特開 2024-169010 センサモジュール、およびセンサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169010

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】センサモジュール、およびセンサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20241128BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 470

G06F3/044 124

G06F3/041 580

G06F3/041 430

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086176

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】中西 貴之

(57)【要約】

【課題】近接する入力手段の位置を正確に特定することが可能な非接触式センサモジュールを提供すること。
【解決手段】センサモジュールは、複数のセンサ電極、複数の第１の端子と複数の第２の端子、複数のセンサ配線、および複数の第１のアクティブシールド配線を備える。複数のセンサ電極は、第１行から第ｎ行と第１列から第ｍ列を有するマトリクス状に配列される。複数の第１の端子と複数の第２の端子は、複数のセンサ素子を包含するセンサ領域を囲むフレーム領域の第ｍ行側に配列される。複数のセンサ配線は、複数のセンサ電極を対応する複数の第１の端子に電気的に接続する。複数の第１のアクティブシールド配線は、複数のセンサ電極から電気的に独立し、第２の端子から列方向に延伸する。複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに隣り合う第１のアクティブシールド配線によって複数のセンサ配線の各々が行方向において挟まれるように配置される。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１行から第ｎ行と第１列から第ｍ列を有するマトリクス状に配列された複数のセンサ電極、
前記複数のセンサ素子を包含するセンサ領域を囲むフレーム領域の前記第ｍ行側に配列された複数の第１の端子と複数の第２の端子、
前記複数のセンサ電極を対応する前記複数の第１の端子に電気的に接続する複数のセンサ配線、および
前記複数のセンサ電極から電気的に独立し、前記第２の端子から列方向に延伸する複数の第１のアクティブシールド配線を備え、
前記複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに隣り合う前記第１のアクティブシールド配線によって前記複数のセンサ配線の各々が行方向において挟まれるように配置され、
ｍとｎは、それぞれ独立に２以上の整数である、センサモジュール。

【請求項2】

前記複数のセンサ配線と前記複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに交互する、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項3】

前記複数の第１のアクティブシールド配線の少なくとも一部は、前記センサ領域を横断する、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項4】

前記複数のセンサ電極の各々は、互いに隣り合う前記第１のアクティブシールド配線に前記列方向において挟まれる、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項5】

前記複数のセンサ配線と前記複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに同相のパルス状交流電圧が印加されるように構成される、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項6】

前記複数のセンサ電極、前記複数のセンサ配線、および前記複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに同一層内に存在する、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項7】

対応する前記複数のセンサ電極にそれぞれ電気的に接続され、対応する前記複数のセンサ電極から前記第１行側の前記フレーム領域へ延伸する複数の補助配線をさらに備え、
前記複数の補助配線の各々は、互いに隣り合う前記第１のアクティブシールド配線に前記行方向において挟まれる、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項8】

前記複数のセンサ電極、前記複数のセンサ配線、前記複数の第１のアクティブシールド配線、および前記複数の補助配線は、互いに同一層内に存在する、請求項７に記載のセンサモジュール。

【請求項9】

前記複数の第１のアクティブシールド配線と前記複数の補助配線は、前記行方向において互いに交互する、請求項７に記載のセンサモジュール。

【請求項10】

対応する前記複数のセンサ電極にそれぞれ電気的に接続され、対応する前記複数のセンサ電極から前記第１行側の前記フレーム領域へ延伸する複数の補助配線、および
前記第１行側の前記フレーム領域から延伸する複数の第２のアクティブシールド配線をさらに備え、
前記複数の補助配線の各々は、互いに隣り合う前記第２のアクティブシールド配線によって前記行方向において挟まれる、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項11】

前記複数の第２のアクティブシールド配線は、前記第１行側の前記フレーム領域において互いに電気的に接続される、請求項１０に記載のセンサモジュール。

【請求項12】

前記第１列から前記第ｍ列の各々において前記第１行側の前記フレーム領域に位置するダミー電極、および
対応する前記ダミー電極に接続され、前記列方向に延伸する複数のダミー配線をさらに備える、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項13】

前記複数のダミー配線電極の少なくとも一つは、前記センサ領域を横切る、請求項１２に記載のセンサモジュール。

【請求項14】

前記第１列から前記第ｎ列の各々において、前記複数の第１のアクティブシールド配線の一つは、前記列方向において前記ダミー電極と前記第１行の前記センサ電極に挟まれる、請求項１２に記載のセンサモジュール。

【請求項15】

前記第１行から前記第ｍ行の各々において、前記フレーム領域に位置し、前記複数のセンサ電極を挟む一対のダミー電極、
対応する前記ダミー電極にそれぞれ電気的に接続され、対応する前記ダミー電極から前記列方向に延伸する複数のダミー配線、および
前記ダミー電極から電気的に独立する複数のダミー配線をさらに備え、
前記複数のダミー配線と前記複数のダミー配線は、前記行方向において互いに交互する、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項16】

対応する前記ダミー電極にそれぞれ電気的に接続され、対応する前記ダミー電極から前記ダミー配線の延伸方向に対して逆方向に延伸する複数のフレーム補助配線をさらに備え、
前記複数のフレーム補助配線と前記複数のダミー配線は、前記行方向において互いに交互する、請求項１５に記載のセンサモジュール。

【請求項17】

請求項１に記載のセンサモジュール、
前記複数の端子と電気的に接続されるコネクタ、および
前記コネクタ上に搭載され、前記複数のセンサ電極の電位変動を検知するように構成される制御回路を備える、センサ装置。

【請求項18】

複数の画素を有する表示モジュール、および
前記表示モジュール上に配置された請求項１７に記載のセンサ装置を備える表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、センサモジュール、およびセンサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置に関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、非接触式センサモジュール、および非接触式センサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

情報端末に情報を入力するためのインターフェースの一つとして、タッチセンサモジュールが広く用いられている。現在主流のタッチセンサモジュールは、人の指や手がタッチセンサモジュールに直接接触した位置を特定する。これに対し、近年、人の指や掌、あるいはタッチペンなどの入力用治具（以下、これらを入力手段とも記す。）をタッチセンサモジュールに接触させず、タッチセンサモジュールの近傍に位置させるだけで情報入力が可能な非接触式センサ（ホバーセンサ）モジュールが開発されている（特許文献１から３参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１４／００４９４８６号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１３／０３４２４９８号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１４／００４９５０８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、新しい構造を有する非接触式センサモジュール、および当該非接触式センサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、近接する入力手段の位置を正確に特定することが可能な非接触式センサモジュール、および当該非接触式センサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは、センサモジュールである。このセンサモジュールは、複数のセンサ電極、複数の第１の端子と複数の第２の端子、複数のセンサ配線、および複数の第１のアクティブシールド配線を備える。複数のセンサ電極は、第１行から第ｎ行と第１列から第ｍ列を有するマトリクス状に配列される。複数の第１の端子と複数の第２の端子は、複数のセンサ素子を包含するセンサ領域を囲むフレーム領域の第ｍ行側に配列される。複数のセンサ配線は、複数のセンサ電極を対応する複数の第１の端子に電気的に接続する。複数の第１のアクティブシールド配線は、複数のセンサ電極から電気的に独立し、第２の端子から列方向に延伸する。複数の第１のアクティブシールド配線は、互いに隣り合う第１のアクティブシールド配線によって複数のセンサ配線の各々が行方向において挟まれるように配置される。ｍとｎは、それぞれ独立に２以上の整数である。

【0006】

本発明の実施形態の一つは、センサ装置である。このセンサ装置は、上記センサモジュール、複数の端子と電気的に接続されるコネクタ、およびコネクタ上に搭載され、複数のセンサ電極の電位変動を検知するように構成される制御回路を備える。

【0007】

本発明の実施形態の一つは、表示装置である。この表示装置は、複数の素子を有する表示モジュール、および表示モジュール上に位置する上記センサモジュールを備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの模式的斜視図。

【図2】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの模式的上面図。

【図3】本発明の実施形態に係るセンサモジュールに設けられるセンサ配線の一部の模式的上面図。

【図4】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図5】本発明の実施形態に係るセンサモジュールに設けられるセンサ配線、第１のアクティブシールド配線、および絶縁領域の一部の模式的上面図。

【図6A】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的端面図。

【図6B】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的端面図。

【図6C】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的端面図。

【図7】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図8】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図9】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図10】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図11】本発明の実施形態に係るセンサモジュールの一部の模式的上面図。

【図12】本発明の実施形態に係る表示装置の模式的展開斜視図。

【図13】本発明の実施形態に係る表示装置の模式的上面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。同一、あるいは類似する複数の構造を総じて表す際にはこの符号が用いられ、これらを個々に表す際には符号の後にハイフンと自然数が加えられる。また、一つの構造の一部を示す際には、符号の後に小文字のアルファベットを付すことがある。

【0011】

本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0012】

本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。また、この表現で表される態様は、ある構造体が他の構造体と接していない態様も含む。

【0013】

本発明の実施形態において、複数の膜が同一の工程で同時に形成された場合、これらの膜は同一の層構造、同一の材料、同一の組成を有する。したがって、これら複数の膜は同一層内に存在しているものと定義する。

【0014】

以下、本発明の実施形態の一つであるセンサモジュールの構造、およびセンサモジュールを備えるセンサ装置と表示装置について説明する。

【0015】

１．センサモジュールの全体構造
センサモジュール１００の模式的斜視図と上面図をそれぞれ図１と図２に示す。センサモジュール１００は所謂非接触式センサモジュールであり、指や掌、先端に樹脂が配置されたタッチペンなどの入力手段がセンサモジュール１００に接触したときのみならず、入力手段がセンサモジュール１００に接することなく近傍（例えば、センサモジュール１００の最外表面から５ｍｍ以内、１０ｍｍ以内、または２０ｍｍ以内の範囲）に配置された際にも入力手段を検出し、センサモジュール１００上における入力手段の位置を特定する機能を備える。

【0016】

図１に示すように、センサモジュール１００は、互いに対向する第１の基板１０２と第２の基板１０４を備え、第１の基板１０２と第２の基板１０４の間に複数のセンサ電極１３０が設けられる。図２に示すように、複数のセンサ電極１３０は、第１行から第ｍ行と第１列から第ｎ列を有するマトリクス状に配置される（ｍとｎは、それぞれ独立に２以上の整数）。図２に示された例では、４行５列のマトリクス状に配置された２０のセンサ電極１３０がセンサモジュール１００に設けられている。センサ電極１３０の数（すなわち、ｍとｎ）や大きさ、形状は、センサモジュール１００の大きさ、センサモジュール１００に要求される検出精度などに応じて適宜設定すればよい。ここで、すべてのセンサ電極１３０を囲む矩形の最小領域（図２において鎖線で囲まれた領域）をセンサ領域１５０と呼び、センサ領域１５０を囲む領域をフレーム領域と呼ぶ。

【0017】

後述するように、第１の基板１０２上には、図２には示されない種々の配線（センサ配線や第１のアクティブシールド配線など）が設けられ、これらの配線の端部は端子（第１の端子１３４、第２の端子１４２）を形成する、または端子に接続される。複数の第１の端子１３４と複数の第２の端子１４２は、センサ領域１５０の一方の側のフレーム領域（例えば、フレーム領域の第ｍ行側）に配列される。

【0018】

複数の第１の端子１３４と複数の第２の端子１４２には、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などの第１のコネクタ１１０が電気的に接続され、第１のコネクタ１１０は図示しない外部回路に接続される。第１のコネクタ１１０には、複数のセンサ電極１３０の電位変動を検知するように構成される制御回路１１２が搭載され、制御回路１１２とセンサモジュール１００によって本発明の実施形態の一つであるセンサ装置が構成される。

【0019】

制御回路１１２は、電源回路１１４、検出器１１６、演算素子１１８、インターフェース１２０などによって構成することができる。電源回路１１４は、外部回路から供給される電源をパルス状の交流電圧に変換し、この交流電圧を第１の端子１３４とセンサ配線を介して各センサ電極１３０に供給する。検出器１１６はアナログフロントエンド（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）とも呼ばれ、センサ電極１３０の容量の変化を電位変動として検出し、この電位変動をデジタル化して検出信号に変換する。演算素子１１８には検出器１１６によって生成された検出信号が入力され、この検出信号に基づき、演算素子１１８によって入力手段の位置を表す座標が生成される。検出器１１６と演算素子１１８は、一つの集積回路（ＩＣ）チップとして構成してもよい。インターフェース１２０は外部回路との接続に用いられ、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）やシリアル・ペリフェラル・インタフェース（ＳＰＩ）などの規格に基づいて構成される。

【0020】

以下、センサモジュールの各構成について詳述する。

【0021】

２．第１の基板と第２の基板
第１の基板１０２と第２の基板１０４は、絶縁性材料を含む。例えば、第１の基板１０２と第２の基板１０４は、ガラスや石英、ポリイミドやポリアミド、ポリカーボネートなどの高分子材料などで構成される。第１の基板１０２と第２の基板１０４は可視光を透過するように構成されていてもよく、あるいは可視光を透過しないように構成されてもよい。センサモジュール１００を後述する表示装置で用いる場合には、センサモジュール１００を表示モジュール上に配置されるユーザインタフェースとして活用し、表示モジュール上の表示を利用して情報入力を行うことができる。この場合、表示モジュール上の表示を視認できるよう、第１の基板１０２と第２の基板１０４は可視光を透過するように構成される。

【0022】

３．センサ電極
センサ電極１３０は、例えばインジウム－スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの可視光を透過する導電性酸化物、あるいは、モリブデンやタングステン、タンタル、アルミニウム、銅などの金属（０価の金属）を含む。センサ電極１３０は、単層構造を有してもよく、積層構造を有してもよい。例えば、センサ電極１３０は、導電性酸化物を含む層と金属を含む層が積層した構造を備えてもよい。好ましくは、高い導電性が実現できるよう、金属を含むようにセンサ電極１３０が構成される。金属を含むセンサ電極１３０の場合、図３に示すように、格子状に配置されたフレーム１３０ｂによって囲まれた領域である開口１３０ａを複数有するメッシュ形状を有するようにセンサ電極１３０を構成することが好ましい。これにより、高い導電性を維持しつつ、可視光に対して高い透過性を有するセンサモジュール１００を構成することができる。開口１３０ａの面積は、例えば４×１０^３μｍ^２以上５×１０^４μｍ^２以下に設定すればよい。

【0023】

４．センサ配線と第１のアクティブシールド配線
図４にセンサモジュール１００の模式的上面図を示す。この図に示すように、各センサ電極１３０には、対応するセンサ配線１３２が設けられる。すなわち、センサモジュール１００にはセンサ電極１３０と同数の複数のセンサ配線１３２が設けられ、一つのセンサ配線１３２は一つのセンサ電極１３０と電気的に接続され、第１の端子１３４を形成する、または第１の端子１３４に接続される。これにより、センサ電極１３０が第１の端子１３４と電気的に接続される。また、各センサ配線１３２は、対応するセンサ電極１３０を、他のセンサ電極１３０を介することなく、対応する第１の端子１３４に接続する。換言すると、一つのセンサ配線１３２は、複数のセンサ電極１３０とは接続されず、同様に、一つのセンサ電極１３０は、複数のセンサ配線１３２と接続されない。複数のセンサ配線１３２には、制御回路１１２からパルス状交流電圧が印加される。

【0024】

また、各センサ配線１３２は、他のセンサ配線１３２に接続されるセンサ電極１３０と第１の基板１０２の法線方向において重ならないように設けられる。換言すると、各センサ配線１３２は、少なくとも当該センサ配線１３２に接続されるセンサ電極１３０を除くすべてのセンサ電極１３０から完全に露出するように配置される。これにより、各センサ配線１３２は、当該センサ配線１３２が接続されるセンサ電極１３０以外のセンサ電極１３０と容量（寄生容量）を形成することが抑制される。

【0025】

さらに、センサモジュール１００には、複数の第１のアクティブシールド配線１４０が設けられる。複数の第１のアクティブシールド配線１４０は、すべてのセンサ電極１３０とセンサ配線１３２から物理的に離隔し、電気的に独立する。第１のアクティブシールド配線１４０の端部は、フレーム領域に位置する第２の端子１４２を有する、または第２の端子１４２と接続される。第１のアクティブシールド配線１４０には、センサ配線１３２と同相のパルス状交流電圧が第２の端子１４２介して制御回路１１２から供給される。ただし、すべての第１のアクティブシールド配線１４０は、第１の基板１０２上または第１のコネクタ１１０上で電気的に接続され、常時等電位となる。なお、第１のアクティブシールド配線１４０は入力手段の座標の特定には寄与しないので、検出器１１６と接続されなくてもよい。

【0026】

図４に示すように、第１のアクティブシールド配線１４０の各々は、全体として第２の端子１４２からその反対側（第１行側）に向かって列方向（図４におけるｙ方向）に延伸する。第１のアクティブシールド配線１４０は、少なくとも一部がセンサ領域１５０を横断するように配置してもよい。すなわち、第２の端子１４２に対して反対側の端部が、第２の端子１４２が設けられる側とは反対側（第１行側）のフレーム領域に位置してもよい。ここで、各センサ配線１３２は、互いに隣り合う第１のアクティブシールド配線１４０によって行方向（図４におけるｘ方向）において挟まれる。より具体的には、一つのセンサ電極１３０と電気的に接続されるセンサ配線１３２は、互いに隣り合う二つの第１のアクティブシールド配線１４０に行方向において挟まれる。換言すると、列方向で隣り合う二つのセンサ電極１３０に接続される二つのセンサ配線１３２は、一つの第１のアクティブシールド配線１４０を介して隣り合う。したがって、各センサ電極１３０が一つのセンサ配線１３２を有する場合、複数のセンサ配線１３２と複数の第１のアクティブシールド配線１４０は、行方向において交互する。

【0027】

また、各センサ電極１３０は、行方向で隣り合う第１のアクティブシールド配線１４０によって列方向において挟まれる。したがって、複数の第１のアクティブシールド配線１４０の一部は、列方向で隣り合うセンサ電極１３０の間の領域を延伸する。

【0028】

隣接するセンサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０間の距離（ギャップ）や、隣接する第１のアクティブシールド配線１４０間の距離は、および隣接する第１のアクティブシールド配線１４０とセンサ電極１３０間の一定であることが好ましい。このため、センサ電極１３０のレイアウトによっては、一部の第１のアクティブシールド配線１４０の幅（行または列方向の距離）は、行によって変化してもよい。図４に示す例では、一部の第１のアクティブシールド配線１４０の幅は、第２の端子１４２からの距離が増大するに従って段階的に増大する。

【0029】

センサ電極１３０と同様、センサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０も上述した可視光を透過する導電性酸化物または０価の金属を含むように形成することができる。センサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０も単層構造を有してもよく、あるいは、導電性酸化物を含む層と金属を含む層が積層した構造を備えてもよい。センサ電極１３０と同様、好ましくは、高い導電性が実現できるよう、金属を含むようにセンサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０が構成される。この場合、図５に示すように、それぞれ格子状に配置されたフレーム１３２ｂ、１４０ｂによって形成される開口１３２ａ、１４０ａを複数有するメッシュ形状でセンサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０を構成することが好ましい。これにより、高い導電性を維持しつつ、可視光に対して高い透過性を有するセンサモジュール１００を構成することができる。開口１３２ａ、１４０ａ面積も、例えば４×１０^３μｍ^２以上５×１０^４μｍ^２以下に設定すればよい。好ましくは、同一または実質的に同一のメッシュパターンを有するようにセンサ電極１３０、センサ配線１３２、および第１のアクティブシールド配線１４０が構成される。すなわち、センサ電極１３０のメッシュの開口１３０ａの形状、大きさ、およびピッチがセンサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０のメッシュの開口１３２ａ、１４０ａの形状、大きさ、およびピッチとそれぞれ同一または実質的に同一であることが好ましい。センサ配線１３２、センサ電極１３０、第１のアクティブシールド配線１４０に同一のメッシュ形状を付与することで、モアレの発生を防ぐことができる。

【0030】

さらに、図５に示すように、絶縁領域、すなわち、互いに電気的に接続されないセンサ電極１３０とセンサ配線１３２の間、隣り合うセンサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０の間、隣り合うセンサ電極１３０と第１のアクティブシールド配線１４０の間などにも、０価の金属を含むダミーパターン１４４を設けることが好ましい。ダミーパターン１４４には、センサ配線１３２、センサ電極１３０、または第１のアクティブシールド配線１４０のメッシュ形状を構成するフレーム１３２ｂ、１３０ｂ、１４０ｂと同様の形状を有する導電膜１４４ａが複数配列され、かつ、これらが電気的に絶縁される。各導電膜１４４ａは、図５に示すように屈曲したＶ字形状を有してもよく、あるいは直線的な細線片状でもよい。各導電膜１４４ａの直線部の延伸方向は、フレーム１３２ｂ、１３０ｂ、または１４０ｂの延伸方向と平行でもよい。このため、当該絶縁領域においてもセンサ配線１３２やセンサ電極１３０、第１のアクティブシールド配線１４０と同様の光学特性を付与することができる。その結果、センサ領域１５０の全体に亘ってモアレの発生を防止することができる。

【0031】

図４の鎖線Ａ－Ａ´に沿った端面の模式図を図６Ａから図６Ｃに示す。これらの図に示すように、センサ電極１３０、センサ配線１３２、および第１のアクティブシールド配線１４０は、直接、または図示しない絶縁性のアンダーコートを介して第１の基板１０２上に設けられる。センサ電極１３０、センサ配線１３２、および第１のアクティブシールド配線１４０上には、一つまたは複数の保護膜１０８が設けられ、保護膜１０８と第２の基板１０４が接着層１２４によって固定される。図６Ａには、酸化ケイ素や窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含む第１の保護膜１０８－１、およびエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂などの高分子を含む第２の保護膜１０８－２が積層された保護膜１０８が一つの例として示されている。

【0032】

図６Ａに示すように、センサ電極１３０、センサ配線１３２、および第１のアクティブシールド配線１４０のすべてを同一層内に形成してもよい。すなわち、同一の組成を有するセンサ電極１３０、センサ配線１３２、および第１のアクティブシールド配線１４０を同一の工程で形成してもよい。あるいは、第１のアクティブシールド配線１４０、センサ電極１３０、およびセンサ配線１３２の一つを異なる層に形成してもよい。例えば、図６Ｂに示すように、同一の組成を有するセンサ電極１３０と第１のアクティブシールド配線１４０を同一の工程で形成し、センサ電極１３０と第１のアクティブシールド配線１４０を覆う第１の保護膜１０８－１上にセンサ配線１３２を設けてもよい。この場合には、第１の保護膜１０８－１に設けられる開口（図示しない）を介してセンサ電極１３０とセンサ配線１３２が電気的に接続される。センサ配線１３２の組成は、センサ電極１３０と第１のアクティブシールド配線１４０の組成と同一でもよく、異なってもよい。あるいは、図６Ｃに示すように、同一の組成を有するセンサ電極１３０とセンサ配線１３２を同一の工程で形成し、センサ電極１３０とセンサ配線１３２を覆う第１の保護膜１０８－１上に第１のアクティブシールド配線１４０を設けてもよい。第１のアクティブシールド配線１４０の組成は、センサ電極１３０とセンサ配線１３２の組成と同一でもよく、異なってもよい。

【0033】

なお、任意の構成として、第１の基板１０２側からの電磁波の影響などを防止するためのノイズシールド層１０６を第１の基板１０２の下に配置してもよい。ノイズシールド層１０６は、導電性を有するＩＴＯやＩＺＯなどの透光性酸化物、あるいは金属を含む。後者の場合には、可視光の透過を許容するよう、複数の開口を有するメッシュ状の金属膜をノイズシールド層１０６として用いればよい。ノイズシールド層１０６は、複数のセンサ電極１３０と重なるように設けられる。ノイズシールド層１０６には、ＦＰＣ基板などの第２のコネクタ１２２が電気的に接続され（図１参照。）、センサ電極１３０に印加される電位と同相のパルス状交流電圧が印加される。このため、ノイズシールド層１０６はセンサ電極１３０と常時等電位となる。ノイズシールド層１０６を設けることで、例えば、センサモジュール１００が表示モジュール上に配置された表示装置が搭載された電子機器においてセンサモジュール１００を操作する際、表示装置や電子機器などが発する電磁波の影響を効果的に防止することができる。その結果、センサモジュール１００の誤作動の防止や入力手段のより正確な特定が可能となる。

【0034】

上述したように、センサ電極１３０にはセンサ配線１３２を介して同相のパルス状交流電圧が印加される。入力手段がセンサ電極１３０に近づくまたは接触すると、入力手段とセンサ電極１３０の間に仮想的な容量素子が形成され、その結果、各センサ電極１３０の電位が変動する。この電位変動は検出器１１６によって検出・デジタル変換されてセンサ値として取得され、演算素子１１８において、各センサ電極１３０の位置（座標）とそのセンサ値に基づいて入力手段が近接または接触した位置の座標が特定される。このように、センサモジュール１００は、静電容量式（自己容量式）の非接触センサとして機能する。

【0035】

しかしながら、入力手段がセンサモジュール１００に近づくと、入力手段に最も近い１つまたは複数のセンサ電極１３０（以下、検出センサ電極）間における容量が形成されるが、当該容量の発生により検出センサ電極の電位が変化し、これによってこれら検出センサ電極と当該検出センサ電極を包囲するセンサ電極（周辺センサ電極）との間にも電位差が生じ、この結果、検出センサ電極と周辺センサ電極との間にも意図しない容量（寄生容量）が形成されてしまう。センサ配線１３２間でも同様の現象が生じる。その結果、かかる寄生容量に起因したセンサ電極やセンサ配線１３２の電位変動がセンサ電極１３０の電位変動として検知され、列方向で隣り合うセンサ電極１３０のセンサ値に影響を及ぼす。このことは、入力手段の検出位置の正確な特定に悪影響を与える。

【0036】

しかしながら、上述したように、センサモジュール１００では、各センサ配線１３２は、互いに行方向で隣り合う二つの第１のアクティブシールド配線１４０によって行方向で挟まれる。さらに、各センサ電極１３０も、互いに行方向で隣り合う二つのシールド配線によって列方向で挟まれる。このため、センサ配線１３２と第１のアクティブシールド配線１４０の間、およびセンサ電極１３０と第１のアクティブシールド配線１４０の間には寄生容量は形成されるものの、隣り合うセンサ配線１３２の間やセンサ電極１３０の間に形成される寄生容量を大幅に削減することができる。その結果、入力手段が近接または接触するセンサ電極１３０に対して列方向に位置するセンサ電極１３０のセンサ値に対する影響を低減することができ、入力手段の正確な特定が可能となる。

【0037】

５．変形例
（１）変形例１
上述した例では、各センサ電極１３０には一つのセンサ配線１３２が接続されるが、各センサ電極１３０に複数のセンサ配線１３２を接続してもよい。例えば図７に示すように、一つのセンサ電極１３０に対して二つのセンサ配線１３２－１、１３２－２を接続してもよい。センサ配線１３２－１、１３２－２は、フレーム領域でそれぞれ第１の端子１３４を形成してもよく、あるいは、図示しないが、フレーム領域で二つのセンサ配線１３２－１、１３２－２が統合されて一つの第１の端子１３４を形成してもよい。各センサ電極１３０に複数のセンサ配線１３２を接続することにより、一部のセンサ配線１３２が断線した場合でも制御回路１１２とセンサ電極１３０との接続が可能となるため、高い信頼性をセンサモジュール１００に与えることができる。

【0038】

（２）変形例２
上述したように、センサモジュール１００では、センサ電極１３０が複数列複数行に配置される。これらのセンサ電極１３０に接続されるセンサ配線１３２がセンサ領域１５０の一方の側（第ｍ行側）のフレーム領域に向かって延伸し、第１の基板１０２の端部で第１の端子１３４を形成する。したがって、第１の端子１３４に近いほどセンサ配線１３２の密度が高い。このため、例えば、第１の端子１３４から遠い第１行のセンサ電極１３０上に入力手段が近接する場合には、第１行のセンサ電極１３０とそれに接続されるセンサ配線１３２の電位だけが変動するので、入力手段の正確な座標が特定できる。しかしながら、第１の端子１３４に近い行、例えば第ｍ行に位置するセンサ電極１３０に入力手段が近接すると、入力手段は高密度に配置されるセンサ配線１３２にも近づき得るので、当該センサ電極１３０の電位変動が生じるだけでなく、同一列の他のセンサ電極１３０に接続されるセンサ配線１３２にも仮想的な容量素子が形成され得る。その結果、第ｍ行以外の行のセンサ電極１３０の電位も変動を受け、入力手段の正確な座標を特定できなくなることがある。

【0039】

このため、図８に示すように、各センサ電極１３０に対し、センサ配線１３２とは異なる補助配線１３６を設けてもよい。具体的には、複数のセンサ電極１３０にそれぞれ対応する複数の補助配線１３６を設ける。一つの補助配線１３６は、一つのセンサ電極１３０と選択的に接続され、第１の端子１３４に対して反対側（第１行側）の方向へ延伸する。補助配線１３６は、それが接続されるセンサ電極１３０を除き、他の導電性の構成要素と接続されない。したがって、補助配線１３６にも接続されるセンサ電極１３０と同じ電圧が印加される。センサ配線１３２と同様に、各補助配線１３６は、少なくともそれに接続されるセンサ電極１３０を除くすべてのセンサ電極１３０と重ならない。すなわち、各補助配線１３６は、少なくともそれに接続されるセンサ電極１３０を除くすべてのセンサ電極１３０から露出される。各補助配線１３６も、センサ電極１３０やセンサ配線１３２、第１のアクティブシールド配線１４０と同一層内に存在するように形成してもよい。好ましくは、補助配線１３６のセンサ電極１３０に対して反対側の端部がフレーム領域に位置するように補助配線１３６を設ける。これにより、センサ領域１５０の端部に入力手段が近接しても、補助配線１３６と入力手段との間で形成される仮想的な容量が確保される。このため、センサ領域１５０の他の領域（例えば中心付近）と同様の検出精度を維持することができる。

【0040】

各補助配線１３６も導電性を有する透光性酸化物または金属を含むように構成することができる。後者の場合には、センサ電極１３０と同様にメッシュ形状を備えるように補助配線１３６を構成することで、可視光に対する高い透過性を付与しつつ、モアレの発生を防ぐことができる。

【0041】

第１のアクティブシールド配線１４０は、互いに隣り合う第１のアクティブシールド配線１４０によって各補助配線１３６が行方向で挟まれるように配置される。また、複数の第１のアクティブシールド配線１４０と複数の補助配線１３６は、行方向において互いに交互する。この配置により、互いに隣り合う補助配線１３６間の寄生容量が大幅に削減されるため、入力手段が近接または接触するセンサ電極１３０に対して列方向に位置するセンサ電極１３０への影響を低減することができる。

【0042】

このように補助配線１３６を設けることで、配線の密度、すなわち、センサ配線１３２と補助配線１３６の面積の和が列方向においてがほぼ一定となる。このため、例えば第１の端子１３４に近い位置に入力手段が近接した場合、その座標に最も近い行のセンサ電極１３０に最も大きな電位変動が生じるとともに、この行のセンサ電極１３０の近くに配置されるセンサ配線１３２、およびこれらに接続される他の行のセンサ電極１３０にも副次的な電位変動が生じる。同様に、第１の端子１３４から離れた位置に入力手段が近接した場合、その座標に最も近い行のセンサ電極１３０に最も大きな電位変動が生じるとともに、他の行のセンサ電極１３０に接続される補助配線１３６に副次的な電位変動が生じ、その結果、これらの行のセンサ電極１３０にも副次的な電位変動が生じる。すなわち、入力手段の座標に依存することなく、入力手段に近接するセンサ電極１３０における大きな電位変動を検知しつつ、そのセンサ電極１３０が配置された列の他のセンサ電極１３０に対してほぼ同じ副次的電位変動を引き起こすことができる。その結果、副次的電位変動の入力手段の座標依存性が解消され、入力手段の座標を正確に特定することができる。

【0043】

また、センサ配線１３２はその幅がセンサ電極１３０と比較して小さいものの、パルス状交流電圧が印可されることによってセンサ電極としても機能することとなる。また、センサ配線１３２は、第１の端子１３４から離れるに従って長くなるのに対し、補助配線１３６は第１の端子１３４から離れるに従って短くなる。このため、センサ電極１３０（検出器１１６に接続されるセンサ電極）の一部として機能するセンサ配線１３２と補助配線１３６の面積は行間でほぼ同じとなり、検出器１１６からの距離の差によって生じる容量差が低減される。なお、検出器１１６からから最も遠い位置にあるセンサ電極１３０については、補助配線１３６を設けなくてもよい。

【0044】

（３）変形例３
上述した例では、第１のアクティブシールド配線１４０は列方向に隣り合うセンサ電極１３０の間の領域を延伸するため、各センサ電極１３０は、隣り合う第１のアクティブシールド配線１４０に列方向において挟まれる。しかしながら、センサモジュール１００の構成はこれに限られず、図９に示すように、列方向で隣り合うセンサ電極１３０の間において第１のアクティブシールド配線１４０は分断されてもよい。この場合、フレーム領域に引回し配線１４６を設け、第１の行側のフレーム領域からセンサ領域１５０に延伸する複数の第２のアクティブシールド配線１４８を引回し配線１４６に接続すればよい。複数の第２のアクティブシールド配線１４８は、引回し配線１４６によって互いに電気的に接続され、制御回路１１２から第１のアクティブシールド配線と同相のパルス状交流電圧が印加される。複数の第２のアクティブシールド配線１４８は、各補助配線１３６が互いに隣り合う第２のアクティブシールド配線１４８によって行方向において挟まれるように配置される。

【0045】

この構成では、列方向で隣り合うセンサ電極１３０間には寄生容量が発生し得る。しかしながら、隣り合うセンサ電極１３０間の距離は隣り合うセンサ配線１３２間の距離よりも大きいため、列方向で隣り合うセンサ電極１３０間には寄生容量の影響は小さい。このため、上記他の例と同様、隣り合うセンサ配線１３２間において大きな寄生容量削減効果が得られるため、入力手段の位置を正確に特定することができる。

【0046】

（４）変形例４
非接触式センサは、従来の接触式センサと比較し、外部からの電気的影響を受け易い。この影響は、特にセンサ領域１５０の外周に近い位置に配置されるセンサ電極１３０において顕著である。この影響を低減するために、図１０に示すように、センサ領域１５０の周辺であるフレーム領域に、センサ領域１５０を囲むように複数のダミー電極を配置してもよい。

【0047】

具体的には、各列に一つの第１のダミー電極１６０を設けることができる。各列において、第１のダミー電極１６０は、センサ領域１５０を基準として第１の端子１３４と第２の端子１４２の反対側（第１行側）のフレーム領域に配置される。第１のダミー電極１６０の各々にも、センサ電極１３０と同相のパルス状交流電圧が印加される。したがって、第１のダミー電極１６０を複数の第１のアクティブシールド配線１４０と電気的に接続してもよい。第１のダミー電極１６０に対する電圧の供給は、第１行のセンサ電極１３０と第１行側のフレーム領域の間を延伸する第１のアクティブシールド配線１４０を用いて行ってもよく、あるいは、図１１に示すように、第１のアクティブシールド配線１４０から独立したダミー配線１６２を用いて行ってもよい。複数のダミー配線１６２の少なくとも一部は、センサ領域１５０を横断する。第１のダミー電極１６０は入力手段の座標の特定には寄与しないので、検出器１１６と接続されなくてもよい。隣接する第１のアクティブシールド配線１４０と補助配線１３６間の距離、隣接する補助配線１３６とダミー配線１６２間の距離、および隣接する第１のアクティブシールド配線１４０とダミー配線１６２間の距離も一定になるよう、ダミー配線１６２の幅もその端子１６４からの距離に応じて変化させてもよい。

【0048】

あるいは、第１のダミー電極１６０とともに、または第１のダミー電極１６０に替えて、各行に一対の第２のダミー電極１７０を配置してもよい（図１０）。一対の第２のダミー電極１７０は、各行においてすべてのセンサ電極１３０を挟むように配置される。第２のダミー電極１７０の各々には、ダミー配線１７２が接続され、列方向に延伸して端子１７４を形成する、または端子１７４に接続される。第２のダミー電極１７０には、端子１７４を介し、センサ電極１３０と同相のパルス状の交流電圧が印加される。したがって、第２のダミー電極１７０を複数の第１のアクティブシールド配線１４０と電気的に接続してもよい。第２のダミー電極１７０も入力手段の座標の特定には寄与しないので、検出器１１６と接続されなくてもよい。

【0049】

また、任意の構成として、センサ配線１３２と同様に、第２のダミー電極１７０に接続されるダミー配線１７２間の寄生容量を低減するための複数のフレームシールド配線１７６を設けてもよい。具体的には、第１の端子１３４と第２の端子１４２が配列される側から列方向に延伸し、列方向で隣り合う第２のダミー電極１７０の間を延伸するフレームシールド配線１７６を設けてもよい。各フレームシールド配線１７６は、互いに隣り合う第２のダミー電極１７０によって列方向で挟まれるように設けることができる。図示しないが、フレームシールド配線１７６は、互いに隣り合うフレームシールド配線１７６が各第２のダミー電極１７０を列方向で挟むように設けてもよい。フレームシールド配線１７６に対しても、センサ配線１３２と同相のパルス状交流電圧が印加されるが、フレームシールド配線１７６も入力手段の座標の特定には寄与しないので、フレームシールド配線１７６は検出器１１６と接続されなくてもよい。

【0050】

さらなる任意の構成として、第２のダミー電極１７０にもセンサ電極１３０に接続される補助配線１３６と同様の補助配線１７８を接続してもよい。補助配線１７８は、すべての第２のダミー電極１７０に設けてもよく、第１行に位置する第２のダミー電極１７０には設けなくてもよい。補助配線１７８とフレームシールド配線１７６は、行方向において互いに交互するように配置される。

【0051】

この変形例では、センサ領域１５０の外側に第１のダミー電極１６０および／または第２のダミー電極１７０が設けられ、センサ電極１３０と同じ電位が供給されるので、センサ電極１３０と第１のダミー電極１６０および／またはセンサ電極１３０と第２のダミー電極１７０間での電位差がなくなり、特にセンサ領域１５０周辺でのノイズの発生が抑制される。このため、センサ領域１５０の端部に入力手段が近接しても、入力手段とセンサ領域１５０間で均一に電界が発生し、この電界のうちセンサ電極１３０と重なる電界が容量変化として検出されるため、ばらつきの無い検出が可能となる。また、センサ領域１５０の外側と入力手段との容量形成を抑制することができるため、検出精度の低下を招かない。

【0052】

また、第１のダミー電極１６０および／または第２のダミー電極１７０は、それぞれ複数設けられる。単一のダミー電極をセンサ領域１５０の外側に設置する場合、センサ領域１５０の端部に入力手段が近接すると、その影響がセンサ領域１５０の外周全体に及ぶ。しかしながら、複数の第１のダミー電極１６０および／または複数の第２のダミー電極１７０を設けることで、入力手段がセンサ領域１５０の端部に近接した場合に生じるセンサ電極１３０の電位変動量の低下を局所的な領域に留めることができるため、センサ領域１５０の端部においても検出精度を維持することができ、より正確に入力手段の座標を特定することができる。

【0053】

６．表示装置
図１２の模式的展開図に示すように、上述したセンサモジュール１００を含むセンサ装置と表示モジュール２００と組み合わせることで、本発明の実施形態の一つに係る表示装置３００を提供することができる。表示モジュール２００は、映像を表示する機能を有するデバイスであり、アレイ基板２０２、アレイ基板２０２上に形成される複数の画素２０６、アレイ基板２０２上の対向基板２０４を基本的な構成として備える。複数の画素２０６を囲む矩形の最小領域は表示領域２０８と呼ばれる。各画素２０６は表示素子を備えており、色情報を提供する最小単位として機能する。表示素子としては、液晶素子をはじめ、有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）に例示される電界発光素子などを用いることができる。液晶素子を用いる場合には、表示モジュール２００には、図示しない光源（バックライト）がさらに設けられる。各画素２０６は、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ２１０を介して供給される電源と映像信号に従って動作し、映像信号に基づく階調で特定の色の光を提供する。画素２０６の動作を映像信号に基づいて制御することで、表示領域２０８上に映像を表示することができる。表示モジュール２００とセンサモジュール１００は、図示しない接着層などによって互いに固定される。この時、表示モジュール２００による電気的影響を防ぐため、上述したノイズシールド層１０６を表示モジュール２００とセンサモジュール１００の間に設けることが好ましい。

【0054】

表示モジュール２００の大きさには制約はなく、例えば１２．１インチ（３１ｃｍ）サイズと呼ばれる携帯通信端末などに利用される大きさでもよく、コンピュータに接続されるモニタやテレビ、サイネージなどに好適な大きさ（例えば、１４．１インチ（３６ｃｍ）サイズから３２インチ（８１ｃｍ）サイズ）でもよく、さらに大きなサイズであってもよい。

【0055】

表示装置３００では、センサモジュール１００は、複数のセンサ電極１３０の各々が複数の画素２０６と重なるように配置することができる。例えば図１３に示すように、鎖線で示されるセンサ領域１５０が点線で示される表示領域２０８の全体と重なるようにセンサモジュール１００を配置することができる。センサ領域１５０と表示領域２０８は同一の形状を有してもよい。あるいは、センサ領域１５０は表示領域２０８よりも小さくてもよい。この場合には、センサ領域１５０の全体が表示領域２０８と重なるようにセンサ電極１３０が配置される。

【0056】

変形例４に示す第１のダミー電極１６０および／または第２のダミー電極１７０を設ける場合には、第１のダミー電極１６０および／または第２のダミー電極１７０が表示領域２０８と重ならないように表示装置３００を構成することが好ましい。このように表示装置３００を構成することにより、表示モジュール２００による電気的影響をさらに効果的に遮蔽することができる。

【0057】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0058】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0059】

１００：センサモジュール、１０２：第１の基板、１０４：第２の基板、１０６：ノイズシールド層、１０８：保護膜、１０８－１：第１の保護膜、１０８－２：第２の保護膜、１１０：第１のコネクタ、１１２：制御回路、１１４：電源回路、１１６：検出器、１１８：演算素子、１２０：インターフェース、１２２：第２のコネクタ、１２４：接着層、１３０：センサ電極、１３０ａ：開口、１３０ｂ：フレーム、１３２：センサ配線、１３２－１：センサ配線、１３２－２：センサ配線、１３２ａ：開口、１３２ｂ：フレーム、１３４：第１の端子、１３６：補助配線、１４０：第１のアクティブシールド配線、１４０ａ：開口、１４０ｂ：フレーム、１４２：第２の端子、１４４：ダミーパターン、１４４ａ：導電膜、１４６：引回し配線、１４８：第２のアクティブシールド配線、１５０：センサ領域、１６０：第１のダミー電極、１６２：ダミー配線、１６４：端子、１７０：第２のダミー電極、１７２：ダミー配線、１７４：端子、１７６：フレームシールド配線、１７８：補助配線、２００：表示モジュール、２０２：アレイ基板、２０４：対向基板、２０６：画素、２０８：表示領域、２１０：コネクタ、３００：表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】