WO2016002371A1 - タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、およびスタイラスペン - Google Patents

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

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WO2016002371A1
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touch panel
signal
stylus pen
synchronization signal
preparation
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守 高谷
倫明 武田
貴弘 堅山
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シャープ株式会社
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    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel controller that outputs a synchronization signal captured by a stylus pen at a predetermined timing to the touch panel, a stylus pen that captures a synchronization signal of the touch panel at a predetermined timing, and a touch panel including the stylus pen, the touch panel controller, and the touch panel. It is about the system.
  • Touch panels have become indispensable as input means to electronic devices.
  • Touch panels are generally used as input means from relatively large devices such as televisions, monitors and whiteboards to relatively small devices such as smartphones and tablet terminals.
  • Patent Document 1 discloses a touch panel system that can accurately detect each touch position even when touch operations with a plurality of stylus 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. ), A stylus pen, and a control unit.
  • the stylus 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 a stylus 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 the stylus pen can be detected simultaneously.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2012-22543 (published on February 2, 2012)
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a mechanism for notifying the external device of the touch panel controller such as a stylus pen of the driving timing of the touch panel controller.
  • FIG. 11 shows a signal waveform output from the touch panel controller to drive lines D 0 to D n and a signal waveform D n + 1 for driving the pen tip of the stylus pen.
  • a synchronization waveform applied to the drive lines D 0 to D n is received during the synchronization period, and a change in the high state / low state is captured with respect to the received synchronization waveform. Detect a synchronous waveform. Then, the stylus pen sets a drive timing for driving the pen tip of the stylus pen using the detected synchronization waveform. Specifically, during the touch and pen input detection period, the drive signal is sequentially output to the drive lines D 0 to D n .
  • the drive signal of the drive line D n-1 is high ( from high) state to the timing of the low (low) state, so that the drive signal of the next drive line D n makes a transition from a low (low) state to the high (high) state.
  • the pen tip of the stylus pen is driven, for example, the capacitance of the touch panel is changed, the change in the capacitance is detected via each sense line, and the stylus by the user is detected.
  • the touch panel controller detects additional information such as whether or not a button provided on the pen is pressed and writing pressure.
  • FIG. 12 is a diagram showing a synchronization waveform received by the stylus pen depending on the position of the stylus pen with respect to the touch panel (distance between the stylus pen and the sensor surface of the touch panel).
  • FIG. 12A shows a synchronization waveform received by the stylus pen 103 when the stylus pen 103 is separated from the touch panel 102 by an appropriate distance or more.
  • the synchronization waveform received by the stylus pen 103 has no amplitude, and the change between the high state and the low state cannot be correctly captured. In such a case, the stylus pen 103 is The detection of the synchronization signal may fail.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a synchronization waveform received by the stylus pen 103 when the stylus pen 103 is at an appropriate distance from the touch panel 102. As shown in the figure, in such a case, a change in the high state / low state is relatively clearly shown in the synchronization waveform received by the stylus pen 103, and the stylus pen 103 Can easily detect the synchronization signal.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating a synchronization waveform received by the stylus pen 103 when the stylus pen 103 is closer to the touch panel 102 than an appropriate distance.
  • the synchronization waveform received by the stylus pen 103 is too strong, and the received synchronization waveform is crushed, resulting in a high state / low state.
  • the change in the (Low) state cannot be correctly captured, and the stylus pen 103 may fail to detect the synchronization signal.
  • the stylus pen can exist at any position with respect to the touch panel. However, as described above, the stylus pen is more than the appropriate distance from the touch panel or more than the appropriate distance. If it is close, the stylus pen cannot correctly capture the synchronization waveform, and there is a problem that the detection of the synchronization signal may fail.
  • the stylus pen fails to detect the synchronization signal, for example, in a stylus pen having a function of driving the pen tip at a predetermined timing, there is a problem that the timing for driving the pen tip cannot be set. .
  • An object of the present invention is to provide a touch panel controller, a touch panel system, and a stylus pen that can suppress the possibility that the stylus pen will fail to detect a synchronization signal.
  • the touch panel controller of the present invention is a touch panel controller that outputs a synchronization signal captured by the stylus pen at a predetermined timing to the touch panel, and adjusts reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen.
  • a preparation signal including a reference high state and a low state is generated, and the preparation signal is output to the touch panel prior to the timing of outputting the synchronization signal to the touch panel.
  • the touch panel controller generates a preparation signal including a high state and a low state, which is a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen, and outputs the synchronization signal to the touch panel. Prior to the timing, the preparation signal is output to the touch panel.
  • the stylus pen can use a preparation signal including a high state and a low state, which is a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal output from the touch panel controller, the stylus pen can detect the synchronization signal.
  • a touch panel controller that can suppress the possibility of failure can be realized.
  • a touch panel system of the present invention is a touch panel system including a stylus pen, a touch panel, and a touch panel controller that outputs a synchronization signal captured by the stylus pen at a predetermined timing to the touch panel.
  • the touch panel controller generates a preparation signal including a high state and a low state, and outputs the preparation signal to the touch panel before timing to output the synchronization signal to the touch panel.
  • the touch panel controller generates a preparation signal including a high state and a low state, and outputs the preparation signal to the touch panel prior to the timing of outputting the synchronization signal to the touch panel.
  • the stylus pen includes a synchronization signal reception adjustment circuit that adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal.
  • the stylus pen can adjust the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal.
  • a touch panel system capable of suppressing the possibility of failure in detection can be realized.
  • the stylus pen of the present invention is a stylus pen that takes in a synchronization signal of a touch panel at a predetermined timing in order to solve the above-described problem, receives a preparation signal at a timing earlier than the synchronization signal, and receives the prepared signal And a synchronization signal reception adjustment circuit for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal during the reception period of the preparation signal.
  • the synchronization signal reception that receives the preparation signal at a timing earlier than the synchronization signal and adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal during the preparation signal reception period based on the received preparation signal.
  • An adjustment circuit is provided.
  • the stylus pen can adjust the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal, the detection of the synchronization signal fails. It is possible to realize a stylus pen that can suppress the possibility of being lost.
  • a touch panel controller a touch panel system, and a stylus pen that can suppress the possibility that the stylus pen will fail to detect the synchronization signal.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a touch panel system according to a first embodiment.
  • 2 is a diagram showing a schematic circuit configuration of a touch panel provided in the touch panel system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the signal waveform output to a touch panel from the touch panel controller with which the touch panel system of Embodiment 1 was equipped, and the signal waveform which shows the drive timing which drives the pen tip of a stylus pen. It is a figure which shows the preparation waveform and synchronous waveform which a stylus pen receives by the position of the stylus pen with respect to the touch panel with which the touch panel system of Embodiment 1 was equipped.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a touch panel controller provided in the touch panel system of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a stylus pen provided in the touch panel system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the timing which the synchronizing signal detection circuit of a stylus pen takes in a synchronizing signal. It is a figure which shows an example of the waveform of the preparation signal used with the touchscreen system of Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the waveform of the preparation signal used with the touchscreen system of Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a functional block diagram illustrating a configuration of a mobile phone according to a fourth embodiment.
  • FIGS. 1 to 10 Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10 as follows.
  • FIG. 1 is a 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 that drives the touch panel 2 and the stylus pen 3.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic circuit configuration of the touch panel 2 provided in the touch panel system 1.
  • a plurality (n) of drive lines D 0 to D n extending in the left-right direction in the drawing are provided in parallel, and the drive lines D 0 to D n (first signal lines) and A plurality (m) of sense lines S 0 to S m (second signal lines) extending in the vertical direction in the drawing are provided in parallel so as to intersect each other.
  • Capacitors C 00 to C nm for accumulating capacitance are provided at the intersections of the drive lines D 0 to D n and the sense lines S 0 to S m . .
  • the above m and n may be the same or different.
  • the touch panel controller drives each of the drive lines D 0 to D n during a touch and pen input detection period, which will be described in detail later, and also performs the above-described static by touch via each of the sense lines S 0 to S m. A change in electric capacity is detected, and a touch position is detected.
  • a capacitive touch panel will be described as an example.
  • the stylus pen receives a synchronization signal output from the touch panel controller to the touch panel, and the stylus pen receives the above-mentioned signal at a predetermined timing.
  • the method is not limited to this as long as the synchronization signal is captured and the touch panel controller and the stylus pen are synchronized with each other.
  • a resistive film type touch panel may be used.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a signal waveform output from the touch panel controller to the touch panel and a signal waveform indicating a driving timing for driving the pen tip of the stylus pen.
  • the same synchronization signal is output from the touch panel controller 4 (see FIG. 1) to the drive lines D 0 to D n (see FIG. 1) of the touch panel 2 during the synchronization period.
  • drive signals are sequentially output to the drive lines D 0 to D n . That is, during the touch and pen input detection period, the timing at which the drive signal of the drive line D n-1 becomes Low from High, so that the drive signal of the next drive line D n becomes High from Low .
  • the stylus pen 3 receives the synchronization signal from the touch panel 2, takes in the synchronization signal at a predetermined timing, performs synchronization, are shown, driven in touch and pen input detection period driveline D n
  • the pen tip of the stylus pen 3 is driven, Whether the button on the stylus pen 3 is pressed by the user by changing the capacitance on the touch surface, detecting the change in the capacitance via each of the sense lines S 0 to S m
  • the touch panel controller 4 detects additional information such as the current state and writing pressure.
  • the drive line D n + 1 is referred to as virtual.
  • the drive line D n + 1 is not provided on the touch panel 2 unlike the drive lines D 0 to D n, and transmits and receives signals to and from the touch panel controller 4 wirelessly.
  • This is a drive line that is virtually incorporated in order to explain that the stylus pen 3 performing the operation receives the synchronization signal and determines the timing for driving the pen tip of the stylus pen 3 based on the synchronization signal. Because.
  • the stylus pen 3 is used for the preparation waveform (described later) during the reception preparation period of the synchronization signal indicated by the dotted line and the synchronization waveform during the synchronization period. 2 and the drive waveform during the touch and pen input detection period indicates the timing at which the pen tip of the stylus pen 3 is driven.
  • the signal waveforms of the drive lines D 0 to D n shown in FIG. 3 are signals applied from the touch panel controller 4 to the drive lines D 0 to D n of the touch panel 2.
  • the drive timing during the touch and pen input detection period of the drive lines D 0 to D n and the drive timing of the pen tip during the touch and pen input detection period of the virtual drive line D n + 1 are matched.
  • the sense lines S 0 to S m are driven.
  • a synchronization signal reception preparation period is provided at a timing before the synchronization period, and during this synchronization signal reception preparation period, the touch panel controller 4 is provided.
  • the same preparation signal (preparation waveform) is applied to the drive lines D 0 to D n of the touch panel 2.
  • the stylus pen 3 is supplied from the touch panel controller 4 to the drive lines D 0 to D n of the touch panel 2 before the touch panel controller 4 outputs the synchronization signal.
  • synchronization with the stylus pen 3 is performed. This makes it easier to detect the signal.
  • the virtual drive line indicating the timing at which the pen tip of the stylus pen 3 is driven is D n + 1 and the drive lines D 0 to D n are provided on the touch panel 2.
  • the virtual drive line indicating the timing at which the pen tip of the stylus pen 3 is driven is not necessarily D n + 1 such as D 0 or D n + 2.
  • the drive lines D 1 to D n + 1 are provided on the touch panel 2. If it is assumed, D 0 and D n + 2 and later may be set as virtual drive lines, and the pen tip may be driven with this waveform.
  • the drive lines D 0 to D n and the virtual drive line D n + 1 will be described as being sequentially driven.
  • the drive lines D 0 to D n and the virtual drive line D n + 1 may be driven in parallel by using a sequence signal, a Hadamard code string, or the like.
  • the position of the detection object may be detected from the correlation value obtained by performing the correlation calculation, or the position of the detection object may be detected from the restoration value obtained by performing the restoration calculation of the code string.
  • the number of times of sensing (number of times of integration) can be increased, so that the S / N ratio is improved and the position is highly accurate. Detection can be performed.
  • the present invention is not limited to this, and the drive line D 0 is not limited thereto. also the present invention when only preparation signal in part of the ⁇ D n and synchronization signals are output can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a preparation waveform and a synchronization waveform received by the stylus pen 3 depending on the position of the stylus pen 3 with respect to the touch panel 2 (distance between the stylus pen 3 and the sensor surface of the touch panel 2).
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a preparation waveform and a synchronization waveform received by the stylus pen 3 when the stylus pen 3 is separated from the touch panel 2 by an appropriate distance or more.
  • the touch panel controller 4 Before the touch panel controller 4 outputs a synchronization signal from the touch panel controller 4 to the drive lines D 0 to D n of the touch panel 2, it becomes a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen 3.
  • a preparation signal including a high state and a low state is output.
  • the stylus pen 3 includes a synchronization signal reception adjustment circuit that receives the preparation signal and adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal based on the received preparation signal.
  • the stylus pen 3 when it is determined that the amplitude of the preparation signal received by the stylus pen 3 is small as shown in FIG. 4A, the synchronization shown in FIG. During the signal reception preparation period, the gain is increased and the amplitude is increased, and in the synchronization signal received after the stylus pen 3 receives the preparation signal, the change between the high state and the low state is relatively clear. As shown, the stylus pen 3 can stably detect the synchronization signal.
  • FIG. 4B is a diagram showing a preparation waveform and a synchronization waveform received by the stylus pen 3 when the stylus pen 3 is at an appropriate distance from the touch panel 2.
  • the change between the high state and the low state appears relatively clearly. Therefore, in the synchronization signal reception adjusting circuit of the stylus pen 3, there is no need to adjust the gain to an appropriate amplitude by increasing or decreasing the gain.
  • the synchronization signal received after the stylus pen 3 receives the preparation signal the high state / The change in the low state appears relatively clearly, and the stylus pen 3 can stably detect the synchronization signal.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating a preparation waveform and a synchronization waveform received by the stylus pen 3 when the stylus pen 3 is closer than an appropriate distance with respect to the touch panel 2.
  • the preparation signal received by the stylus pen 3 is too strong in the received signal, and the received preparation waveform is crushed, and the high / low state changes. Cannot be captured correctly.
  • the synchronization signal reception adjusting circuit of the stylus pen 3 when it is determined that the amplitude of the preparation signal received by the stylus pen 3 is large as shown in FIG. 4C, the synchronization shown in FIG.
  • the gain is adjusted to an appropriate amplitude by reducing the gain so that the change of the high state / low state appears relatively clearly in the synchronization signal received by the stylus pen 3 after receiving the preparation signal.
  • the stylus pen 3 can stably detect the synchronization signal.
  • the adjustment of the reception sensitivity of the synchronization signal is performed by adjusting the last timing of the synchronization signal reception preparation period (see FIG. 3), that is, the synchronization signal.
  • the present invention is not limited to this, and the adjustment of the reception sensitivity of the synchronization signal may be performed during the reception preparation period of the synchronization signal.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of the touch panel controller 4 provided in the touch panel system 1.
  • the touch panel controller 4 includes a drive line drive circuit 5, a sense amplifier 6, a timing generator 7, a preparation signal generation unit 8, an AD converter 9, and a processing unit 10. It has been.
  • the drive line drive circuit 5 is a circuit that outputs a synchronization signal and a drive signal generated based on the clock signal CL generated by the timing generator 7 to each of the drive lines D 0 to D n .
  • the sense amplifier 6 Based on the clock signal CL generated by the timing generator 7, the drive signal, and the pen tip drive signal of the stylus pen 3, the sense amplifier 6 receives the capacitance data via the sense lines S 0 to S m. Is sent to the AD converter 9.
  • a clock signal CL is generated and sent to the drive line driving circuit 5, the sense amplifier 6, the preparation signal generating unit 8, and the like.
  • the preparation signal generator 8 generates a preparation signal based on the clock signal CL from the timing generator 7, controls the drive line drive circuit 5, and before the synchronization signal is output to each of the drive lines D 0 to D n. Then, a preparation signal is outputted to each of the drive lines D 0 to D n .
  • preparation is performed so that one preparation signal selected from various types of preparation signals including preparation signals described in Embodiments 2 and 3 described later can be generated.
  • the preparation signal may be generated by the timing generator 7.
  • the preparation signal is output at a timing before the synchronization signal is output every time the synchronization signal is output.
  • the capacity data is converted into digital data and then sent to the processing unit 10.
  • the processing unit 10 performs processing corresponding to the determined input operation based on the capacity data regarding the touch position and additional information.
  • the stylus pen 3 of the present embodiment has, for example, a writing pressure sensor for detecting writing pressure, and a writing pressure signal from the writing pressure sensor is output while synchronizing with the touch panel controller 4. It is like that.
  • the stylus pen 3 is not necessarily limited thereto, and may not include a writing pressure sensor for detecting writing pressure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the stylus pen 3.
  • the stylus pen 3 includes a pen body 11 that is held by a user and has a conductive grip portion 11 a that is formed in a substantially cylindrical shape so that the user can hold it by a hand.
  • a pen tip portion 12 that is pressed against the touch panel 2 at the time of a touch operation is provided at the tip of.
  • the pen tip portion 12 is provided on the back side of the pen tip shaft 12b, a pen tip cover 12a, a pen tip shaft 12b, insulators 12c and 12c that hold the pen tip cover 12a in an axially movable manner, and the pen tip shaft 12b.
  • a writing pressure sensor 12d is provided on the back side of the pen tip shaft 12b, a pen tip cover 12a, a pen tip shaft 12b, insulators 12c and 12c that hold the pen tip cover 12a in an axially movable manner, and the pen tip shaft 12b.
  • a writing pressure sensor 12d is provided on the back side of the pen tip shaft 12b, a pen tip cover 12a, a pen tip shaft 12b, insulators 12c and 12c that hold the pen tip cover 12a in an axially movable manner, and the pen tip shaft 12b.
  • the pen tip cover 12a is made of an insulating material, and the pen tip shaft 12b is made of a conductive material, for example, a metal or a conductive synthetic resin material.
  • the writing pressure sensor 12d is made of, for example, a semiconductor piezoresistive pressure sensor, and a semiconductor strain gauge is formed on the surface of a diaphragm (not shown). Therefore, when the pen tip cover 12a of the pen tip portion 12 is pressed against the touch panel 2 during the touch operation, the pen tip shaft 12b is pushed through the pen tip cover 12a and presses the surface of the diaphragm of the writing pressure sensor 12d. Thereby, a change in electric resistance due to the piezoresistance effect generated by the deformation of the diaphragm is converted into an electric signal. Thereby, the writing pressure in the stylus pen 3 can be detected. Furthermore, the principle of pen pressure detection is not necessarily limited to this, and other detection principles can be employed.
  • the pen body 11 includes a connection switch 13, a control circuit 14, operation changeover switches 15 a and 15 b, a sense circuit 16, a synchronization signal reception adjustment circuit 17, a synchronization signal detection circuit 18, and timing adjustment.
  • a circuit 19 and a drive circuit 20 are provided.
  • the connection switch 13 has a grip portion terminal connected to the grip portion 11a, a pen tip terminal connected to the pen tip shaft 12b, and a ground terminal having a ground potential.
  • the connection switch 13 switches and connects the grip portion terminal to either the pen tip terminal or the ground terminal.
  • connection switch 13 can be omitted.
  • the grip portion 11a of the pen body 11 is connected to a reference potential (GND), for example.
  • GND reference potential
  • connection switch 13 is an electronic switch composed of a field effect transistor (FET) and the like, and is on / off controlled by the control circuit 14.
  • FET field effect transistor
  • the connection switch 13 is off, the pen tip shaft 12 b is electrically disconnected from the grip portion 11 a of the pen body 11.
  • the stylus pen 3 may have difficulty in obtaining the synchronization signal of the touch panel 2 even if the pen tip cover 12 a is brought close to the touch panel 2.
  • the connection switch 13 when the connection switch 13 is turned on, the pen tip shaft 12b is electrically connected to the grip portion 11a of the pen body 11, and the human body is electrically connected to the pen tip shaft 12b via the grip portion 11a. Accordingly, since the human body has a relatively large capacitance, when the stylus pen 3 comes close to or comes into contact with the touch panel 2, the stylus pen 3 can easily acquire a synchronization signal of the touch panel.
  • the stylus pen 3 includes, for example, a push-type first operation switch 21a and a second operation switch 21b. By pressing the first operation switch 21a and the second operation switch 21b, the first operation switch 21a and the second operation switch 21b are pressed.
  • the functions assigned to the first operation switch 21 a and the second operation switch 21 b are executed via the control circuit 14. Examples of the function assigned to the first operation switch 21a include an eraser function. The eraser function can be turned on / off with the first operation switch 21a. Further, as a function assigned to the second operation switch 21b, for example, 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 21b. is there.
  • the eraser function and the right-click function of the mouse are examples, and are not limited to the eraser function and the right-click function of the mouse. It is also possible to add other functions by providing other operation switches.
  • the touch position of the stylus pen 3 on the touch panel 2 is determined when the connection switch 13 of the stylus pen 3 is turned off (the pen tip shaft 12b is electrically disconnected from the grip portion 11a of the pen body 11). It is detected by touching the touch panel 2 with the pen 3. The touch position is detected by driving a virtual drive line D n + 1 or the like.
  • the pen tip of the stylus pen 3 is changed by changing the waveform corresponding to the virtual drive line Dn + 1 or the like.
  • the capacitance on the touch surface of the touch panel 2 is changed, the change in the capacitance is detected via each of the sense lines S 0 to S m, and the stylus pen 3 provided by the user is provided.
  • the touch panel controller 4 detects additional information such as whether or not the button is pressed and writing pressure.
  • the stylus pen 3 of the present embodiment transmits and receives signals to and from the touch panel controller 4 wirelessly. Accordingly, the pen tip 12 is driven in the same pattern as driving the virtual drive line D n + 1 so as to match the drive timing of the drive lines D 0 to D n in the touch panel controller 4. Therefore, the stylus pen 3 is provided with a drive circuit 20 so as to be driven in the same manner as the driver of the touch panel controller 4.
  • the drive lines D 0 to D n in the touch panel controller 4 are driven based on the drive timing generated by the timing generator 7 (FIG. 5). For this reason, the stylus pen 3 must also be operated in synchronization with the timing when the touch panel controller 4 is driven. Therefore, in the stylus pen 3 of the present embodiment, the sense circuit 16, the synchronization signal reception adjustment circuit 17, the synchronization signal detection circuit 18, and the timing adjustment circuit 19 are provided, so that the touch panel controller 4 is driven by the stylus pen 3. The possibility of failure in signal detection can be suppressed, and the timing of the synchronization signal of the touch panel controller 4 and the timing of the pen synchronization signal generated by the timing adjustment circuit 19 in the stylus pen 3 are determined. Try to match.
  • the stylus pen 3 detects the synchronization signal generated by the timing generator 7 (FIG. 5) of the touch panel controller 4 with the sense circuit 16, the synchronization signal reception adjustment circuit 17, and the synchronization signal detection circuit 18.
  • the driving operation of the stylus pen 3 is performed by turning on the operation changeover switch 15a and turning off the operation changeover switch 15b, and the touch panel controller 4 by the sense circuit 16, the synchronization signal reception adjustment circuit 17, and the synchronization signal detection circuit 18.
  • the preparation signal and the synchronization signal detection period for detecting the preparation signal and the synchronization signal, the preparation period, the operation changeover switch 15a is turned off, and the operation changeover switch 15b is turned on, and the pen tip 12 is turned on by the drive circuit 20. It is configured by repeating three periods with a drive mode period for driving.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit 17 adjusts the gain setting of the sense circuit 16 and the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 based on the output of the preparation signal of the sense circuit 16.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit 17 performs the synchronization signal reception preparation period shown in FIG.
  • the change between the high state and the low state is relatively clearly shown in the stylus pen 3.
  • the synchronization signal reception adjusting circuit 17 determines that the output amplitude of the preparation signal from the sense circuit 16 is too large, the synchronization circuit 16 receives the synchronization signal during the synchronization signal reception preparation period shown in FIG. The gain is adjusted to an appropriate amplitude so that the change of the high state / low state appears relatively clearly in the synchronization signal received by the sense circuit 16 after receiving the preparation signal.
  • the synchronization signal can be detected stably.
  • the preparation signal and synchronization signal detection period in the stylus pen 3 is a waiting period for detecting a preparation signal first and then detecting a bit pattern representing a synchronization waveform whose reception sensitivity is adjusted based on the preparation waveform. This is a period in which the drive of the pen tip unit 12 is turned off and the sync signal pattern is detected from the pen tip signal waveform.
  • the preparatory period in the stylus pen 3 is a preparatory period for starting to drive the pen tip in synchronization with the touch panel controller 4 after the synchronization signal pattern is detected, and is a period for interpreting the additional information taking the drive start timing. It is.
  • the drive mode period in the stylus pen 3 is a period in which the pen tip unit 12 is driven by the drive circuit 20, and the pen tip unit is fine-adjusted so as to match the drive timing of the touch panel controller 4.
  • 12 is a period during which 12 is driven.
  • the drive circuit 20 of the stylus pen 3 is driven in accordance with the drive timing of the touch panel controller 4.
  • the drive circuit 20 turns on the operation changeover switch 15 b and turns off the operation changeover switch 15 a to drive the pen tip unit 12 via the control circuit 14.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit 17 sets the gain of the sense circuit 16 based on the output of the preparation signal of the sense circuit 16 has been described.
  • the case of adjusting the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 based on the output of the preparation signal of the sense circuit 16 will be described in the second and third embodiments.
  • touch panel system 1 of the present embodiment the functions of drive lines D 0 to D n (first signal lines) and the functions of sense lines S 0 to S m (second signal lines) are fixed. However, the touch position may be detected while the drive lines D 0 to D n and the sense lines S 0 to S m are switched at a constant cycle.
  • the preparation signal generated by the preparation signal generation unit 8 (see FIG. 5) of the touch panel controller 4 is the timing at which the synchronization signal detection circuit 18 (see FIG. 6) of the stylus pen 3 takes in the synchronization signal. It differs from the first embodiment in that it is a predetermined signal. Other configurations are as described in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the timing at which the synchronization signal detection circuit 18 of the stylus pen 3 takes in the synchronization signal.
  • the synchronization waveform is sampled by the synchronization signal detection circuit 18 at a constant period and one synchronization symbol (unit signal constituting the synchronization signal) indicated by H or L in the figure is acquired, 1 shown in the figure. It is desirable to sample at the center of each synchronization symbol, as in the case where the center of the synchronization symbol is the capture timing.
  • the synchronization signal detection circuit 18 of the stylus pen 3 cannot know the capture timing, if the timing at which one synchronization symbol shown in the figure changes is taken as the capture timing, sampling is performed at the data change point. Since either H or L is not stable, detection may fail.
  • a signal that determines the timing at which the synchronization signal detection circuit 18 of the stylus pen 3 takes in the synchronization signal is used.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a waveform of a preparation signal used in the present embodiment.
  • the preparation signal used in this embodiment is a signal that determines the timing at which the synchronization signal detection circuit 18 (see FIG. 6) of the stylus pen 3 takes in the synchronization signal, This is a signal having the center (timing in terms of timing) of one synchronization symbol (unit signal constituting the synchronization signal) as the capture timing.
  • the sense circuit 16 (see FIG. 6) of the stylus pen 3 receives such a preparation signal.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit 17 performs the above preparation of the sense circuit 16. Based on the output of the signal, the gain of the sense circuit 16 is set. At the same time, the synchronization signal reception adjustment circuit 17 also adjusts the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 based on the output of the preparation signal from the sense circuit 16.
  • the synchronization signal detection circuit 18 of the stylus pen 3 can generate an appropriate capture timing based on the received preparation waveform and detect a stable synchronization signal.
  • the preparation signal received by the stylus pen 3 is used for adjusting the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 before setting the gain of the sense circuit 16 of the stylus pen 3 based on the output of the preparation signal.
  • the preparation signal received by the stylus pen 3 after setting the gain of the sense circuit 16 is used as the synchronization signal detection circuit 18. It can be used for adjusting the timing of capturing.
  • the preparation signal generated by the preparation signal generation unit 8 (see FIG. 5) of the touch panel controller 4 is a period of one synchronization symbol (unit signal constituting the synchronization signal) of the synchronization signal and the synchronization signal.
  • This is different from the first and second embodiments in that it is a signal including phase information.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a waveform of a preparation signal used in the present embodiment.
  • the preparation signal used in the present embodiment is a signal including information on the period of one synchronization symbol (unit signal constituting the synchronization signal) of the synchronization signal and the phase of the synchronization signal.
  • the sense circuit 16 (see FIG. 6) of the stylus pen 3 receives such a preparation signal.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit 17 performs the above preparation of the sense circuit 16. Based on the output of the signal, the gain of the sense circuit 16 is set. At the same time, the synchronization signal reception adjustment circuit 17 also adjusts the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 based on the output of the preparation signal from the sense circuit 16.
  • the synchronization signal detection circuit 18 uses the preparation signal to synchronize one synchronization symbol (synchronization signal). It is possible to set so that the synchronization signal is captured at the center (timing timing center) of the unit signal constituting the signal.
  • the synchronization signal detection circuit 18 uses the preparation signal to detect the synchronization signal at a predetermined timing to detect H or L. It can be used as a criterion for determination.
  • the synchronization signal detection circuit 18 of the stylus pen 3 can generate an appropriate capture timing based on the received preparation waveform and can perform the determination of H or L with higher accuracy. Detection can be performed.
  • the preparation signal received by the stylus pen 3 is used to adjust the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 or to adjust the H or L
  • the preparation signal received by the stylus pen 3 is set after the gain of the sense circuit 16 is set. It can be used for adjustment of the capture timing of the synchronization signal detection circuit 18 and determination of H or L.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a mobile phone 31 (electronic device) as an example of an electronic device including the touch panel system 1 of the first embodiment.
  • the mobile phone 31 includes a touch panel system 1, a display panel 22, operation keys 23, a speaker 24, a microphone 25, a camera 26, a CPU (Central Processing Unit) 27, a ROM (Read Only Memory) 28, a RAM (Random Access Memory) 29, And a display control circuit 30.
  • a touch panel system 1 a display panel 22, operation keys 23, a speaker 24, a microphone 25, a camera 26, a CPU (Central Processing Unit) 27, a ROM (Read Only Memory) 28, a RAM (Random Access Memory) 29, And a display control circuit 30.
  • Each component of the mobile phone 31 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 22 displays an image stored in the ROM 28 or RAM 29.
  • the operation of the display panel 22 is controlled by the display control circuit 30.
  • the display panel 22 may be superimposed on the touch panel 2 or may incorporate the touch panel 2. Note that the touch recognition signal generated by the touch recognition unit and indicating the touch position on the touch panel 2 can have the same role as the signal indicating that the operation key 23 has been operated.
  • the operation key 23 accepts an input operation by the user of the mobile phone 31.
  • the speaker 24 outputs sound based on, for example, music data stored in the ROM 28 or RAM 29.
  • the microphone 25 receives a voice input from the user.
  • the mobile phone 31 digitizes the input voice (analog data). Then, the mobile phone 31 transmits the digitized voice to a communication partner (for example, another mobile phone).
  • the camera 26 shoots a subject and generates image data in response to an input operation to the operation key 23 by the user.
  • the image data is stored in the ROM 28, the RAM 29, or an external memory (for example, a memory card).
  • the CPU 27 comprehensively controls operations of the touch panel system 1 and the mobile phone 31.
  • the CPU 27 executes various programs stored in the ROM 28, for example.
  • the ROM 28 stores data in a nonvolatile manner.
  • the ROM 28 is a ROM capable of writing and erasing, such as an EPROM (Erasable Programmable ROM) or a flash memory.
  • the mobile phone 31 may include an interface for connecting to another electronic device by wire.
  • the RAM 29 volatilely stores data generated by execution of the program by the CPU 27 or data input through the operation keys 23.
  • the mobile phone 31 provided with the touch panel system 1 also has the same effect as the touch panel system 1 of the above-described embodiment.
  • the mobile phone 31 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 is a touch panel controller that outputs a synchronization signal captured by the stylus pen at a predetermined timing to the touch panel, and is a high state that serves as a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen.
  • a preparation signal including a low state is generated, and the preparation signal is output to the touch panel before the timing at which the synchronization signal is output to the touch panel.
  • the touch panel controller generates a preparation signal including a high state and a low state, which is a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen, and outputs the synchronization signal to the touch panel. Prior to the timing, the preparation signal is output to the touch panel.
  • the stylus pen can use a preparation signal including a high state and a low state, which is a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal output from the touch panel controller, the stylus pen can detect the synchronization signal.
  • a touch panel controller that can suppress the possibility of failure can be realized.
  • the preparation signal is a signal that determines a timing at which the synchronization signal is captured by the stylus pen.
  • the touch panel controller serves as a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen, and the preparation signal that determines the timing at which the synchronization signal is captured in the stylus pen is applied to the touch panel. Output.
  • the stylus pen can use such a preparation signal, it is possible to realize a touch panel controller that can suppress the possibility that the stylus pen fails to detect the synchronization signal.
  • the preparation signal is a signal including information on the period of the unit signal constituting the synchronization signal or the phase of the synchronization signal.
  • the touch panel controller serves as a reference for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen, and determines the timing at which the synchronization signal is captured in the stylus pen,
  • the preparation signal that can be used for determining the low level is output to the touch panel.
  • the stylus pen can use such a preparation signal, it is possible to realize a touch panel controller that can suppress the possibility that the stylus pen fails to detect the synchronization signal.
  • a touch panel system is a touch panel system including a stylus pen, a touch panel, and a touch panel controller that outputs a synchronization signal captured by the stylus pen at a predetermined timing to the touch panel.
  • the controller generates a preparation signal including a high state and a low state, and outputs the preparation signal to the touch panel before the timing of outputting the synchronization signal to the touch panel, and the stylus pen receives the received stylus pen Based on the preparation signal, a synchronization signal reception adjustment circuit is provided that adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal.
  • the touch panel controller generates a preparation signal including a high state and a low state, and outputs the preparation signal to the touch panel prior to the timing of outputting the synchronization signal to the touch panel.
  • the stylus pen includes a synchronization signal reception adjustment circuit that adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal.
  • the stylus pen can adjust the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal.
  • a touch panel system capable of suppressing the possibility of failure in detection can be realized.
  • the preparation signal is a signal that determines a timing at which the synchronization signal is captured by the stylus pen, and the synchronization signal reception adjustment circuit is in the middle of the reception period of the preparation signal.
  • the receiving sensitivity of the received preparation signal and the synchronization signal may be adjusted based on the received preparation signal.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit can generate an appropriate capture timing based on the received preparation signal and detect a stable synchronization signal, so that the stylus pen can detect the synchronization signal.
  • a touch panel system capable of suppressing the possibility of failure in detection can be realized.
  • the preparation signal is a signal including information on a cycle of a unit signal constituting the synchronization signal or a phase of the synchronization signal.
  • the reception sensitivity of the received preparation signal and the synchronization signal may be adjusted based on the received preparation signal.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit generates an appropriate capture timing based on the received preparation signal.
  • the received preparation signal can also be used to determine whether the synchronization signal is high or low. Therefore, since the stable synchronization signal can be detected, a touch panel system that can suppress the possibility that the stylus pen fails to detect the synchronization signal can be realized.
  • the stylus pen according to aspect 7 of the present invention is a stylus pen that captures the synchronization signal of the touch panel at a predetermined timing, receives a preparation signal at a timing before the synchronization signal, and based on the received preparation signal, A synchronization signal reception adjustment circuit is provided for adjusting the reception sensitivity of the synchronization signal during the reception period of the preparation signal.
  • the synchronization signal reception that receives the preparation signal at a timing earlier than the synchronization signal and adjusts the reception sensitivity of the synchronization signal during the preparation signal reception period based on the received preparation signal.
  • An adjustment circuit is provided.
  • the stylus pen can adjust the reception sensitivity of the synchronization signal in the stylus pen during the reception period of the preparation signal based on the received preparation signal, the detection of the synchronization signal fails. It is possible to realize a stylus pen that can suppress the possibility of being lost.
  • the synchronization signal reception adjustment circuit receives the preparation signal and the synchronization signal received based on the preparation signal received during the reception period of the preparation signal. It is preferable to adjust the sensitivity.
  • the stylus pen can detect a stable synchronization signal, it is possible to realize a stylus pen that can suppress the possibility that the stylus pen fails to detect the synchronization signal. .
  • the electronic device includes the touch pen, the touch panel controller, or the touch panel system.
  • the present invention can be suitably used for a touch panel system including a touch panel, a touch panel controller, and a stylus pen.

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Abstract

　スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルシステムを提供する。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（４）は、スタイラスペンにおける同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号をタッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。

Description

タッチパネルコントローラ、タッチパネルシステム、およびスタイラスペン
　本発明は、スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号をタッチパネルに出力するタッチパネルコントローラと、タッチパネルの同期信号を所定のタイミングで取り込むスタイラスペンと、スタイラスペンとタッチパネルコントローラとタッチパネルとを備えたタッチパネルシステムに関するものである。
　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、モニターおよびホワイトボードなどの比較的大型の機器からスマートフォン、タブレット端末など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などの情報）を与えることができる専用のスタイラスペンを備え、指のみでなく、専用のスタイラス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、複数のスタイラス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、スタイラスペンと、制御部とを備えている。スタイラスペンは、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、スタイラス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スタイラス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。
日本国公開特許公報「特開２０１２－２２５４３号」公報（２０１２年２月２日公開）
　上記特許文献１のタッチパネルシステムの場合には、スタイラス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必要がある。そして、スタイラスペンの駆動タイミングと、タッチパネルコントローラ（制御部）がタッチパネルのドライブライン（送信電極）を駆動する駆動タイミングとを同期する方法としては、以下のような方法が考えられる。
　図１１は、スタイラスペンなどのタッチパネルコントローラの外部の機器に対して、タッチパネルコントローラの駆動タイミングを通知する仕組みを説明するための図である。
　図１１には、ドライブラインＤ０～Ｄｎにタッチパネルコントローラから出力される信号波形と、スタイラスペンのペン先を駆動する信号波形Ｄｎ＋１と、が図示されている。
　スタイラスペン側では、ドライブラインＤ０～Ｄｎに印加された同期期間中の同期波形を受信し、受信した同期波形に対してハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化を捉えることで同期波形を検出する。そして、スタイラスペンは、検出された同期波形を用いて、スタイラスペンのペン先を駆動する駆動タイミングを設定する。具体的には、タッチおよびペン入力検出期間中に、ドライブラインＤ０～Ｄｎに順次、駆動信号が出力されるようになっており、例えば、ドライブラインＤｎ-１の駆動信号がハイ（High）状態からロー（Low）状態となるタイミングに、次のドライブラインＤｎの駆動信号がロー（Low）状態からハイ（High）状態となるようになっている。そして、Ｄｎ＋１というタイミングにおいては、スタイラスペンのペン先を駆動させ、例えば、タッチパネルの静電容量を変化させ、各々のセンスラインを介して、上記静電容量の変化を検出し、ユーザによるスタイラスペン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などの付加的な情報をタッチパネルコントローラが検出するようになっている。
　しかしながら、タッチパネルに対するスタイラスペンの位置によっては、受信した同期波形のハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化を正しく捉えることができず、正しい同期波形の検出が困難な場合がある。
　図１２は、タッチパネルに対するスタイラスペンの位置（スタイラスペンとタッチパネルのセンサ面との距離）によって、スタイラスペンが受信する同期波形を示す図である。
　図１２（ａ）は、タッチパネル１０２に対して、スタイラスペン１０３が適切な距離以上に離れている場合において、スタイラスペン１０３が受信する同期波形を示す図である。図示されているように、スタイラスペン１０３が受信する同期波形は振幅がなく、ハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化を正しく捉えられず、このような場合には、スタイラスペン１０３は同期信号の検出に失敗することがある。
　図１２（ｂ）は、タッチパネル１０２に対して、スタイラスペン１０３が適切な距離にある場合において、スタイラスペン１０３が受信する同期波形を示す図である。図示されているように、このような場合においては、スタイラスペン１０３が受信する同期波形には、ハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化が比較的明確に表れており、スタイラスペン１０３は同期信号の検出を容易にできる。
　図１２（ｃ）は、タッチパネル１０２に対して、スタイラスペン１０３が適切な距離より近くにある場合において、スタイラスペン１０３が受信する同期波形を示す図である。図示されているように、このような場合においては、スタイラスペン１０３が受信する同期波形は、受信した信号のレベルが強過ぎて、受信した同期波形がつぶれてしまい、ハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化を正しく捉えられず、スタイラスペン１０３は同期信号の検出に失敗することがある。
　スタイラスペンは、タッチパネルに対して、どのような位置にも存在し得るものであるが、上述したように、タッチパネルに対して、スタイラスペンが適切な距離以上に離れている場合や適切な距離より近くにある場合には、スタイラスペンは、同期波形を正しく捉えられず、同期信号の検出に失敗してしまう場合があるという問題がある。
　そして、スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう場合、例えば、所定のタイミングでペン先を駆動させる機能を有するスタイラスペンなどにおいては、そのペン先を駆動させるタイミングを設定できないという問題が生じる。
　本発明の目的は、スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラと、タッチパネルシステムと、スタイラスペンとを提供することである。
　本発明のタッチパネルコントローラは、上記課題を解決するために、スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号をタッチパネルに出力するタッチパネルコントローラであって、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力することを特徴としている。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。
　したがって、スタイラスペンは、上記タッチパネルコントローラから出力された同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を用いることができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラを実現できる。
　本発明のタッチパネルシステムは、上記課題を解決するために、スタイラスペンと、タッチパネルと、上記スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号を上記タッチパネルに出力するタッチパネルコントローラと、を備えたタッチパネルシステムであって、上記タッチパネルコントローラは、ハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力し、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えていることを特徴としている。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、ハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。そして、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　したがって、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整することができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルシステムを実現できる。
　本発明のスタイラスペンは、上記課題を解決するために、タッチパネルの同期信号を所定のタイミングで取り込むスタイラスペンであって、上記同期信号より前のタイミングの準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えていることを特徴としている。
　上記構成によれば、上記同期信号より前のタイミングの準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　したがって、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整することができるので、同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるスタイラスペンを実現できる。
　本発明の一態様によれば、スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラと、タッチパネルシステムと、スタイラスペンとを実現できる。
実施の形態１のタッチパネルシステムの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１のタッチパネルシステムに備えられたタッチパネルの概略的な回路構成を示す図である。 実施の形態１のタッチパネルシステムに備えられたタッチパネルコントローラからタッチパネルに出力される信号波形と、スタイラスペンのペン先を駆動させる駆動タイミングを示す信号波形とを示す図である。 実施の形態１のタッチパネルシステムに備えられたタッチパネルに対するスタイラスペンの位置によって、スタイラスペンが受信する準備波形および同期波形を示す図である。 実施の形態１のタッチパネルシステムに備えられたタッチパネルコントローラの概略構成を示す図である。 実施の形態１のタッチパネルシステムに備えられたスタイラスペンの構成を示す断面図である。 スタイラスペンの同期信号検出回路が同期信号を取り込むタイミングを説明するための図である。 実施の形態２のタッチパネルシステムで用いている準備信号の波形の一例を示す図である。 実施の形態３のタッチパネルシステムで用いている準備信号の波形の一例を示す図である。 実施の形態４の携帯電話機の構成を示す機能ブロック図である。 スタイラスペンなどのタッチパネルコントローラの外部の機器に対して、タッチパネルコントローラの駆動タイミングを通知する仕組みを説明するための図である。 従来のタッチパネルシステムにおいて、タッチパネルに対するスタイラスペンの位置によって、スタイラスペンが受信する同期波形を示す図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
　本発明の実施の形態を図１～図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。
　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１～図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。（タッチパネルシステム）
　図１は、本実施の形態のタッチパネルシステム１の概略構成を示すブロック図である。
　図示されているように、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２およびスタイラスペン３を駆動する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）
　図２は、タッチパネルシステム１に備えられたタッチパネル２の概略的な回路構成を示す図である。
　図示されているように、図中の左右方向に延びるドライブラインＤ０～Ｄｎが複数個（ｎ個）平行に設けられており、ドライブラインＤ０～Ｄｎ（第１の信号線）と交差するように、図中の上下方向に延びるセンスラインＳ０～Ｓｍ（第２の信号線）が複数個（ｍ個）平行に設けられている。そして、上記各々のドライブラインＤ０～Ｄｎと上記各々のセンスラインＳ０～Ｓｍとが交差する箇所には、静電容量を蓄積するためのキャパシタＣ００～Ｃｎｍが設けられている。なお、上記ｍ、ｎは同じであってもよいし異なっていてもよい。
　そして、タッチパネルコントローラは、詳しくは後述するタッチおよびペン入力検出期間中に、各々のドライブラインＤ０～Ｄｎを駆動させるとともに、各々のセンスラインＳ０～Ｓｍを介して、タッチによる上記静電容量の変化を検出し、タッチ位置を検出するようになっている。
　なお、本実施の形態においては、静電容量方式のタッチパネルを一例に挙げて説明するが、タッチパネルコントローラからタッチパネルに出力された同期信号をスタイラスペンが受信して、スタイラスペンが所定のタイミングで上記同期信号を取り込み、タッチパネルコントローラとスタイラスペンとの同期化が行われる方式であれば、これに限定されることはなく、例えば、抵抗膜方式のタッチパネルなどを用いることもできる。
（タッチパネルコントローラからタッチパネルに出力される信号波形）
　図３は、タッチパネルコントローラからタッチパネルに出力される信号波形と、スタイラスペンのペン先を駆動させる駆動タイミングを示す信号波形とを示す図である。
　図示されているように、タッチパネルコントローラ４（図１参照）からタッチパネル２のドライブラインＤ０～Ｄｎ（図１参照）には同期期間中には、同一の同期信号が出力され、一方、タッチおよびペン入力検出期間中には、ドライブラインＤ０～Ｄｎに順次、駆動信号が出力されるようになっている。すなわち、タッチおよびペン入力検出期間中には、ドライブラインＤｎ-１の駆動信号がＨｉｇｈからＬｏｗとなるタイミングに、次のドライブラインＤｎの駆動信号がＬｏｗからＨｉｇｈとなるようになっている。
　そして、スタイラスペン３は、タッチパネル２から同期信号を受信し、所定のタイミングで上記同期信号を取り込み、同期化を行い、図示されている、ドライブラインＤｎのタッチおよびペン入力検出期間中の駆動信号がＨｉｇｈからＬｏｗとなるタイミング、すなわち、仮想のドライブラインＤｎ＋１のタッチおよびペン入力検出期間中の駆動信号がＬｏｗからＨｉｇｈとなるタイミングにおいて、スタイラスペン３のペン先を駆動させ、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Ｓ０～Ｓｍを介して、上記静電容量の変化を検出し、ユーザによるスタイラスペン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などの付加的な情報をタッチパネルコントローラ４が検出するようになっている。
　なお、ドライブラインＤｎ＋１を仮想と称しているのは、ドライブラインＤｎ＋１は、ドライブラインＤ０～Ｄｎとは異なり、タッチパネル２に設けられてなく、タッチパネルコントローラ４と無線にて信号の送受信を行っているスタイラスペン３が同期信号を受信し、この同期信号に基づいて、スタイラスペン３のペン先を駆動させるタイミングを決定していることを説明するために仮想に取り入れたドライブラインであるからである。
　したがって、図３に図示されている仮想のドライブラインＤｎ＋１の信号波形において、点線で示す同期信号の受信準備期間中の準備波形（後述する）および同期期間中の同期波形はスタイラスペン３がタッチパネル２から受信した波形であり、タッチおよびペン入力検出期間中の駆動波形は、スタイラスペン３のペン先が駆動されるタイミングを示すものである。一方、図３に図示されているドライブラインＤ０～Ｄｎの信号波形は、タッチパネル２のドライブラインＤ０～Ｄｎにタッチパネルコントローラ４から印加される信号である。また、図示はしてないが、ドライブラインＤ０～Ｄｎのタッチおよびペン入力検出期間中の駆動タイミングおよび仮想のドライブラインＤｎ＋１のタッチおよびペン入力検出期間中のペン先の駆動タイミングに合わせて、センスラインＳ０～Ｓｍが駆動されるようになっている。
　それから、本実施の形態においては、図示されているように、同期期間より前のタイミングに、同期信号の受信準備期間が設けられており、この同期信号の受信準備期間中には、タッチパネルコントローラ４からタッチパネル２のドライブラインＤ０～Ｄｎには、同一の準備信号（準備波形）が印加されるようになっている。
　図示されているように、この同期信号の受信準備期間中には、タッチパネルコントローラ４からタッチパネル２のドライブラインＤ０～Ｄｎには、タッチパネルコントローラ４が同期信号を出力する前に、スタイラスペン３における上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ（High）状態とロー（Low）状態とを含む準備信号を出力するようになっており、詳しくは後述するが、スタイラスペン３での同期信号の検出がしやすくなる。
　なお、本実施の形態においては、スタイラスペン３のペン先が駆動されるタイミングを示す仮想のドライブラインをＤｎ＋１とし、ドライブラインＤ０～Ｄｎはタッチパネル２に設けられている場合について説明したが、スタイラスペン３のペン先が駆動されるタイミングを示す仮想のドライブラインはＤ０やＤｎ＋2など、必ずしもＤｎ＋１でなくてもよく、例えば、ドライブラインＤ１～Ｄｎ＋１がタッチパネル２に設けられているとした場合には、Ｄ０やＤｎ＋２以後を仮想のドライブラインとし、この波形でペン先を駆動してもよい。
　また、本実施の形態においては、図示されているように、ドライブラインＤ０～Ｄｎおよび仮想のドライブラインＤｎ+１の駆動について、逐次駆動する場合について説明するが、符号列として、Ｍ系列信号やアダマール符号列などを用いて、ドライブラインＤ０～Ｄｎおよび仮想のドライブラインＤｎ+１の駆動について、並列駆動させてもよく、並列駆動を用いた場合には、符号列の相関演算を行い求められた相関値から検出対象物の位置を検出してもよく、符号列の復元演算を行い求められた復元値から検出対象物の位置を検出してもよい。
　ドライブラインＤ０～Ｄｎおよび仮想のドライブラインＤｎ+１を、並列駆動させた場合には、センシング回数（積分回数）を増やすことができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させ、精度高く位置検出を行うことができる。
　なお、本実施の形態においては、ドライブラインＤ０～Ｄｎの全てに準備信号および同期信号が出力される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることなく、ドライブラインＤ０～Ｄｎ中の一部にのみ準備信号および同期信号が出力される場合にも本発明は適用可能である。
　なお、準備信号および同期信号の電圧レベルは、出力されるドライブライン数などを考慮し、適宜調整すればよい。
（スタイラスペンが受信する信号波形）
　図４は、タッチパネル２に対するスタイラスペン３の位置（スタイラスペン３とタッチパネル２のセンサ面との距離）によって、スタイラスペン３が受信する準備波形および同期波形を示す図である。
　図４（ａ）は、タッチパネル２に対して、スタイラスペン３が適切な距離以上に離れている場合において、スタイラスペン３が受信する準備波形と同期波形とを示す図である。
　上述したように、タッチパネルコントローラ４からタッチパネル２のドライブラインＤ０～Ｄｎには、タッチパネルコントローラ４が同期信号を出力する前に、スタイラスペン３における上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を出力するようになっている。
　そして、詳しくは後述するが、スタイラスペン３は、上記準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　したがって、スタイラスペン３の同期信号受信調整回路においては、図４（ａ）のように、スタイラスペン３が受信した準備信号の振幅が小さいと判断した場合には、図３に図示されている同期信号の受信準備期間中に、ゲインを上げ振幅を増加させ、スタイラスペン３が準備信号の受信後に受信する同期信号においては、ハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化が比較的明確に表れるようにし、スタイラスペン３は同期信号の検出を安定的に行うことができる。
　図４（ｂ）は、タッチパネル２に対して、スタイラスペン３が適切な距離にある場合において、スタイラスペン３が受信する準備波形および同期波形を示す図である。
　この場合においては、スタイラスペン３が受信した準備信号は、ハイ状態/ロー状態の変化が比較的明確に表れている。したがって、スタイラスペン３の同期信号受信調整回路においては、ゲインを上げるまたは下げることで適切な振幅に調節する必要はなく、スタイラスペン３が準備信号の受信後に受信する同期信号においては、ハイ状態/ロー状態の変化が比較的明確に表れており、スタイラスペン３は同期信号の検出を安定的に行うことができる。
　図４（ｃ）は、タッチパネル２に対して、スタイラスペン３が適切な距離より近くにある場合において、スタイラスペン３が受信する準備波形および同期波形を示す図である。
　図示されているように、このような場合においては、スタイラスペン３が受信する準備信号は、受信した信号のレベルが強過ぎて、受信した準備波形がつぶれてしまい、ハイ状態/ロー状態の変化を正しく捉えられない。
　したがって、スタイラスペン３の同期信号受信調整回路においては、図４（ｃ）のように、スタイラスペン３が受信した準備信号の振幅が大きいと判断した場合には、図３に図示されている同期信号の受信準備期間中に、ゲインを下げることで適切な振幅に調節し、スタイラスペン３が準備信号の受信後に受信する同期信号においては、ハイ状態/ロー状態の変化が比較的明確に表れるようにし、スタイラスペン３は同期信号の検出を安定的に行うことができる。
　なお、本実施の形態においては、図４に図示されているように、上記同期信号の受信感度の調整は、同期信号の受信準備期間の最後のタイミング（図３参照）、すなわち、同期信号を受信する直前に行っているが、これに限定されることはなく、上記同期信号の受信感度の調整は、上記同期信号の受信準備期間に行えばよい。
　一方、従来においては、このような準備信号がなかったため、ゲインを上げるまたは下げることで適切な振幅に調節する動作は、スタイラスペン３によって同期信号が取り込まれた直後に行われるので、同期波形の一部は正しく取り込まれないという問題があった（図１２参照）。
（タッチパネルコントローラ）
　図５は、タッチパネルシステム１に備えられたタッチパネルコントローラ４の概略構成を示す図である。
　図示されているように、タッチパネルコントローラ４には、ドライブライン駆動回路５と、センスアンプ６と、タイミングジェネレータ７と、準備信号生成部８と、ＡＤ変換器９と、処理部１０と、が備えられている。
　ドライブライン駆動回路５は、タイミングジェネレータ７で生成されたクロック信号ＣＬに基づいて生成された同期信号および駆動信号を、各々のドライブラインＤ０～Ｄｎに出力させる回路である。
　センスアンプ６は、タイミングジェネレータ７で生成されたクロック信号ＣＬと、上記駆動信号と、スタイラスペン３のペン先の駆動信号とに基づいて各々のセンスラインＳ０～Ｓｍを介して、容量データを取得し、ＡＤ変換器９に送る回路である。
　タイミングジェネレータ７においては、クロック信号ＣＬが生成され、ドライブライン駆動回路５、センスアンプ６および準備信号生成部８などに送られる。
　準備信号生成部８は、タイミングジェネレータ７からのクロック信号ＣＬに基づいて準備信号を生成し、ドライブライン駆動回路５を制御し、同期信号が各々のドライブラインＤ０～Ｄｎに出力される前に、準備信号を各々のドライブラインＤ０～Ｄｎに出力させる。
　なお、本実施の形態においては、例えば、後述する実施の形態２および３で説明する準備信号を含めた多様な種類の準備信号の中から選択された一つの準備信号を生成できるように、準備信号生成部８を備えた構成について説明するが、上記準備信号はタイミングジェネレータ７で生成されてもよい。
　上記準備信号は、同期信号が出力される毎に、同期信号が出力される前のタイミングで出力されることが好ましい。このようにすることにより、瞬間的にスタイラスペン３を大きく動かした場合においても、スタイラスペン３が同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができる。
　なお、ＡＤ変換器９においては、上記容量データをデジタルデータに変換後、処理部１０に送るようになっている。
　そして、処理部１０においては、上記容量データから、タッチ位置に関する情報やユーザによるスタイラスペン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などの付加的な情報が検出されるようになっている。
　また、処理部１０においては、タッチ位置に関する容量データおよび付加的な情報などに基づいて、判断された入力操作に対応する処理がなされる。
（スタイラスペン）
　本実施の形態のスタイラスペン３は、例えば、筆圧を検知するための筆圧センサを有しており、この筆圧センサからの筆圧信号は、タッチパネルコントローラ４と同期を取りながら出力されるようになっている。ただし、スタイラスペン３は、必ずしもこれに限らず、筆圧を検知するための筆圧センサを有していなくてもよい。
　図６は、スタイラスペン３の構成を示す断面図である。
　スタイラスペン３は、図６に示すように、使用者が手で握るために略円筒状に形成された導電性の把持部１１ａを有するユーザが手で握るペン本体１１を有し、ペン本体１１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１２が設けられている。
　ペン先部１２は、ペン先カバー１２ａと、ペン先軸１２ｂと、ペン先カバー１２ａを軸方向に進出移動自在に保持する絶縁体１２ｃ・１２ｃと、ペン先軸１２ｂの奥側に設けられた筆圧センサ１２ｄとを有している。
　ペン先カバー１２ａは絶縁性材料からなっていると共に、ペン先軸１２ｂは導電性の材料、例えば金属又は導電性合成樹脂材からなっている。
　また、筆圧センサ１２ｄは、例えば、半導体ピエゾ抵抗圧力センサからなっており、図示しないダイヤフラムの表面に半導体ひずみゲージが形成されている。したがって、タッチ操作時にペン先部１２のペン先カバー１２ａをタッチパネル２に押し当てると、ペン先カバー１２ａを介してペン先軸１２ｂが押し込まれて、筆圧センサ１２ｄのダイヤフラムの表面を押圧し、これにより、ダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換する。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。さらに、筆圧検出の原理については、必ずしもこれに限らず、他の検出原理を採用することが可能である。
　なお、ペン本体１１の内部には、接続スイッチ１３と、制御回路１４と、動作切替スイッチ１５ａ・１５ｂと、センス回路１６と、同期信号受信調整回路１７と、同期信号検出回路１８と、タイミング調整回路１９と、ドライブ回路２０とが設けられている。
　接続スイッチ１３は、把持部１１ａに接続された把持部端子と、ペン先軸１２ｂに接続されたペン先端子と、グランド電位を有するグランド端子とを有している。接続スイッチ１３は、ペン先端子とグランド端子との何れかに把持部端子を切替接続する。
　さらに、接続スイッチ１３は、省略することも可能である。接続スイッチ１３を省略する場合には、ペン本体１１の把持部１１ａは、例えば、基準電位（ＧＮＤ）に接続される。
　接続スイッチ１３は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）等からなる電子スイッチであり、制御回路１４にてオン・オフ制御される。ここで、接続スイッチ１３がオフの場合、ペン先軸１２ｂはペン本体１１の把持部１１ａと電気的に遮断されている。このとき、ペン先部１２とタッチパネル２間の容量は小さいため、ペン先カバー１２ａをタッチパネル２に近接させても、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。
　一方、接続スイッチ１３がオンになると、ペン先軸１２ｂは、ペン本体１１の把持部１１ａと電気的に接続され、人体は把持部１１ａを介してペン先軸１２ｂと導通する。これにより、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・接触すると、スタイラスペン３はタッチパネル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２１ａと第２操作スイッチ２１ｂとが設けられており、第１操作スイッチ２１ａおよび第２操作スイッチ２１ｂを押下操作することによって、第１操作スイッチ２１ａおよび第２操作スイッチ２１ｂに割り当てられた機能を、制御回路１４を介して実行させる。第１操作スイッチ２１ａ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２１ａにて行うことが可能である。また、第２操作スイッチ２１ｂ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２１ｂにて行うことが可能である。
　さらに、消しゴム機能及びマウスの右クリック機能は一例であり、消しゴム機能及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設けて他の機能を付加することも可能である。
　なお、スタイラスペン３のタッチパネル２へのタッチ位置は、スタイラスペン３の接続スイッチ１３をオフした状態（ペン先軸１２ｂはペン本体１１の把持部１１ａと電気的に遮断されている状態）でスタイラスペン３をタッチパネル２にタッチすることによって、検出される。そして、そのタッチ位置は、仮想のドライブラインＤｎ＋１などを駆動することによって検出される。
　それから、本実施の形態では、スタイラスペン３におけるペン先部１２の駆動を、タッチパネルコントローラ４にて検出するために、仮想のドライブラインＤｎ＋１などに相当する波形を変えてスタイラスペン３のペン先を駆動し、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Ｓ０～Ｓｍを介して、上記静電容量の変化を検出し、ユーザによるスタイラスペン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などの付加的な情報をタッチパネルコントローラ４が検出するようになっている。
　ところで、本実施の形態のスタイラスペン３は、無線に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。したがって、タッチパネルコントローラ４におけるドライブラインＤ０～Ｄｎの駆動のタイミングに合うように仮想のドライブラインＤｎ＋１を駆動するのと同じパターンでペン先１２を駆動する。そこで、スタイラスペン３では、ドライブ回路２０を設けてタッチパネルコントローラ４のドライバと同様に駆動を行うようにしている。
　タッチパネルコントローラ４におけるドライブラインＤ０～Ｄｎの駆動は、タイミングジェネレータ７（図５）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においても、タッチパネルコントローラ４が駆動するタイミングに同期をとって動作させなければならない。そこで、本実施の形態のスタイラスペン３では、センス回路１６、同期信号受信調整回路１７、同期信号検出回路１８及びタイミング調整回路１９を設けることにより、スタイラスペン３にてタッチパネルコントローラ４が駆動する同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるようにするとともに、該タッチパネルコントローラ４の同期信号のタイミングとスタイラスペン３においてタイミング調整回路１９にて発生するペン同期信号のタイミングとを一致させるようにしている。
　スタイラスペン３は、センス回路１６と、同期信号受信調整回路１７と、同期信号検出回路１８とで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７（図５）にて発生した同期信号を検出する。
　なお、スタイラスペン３の駆動動作は、動作切替スイッチ１５ａをオンにし、かつ動作切替スイッチ１５ｂをオフにしてセンス回路１６と、同期信号受信調整回路１７と、同期信号検出回路１８とによりタッチパネルコントローラ４からの準備信号および同期信号を検出するための準備信号および同期信号検出期間と、準備期間と、動作切替スイッチ１５ａをオフにし、かつ動作切替スイッチ１５ｂをオンにしてドライブ回路２０によりペン先部１２を駆動する駆動モード期間との３期間の繰り返しによって構成されている。
　なお、動作切替スイッチ１５ａがオンとなり、動作切替スイッチ１５ｂがオフとなると、接続スイッチ１３におけるペン先端子と把持部端子とが接続される。一方、動作切替スイッチ１５ｂがオンとなり、動作切替スイッチ１５ａがオフとなると、接続スイッチ１３におけるグランド端子と把持部端子とが接続される。
　同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとにセンス回路１６のゲイン設定および同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整を行う。
　すなわち、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力の振幅が小さいと判断した場合には、図３に図示されている同期信号の受信準備期間中に、センス回路１６のゲインを上げ振幅を増加させ、上記準備信号の受信後にセンス回路１６が受信する同期信号においては、ハイ（High）状態/ロー（Low）状態の変化が比較的明確に表れるようにし、スタイラスペン３は同期信号の検出を安定的に行うことができる。一方、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力の振幅が大き過ぎると判断した場合には、図３に図示されている同期信号の受信準備期間中に、センス回路１６のゲインを下げることで適切な振幅に調節し、上記準備信号の受信後にセンス回路１６が受信する同期信号においては、ハイ状態/ロー状態の変化が比較的明確に表れるようにし、スタイラスペン３は同期信号の検出を安定的に行うことができる。
　スタイラスペン３における上記準備信号および同期信号検出期間は、先ず準備信号を検出し、上記準備波形に基づいて、その受信感度が調整された同期波形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１２のドライブを切り、ペン先信号波形から同期信号パターンを検出する期間である。
　そして、スタイラスペン３における上記準備期間は、同期信号パターン検出後に、タッチパネルコントローラ４とタイミングを合わせてペン先を駆動し始めるための準備期間であり、ドライブ開始のタイミングをとる付加情報を解釈する期間である。
　それから、スタイラスペン３における上記駆動モード期間は、ドライブ回路２０によりペン先部１２を駆動する期間であり、タッチパネルコントローラ４の駆動タイミングに合うよう、駆動波形のエッジを微調整しながら、ペン先部１２を駆動する期間である。このときには、タッチパネルコントローラ４の駆動タイミングに合わせてスタイラスペン３のドライブ回路２０が駆動される。ドライブ回路２０は、動作切替スイッチ１５ｂをオンにするとともに、動作切替スイッチ１５ａをオフにし、制御回路１４を介して、ペン先部１２を駆動する。
　なお、本実施の形態においては、同期信号受信調整回路１７が、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとにセンス回路１６のゲイン設定を行う場合について説明したが、同期信号受信調整回路１７が、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとに同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整などを行う場合については、実施の形態２および３で説明する。
　なお、本実施の形態のタッチパネルシステム１においては、ドライブラインＤ０～Ｄｎ（第１の信号線）の機能とセンスラインＳ０～Ｓｍ（第２の信号線）の機能とをそれぞれ固定させた場合について説明したが、ドライブラインＤ０～ＤｎとセンスラインＳ０～Ｓｍとが一定周期で入れ替わりながらタッチ位置を検出する構成であってもよい。
　〔実施の形態２〕
　次に、図７および図８に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、タッチパネルコントローラ４の準備信号生成部８（図５参照）で生成される準備信号が、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８（図６参照）が同期信号を取り込むタイミングを定めた信号であるという点において、上記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　図７は、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８が同期信号を取り込むタイミングを説明するための図である。
　同期信号検出回路１８で同期波形を一定の周期でサンプリングして、図中、ＨまたはＬで示されている１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）を取得する場合、図示されている１同期シンボルの中心を取り込みタイミングとした場合のように、各１同期シンボルのセンターでサンプリングすることが望ましい。
　しかしながら、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８では取り込みタイミングを知ることができないため、図示されている１同期シンボルの変化するタイミングを取り込みタイミングとした場合、データの変化点でサンプリングしてしまうと、ＨかＬのどちらでとるかが安定しないため検出に失敗する恐れがある。
　そこで、本実施の形態においては、タッチパネルコントローラ４の準備信号生成部８で生成される準備信号として、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８が同期信号を取り込むタイミングを定めた信号を用いる。
　図８は、本実施の形態で用いている準備信号の波形の一例を示す図である。
　図示されているように、本実施の形態で用いている準備信号は、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８（図６参照）が同期信号を取り込むタイミングを定めた信号であって、同期信号の１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）の中心（タイミング的な中心）を取り込みタイミングとする信号である。
　先ず、スタイラスペン３のセンス回路１６（図６参照）は、このような準備信号を受信し、実施の形態１で既に説明したように、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとにセンス回路１６のゲイン設定を行う。そして、同時に、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとに同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整も行う。
　したがって、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８では、受信した準備波形をもとに適切な取り込みタイミングを生成し、安定した同期信号の検出を行うことができる。
　なお、上記準備信号の出力をもとにスタイラスペン３のセンス回路１６のゲイン設定を行う前に、スタイラスペン３が受信した準備信号は、同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整に用いることができない場合があるが、本実施の形態のスタイラスペン３においては、上記準備信号の受信期間の途中（図８に図示する準備波形において、少なくとも一度のハイ状態とロー状態とが残るタイミング）で、上記準備信号の出力をもとにスタイラスペン３のセンス回路１６のゲイン設定を行うようになっているので、センス回路１６のゲイン設定後にスタイラスペン３が受信した準備信号を、同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整に用いることができる。
　〔実施の形態３〕
　次に、図９に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、タッチパネルコントローラ４の準備信号生成部８（図５参照）で生成される準備信号が、同期信号の１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）の周期および上記同期信号の位相の情報を含む信号であるという点において、上記の実施の形態１および２とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　図９は、本実施の形態で用いている準備信号の波形の一例を示す図である。
　図示されているように、本実施の形態で用いている準備信号は、同期信号の１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）の周期および上記同期信号の位相の情報を含む信号である。
　先ず、スタイラスペン３のセンス回路１６（図６参照）は、このような準備信号を受信し、実施の形態１で既に説明したように、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとにセンス回路１６のゲイン設定を行う。そして、同時に、同期信号受信調整回路１７は、センス回路１６の上記準備信号の出力をもとに同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整も行う。
　同期信号の１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）の周期を含む準備信号をスタイラスペン３が受信すると、この準備信号を用いて、同期信号検出回路１８が同期信号の１同期シンボル（同期信号を構成する単位信号）の中心（タイミング的な中心）で、同期信号を取り込むように設定することができる。
　また、同期信号の位相の情報を含む準備信号をスタイラスペン３が受信すると、この準備信号を用いて、同期信号検出回路１８が同期信号を所定のタイミングで取り込み検出する際において、ＨまたはＬの判定の基準として用いることができる。
　したがって、スタイラスペン３の同期信号検出回路１８では、受信した準備波形をもとに適切な取り込みタイミングを生成できるとともに、より精度高くＨまたはＬの判定を行うことができるので、安定した同期信号の検出を行うことができる。
　なお、上記準備信号の出力をもとにスタイラスペン３のセンス回路１６のゲイン設定を行う前に、スタイラスペン３が受信した準備信号は、同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整やＨまたはＬの判定に用いることができない場合があるが、本実施の形態のスタイラスペン３においては、上記準備信号の受信期間の途中（図９に図示する準備波形において、少なくとも一度のハイ状態とロー状態とが残るタイミング）で、上記準備信号の出力をもとにスタイラスペン３のセンス回路１６のゲイン設定を行うようになっているので、センス回路１６のゲイン設定後にスタイラスペン３が受信した準備信号を、同期信号検出回路１８の取り込みタイミングの調整やＨまたはＬの判定に用いることができる。
　〔実施の形態４〕
　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、実施の形態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３１（電子機器）の構成を示す機能ブロック図である。
　携帯電話機３１は、タッチパネルシステム１、表示パネル２２、操作キー２３、スピーカ２４、マイクロフォン２５、カメラ２６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２７、ＲＯＭ（Read Only Memory）２８、ＲＡＭ（Random Access Memory）２９、および表示制御回路３０を備えている。携帯電話機３１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２２は、ＲＯＭ２８またはＲＡＭ２９に格納されている画像を表示する。表示パネル２２の動作は、表示制御回路３０によって制御される。
　表示パネル２２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２３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２３は、携帯電話機３１のユーザによる入力操作を受け付ける。スピーカ２４は、例えば、ＲＯＭ２８またはＲＡＭ２９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２５は、ユーザからの音声の入力を受け付ける。携帯電話機３１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３１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２６は、ユーザによる操作キー２３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、ＲＯＭ２８、ＲＡＭ２９、または外部メモリ（例えばメモリカード）に格納される。
　ＣＰＵ２７は、タッチパネルシステム１および携帯電話機３１の動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ２７は、例えばＲＯＭ２８に格納された各種のプログラムを実行する。
　ＲＯＭ２８は、データを不揮発的に格納する。また、ＲＯＭ２８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３１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。
　ＲＡＭ２９は、ＣＰＵ２７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２３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３１もまた、上述した実施の形態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３１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におけるタッチパネルコントローラは、スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号をタッチパネルに出力するタッチパネルコントローラであって、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。
　したがって、スタイラスペンは、上記タッチパネルコントローラから出力された同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を用いることができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラを実現できる。
　本発明の態様２におけるタッチパネルコントローラにおいては、上記準備信号は、上記同期信号が上記スタイラスペンによって取り込まれるタイミングを定めた信号であることが好ましい。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるとともに、上記スタイラスペンにおける上記同期信号が取り込まれるタイミングを定めた上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。
　したがって、上記スタイラスペンは、このような準備信号を用いることができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラを実現できる。
　本発明の態様３におけるタッチパネルコントローラにおいては、上記準備信号は、上記同期信号を構成する単位信号の周期または上記同期信号の位相の情報を含む信号であることが好ましい。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるとともに、上記スタイラスペンにおける上記同期信号が取り込まれるタイミングを定める際または、同期信号のハイまたはローの判定に用いることができる上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。
　したがって、上記スタイラスペンは、このような準備信号を用いることができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルコントローラを実現できる。
　本発明の態様４におけるタッチパネルシステムは、スタイラスペンと、タッチパネルと、上記スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号を上記タッチパネルに出力するタッチパネルコントローラと、を備えたタッチパネルシステムであって、上記タッチパネルコントローラは、ハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力し、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　上記構成によれば、上記タッチパネルコントローラは、ハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力する。そして、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　したがって、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整することができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルシステムを実現できる。
　本発明の態様５におけるタッチパネルシステムにおいては、上記準備信号は、上記同期信号が上記スタイラスペンによって取り込まれるタイミングを定めた信号であり、上記同期信号受信調整回路は、上記準備信号の受信期間の途中に、受信した上記準備信号に基づいて、受信される上記準備信号および上記同期信号の受信感度を調整する構成であってもよい。
　上記構成によれば、上記同期信号受信調整回路では、受信した準備信号をもとに適切な取り込みタイミングを生成し、安定した同期信号の検出を行うことができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルシステムを実現できる。
　本発明の態様６におけるタッチパネルシステムにおいては、上記準備信号は、上記同期信号を構成する単位信号の周期または上記同期信号の位相の情報を含む信号であり、上記同期信号受信調整回路は、上記準備信号の受信期間の途中に、受信した上記準備信号に基づいて、受信される上記準備信号および上記同期信号の受信感度を調整する構成であってもよい。
　上記構成によれば、上記同期信号受信調整回路では、受信した準備信号をもとに適切な取り込みタイミングを生成する。そして、受信した準備信号を同期信号のハイまたはローの判定に用いることもできる。したがって、安定した同期信号の検出を行うことができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるタッチパネルシステムを実現できる。
　本発明の態様７におけるスタイラスペンは、タッチパネルの同期信号を所定のタイミングで取り込むスタイラスペンであって、上記同期信号より前のタイミングの準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　上記構成によれば、上記同期信号より前のタイミングの準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えている。
　したがって、上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整することができるので、同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるスタイラスペンを実現できる。
　本発明の態様８におけるスタイラスペンにおいては、上記同期信号受信調整回路は、上記準備信号の受信期間の途中に、受信した上記準備信号に基づいて、受信される上記準備信号および上記同期信号の受信感度を調整することが好ましい。
　上記構成によれば、上記スタイラスペンは、安定した同期信号の検出を行うことができるので、上記スタイラスペンが同期信号の検出に失敗してしまう可能性を抑制することができるスタイラスペンを実現できる。
　本発明の態様９における電子機器は、上記タッチペンまたは、上記タッチパネルコントローラまたは、上記タッチパネルシステムを備えている。
　尚、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。
　本発明は、タッチパネルと、タッチパネルコントローラと、スタイラスペンと、を備えたタッチパネルシステムに好適に用いることができる。
　１　　　タッチパネルシステム
　２　　　タッチパネル
　３　　　スタイラスペン
　４　　　タッチパネルコントローラ
　５　　　ドライブライン駆動回路
　６　　　センスアンプ
　７　　　タイミングジェネレータ
　８　　　準備信号生成部
　９　　　ＡＤ変換器
　１０　　処理部
　１１　　ペン本体
　１１ａ　把持部
　１２　　ペン先部
　１２ａ　ペン先カバー
　１２ｂ　ペン先軸
　１２ｃ　絶縁体
　１２ｄ　筆圧センサ
　１３　　接続スイッチ
　１４　　制御回路
　１５ａ　動作切替スイッチ
　１５ｂ　動作切替スイッチ
　１６　　センス回路
　１７　　同期信号受信調整回路
　１８　　同期信号検出回路
　１９　　タイミング調整回路
　２０　　ドライブ回路
　２１ａ　第１操作スイッチ
　２１ｂ　第２操作スイッチ
　３１　携帯電話機（電子機器）
　Ｃｎｍ　　キャパシタ
　Ｄｎ　　ドライブライン
　Ｓｍ　　センスライン

Claims (5)

  1. 　スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号をタッチパネルに出力するタッチパネルコントローラであって、
    　上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する基準となるハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力することを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  2. 　上記準備信号は、上記同期信号が上記スタイラスペンによって取り込まれるタイミングを定めた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. 　上記準備信号は、上記同期信号を構成する単位信号の周期または上記同期信号の位相の情報を含む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。
  4. 　スタイラスペンと、タッチパネルと、上記スタイラスペンによって所定のタイミングで取り込まれる同期信号を上記タッチパネルに出力するタッチパネルコントローラと、を備えたタッチパネルシステムであって、
    　上記タッチパネルコントローラは、ハイ状態とロー状態とを含む準備信号を生成し、上記同期信号を上記タッチパネルに出力するタイミングよりも先に、上記準備信号を上記タッチパネルに出力し、
    　上記スタイラスペンは、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記スタイラスペンにおける上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路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. 　タッチパネルの同期信号を所定のタイミングで取り込むスタイラスペンであって、
    　上記同期信号より前のタイミングの準備信号を受信し、受信した上記準備信号に基づいて、上記準備信号の受信期間中に、上記同期信号の受信感度を調整する同期信号受信調整回路を備えていることを特徴とするスタイラスペン。
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