WO2020262036A1 - 電子機器、タッチセンサ及び位置検出装置 - Google Patents

電子機器、タッチセンサ及び位置検出装置 Download PDF

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Abstract

電子機器（１０）は、タッチセンサ（１４）に含まれる複数本の電極（２０）から選択的に出力される正側信号と負側信号の差分を増幅して出力する差動増幅器（３０）と、導電性材料からなり又は導電性材料を含み、平面視にてタッチセンサ（１４）がなすセンサ領域（Ｒ）と部分的に重なるように配置される導電性部品（５６）と、を備える。導電性部品（５６）は、配列方向の最も外側にある端点（６２）が、複数本の電極（２０）のうちいずれか１本の電極（２０）上に位置するように配置される。

Description

電子機器、タッチセンサ及び位置検出装置
　本発明は、電子機器、タッチセンサ及び位置検出装置に関する。
　特許文献１には、タッチセンサの正側電極の信号と負側電極の信号の間の差分を増幅して出力する、いわゆる「差動増幅方式」の位置検出装置が開示されている。互いに平行な２本の電極からの信号の差分をとることで、同一方向に発生するコモンモードノイズを打ち消す効果が得られる。
特開平８－０９５７０１号公報
　ところで、電子機器の内部には、タッチセンサの他に、導電性材料からなり又は導電性材料を含む部品（以下、導電性部品という）が実装されている。この導電性部品との電磁干渉が生じることで、タッチセンサの検出信号にコモンモードノイズが混入することがある。通常、この導電性部品は、タッチセンサがなすセンサ領域と比べて小さいサイズを有しており、平面視にてセンサ領域と部分的に重なるように配置される。このため、検出信号に含まれるノイズの大きさは、センサ領域内の位置に応じて異なる可能性がある。
　しかしながら、特許文献１のような差動増幅方式では、正側電極の信号と負側電極の信号に混入するノイズの大きさが異なる場合、コモンモードノイズの相殺効果が得られず、増幅によってノイズの影響がより大きくなってしまう。
　本発明の目的は、ノイズの発生源となり得る導電性部品との関係を考慮しつつ、差動増幅方式によるノイズの相殺効果をより発揮可能な電子機器を提供することである。
　第１の本発明における電子機器は、配列方向に沿って互いに離間しながら面状に配置される複数本の電極を含んで構成されるタッチセンサと、前記複数本の電極から選択的に出力される正側信号と負側信号の差分を増幅して出力する差動増幅器と、前記差動増幅器からの出力信号に基づいて前記タッチセンサがなすセンサ領域内のタッチ位置を検出する位置検出部と、導電性材料からなり又は導電性材料を含む部品であって、平面視にて前記センサ領域と部分的に重なるように配置される導電性部品と、を備え、前記導電性部品は、前記配列方向の最も外側にある端点が、前記複数本の電極のうちいずれか１本の電極上に位置するように配置される。
　第２の本発明におけるタッチセンサは、行方向及び列方向に配列されたマトリクス状の信号線に駆動電圧を印加して複数の画素を駆動することで、表示領域内に画像又は映像を表示可能な表示パネルとともに用いられるセンサであって、平面視にて前記表示領域と少なくとも部分的に重なるように配置され、矩形状に配置される複数本の電極を含んで構成され、前記複数本の電極は、第１方向に延びて設けられ、かつ該第１方向の直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第１電極と、前記第１方向に交差する第２方向に延びて設けられ、かつ該前記第２方向の直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第２電極と、を含み、前記第１方向及び前記第２方向のうちの少なくとも一方は、前記行方向及び前記列方向の両方に対して傾斜している。
　第３の本発明における位置検出装置は、第２の本発明におけるタッチセンサと、前記タッチセンサからの検出信号に基づいて前記タッチセンサがなすセンサ領域内のタッチ位置を検出する位置検出部と、を備える。
　第１の本発明によれば、ノイズの発生源となり得る導電性部品との関係を考慮しつつ、差動増幅方式によるノイズの相殺効果をより発揮することができる。
　第２，第３の本発明によれば、表示パネルとの電子干渉に起因するコモンモードノイズがタッチセンサの検出信号に混入するのを抑制することができる。
本発明の第１実施形態における電子機器の位置検出機能に関わる回路構成図である。 図１に示す電子機器の分解斜視図である。 図２に示すメイン基板、表示パネル及びタッチセンサの相対的位置関係を示す図である。 図３のＡ部拡大図である。 図３のＢ部拡大図である。 図４の放熱板の別の構成を示す図である。 図４の放熱板の別の構成を示す図である。 図４に対応する比較例を示す図である。 図４の配置関係による効果を示す図である。 本発明の第２実施形態における電子機器の位置検出機能に関わる回路構成図である。 図９に示す電子機器の分解斜視図である。 図１０の表示パネルが備える駆動回路の構造を示す図である。 ライン反転駆動方式に関する模式図である。 ライン反転駆動方式に関する模式図である。 図９に示す第１電極の部分拡大図である。 図９及び図１０に示すタッチセンサの平面図である。 図１４のタッチセンサによる第１の効果を説明するに際し、比較例を示す図である。 図１４のタッチセンサによる第１の効果を説明するに際し、実施例を示す図である。 図１４のタッチセンサによる第２の効果を説明するに際し、比較例を示す図である。 図１４のタッチセンサによる第２の効果を説明するに際し、実施例を示す図である。
　以下、本発明における電子機器、タッチセンサ及び位置検出装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。あるいは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態における電子機器について、図１～図８を参照しながら説明する。
＜電子機器１０の回路構成＞
　図１は、本発明の第１実施形態における電子機器１０の位置検出機能に関わる回路構成図である。電子機器１０は、例えば、タブレット型端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータで構成される。ユーザは、電子ペン１２を把持し、電子機器１０のタッチ面にペン先を押し当てながら移動させることで、電子機器１０に絵や文字を書き込むことができる。この電子ペン１２は、例えば、アクティブ静電方式（ＡＥＳ）又は電磁誘導方式（ＥＭＲ）のスタイラスである。
　電子機器１０は、具体的には、電子ペン１２やユーザの指などの導電体の接近を検出するタッチセンサ１４と、タッチセンサ１４を制御するための集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit；以下、タッチＩＣ１６）と、タッチＩＣ１６と電気的に接続されるホストプロセッサ１８と、を含んで構成される。
　タッチセンサ１４は、表示パネル４４（図２）に重ねて配置される静電容量方式のセンサである。タッチセンサ１４は、相互容量方式のセンサであってもよいし、自己容量方式のセンサであってもよい。タッチセンサ１４は、配列方向に沿って互いに離間しながら面状に配置される複数本の電極２０を含んで構成される。電極２０の材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であってもよいし、銅、銀、金などの金属であってもよい。
　線状又は帯状の電極２０は、Ｘ方向の位置（Ｘ座標）を検出するための第１電極２１と、Ｙ方向の位置（Ｙ座標）を検出するための第２電極２２と、を含む。第１電極２１と第２電極２２は、ガラス又は樹脂からなる絶縁性基板（不図示）の介在によってそれぞれ絶縁されている。複数本の第１電極２１は、Ｙ方向に延びて設けられ、かつＸ方向に沿って互いに離間しながら等間隔に配置されている。複数本の第２電極２２は、Ｘ方向に延びて設けられ、かつＹ方向に沿って互いに離間しながら等間隔に配置されている。すなわち、本図に示すＸ方向，Ｙ方向は、タッチセンサ１４がなすセンサ領域Ａｓ内において定義される「センサ座標系」のＸ軸，Ｙ軸に相当する。この第１実施形態では、センサ座標系は、表示パネル４４（図２）がなす表示領域内にて定義される「表示座標系」に一致している。
　タッチＩＣ１６は、Ｘ選択回路２４と、Ｙ選択回路２６と、スイッチ２８と、差動増幅器３０と、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰフィルタ３２という）と、検波回路３４と、ＡＤ変換器３６と、マイクロコントロールユニット（以下、ＭＣＵ３８という）を含んで構成される。
　Ｘ選択回路２４は、複数本の第１電極２１にそれぞれ接続されているマルチプレクサである。Ｘ選択回路２４は、ＭＣＵ３８からの指令信号に応じて、複数本の第１電極２１の中から２本の電極を選択し、それぞれの電極から２種類の信号（Ｘ正側信号及びＸ負側信号）を同時に出力する。Ｙ選択回路２６は、複数本の第２電極２２にそれぞれ接続されているマルチプレクサである。Ｙ選択回路２６は、ＭＣＵ３８からの指令信号に応じて、複数本の第２電極２２の中から２本の電極を選択し、それぞれの電極から２種類の信号（Ｙ正側信号及びＹ負側信号）を同時に出力する。
　スイッチ２８は、Ｘ選択回路２４及びＹ選択回路２６の出力側にそれぞれ接続されている。スイッチ２８は、ＭＣＵ３８からの指令信号に応じて、いずれか一方の正側信号及び負側信号を択一的に出力する。差動増幅器３０は、スイッチ２８を通じて、複数本の電極２０から選択的に出力される正側信号と負側信号の差分を増幅して出力する。
　ＢＰフィルタ３２は、電子ペン１２からの出力信号に対応する周波数を中心とする所定の帯域幅を通過させるフィルタ回路である。検波回路３４は、ＢＰフィルタ３２を通過した出力信号から検波信号を生成する回路である。ＡＤ変換器３６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換器である。
　ＭＣＵ３８は、ＡＤ変換器３６から出力されたデジタル信号を処理し、センサ領域Ａｓ内のタッチ位置を検出可能な装置である。ＭＣＵ３８は、図示しないメモリから位置検出プログラムを読み出して実行することで、電子ペン１２の状態を検出する「ペン検出機能」や、ユーザの指などによるタッチを検出する「タッチ検出機能」を発揮する。
　ペン検出機能は、例えば、タッチセンサ１４のスキャン機能（グローバルスキャン又はセクタスキャン）、ダウンリンク信号の受信・解析機能、電子ペン１２の状態（例えば、位置、姿勢、筆圧）の推定機能、電子ペン１２に対する指令を含むアップリンク信号の生成・送信機能を含む。また、タッチ検出機能は、例えば、タッチセンサ１４のスキャン機能、センサ領域Ａｓ内の検出マップ（検出レベルの二次元分布）の作成機能、検出マップ上の領域分類機能（例えば、指、手の平などの分類）を含む。
　ホストプロセッサ１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を含む処理演算装置によって構成される。ホストプロセッサ１８は、図示しないメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することで、デジタルインクの生成、画像信号の作成、データの送受信制御を含む様々な機能を実行可能である。
＜電子機器１０の装置構成＞
　図２は、図１に示す電子機器１０の分解斜視図である。図３は、図２に示すメイン基板４２、表示パネル４４及びタッチセンサ１４の相対的位置関係を示す図である。この電子機器１０は、背面側から順に、背面カバー４０、メイン基板４２、表示パネル４４、タッチセンサ１４、及び正面カバー４６を重ねて構成される。本図の例では、タッチセンサ１４は、表示パネル４４に外側から取り付ける「外付け型」のセンサであるが、これに代えて表示パネル４４と一体的に構成される「内蔵型」（さらに分類すると、オンセル型又はインセル型）のセンサであってもよい。
　背面カバー４０及び正面カバー４６は、電子機器１０内の電子部品を収容する筐体をなす部材である。正面カバー４６には、その主面に形成された開口の全面を覆うように、透光性が高い保護パネル４８が設けられている。
　表示パネル４４は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、電子ペーパーなどによって構成される。表示パネル４４は、行方向及び列方向に配列されたマトリクス状の信号線に駆動電圧を印加して複数の画素を駆動することで、表示領域内に画像又は映像を表示する。
　メイン基板４２は、電子機器１０を作動するための電気回路を構成する基板である。図３に示すように、メイン基板４２の上には、上記したタッチＩＣ１６及びホストプロセッサ１８の他に、コネクタ５０や様々な電子部品５２が配置されている。コネクタ５０は、タッチセンサ１４の端部に設けられたフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣ基板５４）とタッチＩＣ１６を電気的に接続可能に構成される。電子部品５２の例として、表示パネル４４の駆動ＩＣ、メモリ、無線通信モジュール、電源回路、電子素子（例えば、コイル）などが挙げられる。
　ところで、プロセッサを含む電子部品は、内部温度又は周辺温度の上昇に伴って、処理性能が低下したり誤動作を行ったりする場合がある。この現象を抑制するために、電子機器１０には、自機器の内部で発生する熱を放出するための放熱板又は熱伝導路が設けられることがある。本図の例では、ホストプロセッサ１８及び電子部品５２の上に、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの導電性材料を含む放熱板５６（導電性部品）が取り付けられている。
＜放熱板５６の配置＞
　図４は、図３のＡ部拡大図であり、タッチセンサ１４と放熱板５６の間の相対的位置関係を示している。以下の説明では、複数本の第１電極２１は、左側から順に、＃１，＃２，＃３，＃４と識別番号を付して区別される。また、図示の便宜上、タッチセンサ１４を構成する複数本の電極２０のうち第１電極２１のみを表記し、第２電極２２を省略している。
　図４下側の平面図に示す破線は、矩形状である放熱板５６の輪郭線６０に相当する。この輪郭線６０のうちＸ方向の最も外側にある点を「端点６２」とすると、この端点６２は、「＃２」の第１電極２１上に位置している。以下、端点６２の位置と重なる第１電極２１を「端側電極６４」という。この場合、「＃１」の第１電極２１は端側電極６４よりも外側にある一方、「＃３，＃４」の第１電極２１は端側電極６４よりも内側にある。
　図４上側のグラフは、Ｘ座標（単位：ｍｍ）と重複面積Ｓ（単位：ｍｍ２）の間の対応関係を示している。この「重複面積Ｓ」とは、各々の第１電極２１と放熱板５６の重なり部分の面積に相当する。このグラフから理解されるように、「＃１」における重複面積Ｓが最小値（＝０）となり、「＃３，＃４」における重複面積が最大値となる。ここで、「＃２」における重複面積Ｓが最大値と最小値の間の値（つまり、中間値）である点に留意する。
　図５は、図３のＢ部拡大図であり、端点６２の近傍における第１電極２１、第２電極２２及び放熱板５６の間の相対的位置関係を示している。図示の便宜上、１つずつの第１電極２１及び第２電極２２のみを表記している。
　放熱板５６は、長辺がＸ方向に平行となり、かつ短辺がＹ方向に平行となるように配置されている。この場合、端点６２は、輪郭線６０のうちＸ方向の最も外側の点であるとともに、Ｙ方向の最も外側の点でもある。そして、この端点６２は、複数本の第１電極２１のうちの１つの電極（つまり、端側電極６４）と、複数本の第２電極２２のうちの１つの電極（つまり、端側電極６６）が交差する交差領域６８上に位置している。
　なお、放熱板５６の配置又は形状は、図４及び図５に示す例に限定されない。例えば、図６Ａに示すように、放熱板５６は、タッチセンサ１４のセンサ領域Ａｓに対して傾いた状態で配置されてもよい。また、図６Ｂに示すように、放熱板５６の輪郭線６０は、直線成分のみならず曲線成分を含んでもよい。
＜電子機器１０による作用・効果＞
　第１実施形態における電子機器１０は以上のように構成される。続いて、この電子機器１０による作用・効果について、図７及び図８を参照しながら説明する。
　図７は、実施例である図４に対応する比較例を示す図であり、タッチセンサ１４と放熱板５６の間の相対的位置関係を示している。図７下側の平面図から理解されるように、輪郭線６０上の端点６２は、「＃２，＃３」の第１電極２１同士の隙間に位置している。この場合、図７上側のグラフに示すように、「＃１，＃２」における重複面積Ｓが最小値（＝０）となり、「＃３，＃４」における重複面積Ｓが最大値となる。ここで、重複面積Ｓが「＃１，＃２」の区間にて急激に変化する点に留意する。
　図８は、図４の配置関係による効果を示す図である。グラフの横軸はＸ座標（単位：ｍｍ）を示すとともに、グラフの縦軸はＭＣＵ３８が取得する検出値（単位：なし）を示している。ここでは、電子ペン１２が電子機器１０のタッチ面（図２の保護パネル４８）に接触していない「ホバー状態」であることを想定する。
　比較例（破線のグラフ）から理解されるように、放熱板５６の両端の位置にて検出値のピークがそれぞれ発生する。この理由は、図７に示す重複面積Ｓが「＃２，＃３」の区間にて急激に変化するため、正側電極の信号と負側電極の信号に混入するコモンモードノイズの大きさに差異が生じ、差動増幅器３０（図１）を通じてこの差異が増幅されるためと考えられる。
　一方、実施例（実線のグラフ）から理解されるように、放熱板５６の両端の位置にて発生するピークの高さが大幅に抑制される。この理由は、図４に示す重複面積Ｓが「＃２」の区間にて中間値をとることにより、重複面積Ｓの急激な変化が比較例の場合よりも緩和され、上記したコモンモードノイズの大きさの差分が相対的に小さくなるためと考えられる。
　特に、端側電極６４と重なる輪郭線６０の長さ（図４下側の太い破線で示す箇所）が１０ｍｍ以上となるように放熱板５６を配置することで、上記した変化の緩和効果がより顕著に現われる。また、端点６２が、端側電極６４，６６の中心線に近い位置（例えば、端側電極６４，６６の幅をＷと定義すると、中心線から±Ｗ／４以内の範囲）にある方が好ましい。
　なお、導電性部品は、上記した放熱板５６や熱伝導路の他に、メイン基板４２（図３）上に配置された様々な電子部品５２であってもよいし、メイン基板４２とは別のモジュール（例えば、バッテリパック）であってもよい。特に、輪郭線６０が長くなるにつれてタッチセンサ１４との電磁干渉を引き起こす可能性が高くなる点を考慮すると、導電性部品は、占有面積が相対的に大きい部品、例えば、放熱板５６、熱伝導路、又はバッテリパックであることが好ましい。
　以上のように、電子機器１０は、配列方向に沿って互いに離間しながら面状に配置される複数本の電極２０を含んで構成されるタッチセンサ１４と、複数本の電極２０から選択的に出力される正側信号と負側信号の差分を増幅して出力する差動増幅器３０と、差動増幅器３０からの出力信号に基づいてタッチセンサ１４がなすセンサ領域Ａｓ内のタッチ位置を検出するＭＣＵ３８（位置検出部）と、導電性材料からなり又は導電性材料を含む部品であって、平面視にてセンサ領域Ａｓと部分的に重なるように配置される導電性部品（ここでは、放熱板５６）と、を備える。そして、放熱板５６は、配列方向の最も外側にある端点６２が、複数本の電極２０のうちいずれか１本の電極２０上に位置するように配置される。
　このように、配列方向の最も外側にある端点６２が、複数本の電極２０のうちいずれか１本の電極２０上に位置するように構成したので、各々の第１電極２１と放熱板５６の重なり部分の面積である重複面積Ｓが配列方向に沿って急激に変化することを緩和可能となり、正側電極の信号と負側電極の信号に混入するコモンモードノイズの大きさの差分を小さくすることができる。これにより、ノイズの発生源となり得る放熱板５６との関係を考慮しつつ、差動増幅方式によるノイズの相殺効果がより発揮される。
　また、複数本の電極２０は、Ｘ方向（第１方向）に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第１電極２１と、Ｘ方向に交差するＹ方向（第２方向）に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第２電極２２と、を含むとともに、放熱板５６は、複数本の第１電極２１と複数本の第２電極２２のうちいずれか１本ずつの電極（端側電極６４，６６）が交差する交差領域６８上に、端点６２が位置するように配置されてもよい。これにより、第１電極２１及び第２電極２２の両方に対して上記したノイズの相殺効果が同時に発揮される。
［第２実施形態］
　続いて、第２実施形態における電子機器１００について、図９～図１６Ｂを参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同様の構成又は機能については、同一の参照符号を付するとともに、その説明を省略する場合がある。
＜電子機器１００の装置構成＞
　図９は、本発明の第２実施形態における電子機器１００の位置検出機能に関わる回路構成図である。電子機器１００は、第１実施形態（図１の電子機器１０）の場合と同様に、例えば、タブレット型端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータで構成される。
　電子機器１００は、具体的には、第１実施形態（図１のタッチセンサ１４）の場合とは構成が異なるタッチセンサ１０２と、タッチセンサ１０２を制御するためのタッチＩＣ１０４と、タッチＩＣ１０４と電気的に接続されるホストプロセッサ１８と、を含んで構成される。ここで、タッチセンサ１０２及びタッチＩＣ１０４は、電子機器１００のタッチ位置を検出する位置検出装置１０６に相当する。
　タッチセンサ１０２は、表示パネル１３０（図１０）に重ねて配置される静電容量方式（具体的には、相互容量方式又は自己容量方式）のセンサである。このタッチセンサ１０２は、配列方向に沿って互いに離間しながら面状に配置される複数本の電極１１０を含んで構成される。電極１１０の材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であってもよいが、ここでは、銅、銀、金などの金属であるとする。
　本図に示すＰ方向，Ｑ方向は、タッチセンサ１０２がなすセンサ領域Ａｓ内において定義される「センサ座標系」のＰ軸，Ｑ軸に相当する。この第２実施形態では、センサ座標系は、表示パネル１３０（図１０）がなす表示領域内にて定義される「表示座標系」に一致しない点に留意する。
　電極１１０は、Ｐ方向（第２方向）の位置を検出するための第１電極１１１と、Ｑ方向（第１方向）の位置を検出するための第２電極１１２と、を含む。複数本の第１電極１１１は、Ｑ方向に延びて設けられ、かつＱ方向の直交方向（つまり、Ｐ方向）に沿って互いに離間しながら等間隔に配置されている。複数本の第２電極１１２は、Ｐ方向に延びて設けられ、かつＰ方向の直交方向（すなわち、Ｑ方向）に沿って互いに離間しながら等間隔に配置されている。
　タッチＩＣ１０４は、Ｐ選択回路１１４と、Ｑ選択回路１１６と、スイッチ１１８と、ＢＰフィルタ３２と、検波回路３４と、ＡＤ変換器３６と、ＭＣＵ１２０と、を含んで構成される。なお、このタッチＩＣ１０４には、第１実施形態の回路構成と同様に、差動増幅器３０（図１）が設けられてもよい。
　Ｐ選択回路１１４は、複数本の第１電極１１１にそれぞれ接続されているマルチプレクサである。Ｐ選択回路１１４は、ＭＣＵ１２０からの指令信号に応じて、複数本の第１電極１１１の中から１本の電極を選択し、選択された電極からＰ信号を順次出力する。Ｑ選択回路１１６は、複数本の第２電極１１２にそれぞれ接続されているマルチプレクサである。Ｑ選択回路１１６は、ＭＣＵ１２０からの指令信号に応じて、複数本の第２電極１１２の中から１本の電極を選択し、選択された電極からＱ信号を順次出力する。
　スイッチ１１８は、Ｐ選択回路１１４及びＱ選択回路１１６の出力側にそれぞれ接続されている。スイッチ１１８は、ＭＣＵ１２０からの指令信号に応じて、いずれか一方の信号を択一的に出力する。
　ＭＣＵ１２０は、ＡＤ変換器３６から出力されたデジタル信号を処理し、センサ領域Ａｓ内のタッチ位置を検出可能な装置である。ＭＣＵ１２０は、上記したペン検出機能又はタッチ検出機能によりセンサ座標系の位置を算出し、得られたＰ－Ｑ座標値に対して座標変換を行うことで、表示座標系の位置（Ｘ－Ｙ座標値）に変換する。この座標変換は、タッチセンサ１０２と表示パネル１３０の間の相対的位置関係に応じて一意に特定される。センサ座標系及び表示座標系がともに直交座標系である場合、この座標変換は、固定点を中心に角度θ［ｒａｄ］（ただし、０＜θ＜π／２）だけ回転させる２次元アフィン変換である。
＜電子機器１００の装置構成＞
　図１０は、図９に示す電子機器１００の分解斜視図である。この電子機器１００は、第１実施形態（図２の電子機器１０）の場合と同様に、背面側から順に、背面カバー４０、メイン基板４２、表示パネル１３０、タッチセンサ１０２、及び正面カバー４６を重ねて構成される。第１実施形態の場合と同様に、タッチセンサ１０２は、外付け型のセンサであってもよいし、内蔵型（オンセル型又はインセル型）のセンサであってもよい。
　表示パネル１３０は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネル、電子ペーパーなどによって構成される。表示パネル１３０は、行方向及び列方向に配列されたマトリクス状の信号線に駆動電圧を印加して複数の画素１３４を駆動することで、表示領域内に画像又は映像を表示する。
　図１１は、図１０の表示パネル１３０が備える駆動回路１３２の構造を示す図である。この駆動回路１３２は、行方向及び列方向に配列されたマトリクス状の信号線と、当該マトリクスの交差部に対応する複数の画素１３４と、を含んで構成される。マトリクス状の信号線は、Ｙ方向に延びてＸ方向に等間隔で配置される複数本のソース信号線１３６と、Ｘ方向に延びてＹ方向に等間隔で配置される複数本のゲート信号線１３８と、からなる。
　各々の画素１３４は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下、ＴＦＴ１４０）及び画素電極１４２を含んで構成される。ＴＦＴ１４０のソース端子には、画素１３４に対応するソース信号線１３６が接続されている。ＴＦＴ１４０のゲート端子には、画素１３４に対応するゲート信号線１３８が接続されている。ＴＦＴ１４０のドレイン端子には、画素１３４に対応する画素電極１４２が接続されている。
　駆動回路１３２は、マトリクス状の信号線に交流駆動電圧を印加する「フレーム反転方式」により表示パネル１３０の表示駆動を行う。例えば、図１２Ａの「行ライン反転方式」では、駆動回路１３２は、複数本のゲート信号線１３８に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加する。一方、図１２Ｂの「列ライン反転方式」では、駆動回路１３２は、複数本のソース信号線１３６に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加する。
＜タッチセンサ１０２の構成＞
　図１３は、図９に示す第１電極１１１の部分拡大図である。各々の第１電極１１１は、同一形状のメッシュ１５０がＱ方向に隙間なく配列されたメッシュ構造の金属細線１５２，１５４からなる。一方の金属細線１５２はＰ方向に沿って延びるように、他方の金属細線１５４はＰ方向と交差する方向（交差角度は２θ）に沿って延びるようにそれぞれ配置される。本図から理解されるように、隣り合う２本ずつの金属細線１５２，１５４に囲まれることで、内角の１つが２θ［ｒａｄ］である菱形状のメッシュ１５０が形成される。なお、メッシュ１５０の形状は、上記した菱形以外の他の四角形であってもよいし、あるいは三角形、六角形を含む多角形（いわゆるポリゴン）であってもよい。
　また、図示を省略しているが、各々の第２電極１１２（図９）は、同一形状のメッシュ１５０がＰ方向に隙間なく配列されたメッシュ構造の金属細線１５２，１５４からなる。つまり、第２電極１１２は、第１電極１１１と基本的には同じ形状を有し、第１電極１１１とは異なる方向に沿って配置されている。
　図１４は、図９及び図１０に示すタッチセンサ１０２の平面図である。タッチセンサ１０２は、上記した矩形状のセンサ領域Ａｓの他に、ベゼル領域Ａｂと、集約領域Ａａと、をさらに備える。
　ベゼル領域Ａｂは、センサ領域Ａｓの周縁部全体を囲む額縁状の領域である。ベゼル領域Ａｂには、複数本の電極１１０のそれぞれ一端に設けられた引き出し線１５６が配線されている。この引き出し線１５６は、タッチセンサ１０２とタッチＩＣ１０４（図９の例では、Ｐ選択回路１１４及びＱ選択回路１１６）を電気的に接続するための信号線である。なお、ベゼル領域Ａｂのうち網点で示した部位は、第１電極１１１の引き出し線１５６が配線される箇所に相当する。一方、ベゼル領域Ａｂのうち縦線のハッチングで示した部位は、第２電極１１２の引き出し線１５６が配線される箇所に相当する。
　集約領域Ａａは、ＦＰＣ基板５４（図１０）に対応する帯状の領域である。集約領域Ａａには、複数本の引き出し線１５６が互いに離間しながら平行になるように配線されている。本図の例では、集約領域Ａａはセンサ領域Ａｓの左下隅部に設けられているが、これに代えて他の部位（例えば、長辺中央、短辺中央など）に設けられてもよい。
＜第１の効果＞
　第２実施形態における電子機器１００は以上のように構成される。続いて、この電子機器１００による作用・効果について、図１Ａ～図１６Ｂを参照しながら説明する。
　図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１４のタッチセンサ１０２による第１の効果を示す図である。具体的には、図１５Ａは「比較例」を、図１５Ｂは「実施例」をそれぞれ示している。図示の便宜上、第１電極２１（１１１）、第２電極２２（１１２）、ソース信号線１３６、及びゲート信号線１３８をそれぞれ１本ずつ表記している。
　図１５Ａでは、第１実施形態のタッチセンサ１４を用いた場合、すなわち、Ｘ方向がＰ方向に、Ｙ方向がＱ方向にそれぞれ一致する場合を想定する。このとき、第１電極２１とソース信号線１３６は、互いに平行な位置関係になりやすい傾向がある。このため、ソース信号線１３６との電磁干渉が生じることで、タッチセンサ１４の検出信号にコモンモードノイズが混入しやすくなる。なお、第２電極２２とゲート信号線１３８の関係においても、上記と同様の傾向がみられる。
　図１５Ｂでは、第２実施形態のタッチセンサ１０２を用いた場合、すなわち、Ｘ方向がＰ方向に、Ｙ方向がＱ方向にそれぞれ一致しない場合を想定する。このとき、第１電極１１１とソース信号線１３６は、常に「ねじれの位置」の関係にあるので、ソース信号線１３６との電磁干渉が起こりにくくなり、タッチセンサ１４の検出信号に対するコモンモードノイズの混入が抑制される。なお、第２電極１１２とゲート信号線１３８の関係においても、上記と同様の傾向がみられる。
　以上のように、タッチセンサ１０２は、Ｘ方向（行方向）及びＹ方向（列方向）に配列されたマトリクス状の信号線（ソース信号線１３６，ゲート信号線１３８）に駆動電圧を印加して複数の画素１３４を駆動することで、表示領域内に画像又は映像を表示可能な表示パネル１３０とともに用いられるセンサである。このタッチセンサ１０２は、平面視にて表示領域と少なくとも部分的に重なるように配置され、矩形状に配置される複数本の電極１１０を含んで構成される。そして、複数本の電極１１０は、Ｑ方向（第１方向）に延びて設けられ、その直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第１電極１１１と、Ｑ方向に交差するＰ方向（第２方向）に延びて設けられ、その直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第２電極１１２と、を含み、Ｐ方向及びＱ方向のうちの少なくとも一方は、Ｘ方向及びＹ方向の両方に対して傾斜している。
　このように、第１電極１１１が延びるＱ方向及び第２電極１１２が延びるＰ方向のうち少なくとも一方が、Ｘ方向及びＹ方向の両方に対して傾斜するので、電極１１０とマトリクス状の信号線の間で常に「ねじれの位置」の関係を維持可能となり、表示パネル１３０との電子干渉に起因するコモンモードノイズがタッチセンサ１０２の検出信号に混入するのを抑制することができる。
　特に、Ｘ方向に延びるゲート信号線１３８に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加する「行ライン反転方式」（図１２Ａ参照）により、表示パネル１３０がフレーム毎の画像又は映像を表示する場合、Ｐ方向及びＱ方向は、Ｘ方向に対してそれぞれ傾斜していることが好ましい。ゲート信号線１３８に対する駆動電圧の符号を空間的かつ時間的に周期変化させることで、コモンモードノイズの発生がさらに抑制される。
　同様に、Ｙ方向に延びるソース信号線１３６に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加する「列ライン反転方式」（図１２Ｂ参照）により、表示パネル１３０がフレーム毎の画像又は映像を表示する場合、Ｐ方向及びＱ方向は、Ｙ方向に対してそれぞれ傾斜していることが好ましい。ソース信号線１３６に対する駆動電圧の符号を空間的かつ時間的に周期変化させることで、コモンモードノイズの発生がさらに抑制される。
＜第２の効果＞
　このタッチセンサ１０２によれば、上記したコモンモードノイズの抑制効果とは別の効果も得られる。以下、タッチセンサ１０２による第２の効果について、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照しながら説明する。図１６Ａは第１実施形態のタッチセンサ１４を用いる「比較例」を示すとともに、図１６Ｂは第２実施形態のタッチセンサ１０２を用いる「実施例」をそれぞれ示している。
　例えば、集約領域Ａａがセンサ領域Ａｓの左下隅部に設けられ、かつ上側長辺に最も近い第２電極２２，１１２における配線レイアウトを設計する場合を想定する。例えば、図１６Ａの「比較例」では、センサ領域Ａｓの右上隅、左上隅、左下隅を経由するように配線されるので、特定の電極２０における配線長Ｌ１が相対的に長くなり、その分だけ電気抵抗が大きくなってしまう。これに対して、図１６Ｂの「実施例」では、センサ領域Ａｓの右上隅、下中央、左下隅を経由するように配線されるので、特定の電極１１０における配線長Ｌ２が相対的に短くなり、その分だけ電気抵抗が小さくなる。
　このように、タッチセンサ１０２及びＭＣＵ１２０が複数本の引き出し線１５６により接続される場合、センサ領域Ａｓの隣り合う２辺（つまり、長辺及び短辺）を架け渡す電極１１０には、ＭＣＵ１２０に近い側の端部に引き出し線１５６が設けられてもよい。これにより、センサ領域Ａｓの周縁に沿って配線する場合と比べて、特定の電極１１０における配線長を短くしやすくなる。
　また、このタッチセンサ１０２には、隣り合う２辺を架け渡す電極１１０の他にも、対向する２辺（つまり、長辺同士又は短辺同士）を架け渡す電極１１０も混在し得る。その分だけ、どちらの辺側に引き出し線１５６を設けるかに関する選択肢が増える。これにより、第１実施形態のタッチセンサ１４（図１）と比べて、引き出し線１５６の配置に関する設計の自由度が高くなるという別の効果も得られる。
［符号の説明］
１０，１００‥電子機器、１２‥電子ペン、１４，１０２‥タッチセンサ、１６‥タッチＩＣ、２０，１１０‥電極、２１，１１１‥第１電極、２２，１１２‥第２電極、３０‥差動増幅器、３８‥ＭＣＵ（位置検出部）、４４，１３０‥表示パネル、５６‥放熱板（導電性部品）、６０‥輪郭線、６２‥端点、６４，６６‥端側電極、６８‥交差領域、１０４‥タッチＩＣ（位置検出部）、１０６‥位置検出装置、１３４‥画素、１３６‥ソース信号線、１３８‥ゲート信号線、１５０‥メッシュ、１５２，１５４‥金属細線、１５６‥引き出し線、Ａａ‥集約領域、Ａｂ‥ベゼル領域、Ａｓ‥センサ領域

 

Claims (10)

  1. 　配列方向に沿って互いに離間しながら面状に配置される複数本の電極を含んで構成されるタッチセンサと、
    　前記複数本の電極から選択的に出力される正側信号と負側信号の差分を増幅して出力する差動増幅器と、
    　前記差動増幅器からの出力信号に基づいて前記タッチセンサがなすセンサ領域内のタッチ位置を検出する位置検出部と、
    　導電性材料からなり又は導電性材料を含む部品であって、平面視にて前記センサ領域と部分的に重なるように配置される導電性部品と、
    　を備え、
    　前記導電性部品は、前記配列方向の最も外側にある端点が、前記複数本の電極のうちいずれか１本の電極上に位置するように配置されることを特徴とする電子機器。
  2. 　前記複数本の電極は、
    　第１方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第１電極と、
    　前記第１方向に交差する第２方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第２電極と、
    　を含み、
    　前記導電性部品は、前記複数本の第１電極と前記複数本の第２電極のうちいずれか１本ずつの電極が交差する交差領域上に、前記端点が位置するように配置される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記導電性部品は、放熱板、熱伝導路、又はバッテリパックであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  4. 　平面視にて前記端点と重なる電極を端側電極と定義するとき、
    　前記導電性部品は、前記端側電極と重なる輪郭線の長さが１０ｍｍ以上となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  5. 　行方向及び列方向に配列されたマトリクス状の信号線に駆動電圧を印加して複数の画素を駆動することで、表示領域内に画像又は映像を表示可能な表示パネルとともに用いられるタッチセンサであって、
    　平面視にて前記表示領域と少なくとも部分的に重なるように配置され、
    　矩形状に配置される複数本の電極を含んで構成され、
    　前記複数本の電極は、
    　　第１方向に延びて設けられ、かつ該第１方向の直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第１電極と、
    　　前記第１方向に交差する第２方向に延びて設けられ、かつ該前記第２方向の直交方向に沿って互いに離間しながら配置される複数本の第２電極と、
    　を含み、
    　前記第１方向及び前記第２方向のうちの少なくとも一方は、前記行方向及び前記列方向の両方に対して傾斜していることを特徴とするタッチセンサ。
  6. 　前記行方向に延びる信号線に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加するライン反転方式により、前記表示パネルがフレーム毎の画像又は映像を表示する場合、
    　前記第１方向及び前記第２方向は、前記行方向に対してそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項５に記載のタッチセンサ。
  7. 　前記列方向に延びる信号線に関して、互い違いにかつ正負を反転させながら駆動電圧を印加するライン反転方式により、前記表示パネルがフレーム毎の画像又は映像を表示する場合、
    　前記第１方向及び前記第２方向は、前記列方向に対してそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項５に記載のタッチセンサ。
  8. 　前記複数本の第１電極のそれぞれは、同一形状のメッシュが前記第２方向に隙間なく配列されたメッシュ構造の金属細線からなり、
    　前記複数本の第２電極のそれぞれは、同一形状のメッシュが前記第１方向に隙間なく配列されたメッシュ構造の金属細線からなる
    　ことを特徴とする請求項５に記載のタッチセンサ。
  9. 　請求項５～８のいずれか１項に記載のタッチセンサと、
    　前記タッチセンサからの検出信号に基づいて前記タッチセンサがなすセンサ領域内のタッチ位置を検出する位置検出部と、
    　を備えることを特徴とする位置検出装置。
  10. 　前記タッチセンサ及び前記位置検出部は、前記複数本の電極のそれぞれの一端に設けられた複数本の引き出し線により接続されており、
    　前記センサ領域の隣り合う２辺を架け渡す電極には、前記位置検出部に近い側の端部に前記引き出し線が設けられる
    　ことを特徴とする請求項９に記載の位置検出装置。
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