JP7190347B2 - ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサ - Google Patents

ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサ Download PDF

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Description

本発明はペンが送信したペン信号を検出するためのセンサに関し、特に、表示パネルと重畳して配置されたタッチセンサを有するセンサに関する。
指やスタイラスの位置を検出する機能を有するタブレット型の電子機器においては、表示パネル上にタッチセンサが配置される。タッチセンサは、それぞれＹ方向に延在し、Ｘ方向に等間隔で配置された複数のＸ電極と、それぞれＸ方向に延在し、Ｙ方向に等間隔で配置された複数のＹ電極とを含む複数の線状電極を有して構成される。表示パネルのベゼル領域内にはこの複数の線状電極のそれぞれに対応して複数のＦＰＣ(Flexible Printed Circuits)接続端子及び配線が設けられており、各配線により、対応する線状電極とＦＰＣ接続端子とが電気的に接続される。各ＦＰＣ接続端子は、圧着によりフレキシブルプリント回路基板上の端子と接続され、このフレキシブルプリント回路基板上の配線を通じてセンサコントローラに接続される。本明細書では、タッチセンサ及びセンサコントローラによって構成される入力装置を「センサ」と称する。
また、スタイラスの一種として、アクティブスタイラスが知られている。アクティブスタイラスは、電源部と信号処理回路とを備え、信号処理回路の生成する信号に応じた電荷をペン先付近に設けられた電極（ペン電極）に供給することにより、ペン信号を送信可能に構成されたスタイラスである。以下では、特に断らない限り「スタイラス」と言えば「アクティブスタイラス」を指す。ペン信号には、自身の位置を知らせるためのバースト信号である位置信号と、スタイラスが検出した筆圧の値を示す筆圧データ、スタイラスの側面や末端に設けられる操作ボタンのオンオフ状態を示すデータ、及び、スタイラスに予め書き込まれた固有ＩＤなどの各種データを含むデータ信号とが含まれる。スタイラスの検出時においては、タッチセンサ内の複数の線状電極のうちペン先の近傍にあるものでペン信号が受信され、上記したＦＰＣ接続端子を介してセンサコントローラに供給される。センサコントローラは、各Ｘ電極におけるペン信号の受信レベルに基づいてスタイラスのＸ座標を決定し、各Ｙ電極におけるペン信号の受信レベルに基づいてスタイラスのＹ座標を決定することにより、タッチ面内におけるスタイラスの位置を検出する。
特許文献１には、指とスタイラスの両方を検出可能な位置検出装置が開示されている。この位置検出装置では、複数の電極の受信信号を差動増幅器に入力し、この差動増幅器の出力信号の受信レベルに基づいて指又はスタイラスの位置を判定することにより、外来ノイズによる影響を除去している。以下、このように差動増幅器を用いて行う位置検出の方法を「差動法」と称する。
特開２０１４－０６３２４９号公報
しかしながら、上記従来のセンサにおいては、特にスタイラスのペン先がベゼル領域内にある場合に、ＦＰＣ接続端子によってペン信号が受信されてしまい、その結果としてユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまう場合があった。
したがって、本発明の目的の一つは、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止できるセンサを提供することにある。
また、上述した差動法を用いて位置検出を行う場合、外来ノイズによる影響を正確に除去するためには差動増幅器に同時に入力される複数の受信信号のノイズが互いに等しいことが条件となるが、電極部分において受信されるノイズは等しくても、対応するベゼル領域内の配線部分において受信されるノイズの量が配線間で大きく異なる場合があり、その結果として位置検出の精度が低下してしまう場合があった。
したがって、本発明の目的の他の一つは、差動法を用いて信号検出を行う場合の位置検出精度を向上できるセンサを提供することにある。
本発明の第１の側面によるセンサは、ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサであって、それぞれ前記ペン信号を検出可能に構成された複数の第１の電極を有し、位置検出エリアを構成するタッチセンサと、前記位置検出エリアの外部に配置される複数の第１の配線を介して前記複数の第１の電極のそれぞれに接続される複数の第１のＦＰＣ接続端子を含む複数のＦＰＣ接続端子と、前記位置検出エリアの外部領域のうち前記複数のＦＰＣ接続端子近傍の領域に設置され、かつ、前記ペン信号を検出する検出パターンと、を含むセンサである。
本発明の第２の側面によるセンサは、ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサであって、それぞれ前記ペン信号を受信可能に構成された各複数の第１の電極及び第２の電極を有し、位置検出エリアを構成するタッチセンサと、前記位置検出エリアの外部に配置される第１の領域内に配置され、かつ、それぞれ前記複数の第１の電極に接続される複数の第１のＦＰＣ接続端子と、前記位置検出エリアの外部に配置される第２の領域内に配置され、かつ、それぞれ前記複数の第２の電極の少なくとも一部に接続される複数の第２のＦＰＣ接続端子と、を備え、前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記タッチセンサ上における前記ペン信号の到達範囲の幅より離れて配置される、センサである。
本発明の第３の側面によるセンサは、ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサであって、それぞれ前記ペン信号を受信可能に構成された複数の第１の電極を有し、位置検出エリアを構成するタッチセンサと、前記位置検出エリアの外部に等間隔で配置され、かつ、それぞれ前記複数の第１の電極に接続される複数の第１のＦＰＣ接続端子と、前記位置検出エリアの外部に等間隔で延設され、かつ、前記複数の第１の電極と前記複数の第１のＦＰＣ接続端子とを接続する複数の第１の配線と、を含み、前記複数の第１の配線は、前記複数の第１のＦＰＣ接続端子の配列方向の幅より狭い幅で配列された部分を有する、センサである。
本発明の第１の側面によれば、センサコントローラは、検出パターンにおけるペン信号の検出状態を確認することにより、スタイラスがＦＰＣ接続端子近傍にあるか否かを判定することができる。したがって、スタイラスがＦＰＣ接続端子近傍にある場合には、仮に位置が検出されたとしても、ＦＰＣ接続端子によって受信されたペン信号によるものとみなして破棄することができるので、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
本発明の第２の側面によれば、第１及び第２のＦＰＣ接続端子の両方にペン信号が受信されてしまうことを回避できる。したがって、第１及び第２のＦＰＣ接続端子の両方によってペン信号が受信されてしまい、その結果としてユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
本発明の第３の側面によれば、ある程度大きくならざるを得ない複数のＦＰＣ接続端子の配列方向の幅よりも小さな幅で複数の第１の配線を配列するので、配線部分において受信されるノイズの量の配線間での違いを最小限に抑えることができる。したがって、差動法を用いて行う位置検出の精度を向上することが可能になる。
本発明の第１の実施の形態による電子機器１及びスタイラス１０の構成を示す模式図である。 図１に示したタッチセンサ５の拡大図である。 図２に示したタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図である。 図２に示したタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。 （ａ）は、図２～図４に示したＡ－Ａ線に対応するタッチセンサ５の断面図であり、（ｂ）は、図２～図４に示したＢ－Ｂ線に対応するタッチセンサ５の断面図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第４の変形例によるタッチセンサ５の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態によるタッチセンサ５の拡大図である。 図１４に示したタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図である。 図１４に示したタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態による電子機器１及びスタイラス１０（ペン）の構成を示す図である。本実施の形態による電子機器１は例えばタブレット型のコンピュータであり、同図に示すように、ホストコントローラ２、表示装置３、センサコントローラ４、及びタッチセンサ５を有して構成される。スタイラス１０は、上述したアクティブスタイラスである。
ホストコントローラ２は、プロセッサ及びメモリ（ともに図示せず）を有するコンピュータであり、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを読み出して実行することにより、図示した表示装置３及びセンサコントローラ４を含む電子機器１の各部の制御、描画用のアプリを含む各種のアプリの実行などの各種処理を行う。メモリには、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)などのメインメモリと、フラッシュメモリなどの補助記憶装置とが含まれる。
表示装置３は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示パネル（図示せず）と、この表示パネルを駆動することにより任意の表示を行う駆動回路（図示せず）とを有する装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーなどによって構成される。表示パネルの表面には表示領域３ａ及びベゼル領域３ｂが設けられる。表示領域３ａは上記複数の画素が配置される領域であり、ベゼル領域３ｂは、駆動回路と、表示領域３ａ内の各画素を駆動回路に接続する配線とが配置される領域である。駆動回路は、ホストコントローラ２の制御を受けて、表示パネルの各画素を駆動するように構成される。
センサコントローラ４及びタッチセンサ５は、ホストコントローラ２に対する入力装置（センサ）である。具体的に説明すると、まずタッチセンサ５は、スタイラス１０又はユーザの指でタッチするための平面であるタッチ面と、このタッチ面の直下に配置された各複数の線状電極５ｘ，５ｙとを有し、タッチ面内に位置検出エリアを構成する装置である。位置検出エリアは各複数の線状電極５ｘ，５ｙを用いた位置検出（詳しくは後述する）が可能となる領域であり、表示領域３ａに比べて若干大きな面積を有する領域である。タッチ面は表示装置３の表示パネルと重畳して設けられており、複数の線状電極５ｘ，５ｙはタッチ面と表示パネルの間に配置される。複数の線状電極５ｘは、それぞれ図示したｙ方向（タッチ面内の方向）に延在しており、図示したｘ方向（タッチ面内でｙ方向と直交する方向）に等間隔で配置される。また、複数の線状電極５ｙは、それぞれ図示したｘ方向に延在しており、図示したｙ方向に等間隔で配置される。複数の線状電極５ｘ，５ｙの一方を表示パネル内の共通電極（図示せず）と共用してもよく、そのように構成した電子機器１は「インセル型」と呼ばれる。なお、図１及び後掲の各図では、図面を分かりやすくするために各１０本の線状電極５ｘ，５ｙのみを示しているが、実際にはより多数の線状電極５ｘ，５ｙが配置される。
センサコントローラ４は、プロセッサ及びメモリ（ともに図示せず）を有するマイコンであり、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを読み出して実行することにより、タッチ面上におけるスタイラス１０及びユーザの指（図示せず）の指示位置を検出するとともに、スタイラス１０が送信したデータ信号を受信可能に構成される。スタイラス１０の指示位置の検出は、静電容量方式又はアクティブ静電結合方式により実行される。また、ユーザの指の位置の検出は、静電容量方式により実行される。
静電容量方式は、複数の線状電極５ｘ，５ｙと、スタイラス１０のペン先の近傍に設けられたペン電極（図示せず）又はユーザの指との間に生ずる静電容量の変化に基づいて、それぞれの指示位置を取得する方式である。静電容量方式による位置検出を行う場合、センサコントローラ４は、所定の検出用信号を複数の線状電極５ｘのそれぞれに順次供給し、その都度、複数の線状電極５ｙそれぞれの電位を測定する。ある線状電極５ｘと線状電極５ｙの交点にペン電極又はユーザの指が接近している場合、その線状電極５ｘからその線状電極５ｙに向かって流れる電流の一部がユーザの人体に向かって流れ出るため、その線状電極５ｙについて測定される電位が小さくなる。センサコントローラ４は、この電位の変化を利用して指示位置の検出を行う。
アクティブ静電結合方式は、スタイラス１０が送信したペン信号をタッチセンサ５により受信し、その結果に基づいてスタイラス１０の指示位置を検出する方式である。ペン信号には、上述したように、無変調のバースト信号である位置信号と、スタイラス１０に関連する各種データを示すデータ信号とが含まれる。各種データには、スタイラス１０のペン先にかかる圧力を示す筆圧データなどが含まれる。
アクティブ静電結合方式による指示位置の検出を行う場合、センサコントローラ４は、複数の線状電極５ｘ，５ｙのそれぞれで位置信号を受信し、その結果に基づいてスタイラス１０の指示位置を検出する。また、センサコントローラ４は、複数の線状電極５ｘ，５ｙのうち検出した指示位置に最も近いものを用いて、スタイラス１０が検出したデータ信号の受信を行う。
センサコントローラ４による指示位置の検出について、より詳しく説明する。本実施の形態によるセンサコントローラ４は、複数の線状電極５ｘ，５ｙにほぼ共通に発生するノイズ（例えば、表示装置３で発生するノイズ）の影響を低減するため、上述した差動増幅器を用いる方法（差動法）により、スタイラス１０及びユーザの指の指示位置を検出するよう構成される。
具体的に説明すると、まず静電容量方式による検出を行う場合、センサコントローラ４は、複数の線状電極５ｘのそれぞれに順次着目し、着目した線状電極５ｘを含む１以上の互いに隣接する線状電極５ｘに上記所定の検出用信号を供給し、その状態で、複数の線状電極５ｙのそれぞれに順次着目し、着目した線状電極５ｙと、着目した線状電極５ｙから所定本数（０本を含む）分離れて配置される他の線状電極５ｙとを、それぞれ差動増幅器の非反転入力端子と反転入力端子とに接続する。そして、差動増幅器の出力信号の電位により、スタイラス１０又はユーザの指の指示位置の検出を行う。
次にアクティブ静電結合方式による検出を行う場合、センサコントローラ４は、例えばｘ座標の検出を行う際には、複数の線状電極５ｘのそれぞれに順次着目し、着目した線状電極５ｘと、着目した線状電極５ｘから所定本数分（０本を含む）離れて配置される他の線状電極５ｘとを、それぞれ差動増幅器の非反転入力端子と反転入力端子とに接続する。そして、差動増幅器の出力信号の電位により、スタイラス１０の指示位置のｘ座標の検出を行う。同様に、例えばｙ座標の検出を行う際には、複数の線状電極５ｙのそれぞれに順次着目し、着目した線状電極５ｙと、着目した線状電極５ｙから所定本数（０本を含む）分離れて配置される他の線状電極５ｙとを、それぞれ差動増幅器の非反転入力端子と反転入力端子とに接続する。そして、差動増幅器の出力信号の電位により、スタイラス１０の指示位置のｙ座標の検出を行う。
このような差動法を用いた検出によれば、静電容量方式及びアクティブ静電結合方式のいずれにおいても、差動増幅器が複数の線状電極５ｘ，５ｙに共通に発生するノイズをキャンセルする役割を果たすので、センサコントローラ４は、ノイズに影響されることなく正確に、指示位置を検出することが可能になる。
センサコントローラ４は、以上のようにして検出したスタイラス１０及びユーザの指の指示位置を示す座標と、スタイラス１０から受信したデータ信号に含まれる各種データとを、ホストコントローラ２に対してレポートするよう構成される。また、センサコントローラ４は、スタイラス１０から受信される筆圧データに基づいて、スタイラス１０がタッチ面に接触したことを示すペンダウン情報と、スタイラス１０がタッチ面から離れたことを示すペンアップ情報との取得を行い、それぞれのタイミングでホストコントローラ２に対してレポートするよう構成される。
ホストコントローラ２は、センサコントローラ４から座標が入力されたことを受けて、ポインタの表示及びインクデータの生成の少なくとも一方を行う。このうちポインタの表示は、表示装置３の表示領域３ａ上の入力された座標と対応する位置に、所定のポインタ画像を表示することによって行う。
インクデータは、センサコントローラ４から順次供給される複数の座標のそれぞれによって構成される制御点と、各制御点の間を所定の補間曲線によって補間してなる曲線データとを含むデータである。ホストコントローラ２は、ユーザの指については、座標の入力が開始されたことを契機としてインクデータの生成を開始し、座標の入力が終了したことを契機としてインクデータの生成を終了する。一方、スタイラス１０については、ペンダウン情報が入力されたことを契機としてインクデータの生成を開始し、ペンアップ情報が入力されたことを契機としてインクデータの生成を終了する。なお、スタイラス１０についてインクデータを生成する際には、ホストコントローラ２は、スタイラス１０から受信される筆圧データなどに基づき、インクデータを構成する曲線データの幅及び／又は透明度の制御も行う。ホストコントローラ２は、生成したインクデータのレンダリングを行って表示装置３に表示させるとともに、生成したインクデータを自身のメモリに記憶させる。
センサコントローラ４は、図示しないフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板上に設けられる。タッチセンサ５は、上述した位置検出エリアの外部に配置された複数のＦＰＣ接続端子Ｔを有しており、これらのＦＰＣ接続端子Ｔを介して、センサコントローラ４が設置されたフレキシブルプリント回路基板に圧着される。
図２は、タッチセンサ５の拡大図である。タッチセンサ５は２層構造を有しており、図２及び後掲の各図において、ドッドパターンを付した構成は上層ＵＬ（第１の層）に配置される構成であり、右上がりのラインパターンを付した構成は下層ＬＬ（第２の層）に配置される構成である。なお、図面の理解を容易にするため、図２においては、上層ＵＬ及び下層ＬＬのそれぞれについて一部の構成の図示を省略している。また、図３は、図２に示したタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図であり、図４は、図２に示したタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図であり、図５（ａ）は、図２～図４に示したＡ－Ａ線に対応するタッチセンサ５の断面図であり、図５（ｂ）は、図２～図４に示したＢ－Ｂ線に対応するタッチセンサ５の断面図である。
初めに図５の断面図に着目すると、タッチセンサ５は、内部に上層ＵＬ及び下層ＬＬが形成された絶縁層５ａと、絶縁層５ａの上側に形成されたカバーガラス５ｂとを有して構成される。カバーガラス５ｂの上面は、タッチセンサ５のタッチ面（スタイラス１０又はユーザの指が直接触れる面）を構成する。
絶縁層５ａは、例えば、上層ＵＬの各構成を形成したフィルムと、下層ＬＬの各構成を形成したフィルムとを貼り合わせることによって形成することとしてもよい（フィルムセンサ）し、薄膜工法を用い、カバーガラス５ｂの下面に絶縁層、上層ＵＬ、絶縁層、下層ＬＬ、絶縁層を順に形成することによって形成することとしてもよい（ＯＧＳ(One Glass Solution)センサ）。前者の場合、上層ＵＬと下層ＬＬの間を接続することはできないが、後者の場合、絶縁層を貫通するスルーホール導体によって上層ＵＬと下層ＬＬを相互に接続することができる。本実施の形態では、前者の場合のように上層ＵＬと下層ＬＬの間を接続しない場合を取り上げて説明することとし、上層ＵＬと下層ＬＬの間をスルーホール導体によって接続する場合については、後述する第３の変形例で説明することとする。
図２～図４に示すように、各線状電極５ｘ（第１の電極）はいずれも上層ＵＬに配置され、各線状電極５ｙ（第２の電極）はいずれも下層ＬＬに配置される。また、複数のＦＰＣ接続端子Ｔは、上層ＵＬに配置される複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１（第１のＦＰＣ接続端子）と、下層ＬＬに配置される複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ（第２のＦＰＣ接続端子）と、下層ＬＬに配置される複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒ（第３のＦＰＣ接続端子）と、上層ＵＬ又は下層ＬＬに配置される複数のＦＰＣ接続端子ＴＧと、上層ＵＬ又は下層ＬＬに配置される複数のＦＰＣ接続端子ＴＤとを含んで構成される。
複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１は、上層ＵＬに配置された複数の配線Ｌ１（第１の配線）によって、複数の線状電極５ｘと相互に接続される。また、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌは、下層ＬＬに配置された複数の配線Ｌ２Ｌ（第２の配線）によって、複数の線状電極５ｙの少なくとも一部と相互に接続される。さらに、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒは、下層ＬＬに配置された複数の配線Ｌ２Ｒ（第３の配線）によって、複数の線状電極５ｙの少なくとも一部と相互に接続される。本実施の形態では、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌに接続される線状電極５ｙと、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒに接続される線状電極５ｙとは、ｙ方向に交互に配置される。
複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１は、位置検出エリアの外部に配置される領域Ａ１（第１の領域）内に等間隔で配置される。同様に、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌは、位置検出エリアの外部に配置される領域Ａ２Ｌ（第２の領域）内に等間隔で配置され、複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒは、位置検出エリアの外部に配置される領域Ａ２Ｒ（第３の領域）内に等間隔で配置される。領域Ａ２Ｒは、領域Ａ１を挟んで領域Ａ２Ｒの反対側に設けられる。なお、図２～図４には、領域Ａ２Ｌ、領域Ａ１、及び領域Ａ２Ｒが一直線に並ぶ例を示しているが、この構成は必ずしも必須ではなく、例えば、領域Ａ１の位置が領域Ａ２Ｌ，Ａ２Ｒを結ぶ線分に対してｙ方向に多少オフセットしていても構わない。
タッチセンサ５上におけるペン信号の到達範囲の幅を図示したようにＲとすると、領域Ａ１と領域Ａ２Ｌとは、この幅Ｒより離れて配置される。別の言い方をすれば、領域Ａ１と領域Ａ２Ｌとの間のｘ方向の離隔距離Ｄ１Ｌは幅Ｒより大きい値に設定される（Ｄ１Ｌ＞Ｒ）。同様に、領域Ａ１と領域Ａ２Ｒとについても、幅Ｒより離れて配置される。別の言い方をすれば、領域Ａ１と領域Ａ２Ｒとの間のｘ方向の離隔距離Ｄ１Ｒは幅Ｒより大きい値に設定される（Ｄ１Ｒ＞Ｒ）。なお、幅Ｒの具体的な値は通常８ｍｍ程度になることから、離隔距離Ｄ１Ｌ，Ｄ１Ｒの具体的な値は通常、それぞれ８ｍｍより大きい値に設定される。
離隔距離Ｄ１Ｌ，Ｄ１Ｒをこのように設定することで、スタイラス１０のペン先が複数のＦＰＣ接続端子Ｔの近傍に位置している場合に、ＦＰＣ接続端子Ｔ１とＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒとの両方にペン信号が受信されてしまうことを回避できる。したがって、ＦＰＣ接続端子Ｔ１とＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒとの両方によってペン信号が受信されてしまい、その結果としてユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
また、複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒはそれぞれ、位置検出エリアの外部に等間隔で形成される。各配線の具体的な導体幅及びスペース幅は、いずれも０．１ｍｍ以下となるように、又は、導体幅とスペース幅の合計値がカバーガラス５ｂの上面から下層ＬＬの上面までの距離Ｄ４（図５（ａ）参照）以下となるように決定される。いずれにしても、こうして形成される複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒそれぞれの配列ピッチは、各ＦＰＣ接続端子Ｔの配列ピッチより狭くなる。したがって、複数の配線Ｌ１は、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１の配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｘより狭い幅Ｄ３ｘ（＜Ｄ２ｘ）で配列された部分を有し、複数の配線Ｌ２Ｌは、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌの配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｙＬより狭い幅Ｄ３ｙＬ（＜Ｄ２ｙＬ）で配列された部分を有し、複数の配線Ｌ２Ｒは、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒの配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｙＲより狭い幅Ｄ３ｙＲ（＜Ｄ２ｙＲ）で配列された部分を有している。結果として、複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒはそれぞれ、対応するＦＰＣ接続端子Ｔの近傍において、ＦＰＣ接続端子Ｔを海側とする扇状地のような外観を呈している。
複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒをこのように配線することで、配線部分において受信されるノイズの量の配線間での違いを最小限に抑えることができる。したがって、差動法を用いて行う位置検出の精度を向上することが可能になる。
複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒそれぞれの両側には、グランド配線ＬＧが配置される。また、領域Ａ１，Ａ２Ｌ，Ａ２Ｒそれぞれの両側には、このグランド配線ＬＧに接続されるＦＰＣ接続端子ＴＧが配置される。本実施の形態においては、グランド配線ＬＧは、図３及び図４に示すように上層ＵＬ及び下層ＬＬの同じ位置に同じ形状で形成される。ＦＰＣ接続端子ＴＧに直接接続されていないグランド配線ＬＧは、他のグランド配線ＬＧ及び後述するグランドパターンＰＧを介して、いずれかのＦＰＣ接続端子ＴＧに接続される。各ＦＰＣ接続端子ＴＧには、センサコントローラ４からグランド電位が供給される。
また、図３及び図４に示すように、複数の配線Ｌ１と複数の配線Ｌ２Ｌの間の領域、及び、複数の配線Ｌ１と複数の配線Ｌ２Ｒの間の領域のそれぞれには、上層ＵＬと下層ＬＬに１本ずつ、グランド配線ＬＧと併走する検出用配線ＬＤが配置される。上層ＵＬの検出用配線ＬＤは、図３に示すように、配線Ｌ１に隣接する２本のグランド配線ＬＧのそれぞれに沿って形成される。一方、下層ＬＬの検出用配線ＬＤは、図４に示すように、配線Ｌ２Ｌに隣接するグランド配線ＬＧ及び配線Ｌ２Ｒに隣接するグランド配線ＬＧのそれぞれに沿って形成される。また、領域Ａ１と領域Ａ２Ｌの間の領域、及び、領域Ａ１と領域Ａ２Ｒの間の領域のそれぞれには、上層ＵＬと下層ＬＬに１つずつ、検出用配線ＬＤに接続されるＦＰＣ接続端子ＴＤが配置される。上層ＵＬの２つのＦＰＣ接続端子ＴＤは、ＦＰＣ接続端子Ｔ１に隣接する２つのＦＰＣ接続端子ＴＧのそれぞれに隣接して配置される。一方、下層ＬＬの２つのＦＰＣ接続端子ＴＤは、ＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌに隣接するＦＰＣ接続端子ＴＧ及びＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒに隣接するＦＰＣ接続端子ＴＧのそれぞれに隣接して配置される。
さらに、上層ＵＬには、図３に示すように、２つのグランドパターンＰＧ（第２のグランドパターン）と、２つの検出パターンＰＤ（第２の検出パターン）とが設けられ、下層ＬＬには、図４に示すように、１つのグランドパターンＰＧ（第１のグランドパターン）と、２つの検出パターンＰＤ（第１の検出パターン）とがさらに設けられる。これらの各パターンの具体的な構成は特に限定されず、一様な導体によって構成してもよいし、メッシュ状に配置した微細な配線（メッシュ配線）によって構成してもよい。また、これらの各パターンの材質は導電物質であればよく、ＭＡＭ(Mo-Al-Mo)、ＭＣＭ(Mo-Cu-Mo)、Ａｌ、Ｃｕ、ＡＰＣ(Ag-Pd-Cu)、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)、有機化合物など各種の材料を用いて構成することができる。
上層ＵＬに設けられる２つのグランドパターンＰＧのうちの一方は、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌと重なる領域に配置されており、図３に示すように、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌの両側に位置する上層ＵＬ内の２本のグランド配線ＬＧと接続される。同様に、上層ＵＬに設けられる２つのグランドパターンＰＧのうちの他方は、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｒと重なる領域に配置されており、図３に示すように、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｒの両側に位置する上層ＵＬ内の２本のグランド配線ＬＧと接続される。また、下層ＬＬに設けられるグランドパターンＰＧは、平面的に見て複数の配線Ｌ１と重なる領域に配置されており、図４に示すように、平面的に見て複数の配線Ｌ１の両側に位置する下層ＬＬ内の２本のグランド配線ＬＧと接続される。
グランド配線ＬＧ及びグランドパターンＰＧをこのように配置することにより、配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒはそれぞれ、両サイドと、上側又は下側とをグランド電位で覆われた状態となる。したがって、これらの方向から到来するノイズ（横方向からのノイズには、他の配線で生ずるノイズを含む）の影響を受けにくくなるので、これによっても、位置検出の精度を向上することが可能になる。
上層ＵＬに設けられる２つの検出パターンＰＤと、下層ＬＬに設けられる２つの検出パターンＰＤとは、図３及び図４から理解されるように、位置検出エリアの外部領域のうち複数のＦＰＣ接続端子Ｔ近傍の領域に形成される。より具体的には、配線及びグランドパターンＰＧが形成されていない位置に同一の形状で形成される。また、上層ＵＬに設けられる２つの検出パターンＰＤはそれぞれ、図３に示すように、上層ＵＬに設けられる２本の検出用配線ＬＤの一方及び他方と接続される。同様に、下層ＬＬに設けられる２つの検出パターンＰＤはそれぞれ、図４に示すように、下層ＬＬに設けられる２本の検出用配線ＬＤの一方及び他方と接続される。
検出パターンＰＤは、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあるか否かを判定するためにペン信号を検出するもので、センサコントローラ４は、各ＦＰＣ接続端子ＴＤの電位を監視し、その結果に基づき、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあるか否かを判定するよう構成される。詳しく説明すると、ＦＰＣ接続端子ＴＤの電位がペン信号と同様の変化を示す場合、検出パターンＰＤによってペン信号が受信されていることを意味するので、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあると言える。そこでセンサコントローラ４は、ＦＰＣ接続端子ＴＤの電位がペン信号と同様の変化を示す場合に、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあると判定する。そしてセンサコントローラ４は、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあると判定した場合に、アクティブ静電結合方式によって検出されたスタイラス１０の指示位置について、ホストコントローラ２へのレポートを停止する（すなわち、検出した指示位置を破棄する）よう構成される。
本実施の形態においては、図２に示した距離Ｄ（複数のＦＰＣ接続端子Ｔと、これらと最も近い位置に配置された線状電極５ｙとの間の距離）が上述した幅Ｒ（タッチセンサ５上におけるペン信号の到達範囲の幅）より小さくなっていることから、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にある場合に、ペン信号が線状電極５ｘ又は線状電極５ｙとＦＰＣ接続端子Ｔとの両方によって受信され、それによってアクティブ静電結合方式による位置が検出されてしまう可能性がある。こうして検出された位置はスタイラス１０の位置を正しく反映していないものであるから、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止するために、ホストコントローラ２へのレポートの対象から除外すべきである。
この点、本実施の形態によるセンサコントローラ４の上記動作によれば、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にある場合に、アクティブ静電結合方式によって検出されたスタイラス１０の指示位置のレポートが停止されるので、上記のようにスタイラス１０の位置を正しく反映していない検出位置がホストコントローラ２にレポートされてしまうことを防止できる。したがって、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
以上説明したように、本実施の形態による電子機器１によれば、センサコントローラ４は、検出パターンＰＤにおけるペン信号の検出状態を確認することにより、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあるか否かを判定することができる。したがって、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にある場合には、仮に位置が検出されたとしても、ＦＰＣ接続端子Ｔによって受信されたペン信号によるものとみなして破棄することができるので、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
また、本実施の形態による電子機器１によれば、ＦＰＣ接続端子Ｔ１及びＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒの両方にペン信号が受信されてしまうことを回避できる。したがって、ＦＰＣ接続端子Ｔ１及びＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒの両方の両方によってペン信号が受信されてしまい、その結果としてユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
さらに、本実施の形態による電子機器１によれば、ある程度大きくならざるを得ない複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１，Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒの配列方向の幅よりも小さな幅で複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒを配列するので、配線部分において受信されるノイズの量の配線間での違いを最小限に抑えることができる。したがって、差動法を用いて行う位置検出の精度を向上することが可能になる。
本実施の形態には様々な変形例が考えられる。そこで以下では、本実施の形態の４つの変形例を取り上げて説明する。
図６は、本実施の形態の第１の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図であり、図７は、本実施の形態の第１の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。
第１の変形例の特徴は、下層ＬＬの検出パターンＰＤが平面的に見て複数の配線Ｌ１と重なる領域に配置された部分を含み、上層ＵＬの検出パターンＰＤが平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒと重なる領域に配置された部分を含む点にある。より具体的に言えば、下層ＬＬの２つの検出パターンＰＤはそれぞれ、平面的に見て複数の配線Ｌ１と重なる領域の一部にまで延設されている。これに伴い、下層ＬＬのグランド配線ＬＧの形状も変更されている。また、上層ＵＬの２つの検出パターンＰＤのうち配線Ｌ２Ｌ側に形成されている一方は、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌと重なる領域の一部にまで延設され、配線Ｌ２Ｒ側に形成されている他方は、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｒと重なる領域の一部にまで延設されている。これに伴い、上層ＵＬのグランド配線ＬＧの形状も変更されている。
このように、検出パターンＰＤは、平面的に見て配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒと重なる領域に配置されていても構わない。こうすることで、検出パターンＰＤの面積をより大きくすることが可能になる。
図８は、本実施の形態の第２の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図であり、図９は、本実施の形態の第２の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。
第２の変形例の特徴は、上層ＵＬ及び下層ＬＬのそれぞれにおいて、上記実施の形態では検出パターンＰＤが存在していた位置にもグランドパターンＰＧが形成されている点にある。本変形例では、検出パターンＰＤ及びＦＰＣ接続端子ＴＤは設けられない。また、上記実施の形態で設けられていたグランド配線ＬＧのうち検出パターンＰＤとグランドパターンＰＧの間に位置していたものと、それに対応するＦＰＣ接続端子ＴＧとについても、本変形例では設けられない。
本変形例によるセンサコントローラ４は、各ＦＰＣ接続端子ＴＤに代えてグランドパターンＰＧに接続されている各ＦＰＣ接続端子ＴＧの電位を監視し、その結果に基づき、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあるか否かを判定するよう構成される。このようにしても、センサコントローラ４は、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にあるか否かを判定することができる。したがって、スタイラス１０がＦＰＣ接続端子Ｔの近傍にある場合に、アクティブ静電結合方式によって検出されたスタイラス１０の指示位置のレポートを停止することができるので、上記実施の形態と同様に、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
図１０は、本実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の拡大図であり、図１１は、本実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図であり、図１２は、本実施の形態の第３の変形例によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。
第３の変形例の特徴は、各複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒのほとんどの部分及びＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒが上層ＵＬに形成され、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒと重なる領域に配置されるグランドパターンＰＧが下層ＬＬに形成される点にある。各複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒはそれぞれ、対応する線状電極５ｙの端部近傍に設けられるスルーホール導体ＴＨにより、下層ＬＬから上層ＵＬに延設される。
本変形例によれば、グランドパターンＰＧを下層ＬＬにまとめて形成することができる。したがって、各複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒそれぞれの下側をグランド電位で覆うことができるので、各複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒのいずれについても、下層ＬＬのさらに下にある表示装置３で発生するノイズを遮蔽することが可能になる。これにより、位置検出の精度をさらに向上することが可能になる。
なお、ノイズの発生状況等によっては、スルーホール導体を用いて各複数の配線Ｌ１を下層ＬＬに延設することにより、グランドパターンＰＧを上層ＵＬにまとめて形成することとしてもよいし、スルーホール導体を用いて各複数の配線Ｌ１を下層ＬＬに延設するとともに、スルーホール導体を用いて各複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒを上層ＵＬに延設し、平面的に見て複数の配線Ｌ１と重なる領域に配置されるグランドパターンＰＧを上層ＵＬに形成し、平面的に見て複数の配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒと重なる領域に配置されるグランドパターンＰＧを下層ＬＬに形成することとしてもよい。さらに、上層ＵＬと下層ＬＬのグランド配線ＬＧをスルーホール導体を用いて相互に接続してもよいし、上層ＵＬと下層ＬＬの検出用配線ＬＤをスルーホール導体を用いて相互に接続してもよい。
図１３は、本実施の形態の第４の変形例によるタッチセンサ５の拡大図である。
第４の変形例の特徴は、線状電極５ｘ，５ｙが単純な長方形ではなく四角形が対角線方向に数珠つなぎされた形状を有する点にある。四角形は線状電極５ｘ，５ｙの交点間に１つずつ設けられ、ｘ方向に隣接する２つの四角形、及び、ｙ方向に隣接する２つの四角形はそれぞれ、長方形状の微細なブリッジ導体によって接続されている。
このように、線状電極５ｘ，５ｙの形状は単純な長方形でなくてもよく、本発明は、様々な形状の線状電極５ｘ，５ｙに適用し得る。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１４は、本実施の形態によるタッチセンサ５の拡大図である。また、図１５は、本実施の形態によるタッチセンサ５の構成のうち上層ＵＬに形成された部分のみを示す図であり、図１６は、本実施の形態によるタッチセンサ５の構成のうち下層ＬＬに形成された部分のみを示す図である。本実施の形態による電子機器１は、複数の線状電極５ｘのすべてが配線Ｌ２Ｌと配線Ｌ２Ｒの両方に接続されている点で、第１の実施の形態による電子機器１と相違する。その他の点では第１の実施の形態による電子機器１と同様であるので、以下では、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、第１の実施の形態との相違点に着目して説明する。
複数の線状電極５ｘのすべてが配線Ｌ２Ｌと配線Ｌ２Ｒの両方に接続されることから、本実施の形態においては、配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒそれぞれの本数が増加し、線状電極５ｘの本数と等しくなっている。また、これに応じて、ＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒそれぞれの数も第１の実施の形態に比べて増加している。
一方、本実施の形態においても、領域Ａ１と領域Ａ２Ｌとは、タッチセンサ５上におけるペン信号の到達範囲の幅Ｒより離れて配置される（Ｄ１Ｌ＞Ｒ）。領域Ａ１と領域Ａ２Ｒとについても同様である（Ｄ１Ｒ＞Ｒ）。したがって、本実施の形態においても、ＦＰＣ接続端子Ｔ１とＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒとの両方によってペン信号が受信されてしまい、その結果としてユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
また、本実施の形態においても、複数の配線Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒは、平面的に見てベゼル領域３ｂと重なる領域内に、それぞれ各ＦＰＣ接続端子Ｔより狭い幅、かつ、等間隔で延設される。つまり、複数の配線Ｌ１は、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ１の配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｘより狭い幅Ｄ３ｘ（＜Ｄ２ｘ）で配列された部分を有し、複数の配線Ｌ２Ｌは、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｌの配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｙＬより狭い幅Ｄ３ｙＬ（＜Ｄ２ｙＬ）で配列された部分を有し、複数の配線Ｌ２Ｒは、接続先である複数のＦＰＣ接続端子Ｔ２Ｒの配列方向（ｘ方向）の幅Ｄ２ｙＲより狭い幅Ｄ３ｙＲ（＜Ｄ２ｙＲ）で配列された部分を有している。したがって、本実施の形態においても、配線部分において受信されるノイズの量の配線間での違いを最小限に抑えることができるので、差動法を用いて行う位置検出の精度を向上することが可能になる。
さらに、本実施の形態においても、配線Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒそれぞれの本数が増加していることに伴って一部の形状及び位置に若干の変更が加えられている点を除き、グランド配線ＬＧ、ＦＰＣ接続端子ＴＧ、グランドパターンＰＧ、検出用配線ＬＤ、ＦＰＣ接続端子ＴＤ、及び検出パターンＰＤが第１の実施の形態と同様に配置されている。したがって、本実施の形態においても、スタイラス１０の位置を正しく反映していない検出位置がホストコントローラ２にレポートされてしまうことを防止でき、したがって、ユーザの意図しない線が画面上に描画されてしまうことを防止することが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
１ 電子機器
２ ホストコントローラ
３ 表示装置
３ａ 表示領域
３ｂ ベゼル領域
４ センサコントローラ
５ タッチセンサ
５ａ 絶縁層
５ｂ カバーガラス
５ｘ，５ｙ 線状電極
１０ スタイラス
Ａ１，Ａ２Ｌ，Ａ２Ｒ 領域
Ｌ１，Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒ 配線
ＬＤ 検出用配線
ＬＧ グランド配線
ＬＬ 下層
ＰＤ 検出パターン
ＰＧ グランドパターン
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２Ｌ，Ｔ２Ｒ，ＴＤ，ＴＧ ＦＰＣ接続端子
ＴＨ スルーホール導体
ＵＬ 上層

Claims (6)

  1. ペンが送信したペン信号を検出するためのセンサであって、
    それぞれ前記ペン信号を受信可能に構成された各複数の第１の電極及び第２の電極を有し、位置検出エリアを構成するタッチセンサと、
    前記位置検出エリアの外部に配置される第１の領域内に配置され、かつ、それぞれ前記複数の第１の電極に接続される複数の第１のＦＰＣ接続端子と、
    前記位置検出エリアの外部に配置される第２の領域内に配置され、かつ、それぞれ前記複数の第２の電極の少なくとも一部に接続される複数の第２のＦＰＣ接続端子と、を備え、
    前記第１の領域と前記第２の領域とは、８ｍｍより離れて配置される、
    センサ。
  2. 前記位置検出エリアの外部に配置される第３の領域内に配置され、かつ、それぞれ前記複数の第２の電極の少なくとも一部に接続される複数の第３のＦＰＣ接続端子、を備え、
    前記第３の領域は、前記第１の領域を挟んで前記第２の領域の反対側に設けられ、
    前記第１の領域と前記第３の領域とは、８ｍｍより離れて配置される、
    請求項１に記載のセンサ。
  3. 前記複数の第２のＦＰＣ接続端子及び前記複数の第３のＦＰＣ接続端子はそれぞれ、前記複数の第２の電極のすべてに接続される、
    請求項２に記載のセンサ。
  4. 前記センサは、表示領域及びベゼル領域を有する表示パネルを供える電子機器に用いられるものであり、
    前記位置検出エリアは、前記表示パネルと重畳して配置される、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ。
  5. 前記複数のＦＰＣ接続端子は、平面的に見て前記ベゼル領域と重なる位置に配置される、
    請求項４に記載のセンサ。
  6. 前記ＦＰＣ接続端子を介して前記タッチセンサから供給される前記ペン信号に基づいて前記ペンの位置を検出する集積回路、
    をさらに含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ。
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