(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の電極からなる第１の電極群を有し且つ前記第１の電極群に入力された第１の情報に対応する表示オブジェクトを表示するとともに前記第１の電極群を介したタッチ操作を受付ける投影型静電容量方式の表示装置と、
複数の第２の電極からなる第２の電極群を有し且つ前記タッチ操作を受付ける受付面に接触した状態で前記第２の電極群から前記表示装置に前記第１の情報を入力する入力デバイスと、
を備え、
前記入力デバイスは、前記第２の電極群から前記第１の電極群に前記第１の情報を送信するとともに、前記第１の電極群から送信されてくる第２の情報を前記第２の電極群で受信し、
前記表示装置は、前記第１の電極群から前記第２の電極群に前記第２の情報を送信するとともに、前記第２の電極群から送信されてくる前記第１の情報を前記第１の電極群で受信し、且つ前記表示装置は、前記第１の電極群が配置されている領域のうち前記入力デバイスと接触している領域を、前記第１の情報を受信するとともに前記第２の情報を送信する第１の領域に設定するとともに、前記第１の電極群が配置されている領域のうち前記第１の領域以外の領域を、前記タッチ操作を受付ける第２の領域に設定し、前記第１の領域での前記第１の情報の受信処理と、前記第２の領域での前記タッチ操作の受付け処理と、を同時に実行する、
ことを特徴とする表示システム。
【請求項２】
前記複数の第１の電極は、前記第１の情報を受信する第１の受信電極と、前記第２の情報を送信する第１の送信電極とを含み、
前記複数の第２の電極は、前記第２の情報を受信する第２の受信電極と、前記第１の情報を送信する第２の送信電極とを含み、
前記表示装置は、前記第１の受信電極による前記第１の情報の受信処理と、前記第１の送信電極による前記第２の情報の送信処理とを実行し、
前記入力デバイスは、前記第２の受信電極による前記第２の情報の受信処理と、前記第２の送信電極による前記第１の情報の送信処理とを実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
前記表示装置は、前記入力デバイスと前記表示装置との接触領域のうちの一部の領域に電圧を印加することによって前記入力デバイスと前記表示装置とを吸着させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示システム。
【請求項４】
複数の第１の電極からなる第１の電極群を有し且つ前記第１の電極群に入力された第１の情報に対応する表示オブジェクトを表示するとともに前記第１の電極群を介したタッチ操作を受付ける投影型静電容量方式の表示装置と、複数の第２の電極からなる第２の電極群を有し且つ前記タッチ操作を受付ける受付面に接触した状態で前記第２の電極群から前記表示装置に前記第１の情報を入力する入力デバイスとを備えた表示ステムが前記表示オブジェクトを表示する表示方法であって、
前記入力デバイスが、前記第２の電極群から前記第１の電極群に前記第１の情報を送信した場合に、前記表示装置が、前記第１の情報を前記第１の電極群で受信する第１の送受信ステップと、
前記表示装置が、前記第１の電極群から前記第２の電極群に第２の情報を送信した場合に、前記入力デバイスが、前記第２の情報を前記第２の電極群で受信する第２の送受信ステップと、
を含み、
前記表示装置は、前記第１の電極群が配置されている領域のうち前記入力デバイスと接触している領域を、前記第１の情報を受信するとともに前記第２の情報を送信する第１の領域に設定するとともに、前記第１の電極群が配置されている領域のうち前記第１の領域以外の領域を、前記タッチ操作を受付ける第２の領域に設定し、前記第１の領域での前記第１の情報の受信処理と、前記第２の領域での前記タッチ操作の受付け処理と、を同時に実行する、
ことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電容量の変化を利用して入力された情報を表示する表示システムおよび表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量の変化を利用して表示装置の入力面への操作を受付ける投影型静電容量方式のタッチパネルがある。このタッチパネルは、入力面に人体が接触することで、マトリクス状に配置された電極のうち接触箇所に配置された電極における静電容量の変化を検出する。これにより、タッチパネルは、静電容量が変化した位置を人体の接触箇所として検出する。【０００３】
特許文献１のスタンプシステムは、電圧パルス信号をタッチパネルに入力する入力デバイスが、タッチパネルに到達可能な電界の電界強度を、タッチパネルにおいてタッチが検出されるタイミングに同期するように時系列で変化させている。これにより、タッチパネルが、電圧パルス信号に対応するデータを取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０６８７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、入力デバイスからタッチパネルへの方向にしか情報を送信できない。このため、タッチパネルである表示装置と入力デバイスとの間で双方向通信を行うことができないという問題があった。双方向通信を行うことができない場合、例えば、表示装置が入力デバイスの接触を検知した際に、表示装置が入力デバイスへ振動指示などを送信できないので、入力デバイスの操作者は、表示装置が入力デバイスに接触したことを確認できない。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、入力デバイスと表示装置との間で双方向通信を実現できる表示システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の表示システムは、複数の第１の電極からなる第１の電極群を有し且つ第１の電極群に入力された第１の情報に対応する表示オブジェクトを表示するとともに第１の電極群を介したタッチ操作を受付ける投影型静電容量方式の表示装置を備える。また、本開示の表示システムは、複数の第２の電極からなる第２の電極群を有し且つタッチ操作を受付ける受付面に接触した状態で第２の電極群から表示装置に第１の情報を入力する入力デバイスを備える。入力デバイスは、第２の電極群から第１の電極群に第１の情報を送信するとともに、第１の電極群から送信されてくる第２の情報を第２の電極群で受信する。表示装置は、第１の電極群から第２の電極群に第２の情報を送信するとともに、第２の電極群から送信されてくる第１の情報を第１の電極群で受信する。表示装置は、第１の電極群が配置されている領域のうち入力デバイスと接触している領域を、第１の情報を受信するとともに第２の情報を送信する第１の領域に設定するとともに、第１の電極群が配置されている領域のうち第１の領域以外の領域を、タッチ操作を受付ける第２の領域に設定し、第１の領域での第１の情報の受信処理と、第２の領域でのタッチ操作の受付け処理と、を同時に実行する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示にかかる表示システムは、入力デバイスと表示装置との間で双方向通信を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる表示システムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態にかかる表示システムの構成を示す斜視図
【図３】実施の形態にかかる表示装置が備える検出電極群の構成を示す図
【図４】実施の形態にかかる入力デバイスが備えるデバイス電極群の構成を示す図
【図５】実施の形態にかかる表示システムによる表示処理の処理手順を示すフローチャート
【図６】実施の形態にかかる入力デバイスが吸着部を備える場合のデバイス電極群の構成を示す図
【図７】実施の形態にかかる表示装置を実現するハードウェア構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の実施の形態にかかる表示システムおよび表示方法を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる表示システムの構成を示すブロック図である。図２は、実施の形態にかかる表示システムの構成を示す斜視図である。表示システム１は、入力デバイス２０と、表示装置１０とを備えている。表示装置１０の上面と平行な面内の２つの軸であって互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。本実施の形態では、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、何れも表示装置１０における方向であり、表示装置１０が移動しても変化しない。
【００１２】
表示システム１は、表示装置１０へのタッチ操作の受付け処理と、入力デバイス２０と表示装置１０との間の静電容量通信とを同時に実行する。静電容量通信は、電極間の静電容量の変化を利用した通信である。
【００１３】
また、表示システム１は、入力デバイス２０が送信した情報を表示装置１０が受信する処理と、表示装置１０が送信した情報を入力デバイス２０が受信する処理とを同時に実行する。
【００１４】
入力デバイス２０は、表示装置１０に情報を入力するためのデバイスである。入力デバイス２０は、表示装置１０の表示画面である表示器１４に接触することで、表示装置１０との間で情報の送受信を行う。入力デバイス２０は、表示装置１０から情報を受信すると、受信した情報に対応する処理を実行する。
【００１５】
入力デバイス２０は、表示システム１の操作者４０によって、表示器１４に重ねられることで、表示器１４に接触し、接触した状態で表示装置１０に情報を送信するとともに表示装置１０から送られてくる情報を受信する。入力デバイス２０は、底面側にデバイス電極群２０１を有しており、デバイス電極群２０１が配置されている底面が表示器１４の配置されている面と平行に接触するように重ねられることで、表示装置１０との間で情報の送受信を行うことが可能となる。
【００１６】
表示器１４は、矩形状の表示画面を有している。以下の説明では、表示画面の矩形領域を、Ｘ方向に平行な２つの辺とＹ方向に平行な２つの辺とで囲まれた領域として説明する。したがって、表示器１４の上面に配置された表示画面は、ＸＹ平面に平行な面となっている。
【００１７】
操作者４０は、入力デバイス２０を表示器１４の表示画面、すなわち情報の受付面に接触させて、表示装置１０を介した情報の入力操作を行う。表示システム１では、受付面上での入力デバイス２０の位置、および入力デバイス２０の種類に応じて、表示装置１０が種々の表示オブジェクトを表示する。また、表示システム１では、受付面上での入力デバイス２０の向きの変化に応じて、表示装置１０が表示オブジェクトを変化させる。
【００１８】
表示オブジェクトの例は、プログレスサーキュラー５１である。プログレスサーキュラー５１は、動作の進行状況を視覚的に表示する。プログレスサーキュラー５１は、表示装置１０の表示画面上において、入力デバイス２０の底面と、表示装置１０の上面との接触領域の外側領域（以下、オブジェクト表示領域という場合がある）に表示される。
【００１９】
オブジェクト表示領域の例は、入力デバイス２０と表示装置１０との接触領域を囲う円環状領域である。プログレスサーキュラー５１は、入力デバイス２０への操作によって表示が変化する。入力デバイス２０は、表示器１４の受付面上での位置または回転方向が変更されることで操作される。
【００２０】
入力デバイス２０は、操作者４０によって操作されると、操作内容を検知し、操作内容に対応する情報を表示装置１０に送る。入力デバイス２０は、操作者４０によって把持可能な形状を有している。入力デバイス２０は、例えば、円柱状をなしており、円柱の側面が操作者４０によって把持される。また、入力デバイス２０は、操作者４０によって、底面が表示器１４の表示画面に接触するように重ねられる。また、入力デバイス２０は、操作者４０によって、表示画面上で柱軸を中心として回転させられる。すなわち、入力デバイス２０は、柱軸がＺ軸方向に平行となり、底面がＸＹ平面に平行な面となるように、表示器１４に接触させられ、この接触面内で回転させられる。入力デバイス２０は、表示装置１０上での回転量等を操作内容として検出し表示装置１０に送る。
【００２１】
入力デバイス２０の表示画面上での回転量は、例えば、工作機械といった特定装置（図示せず）への操作に対応している。すなわち、入力デバイス２０が回転することで、表示装置１０に接続された特定装置が操作される。なお、入力デバイス２０が回転することで、表示装置１０が操作されてもよい。入力デバイス２０の例は、特定装置を操作するダイヤルである。
【００２２】
表示装置１０は、投影型静電容量方式のタッチパネルである。表示装置１０は、表示画面に入力デバイス２０が重ねられると、入力デバイス２０から情報を受信し、受信した情報に対応する表示オブジェクトを表示する。表示装置１０が入力デバイス２０から受信する情報が第１の情報である。第１の情報の例は、後述する識別情報などである。入力デバイス２０が表示装置１０から受信する情報が第２の情報である。第２の情報の例は、後述する振動指示である。
【００２３】
また、表示装置１０は、入力デバイス２０が移動すると、移動に応じた情報を表示する。具体的には、表示装置１０は、入力デバイス２０が重ねられると、重ねられた位置にプログレスサーキュラー５１を表示する。また、表示装置１０は、入力デバイス２０が回転させられると、回転量に対応する指令を特定装置に送るとともに、プログレスサーキュラー５１の表示を回転量に対応する表示に変化させる。例えば、入力デバイス２０によって特定装置の電圧値が操作される場合、表示装置１０は、操作量である回転量に対応する電圧値を特定装置に通知するとともに、通知した電圧値を示すようにプログレスサーキュラー５１の表示を変化させる。このように、表示装置１０は、入力デバイス２０への操作に応じて、プログレスサーキュラー５１をインタラクション表現する。また、表示装置１０は、タッチ操作されるとタッチ操作に対応する処理を実行する。
【００２４】
入力デバイス２０は、波形生成回路２１、入力部２２、センサ２３、振動部２４、およびデバイス電極群２０１を有している。表示装置１０は、検出回路１１、データ記憶部１２、データ処理部１３、表示器１４、および表示生成部１５を有している。また、表示器１４は、検出電極群１０１を備えている。
【００２５】
センサ２３は、入力デバイス２０が表示装置１０に接触したこと、および入力デバイス２０の動作を検出する。入力デバイス２０が円柱である場合、センサ２３は、入力デバイス２０の底面が表示画面に接触したことと、入力デバイス２０の表示画面上での回転量とを検出する。この場合のセンサ２３は、接触センサおよび角度センサである。
【００２６】
センサ２３は、入力デバイス２０が表示装置１０に接触したことを検出すると、接触したことを示す接触情報を入力部２２に送る。また、センサ２３は、検出した回転量を入力部２２に送る。入力部２２は、センサ２３から送られてくる接触情報および回転量を波形生成回路２１に入力する。波形生成回路２１に入力される回転量が、後述するデバイス操作情報である。
【００２７】
波形生成回路２１は、デバイス電極群２０１に接続されている。波形生成回路２１は、特定の情報を示す特定パターンの波形で示される電圧パルス信号、すなわちパルス波形の電圧信号を生成する回路である。なお、波形生成回路２１は、０と１とで示される電圧パルス信号の代わりに、シリアル伝送で使われる８ビットの信号を生成してもよい。波形生成回路２１は、接触情報を受信すると、識別情報を示す電圧パルス信号、およびデバイス操作情報を示す電圧パルス信号を生成する。
【００２８】
識別情報は、入力デバイス２０を識別する情報である。デバイス操作情報は、入力デバイス２０への操作の情報である。デバイス操作情報には、センサ２３が検出した回転量などの情報が含まれている。波形生成回路２１は、入力部２２から接触情報を受信すると、識別情報を電圧パルス信号としてデバイス電極群２０１に送る。また、波形生成回路２１は、入力部２２から回転量を受信すると、回転量を示すデバイス操作情報を電圧パルス信号としてデバイス電極群２０１に送る。
【００２９】
デバイス電極群２０１は、入力デバイス２０の底面側に配置されている。デバイス電極群２０１は、表示装置１０との間の静電容量通信に用いられる電極である。デバイス電極群２０１は、複数の電極からなる。入力デバイス２０の底面が、表示装置１０の上面に接触させられる面である。
【００３０】
デバイス電極群２０１の各電極は、波形生成回路２１が生成した電圧パルス信号を送信する。また、デバイス電極群２０１の各電極は、表示装置１０から送信された電圧パルス信号を受信することも可能である。デバイス電極群２０１の一部の電極は、表示装置１０に電圧パルス信号を送信し、残りの電極は、表示装置１０から電圧パルス信号を受信する。これにより、デバイス電極群２０１は、電圧パルス信号の送信と受信とを同時に実行する。このようにデバイス電極群２０１は、送信アンテナの機能と、受信アンテナの機能とを有している。
【００３１】
デバイス電極群２０１が、表示装置１０から受信する電圧パルス信号の例は、入力デバイス２０を振動させる振動指示の信号である。表示装置１０は、入力デバイス２０から情報を受信した場合に、振動指示を入力デバイス２０に送信する。例えば、表示装置１０は、入力デバイス２０が操作されたことを検知すると、振動指示を入力デバイス２０に送信する。また、表示装置１０は、入力デバイス２０の底面が表示器１４に接触したことを検知すると、振動指示を入力デバイス２０に送信してもよい。入力デバイス２０が振動することにより、操作者４０は、入力デバイス２０から表示装置１０へ情報が送信されていること、または表示装置１０が入力デバイス２０の接触を検知したことを確認することが可能となる。
【００３２】
振動部２４は、表示装置１０からの振動指示に従ってバイブレーション機能を実行する。すなわち、振動部２４は、デバイス電極群２０１が振動指示を受信すると、入力デバイス２０を振動させる。
【００３３】
入力デバイス２０の底面と、振動部２４が振動させる箇所とは、ばね等の弾性体を介して接続されている。このため、振動部２４が入力デバイス２０を振動させても、入力デバイス２０の底面と、表示装置１０の上面との接触位置がずれることはない。
【００３４】
表示器１４は、情報を表示する表示画面を有している。検出電極群１０１は、表示装置１０の上面側で表示画面内に配置されている。検出電極群１０１は、タッチ操作および、入力デバイス２０との間の静電容量通信に用いられる電極である。検出電極群１０１は、複数の検出電極からなる。検出電極群１０１では、隣接する検出電極間が特定の静電容量となるように各検出電極が配置されている。検出電極群１０１の検出電極間は、入力デバイス２０が表示装置１０に重ねられることによって静電容量が変化する。また、検出電極群１０１の検出電極間は、操作者４０によって表示画面がタッチされることで静電容量が変化する。
【００３５】
検出回路１１は、検出電極群１０１に接続されている。検出回路１１は、隣り合う検出電極に電圧を印加し、電圧を印加した際の静電容量の変化を検出する。入力デバイス２０が表示器１４に重ねられると、検出電極群１０１に含まれる検出電極のうち入力デバイス２０が重ねられた箇所の静電容量が変化する。検出回路１１は、この静電容量の変化を検出することで、入力デバイス２０の位置および形状の情報である位置形状情報を検出する。位置形状情報は、入力デバイス２０が表示画面に重ねられた際の表示画面上の位置の情報、および入力デバイス２０の底面の形状の情報を含んでいる。検出回路１１は、検出した位置形状情報をデータ記憶部１２に記憶させる。
【００３６】
また、操作者４０が表示器１４にタッチ操作を行うと、検出電極群１０１に含まれる検出電極のうちタッチされた箇所の静電容量が変化する。検出回路１１は、この静電容量の変化を検出することで、表示器１４へのタッチ操作を検出する。検出回路１１は、検出したタッチ操作を示すタッチ操作情報をデータ処理部１３に送る。
【００３７】
また、検出電極群１０１の電極のうち、入力デバイス２０に接触した領域の電極は、静電容量通信に用いられる。静電容量通信に用いられる電極のうち、一部の電極が送信用の電極となり、残りの電極が受信用の電極となる。
【００３８】
検出電極群１０１が備える静電容量通信の送信用の各電極（以下、静電送信電極という場合がある）は、データ処理部１３などが生成した電圧パルス信号を入力デバイス２０に送信する。検出電極群１０１が備える静電容量通信の受信用の各電極（以下、静電受信電極という場合がある）は、入力デバイス２０から送られてくる電圧パルス信号を受信する。これにより、検出電極群１０１は、電圧パルス信号の送信と受信とを同時に実行する。このように検出電極群１０１は、送信アンテナの機能と、受信アンテナの機能とを有している。
【００３９】
また、検出回路１１は、入力デバイス２０から検出電極群１０１を介して送られてくる電圧パルス信号に基づいて、識別情報およびデバイス操作情報を検出する。検出回路１１は、識別情報およびデバイス操作情報をデータ処理部１３に送る。
【００４０】
データ処理部１３は、識別情報に基づいて、表示させるプログレスサーキュラー５１を決定する。表示装置１０へは、予めプログレスサーキュラー５１と識別情報との対応関係を示す対応関係情報が格納されている。データ処理部１３は、この対応関係情報と、検出回路１１から送られてきた識別情報とに基づいて、表示させるプログレスサーキュラー５１を決定する。データ処理部１３は、決定したプログレスサーキュラー５１を表示生成部１５に送る。また、データ処理部１３は、データ記憶部１２から位置形状情報を読み出して表示生成部１５に送る。
【００４１】
また、データ処理部１３は、デバイス操作情報に基づいて、表示内容を変更させたプログレスサーキュラー５１を生成する。データ処理部１３は、生成したプログレスサーキュラー５１を表示生成部１５に送る。また、データ処理部１３は、タッチ操作情報を表示生成部１５に送る。
【００４２】
表示生成部１５は、データ処理部１３から送られてくるプログレスサーキュラー５１を示す表示画像を生成する。表示生成部１５は、表示器１４の表示画面上の領域のうち位置形状情報に対応する領域、すなわちオブジェクト表示領域にプログレスサーキュラー５１を表示させる。また、表示生成部１５は、タッチ操作情報に対応する表示画像を生成して表示画面に表示させる。表示器１４は、プログレスサーキュラー５１、タッチ操作情報に対応する表示画面などを表示する。
【００４３】
図３は、実施の形態にかかる表示装置が備える検出電極群の構成を示す図である。第１の電極群である検出電極群１０１は、表示器１４の上面側に配置されている。図３では、表示器１４を上面側から見た場合の検出電極の配置例を示している。
【００４４】
検出電極群１０１は、Ｘ座標が共通となるように複数の検出電極が配列されたＸ電極列と、Ｙ座標が共通となるように複数の検出電極が配列されたＹ電極列とを有している。Ｘ電極列の各検出電極は、Ｙ方向に平行な方向に並んでおり、Ｙ電極列の各検出電極は、Ｘ方向に平行な方向に並んでいる。検出電極群１０１に含まれる検出電極が第１の電極である。
【００４５】
図３では、検出電極群１０１が、１０本のＸ電極列と、６本のＹ電極列とを有している場合を示している。Ｘ電極列は、Ｘ座標がＸ１からＸ１０であり、Ｙ電極列は、Ｙ座標がＹ１からＹ６である。
【００４６】
Ｘ座標がＸ１のＸ電極列は、６個の検出電極が直列に接続されている。同様に、Ｘ座標がＸ２からＸ１０の各Ｘ電極列は、６個の検出電極が直列に接続されている。また、Ｙ座標がＹ１のＹ電極列は、１１個の検出電極が直列に接続されている。同様に、Ｙ座標がＹ２からＹ６の各Ｙ電極列は、１１個の検出電極が直列に接続されている。
【００４７】
Ｘ電極列の各検出電極は、Ｚ座標が同じである。また、Ｙ電極列の各検出電極は、Ｚ座標が同じである。Ｘ電極列とＹ電極列とは異なる層に配置されている。すなわち、Ｘ電極列が配置されているＺ座標と、Ｙ電極列が配置されているＺ座標とは異なる座標である。Ｘ電極列が配置されている面と、Ｙ電極列が配置されている面との間には、特定の誘電率を有した誘電体層が配置されている。
【００４８】
検出電極群１０１のうち、入力デバイス２０が重ねられた領域以外の検出電極は、タッチ操作の検出に用いられる。例えば、検出電極群１０１を上面から見た場合に、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ５，Ｙ３）の位置がタッチされると、この位置の静電容量が変化する。表示装置１０は、この静電容量の変化を検出することで、タッチ位置を検出する。表示装置１０は、何れかのＸ電極列へ電圧を印加した際の各Ｙ電極列での静電容量の変化を検出する。表示装置１０は、例えば、Ｘ座標がＸｎ（ｎは、１から１０の何れかの自然数）のＸ電極列へ電圧を印加する。そして、表示装置１０は、Ｙ座標がＹｍ（ｍは、１から６の何れかの自然数）であるＹ電極列で静電容量が変化したか否かを判定する。
【００４９】
表示装置１０は、Ｘ座標がＸ１のＸ電極列へ電圧を印加した際に、Ｙ座標がＹ１のＹ電極列からＹ座標がＹ６のＹ電極列まで順番に静電容量が変化したか否かを判定する。同様に、表示装置１０は、Ｘ座標がＸ２のＸ電極列へ電圧を印加した際に、Ｙ座標がＹ１のＹ電極列からＹ座標がＹ６のＹ電極列まで順番に静電容量が変化したか否かを判定する。このように、表示装置１０は、Ｘ座標がＸ１からＸ１０までの各Ｘ電極列へ、順番に電圧を印加するとともに、Ｘ座標がＸｎのＸ電極列へ電圧を印加した場合に、Ｙ座標がＹ１のＹ電極列からＹ座標がＹ６のＹ電極列まで順番に静電容量が変化したか否かを判定する。これにより、表示装置１０は、表示器１４の何れの位置がタッチされたかを検出することができる。なお、Ｘ電極列への電圧の印加の順番は、何れの順番で行われてもよい。また、Ｙ電極列における静電容量の変化の判定は何れの順番で行われてもよい。
【００５０】
また、検出電極群１０１のうち、入力デバイス２０が重ねられた領域（以下、静電通信領域という）の検出電極は、静電容量通信に用いられる。静電通信領域の検出電極は、一部が静電送信電極となり、残りが静電受信電極となる。静電送信電極となった検出電極は、入力デバイス２０に電圧パルス信号を送信し、静電受信電極となった検出電極は、入力デバイス２０から電圧パルス信号を受信する。検出電極群１０１が配置されている領域のうち静電通信領域が第１の領域であり、静電通信領域以外の領域である後述のタッチ検出領域が第２の領域である。
【００５１】
検出電極群１０１では、何れの検出電極が静電送信電極になってもよく、何れの検出電極が静電受信電極になってもよい。また、静電通信領域の検出電極のうち、静電送信電極および静電受信電極の何れにも設定されない電極があってもよい。
【００５２】
図４は、実施の形態にかかる入力デバイスが備えるデバイス電極群の構成を示す図である。第２の電極群であるデバイス電極群２０１は、入力デバイス２０の底面側の円形領域に配置されている。図４では、入力デバイス２０を底面側から見た場合のデバイス電極群２０１の配置例を示している。図４では、入力デバイス２０の底面と平行な面内の２つの軸であって互いに直交する２つの軸をＡ軸およびＢ軸とする。また、Ａ軸およびＢ軸に直交する軸をＣ軸とする。本実施の形態では、Ａ方向、Ｂ方向、およびＣ方向は、何れも入力デバイス２０における方向であり、入力デバイス２０が移動しても変化しない。
【００５３】
デバイス電極群２０１は、Ａ座標が共通となるように複数の検出電極が配列されたＡ電極列と、Ｂ座標が共通となるように複数の検出電極が配列されたＢ電極列とを有している。Ａ電極列の各検出電極は、Ｂ方向に平行な方向に並んでおり、Ｂ電極列の各検出電極は、Ａ方向に平行な方向に並んでいる。デバイス電極群２０１に含まれる電極が第２の電極である。
【００５４】
図４では、デバイス電極群２０１が、２本のＡ電極列と、２本のＢ電極列とを有している場合を示している。Ａ電極列は、Ａ座標がＡ１およびＡ２であり、Ｂ電極列は、Ｂ座標がＢ１およびＢ２である。
【００５５】
Ａ座標がＡ１，Ａ２のＡ電極列は、それぞれ３個の電極が直列に接続されている。また、Ｂ座標がＢ１，Ｂ２のＢ電極列は、それぞれ３個の電極が直列に接続されている。
【００５６】
Ａ電極列の各検出電極は、Ｃ座標が同じである。また、Ｂ電極列の各検出電極は、Ｃ座標が同じである。Ａ電極列とＢ電極列とは異なる層に配置されている。すなわち、Ａ電極列が配置されているＣ座標と、Ｂ電極列が配置されているＣ座標とは異なる座標である。Ａ電極列が配置されている面と、Ｂ電極列が配置されている面との間には、特定の誘電率を有した誘電体層が配置されている。
【００５７】
デバイス電極群２０１の各電極は、静電容量通信に用いられる。デバイス電極群２０１の電極は、一部が送信電極となり、残りが受信電極となる。送信電極となった電極は、表示装置１０に電圧パルス信号を送信し、受信電極となった電極は、表示装置１０から電圧パルス信号を受信する。
【００５８】
デバイス電極群２０１では、何れの電極が送信電極になってもよく、何れの検出電極が受信電極になってもよい。また、デバイス電極群２０１に含まれる電極のうち、送信電極および受信電極の何れにも設定されない電極があってもよい。
【００５９】
図５は、実施の形態にかかる表示システムによる表示処理の処理手順を示すフローチャートである。入力デバイス２０が、操作者４０によって表示装置１０の入力画面に重ねられる（ステップＳ１０）。具体的には、デバイス電極群２０１が配置されている入力デバイス２０の底面側が、検出電極群１０１が配置されている表示装置１０の上面側に重ねられる。
【００６０】
表示装置１０は、入力デバイス２０の表示装置１０上での位置および形状を示す位置形状情報を検出する（ステップＳ２０）。表示装置１０では、検出電極群１０１および検出回路１１が、位置形状情報を検出する。具体的には、検出回路１１が、検出電極群１０１に含まれるＸ電極列のうち電圧を印加したＸ電極列のＸ座標と、検出電極群１０１に含まれるＹ電極列のうち静電容量が変化したＹ電極列のＹ座標とに基づいて、位置形状情報を検出する。
【００６１】
表示装置１０は、位置形状情報を記憶する（ステップＳ３０）。具体的には、検出回路１１が、位置形状情報をデータ記憶部１２に格納する。
【００６２】
表示装置１０は、位置形状情報に基づいて、静電通信領域を設定する（ステップＳ４０）。具体的には、検出回路１１が、データ記憶部１２に格納されている位置形状情報に基づいて、静電通信領域を設定する。検出回路１１は、位置形状情報をデータ処理部１３に送る。
【００６３】
表示装置１０は、静電通信領域に対し、静電送信電極および静電受信電極を設定する（ステップＳ５０）。具体的には、データ処理部１３は、静電通信領域に含まれる検出電極のうち、一部の検出電極を静電送信電極に設定し、残りの検出電極を静電受信電極に設定する。
【００６４】
入力デバイス２０は、表示装置１０に重ねられて表示装置１０との接触を検知すると、デバイス電極群２０１から電圧パルス信号で示される識別情報を表示装置１０に送信する（ステップＳ６０）。具体的には、入力デバイス２０が表示装置１０に重ねられたことをセンサ２３が検知し、入力部２２が表示装置１０に接触したことを示す接触情報を波形生成回路２１に送る。波形生成回路２１は、識別情報を示す電圧パルス信号を生成する。デバイス電極群２０１は、波形生成回路２１が生成した識別情報を示す電圧パルス信号を表示装置１０に送信する。この場合において、デバイス電極群２０１は、電極のうち静電送信電極に設定されている検出電極から識別情報を示す電圧パルス信号を送信する。
【００６５】
表示装置１０は、検出電極群１０１で、電圧パルス信号で示される識別情報を受信する（ステップＳ６５）。具体的には、検出電極群１０１が、検出電極のうち静電受信電極に設定されている検出電極から電圧パルス信号を受信する。電圧パルス信号を受信した静電受信電極は、受信した電圧パルス信号を検出回路１１に送る。検出回路１１は、電圧パルス信号を識別情報に変換する。
【００６６】
表示装置１０は、識別情報に対応する表示オブジェクトを表示する（ステップＳ７０）。具体的には、データ処理部１３は、表示オブジェクトと識別情報との対応関係を示す対応関係情報と、識別情報とに基づいて表示オブジェクト、例えばプログレスサーキュラー５１を決定し、決定した表示オブジェクトを表示生成部１５に送る。また、データ処理部１３は、位置形状情報に基づいて、表示オブジェクトの表示位置を算出し、算出した表示位置を表示生成部１５に送る。
【００６７】
表示生成部１５は、データ処理部１３から送られてくる表示オブジェクトおよび表示位置に基づいて、表示オブジェクトを表示位置に表示させるための表示画像を生成する。例えば、表示生成部１５は、位置形状情報に対応する領域であるオブジェクト表示領域に、プログレスサーキュラー５１といった表示オブジェクトを表示させるための表示画像を生成する。表示器１４は、表示生成部１５が生成した表示画面を表示することで、オブジェクト表示領域に、プログレスサーキュラー５１を表示する。
【００６８】
入力デバイス２０は、操作されたか否かを判定する（ステップＳ８０）。操作者４０によって入力デバイス２０が操作されていなければ（ステップＳ８０、Ｎｏ）、入力デバイス２０は、操作者４０による操作を待つ。
【００６９】
操作者４０によって入力デバイス２０が操作されると（ステップＳ８０、Ｙｅｓ）、入力デバイス２０が、操作内容をセンサ２３で検出し、操作内容を示す操作情報をデバイス電極群２０１から表示装置１０に送信する（ステップＳ９０）。操作情報には、入力デバイス２０の操作方向、入力デバイス２０への操作量などの情報が含まれている。
【００７０】
表示装置１０は、検出電極群１０１の静電受信電極で操作情報を受信する（ステップＳ９５）。表示装置１０は、操作情報を受信すると、検出回路１１によって、検出電極群１０１の静電送信電極から振動指示を送信する（ステップＳ１００）。この振動指示は、入力デバイス２０のデバイス電極群２０１で受信される。入力デバイス２０の振動部２４は、振動指示に従って入力デバイス２０を振動させる。
【００７１】
また、表示装置１０は、操作情報を受信すると、操作情報に基づいて表示オブジェクトのインタラクション表現を決定し、表示画像を生成して表示する（ステップＳ１１０）。このインタラクション表現は、表示中の表示オブジェクトを操作情報に対応する表示オブジェクトに変化させることで表現される。表示装置１０は、例えば、表示オブジェクトがプログレスサーキュラー５１である場合、表示しているプログレスサーキュラー５１の表示態様を、操作情報に対応する表示態様に変更させる。すなわち、表示装置１０は、プログレスサーキュラー５１を、操作情報が分かる表示態様で表示させる。
【００７２】
具体的には、データ処理部１３は、操作後のプログレスサーキュラー５１の表示態様を決定し、決定した表示態様のプログレスサーキュラー５１を表示生成部１５に送る。表示生成部１５は、データ処理部１３から送られてくるプログレスサーキュラー５１を示す表示画像を生成する。表示生成部１５は、オブジェクト表示領域に、操作後のプログレスサーキュラー５１を表示させる。
【００７３】
表示装置１０は、静電通信領域以外の領域をタッチ検出領域に設定する（ステップＳ１２０）。表示装置１０は、タッチ検出領域に対応する検出電極群１０１の検出電極および検出回路１１をタッチ検出用に動作させる。
【００７４】
表示装置１０は、静電通信領域における容量変化のオフセット値を設定する（ステップＳ１３０）。具体的には、検出回路１１が、入力デバイス２０が静電通信領域で表示装置１０に接触していることによる容量変化の検出値の影響を打ち消すようにオフセット値を設定する。この場合において、検出回路１１は、データ記憶部１２に格納されている位置形状情報に基づいて、オフセット値を設定する。
【００７５】
検出回路１１は、例えば、入力デバイス２０が静電通信領域で表示装置１０に接触している状態で検出した静電容量の変化に基づいて、オフセット値を設定する。なお、検出回路１１は、入力デバイス２０からオフセット値を取得してもよい。また、検出回路１１は、オフセット値と識別情報との対応関係に基づいて、オフセット値を設定してもよい。この場合、表示装置１０は、オフセット値と識別情報との対応関係を記憶しておき、検出回路１１が、この対応関係と、識別情報とに基づいて、オフセット値を設定する。
【００７６】
この後、表示装置１０は、タッチ検出領域に対してタッチ操作されたか否かを判定する（ステップＳ１４０）。操作者４０がタッチ検出領域に対してタッチ操作を実行していなければ（ステップＳ１４０、Ｎｏ）、表示装置１０は、タッチ検出領域に対する表示を変化させず、タッチ操作を待つ。
【００７７】
操作者４０がタッチ検出領域に対してタッチ操作を実行すると（ステップＳ１４０、Ｙｅｓ）、表示装置１０は、タッチ操作に対応する処理を実行する（ステップＳ１５０）。具体的には、検出回路１１がタッチ操作を受付けると、データ処理部１３がタッチ検出領域に表示させる情報を決定する。タッチ検出領域に表示させる情報は、タッチ操作の内容を示す情報である。表示生成部１５は、表示器１４のタッチ検出領域に、タッチ操作の内容を示す情報を表示させる。また、検出回路１１は、タッチ操作を受付けると、操作対象の特定装置にタッチ操作に対応する指示を送る。
【００７８】
なお、表示システム１は、ステップＳ１３０の処理の後、ステップＳ８０の処理と、ステップＳ１４０の処理とを同時に実行してもよい。すなわち、表示システム１は、静電通信領域およびタッチ検出領域を設定した後は、入力デバイス２０が操作されたか否かを判定する処理と、タッチ操作されたか否かを判定する処理とを実行する。そして、表示システム１は、入力デバイス２０が操作された場合には、ステップＳ９０からＳ１３０の処理を実行し、タッチ操作された場合には、ステップＳ１５０の処理を実行する。表示システム１は、ステップＳ９０からＳ１３０の処理と、ステップＳ１５０の処理とを並行して実行する。
【００７９】
すなわち、表示システム１は、静電容量通信と、タッチパネル操作の受付とを同時に実行してもよい。この場合も、表示システム１は、静電容量通信による入力デバイス２０から表示装置１０への情報の送信と、静電容量通信による表示装置１０から入力デバイス２０への情報の送信とを並行して実行することで双方向通信を実行してもよい。
【００８０】
また、ステップＳ１２０およびＳ１３０の処理は、ステップＳ４０の後からステップＳ１４０の前までの間であれば、何れのタイミングで実行されてもよい。
【００８１】
また、検出回路１１は、入力デバイス２０の表示器１４上での重心位置と、入力デバイス２０の底面の物理サイズの情報（以下、底面情報という）とに基づいて、位置形状情報を算出してもよい。この場合、検出回路１１は、入力デバイス２０の表示器１４上での位置および形状の情報を大まかに検出しておき、大まかな位置および形状の情報から入力デバイス２０の表示器１４上での重心位置（Ｘ，Ｙ座標）を算出する。
【００８２】
入力デバイス２０の底面情報は、検出回路１１が入力デバイス２０から取得する。この場合、波形生成回路２１は、入力デバイス２０の底面情報を、識別情報とともに表示装置１０に送る。
【００８３】
なお、入力デバイス２０の底面情報は、表示装置１０内に予め格納されていてもよい。この場合、表示装置１０は、入力デバイス２０の底面情報と、識別情報とが対応付けされた対応情報を記憶しておく。そして、検出回路１１が、この対応情報と、識別情報とに基づいて、底面情報を取得する。検出回路１１は、取得した底面情報と、算出した重心位置とに基づいて、位置形状情報を算出する。
【００８４】
入力デバイス２０は、表示装置１０に吸着する吸着部を備えていてもよい。図６は、実施の形態にかかる入力デバイスが吸着部を備える場合のデバイス電極群の構成を示す図である。
【００８５】
吸着部３１を備える場合のデバイス電極群２０１は、図４に示したデバイス電極群２０１と同様の電極が同様の位置に配置されている。吸着部３１に含まれる電極は、デバイス電極群２０１のうち円形領域の外周領域に配置されている電極である。図６に示すデバイス電極群２０１の場合、吸着部３１に含まれる電極は、電極３０ａ〜３０ｈである。吸着部３１は、表示装置１０が静電通信領域内の特定領域に配置された検出電極に電圧を印加することによって発生する静電気力で表示画面に吸着する吸着機構である。
【００８６】
表示装置１０は、検出電極群１０１が備える電極間に逆位相の電圧を印加することによって、入力デバイス２０の底面に配置された吸着部３１に静電気力を発生させる。すなわち、表示装置１０は、静電通信領域に重なっている検出電極のうち、吸着部３１に重なっている検出電極の電極間に逆位相の電圧を印加する。具体的には、表示装置１０は、電極３０ａ〜３０ｈに対向する位置に配置されている検出電極の電極間に逆位相の電圧を印加する。これにより、吸着部３１は、表示装置１０との間の電位差によって、入力デバイス２０を表示装置１０に吸着させる。
【００８７】
例えば、表示装置１０は、Ｘ座標がＸ５であるＸ電極列に正の電圧を印加し、Ｙ座標がＹ４であるＹ電極列に負の電圧を印加することで、Ｘ座標がＸ５であるＸ電極列とＹ座標がＹ４であるＹ電極列とのＺ方向から見た交点近傍に静電気力を発生させる。この交点の位置は、電極３０ａ〜３０ｈが配置されている領域内の位置である。表示装置１０は、例えば、Ｘ座標がＸ５であるＸ電極列に４０Ｖを印加し、Ｙ座標がＹ４であるＹ電極列に−４０Ｖを印加することで、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ５，Ｙ４）の位置に８０Ｖの電位差で静電気力を発生させる。このように、表示装置１０は、吸着部３１となる電極３０ａ〜３０ｈの位置に電圧を印加することで入力デバイス２０を表示器１４に吸着させる。
【００８８】
デバイス電極群２０１の電極のうち電極３０ａ〜３０ｈ以外の電極、すなわちデバイス電極群２０１の中央領域３２に配置されている電極が、静電送信電極または静電受信電極に用いられる。図６に示すデバイス電極群２０１の場合、静電容量通信に用いられる電極は中央領域３２に配置された４つの電極である。
【００８９】
デバイス電極群２０１の静電通信領域のうち吸着部３１となる外周領域は、中央領域３２よりも誘電率が高い。
【００９０】
吸着部３１によって入力デバイス２０が表示装置１０に吸着されることにより、表示装置１０が鉛直方向に立てられた場合、すなわち表示画面が鉛直方向に平行な場合であっても、入力デバイス２０への操作が容易になる。
【００９１】
また、表示装置１０は、入力デバイス２０を表示装置１０から離す場合には、吸着時とは反対の電圧を印加する。これにより、入力デバイス２０の表示装置１０への着脱が容易となる。
【００９２】
表示装置１０は、例えば、特定の時間ずつ順番に電極３０ａ〜３０ｈに電圧を印加する。なお、表示システム１では、静電容量通信に用いる電極と、吸着部３１として用いる電極とが別々に設定されてもよいし、電極を静電容量通信用と吸着用とで時分割で共用されてもよい。
【００９３】
ここで、表示装置１０のハードウェア構成について説明する。図７は、実施の形態にかかる表示装置を実現するハードウェア構成例を示す図である。
【００９４】
表示装置１０は、プロセッサ１００、メモリ２００、出力装置３００、表示器１４、および検出回路１１により実現することができる。プロセッサ１００の例は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）ともいう）またはシステムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）である。メモリ２００の例は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）である。
【００９５】
表示装置１０は、プロセッサ１００が、メモリ２００で記憶されている表示装置１０の動作を実行するための、コンピュータで実行可能な、表示プログラムを読み出して実行することにより実現される。表示装置１０の動作を実行するためのプログラムである表示プログラムは、表示装置１０の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００９６】
表示装置１０で実行される表示プログラムは、データ処理部１３と、表示生成部１５とを含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【００９７】
表示器１４は、入力デバイス２０との間で情報を送受信するとともに、タッチ操作を受付けるインタフェース３０１を備えている。インタフェース３０１は、検出電極群１０１を用いて構成されている。
【００９８】
メモリ２００は、プロセッサ１００が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。メモリ２００は、位置形状情報などを記憶する。出力装置３００は、タッチ操作に対応する指令などを外部装置である特定装置に出力する。
【００９９】
表示プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、表示プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で表示装置１０に提供されてもよい。なお、表示装置１０の機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。また、入力デバイス２０についても、表示装置１０と同様のハードウェア構成によって実現できる。
【０１００】
なお、表示装置１０は、検出回路１１の代わりに、プロセッサ１００およびメモリ２００を用いて検出回路１１の処理を実行してもよい。
【０１０１】
このように実施の形態では、入力デバイス２０が、デバイス電極群２０１から検出電極群１０１に電圧パルス信号で情報を送信するとともに、検出電極群１０１から電圧パルス信号で送信されてくる情報をデバイス電極群２０１で受信している。また、表示装置１０が、検出電極群１０１からデバイス電極群２０１に電圧パルス信号で情報を送信するとともに、デバイス電極群２０１から電圧パルス信号で送信されてくる情報を検出電極群１０１で受信している。これにより、表示システム１は、入力デバイス２０とタッチパネルである表示装置１０との間で双方向通信を実現できる。
【０１０２】
また、表示装置１０は、検出電極群１０１が配置されている領域のうち入力デバイス２０と接触している領域を静電通信領域に設定している。また、表示装置１０は、検出電極群１０１が配置されている領域のうち静電通信領域以外の領域をタッチ操作を受付けるタッチ検出領域に設定している。これにより、表示装置１０は、静電通信領域での情報の受信処理と、タッチ検出領域でのタッチ操作の受付け処理と、を同時に実行することができる。
【０１０３】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  表示システム、１０  表示装置、１１  検出回路、１２  データ記憶部、１３  データ処理部、１４  表示器、１５  表示生成部、２０  入力デバイス、２１  波形生成回路、２２  入力部、２３  センサ、２４  振動部、３０ａ〜３０ｈ  電極、３１  吸着部、３２  中央領域、４０  操作者、５１  プログレスサーキュラー、１００  プロセッサ、１０１  検出電極群、２００  メモリ、２０１  デバイス電極群、３００  出力装置、３０１  インタフェース。
【要約】
表示システム（１）が、投影型静電容量方式の表示装置（１０）と、入力デバイス（２０）とを備え、表示装置（１０）が、検出電極群（１０１）を有し且つ検出電極群（１０１）に入力された第１の情報に対応する表示オブジェクトを表示するとともに検出電極群（１０１）を介したタッチ操作を受付け、入力デバイス（２０）が、デバイス電極群（２０１）を有し且つタッチ操作を受付ける受付面に接触した状態でデバイス電極群（２０１）から表示装置（１０）に第１の情報を入力し、入力デバイス（２０）は、デバイス電極群（２０１）から検出電極群（１０１）に第１の情報を送信するとともに、検出電極群（１０１）から送信されてくる第２の情報をデバイス電極群（２０１）で受信し、表示装置（１０）は、検出電極群（１０１）から第２の情報を送信するとともに、第１の情報を検出電極群（１０１）で受信する。【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５】
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【図６】
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【図７】
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