WO2015166898A1 - 入力装置、及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

　入力装置（１）は、各センサ領域（Ｒ１～Ｒ４）に設けられ、駆動信号が入力されるドライブ電極と、駆動信号に対する応答信号を出力するセンス電極と、ドライブ電極に駆動信号を入力することで、複数のセンサ領域をそれぞれ駆動させ、各センサ領域に対する対象物の接触又は接近を、センサ領域ごとに検出する制御部（２０）を備える。制御部（２０）は、複数のセンサ領域のうち少なくとも２つのセンサ領域が同時に駆動するよう制御する。同時に駆動する少なくとも２つのセンサ領域のドライブ電極に入力される駆動信号の駆動周波数は、互いに異なる。

Description

入力装置、及び表示装置
　本願開示は、タッチパネル等の入力装置において対象物の接触又は接近を検知する技術に関する。
　近年、表示パネルの上にタッチパネルを積層した表示装置が広く普及している。また、表示パネルの大型化に伴って、タッチパネルを大型化する技術が提案されている。
　特開２０１３－２２９０１０号公報には、複数の検出領域を有する大型のタッチパネルが開示されている。このタッチパネルは、各検出領域に対応するコントローラによって検出領域におけるタッチ位置を検出し、各コントローラが検出されたタッチ位置を用い、そのタッチ位置に対応するタッチパネル全面における位置を算出する。
特開２０１３－２２９０１０号公報
　上記従来技術では、タッチパネル等の入力装置において、複数のセンサ領域をそれぞれ駆動させた場合に、ノイズを抑えるための仕組みが十分でなかった。そこで、本願は、複数のセンサ領域を有する構成において、ノイズを抑制することができる入力装置を開示する。
　本願開示の入力装置は、複数のセンサ領域を有する入力装置である。入力装置は、各センサ領域に設けられ、駆動信号が入力されるドライブ電極と、各センサ領域に設けられ、前記駆動信号に対する応答信号を出力するセンス電極と、前記複数のセンサ領域のドライブ電極に駆動信号を入力することで、複数のセンサ領域をそれぞれ駆動させ、各センサ領域に対する対象物の接触又は接近を、各センサ領域のセンス電極を介して、センサ領域ごとに検出する制御部を備える。前記制御部は、前記複数のセンサ領域のうち少なくとも２つのセンサ領域が同時に駆動するよう制御する。前記同時に駆動する少なくとも２つのセンサ領域のドライブ電極に入力される駆動信号の駆動周波数は、互いに異なる。
　本願開示によれば、複数のセンサ領域を有する構成において、ノイズを抑制することができる入力装置が実現できる。
図１は、実施形態１における入力装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示すタッチパネルの構成例を示す図である。 図３は、図２のタッチパネルのドライブ電極５へ入力される駆動信号の波形、及びセンス電極４から出力される応答信号の波形の一例を示す図である。 図４は、実施形態２における入力装置の構成例を示すブロック図である。 図５は、割り当てられた駆動周波数とその使用状況を示すデータの一例を示す図である。 図６は、割り当てられた駆動周波数Ｎ１～Ｎ８とその使用状況を示すデータの変形例を示す図である。 図７は、実施形態２における入力装置の変形例を示すブロック図である。 図８は、実施形態３におけるセンサ付き表示装置の構成例を示すブロック図である。 図９は、実施形態４における入力装置１の構成例を示す図である。 図１０は、図９の入力装置１におけるドライブ電極５－１～５－４に入力される駆動信号の波形と、センス電極４－１、４－３から出力される応答信号の波形の一例を示す図である。
　本発明の一実施形態における入力装置は、複数のセンサ領域を有する入力装置である。入力装置は、各センサ領域に設けられ、駆動信号が入力されるドライブ電極と、各センサ領域に設けられ、前記駆動信号に対する応答信号を出力するセンス電極と、前記複数のセンサ領域のドライブ電極に駆動信号を入力することで、複数のセンサ領域をそれぞれ駆動させ、各センサ領域に対する対象物の接触又は接近を、各センサ領域のセンス電極を介して、センサ領域ごとに検出する制御部を備える。前記制御部は、前記複数のセンサ領域のうち少なくとも２つのセンサ領域が同時に駆動するよう制御する。前記同時に駆動する少なくとも２つのセンサ領域のドライブ電極に入力される駆動信号の駆動周波数は、互いに異なる。
　上記構成によれば、同時に駆動する少なくとも２つのセンサ領域において、ある１つのセンサ領域における駆動信号が、他のセンサ領域のセンス電極から出力される応答信号へ影響することを抑制することができる。そのため、複数のセンサ領域を有する入力装置において、ノイズを抑制することが可能になる。
　前記制御部は、各センサ領域のドライブ電極に前記駆動信号を入力する複数のコントローラと、前記複数のコントローラそれぞれに対して駆動周波数を指定する周波数制御部とを含むことができる。前記複数のコントローラは、前記複数のセンサ領域それぞれに対応して設けることができる。複数のコントローラ及び周波数制御部により、複数のセンサ領域において同時に駆動するセンサ領域の駆動周波数を互いに異なるように制御することができる。
　また、前記制御部は、各センサ領域のドライブ電極に前記駆動信号を入力する複数のコントローラを含んでもよい。そして、複数のコントローラそれぞれは、他のコントローラの駆動周波数と異なる駆動周波数を自身のコントローラの駆動周波数とする周波数制御部を含むことができる。前記複数のコントローラは、前記複数のセンサ領域それぞれに対応して設けることができる。この構成により、各コントローラの駆動周波数が、他のコントローラの駆動周波数と異なるよう制御することが可能になる。
　前記周波数制御部は、１つのコントローラの駆動周波数が、前記複数のコントローラ全体に対して予め割り当てられた周波数のうち、他のコントローラの駆動周波数として使用されていない周波数となるように制御することができる。これにより、複数のコントローラの駆動周波数の制御が、より簡単になる。
　上記構成において、互いに異なる複数の周波数のうち少なくとも２つの周波数が、各コントローラに予め割り当てられてもよい。この場合、前記周波数制御部は、１つのコントローラの駆動周波数が、前記１つのコントローラに割り当てられた少なくとも２つの周波数のうちいずれかになるように制御することができる。これにより、複数のコントローラの駆動周波数の制御が、より簡単になる。
　前記各コントローラは、対応するセンサ領域の前記センス電極から出力される応答信号に異常が検出された場合に、前記周波数制御部の制御により駆動周波数を変更することができる。これにより、各センサ領域の応答信号の状態に応じて、各センサ領域を、適切な駆動周波数で駆動することができる。
　前記制御部は、複数のパルスを前記駆動周波数で前記ドライブ電極へ入力し、前記複数のパルスに対する応答信号に基づいて、前記ドライブ電極と前記センス電極との間の容量変化を検出することができる。これにより、容量変化を精度よく検出することができる。
　前記入力装置は、複数のタッチパネルを含むことができる。この場合、前記複数のタッチパネルのそれぞれは、前記各センサ領域と、前記各センサ領域に設けられる前記ドライブ電極及び前記センス電極とを有し、前記複数のセンサ領域が同一面になるように、前記タッチパネルが配置されてもよい。これにより、ノイズが抑制された、複数のタッチパネルを含む入力装置が実現できる。そのため、例えば、タッチパネルの大型化が容易になる。
　上記の入力装置と、前記入力装置の前記複数のセンサ領域に重なる位置に表示領域を有する表示パネルとを備えるセンサ付き表示装置も、本発明の実施形態に含まれる。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
　＜実施形態１＞
　（入力装置の構成例）
　図１は、実施形態１における入力装置の構成例を示すブロック図である。入力装置１は、複数のセンサ領域を有する入力装置の一例である。入力装置１は、複数のセンサ領域のそれぞれを駆動して、センサ領域ごとに、指又はペン等の対象物を検出する構成を有する。具体的には、入力装置１は、複数のタッチパネル、すなわち第１～第４タッチパネル１０１～１０４、及び制御部２０を備える。第１～第４タッチパネル１０１～１０４は、それぞれ、センサ領域Ｒ１～Ｒ４と、センサ領域Ｒ１～Ｒ４に設けられるドライブ電極及びセンス電極を備える。ドライブ電極及びセンス電極の具体例は、図２で後述する。
　制御部２０は、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４のうち少なくとも２つのセンサ領域が同時に駆動するように、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４へ入力する駆動信号を制御する。制御部２０は、例えば、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４のうち少なくとも２つのセンサ領域において、駆動信号が入力される駆動期間の少なくとも一部が重なるように、各センサ領域の駆動信号を制御することができる。なお、制御部２０は、必ずしも第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の駆動信号を同期させる必要はない。
　本実施形態では、制御部２０は、センサ領域Ｒ１～Ｒ４のそれぞれに対応して設けられた第１～第４コントローラ２１～２４と、合成処理部２５とを備える。
　以下、第１タッチパネル１０１、第２タッチパネル１０２、第３タッチパネル１０３、及び第４タッチパネル１０４を区別しないときは、これらを総称して、タッチパネル１００と称する。同様に、第１センサ領域Ｒ１、第２センサ領域Ｒ２、第３センサ領域Ｒ３、及び第４センサ領域Ｒ４を区別しないときは、これらを総称して、センサ領域Ｒと称する。また、第１コントローラ２１、第２コントローラ２２、第３コントローラ２３、及び第４コントローラ２４を区別しないときは、これらを総称して、コントローラ２と称する。
　例えば、タッチパネル１００が、相互容量方式の静電容量タッチパネルである場合、コントローラ２がドライブ電極に対して出力する駆動信号を、コントローラ２のセンシング回路が受け取り、ドライブ電極とセンス電極間の容量を観測している。センサ領域Ｒに対して対象物の接触（タッチ）又は接近があると、その位置に対応するドライブ電極とセンス電極との交点（ノード）に対応における容量が変化する。これにより、接触又は接近を認識できる。その交点の位置から接触又は接近の座標を計算することができる。
　このように、第１～第４コントローラ２１～２４の各々は、対応するセンサ領域のドライブ電極に駆動信号を入力し、センス電極から出力される応答信号に基づいて、対応するセンサ領域に対する対象物の接触又は接近を検出する。これにより、センサ領域Ｒ１～Ｒ４のそれぞれにおいて、独立して、対象物の検出が行われる。これにより、第１～第４コントローラ２１～２４は、互いに独立したタイミングで第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４を駆動させることができる。
　例えば、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４のうち少なくとも２つの領域を同時に並行して駆動することができる。これにより、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４全体を走査するセンシング時間を短縮することができる。その結果、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４全体の走査レートを上げることができる。第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４それぞれにおいて、駆動信号がドライブ電極に入力されて、センス電極から応答信号が出力される期間を駆動期間とすることができる。第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の少なくとも２つにおいて駆動期間の少なくとも一部が重なっていてもよい。例えば、第１～第４センサ領域の駆動期間をすべて同じにすることもできるし、第１～第４センサ領域のうち２つの駆動期間が重なるようにしてもよい。
　合成処理部２５は、第１～第４コントローラ２１～２４の検出結果を合成し、複数のセンサ領域、すなわち第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４全体における対象物の検出結果を生成する。検出結果には、例えば、検出された対象物の位置を示すデータ、または、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４における検出値の分布を示すデータ等が含まれる。
　合成処理部２５は、例えば、コントローラ２から出力される検出結果データに基づき、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の全体に対して予め設定された座標面における入力位置（座標）を特定する。また、合成処理部２５は、入力位置の他、入力操作の状態を示すステータス情報、又は空中における位置を示すホバー(Hover）情報等を、コントローラ２から取得するか、又は、生成することができる。
　一例として、各タッチパネル１００で得られたタッチ座標は、コントローラ２を経て合成処理部２５へ伝達される。合成処理部２５は各タッチパネル１００の配置に応じて、各タッチパネル１００で得られた座標を変換する。例えば、１つのタッチパネル１００のＸ－Ｙ座標の値が、２００×１００個の値を取る場合、左上の第１タッチパネル１０１はＸ＝０～１９９, Ｙ＝０～９９の値を取り、右上の第２タッチパネル１０２は、Ｘ＝２００～３９９，Ｙ＝０～９９の値をとり、左下の第３タッチパネル１０３は、Ｘ＝０～１９９，Ｙ＝１００～１９９の値をとり、右下の第４タッチパネル１０４はＸ＝２００～３９９, Ｙ＝１００～１９９の値を取ることができる。
　ここで、ドライブ電極に入力される駆動信号の周波数を、駆動周波数と称する。なお、駆動周波数は、スキャン周波数と呼ばれることもある。図１に示す構成において、第１～第４タッチパネル１０１～１０４を同時に駆動させる場合、これらの第１～第４タッチパネルの駆動周波数は、互いに異なるよう制御部２０によって制御される。具体的には、第１～第４コントローラ２１～２４のそれぞれは、他のコントローラの駆動周波数とは異なる駆動周波数の駆動信号を、対応するセンサ領域のドライブ電極へ入力する。第１～第４タッチパネル１０１～１０４が、互いに異なる駆動周波数で駆動される。第１～第４タッチパネル１０１～１０４の駆動周波数Ｆｄをそれぞれ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４とすると、Ｎ１≠Ｎ２≠Ｎ３≠Ｎ４とすることができる。
　駆動周波数に近い周波数の外来ノイズがあると、コントローラ２のセンシング回路がセンシングを正確に行えないという場合がある。例えば、入力装置１に接続されるＡＣアダプター内の回路の周波数が、駆動周波数に近い場合、ＧＮＤ経由でノイズが注入され、誤検出等の問題が起きる可能性がある。そのため、外来ノイズの周波数を避けるように、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の駆動周波数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４が選択されることが好ましい。
　本実施形態では、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４が並んで配置される。第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４それぞれの駆動周波数が、他のセンサ領域のコントローラ２に対して外来ノイズとなり得る。そのため、第１～第４タッチパネル１０１～１０４の駆動周波数を異なる値に設定することで、第１～第４タッチパネル１０１～１０４のそれぞれが、同時に駆動する他のタッチパネルの駆動信号による影響を受けにくくなる。その結果、ノイズを抑制することができる。
　（タッチパネルの構成例）
　図２は、図１に示す入力装置１におけるタッチパネル１００の構成例を示す図である。図２に示す例では、タッチパネル１００の基板３に、第１の方向（ここでは横方向）に延びる複数のドライブ電極５－１、５－２、…５－ｎ（ｎは自然数）と、上記第１の方向と異なる第２の方向（ここでは縦方向）に延びる複数のセンス電極４－１、４－２、…、４－ｍ（ｍは自然数）とが設けられている。以下、複数のドライブ電極５－１～５－ｎを区別しない場合は、総称してドライブ電極５と称する。複数のセンス電極４－１～４－ｍを区別しない場合は、これらを総称して、センス電極４と称する。
　ドライブ電極５は、第１の方向に並ぶ複数の電極パッド５Ｄと、隣り合う電極パッド５Ｄ間を接続する接続線５Ｃとで構成される。同様に、センス電極４は、第２の方向に並ぶ複数の電極パッド４Ｄと、隣り合う電極パッド４Ｄ間を接続する接続線４Ｃとで構成される。電極パッド４Ｄ，５Ｄは、矩形に形成され、矩形の４つの頂点のうち２つの頂点に接続線４Ｃ、５Ｄが接続される。ドライブ電極５の電極パッド５Ｄとセンス電極４の電極パッド４Ｄとが、互いに隣り合うように配置される。図２に示す例では、ドライブ電極５の電極パッド５Ｄの４つの辺のそれぞれには、４つのセンス電極４の電極パッド４Ｄの辺がそれぞれ対向して配置されている。
　ドライブ電極５の接続線５Ｃとセンス電極４の接続線４Ｃとが平面視で交差している。ドライブ電極５とセンス電極４とは、電気的に接続されておらず、絶縁されている。ドライブ電極５とセンス電極４とが平面視で交差する点（交点）では、ドライブ電極５とセンス電極４との間に絶縁層（図示せず）が設けられている。
　図２に示す例では、ドライブ電極５及びセンス電極４の複数の矩形の電極パッド５Ｄ、４Ｄが、行と列を有するマトリクス状に配置される。各列を構成するセンス電極４は、引き出し配線４Ｅを介して、センサ領域Ｒの外に設けられた端子７に接続される。各行を構成するドライブ電極５は、引き出し配線５Ｅを介して、端子７に接続される。端子７には、コントローラ２が接続される。この場合、コントローラ２は、端子７及び引き出し配線５Ｅを介してドライブ電極へ駆動信号を入力する。また、コントローラ２は、端子７及び引き出し配線４Ｅを介してセンス電極４から出力される応答信号を受信する。
　なお、ドライブ電極５及びセンス電極４の配置、形状、数は、上記例に限られない。例えば、センス電極４とドライブ電極５の配置を逆にしてもよい。また、センス電極４及びドライブ電極５の電極パッドは、矩形でなくともよい。また、センス電極４及びドライブ電極５は、電極パッドが並ぶパターンの他に、例えば、線状のラインパターンで、構成することもできる。また、ドライブ電極５は、ドライブライン、駆動電極、又は送信電極と呼ばれることもある。センス電極４は、センスライン、検出電極又は受信電極４と呼ばれることもある。
　コントローラ２は、ドライブ電極５の駆動信号を制御して、センス電極４の電圧信号を受信することにより、ドライブ電極５の電極パッド５Ｄと、その隣のセンス電極４の電極パッド４Ｄとの間の容量変化を検出する。コントローラ２は、検出した容量変化に基づいて、タッチパネル１００へ接近または接触する対象物の位置を特定することができる。コントローラ２は、例えば、タッチパネル１００の基板３上、又は、タッチパネル１００に接続されるＦＰＣ（図示せず）上に設けられる半導体チップ（図示せず）で構成することができる。
　（動作例）
　図２に示すタッチパネル１００は、静電容量方式を用いるものである。例えば、ドライブ電極５の電極パッド５Ｄと、その隣のセンス電極４の電極パッド４Ｄに対して指又はペン等の対象物が接近又は接触すると、これらの電極パッド５Ｄと、電極パッド４Ｄとの間の容量が変化する。この容量の変化を検出することにより、対象物の接近又は接触を検知することができる。
　コントローラ２は、ドライブ電極５へ駆動信号を入力し、センス電極４から応答信号を受信することで、ドライブ電極５とセンス電極４との間の容量の値を得ることができる。この容量の値として、例えば、ドライブ電極５とセンス電極４との交点（ノード）それぞれに対応する値を得ることができる。
　図３は、図２のタッチパネル１００におけるドライブ電極５へ入力される駆動信号の波形、及びセンス電極４から出力される応答信号の波形の一例を示す図である。図３において、上部のＤＬ１（５－１）、ＤＬ２（５－２）、ＤＬ３（５－３）、…ＤＬｎ（５－ｎ）は、センサ領域Ｒにおけるドライブ電極５－１、５－２、５－３、…、５－ｎへそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。下部のＳＬ１（４－１）は、センサ領域Ｒにおける１本のセンス電極４－１から出力される応答信号の波形を表している。
　図３に示す例では、センサ領域Ｒでは、ドライブ電極５－１、５－２、５－３、…５－ｎに対して、順次、パルスが、周期Ｔｄで、予め決められた回数すなわちＮ回（本例ではＮ＝４）ずつ印加される。この回数Ｎは、例えば、積分回数と称することもできる。ドライブ電極５のパルスに同期して、ドライブ電極５と交差する複数のセンス電極４－１～４－ｍそれぞれの電圧信号がコントローラ２で検出される。Ｎ回のパルスをセンサ領域Ｒの複数のドライブ電極５－１～５－ｎに印加してそれらの応答パルスを受信する時間Ｔｆが、当該センサ領域Ｒの走査に要する時間、すなわちセンシング時間となる。
　図３に示す例では、駆動周波数Ｆｄは、駆動信号のパルスの周期Ｔｄの逆数、すなわち、Ｆｄ＝１／Ｔｄとなる。この例では、駆動信号のパルスの周波数が、駆動周波数となっている。例えば、駆動周波数Ｆｄ又はパルスの周期Ｔｄを示す値を設定値としてメモリに予め記録しておき、コントローラ２は、この値に基づいて動作することができる。なお、このメモリは、コントローラ２が内蔵するメモリであってもよいし、コントローラ２からアクセス可能なメモリであってもよい。図１に示す構成において、第１コントローラ２１～第４コントローラ２４間で互いに異なる周期Ｔｄ（すなわち駆動周波数Ｆｄ）を予め設定することができる。
　例えば、ＤＬ１（５－１）において１つのパルスが印加されると、このパルスに対する応答パルスが複数のセンス電極４－１～４－ｍそれぞれから出力される。この場合、例えば、センス電極４－１の応答パルスは、ドライブ電極５－１とセンス電極４－１との交点（ノード）における容量を反映した波形となっている。この応答パルスにより生じたドライブ電極５－１とセンス電極４－１との交点の容量に対応する電荷がコントローラ２の蓄積容量へ転送され、保持される。この電荷転送及び保持動作が、Ｎ回（本例ではＮ＝４）、繰り返される。その後、コントローラ２は、Ｎ回のパルスにより蓄積容量に蓄積された電荷による電圧を測定する。測定値を用いて、ドライブ電極５－１とセンス電極４－１間の交点に対応する位置における対象物の有無、又は容量の値を判断することができる。
　上記例では、ドライブ電極５へ複数（Ｎ回）のパルスを入力することで、その応答信号として、複数（Ｎ回）の応答パルスを得ることができる。このように複数の応答パルスに基づいて容量値を測定することで、複数回の測定値を平均化した値が得られる。測定値を平均化することで測定値中のノイズ成分を減らすことができる。例えば、Ｎ回の応答パルスのうち、１回の応答パルスに測定結果に重大な影響を与える程度のノイズ成分が含まれていても、Ｎ回の応答パルスによる平均値に含まれるノイズ成分は、影響を無視できる程度のものになるかもしれない。
　一方、もし、ノイズの周波数が、応答パルスの周波数と同じ又は近い場合は、複数の応答パルスによって測定値を平均化してもノイズ成分は減りにくい。そのため、測定器結果に重大な影響を与える程度にノイズ成分が残ってしまう可能性がある。本実施形態では、１つのタッチパネル１００の駆動周波数が、隣接する他のタッチパネルの駆動周波数と異なっているので、タッチパネル１００自身の駆動周波数と同じ周波数のノイズを低減することができる。このように、駆動信号として複数のパルスを用いて測定結果を平均化する構成のタッチパネルを、図１における第１～第４タッチパネル１０１～１０４として用いることで、ノイズ抑制効果がより有効になる。
　＜実施形態２＞
　図４は、実施形態２における入力装置の構成例を示すブロック図である。図４に示す入力装置１において、合成処理部２５は、周波数制御部３０を含んでいる。周波数制御部３０は、第１～第４コントローラ２１～２４の駆動周波数を制御する。具体的には、周波数制御部３０は、第１～第４コントローラ２１～２４それぞれに駆動周波数を指定する。第１～第４コントローラ２１～２４は、周波数制御部３０から指定された駆動周波数の駆動信号を、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４のドライブ電極へ、それぞれ入力する。周波数制御部３０は、第１～第４タッチパネル１０１～１０４のうち同時に駆動するタッチパネルの駆動周波数が異なるように、各コントローラ２へ駆動周波数を指定する。
　例えば、複数のコントローラすなわち、第１～第４コントローラ２１～２４全体に対して、駆動周波数として使用可能な周波数を、予め割り当てておくことができる。ここで、予め割り当てられる周波数の数は、コントローラの数より多いことが好ましい。本例では、コントローラ２は４つなので、一例として４つよい多い８つの周波数Ｎ１～Ｎ８が割り当てられる。割り当てられた周波数は、コントローラ２がアクセス可能なメモリに記録しておくことができる。
　周波数制御部３０は、割り当てられた周波数Ｎ１～Ｎ８と、周波数Ｎ１～Ｎ８それぞれの使用状況を示すデータにアクセス可能とすることができる。このようなデータは、例えば、制御部２０が備えるメモリ又は、制御部２０からアクセス可能な外部のメモリに、記録することができる。図５は、割り当てられた駆動周波数Ｎ１～Ｎ８とその使用状況を示すデータの一例を示す図である。図５に示すテーブルには、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４で駆動周波数として使用可能な周波数Ｎ１～Ｎ８と、各周波数Ｎ１～Ｎ８の使用状況とが対応付けられて記録される。図５において、Ｃ１～Ｃ４は、それぞれ、第１コントローラ２１～２４を示している。例えば、駆動周波数「Ｎ１」と、第１コントローラ２１「Ｃ１」とが対応づけて記録されている。これは、第１コントローラ２１が駆動周波数Ｎ１を使用していることを示している。
　周波数制御部３０は、例えば、第１～第４コントローラ２１～２４のうち１つの駆動周波数を変更する場合、メモリに記録された図５に示すようなテーブルを参照して、他のコントローラで使用されていない周波数を得ることができる。また、周波数制御部３０は、第１～第４コントローラ２１～２４のうち１つの駆動周波数を変更した場合、図５に示すテーブルのデータを駆動周波数の変更に応じて更新することができる。これにより、周波数制御部３０は、第１～第４コントローラ２１～２４の駆動周波数が互いに異なるように制御することが可能になる。
　また、周波数制御部３０は、例えば、センサ領域Ｒのセンス電極から出力される応答信号に異常が検出された場合に、そのセンサ領域Ｒの駆動周波数を変更することをコントローラ２に指示することができる。例えば、第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の１つにおいて、応答信号に含まれるノイズが所定量を超える場合に、周波数制御部３０は、そのセンサ領域の駆動周波数を変更するようそのセンサ領域のコントローラに指示を出すことができる。
　応答信号が異常であるか否かの判断は、例えば、応答信号から有効な測定値が得られるか否かにより判断することができる。例えば、周波数制御部３０は、応答信号から得られる容量値が、許容範囲にあるか否かによって異常の有無を判断することができる。周波数制御部３０は、例えば、応答信号から得られる容量値の分布が、予め設定された許容範囲にない場合等に、異常と判定することができる。例えば、あるセンス電極における全てのドライブ電極との交点において、所定値を超える容量変化が観測される場合、等、異常と判断することができる。例えば、通常のタッチ操作ではありえない状態（棒状の対象物が画面を横切るようにして置かれた状態等）が異常として検出される。このように、周波数制御部３０は、周波数の干渉による測定の異常を検出することができる。
　周波数制御部３０は、応答信号が異常と判断した場合、その応答信号が得られた時に用いられた駆動信号の周波数を使用しないように、駆動を制御することができる。これにより、ノイズ環境に応じて適切な駆動周波数を選択することができる。なお、この駆動周波数の変更には、例えば、周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency Hopping）の技術を用いることができる。
　なお、駆動周波数の割り当ては、上記例に限られない。例えば、互いに異なる複数の周波数のうち少なくとも２つの周波数を、各コントローラに予め割り当てることもできる。この場合、周波数制御部３０は、第１～第４コントローラ２１～２４のうちの１つのコントローラの駆動周波数が、このコントローラに割り当てられた少なくとも２つの周波数のうちいずれかになるように制御することができる。
　図６は、割り当てられた駆動周波数Ｎ１～Ｎ８とその使用状況を示すデータの変形例を示す図である。図６に示す例は、互いに異なる複数の周波数（Ｎ１～Ｎ８）のうち２つの周波数が各コントローラに割り当てられた場合の例である。例えば、第１コントローラ２１を示す「Ｃ１」は、駆動周波数Ｎ１及びＮ２と対応付けて記録される。これは、第１コントローラ２１に、駆動周波数Ｎ１及びＮ２が割り当てられていることを示している。そして、駆動周波数Ｎ１～Ｎ８に対応づけて、使用中か否かを示すデータが対応付けて記録される。この例では、「○」（丸印）が使用中を示している。
　この場合、周波数制御部３０は、各コントローラに割り当てられた少なくとも２つの周波数のうちいずれを駆動周波数にするかを、応答信号に含まれるノイズ量に応じて決定することができる。
　なお、周波数制御部３０による駆動周波数の制御は、上記の応答信号のノイズ量に応じた駆動周波数の変更に限られない。例えば、周波数制御部３０は、予め決められた順序に従って駆動周波数を変更、又は、ランダムなタイミングで駆動周波数を変更することもできる。
　（周波数制御部の変形例）
　図４に示した構成では、第１～第４コントローラ２１～２４の駆動周波数を指定する周波数制御部３０が、合成処理部２５に設けられていた。これに対して、例えば、図７に示すように、各コントローラ２が、周波数制御部を有する構成とすることもできる。図７に示す例では、第１～第４コントローラ２１～２４は、それぞれ、周波数制御部３１～３４を備える。第１コントローラ２１の周波数制御部３１は、他のコントローラ２２～２４の駆動周波数と異なる駆動周波数を、第１コントローラ２１の駆動周波数に設定する。同様に、第２～第４コントローラの周波数制御部３２～３４も、自身の駆動周波数が、他のコントローラの駆動周波数と同じにならないように自身の駆動周波数を制御する。
　一例として、各コントローラ２の周波数制御部３１～３４は、他のコントローラの駆動周波数を取得し、取得した駆動周波数に基づいて、自身の駆動信号の駆動周波数を制御することができる。例えば、周波数制御部３１～３４は、図５又は図６に示すようなテーブルにアクセス可能な構成とすることができる。周波数制御部３１～３４のそれぞれは、割り当てられた周波数の使用状態を示すデータを参照して、他のコントローラで使用されていない駆動周波数を得ることができる。また、周波数制御部３１～３４は、自身の駆動周波数を変更した場合、この変更を、上記のデータに反映することができる。
　変形例として、周波数制御部３１～３４のそれぞれは、各コントローラ２に割り当てられた周波数のうちから、自身の駆動周波数を選択する構成であってもよい。例えば、図６に示す例のように、互いに異なる複数の周波数Ｎ１～Ｎ８のうち少なくとも２つを各コントローラに予め割り当てることができる。この場合、周波数制御部３１～３４は、それぞれ、自身のコントローラに割り当てられた少なくとも２つの周波数から駆動周波数とするものを決定することができる。
　上記実施形態においては、ノイズの多い周波数帯を避けるよう、駆動周波数を変更することができる。すなわち、周波数制御部３０が、センサ領域の駆動周波数を変更することにより、ノイズの少ない周波数帯の駆動信号を用いて、センシングを行うことが可能になる。
　なお、上記実施形態において、予め割り当てられる周波数Ｎ１～Ｎ８は、例えば、入力装置１の近くに配置される、表示パネルやＡＣアダプター等の機器から外来ノイズの周波数を避けるように設定されることが好ましい。
　＜実施形態３＞
　実施形態３は、入力装置１と表示パネルとを備えるセンサ付き表示装置に関する。本実施形態における入力装置１には、上記実施形態１又は２における入力装置１と同様のものを用いることができる。図８は、実施形態３におけるセンサ付き表示装置の構成例を示すブロック図である。
　図８に示すセンサ付き表示装置は、入力装置１と、表示パネル４０と、システム部５０とを備える。入力装置１は、第１～第４タッチパネル１０１～１０４、及び制御部２０を備える。入力装置１は、図１と同様に構成することができる。表示パネル４０は、入力装置１に重ねて配置される。具体的には、入力装置１の第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４と、表示パネルの表示領域ＡＡが重なるように配置される。
　表示パネル４０の表示領域ＡＡは、画像が表示される領域である。表示領域ＡＡには、画像を表示するための画素が配置されている。表示パネル４０は、例えば、液晶パネルで構成することができる。液晶パネルは、アクティブマトリクス基板、対向基板、及びアクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられる液晶層を備える。
　入力装置１の第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４の少なくとも一部を表示領域ＡＡと重ねて配置することにより、表示領域ＡＡに表示される画像に対する入力動作を受け付けることができる。
　システム部５０は、入力装置１で入力された情報に基づいて、表示パネルの表示を制御することができる。一例として、システム部５０は、入力制御部５１、表示制御部５２、及びアプリケーション部５３を備える。入力制御部５１は、入力装置１の駆動を制御し、入力装置１で検出された対象物の位置情報等を取得する。アプリケーション部５３は、入力装置１及び表示パネル４０とデータをやり取りする種々のアプリケーションを実行する。表示制御部５２は、表示パネル４０へ表示する画像を制御する。入力制御部５１、表示制御部５２、及びアプリケーション部５３は、例えば、画像処理専用のプロセッサ、ＣＰＵ又はこれらの組み合わせで構成することができる。
　このように、１台の表示パネル４０の表示領域ＡＡと重なる位置に、複数のタッチパネルを重ねることで、大型のセンサ付表示装置を実現することができる。すなわち、広いセンサ領域を迅速に走査できるセンサを有する表示装置を提供することができる。
　第１～第４センサ領域Ｒ１～Ｒ４それぞれの駆動周波数は、表示パネル４０の駆動に起因するノイズの周波数を避けて選択されることが好ましい。例えば、第１～第４コントローラ２１～２４に割り当てられる使用可能な駆動周波数として、表示パネル４０からのノイズの周波数を避けた帯域の周波数を設定することができる。
　＜実施形態４＞
　図９は、実施形態４における入力装置１の構成例を示す図である。図９に示す入力装置１では、複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２が、１つの方向（本例では縦方向）に並んで配置される。上記実施形態１～３では、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４がマトリクス状に配置されていたが、センサ領域の数及び配置は上記例に限られない。例えば、図９に示すように、複数のセンサ領域が１つの方向に並んで配置されてもよい。センサ領域の形状も、上記例に限定されない。
　また、上記実施形形態１～３では、複数のセンサ領域それぞれに対応するコントローラが設けられる。これに対して、本実施形態のように、複数のセンサ領域をまとめて制御するコントローラを設けることがでもきる。図９に示す例では、複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２に接続されるコントローラ２ａが設けられる。すなわち、コントローラ２ａには、複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２のドライブ電極及びセンス電極が接続される。コントローラ２ａは、制御部２０の変形例である。
　コントローラ２ａは、例えば、複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２のドライブ電極に対して同時に平行して駆動信号を入力することができる。これにより、複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２を同時に走査することができ、走査レートを上げることができる。
　図１０は、図９の入力装置１における複数のセンサ領域Ｒ１、Ｒ２のドライブ電極５－１～５－４に入力される駆動信号の波形と、センス電極４－１、４－７から出力される応答信号の波形の一例を示す図である。図１０において、上部のＤＬ１（５－１）、ＤＬ２（５－２）は、センサ領域Ｒ１におけるドライブ電極５－１、５－２へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。ＳＬ１（４－１）は、センサ領域Ｒ１における１本のセンス電極４－１から出力される応答信号の波形を表している。その下部のＤＬ３（５－３）、ＤＬ４（５－４）は、センサ領域Ｒ２におけるドライブ電極５－３、５－４へそれぞれ入力される駆動信号の波形を表している。ＳＬ７（４－７）は、センサ領域Ｒ２における１本のセンス電極４－７から出力される応答信号の波形を表している。
　図１０に示す例では、センサ領域Ｒ１において、ドライブ電極５－１、５－２に対して、順次、パルスが、周期Ｔ１ｄで、予め決められた回数すなわちＮ回（本例ではＮ＝８）ずつ印加される。これと同時に、センサ領域Ｒ２においても、ドライブ電極５－３、５－４に対して、順次、パルスが、周期Ｔ２ｄで、予め決められた回数すなわちＮ回（本例ではＮ＝８）ずつ印加される。この例では、センサ領域Ｒ１におけるパルスの周期Ｔ１ｄとセンサ領域Ｒ２におけるパルスの周期Ｔ２ｄは異なっている。すなわち、センサ領域Ｒ１の駆動周波数とセンサ領域Ｒ２の駆動周波数は異なっている。これにより、センサ領域Ｒ１及びセンサ領域Ｒ２では、相手の駆動信号によるノイズが抑えられる。
　なお、図１０に示す例では、センサ領域Ｒ１の積分回数Ｎとセンサ領域Ｒ２の積分回数Ｎは同じであるが、これらは異なっていてもよい。例えば、積分回数Ｎをセンサ領域Ｒ１、Ｒ２間で互いに異ならせて、センサ領域Ｒ１の動作期間Ｔ１ｆとセンサ領域Ｒ２の動作期間Ｔ２ｆとを同じにすることもできる。
　＜実施形態の適用例、及び変形例＞
　上記実施形態１～４の入力装置１は、大型のタッチパネルにも好適に用いることができる。例えば、タッチパネルを大型化すると、センサ領域も大きくなる。センサ領域が大きくなると、ドライブ電極及びセンス電極の抵抗の増加や、配線数の増加などによりセンサ領域を走査するのに要する時間も長くなる。その結果、要求されるレートでの走査ができない場合が起こり得る。そこで、センサ領域を分割し、分割された複数のセンサ領域を同時に駆動させて、各センサ領域で対象物を検出する構成にすることで、各センサ領域の走査のレートを上げることができる。この場合、複数のセンサ領域の駆動周波数を同じにすると、各センサ領域におけるセンス電極の応答信号に対して、他のセンサ領域の駆動信号がノイズとして影響を及ぼすことが、発明者らによって発見された。センサ領域ごとに駆動周波数を異ならせることで、各センサ領域のノイズを抑制することができる。そのため、大型でノイズの少ないタッチパネルが実現できる。
　上記実施形態１～４に記載の入力装置１を含む各種電子機器も、本発明の実施形態に含まれる。例えば、スマートフォン、タブレット端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、メディアプレイヤ、電子書籍リーダ、汎用コンピュータ、各種機器のリモートコントローラ、車載パネル、カーナビゲーション装置、テレビジョン装置、ＡＴＭ、電子掲示板、電子案内板、電子白板、工場内で使用される装置のディスプレイ兼操作版等に本発明の入力装置を含む表示装置を適用することができる。また、本発明は、表示パネルを伴わない独立した入力装置１として、各種電子機器に適用できる。例えば、各種機器の操作板、ボタン、コンソール等に、上記入力装置を適用することができる。このような各種電子機器に、上記実施形態１～４の入力装置１を搭載することで、電子機器の用途に応じたセンサ領域を持つ機器が実現できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上記実施形態１～４に限られない。例えば、上記実施形態は、複数のドライブ電極５に対して、順次、パルス信号を入力する逐次駆動の例であるが、複数のドライブ電極５に対して、同時にパルス信号を入力する並列駆動も可能である。並列駆動の場合は、逐次駆動に比べて動作期間を短くすることができる。また、上記実施形態は、相互容量方式のタッチパネルの例であるが、タッチパネルは、自己容量方式であってもよい。
　上記実施形態１～４では、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４は、互いに平行な面となっている。具体的には、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４のドライブ電極及びセンス電極を、同じ層に形成するか、又は、互いに平行な異なる複数の層に形成することができる。例えば、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４のドライブ電極５及びセンス電極４は、いずれも表示領域ＡＡの表示面と平行な面に形成することができる。これに対して、複数のセンサ領域Ｒ１～Ｒ４を平行に配置しない場合は、例えば、上面、及び側面にセンサ領域を有する入力装置１を構成することができる。
　また、表示パネルは、液晶パネルに限定されない。表示パネルは、例えば、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、或は、電気泳動又はＭＥＭＳを用いたディスプレイなどであってもよい。
１　入力装置
３　基板
４　センス電極
１０　表示装置
１１　ＴＰコントローラ
２０　制御部
２１、２２、２３、２４　コントローラ
２５　合成処理部
３０、３１、３２、３３、３４　周波数制御部
４０　表示パネル
１００、１０１、１０２、１０３、１０４　タッチパネル
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５　センサ領域

Claims (9)

  1. 　複数のセンサ領域を有する入力装置であって、
    　各センサ領域に設けられ、駆動信号が入力されるドライブ電極と、
    　各センサ領域に設けられ、前記駆動信号に対する応答信号を出力するセンス電極と、
    　前記複数のセンサ領域のドライブ電極に駆動信号を入力することで、複数のセンサ領域をそれぞれ駆動させ、各センサ領域に対する対象物の接触又は接近を、各センサ領域のセンス電極を介して、センサ領域ごとに検出する制御部を備え、
    　前記制御部は、前記複数のセンサ領域のうち少なくとも２つのセンサ領域が同時に駆動するよう制御し、
    　前記同時に駆動する少なくとも２つのセンサ領域のドライブ電極に入力される駆動信号の駆動周波数は、互いに異なる、入力装置。
  2. 　前記制御部は、
    　前記複数のセンサ領域それぞれに対応して設けられ、各センサ領域のドライブ電極に前記駆動信号を入力する複数のコントローラと、
    　前記複数のコントローラのそれぞれに対して、他のコントローラの駆動周波数とは異なる駆動周波数を指定する周波数制御部とを含む、請求項１に記載の入力装置。
  3. 　制御部は、前記複数のセンサ領域それぞれに対応して設けられ、各センサ領域のドライブ電極に前記駆動信号を入力する複数のコントローラを含み、
    　前記複数のコントローラのそれぞれは、他のコントローラの駆動周波数と異なる駆動周波数を自身のコントローラの駆動周波数とする周波数制御部を含む、請求項１に記載の入力装置。
  4. 　前記周波数制御部は、１つのコントローラの駆動周波数が、前記複数のコントローラ全体に対して予め割り当てられた周波数のうち、他のコントローラの駆動周波数として使用されていない周波数となるように制御する、請求項２又は３に記載の入力装置。
  5. 　互いに異なる複数の周波数のうち少なくとも２つの周波数が、各コントローラに予め割り当てられており、
    　前記周波数制御部は、１つのコントローラの駆動周波数が、前記１つのコントローラに割り当てられた少なくとも２つの周波数のうちいずれかになるように制御する、請求項２又は３に記載の入力装置。
  6. 　前記各コントローラは、対応するセンサ領域の前記センス電極から出力される応答信号に異常が検出された場合に、前記周波数制御部の制御により駆動周波数を変更する、請求項２～５のいずれか１項に記載の入力装置。
  7. 　前記制御部は、複数のパルスを前記駆動周波数で前記ドライブ電極へ入力し、前記複数のパルスに対する応答信号に基づいて、前記ドライブ電極と前記センス電極との間の容量変化を検出する、請求項１～６のいずれか１項に記載の入力装置。
  8. 　前記入力装置は、複数のタッチパネルを含み、
    　前記複数のタッチパネルのそれぞれは、前記各センサ領域と、前記各センサ領域に設けられる前記ドライブ電極及び前記センス電極とを有し、
    　前記複数のセンサ領域が同一面になるように、前記タッチパネルが配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の入力装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の入力装置と、
    　前記入力装置の前記複数のセンサ領域に重なる位置に表示領域を有する表示パネルと、を備える、センサ付き表示装置。
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