JP4664843B2 - 位置検出装置、センサパネル、および、表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置、センサパネル、および、表示装置に関する。

従来、ペン型の位置指示器により指示された位置を検出する位置検出装置が知られている。また、最近、液晶表示装置と一体に構成された位置検出装置を用い、表示画面上で位置指示器を操作して、位置入力操作を行えるものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
通常、液晶表示装置等の表示装置はノイズを多く発生する。また、表示装置の下方に、他の機器や基板等が重ねて配設された場合には、これらの機器や基板等から多くのノイズがもたらされる。
このノイズに対する対策として、上記従来の位置検出装置は、例えば、液晶表示装置における描画走査のタイミングと、位置指示器から位置検出装置への信号送信のタイミングとを調整する等の処理を行っていた。
特開２００２−２１５３１７号公報

ところで、上記従来の位置検出装置では、位置指示器による操作を検出するためのループコイルを液晶表示パネルの裏側に配設し、このループコイルと位置指示器とが液晶表示パネルを挟んで信号を送受信する。
この場合、上記ノイズに対する対策が必要になるが、出願人は、上記の問題を解決するための全く別の手法として、液晶表示パネルの表示面に位置検出装置のループコイルを配置することを想定した。この手法を用いた場合、表示画面上にループコイルの配線が位置することから、表示画面を見る際に配線が見えてしまい、表示画面の視認性に影響を及ぼすことが懸念される。

本発明は、上述した問題に鑑み、表示画面の視認性を損なうことなく、表示画面の表示面側に重なる位置に配線を敷設できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、表示画面を有する表示装置において、前記表示画面は、面状に拡がって配設された透光性の表示用導体と、所定幅の導体からなる基線部と、この基線部に両端を接続された前記所定幅より細い細線状導体が複数並列に接続されてなる細線部とを有する検出用導体とを備え、前記検出用導体は、前記表示用導体と同一面に配設されていること、を特徴としている。
この構成によれば、表示画面を有する表示装置において、センサとして利用可能な検出用導体が表示装置の表示用導体と同一平面にあり、この検出用導体が細線部を有する。この検出用導体は細幅に形成されたことによって視認されにくくなっており、表示画面の視認性を損なうことなく、センサとして利用可能な表示装置を実現できる。また、細線状導体は複数並列に接続されているので、幅を細くしても電気抵抗値が小さく、センサとして好適であるという利点がある。さらに、表示用導体と検出用導体とが同一面に配設されているので、表示装置の厚みを増すことなく検出用導体を設けることができ、薄型の表示装置においても容易に適用できる。

また、上記課題を解決するため、本発明は、外部の表示装置の表示面に重ねて配設されるセンサパネルであって、所定幅の導体からなる基線部と、この基線部に両端を接続された前記所定幅より細い細線状導体が複数並列に接続されてなる細線部とを有する検出用導体が複数配設され、これら複数の前記検出用導体は、少なくとも前記表示装置の表示領域に重なる部分が前記細線部により構成されたことを特徴としている。
この構成によれば、表示装置の表示面に重ねて配設されるセンサパネルの検出用導体が、表示装置の表示領域に重なる部分において細線部で構成されている。細線状導体は細幅に形成されているので、それ自体が視認されにくく、表示装置により表示される画面の視認性を損なわない。従って、画面の視認性に殆ど影響を及ぼすことなく、検出用導体を備えたセンサパネルを表示装置の表示面に配設することが可能となる。また、細線状導体は複数並列に接続されているので、幅を細くしても電気抵抗値が小さいという利点がある。

また、本発明において、前記検出用導体には、前記細線状導体が平行に並ぶ平行配線部が形成され、この平行配線部における細線状導体同士の間隔と、隣り合う前記平行配線部の間隔とが等しい構成としてもよい。この場合、平行配線部内における細線状導体の配列と、隣り合う平行配線部の両端に位置する細線状導体の配列状態とが一致するので、表示領域全体において平行配線部の配列状態が均一になるので、検出用導体が視認されにくくなり、画面の視認性に対する影響がより軽微になるという利点がある。

さらに、前記表示装置は、所定方向に並ぶ複数の画素の状態を変化させることにより前記画面を表示するものであって、当該センサパネルは、前記表示装置の画素の中心が、前記平行配線部において隣接する細線状導体の中央に位置するよう配設されるものとしてもよい。この場合、画素の面積のうち細線状導体によって覆われる面積が最小となるので、これら画素により表示される画面の視認性に対する影響が、より一層軽微になるという利点がある。

また、本発明において、前記表示装置は、所定方向に並ぶ複数の画素の状態を変化させることにより前記画面を表示するものであって、前記平行配線部における細線状導体は、隣接する画素の境界上に配設されるものとしてもよい。この場合、細線状導体は、画素の境界上に配設されるので、より一層視認されにくくなるので、センサパネルによる画面の視認性に対する影響を、さらに軽微なものとすることができる。
さらにまた、本発明において、前記検出用導体は、一ターンまたは複数ターンのループコイルを形成するものとしてもよい。

本発明は、上記センサパネルと、前記センサパネルに配設された各々の前記検出用導体と、外部の位置指示器との間の電磁的作用を検出することにより、前記位置指示器による位置入力操作を検出する検出回路とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、表示装置の画面の視認性を損なうことなく、表示装置の表示面に配設されたセンサパネルの検出用導体を利用して、位置指示器による位置入力操作を検出する。ここで、検出用導体が表示装置の表示面に重ねて配設されたことで、検出用導体と位置指示器との間の距離が短く、かつ、間にノイズを発する障害物がないことから、位置入力操作を極めて容易に、確実に検出することが可能になる。さらに、検出用導体を用いて位置指示器に対して信号を送信する場合には、信号送信に係る電流と検出用導体の電気抵抗値との関係から低電圧での駆動が可能となり、低消費電力の位置検出装置を実現できる。

本発明において、前記検出回路は、前記センサパネルに配設された複数の前記検出用導体から一の検出用導体を選択する選択手段と、前記位置指示器から信号が送信された場合に、前記選択手段によって選択された検出用導体により受信した前記信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段により検出された信号に基づいて、前記位置指示器により指示された位置を求める検出処理手段と、を備える構成としてもよい。この場合、表示装置の表示面に配設されたセンサパネルの検出用導体により受信される信号をもとに位置を検出するので、信号を確実に受信して位置を検出できるという利点がある。

また、本発明において、画面を表示する表示装置をさらに備え、前記センサパネルは、前記表示装置の表示面に重ねて配設された構成としてもよい。

本発明は、少なくとも一つのコイルを備えた位置指示器と、前記位置指示器による位置入力操作を検出する位置検出装置とを有する位置入力装置であって、前記位置検出装置は、上記センサパネルと、前記センサパネルに配設された各々の前記検出用導体と、前記位置指示器が有するコイルとの間の電磁的作用を検出することにより、前記位置指示器による位置入力操作を検出する検出回路とを備えることを特徴としている。
また、本発明は、少なくとも一つのコイルを備えた位置指示器と、前記位置指示器による位置入力操作を検出する位置検出装置とを備えた位置入力装置を有するコンピュータシステムにおいて、前記位置検出装置は、上記センサパネルと、前記センサパネルに配設された各々の前記検出用導体と、前記位置指示器が有するコイルとの間の電磁的作用を検出することにより、前記位置指示器による位置入力操作を検出する検出回路とを備えること、を特徴としている。

この構成によれば、表示装置の画面の視認性を損なうことなく、表示装置の表示面に配設されたセンサパネルの検出用導体を利用して、位置指示器による位置入力操作を検出するので、位置入力操作を極めて容易に、確実に検出することが可能になる。さらに、検出用導体を用いて位置指示器に対して信号を送信する場合には、信号送信に係る電流と電気抵抗値の関係から低電圧での駆動が可能となるので、位置入力装置、および、この位置入力装置を備えたコンピュータシステム全体を低消費電力のものとすることができる。

本発明によれば、検出用導体を備えるセンサパネルを、表示装置の画面の視認性を損なうことなく、表示装置の表示面に重ねて配設することが可能となる。これにより、検出用導体に対する表示装置背面の磁気ノイズの影響を確実に回避でき、また、多様なサイズおよび形状の表示装置にセンサパネルを配設することができる。さらに、表示装置にセンサパネルを簡単に組み付けることが可能となり、製造工程の効率化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係るコンピュータシステム１の概略構成を示す外観図である。図１に示すように、コンピュータシステム１は、タブレット型コンピュータ３と、タブレット型コンピュータ３上で位置入力操作を行うための位置指示器２とを備えて構成される。タブレット型コンピュータ３は、各種画面を表示するとともに、位置指示器２による位置入力操作を検出する機能を有する表示入力部３０を備える。

表示入力部３０の上面は、図１に示すようにほぼ矩形に構成される。表示入力部３０においては、上記矩形の長辺方向をＸ方向、同短辺方向をＹ方向とするＸ−Ｙ直交座標系が仮想的に設定され、位置指示器２の位置入力操作が行われると、位置指示器２により指示された位置のＸ座標及びＹ座標が検出される。

タブレット型コンピュータ３は、位置指示器２による位置入力操作に対応して、各種アプリケーションプログラムを実行する機能を備えたパーソナルコンピュータである。タブレット型コンピュータ３においては、その上面に露出する表示入力部３０の表面が、実行中のプログラムに係る各種画面を表示する表示部と、位置指示器２による操作が可能な入力エリアとを兼ねており、この入力エリア内で位置指示器２の位置入力操作が検出される。

位置指示器２はペン型のケース２１を有し、このケース２１の先端からは芯２２が突出する。また、ケース２１の側面には、ユーザの手指により押圧操作されるスイッチ２３、２４が並べて配設されている。位置指示器２は、コイル２５（図８）およびコンデンサ２６（図８）を備えた共振回路２７（図８）を内蔵し、この共振回路２７と図６に示す位置検出部４（位置検出装置）との間で無線信号を送受信することにより、位置検出部４に対して位置を指示する。これら位置指示器２と位置検出部４とによって、位置入力装置が構成される。

位置入力操作時には、ユーザにより、位置指示器２の先端から突出する芯２２が表示入力部３０の表面に押し付けられる。位置指示器２は、共振回路２７の機能により、芯２２に加わる押圧力（筆圧）に対応する信号を生成して位置検出部４へ送信する。
さらに、位置指示器２が有する共振回路２７は、スイッチ２３、２４の操作状態に対応する信号を生成して位置検出部４へ送信する。位置検出部４においては、共振回路２７から送信される信号に基づいて、位置入力操作された位置と、操作時の筆圧と、スイッチ２３、２４の操作状態とを検出できる。

図２は、表示入力部３０の構成を示す要部断面図であり、特に、表示パネル５の表示面側の構成を示す。
図２の断面図に示すように、表示入力部３０は、表示パネル５（表示装置）の表示面の上に、絶縁層４１、ループコイル群４２、絶縁層４３、ループコイル群４４が順に重ねて配設された構成となっており、タブレット型コンピュータ３の表面には表面パネル４５が露出する。なお、図２に示す構成では表示パネル５と絶縁層４１との間に空間が存在しているが、この空間はなくてもよい。

絶縁層４１、４３は、ＰＥＴ樹脂等の各種樹脂等の絶縁体により構成される板または膜であり、表示パネル５に表示される画面の視認性を確保できる程度の光透過性（透明度）を有する。絶縁層４１は、ループコイル群４２の保護及び絶縁を目的として配設され、少なくともループコイル群４２を構成する導体の表面を覆い、好ましくはループコイル群４２のほぼ全体を覆うように配設される。また、絶縁層４３は、ループコイル群４２とループコイル群４４とを絶縁する目的で配設され、少なくともループコイル群４２またはループコイル群４４のいずれか一方の導体の表面を覆い、好ましくはループコイル群４２、４４の両方の表面をほぼ全面にわたって覆うように配設される。
これら絶縁層４１、４３は、塗布、蒸着、印刷（吹付を含む）或いは貼付等の方法により形成される。

ループコイル群４２、４４においては、それぞれ、銅や銀等の金属またはこれら金属の化合物等の導体で構成され、一ターンまたは複数ターン（好ましくは２ターン）をなす複数のループコイル（検出用導体）が、互いに平行に並べられている。各ループコイルをなす導体は、上記の金属等の不透明なもの、及び、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）等の透明導電体と称されるものを含む。ループコイル群４２、４４の各ループコイルの形状については後述するが、これらのループコイルは、塗布、蒸着、印刷（吹付を含む）或いは貼付等の方法により、若しくは、これらの方法により形成した面状の導体にエッチングを施すことにより形成される。
表面パネル４５は、ガラス、アクリル、ガラス或いはポリカーボネート等の合成樹脂等、表示パネル５に表示される画面の視認性を確保できる程度の光透過性（透明度）と、望ましくは絶縁性を有する板である。この表面パネル４５は、表示入力部３０の表面に露出するものであり、その表面に、アンチグレア効果やアンチリフレクション効果を有する層を形成しても良いし、耐摩耗性を高めるための層を配したものとしてもよい。また、位置指示器２の芯２２を表面パネル４５の表面に接触させた場合の感触を変化させるべく、表面パネル４５の表面に、表面パネル４５とは摩擦係数が異なる層を設けてもよい。

図２に示す構成は、例えば、ループコイル群４２、４４と、これらループコイル群４２、４４を挟む絶縁層４１、４３と、表示パネル５とを組み合わせてなる部分を接着等して一体に形成した配線基板（センサパネル）を形成し、この配線基盤を表示パネル５の表示面側に載せることで、容易に実現可能である。

図３は、表示パネル５における画素５０の配置状態を模式的に示す平面図である。
本実施形態では、表示パネル５として、ＬＣＤ（液晶表示）パネルを用いる。表示パネル５には、光の透過状態を２段階またはそれ以上に切換可能な表示要素としての画素５０が、マトリクス状に配置される。より詳細には、画素５０が、上述のように仮想的に設定されるＸ−Ｙ直交座標系のＸ方向、及びＹ方向に直線状に並ぶ構成を有する。以下の説明では、表示パネル５の画素５０が配設された領域のうち、タブレット型コンピュータ３の外側から見て視認される領域を表示領域と呼ぶ。
本実施形態では、一例として、１２インチ、ＸＧＡ（横１０２４ドット×縦７６８ドット）表示の液晶表示パネルからなる表示パネル５について説明する。この表示パネル５は、横（Ｘ方向）１０２４個、縦（Ｙ方向）７６８個の画素５０を有する。

表示パネル５は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色に対応する３種類の色を表示可能な画素５０を有するカラーＬＣＤパネルであってもよいし、或いは、１種類の画素５０のみを有するモノクロＬＣＤパネルであってもよい。

図４は、ループコイル群４２、４４の概略構成を示す要部分解斜視図である。なお、図４においては、絶縁層４１、４３等の図示を省略する。
図４に示すように、ループコイル群４２は、上記Ｘ−Ｙ座標系のＹ方向に沿って並ぶ６４本のループコイル４２-1〜４２-64から構成される。
また、ループコイル群４４は、上記Ｘ−Ｙ座標系のＸ方向に沿って並ぶ６４本のループコイル４４-1〜４４-64から構成される。
本実施形態では、これらループコイル４２-1〜４２-64、４４-1〜４４-64を、いずれも、上記Ｘ−Ｙ座標系が設定された平面において二重の輪を構成する２ターンのループコイルとした例について説明する。

図５は、ループコイル群４２、４４のループコイルの構成を詳細に示す要部拡大平面図であり、ループコイル４２-1、４２-2の、表示パネル５の表示領域に重なる部分を特に拡大して示す。ループコイル群４２、４４における全てのループコイルの構成は、いずれも、図５に示すループコイル４２-1、４２-2と同様である。

図５に示すように、ループコイル４２-1、４２-2は、所定幅を有する基線部４Ａと、この基線部４Ａより細幅に形成された４本の細線４Ｂ（細線状導体）からなる細線部４Ｃとを有する。４本の細幅４Ｂは、それぞれ、分岐接続部４Ｄを介して基線部４Ａに電気的に接続される。ここで、基線部４Ａと細線４Ｂとは導通していればよく、基線部４Ａと細線４Ｂとを別に形成した後に接続してもよいし、基線部４Ａと細線４Ｂとを一体に形成してもよい。
細線部４Ｃは、表示パネル５の表示領域と重なる部分において、４本の細線４Ｂが各々等間隔をあけて平行に配設される。この部分は平行配線部に相当する。さらに、隣り合うループコイル４２-1とループコイル４２-2の間隔は、４本の細幅４Ｂの間隔に等しい。従って、ループコイル群４２、４４においては、多数（本実施形態では、１０２４本）の細線４Ｂが等間隔で並ぶ構成となる。
ループコイル４２-1、４２-2の、表示パネル５の表示領域に重なる部分は、細線４Ｂとなっており、他のループコイルも同様である。このため、表示入力部３０において、ループコイル群４２、４４のループコイルのうち、ユーザからは細線４Ｂのみが視認され、基線部４Ａは、例えばタブレット型コンピュータ３の筐体に隠れた場所に位置し、タブレット型コンピュータ３の外から見えない。

ここで、基線部４Ａ及び細線４Ｂの具体的な幅については、細線４Ｂが基線部４Ａより細ければ任意であるが、以下に述べる観点から幅を決定することが望ましい。
第１に、ループコイル群４２、４４は表示パネル５の表面側に配設されるものであるから、表示パネル５に表示される画面の視認性を損なわないように、ループコイル群４２、４４自体の視認性が低く、ユーザから見えにくい方が好ましい。
第２に、ループコイル群４２、４４は、後述するように信号を送受信するために用いられる。従って、ループコイル群４２、４４の電気抵抗値が小さいほど、低電圧で大電流を流すことが可能となり、送受信時の信号強度を強くすることができるので、好ましい。

第１の観点からみれば、細線４Ｂの幅は細い方が好ましく、３０μｍ（マイクロメートル）以下であれば、ループコイル群４２、４４に不透明な導体（例えば、銅や銀、或いはこれらの化合物等）を用いた場合であっても、視認性が極めて低くなり、ユーザから殆ど見えなくなるので、好ましい。さらに、細線４Ｂをエッチングにより形成する場合には、１０μｍ以上であれば、形成が容易になり、好ましい。
第２の観点からみれば、細線４Ｂの幅は太い方が好ましいが、図５に示すように、本実施形態におけるループコイル群４２、４４のループコイルは、複数の細線４Ｂが並列に基線部４Ａに接続された構成となっているので、１本の細線４Ｂが細くても、ループコイル全体としての電気抵抗値を小さく抑えることが可能である。このため、細線４Ｂの幅が、上述した３０μｍ以下であっても、何ら問題なく信号を送受信できる。さらに、上記のように、細線４Ｂの幅が３０μｍ以下であれば、不透明な導体であっても問題なく利用できるので、特に電気抵抗値の小さい導体（例えば、銅や銀、或いはこれらの化合物）を用いることで、ループコイルの電気抵抗値をより小さく抑えることができる。
まとめると、細線４Ｂの幅が３０μｍ以下であれば、ループコイル自体の視認性を低く抑え、かつ、電気抵抗値を抑えることができ、非常に好ましい。また、ループコイルを構成する導体は、電気抵抗値が小さいほど好ましい。
加えて、ループコイルの材料として銅を用いる場合には、表示入力部３０の表面に露出して視認される面に、酸化等による黒化処理を施すことで、より視認性を低くすることが可能となり、好ましい。
なお、ループコイルの材料として透明な導電体（例えば、ＩＴＯ）を用いる場合は、細線４Ｂの視認性は極めて低くなるので、細線４Ｂの幅が上記の値より太くてもよい。
また、基線部４Ａの幅については特に制限はなく、例えばループコイル群４２、４４として各々６４本のループコイルを設けるのに支障がない範囲において、太くすればよい。

そして、各ループコイルの細線４Ｂのピッチは、表示パネル５の画素５０のピッチと等しくなっている。
図６は、ループコイル群４２、４４の各ループコイルと画素５０との位置関係を示す要部拡大平面図である。なお、図６においては、説明の便宜を図るためにループコイル４２-1、４２-2の２本のループコイルのみを図示するが、ループコイル群４２、４４の他のループコイルの配置状態も同様である。

図６に示すように、ループコイル４２-1、４２-2が有する各細線４Ｂのピッチ４Ｐは、画素５０のピッチ５Ｐと等しい。このため、画素５０の配列状態と細線４Ｂの配列状態とが均一であり、表示パネル５の表示領域において一様な幾何学的配置をなすことから、細線４Ｂが目立たず、視認されにくいという利点がある。
さらに、図６に示す構成では、隣接する画素５０と画素５０との間に細線４Ｂが位置している。この構成では、画素５０が細線４Ｂによって覆われる面積が最小となり、また、各画素５０が細線４Ｂにより覆われる面積がほぼ均一となるので、細線４Ｂが、より一層視認されにくくなっている。
図６に示す構成を別の見方で捉えれば、ループコイルの細線４Ｂが、隣接する画素５０の境界上に位置し、これによって細線４Ｂの視認性が低くなっているといえる。なお、本実施形態では、２本の細線４Ｂの間に１個の画素５０が位置する構成としているが、例えば、２本の細線４Ｂの間に複数の画素５０が並ぶ構成としてもよい。この場合も、細線４Ｂが画素５０の境界の上を通るので、細線４Ｂが視認されにくい。また、１個の画素５０の上に複数本の細線４Ｂが位置する構成としてもよい。この場合は、画素４Ｂのサイズが細線４Ｂの幅に比べて大きいので、細線４Ｂが見えにくいといえる。特に、カラー表示をする液晶表示パネルからなる表示パネル５において、一つの画素５０はＲ、Ｇ、Ｂの３つのセグメントにより構成される。この場合、細線４Ｂを、セグメントの境界の上を通るように配設すれば、一つの画素５０の上に複数本の細線４Ｂが配置されていても、細線４Ｂが表示を妨げることがなく、好適である。

次に、以上のように構成される位置検出部４を備えたタブレット型コンピュータ３の構成及び動作について説明する。
図７は、タブレット型コンピュータ３の機能的構成を示すブロック図である。
タブレット型コンピュータ３は、各種制御プログラムを実行することによりタブレット型コンピュータ３の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、ＣＰＵ３１により実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＣＰＵ３１により実行されるプログラムやデータ等を一時的に格納するワークエリアを形成するＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、ＣＰＵ３１により実行される制御プログラム、アプリケーションプログラム、及び、これらプログラムに係るデータを記憶する記憶部３４とを備える。
また、タブレット型コンピュータ３は、表示入力部３０（図１）における位置指示器２（図１）の位置入力操作を検出する位置検出部４と、位置検出部４により検出された位置入力操作に対応する操作情報を生成してＣＰＵ３１に出力する入力部３５と、ＣＰＵ３１により生成された画面表示用データを解析して、表示パネル５を駆動する表示部３６と、表示部３６により駆動されて、文字、静止画像、動画像等の各種の表示オブジェクトを含む画面を表示する表示装置としての表示パネル５と、タブレット型コンピュータ３の外部の機器に接続されるＩ／Ｆ３７とを備える。上記の各部はバス３８により相互に接続される。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶された基本制御プログラムを読み出して実行することにより、タブレット型コンピュータ３の各部を制御するとともに、記憶部３４に記憶されたアプリケーションプログラムを読み出してＲＡＭ３３のワークエリアに展開して実行し、各種データの処理を行う。また、ＣＰＵ３１は、基本制御プログラム及びアプリケーションプログラムの実行中に、当該プログラムに係る画面を表示するための画面表示用データを生成して表示部３６に出力し、表示パネル５に上記画面を表示させる。また、ＣＰＵ３１は、位置指示器２による位置入力操作に対応した操作情報が入力部３５から入力された場合に、この操作情報と表示部３６に出力した画面表示用データとに基づいて、位置入力操作による指示内容を判別し、判別した指示内容に対応する動作を行う。

位置検出部４は、表示入力部３０（図１）に配設されたハードウェアにより実現される。位置検出部４は、入力エリアたる表示入力部３０の表面における位置指示器２の位置入力操作に対応し、この位置入力操作により指示された位置、操作時の筆圧、及び、操作時におけるスイッチ２３、２４の操作状態を検出し、これらを含む操作信号を入力部３５に出力する。そして、入力部３５は、位置検出部４から入力された操作信号を解析して、位置指示器２による位置入力操作に対応した操作情報を生成し、ＣＰＵ３１に出力する。

図８は、位置検出部４の内部回路４０の構成を示す図である。
この図８には、理解の便宜を図るため、内部回路４０とともに、位置指示器２の内部回路及び表示入力部３０を図示する。

図８に示すように、位置指示器２はコイル２５およびコンデンサ２６からなる共振回路２７を内蔵する。このコイル２５およびコンデンサ２６の数値は所定の周波数ｆｏを共振（同調）周波数とする値に設定されている。この共振回路２７には、図示しないコンデンサがスイッチ２３、２４を介してコンデンサ２６に並列に接続され、スイッチ２３、２４が操作された場合に共振回路２７の共振周波数が小さく（低く）なるよう構成されている。

一方、位置検出部４の内部回路４０は、切替回路４０１、制御部４０２、処理部４０３、インタフェース４０４、信号発生部４１０、および信号検出部４２０の各部を備えて構成される。

切替回路４０１は、表示入力部３０に配設されたループコイル群４２、４４の各ループコイル、および、信号発生部４１０と信号検出部４２０とに接続される。切替回路４０１は、制御部４０２の制御のもと、ループコイル群４２、４４から一のループコイルを順次切り替えて選択する。また、切替回路４０１は、信号発生部４１０と信号検出部４２０とを切り替えて選択する。これにより、ループコイル群４２、４４の一のループコイルに対し、信号発生部４１０または信号検出部４２０が接続され、送信または受信動作が可能となる。

信号発生部４１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４１、デジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）４２、低域フィルタ（ＬＰＦ）４３及びドライブアンプ４１４を備え、任意の周波数、位相、振幅を有する交流信号を発生する。

ＲＡＭ４１１は、処理部４０３又はホストコンピュータに予め用意された任意の交流信号に対応する複数ビット、ここでは６ビットのデジタルデータのうち、発生しようとする交流信号に対応するデータを記憶する。Ｄ／Ａコンバータ４１２はＲＡＭ４１１より読出されるデジタルデータを順次アナログパルス（ＰＡＭ）信号に変換する。低域フィルタ４１３はＰＡＭ信号中より高周波成分を除去し、そのエンベロープ成分のみを出力する。ドライブアンプ４１４はエンベロープ成分を適当なレベルまで増幅し、目的とする交流信号として出力する。ＲＡＭ４１１におけるデータの書込み及び読出し、並びにＤ／Ａコンバータ４１２における変換は制御部４０２からの情報に従って実行される。なお、ＲＡＭ４１１の代わりに少なくとも一つの交流信号に対応するデジタルデータを記憶したリードオンメモリを用いても良く、また、処理部４０３に高速なＣＰＵを用いればバスバッファとしても良い。

信号検出部４２０はプリアンプ４２１、アンプ４２２、４２４、減衰器（ＡＴＴ）４２３、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）４２５及び演算回路４２６からなっており、受信信号中の任意の周波数成分に対する振幅及び位相角を検出する。
プリアンプ４２１、アンプ４２２，４２４及び減衰器４２３は受信信号を適当なレベルまで増幅する。Ａ／Ｄコンバータ４２５は増幅後の受信信号を所定の周期、ここでは２５０ｎｓｅｃでサンプリングし、６ビットのデジタルデータに変換する。演算回路４２６はデジタルデータを用いて所定の演算、例えば後述する離散フーリエ変換演算を行ない、受信信号中の任意の周波数成分に対する振幅及び位相角を算出する。減衰器４２３における減衰度の調節、Ａ／Ｄコンバータ４２５における変換、並びに演算回路４２６における演算は制御部４０２からの情報に従って実行される。

制御部４０２は処理部４０３よりの指令に基づいて動作し、予め設定されたシーケンスに従って各部のタイミングを制御する。なお、消費電力を減らすため、電波を発生（送信）する時は信号検出部４２０を待機状態とし、また、電波を受信する時は信号発生部４１０を待機状態とし、さらにまた、一定時間以上受信信号が得られない、即ち位置指示器が検出されない時は信号発生部４１０及び信号検出部４２０ともに待機状態とする。

インタフェース４０４は、入力部３５（図７）を介してＣＰＵ３１（図７）との間でデータをやりとりするためのもので、入力部３５に直結した少なくとも２つのレジスタからなっている。該レジスタはＦＩＦ０メモリ構造になっており、ホストコンピュータはこのレジスタを数回アクセスすることにより決められたデータフォーマットに従ってデータを読出すよう構成されている。

処理部４０３は指定位置の座標値の計算等を行うとともに、ホストコンピュータとのデータ伝送、各部の総合的なコントロールを行うもので、周知のマイクロプロセッサ、必要なプログラムやデータが書込まれたＲＯＭ，ＲＡＭ等からなっている。

以下、内部回路４０の動作を説明する。
まず、処理部４０３は各部を初期化して、信号発生部４１０のＲＡＭ４１１に予め用意した周波数ｆｏ、ここでは５００ｋＨｚの正弦波信号に対応するデジタルデータを書込む。このデジタルデータは、は所定の送信期間（ここでは３２μｓｅｃ）内に送出可能な５００ｋＨｚの１６波の正弦波信号を表わす１２８個の６ビットのデジタルデータである。
次に、処理部４０３はループコイル４２-1〜64およびループコイル４４-1〜64を順次切り替えるための切替データを制御部４０２に書込むとともに、制御部４０２に電波の送受信を実行させる。

この電波の送受信は、次のように行われる。すなわち、制御部４０２は切替データの１番目を切替回路４０１に送出し、信号発生部４１０を起動するとともに信号発生部４１０を選択させるデータを切替回路４０１に送出する。これにより、切替回路４０１によって選択されたループコイルに信号発生部４１０が接続され、信号の送信が可能となる。

次に、制御部４０２はクロックを供給してＲＡＭ４１１内のデジタルデータをＤ／Ａコンバータ４１２に順次転送し、Ｄ／Ａ変換を実行させて該デジタルデータをＰＡＭ信号に変換させる。このＰＡＭ信号は前述したように低域フィルタ４１３により高周波成分が除去されて、エンベロープ成分、即ち５００ｋＨｚの交流信号とされ、さらにドライブアンプ４１４により適当なレベルまで増幅されて切替回路４０１に送出される。なお、上記ＰＡＭ信号は実際にはプラス成分又はマイナス成分のみの単極性信号であり、低域フィルタ４１３又はドライブアンプ４１４もしくはその間に挿入された図示しないコンデンサにより直流分がカットされて両極性信号となる。
そして、信号発生部４１０から送出された交流信号は切替回路４０１を経てループコイルに供給され、電波となって発信する。この際、表示入力部３０上にて位置指示器２が略直立状態、即ち使用状態に保持されていると、該電波は位置指示器２のコイル２５を励振し、その共振回路２７に交流信号に同期した誘導電圧を発生させる。

一方、制御部４０２は前述した３２μｓｅｃの送信期間が終了すると、信号発生部４１０を待機状態に信号検出部４２０を起動するとともに、切替回路４０１に対して信号検出部４２０を選択させるデータを送出する。ここで、切替回路４０１により信号検出部４２０が選択されると、ループコイルから発信中の電波は直ちに消滅するが、位置指示器２の共振回路２７に発生した誘導電圧はその損失に応じて徐々に減衰するとともにコイル２５より電波を発信させる。該電波は、表示入力部３０のループコイルを逆に励振するため、切替回路４０１を介して信号検出部４２０に接続されたループコイルにはコイル２５からの電波による誘導電圧（受信信号）が発生する。

ループコイルに発生した受信信号はプリアンプ４２１、アンプ４２２，４２４及び減衰器４２３により適当なレベルまで増幅されてＡ／Ｄコンバータ４２５に入力される。制御部４０２は信号検出部４２０を起動した後、クロックを供給してＡ／Ｄコンバータ４２５により受信信号を２５０ｎｓｅｃ毎に１２８回サンプリングさせＡ／Ｄ変換を実行させるとともに、演算回路４２６により後述する離散フーリエ変換演算を行わせ、その結果を処理部４０３へ送出する。なお、前述した受信信号を２５０ｎｓｅｃ毎に１２８回サンプリングするのに要する時間（３２μｓｅｃ）を受信期間と称する。

次に、制御部４０２は切替回路４０１に対する切替データを２番目のデータに更新させて上記の一連の処理を実行させる。この一連の動作では、切替回路４０１によってループコイル群４２、４４のうち次のループコイルが選択され、電波を送信する動作、および受信する動作が行われる。この動作は、ループコイル群４２、４４の全てのループコイルを順次切り替えて選択しながら繰り返される。

ループコイル群４２、４４の全てのループコイルに対する上記処理が終了すると、処理部４０３は、各ループコイルを選択した際の受信信号レベルのパターンをもとに演算処理を行う。詳細には、処理部４０３は、予め、各ループコイル上に位置指示器２が位置している際に得られる受信信号レベルのパターンを記憶しており、この記憶したパターンと、実際に各ループコイルを選択して得られたパターンとを比較演算し、必要に応じて補間演算を行うことで、位置指示器２に最も近いループコイルを特定する。
そして、処理部４０３は、特定したループコイルに対応する座標、すなわち入力エリアにおける位置指示器２の位置を示す座標（絶対位置座標）を示す操作信号を生成して、入力部３５（図７）に出力する。

また、処理部４０３は、各ループコイルの選択中の受信信号をもとに共振回路２７の共振周波数の変化を検出し、この変化に基づいて、スイッチ２３、２４の操作状態とともに、芯２２に加わった筆圧を検出する。そして処理部４０３は、位置指示器２が備えるスイッチ２３、２４の操作状態および筆圧を示す操作信号を生成して、インタフェース４０４を介して入力部３５（図７）に出力する。

以上のように、本発明を適用した実施形態に係るコンピュータシステム１によれば、位置指示器２による位置入力操作を検出する位置検出部４が有する表示入力部３０において、表示パネル５の表示面側にループコイル群４２、４４を配設した構成を有し、このループコイル群４２、４４の各ループコイルは、表示パネル５の表示領域に重なる部分が複数の細線４Ｂからなる細線部４Ｃで構成されている。
このため、表示パネル５の表示領域においては、ループコイル群４２、４４のループコイルの視認性は極めて低くなっており、ループコイル自体が見えて見苦しい印象を与えることがなく、さらに、表示パネル５に表示される画面の視認性を損なうことがない。
そして、ループコイル群４２、４４のループコイルの細線部４Ｃにおいては、基線部４Ａに両端を接続された細線４Ｂが複数並列に接続されているので、細線４Ｂを細くしても細線部４Ｃ全体としての電気抵抗値を小さく抑えることができる。

そして、表示パネル５の表示面側に配設されたループコイル群４２、４４を用いて位置指示器２の位置入力操作を検出する場合、位置指示器２とループコイル群４２、４４との間の距離が極めて近く、かつ、その間にノイズを発する障害物を介さないので、位置指示器２とループコイル群４２、４４との間の電磁的作用を位置検出部４によって容易に検出できる。このため、内部回路４０から位置指示器２に信号を送信する動作に係る電流と電気抵抗値との関係から、内部回路４０を低電圧で駆動することが可能となる。これにより、内部回路４０の消費電力を抑えることができ、タブレット型コンピュータ３の消費電力量を抑制し、タブレット型コンピュータ３の長時間の駆動を可能とする等の利点がある。

さらに、ループコイル群４２、４４を表示パネル５の表示面側に設けることで、表示パネル５の形状やサイズの制約を受けることがない。このため、様々な形状・サイズの表示パネルを表示パネル５として用いることができ、汎用の表示パネルを用いて低コスト化を図ることも、或いは、表示パネル５の大型化を図ることも容易である。加えて、表示パネル５に対してループコイル群４２、４４を簡単に配設することができるので、組立容易性を高めることができ、製造工程の効率化を図ることができる。

なお、上記実施形態においては、ループコイル群４２、４４のループコイルは、基線部４Ａに４本の細線４Ｂが分岐接続部４Ｄにおいて接続された構成としたが、この分岐接続部４Ｄの構成を変更して、電気抵抗値をより小さくすることができる。この場合について、変形例として説明する。

［変形例１］
図９は、本発明を適用した実施形態の第１の変形例におけるループコイルの構成を示す要部拡大平面図である。
この図９には、ループコイル４２-1、４２-2を例示するが、ループコイル群４２、４４における全てのループコイルの構成は、いずれも、図５に示すループコイル４２-1、４２-2と同様である。

図９に示す構成では、上記実施形態におけるループコイル４２-1、４２-2の分岐接続部４Ｄに代えて、分岐接続部４Ｅが形成される。この分岐接続部４Ｅは、基線部４Ａと細線４Ｂとを接続する部分であって、基線部４Ａ及び細線４Ｂと同様の導体からなる。分岐接続部４Ｅは、表示パネル５の表示領域の外側において、細線４Ｂの両端の細線部４Ｃの間に広がる形状を有する。この分岐接続部４Ｅは、上記の分岐接続部４Ｄと比較して明らかに面積が大きいので、基線部４Ａと細線部４Ｃとの接続部分における電気抵抗値が小さくなることが期待できる。これにより、ループコイルの電気抵抗値を小さく抑えることにより、内部回路４０の低消費電力化を達成することができ、タブレット型コンピュータ３の消費電力量をより一層抑えることができるという利点がある。

［変形例２］
図１０は、本発明を適用した実施形態の第２の変形例における表示パネルの構成を示す要部斜視図であり、一部に破断面を示す。
この第２の変形例では、液晶表示パネル６の内部にループコイル群４２、４４のループコイルを形成した例について説明する。

図１０に示す液晶表示パネル６は、下層から順に、偏光板６１、ガラス基板６２、透明導体層６３、液晶層６４、透明導体層６５、カラーフィルタ６６、ガラス基板６７、および偏光板６８を積層して構成される液晶表示パネルであり、下方からの透過光（例えば、冷陰極管によるバックライト光）により発色する。
液晶表示パネル６は、セグメントは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のいずれかを呈色するセグメントに分割され、これら３色のセグメントが１個ずつ組み合わされて一つの画素５０を構成する。カラーフィルタ６６には各セグメントに対応する区画が設けられ、各区画はＲ、Ｇ、Ｂのいずれかに着色されている。

透明導体層６３は、例えばガラス基板６２にＩＴＯを蒸着させて形成される透明な導体の層であり、この導体を分割することで、各セグメントに対応するセグメント電極７１が形成される。さらに、透明導体層６３には、セグメント電極７１の間を縦横に延びる走査信号線７２およびデータ信号線７３が配設され、これら走査信号線７２およびデータ信号線７３からセグメント電極７１に電圧を印加することにより、セグメント電極７１の電位が変化して、各セグメントに対応する位置で液晶層６４の透光度が変化する。
ここで、透明導体層６３に形成される走査信号線７２およびデータ信号線７３は、透光性の表示用導体に相当する。

この透明導体層６３には、データ信号線７３と平行に、検出用導体としてのループコイルを構成する細線４Ｂが配設される。また、図示はしないが、走査信号線７２と平行な方向に、ループコイル群４２のループコイルを構成する細線４Ｂが配設される。
この細線４Ｂは、セグメント電極７１、走査信号線７２およびデータ信号線７３と同様に、平面状の透明導体層６３を分割することで形成される。
また、この場合のループコイルの基線部４Ａ、分岐接続部４Ｄは、液晶表示パネル６においてセグメントが配設された領域の外側に配設される。

この図１０に示す液晶表示パネル６を表示入力部３０として用いた場合、ループコイル群４２、４４が液晶表示パネル６の透明導体層６３に形成されているので、液晶表示パネル６に重ねてループコイル群４２、４４を配設する必要がなく、表示入力部３０をより薄くすることができる。また、ループコイル群４２、４４のループコイルが液晶表示パネル６の透過光を減衰させない位置にあるので、表示品質を全く損なうことがないという利点がある。
この図１０に示す構成では、細線４Ｂの太さが極めて細くなるが、上述のように、ループコイル群４２、４４のループコイルは複数の細線４Ｂを束ねた構成を有するので、十分な電流を流すことができ、位置指示器２による操作を確実に検出できる。
この図１０に示す構成においては、データ信号線７３がループコイルの細線４Ｂを兼ねる構成としてもよく、走査信号線７２がループコイルの細線４Ｂを兼ねる構成としてもよい。

なお、上記実施形態及び変形例では、ループコイル群４２、４４のループコイルが２ターンのコイルとして構成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ループコイルのターン数は任意である。
また、上記実施形態及び変形例では、一例として、１２インチ、ＸＧＡ表示の液晶表示パネルからなる表示パネル５を用いた場合について説明したが、液晶表示パネルのサイズや解像度は任意であるし、ループコイル群４２、４４のループコイルの数についても、表示パネル５のサイズや解像度に応じて適宜決定すればよい。

さらに、表示パネル５としては、液晶表示パネルに限らず、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示パネル、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display：表面電界ディスプレイ）を含むＦＥＤ（Field Emission Display：電界放出ディスプレイ）等を表示パネル５として用いることも可能である。表示パネル５をＰＤＰにより構成した場合、縦及び／又は横に並べて配置された放電セルが、上記実施形態における画素５０に対応する。また、例えば表示パネル５をＳＥＤにより構成した場合、縦及び／又は横に並べて配置された電子源及び蛍光体が、上記実施形態における画素５０に対応する。さらに、表示パネル５に代えてＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いることも可能であり、この場合、画面に区分して配置される個々のドット、すなわち３色に対応する蛍光体を各々１個ずつ組み合わせたものが、上記実施形態における画素５０に対応する。

また、上記実施形態及び変形例において、位置指示器２は、タブレット型コンピュータ３が内蔵する位置検出部４（図３）との間で無線信号を送受信することにより、位置を指示する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、位置指示器２が電源装置を内蔵し、位置指示器２から位置検出部４に対して一方的に信号を送信するものとしてもよい。また、例えば、位置検出部４を、ループコイル群４２、４４における静電容量又はその変化を検出可能な検出回路として構成し、位置指示器２或いはユーザの手指等を指示体として、この指示体による位置入力操作によってループコイル群４２、４４の静電容量が変化した場合に、この変化に基づいて位置入力操作を検出するものとしてもよい。

さらに、上記実施形態及び変形例においては、タブレット型コンピュータ３のタブレット型コンピュータ３に表示入力部３０を有する位置検出部４を設けた構成を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示す各機能部（ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、記憶部３４、入力部３５、表示部３６、Ｉ／Ｆ３７及びバス３８）に相当するハードウェアを収容するコンピュータ本体と、位置検出部４とを別体として構成してもよい。この場合、ユーザが操作する位置検出部４を小型化することが可能となる上、異なるコンピュータ本体に繋ぎ変えて使用できるという利点がある。

また、本発明は、上記実施形態及び変形例で説明したタブレット型コンピュータに限定されず、表示画面の表示面側に配設される全ての配線において、配線自体の視認性を抑えることにより画面の視認性を損なわないようにし、かつ、配線の電気抵抗値を抑制する目的で、広汎に適用可能である。

本発明を適用した実施形態に係るコンピュータシステムの概略構成を示す外観図である。 表示入力部の構成を示す要部断面図である。 表示パネルにおける画素の配置状態を模式的に示す平面図である。 ループコイル群の概略構成を示す要部分解斜視図である。 ループコイルの構成を詳細に示す要部拡大平面図である。 ループコイルと画素との位置関係を示す要部拡大平面図である。 タブレット型コンピュータの機能的構成を示すブロック図である。 位置検出部の内部回路の構成を示す図である。 本発明を適用した実施形態の第１の変形例におけるループコイルの構成を示す要部拡大平面図である。 本発明を適用した実施形態の第２の変形例における表示パネルの構成を示す一部破断斜視図である。

符号の説明

１ コンピュータシステム
２ 位置指示器
３ タブレット型コンピュータ
４ 位置検出部（位置検出装置）
５ 表示パネル（表示装置）
６ 液晶表示パネル（表示装置）
２５ コイル
２６ コンデンサ
２７ 共振回路
３０ 表示入力部
４０ 内部回路
４１、４３ 絶縁層
４２、４４ ループコイル群
４５ 表面パネル
４Ａ 基線部
４Ｂ 細線（細線状導体）
４Ｃ 細線部
４Ｄ、４Ｅ 分岐接続部
５０ 画素
６３ 透明導体層
７１ セグメント電極
７２ 走査信号線（表示用導体）
７３ データ信号線（表示用導体）
４０１ 切替回路（選択手段）
４０２ 制御部（検出処理手段）
４０３ 処理部（信号検出手段）
４０４ インタフェース
４１０ 信号発生部
４２０ 信号検出部

Claims (5)

1. 位置検出をするためのセンサを備えた位置検出装置において、
   前記センサは表示領域を有する表示部に重畳して配置されると共に、
   前記センサを構成する導体は、所定の幅を有する基線部と、該基線部の幅より細い幅で前記基線部から分岐された複数の細線部とから構成されている、
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記センサの前記基線部は、
   前記表示部の前記表示領域の外側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記センサは、光透過性を有する材質で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の位置検出装置。
4. 表示領域を有する表示部に重畳して設けられる、位置検出をするためのセンサパネルにおいて、
   該センサパネルを構成する導体は、所定の幅を有する基線部と、該基線部の幅より細い幅で前記基線部から分岐された複数の細線部とから構成されている、
   ことを特徴とするセンサパネル。
5. 表示領域を有する表示部と、該表示部に重畳して配置されたセンサと、を備えた表示装置において、
   前記センサを構成する導体は、所定の幅を有する基線部と、該基線部の幅より細い幅で前記基線部から分岐された複数の細線部とから構成されている、
   ことを特徴とする表示装置。

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