について説明する。図6は、マルチプレクサ11の構成を示す回路図である。
 マルチプレクサ11は、(i)水平信号線HL~HLK-1をドライブラインDL~DLv-1に接続し、垂直信号線VL~VLL-1をセンスラインSL~SLh-1に接続する第1接続状態と、(ii)水平信号線HL~HLL-1をセンスラインSL~SLh-1に接続し、垂直信号線VL~VLK-1をドライブラインDL~DLv-1に接続する第2接続状態とを切り替える。
 また、マルチプレクサ11は、制御線CLを介して、タイミングジェネレータ24と接続されている。マルチプレクサ11における第1接続状態と第2接続状態との切り替えの動作は、制御線CLを介してタイミングジェネレータ24から与えられる制御信号によって制御される。
 例えば、制御信号がLow(低)である場合には、マルチプレクサ11は第1接続状態を実現する。この場合、水平信号線HL~HLK-1はドライブラインDL~DLv-1に接続されるとともに、垂直信号線VL~VLL-1はセンスラインSL~SLh-1に接続される。
 従って、第1接続状態では、v本の水平信号線HL~HLv-1がドライブされる対象となり、h本の垂直信号線VL~VLh-1がセンスされる対象となることが理解される。
 他方、制御信号がHigh(高)である場合には、マルチプレクサ11は第2接続状態を実現する。この場合、水平信号線HL~HLK-1はセンスラインSL~SLh-1に接続されるとともに、垂直信号線VL~VLL-1はドライブラインDL~DLv-1に接続される。
 従って、第2接続状態では、h本の垂直信号線VL~VLh-1がドライブされる対象となり、v本の水平信号線HL~HLv-1がセンスされる対象となることが理解される。
 (本実施形態における情報信号の具体例)
 上述したように、タッチパネルシステム100では、タッチパネル20の接続状態(第1接続状態および第2接続状態)は、マルチプレクサ11によって切り替えられる。
 以降、第1接続状態におけるタッチパネル20の駆動状態(すなわち、v本の水平信号線HL~HLv-1がドライブされ、h本の垂直信号線VL~VLh-1がセンスされる状態)を、駆動状態1と称する。
 図7の(a)は、駆動状態1におけるタッチパネルシステム100の動作の状態を概略的に示す図である。
 駆動状態1において、ドライブされているv本の水平信号線HL~HLv-1のそれぞれに与えられる信号を、駆動信号D~Dv-1として表す。そして、h本の垂直信号線VL~VLh-1からセンスされる信号を、センス信号S~Sh-1として表す。
 駆動状態1において、ドライバ22は、駆動信号D~Dv-1を生成する。他方、ドライブ回路38は、ペン先部31を駆動する駆動信号として、駆動信号D(iは、i≧vを満たす整数)を生成する。
 他方、第2接続状態におけるタッチパネル20の駆動状態(すなわち、h本の垂直信号線VL~VLh-1がドライブされ、v本の水平信号線HL~HLv-1がセンスされる状態)を、駆動状態2と称する。
 図7の(b)は、駆動状態2におけるタッチパネルシステム100の動作の状態を概略的に示す図である。
 駆動状態2において、ドライブされているh本の垂直信号線VL~VLh-1のそれぞれに与えられる信号を、駆動信号D’~D’h-1として表す。そして、v本の水平信号線HL~HLv-1からセンスされる信号を、センス信号S’~S’v-1として表す。
 また、駆動状態2において、ドライバ22は、駆動信号D’~D’h-1を生成する。他方、ドライブ回路38は、ペン先部31を駆動する駆動信号として、駆動信号D’(iは、j≧hを満たす整数)を生成する。
 このように、ドライブ回路38は、(i)駆動状態1において駆動信号Dを生成し、(ii)駆動状態2において駆動信号D’を生成する。
 このため、タッチパネル20の駆動状態が駆動状態1または駆動状態2のいずれであるかを示す情報を、タッチパネルコントローラ10からスタイラスペン3に伝送する必要がある。
 そこで、本実施形態では、タッチパネル20が駆動状態1または駆動状態2のいずれによって駆動されるかを示す信号を、情報信号とする。実施形態1と同様に、当該情報信号は、情報信号生成部19において生成される。また、当該情報信号は、情報信号受信回路39によって検出される。
 本実施形態において、情報信号生成部19は、タイミングジェネレータ24が生成したドライバ22の動作を規定する信号を参照し、タッチパネル20が駆動状態1または駆動状態2のいずれによって駆動されるかを認識する。そして、情報信号生成部19は、当該認識結果に基づいて、情報信号を生成する。
 本実施形態の情報信号は、例えば、(i)駆動状態1を示す場合には信号「0」として、また、(ii)駆動状態2を示す場合には信号「1」として、それぞれ表されてよい。なお、実施形態1と同様に、情報信号はマンチェスタ符号化されてよい。
 具体的には、本実施形態の情報信号は、(i)駆動状態1を示す場合には信号「000」として、また、(ii)駆動状態2を示す場合には信号「111」として、それぞれ表される。
 図8の(a)には、駆動状態1を示すマンチェスタ符号化された3ビットの情報信号「000」が、図8の(b)には、駆動状態2であることを示すマンチェスタ符号化された3ビットの情報信号「111」が、それぞれ例示されている。
 本実施形態において、タイミング調整回路37は、情報信号受信回路39において受信された情報信号を参照し、駆動信号Dまたは駆動信号D’に対応するペン同期信号を生成する。
 これにより、ドライブ回路38は、タッチパネル20が駆動状態1または駆動状態2のいずれによって駆動されるかを認識し、駆動信号Dまたは駆動信号D’を生成することができる。
 それゆえ、スタイラスペン3とタッチパネルコントローラ10との間の信号の送受信を好適に行うことが可能となる。
 (タッチパネルコントローラ10およびスタイラスペン3の駆動動作の対応関係)
 図9は、タッチパネルコントローラ10の駆動動作と、スタイラスペン3の駆動動作との対応関係を示す図である。
 図9に示されているように、スタイラスペン3の駆動動作は、(i)同期信号検出期間、(ii)情報信号受信期間、および(iii)駆動モード期間の3つの期間の繰り返しによって構成されている。
 はじめに、同期信号検出期間は、第1動作切替スイッチ34aをオンにし、かつ、第2動作切替スイッチ34bをオフにして、センス回路35および同期信号検出回路36によって、タッチパネルコントローラ10からの同期信号を検出する期間である。
 同期信号検出期間は、同期信号を表すビットパターンを検出するための待ち期間であり、ペン先部31のドライブを切り、ペン先部31に与えられる信号波形から同期信号パターンが検出される期間であると理解されてよい。
 同期信号検出期間では、ドライブラインは、全て同じ波形によってドライブされる。波形のパターンは、例えばM系列等の、自己相関特性があるパターンが含まれているものが使用されてよい。
 次に、情報信号受信期間は、タッチパネルコントローラ10からの情報信号がスタイラスペン3の情報信号受信回路39に伝送される期間である。情報信号受信期間は、ペン先部31のドライブを切り、ペン先部31に与えられる信号波形から情報信号パターンが受信される期間であると理解されてよい。
 情報信号受信期間では、ドライブラインは、全て同じ波形によってドライブされる。波形のパターンは、同期信号検出期間と同様に、例えばM系列等のパターンが含まれているものが使用されてよい。
 次に、駆動モード期間は、第1動作切替スイッチ34aをオフにし、かつ、第2動作切替スイッチ34bをオンにして、ドライブ回路38によってペン先部31を駆動する期間である。
 駆動モード期間は、タッチパネルコントローラ10の駆動タイミングに合わせて、駆動波形のエッジを微調整しながら、情報信号受信期間に受信した情報信号に基づいて生成された駆動信号DまたはD’によって、ペン先部31を駆動する期間であると理解されてよい。
 駆動モード期間では、ドライブ回路38は、タッチパネルコントローラ10の駆動タイミングに合わせて動作する。従って、スタイラスペン3において、同期信号および情報信号を検出することができた場合に、駆動信号DまたはD’によって、ペン先部31が駆動される。
 また、図9に示されているように、タッチパネルコントローラ10の駆動動作は、(i)ドライブラインを同じ波形によって駆動する期間、および(ii)ドライブラインとセンスラインとを切り替えて駆動する期間の2つの期間の繰り返しによって構成されている。
 はじめに、ドライブラインを同じ波形によって駆動する期間は、スタイラスペン3に同期信号を伝送する同期波形駆動期間と、スタイラスペン3に情報信号を伝送する情報波形駆動期間とを合わせた期間である。
 次に、ドライブラインとセンスラインとを切り替えて駆動する期間は、タッチパネル20の一面分のデータを得るための位置検出のための通常駆動期間である。
 具体的には、通常駆動期間では、スタイラスペン3によるタッチ位置を検出するために必要な波形(タッチ検出用波形)によってドライブラインを駆動し、かつ、センスラインをセンスする動作を繰り返す。
 なお、通常駆動期間におけるドライブラインの駆動方式は、逐次駆動であってもよいし、並列駆動であってもよい。なお、図8の(a)および(b)には、簡単のために逐次駆動の場合が例示されている。
 (タッチパネルシステム100の効果)
 本実施形態のタッチパネルシステム100における情報信号は、タッチパネル20が駆動状態1または駆動状態2のいずれによって駆動されるかを示す信号である。
 このため、スタイラスペン3に情報信号を与えることによって、スタイラスペン3の駆動状態を、タッチパネルコントローラ10の駆動状態の切り替え(駆動状態1と駆動状態2との切り替え)に応じたものに設定することができるという効果を奏する。
 〔変形例〕
 なお、上述の実施形態1および2では、情報信号を各ビットの値が等しいNビット(N≧3)の信号として、多数決による情報信号のエラー訂正を行う構成が例示されているが、情報信号のエラー訂正の方法は、多数決によるものに限定されなくともよい。
 例えば、情報信号生成部19は、情報信号に加えて、情報信号のエラー訂正を行うための誤り訂正信号を生成してもよい。この場合、情報信号受信回路39は、情報信号生成部19から、情報信号と誤り訂正信号とを受信する。
 従って、情報信号受信回路39は、誤り訂正信号を参照することによって、情報信号のエラー訂正を行うことができる。誤り訂正信号は、例えば、Nビットの情報信号の末尾に付加されたパリティビット(パリティ符号)であってよい。
 また、誤り訂正信号はパリティビットに限定されず、誤り検出訂正に用いられる公知の信号が用いられてよい。例えば、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号、ハミング符号、およびハッシュ関数等が、誤り訂正信号として用いられてよい。
 また、上述の実施形態1および2のタッチパネルコントローラ(タッチパネルコントローラ4および10)は、集積回路(Integrated Circuit,IC)によって実装されてもよい。従って、タッチパネルコントローラ4または10を含んだ集積回路も、本発明の技術的範囲に含まれる。
 また、上述の実施形態1および2では、静電容量方式のタッチパネル(タッチパネル2および20)を想定して説明を行っているが、本発明は、静電容量方式のタッチパネルに限定されない。本発明は、タッチパネルに設けられたセンサからの信号値をマトリクス状に読み取ることが可能な他の方式のタッチパネル(例えば、マトリクス状に分布した複数の電気抵抗値を読み取ることが可能な抵抗膜式のタッチパネル)に適用されてもよい。
 〔実施形態3〕
 本発明の他の実施の形態について図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。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。
 図10は、実施形態1のタッチパネルシステム1を含んだ電子機器の一例としての携帯電話機60(電子機器)の構成を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態では、携帯電話機60に実施形態1のタッチパネルシステム1が設けられた構成が例示されているが、実施形態2のタッチパネルシステム100が、携帯電話機60に設けられていてもよい。
 携帯電話機60は、タッチパネルシステム1、表示パネル61、操作キー62、スピーカ63、マイクロフォン64、カメラ65、CPU(Central Processing Unit)66、ROM(Read Only Memory)67、RAM(Random Access Memory)68、および表示制御回路69を備えている。携帯電話機60の各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
 上述したように、タッチパネルシステム1は、タッチパネル2、スタイラスペン3、およびタッチパネルコントローラ4を備えている。
 表示パネル61は、ROM67またはRAM68に格納されている画像を表示する。表示パネル61の動作は、表示制御回路69によって制御される。
 表示パネル61は、タッチパネル2に重ねられていてもよいし、タッチパネル2を内蔵していていてもよい。なお、タッチ認識部17により生成された、タッチパネル2上のタッチ位置を示すタッチ認識信号に、操作キー62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。
 操作キー62は、携帯電話機60のユーザによる入力操作を受け付ける。スピーカ63は、例えば、ROM67またはRAM68に記憶された音楽データ等に基づき、音声を出力する。
 マイクロフォン64は、ユーザからの音声の入力を受け付ける。携帯電話機60は、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(例えば、他の携帯電話機)にデジタル化された音声を送信する。
 カメラ65は、ユーザによる操作キー62への入力操作に応じて、被写体を撮影し、画像データを生成する。なお、画像データは、ROM67、RAM68、または外部メモリ(例えばメモリカード)に格納される。
 CPU66は、タッチパネルシステム1および携帯電話機60の動作を統括的に制御する。また、CPU66は、例えばROM67に格納された各種のプログラムを実行する。
 ROM67は、データを不揮発的に格納する。また、ROM67は、EPROM(Erasable Programmable ROM)またはフラッシュメモリ等の、書き込みおよび消去が可能なROMである。なお、図10には示されていないが、携帯電話機60が、有線によって他の電子機器と接続するためのインターフェイスを備える構成としてもよい。
 RAM68は、CPU66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62を介して入力されたデータを、揮発的に格納する。
 タッチパネルシステム1を備えた携帯電話機60もまた、実施形態1のタッチパネルシステム1と同様の効果を奏する。
 なお、本実施形態において、タッチパネルシステム1を備えた電子機器の一例としての携帯電話機60は、カメラ付き携帯電話機またはスマートフォン等であるが、タッチパネルシステム1を備えた電子機器はこれらに限定されない。例えば、タブレット等の携帯端末装置や、PCモニタ、サイネージ、電子黒板、およびインフォメーションディスプレイ等の情報処理装置もまた、タッチパネルシステム1を備えた電子機器に含まれる。
 〔まとめ〕
 本発明の態様1に係るタッチパネルコントローラ(4)は、タッチパネル(2)を駆動するタッチパネルコントローラであって、上記タッチパネルには、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能なスタイラスペン(3)によって入力操作を与えることができ、上記スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部(タイミングジェネレータ14)と、上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を生成する情報信号生成部(19)と、を備えており、上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送される。
 上記の構成によれば、同期信号生成部によって生成された同期信号をタッチパネルコントローラからスタイラスペンに与えることにより、スタイラスペンをタッチパネルの駆動タイミングと同期させて動作させることができる。
 そして、情報信号生成部によって生成された情報信号をタッチパネルコントローラからスタイラスペンに与えることにより、スタイラスペンにタッチパネルの駆動状態を認識させることができる。
 このため、情報信号を用いて、スタイラスペンの駆動状態を、タッチパネルコントローラの駆動状態に応じたものに設定することができる。
 また、情報信号は、同期信号に後続してタッチパネルコントローラからスタイラスペンに伝送されるため、スタイラスペンが同期信号を検出したことをトリガとして、スタイラスペンに情報信号を検出する動作を開始させることにより、スタイラスペンに情報信号を適切なタイミングによって検出させることができる。
 さらに、タッチパネルコントローラからスタイラスペンへの情報の伝送は、無線通信によって行われる。それゆえ、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとをケーブルによって接続することなく、スタイラスペンの駆動を好適に制御することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様2に係るタッチパネルコントローラは、上記態様1において、上記タッチパネルには、上記タッチパネルコントローラによる駆動の対象となる第1信号線(水平信号線HL~HLK-1)および第2信号線(垂直信号線VL~VLL-1)が切り替え可能であるように設けられており、上記情報信号は、上記第1信号線または上記第2信号線のいずれが駆動されるかを示す信号であることが好ましい。
 上記の構成によれば、スタイラスペンに情報信号を与えることにより、タッチパネルの駆動状態の切り替えをスタイラスペンに認識させることができる。それゆえ、スタイラスペン3の駆動状態を、タッチパネルコントローラの駆動状態の切り替えに応じたものに設定することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様3に係るタッチパネルコントローラは、上記態様1または2において、上記情報信号は、マンチェスタ符号化されていることが好ましい。
 上記の構成によれば、情報信号を無線通信によって好適に伝送することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様4に係るタッチパネルコントローラは、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記情報信号は、各ビットの値が等しい3ビット以上の信号であることが好ましい。
 上記の構成によれば、情報信号の各ビットの多数決を取ることによって、情報信号のエラー訂正を行うことが可能となるという効果を奏する。
 また、本発明の態様5に係るタッチパネルコントローラは、上記態様1から4のいずれか1つにおいて、上記情報信号生成部は、上記情報信号のエラーを訂正するための誤り訂正信号をさらに生成することが好ましい。
 上記の構成によれば、誤り訂正信号を参照することによって、情報信号のエラー訂正を行うことが可能となるという効果を奏する。
 また、本発明の態様6に係るスタイラスペンは、タッチパネルに入力操作を与えるスタイラスペンであって、上記タッチパネルは、タッチパネルコントローラによって駆動されており、上記スタイラスペンは、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能であり、当該スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を検出する同期信号検出部(同期信号検出回路36)と、上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を検出する情報信号検出部(情報信号受信回路39)と、を備えており、上記同期信号および上記情報信号は、上記タッチパネルコントローラによって生成され、上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送される。
 上記の構成によれば、スタイラスペンに同期信号検出部および情報信号検出部を設けることにより、タッチパネルコントローラによって生成された同期信号および情報信号を、スタイラスペンによって検出することができる。
 従って、上述のように、本発明の一態様に係るタッチパネルコンローラについて説明した場合と同様にして、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとをケーブルによって接続することなく、スタイラスペンの駆動を好適に制御することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様7に係るタッチパネルコントローラは、上記態様6において、上記情報信号検出部は、上記情報信号のエラーを訂正する機能を有していることが好ましい。
 上記の構成によれば、スタイラスペンによって情報信号のエラー訂正を行うことが可能となるという効果を奏する。
 また、本発明の態様8に係る集積回路は、上記態様1から5のいずれか1つに係るタッチパネルコントローラを含んでいることが好ましい。
 上記の構成によれば、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラを集積回路によって実現することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様9に係るタッチパネルシステム(1)は、上記態様1から5のいずれか1つに係るタッチパネルコントローラと、上記タッチパネルコントローラによって駆動されるタッチパネルと、上記タッチパネルに入力操作を与えることができ、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能であるスタイラスペンと、を備えており、上記スタイラスペンは、上記同期信号を検出する同期信号検出部と、上記情報信号を検出する情報信号検出部と、を備えていることが好ましい。
 上記の構成によれば、本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラ、スタイラスペン、およびタッチパネルを備えたタッチパネルシステムを実現することができるという効果を奏する。
 また、本発明の態様10に係る電子機器(携帯電話機60)は、上記態様9に係るタッチパネルシステムを含んでいることが好ましい。
 上記の構成によれば、本発明の一態様に係るタッチパネルシステムを含んだ電子機器を実現することができるという効果を奏する。
 〔付記事項〕
 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。
 なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
 すなわち、本発明の一態様に係るタッチパネルシステムは、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静電容量を有するタッチパネルとタッチペンとタッチパネルコントローラとを備え、上記タッチパネルコントローラは、第1信号線駆動期間において複数の第1信号線を駆動して各静電容量に基づく電荷信号を各第2信号線から出力させ、第2信号線駆動期間において複数の第2信号線を駆動して各静電容量に基づく電荷信号を各第1信号線から出力させる切り替え駆動を反復して行っているときに、タッチペンをタッチパネルにタッチさせることにより、タッチペンによる静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出するタッチパネルシステムであって、上記タッチペンは、信号を入出力できる電子ペンからなっており、上記タッチパネルコントローラは、上記第1信号線駆動期間の直前と第2信号線駆動期間の直前とのそれぞれの同期信号送信期間に上記電子ペンに同期信号を送信する同期信号送信部と、同期信号送信期間の直後の情報信号送信期間に電子ペンに情報信号を送信する情報信号送信部を備え、上記同期信号送信部は、上記同期信号送信期間に、周期性を有するマンチェスタ符号化された疑似不規則化系列にてなる波形の同期信号を電子ペンに送信し、情報信号送信部は情報信号送信期間にタッチパネルコントローラが電子ペンに伝送したい任意のNbitの情報信号を電子ペンに送信するとともに、上記電子ペンは、上記同期信号を検出する同期信号検出部と、情報信号を受信する情報信号受信部と、を備えている。
 本発明は、タッチパネルコントローラおよびスタイラスペンに利用することができる。
 1,100 タッチパネルシステム
 2,20 タッチパネル
 3 スタイラスペン
 4,10 タッチパネルコントローラ
 14,24 タイミングジェネレータ(同期信号生成部)
 19 情報信号生成部
 36 同期信号検出回路(同期信号検出部)
 39 情報信号受信回路(情報信号検出部)
 60 携帯電話機(電子機器)
 HL~HLK-1 水平信号線(第1信号線)
 VL~VLL-1 垂直信号線(第2信号線)

Claims (5)

  1.  タッチパネルを駆動するタッチパネルコントローラであって、
     上記タッチパネルには、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能なスタイラスペンによって入力操作を与えることができ、
     上記スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を生成する同期信号生成部と、
     上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を生成する情報信号生成部と、を備えており、
     上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送されることを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  2.  上記タッチパネルには、上記タッチパネルコントローラによる駆動の対象となる第1信号線および第2信号線が切り替え可能であるように設けられており、
     上記情報信号は、上記第1信号線または上記第2信号線のいずれが駆動されるかを示す信号であることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルコントローラ。
  3.  タッチパネルに入力操作を与えるスタイラスペンであって、
     上記タッチパネルは、タッチパネルコントローラによって駆動されており、
     上記スタイラスペンは、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能であり、
     当該スタイラスペンの駆動タイミングを、上記タッチパネルの駆動タイミングと同期させるための同期信号を検出する同期信号検出部と、
     上記タッチパネルの駆動状態を示す情報信号を検出する情報信号検出部と、を備えており、
     上記同期信号および上記情報信号は、上記タッチパネルコントローラによって生成され、
     上記情報信号は、上記同期信号に後続して、上記タッチパネルコントローラから上記スタイラスペンに伝送されることを特徴とするスタイラスペン。
  4.  請求項1または2に記載のタッチパネルコントローラと、
     上記タッチパネルコントローラによって駆動されるタッチパネルと、
     上記タッチパネルに入力操作を与えることができ、無線通信により上記タッチパネルコントローラとの情報の送受信が可能であるスタイラスペンと、を備えており、
     上記スタイラスペンは、上記同期信号を検出する同期信号検出部と、上記情報信号を検出する情報信号検出部と、を備えていることを特徴とするタッチパネルシステム。
  5.  請求項4に記載のタッチパネルシステムを含んでいることを特徴とする電子機器。
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