(57)【要約】【課題】タッチ操作がなされた場合に、個々の入力装置によるタッチ操作を識別する。【解決手段】タッチパネルシステムは、電子ペン５０と、タッチパネル１００とを備える。タッチパネル１００において、タッチセンサ２０は電子ペン５０がタッチするタッチ位置を検出する。信号制御装置８は、タッチした電子ペン５０に基準のタイミングを示す基準信号６５を送信し、電子ペン５０からの応答信号を受信するように、タッチセンサ２０を制御する。電子ペン５０において、受信電極５１は、タッチパネル１００から基準信号６５を受信する。タイミング生成回路５４は、基準のタイミングから所定値の遅延期間を有する応答信号を生成する。送信電極５２は、検出パルス６６を、タッチセンサ２０を介してタッチパネル１００に送信する。信号制御装置８は、各電子ペン５０から受信した応答信号の遅延期間に基づいて、タッチした電子ペン５０を識別する。【選択図】図９
2016071842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力装置と、
前記入力装置によるタッチ操作を検出するタッチパネル装置とを備え、
前記タッチパネル装置は、
前記入力装置がタッチするタッチ位置を検出するタッチセンサと、
タッチした入力装置に基準のタイミングを示す基準信号を送信し、前記基準信号を送信した入力装置からの応答信号を受信するように、前記タッチセンサを制御する制御部とを備え、
各入力装置は、
前記タッチパネル装置から前記基準信号を受信する受信部と、
前記基準のタイミングから複数の入力装置間で互いに異なる所定値の遅延期間を有する応答信号を生成する信号生成部と、
前記応答信号を、前記タッチセンサを介して前記タッチパネル装置に送信する送信部とを備え、
前記タッチパネル装置の制御部は、各入力装置から受信した応答信号の遅延期間に基づいて、タッチした入力装置を識別する
タッチパネルシステム。
【請求項２】
前記タッチパネル装置は、前記タッチセンサを介して、タッチした入力装置に前記基準信号を送信する
請求項１に記載のタッチパネルシステム。
【請求項３】
前記タッチセンサは、前記入力装置によりタッチされたタッチ位置において前記応答信号を受信し、
前記制御部は、前記タッチ位置にて受信した応答信号に基づいて、タッチした入力装置が前記タッチ位置にあることを識別する
請求項１又は２に記載のタッチパネルシステム。
【請求項４】
前記タッチセンサは、
互いに交差する複数の第１及び第２の電極を備え、
前記第１及び第２の電極の間の静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出し、
前記制御部は、
前記複数の第１の電極に同時に前記基準信号を出力してタッチした入力装置に前記基準信号を送信し、前記複数の第２の電極において前記基準信号を送信した入力装置からの応答信号を受信するように、前記タッチセンサを制御する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
【請求項５】
前記タッチパネル装置の制御部は、前記複数の第１の電極を走査して駆動する駆動信号を出力し、
前記入力装置の受信部は、前記タッチパネル装置の第１の電極から駆動信号を受信し、
前記入力装置は、前記駆動信号を受信したタイミングを計数するタイミング計数部をさらに備える
請求項４に記載のタッチパネルシステム。
【請求項６】
前記入力装置は、前記入力装置によるタッチ操作に関連する情報を生成するデータ生成部をさらに備え、
前記送信部は、前記データ生成部によって生成された情報を前記タッチパネル装置に送信する
請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチパネルシステム。
【請求項７】
入力装置によるタッチ操作を検出するタッチパネル装置であって、
前記入力装置がタッチするタッチ位置を検出するタッチセンサと、
タッチした入力装置に基準のタイミングを示す基準信号を送信し、前記基準信号を送信した入力装置からの応答信号を受信するように、前記タッチセンサを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、送信した基準信号が示す基準のタイミングからの受信した応答信号の遅延期間に基づいて、タッチした入力装置を識別するタッチパネル装置。
【請求項８】
前記タッチセンサを介して、タッチした入力装置に前記基準信号を送信し、前記基準信号を送信した入力装置からの応答信号を受信する
請求項７に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記タッチセンサに重畳して配置される画像を表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、識別した入力装置によって入力された情報に基づいて、前記表示部に表示する画像を制御する
請求項７又は８に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
タッチ操作を検出するタッチパネル装置にタッチしてタッチ操作を入力する入力装置であって、
前記タッチパネル装置から基準のタイミングを示す基準信号を受信する受信部と、
前記基準のタイミングから所定値の遅延期間を有する応答信号を生成する信号生成部と、
前記応答信号を前記タッチパネル装置に送信する送信部とを備える
入力装置。
【請求項１１】
電子ペンで構成される請求項１０に記載の入力装置。
【請求項１２】
ウェアラブル端末で構成される請求項１０に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タッチパネル装置、入力装置、及びこれらを備えたタッチパネルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示画面に使用者の指などでタッチ操作して情報を入力する画面入力機能をもつタッチパネル装置が、ＰＤＡや携帯端末などのモバイル用電子機器、各種の家電製品、無人受付機等の据置型顧客案内端末に用いられている。このようなタッチパネル装置に対するタッチ操作は、通常、ユーザが指などでタッチして行われたり、電子ペンなどの入力装置を用いて行われたりする。このようなタッチ操作におけるタッチ検出方式として、容量変化を検出する静電容量結合方式が知られている。例えば、特許文献１のようなタッチパネル装置が知られている。
【０００３】
特許文献１は、入力タッチレベルに対するパネルポイントの個数分布に対応して、ノイズを除去して有効タッチレベルを決定し、決定した有効タッチレベルに基づきタッチパネル上の近接タッチを分離することで、１つ以上のタッチポイントを決定する技術を開示している。これにより、複数のタッチを分離して検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２―１６０１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、異なる入力装置により１つのタッチパネル装置に対してタッチ操作がなされた場合に、個々の入力装置によるタッチ操作を識別することが可能なタッチパネル装置及びタッチパネルシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示におけるタッチパネルシステムは、複数の入力装置と、タッチパネル装置とを備える。タッチパネル装置は、タッチセンサと、制御部とを備える。タッチセンサは、入力装置がタッチするタッチ位置を検出する。制御部は、タッチした入力装置に基準のタイミングを示す基準信号を送信し、基準信号を送信した入力装置からの応答信号を受信するように、タッチセンサを制御する。各入力装置は、受信部と、信号生成部と、送信部とをそれぞれ備える。受信部は、タッチパネル装置から基準信号を受信する。信号生成部は、基準のタイミングから複数の入力装置間で互いに異なる所定値の遅延期間を有する応答信号を生成する。送信部は、応答信号を、タッチセンサを介してタッチパネル装置に送信する。制御部は、各入力装置から受信した応答信号の遅延期間に基づいて、タッチした入力装置を識別する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示にかかるタッチパネル装置及びタッチパネルシステムによれば、異なる入力装置によりタッチ操作がなされた場合に、個々の入力装置によるタッチ操作を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかるタッチパネルシステムの概要を示す概略図
【図２】タッチパネル１００の全体構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１における電子ペン５０の構成を示すブロック図
【図４】タッチセンサ２０を構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す図
【図５Ａ】タッチ操作を行っていない状態におけるタッチセンサ２０の等価回路を説明した図
【図５Ｂ】タッチ操作を行った状態におけるタッチセンサ２０の等価回路を説明した図
【図６】タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を示す図
【図７】タッチパネル１００によるタッチ位置の検出動作を説明するための図
【図８】タッチパネルシステムの動作の流れを示すシーケンス図
【図９】タッチパネル１００に複数の電子ペン５０がタッチしている場合の識別動作を示すタイミングチャート
【図１０】タッチパネル１００における電子ペン５０からの応答信号の検知結果の一例を示すグラフ
【図１１】電子ペン５０が受信する駆動信号の信号強度の一例を示すグラフ
【図１２】他の実施の形態におけるウェアラブル端末５０Ａの構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、添付の図面を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１２】
１．構成
１−１．タッチパネルシステムの概要
図１は、本実施形態にかかるタッチパネルシステムの概要を示す概略図である。本実施形態にかかるタッチパネルシステムは、タッチパネル１００と、複数の電子ペン５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄとを備える（以下、電子ペン５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを総称して電子ペン５０という）。タッチパネルシステムは、例えば電子黒板として使用され、電子ペン５０のタッチ位置の軌跡に沿ってタッチパネル１００上に線が描かれるように画像を生成するなど、電子ペン５０のタッチ操作に応じてタッチパネル１００の表示を制御する。
【００１３】
本実施形態において、タッチパネル１００は、ユーザの指や電子ペン５０のタッチ（接触）によるタッチ操作を検出する機能を有する液晶表示装置である。電子ペン５０は、タッチパネル１００にタッチ操作を入力するペン型の入力装置である。タッチパネル１００は、複数の電子ペン５０ａ〜５０ｄ（本例では、４本）によるタッチ操作をそれぞれ識別することにより、例えば電子ペン５０毎に線の色や線種を変える表示制御を行う。以下、タッチパネルシステムを構成するタッチパネル１００及び電子ペン５０の構成について、説明する。
【００１４】
１−２．タッチパネルの構成
図２は、実施の形態１におけるタッチパネル１００の全体構成を示すブロック図である。タッチパネル１００は、表示部１と、バックライトユニット２と、走査線駆動回路３と、映像線駆動回路４と、バックライト駆動回路５と、信号制御装置８と、タッチセンサ２０とを備えている。
【００１５】
表示部１は、画像や文字を表示面に表示する。表示部１は、複数の液晶パネルで構成される。なお、表示部１は１つの液晶パネルで構成されてもよい。表示部１の表示面にはタッチセンサ２０が重畳して形成され、これによって表示面に表示された画像に対するタッチ操作を検出するタッチセンサ機能が実現される。表示部１の液晶パネルは、ガラス基板などの透明基板からなるＴＦＴ基板と、このＴＦＴ基板に対向するように所定の間隙を設けて配置される対向基板とを有し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶材料を封入することにより構成されている。
【００１６】
ＴＦＴ基板は、表示部１の背面側に位置する。ＴＦＴ基板を構成する基板上に、マトリクス状に配置された画素電極と、画素電極に対応して設けられ画素電極への電圧印加をオンオフ制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、共通電極などが形成されている。
【００１７】
また、対向基板は、表示部１の前面側に位置する。対向基板を構成する透明な基板上に、画素電極に対応する位置に少なくとも赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の３原色からなるカラーフィルタ（ＣＦ）と、ＲＧＢの各サブピクセルの間および／またはＲＧＢのサブピクセルで構成される画素間に配置されるコントラストを向上させるための遮光材料からなるブラックマトリクスなどが形成されている。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ基板の各サブピクセルに形成されるＴＦＴはｎチャネル型のＴＦＴであるとして説明する。
【００１８】
ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線９と複数の走査信号線１０とが、互いに概ね直交して形成される。走査信号線１０はＴＦＴの水平方向に設けられ、複数のＴＦＴのゲート電極に共通に接続される。映像信号線９はＴＦＴの垂直方向に設けられ、複数のＴＦＴのドレイン電極に共通に接続される。また、各ＴＦＴのソース電極には、ＴＦＴに対応する画素領域に配置された画素電極が接続される。
【００１９】
ＴＦＴ基板に形成された各ＴＦＴは、走査信号線１０に印加される走査信号に応じて、所定の単位でオン／オフ動作が制御される。オンに制御された水平列の各ＴＦＴは、画素電極を、映像信号線９に印加される映像信号に応じた電位（画素電圧）に設定する。そして、表示部１は、複数の画素電極およびこの画素電極に対向するように設けた共通電極を有し、画素電極と共通電極との間に生じる電界により画素領域毎に液晶の配向を制御して、バックライトユニット２から入射した光に対する透過率を変えることにより、表示面に画像を形成する。
【００２０】
バックライトユニット２は、表示部１の裏面側に配置され、表示部１の裏面から光を照射するもので、例えば複数の発光ダイオードを配列して面光源を構成する構造や、発光ダイオードの光を導光板と拡散反射板とを組み合わせて用い、面光源とする構成の構造のものが知られている。
【００２１】
走査線駆動回路３は、ＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線１０に接続されている。走査線駆動回路３は、信号制御装置８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線１０を順番に選択し、選択した走査信号線１０にＴＦＴをオンする電圧を印加する。例えば、走査線駆動回路３は、シフトレジスタを含んで構成される。シフトレジスタは信号制御装置８からのトリガー信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿って走査信号線１０を順次選択し、選択した走査信号線１０に走査パルスを出力する。
【００２２】
映像線駆動回路４は、ＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線９に接続されている。映像線駆動回路４は、走査線駆動回路３による走査信号線１０の選択に合わせて、選択された走査信号線１０に接続されるＴＦＴそれぞれに、各サブピクセルの階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線１０に対応するサブピクセルに映像信号が書き込まれる。
【００２３】
バックライト駆動回路５は、信号制御装置８から入力される発光制御信号に応じたタイミングや輝度でバックライトユニット２を発光させる。
【００２４】
本実施形態では、相互容量型の静電容量方式のタッチセンサ２０を採用している。タッチセンサ２０は複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とで構成される。表示部１の表示面において、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とが互いに交差するように配置されている。駆動電極１１及び検知電極１２は、互いに交差して配置される第１及び第２の電極の一例である。
【００２５】
これらの駆動電極１１および検知電極１２により構成されるタッチセンサ２０は、駆動電極１１と検知電極１２との間で、電気信号の入力および静電容量変化による応答検出を行い、表示面に対する物体の接触（近接）を検出する。この接触を検出する電気回路として、センサ駆動回路６および信号検出回路７が設けられている。
【００２６】
センサ駆動回路６は、交流信号を発生する回路であり、駆動電極１１に接続される。例えば、センサ駆動回路６は、信号制御装置８からタイミング信号を入力し、駆動電極１１を順番に選択し、選択した駆動電極１１に矩形状のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを供給する。例えば、センサ駆動回路６は、走査線駆動回路３と同様、シフトレジスタを含んで構成される。シフトレジスタは、信号制御装置８からのトリガー信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿って駆動電極１１を順次選択し、選択した駆動電極１１にパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを供給する。
【００２７】
なお、駆動電極１１および走査信号線１０は、ＴＦＴ基板に水平方向の列方向に延在するように形成され、垂直方向の行方向に複数本配列されている。これらの駆動電極１１および走査信号線１０に電気的に接続されるセンサ駆動回路６および走査線駆動回路３は、画素が配列される表示領域の幅方向（水平方向）の両側に配置され、幅方向の一方の側に走査線駆動回路３を配置し、他方の側にセンサ駆動回路６を配置している。なお、表示領域の幅方向の一方の側に走査線駆動回路３及びセンサ駆動回路６の両方を配置してもよいし、パネル周辺の配線などにより、その他の方向に引出してもよい。
【００２８】
信号検出回路７は、静電容量変化を検出する検出回路であり、検知電極１２に接続される。信号検出回路７は、検知電極１２毎に検出回路を設け、検知電極１２において検出した静電容量変化を検出信号Ｒｘｖとして出力する。なお、他の構成例としては、複数の検知電極１２群に対して１つの検出回路を設け、駆動電極１１に印加される複数回のパルス電圧において、複数の検知電極１２群毎に検出信号Ｒｘｖの検出を時分割で行い、検出信号Ｒｘｖを出力するようにしてもよい。
【００２９】
表示面上での物体の接触位置は、どの駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加したときに、どの検知電極１２で接触による信号が検出されたかの判断結果に基づいて求められる。駆動信号Ｔｘｖが印加された駆動電極１１と、検出信号Ｒｘｖが得られた検知電極１２との交点が、演算により接触位置として求められる。なお、接触位置を求める演算は、液晶表示装置内に演算回路を設けて行われてもよいし、液晶表示装置の外部の演算回路により行われてもよい。
【００３０】
信号制御装置８は、ＣＰＵなどの演算処理回路およびＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを備え、所定のプログラムを実行することによってその機能を実現する。信号制御装置８は、入力される映像データに基づき、色調整などの各種の画像信号処理を行って各サブピクセルの階調値を示す画像信号を生成し、映像線駆動回路４に供給する。また、信号制御装置８は、入力された映像データに基づき、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６および信号検出回路７それぞれに対して、タイミング信号を生成し、供給する。また、信号制御装置８は、バックライト駆動回路５への発光制御信号として、入力された映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための輝度信号を供給する。なお、信号制御装置８の機能は、専用に設計された電子回路や再構成可能な電子回路（ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ等）により実現されてもよい。
【００３１】
信号制御装置８は、センサ駆動回路６を制御して、電子ペン５０に送信するための信号を駆動電極１１に出力したり、信号検出回路７を制御して、検知電極１２において電子ペン５０からの信号を受信したりする。信号制御装置８は、タッチパネル１００のタッチセンサ２０を制御する制御部の一例である。
【００３２】
また、信号制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなる内部メモリを有する。内部メモリには、複数の電子ペン５０のそれぞれのＩＤと、各電子ペン５０の応答信号の遅延期間とを関連付けたＩＤデータテーブルがあらかじめ格納されている。また、内部メモリには、複数の駆動電極１１の番号毎に各駆動電極１１の走査タイミングを示す走査タイミング情報が記憶されている。
【００３３】
位置検出回路１３は、信号検出回路７から出力される検出信号Ｒｘｖを用いて、表示部１の表示面上のタッチ（接触）位置を検出する。タッチ位置の検出方法については後述する。位置検出回路１３は、タッチパネル装置におけるタッチ位置を検出する位置検出部の一例である。なお、位置検出回路１３の機能は、信号制御装置８によって実現されてもよい。
【００３４】
ここで、表示部１の各信号線および電極に接続される走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６、信号検出回路７および位置検出回路１３は、フレキシブル配線板やプリント配線板やガラス基板に、各回路の半導体チップを搭載することにより構成している。しかし、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、センサ駆動回路６、信号検出回路７および位置検出回路１３の各回路を、ＴＦＴ基板に、ＴＦＴなどとともに同時に形成してもよい。
【００３５】
また、タッチパネル１００は（不図示の）通信部を有し、電子ペン５０に対して、高周波などの無線通信を行う。なお、電子ペン５０とタッチパネル１００との通信手段は無線通信に限らず、例えば光信号や超音波などを用いた無線接続を用いてもよいし、有線接続を用いてもよい。
【００３６】
図３は、タッチセンサ２０を構成する駆動電極と検知電極の配列の一例を示す図である。図３に示すように、タッチセンサ２０は、水平方向（図３の左右方向）に延在する複数本のストライプ状の電極パターンである駆動電極１１と、駆動電極１１の導電体の延在方向と交差する方向に延びる複数本のストライプ状の導電体である検知電極１２とから構成されている。それぞれの駆動電極１１と検知電極１２とが互いに交差した部分それぞれに、静電容量を持つ容量素子が形成されている。
【００３７】
１−３．電子ペンの構成
図４は、本実施形態における電子ペン５０の構成を示すブロック図である。電子ペン５０は、受信電極５１と、送信電極５２と、信号検出回路５３と、タイミング生成回路５４と、タイミング計数回路５５と、データ生成回路５６とを備える。電子ペン５０は、タッチパネル１００にタッチ操作を入力する入力装置の一例である。
【００３８】
受信電極５１は、電子ペン５０のペン先近傍において、タッチパネル１００からの信号を受信するための電極である。受信電極５１は、送信電極５２とは電気的に非接触に、送信電極５２の周囲を囲むように形成される。受信電極５１は、タッチパネル１００からの信号を受信する受信部の一例である。
【００３９】
送信電極５２は、例えば電極自体の電位を変化させることにより、電子ペン５０のペン先がタッチするタッチパネル１００に信号を送信するための電極である。送信電極５２は、電子ペン５０のペン先を形成する。送信電極５２は、タッチパネル１００に信号を送信する送信部の一例である。受信電極５１と送信電極５２は、本実施形態において、図４示すように電子ペン５０のペン先に設けられるが、各電極の配置はこれに限らず、例えば、受信電極５１と送信電極５２の配置を入れ替えてもよい。
【００４０】
信号検出回路５３は、受信電極５１に接続され、受信電極５１の電位の変化などに基づいて、受信電極５１から受信される信号を検出する。信号検出回路５３は、検出した信号を増幅および波形成形して、タイミング生成回路５４やタイミング計数回路５５に出力する。
【００４１】
タイミング生成回路５４は、信号検出回路５３からの信号の入力タイミングから、所定値の遅延期間の経過後に、例えばパルス波形を有するタイミング信号を生成して、送信電極５２に出力する。所定値の遅延期間はその電子ペン５０のＩＤに一対一に対応して設定されており、異なるＩＤを有する電子ペン５０のタイミング生成回路５４は、互いに異なる遅延期間を有するタイミング信号を生成する。タイミング生成回路５４は、タッチパネル１００への応答信号を生成する信号生成部の一例である。
【００４２】
タイミング計数回路５５は、トリガーから計数動作を開始するカウンタ回路を有し、トリガーのタイミングから、信号検出回路５３により所定の信号が入力されるタイミングまでの経過時間を計数する。タイミング計数回路５５は、タッチパネル１００から駆動信号を受信したタイミングを計数するタイミング計数部の一例である。
【００４３】
データ生成回路５６は、タイミング計数回路５５の計数を示す経過時間データなどの、タッチ操作に関連する情報を生成する。データ生成回路５６は内部メモリを有し、その電子ペン５０のＩＤを示すＩＤ情報を格納している。データ生成回路５６は送信アンテナを有し、高周波などの無線通信により生成した情報を、ＩＤ情報ととともにタッチパネル１００に送信する。なお、データ生成回路５６とタッチパネル１００との通信手段はこれに限らず、例えば波光信号や超音波などを用いた無線接続や、有線接続などの各種の送信手段を用いてもよい。
【００４４】
信号検出回路５３、タイミング生成回路５４、タイミング計数回路５５、及びデータ生成回路５６は、例えばそれぞれ別個に、又は一体的に、専用に設計された電子回路や再構成可能な電子回路（ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ等）によって実現される。また、上記の各回路の機能は、ＣＰＵなどの演算処理回路およびＲＯＭやＲＡＭなどにおいて、所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。
【００４５】
２．動作
以上のように構成されるタッチパネルシステムの動作について説明する。
【００４６】
２−１．タッチ検出原理
最初に、タッチパネル１００におけるタッチ検出の原理について、図５、図６を用いて説明する。図５Ａ、５Ｂは、タッチ操作を行っていない状態（図５Ａ）とタッチ操作を行った状態（図５Ｂ）における、タッチセンサ２０の概略構成と等価回路を説明した図である。図６は、タッチ操作を行っていない場合とタッチ操作を行った場合の検出信号の変化を説明した図である。
【００４７】
相互容量型静電容量方式のタッチセンサ２０では、互いに交差する一対の駆動電極１１と検知電極１２との交差部（図３参照）において容量素子が形成される。すなわち、図５Ａに示すように、駆動電極１１、検知電極１２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源としてのセンサ駆動回路６に接続され、他端Ｐは、抵抗器Ｒを介して接地されるとともに、電圧検出器としての信号検出回路７に接続される。
【００４８】
交流信号源としてのセンサ駆動回路６から駆動電極１１（容量素子Ｃ１の一端）に、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚ程度の所定の周波数のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖ（図６参照）を印加すると、検知電極１２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図６に示すような出力波形（検出信号）Ｒｘｖが現れる。
【００４９】
指が接触（または近接）していない状態では、図５Ａに示すように、容量素子Ｃ１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図６に示す検出信号Ｒｘｖの波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。
【００５０】
一方、指が接触（または近接）した状態では、図５Ｂに示すように、等価回路は、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子Ｃ１に直列に追加された構成となる。この状態では、容量素子Ｃ１、Ｃ２に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、図６に示す検出信号Ｒｘｖの波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器である信号検出回路７によって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を流れる電流Ｉ１、Ｉ２の値によって定まる電位となる。このため、波形Ｖ１の振幅は、非接触状態での波形Ｖ０の振幅よりも小さい値となる。
【００５１】
信号検出回路７は、検知電極１２それぞれから出力される検出信号の電位を所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。これ以外の静電容量の変化の信号を検知する方法として、電流を検知する方法等がある。
【００５２】
以上のように、検出信号Ｒｘｖは駆動電極１１からの駆動信号Ｔｘｖによって誘起される。ここで、検知電極１２近傍の駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加することに代えて、タッチパネル１００の外部から検知電極１２の近傍に電極を配置してその電極の電位を変化させることにより、駆動信号Ｔｘｖと同様に、検知電極１２の検出信号を誘起させることができる（図１０参照）。外部の電極は、例えば電子ペン５０の送信電極５２である（図４参照）。タッチパネル１００は、外部の電極を用いて誘起させた検出信号も、駆動信号Ｔｘｖによる場合と同様に、信号検出回路７によって検出できる。
【００５３】
２−２．タッチ位置の検出方法
次に、タッチパネル１００にタッチするタッチ位置の検出方法について、図１及び図７を用いて説明する。図７は、タッチパネル１００によるタッチ位置の検出動作を説明するための図である。
【００５４】
図７において、Ｔｘ−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）は駆動電極１１の番号であり、Ｒｘ−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）は検知電極１２の番号である。図２に示す表示部１の表示面上には、複数の駆動電極１１及び検知電極１２が重畳して配置され、タッチ操作を検出する検出領域１１０が形成されている。検出領域１１０は、互いに交差する駆動電極１１及び検知電極１２によって、１対の電極が交差する交差領域１１１毎にマトリクス状に分割されている。
【００５５】
図２の信号検出回路７は、１つの駆動電極１１からの駆動信号Ｔｘｖによって誘起される１つの検知電極１２の検出信号Ｒｘｖに基づいて、その１対の電極の交差領域１１１における静電容量の変化を示す検出値を取得する。信号検出回路７による検出値の取得は、複数の検知電極１２のそれぞれにおいて、駆動信号Ｔｘｖの走査により各駆動電極１１に対して時分割で行われる。これにより、図７に示すようなマトリクス状に並ぶ複数の交差領域１１１のそれぞれにおける検出値が取得される。
【００５６】
図２の位置検出回路１３は、マトリクス状に並ぶ複数の交差領域１１１の検出値の分布に基づいて、例えば検出領域１１０における所定範囲内の最大値や、隣接する交差領域１１１間のピーク値を検出して、電子ペン５０や指のタッチ位置Ｐａを含む交差領域１１１ａを検出する。また、位置検出回路１３は、検出した交差領域１１１ａを中心として、例えば３行３列や５行５列などの所定範囲の検出値に対する重心計算を行うことにより、中心とした交差領域１１１ａにおけるタッチ位置Ｐａの座標（ｘ、ｙ）を演算する。図中では、座標のＸ軸方向を複数の検知電極１２が並ぶ方向、Ｙ軸方向を複数の駆動電極１１が並ぶ方向としている。この位置検出回路１３の演算により、タッチ位置Ｐａが交差領域１１１ａの内部における座標まで精密に検出される。
【００５７】
２−３．電子ペンの識別動作
２−３−１．動作の概要
タッチパネル１００は、上述のように指や電子ペン５０によるタッチ操作を検出する。複数のタッチ操作が同時になされた場合であっても、複数の駆動電極１１及び検知電極１２の交差領域１１１（図７参照）毎に複数の検出値を取得することにより、それぞれのタッチ操作を検出することができる。ここで、電子黒板などにおいて複数のタッチ操作がなされる場合に、例えばタッチしている電子ペン５０毎に、タッチパネル１００に表示する線の色や線種を変えたり、入力した情報を個別に記憶したりすることが要望されている。この場合、タッチパネル１００に、検出したタッチ操作を行う電子ペン５０がいずれの電子ペンであるかを識別させる必要がある。
【００５８】
そこで、本実施形態にかかるタッチパネルシステムでは、タッチパネル１００にタッチしている電子ペン５０から、電子ペン５０のＩＤに応じた遅延期間を有するタイミング信号をタッチパネル１００に送信する。そして、タッチパネル１００に、受信した信号の遅延期間に基づいて電子ペン５０を識別させる。以下、本システムの動作の詳細について、説明する。
【００５９】
２−３−２．動作の詳細
（１）動作の流れについて
まず、本実施形態にかかるタッチパネルシステムの動作の流れについて、図２、図４、及び図８を用いて説明する。図８は、本実施形態にかかるタッチパネルシステムの動作の流れを示すシーケンス図である。
【００６０】
まず、タッチパネル１００は、基準のタイミングを示すタイミング信号である基準信号を電子ペン５０に送信する（Ｓ１０２）。ステップ１０２において、図２に示す信号制御装置８は、センサ駆動回路６を制御して、基準信号を各駆動電極１１に供給する。タッチパネル１００にタッチしている電子ペン５０は、タッチ位置の近傍の駆動電極１１から、図４に示す受信電極５１を介して基準信号を受信する。
【００６１】
次に、電子ペン５０は、基準信号を受信したタイミングから、その電子ペン５０のＩＤに応じた遅延期間の経過後に、電子ペン５０の応答タイミングを示すタイミング信号である応答信号をタッチパネル１００に送信する（Ｓ１０４）。
【００６２】
ステップＳ１０４において、まず、図４に示す信号検出回路５３は、受信電極５１から受信した基準信号を増幅、波形成形して、同期信号としてタイミング生成回路５４に出力する。つまり、受信電極５１は、タッチパネル１００と同期するタイミングを示す同期信号として、タッチパネル１００から基準信号を受信している。タイミング生成回路５４は、同期信号が入力されたタイミングからその電子ペン５０のＩＤに応じた遅延期間の経過後に、例えばパルス波形を有する応答信号を生成し、送信電極５２から応答信号を送信する。また、同期信号は、タイミング計数回路５５にも入力され、後述するタイミング計数回路５５の計数動作のトリガーとなる。
【００６３】
次に、タッチパネル１００は、電子ペン５０のタッチ位置近傍の検知電極１２から応答信号を受信して、基準信号が示すタイミングからの応答信号の遅延期間に基づいて、応答信号を送信した電子ペン５０のＩＤを識別する（Ｓ１０６）。また、ステップＳ１０６において、タッチパネル１００は、電子ペン５０からの応答信号に基づいて、電子ペン５０のタッチ位置にある検知電極１２を特定する。
【００６４】
ステップＳ１０６において、まず、図２に示す信号検出回路７は、検知電極１２における静電容量の変化に基づいて、電子ペン５０からの応答信号を検出する。信号制御装置８は、信号検出回路７の検出結果に基づき応答信号の遅延期間を測定し、内部メモリからＩＤデータテーブルを読み出して、測定した遅延期間に対応する電子ペン５０のＩＤを識別する。ここで、電子ペン５０の応答信号は、電子ペン５０のタッチ位置にある検知電極１２において最大値（ピーク値）の信号強度で検出されることとなる（図１０参照）。信号制御装置８は、ＩＤを識別した電子ペン５０のタッチ位置がピーク値の応答信号を検出した検知電極の領域にあることを識別する。
【００６５】
次に、タッチパネル１００において、図２に示す信号制御装置８は、センサ駆動回路６を制御して、複数の駆動電極１１を走査するように駆動信号Ｔｘｖを出力する（Ｓ１０８）。信号検出回路７は、複数の検知電極１２毎に、各駆動電極１１に対する静電容量の変化を時分割で検出する。
【００６６】
次に、タッチパネル１００の位置検出回路１３は、信号検出回路７の検出結果に基づいて、タッチ操作がなされているタッチ位置を検出する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０において、位置検出回路１３は、上述したように、駆動電極１１と検知電極１２との交差領域における座標まで精密にタッチ位置を検出する。
【００６７】
一方、タッチパネル１００にタッチしている電子ペン５０は、図４に示す受信電極５１を介して、タッチ位置の近傍の駆動電極に供給された駆動信号Ｔｘｖを受信し、受信したタイミングを計数する（Ｓ１１２）。
【００６８】
ステップＳ１１２において、まず、電子ペン５０の信号検出回路５３は、受信電極５１から受信した駆動信号を増幅、波形成形して、受信信号としてタイミング計数回路５５に出力する。タイミング計数回路５５は、信号検出回路５３からの同期信号をトリガーとして、同期信号が入力されたタイミングから、受信信号の信号強度が最大値（ピーク値）となるタイミングまでの経過時間を計数する。
【００６９】
次に、電子ペン５０のデータ生成回路５６は、タイミング計数回路５５の計数結果に基づいて、電子ペン５０のタッチ位置にある駆動電極１１を示す情報を生成して、タッチパネル１００に送信する（Ｓ１１４）。タイミング計数回路５５の計数結果は、詳細を後述するように、電子ペン５０のタッチ位置にある駆動電極１１の走査タイミングに対応している。そのため、ステップＳ１１４において、データ生成回路５６は、タッチ位置にある駆動電極１１を示す情報として、タイミング計数回路５５の計数結果を示す経過時間データを生成する。本実施形態では、データ生成回路５６は、生成した情報を内部メモリに格納されたＩＤ情報とともに、タッチパネル１００に送信する。
【００７０】
次に、タッチパネル１００は、検出したタッチ位置と電子ペン５０から受信した情報とに基づいて、ＩＤを識別した電子ペン５０のタッチ位置にある駆動電極位置を特定し、電子ペン５０のタッチ位置を識別する（Ｓ１１６）。ステップＳ１１６において、タッチパネル１００の信号制御装置８は、受信した経過時間データと、内部メモリに記憶された走査タイミング情報に基づいて、ＩＤを識別した電子ペン５０のタッチ位置にある駆動電極１１を特定する。信号制御装置８は、ステップＳ１０６において既に電子ペン５０のタッチ位置にある検知電極１２を特定している。そのため、識別した電子ペン５０とタッチ位置にある検知電極１２及び駆動電極１１の交差領域１１１（図７参照）とを対応付けることにより、信号制御装置８は、ＩＤを識別した電子ペン５０のタッチ位置を識別する。
【００７１】
（２）処理の詳細について
以下、図８〜１１を参照して、図８のステップＳ１０２〜Ｓ１１６の処理についてより詳細に説明する。図９は、タッチパネル１００に複数の電子ペン５０がタッチしている場合の識別動作を示すタイミングチャートである。図１０は、タッチパネル１００における電子ペン５０からの応答信号の検知結果の一例を示すグラフである。図１１は、電子ペン５０が受信する駆動信号の信号強度の一例を示すグラフである。
【００７２】
図９では、タッチパネル１００にタッチする電子ペン５０が４本であり（電子ペン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ）、各々の電子ペン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに個別のＩＤが割り当てられているとする。
【００７３】
図９に示すように、本実施形態におけるタッチパネルシステムの動作は、大まかには同期段階６１（図８のステップＳ１０２）、ペン認識段階６２（図８のステップＳ１０４，Ｓ１０６）、タッチ検出段階６３（図８のステップＳ１０８〜Ｓ１１６）の３つの段階に分けられる。タッチパネル１００は、この同期段階６１、ペン認識段階６２、タッチ検出段階６３の一連の処理を所定の周期で繰り返すことで、タッチしている電子ペン５０のＩＤを識別しながらタッチ位置を検出する。
【００７４】
まず、同期段階６１において、タッチパネル１００は図８のステップＳ１０２の処理を行い、すべての駆動電極１１から同時に基準信号６５が出力される。複数の電子ペン５０ａ〜５０ｄがタッチパネル１００にタッチしている場合、各電子ペン５０ａ〜５０ｄはそれぞれの受信電極５１（図４）から同時に基準信号６５を受信し、同期される。各電子ペン５０ａ〜５０ｄの信号検出回路５３は、この基準信号６５を増幅、波形成形して、同期信号を生成する。
【００７５】
次に、ペン認識段階６２において、電子ペン５０ａ〜５０ｄは、それぞれ図８のステップＳ１０４の処理を行う。各電子ペン５０ａ〜５０ｄのタイミング生成回路５４は、信号検出回路５３からの同期信号に基づいて、それぞれ電子ペン５０のＩＤに一対一に対応した遅延期間の経過後に、応答信号として検出パルス６６を出力する。
【００７６】
図９では、電子ペン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの４本の各々に個別のＩＤが割り当てられている。このとき、電子ペン５０ａは、基準信号（同期信号）を受信してから最も短い遅延期間６７ａ経過後に、検出パルス６６ａをタッチパネル１００に出力する。次に、基準信号を受信してから遅延期間６７ｂ経過後に、電子ペン５０ｂが、検出パルス６６ｂをタッチパネル１００に出力する。次に、基準信号を受信してから遅延期間６７ｃ経過後に、電子ペン５０ｃが、検出パルス６６ｃをタッチパネル１００に出力する。同様に、基準信号を受信してから遅延期間６７ｄ経過後に、電子ペン５０ｄが、検出パルス６６ｄをタッチパネル１００に出力する。以上のように、複数の電子ペン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、同時に受信した基準信号により同期して、それぞれ異なる遅延期間を有する検出パルス６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄをタッチパネル１００に出力する。
【００７７】
また、ペン認識段階６２において、タッチパネル１００の検知電極１２は、各電子ペン５０から出力される検出パルス６６を受信する（図８のステップＳ１０６）。図２の信号検出回路７は、上述したように、検知電極１２上で駆動信号Ｔｘｖによって誘起される信号を検出する場合と同様に、電子ペン５０の送信電極５２からの検出パルスを検出する。このとき、各検知電極１２からの検出信号の信号強度は、各電子ペン５０のペン先、すなわち送信電極５２と当該検知電極１２との距離に応じて変化する。その様子の一例を図１０に示す。
【００７８】
図１０は、信号検出回路７による１つの電子ペン５０からの応答信号の検知結果の一例を示す。図１０において、横軸は検知電極の番号、縦軸は検出信号強度である。図１０に示すように、１つの電子ペン５０からの応答信号は、複数の検知電極Ｒｘ−ｍ〜Ｒｘ−（ｍ＋４）において検知される。つまり、電子ペン５０のタッチ位置にある検知電極だけでなく、タッチ位置の周囲の検知電極も、応答信号を受信する。このとき、複数の検知電極Ｒｘ−ｍ〜Ｒｘ−（ｍ＋４）における検出信号強度は、電子ペン５０の送信電極５２に近い検知電極ほど大きくなる。図１０の例では、検知電極Ｒｘｍ＋２上において検出信号強度が最大値となっている。これにより、タッチパネル１００は、図８のステップＳ１０６の処理において、電子ペン５０のペン先すなわち送信電極５２が検知電極Ｒｘｍ＋２上に存在することを検出する。
【００７９】
図９に示す場合では、４本の電子ペン５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに対応して、検出パルス６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄが、基準信号を受けてからそれぞれ異なる遅延期間６７ａ，６７ｂ、６７ｃ、６７ｄで出力される。これら遅延期間は、それぞれの電子ペン５０のＩＤに一対一に対応しており、タッチパネル１００は、基準信号を発信してからそれぞれのタイミングにおいて検知電極１２で捕捉される検出信号が、どの電子ペン５０からの応答信号であるのかを識別することが可能となる。すなわち、タッチパネル１００は、基準信号を受信してから遅延期間６７ａで出力される検出信号は電子ペン５０ａからの応答信号であると識別する。また、タッチパネル１００は、基準信号を受信してから遅延期間６７ｂで出力される検出信号は電子ペン５０ｂからの応答信号であると識別する。電子ペン５０ｃ、５０ｄについても同様である。そして、図１０に示すような検出信号の強度分布に基づいて、それぞれの送信電極位置、すなわち電子ペン５０のペン先の位置が、タッチパネル１００の検出領域１１０（図７参照）におけるどの検知電極１２上にあるのかが判別され、それぞれの電子ペンのペン先のタッチ位置とタッチパネル１００の検知電極１２の位置とが対応付けられる。
【００８０】
続いて、タッチ検出段階６３において、タッチパネル１００は、図８のステップＳ１０８，１１０の処理によるタッチ検出動作を行う。ステップＳ１０８において、上述したように、図１に示すセンサ駆動回路６から駆動電極Ｔｘ−１，Ｔｘ−２，…Ｔｘ−Ｎに、順次走査するように駆動信号Ｔｘｖが供給される。このとき、タッチパネル１００の検出領域１１０上の指または電子ペン５０のタッチの有無に応じて検知電極１２における検出信号Ｒｘｖが変化する。この各検知電極１２における検出信号Ｒｘｖの変化量が、上述したようにタッチパネル１００において計測される。これにより、タッチパネル１００では、ステップＳ１１０において、検出領域１１０上の指または電子ペン５０のタッチ位置が精密に演算される。
【００８１】
以上のようにして、電子ペン５０のタッチ位置が求められる。通常の場合、上記の処理までで、タッチしている電子ペン５０のＩＤを識別し、その電子ペン５０のタッチ位置を充分精度よく求めることができる。しかし、状況によっては、複数の電子ペン５０のタッチ操作を区別できない場合がある。例えば、複数の電子ペン５０のペン先が同時に同一の検知電極Ｒｘ−ｍにある場合（図７参照）、タッチ操作を区別することができない。そこで、本実施形態では、さらに、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６の処理を行っている。すなわち、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６の処理は、複数の電子ペン５０が同一の検知電極１２にタッチしている場合に、ステップＳ１１０で検出される複数のタッチ位置と、各電子ペン５０とを対応づけるために行われる。以下、図８，９，１１を用いて、図８のステップＳ１１２〜Ｓ１１６の処理の詳細について説明する。
【００８２】
図９のタッチ検出段階６３において、それぞれの電子ペン５０ａ〜５０ｄは、図４に示す受信電極５１から各電子ペン５０のタッチ位置の近傍に供給された駆動信号Ｔｘｖを受信する。各電子ペン５０において、受信した駆動信号Ｔｘｖは信号検出回路５３に伝送されて増幅、波形成形され、受信信号となる。各電子ペン５０によるステップＳ１１２の処理は、この受信信号に基づいて、タイミング計数回路５５を制御することにより行われる。
【００８３】
図８のステップＳ１１２において、各電子ペン５０のタイミング計数回路５５は、信号検出回路５３からの同期信号をトリガーとして、受信電極５１から駆動信号Ｔｘｖを受信するまでの経過時間を計数する。図９の同期段階６１においては、タッチパネル１００のすべての駆動電極１１が同時に基準信号６５を出力するので、それぞれの電子ペン５０ａ〜５０ｄはタッチパネル１００上のどこに位置していても同一のタイミングで基準信号６５を受信し、トリガーのタイミングは同一となっている。一方、タッチ検出段階６３において、駆動信号Ｔｘｖはタッチパネル１００における駆動電極１１を順次走査するために、それぞれの電子ペン５０ａ〜５０ｄが受信する駆動信号Ｔｘｖの受信のタイミングは、各電子ペン５０のタッチ位置に応じて変化する。その様子の一例を図１１に示す。
【００８４】
図１１は、特定の電子ペン５０が受信する駆動信号Ｔｘｖ（受信信号）の信号強度の一例を示す。図１１において、縦軸は受信した駆動信号Ｔｘｖの信号強度、横軸は基準信号６５からの経過時間を示す。
【００８５】
図１１において、横軸の経過時間は、駆動信号Ｔｘｖが印加されている駆動電極１１の走査タイミングに相当する。図１１に示すように、電子ペン５０は、複数の駆動電極Ｔｘ−ｎ〜Ｔｘ−（ｎ＋４）に印加される駆動信号Ｔｘｖを受信する。つまり、電子ペン５０は、タッチ位置にある駆動電極の駆動信号Ｔｘｖだけでなく、タッチ位置の周囲の駆動電極の駆動信号Ｔｘｖも受信する。このとき、複数の駆動電極Ｔｘ−ｎ〜Ｔｘ−（ｎ＋４）からの受信信号の信号強度は、電子ペン５０の送信電極５２に近い駆動電極１１ほど大きくなる。
【００８６】
図１１の例では、グラフに示す受信信号強度を有する電子ペン５０は、受信信号強度が最も高くなるタイミングｔｎ＋２に駆動信号Ｔｘｖを印加される走査タイミングである駆動電極１１、すなわちＴｘ−（ｎ＋２）上に位置していることとなる。このことを検出するために、電子ペン５０におけるタイミング計数回路５５は、同期信号をトリガーとして駆動信号Ｔｘｖの受信信号強度が最大になるまでの経過時間を計数する。これにより、電子ペン５０が位置する駆動電極１１（図１１の例ではＴｘ−（ｎ＋２））を特定することができる。
【００８７】
電子ペン５０におけるデータ生成回路５６は、上記のようにタイミング計数回路５５によって計測された経過時間に基づいて、電子ペン５０が位置する駆動電極１１を示す経過時間データを生成して、タッチパネル１００に送信する（図８のステップＳ１１４）。
【００８８】
タッチパネル１００は、複数の電子ペン５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄから上記で説明した経過時間データを受信する。タッチパネル１００の信号制御装置８は、受信した経過時間データ及びＩＤ情報と、内部メモリに記憶された走査タイミング情報に基づいて、経過時間データが示すタイミングで走査される駆動電極１１の位置を、ＩＤ情報のＩＤを有する電子ペン５０のタッチ位置がある駆動電極位置として特定する。このようにして、タッチパネル１００は、各電子ペン５０のそれぞれの検知電極位置に加えて、駆動電極位置を特定する。これにより、図８のステップＳ１１６において、タッチパネル１００上の精密なタッチ位置とそれぞれの電子ペン５０とを容易に対応付けることが可能となる。
【００８９】
３．効果等
以上のように、本実施の形態において、タッチパネルシステムは、複数の電子ペン５０と、電子ペン５０によるタッチ操作を検出するタッチパネル１００とを備える。タッチパネル１００は、タッチセンサ２０と、信号制御装置８とを備える。タッチセンサ２０は、電子ペン５０がタッチするタッチ位置を検出する。信号制御装置８は、タッチした電子ペン５０に基準のタイミングを示す基準信号６５を送信し、基準信号６５を送信した電子ペン５０からの応答信号を受信するように、タッチセンサ２０を制御する。各電子ペン５０は、受信電極５１と、タイミング生成回路５４と、送信電極５２とを備える。受信電極５１は、タッチパネル１００から基準信号６５を受信する。タイミング生成回路５４は、基準のタイミングから複数の電子ペン５０間で互いに異なる所定値の遅延期間を有する応答信号である検出パルス６６を生成する。送信電極５２は、検出パルス６６を、タッチセンサ２０を介してタッチパネル１００に送信する。信号制御装置８は、各電子ペン５０から受信した検出パルス６６の遅延期間に基づいて、タッチした電子ペン５０を識別する。
【００９０】
以上のタッチパネルシステムによれば、異なる電子ペン５０によりタッチ操作がなされた場合に、個々の検出パルス６６の遅延期間に基づきタッチした電子ペン５０が識別されるので、各電子ペン５０によるタッチ操作を識別することができる。
【００９１】
また、本実施の形態において、複数の電子ペンがタッチパネル１００からの基準信号に対してそれぞれ異なる遅延期間で応答信号を送信することで、タッチパネル１００は、それぞれの電子ペン５０が接触している検知電極位置を個別に管理できるようになる。すなわち、タッチパネル１００は、受信した応答信号に基づいて電子ペン５０がタッチパネル１００に接触している位置を判定するとともに、電子ペン５０から送信される応答信号の遅延期間の差異に応じて、いずれの電子ペン５０による接触であるかを特定する情報を管理する。これにより、複数の電子ペン５０により接触された場合であっても、タッチパネル１００は、個々の電子ペン５０を識別することが可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態において、タッチセンサ２０は、電子ペン５０がタッチするタッチ位置の検知電極１２から応答信号を受信してもよい。この場合、信号制御装置８は、タッチ位置から受信した応答信号に基づいて、タッチした電子ペン５０がそのタッチ位置の検知電極１２にあることを識別する。電子ペン５０がタッチするタッチ位置の検知電極１２から応答信号を受信して、タッチした電子ペン５０がそのタッチ位置の検知電極１２にあることを識別することにより、検知電極１２がある範囲内（図７参照）で電子ペン５０と、そのタッチ位置とを対応づけられる。
【００９３】
また、本実施の形態において、タッチセンサ２０は、互いに交差する複数の駆動電極１１及び検知電極１２を備えてもよい。この場合、タッチセンサ２０は、駆動電極１１及び検知電極１２の間の静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する。信号制御装置８は、駆動電極１１に同時に基準信号６５を出力してタッチした電子ペン５０に基準信号６５を送信し、検知電極１２において基準信号６５を送信した電子ペン５０からの応答信号を受信するように、タッチセンサ２０を制御する。これにより、タッチパネル１００は、電子ペン５０専用のハードウェア構成を設けることなく、タッチセンサ２０のタッチ位置を検出するための駆動電極１１及び検知電極１２によって、電子ペン５０との信号の送受信を行える。そのため、本タッチパネルシステムを簡単に実現することができる。
【００９４】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００９５】
実施形態１では、複数の電子ペン５０のＩＤ識別のために、それぞれの検知電極位置、駆動電極位置双方を特定するように、図８のステップＳ１０２〜Ｓ１１６の処理を行った。しかし、電子ペン５０は、ステップＳ１１２，Ｓ１１４の処理を行わなくてもよい。この場合、タッチパネル１００は、ステップＳ１１６において、電子ペン５０のペン先がある駆動電極１１を特定することなく、ＩＤを識別した電子ペン５０のタッチ位置を識別する。
【００９６】
特に、電子黒板のような大型のタッチパネルを立てて使用する場合（図１参照）、検知電極１２が鉛直方向に延伸し、水平方向に配列された電極配置であれば、複数の電子ペンが同一の検知電極上に接触する可能性は極めて低いと考えられる。すなわち、各電子ペン５０のＩＤの識別において、それぞれの電子ペン５０の検知電極位置のみを特定することで、実質的に精度良く電子ペン５０のタッチ位置を識別できる。つまり、各電子ペン５０の検知電極位置のみが特定される場合、複数の電子ペン５０が同一の検知電極１２上に接触している場合に限り、それらを区別し難いが、実使用においては、このような状況は稀にしか発生しない。またそのような状況が一度生じたとしても、本タッチパネルシステムでは図９に示すように周期的に電子ペン５０の識別動作を行うので、使用中に電子ペン５０の位置が変われば、再度電子ペン５０を識別できるようになる。それゆえ、電子ペン５０からタイミング計数回路５５、データ生成回路５６を省略することも用途によっては可能である。
【００９７】
また、実施の形態１では、タッチパネル１００にタッチ操作を入力する入力装置として電子ペン５０を示したが、入力装置はこれに限らず、例えば指輪やリストバンドなどのユーザの手に装着するウェアラブル端末であってもよい。以下、図１２を用いて説明する。
【００９８】
図１２は、他の実施の形態におけるウェアラブル端末の構成を示すブロック図である。ウェアラブル端末５０Ａは、ユーザの手首２００に装着して用いられ、ユーザがタッチパネル１００にタッチすることによりタッチ操作を入力する入力装置の一例である。ウェアラブル端末５０Ａの回路構成は、実施の形態１における電子ペン５０と同様である。ウェアラブル端末５０Ａにおいて、受信電極５１及び送信電極５２は、ユーザの手首２００等に接触するように配置される。これにより、ユーザがタッチパネル１００にタッチすると、ユーザの身体（誘電体）を介して、タッチパネル１００の駆動電極１１からの信号を受信電極５１で受信して、送信電極５２からタッチパネル１００の検知電極１２に信号を送信することができる。そのため、ウェアラブル端末５０ＡがＩＤに一対一に対応する遅延期間の応答信号を送信することで、タッチパネル１００はウェアラブル端末５０Ａを識別できる。
【００９９】
また、実施形態１において、データ生成回路５６は、タイミング計数回路５５の計数結果を示す経過時間データを生成した。データ生成回路５６が生成する情報は経過時間データに限らず、例えば、タイミング計数回路５５によって計数された経過時間に対応する走査タイミングの駆動電極１１の番号を示すデータを生成してもよい。この場合、あらかじめデータ生成回路５６の内部メモリに駆動電極１１の番号毎に各駆動電極１１の走査タイミングを示す走査タイミング情報を記憶しておく。また、データ生成回路５６は、例えば電子ペン５０がタッチパネル１００の表示面上に描く線の色や線種を指定する情報を生成してもよい。また、電子ペン５０が表示面上に線を描く機能を実現するか、あるいは表示面上の画像を消去する機能を実現するかなどの電子ペン５０のタッチ操作に関する情報を生成してもよい。このような情報についても、データ生成回路５６からタッチパネル１００に送信することができる。
【０１００】
また、実施形態１において、電子ペン５０の送信部は、送信電極５２とデータ生成回路５６によって生成された情報を送信するための各種の送信手段とを含んだが、電子ペン５０の送信部は、送信電極５２のみを含んでもよい。この場合、タッチパネル１００にも、（不図示の）通信部を設けなくてもよい。データ生成回路５６によって生成された情報を、送信電極５２を用いてタッチパネル１００に送信してもよい。例えば、データ生成回路５６によって生成された情報を示すコードに基づき応答信号を変調することにより、データ生成回路５６によって生成された情報を応答信号に付加してタッチパネル１００に送信してもよい。
【０１０１】
また、実施形態１において、電子ペン５０は、受信電極５１から基準信号を受信したが、受信電極５１に限らず、他の受信部を用いて基準信号を受信してもよい。例えば、電子ペン５０は、タッチパネル１００との有線接続において基準信号を受信してもよい。この場合、タッチパネル１００からの同期信号を有線経由で各電子ペン５０に伝達できるので、基準信号６５を駆動電極１１に印加して各電子ペン５０の受信電極５１で受信させる必要はなくなる。同様に、タッチパネル１００が電子ペン５０と同期するための信号を光信号や超音波など、駆動電極１１を用いずに電子ペン５０に伝達するように構成すれば、基準信号６５を駆動電極１１に印加する必要はなくなる。また、タッチパネル１００から電子ペン５０に送信する基準信号に代えて、外部装置（外部サーバ等）からタッチパネル１００と電子ペン５０とに同時に送信する同期信号を用いてもよい。タッチパネル１００と電子ペン５０とを同期させてもよい。この場合、電子ペン５０は、タッチパネル１００と同期するタイミングを示す同期信号を受信し、同期信号のタイミングからＩＤに対応する遅延期間を有するタイミング信号を生成し、タッチパネル１００に送信する。タッチパネル１００の信号制御装置８は、各電子ペン５０から受信したタイミング信号の遅延期間に基づいて、タッチした電子ペン５０を識別する。
【０１０２】
また、実施の形態１において、表示部として、液晶パネルを用いているが、液晶パネルでなくてもよい。例えば、有機ＥＬディスプレイやＬＥＤディスプレイ、電子ペーパーディスプレイであってもよい。
【０１０３】
また、上記の実施の形態におけるタッチパネル１００は、相互容量方式のタッチパネル装置であったが、これに限定されない。すわなち、自己容量方式であっても、光学方式であっても、電子ペンから発信される遅延信号の差異に応じて、個々のデジタルペンのＩＤを管理することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本開示は、例えば電子黒板などの、静電容量結合方式の入力機能を有するタッチパネル装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  表示部
２  バックライトユニット
３  走査線駆動回路
４  映像線駆動回路
５  バックライト駆動回路
６  センサ駆動回路
７、５３  信号検出回路
８  信号制御装置
９  映像信号線
１０  走査信号線
１１  駆動電極
１２  検知電極
１３  位置検出回路
２０  タッチセンサ
５０  電子ペン
１００  タッチパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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