CN107179847B - 检测装置、显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供能精度良好地检测压力的检测装置、显示装置和电子设备。其包括：基板，具有第一面和与第一面相反一侧的第二面；第一电极，设于基板的显示区域，用于检测接触或者接近基板的第一面侧的物体的位置或者接触的物体的压力；第二电极，沿着显示区域的外周的至少一边设有多个；以及导电体，与基板隔开地设于基板的第二面侧，在导电体与第二电极之间形成静电电容。

Description

检测装置、显示装置和电子设备
技术领域
本发明涉及检测装置、显示装置和电子设备。
背景技术
近年来，被称为所谓的触摸面板的、能够检测外部接近物体的触摸检测装置受到关注。触摸面板装配于液晶显示装置等显示装置上或者与其实现一体化而用作带触摸检测功能的显示装置。作为这样的带触摸检测功能的显示装置，已知有具备静电电容式触摸传感器的显示装置。专利文献1中记载了一种在TFT基板的边框区域设有传感器用检测电极的带触摸传感器的显示装置。在包围显示区域的边框区域中设有一个个分离的多个传感器用检测电极。
专利文献2中记载了一种压力检测数字化仪，其具有液晶显示单元以及沿相互交叉的方向设置的栅极线和漏极线。专利文献2的压力检测数字化仪根据设置于栅极线与漏极线的各个交点的液晶显示单元的电容变化来检测对液晶显示面板的压力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-244958号公报
专利文献2：日本特开2000-66837号公报
在专利文献1的带触摸传感器的显示装置中，传感器用检测电极被设置为多个单独电极组，例如，被分配作为与显示应用程序的各种功能对应的操作按键。专利文献1中没有记载关于压力检测的内容。专利文献2中，在液晶显示面板的多个部位进行了输入的情况下，有可能不易检测出准确的输入位置和压力的大小。
发明内容
本发明的目的在于，提供能精度良好地检测压力的检测装置、显示装置和电子设备。
本发明的一方面的检测装置包括：基板，具有第一面和与所述第一面相反一侧的第二面；第一电极，设于所述基板的显示区域，用于检测接触或者接近所述基板的所述第一面一侧的物体的位置、或者接触所述基板的所述第一面一侧的物体的压力；第二电极，沿着所述显示区域的外周的至少一边设有多个；以及导电体，与所述基板隔开地设于所述基板的所述第二面一侧，用于与所述第二电极之间形成静电电容。
本发明的一方面的显示装置具有：上述检测装置；多个像素电极，与所述第一电极相对、且呈矩阵配置；以及显示功能层，在所述显示区域内发挥图像显示功能。
本发明的一方面的电子设备包括：上述检测装置；以及壳体，所述检测装置组装入所述壳体，所述壳体包括所述导电体。
本发明的一方面的电子设备包括：上述显示装置；以及壳体，所述显示装置组装入所述壳体，所述壳体包括所述导电体。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的一构成例的框图。
图2是用于说明互静电电容方式的触摸检测的基本原理的、表示手指未接触或者接近的状态的说明图。
图3是表示图2所示的手指未接触或者接近状态下的边缘电场的例子的说明图。
图4是表示图2所示的手指未接触或者接近状态下的等效电路的例子的说明图。
图5是用于说明互静电电容方式的触摸检测的基本原理的、表示手指接触或者接近的状态的说明图。
图6是表示图5所示的手指接触或者接近状态下的边缘电场的例子的说明图。
图7是表示图5所示的手指接触或者接近状态下的等效电路的例子的说明图。
图8是表示互静电电容方式的触摸检测的驱动信号和第一检测信号的波形的一个例子的图。
图9是表示自静电电容方式的触摸检测的等效电路的一个例子的说明图。
图10是表示自静电电容方式的触摸检测的驱动信号和第二检测信号的波形的一个例子的图。
图11是表示包括带触摸检测功能的显示装置的电子设备的概略截面结构的截面图。
图12是表示第一变形例所涉及的电子设备的概略截面结构的截面图。
图13是表示第二变形例所涉及的电子设备的概略截面结构的截面图。
图14是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的概略截面结构的截面图。
图15是示意性地表示带触摸检测功能的显示装置的第一基板的平面图。
图16是示意性地表示带触摸检测功能的显示装置的第二基板的平面图。
图17是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示部的像素排列的电路图。
图18是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示部的驱动电极和第一检测电极的一构成例的立体图。
图19是用于说明第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的说明图。
图20是放大示出第一实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。
图21是在图20的XXI-XXI’线截断时的截面图。
图22是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的一动作例的定时波形图。
图23是示意性地表示第二实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的截面结构的示意性截面图。
图24是放大示出第三实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。
图25是在图24的XXV-XXV’线截断时的截面图。
图26是表示第三实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第一检测电极的平面图。
图27是用于示意性说明驱动电极与边框配线之间的边缘电场的立体图。
图28是示意性地表示第四实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第一基板的平面图。
图29是示意性地表示第四实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第二基板的平面图。
图30是放大示出第四实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。下面的实施方式中所记载的内容并非对本发明进行限定。此外，下面所记载的构成部分中包括本领域技术人员容易想到的部分、实质上相同的部分。进而，下面所记载的构成部分可以进行适当地组合。需要注意的是，公开的终归仅为一个例子，对本领域技术人员来说能够容易想到的在发明主旨范围内的适当变更当然也包含在本发明的范围之内。另外，附图为了使说明更加明确，有时与实际的方式相比，示意性示出各部分的宽度、厚度、形状等，这些不过是一个例子，并非用来限定本发明的解释。另外，在本说明书与各图中，对于与在已经出现过的附图中描述过的部分相同的部分，标注相同的符号，有时适当省略其详细的说明。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的一构成例的框图。如图1所示，带触摸检测功能的显示装置1包括：带触摸检测功能的显示部10、控制部11、栅极驱动器12、源极驱动器13、驱动电极驱动器14以及检测部40。带触摸检测功能的显示装置1是带触摸检测功能的显示部10内置有触摸检测功能的显示装置。带触摸检测功能的显示部10是将采用了液晶显示元件作为显示元件的显示面板20和作为检测触摸输入的检测装置的触摸面板30一体化而成的装置。需要注意的是，带触摸检测功能的显示部10也可以是将触摸面板30装配在显示面板20之上的、所谓的on-cell型的装置。显示面板20例如也可以是有机EL显示面板。
如后所述，显示面板20是按照从栅极驱动器12供给的扫描信号Vscan，1水平线1水平线地依次扫描并进行显示的元件。控制部11是基于从外部供给的影像信号Vdisp而分别向栅极驱动器12、源极驱动器13、驱动电极驱动器14以及检测部40供给控制信号以控制它们彼此同步地进行动作的电路。
栅极驱动器12具有基于从控制部11供给的控制信号依次选择作为带触摸检测功能的显示部10的显示驱动的对象的1水平线的功能。
源极驱动器13是基于从控制部11供给的控制信号向带触摸检测功能的显示部10的后述的各子像素SPix供给像素信号Vpix的电路。
驱动电极驱动器14是基于从控制部11供给的控制信号向带触摸检测功能的显示部10的后述的驱动电极COML供给第一驱动信号Vcom的电路。
触摸面板30基于静电电容型触摸检测的基本原理进行动作，根据互静电电容方式进行触摸检测动作，检测外部的导体对显示区域的接触或接近。触摸面板30也可以根据自静电电容方式进行触摸检测动作。
检测部40是基于从控制部11供给的控制信号与从触摸面板30供给的第一检测信号Vdet1来检测有无对触摸面板30的触摸的电路。另外，检测部40在有触摸的情况下求出进行了触摸输入的坐标等。该检测部40包括检测信号放大部42、A/D转换部43、信号处理部44以及坐标提取部45。检测时机控制部46基于从控制部11供给的控制信号，控制A/D转换部43、信号处理部44以及坐标提取部45同步地进行动作。
进而，检测部40包括第二检测电极驱动器48。第二检测电极驱动器48是在检测施加于带触摸检测功能的显示部10的压力时对后述的第二检测电极23供给第二驱动信号Vd的电路。检测部40基于从第二检测电极23供给的第二检测信号Vdet2检测施加于带触摸检测功能的显示部10的压力。
如上所述，触摸面板30基于静电电容型触摸检测的基本原理进行动作。在此，参照图2至图8，说明本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1的互静电电容方式的触摸检测的基本原理。图2是用于说明互静电电容方式的触摸检测的基本原理的、表示手指未接触或接近的状态的说明图。图3是表示图2所示的手指未接触或接近状态下的边缘电场的例子的说明图。图4是表示图2所示的手指未接触或者接近状态下的等效电路的例子的说明图。图5是用于说明互静电电容方式的触摸检测的基本原理的、表示手指接触或者接近的状态的说明图。图6是表示图5所示的手指接触或者接近状态下的边缘电场的例子的说明图。图7是表示图5所示的手指接触或者接近状态下的等效电路的例子的说明图。图8是表示驱动信号和第一检测信号的波形的一个例子的图。需要注意的是，在以下的说明中说明的是手指接触或接近的情况，但不限于手指，例如也可以是包括手写笔等导体的物体。
例如，如图2所示，电容元件C1包括隔着电介质D彼此相对配置的一对电极、驱动电极E1以及检测电极E2。电容元件C1除了产生形成于驱动电极E1与检测电极E2的相对面彼此之间的电力线(未图示)以外，还如图3所示，产生从驱动电极E1的端部往检测电极E2的上表面延伸的边缘电场Ef。如图4所示，电容元件C1其一端连接于交流信号源(驱动信号源)S，另一端与电压检测器DET连接。电压检测器DET例如是包括在图1所示的检测信号放大部42中的积分电路。
当从交流信号源S向驱动电极E1(电容元件C1的一端)施加了规定频率(例如数kHz～数百kHz左右)的交流矩形波Sg时，经由与检测电极E2(电容元件C1的另一端)侧连接的电压检测器DET，显现图8所示那样的输出波形(第一检测信号Vdet1)。需要注意的是，该交流矩形波Sg相当于从驱动电极驱动器14输入的第一驱动信号Vcom。
在手指未接触或接近的状态(非接触状态)下，如图4所示，伴随着对电容元件C1的充放电，流动与电容元件C1的电容值相应的电流I0。图4所示的电压检测器DET将与交流矩形波Sg相应的电流I0的变动转换为电压的变动(实线的波形V0(参照图8))。
另一方面，在手指接触或接近的状态(接触状态)下，如图5所示，由手指形成的静电电容C2与检测电极E2接触或者位于附近。由此，如图6所示，处于驱动电极E1与检测电极E2之间的边缘电场Ef被导体E3(手指)屏蔽。为此，如图7所示，电容元件C1作为电容值比非接触状态下的电容值小的电容元件C1′发挥作用。然后，观察图7所示的等效电路，在电容元件C1′中流通电流I1。如图8所示，电压检测器DET将与交流矩形波Sg相应的电流I1的变动转换为电压的变动(虚线的波形V1)。在这种情况下，波形V1与上述的波形V0相比，振幅变小。由此，波形V0与波形V1的电压差(電圧差分)的绝对值|ΔV|根据手指等从外部接触或接近的导体E3的影响进行变化。需要注意的是，为了电压检测器DET高精度地检测波形V0与波形V1的电压差的绝对值|ΔV|，更优选的是，对电压检测器DET的动作设置通过电路内的转换并配合交流矩形波Sg的频率对电容器的充放电进行复位的期间Reset。
图1所示的触摸面板30按照从驱动电极驱动器14供给的第一驱动信号Vcom，一检测块一检测块地依次扫描，进行基于互静电电容方式的触摸检测。
触摸面板30经由图4或图7所示的电压检测器DET从后述的多个第一检测电极TDL按每个检测块地输出第一检测信号Vdet1。第一检测信号Vdet1供给至检测部40的检测信号放大部42。
检测信号放大部42对从触摸面板30供给的第一检测信号Vdet1进行放大。需要注意的是，检测信号放大部42也可以包括去除第一检测信号Vdet1中含有的高频成分(噪声成分)后加以输出的低通模拟滤波器、即模拟LPF(Low Pass Filter)。
A/D转换部43在与第一驱动信号Vcom同步的时机下，分别对从检测信号放大部42输出的模拟信号进行采样并将它们转换为数字信号。
信号处理部44包括减少A/D转换部43的输出信号中含有的、对第一驱动信号Vcom进行了采样的频率以外的频率成分(噪声成分)的数字滤波器。信号处理部44是基于A/D转换部43的输出信号来检测有无对触摸面板30的触摸的逻辑电路。信号处理部44进行仅提取由手指导致的检测信号的差(差分)的处理。该由手指导致的差的信号是上述波形V0与波形V1的差的绝对值|ΔV|。信号处理部44也可以进行对每一检测块的绝对值|ΔV|进行平均化的运算来求出绝对值|ΔV|的平均值。由此，信号处理部44能够降低噪声的影响。信号处理部44将检测出的由手指导致的差的信号与规定的阈值电压进行比较，若不足该阈值电压，则判断外部接近物体为非接触状态。另一方面，信号处理部44将检测出的由手指导致的差的信号与规定的阈值电压进行比较，若为阈值电压以上，则判断是外部接近物体的接触状态。这样一来，检测部40能够进行触摸检测。
坐标提取部45是在信号处理部44中检测到触摸时求出其触摸面板坐标的逻辑电路。坐标提取部45将触摸面板坐标作为检测信号输出Vout进行输出。如上所述，本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1能够基于互静电电容方式的触摸检测的基本原理检测手指等导体接触或者接近的位置的触摸面板坐标。
接着，参照图9和图10说明自静电电容方式的触摸检测的基本原理。图9是表示自静电电容方式的触摸检测的等效电路的一个例子的说明图。图10是表示自静电电容方式的触摸检测的驱动信号和第二检测信号的波形的一个例子的图。
如图9所示，电压检测器DET与检测电极E2连接。电压检测器DET是包括虚短路的运算放大器的检测电路。在向非反转输入部(+)施加了规定频率(例如数kHz～数百kHz左右)的交流矩形波Sg时，向检测电极E2施加相同电位的交流矩形波Sg。
在手指等导体未接触或者接近的状态(非接触状态)下，与检测电极E2所具有的电容Cx1相应的电流流动。电压检测器DET将与交流矩形波Sg相应的电流的变动转换为电压的变动(实线的波形V3(参照图10))。在手指等导体接触或者接近的状态(接触状态)下，因接近检测电极E2的手指所产生的电容Cx2施加到检测电极E2所具有的电容Cx1，与比非接触状态的电容更为增加的电容(Cx1+Cx2)相应的电流流动。电压检测器DET将与交流矩形波Sg相应的电流的变动转换为电压的变动(虚线的波形V2(参照图10))。在该情况下，波形V2与上述波形V3相比振幅变大。由此，波形V2与波形V3的电压差(电压差分)的绝对值|ΔV|根据手指等从外部接触或者接近的导体的影响而变化。开关SW在进行触摸检测时成为导通(开)状态，在不进行触摸检测时成为截止(关)状态来进行电压检测器DET的复位动作。
检测信号放大部42将从触摸面板30供给的第二检测信号Vdet2放大。A/D转换部43对从检测信号放大部42输出的模拟信号分别采样并将其转换为数字信号。信号处理部44基于从A/D转换部43提供的信号运算波形V2与波形V3的差的绝对值|ΔV|。信号处理部44将检测出的由手指导致的差(差分)的信号(绝对值|ΔV|)与规定的阈值电压进行比较，若小于该阈值电压，则判断外部接近物体是非接触状态。另一方面，信号处理部44将检测出的由手指导致的差的信号(绝对值|ΔV|)与规定的阈值电压进行比较，若是阈值电压以上，则判断是外部接近物体的接触状态。坐标提取部45运算触摸面板坐标，并将其作为检测信号输出Vout输出。这样，检测部40能基于自静电电容方式的触摸检测的基本原理进行触摸检测。
电压检测器DET也可以兼用于互静电电容方式的触摸检测和自静电电容方式的触摸检测。在这种情况下，进行切换，使得在互静电电容方式的触摸检测时，向非反转输入部(+)输入具有固定电位的基准电压，在自静电电容方式的触摸检测时，向非反转输入部(+)输入交流矩形波Sg(第一驱动信号Vcom)。
图9和图10说明了手指接触或接近时的外部接近物体的检测，可设置与检测电极E2相对的导电体，基于上述自静电电容方式的检测原理来检测施加于输入面的压力。这时，随着施加于带触摸检测功能的显示部10的输入面的压力，检测电极E2与导电体之间的距离发生变化，并且，形成于检测电极E2与导电体之间的电容发生变化。触摸面板30将与该电容变化相应的第二检测信号Vdet2输出到检测信号放大部42。检测信号放大部42、A/D转换部43和信号处理部44进行上述信号处理，运算波形V2与波形V3的差的绝对值|ΔV|。基于绝对值|ΔV|的值求出检测电极E2与导电体之间的距离。由此，算出施加于输入面的压力。坐标提取部45根据输入至输入面的压力的分布和通过触摸检测求出的触摸面板坐标，运算输入位置的压力，并输出压力的信息。
图11是表示包括带触摸检测功能的显示装置的电子设备的概略截面结构的截面图。电子设备100包括覆盖部件101、带触摸检测功能的显示装置1、背光源102和壳体103。覆盖部件101是用于保护带触摸检测功能的显示装置1的保护部件，例如，也可以是具有透光性的玻璃基板、使用了树脂材料等的膜状的基材。覆盖部件101的一面成为用于手指等接触或接近来进行输入操作的输入面101a。带触摸检测功能的显示装置1包括后述的像素基板2和对置基板3。在像素基板2之上设有对置基板3，对置基板3配置于覆盖部件101的另一面、即与输入面101a相反一侧的面。
背光源102相对于带触摸检测功能的显示装置1设置于与覆盖部件101相反的一侧。背光源102既可以粘接到像素基板2的下表面侧，也可以与像素基板2隔开规定的间隔而配置。背光源102例如具有LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等光源，将来自光源的光朝向像素基板2射出。来自背光源102的光经过像素基板2而根据那个位置的液晶的状态切换为光被遮挡而不射出的部分或射出的部分，从而在覆盖部件101的输入面101a上显示图像。背光源102能使用公知的照明部，能应用各种构成。另外，在带触摸检测功能的显示装置1的显示面板20是反射型液晶显示装置的情况下，也可以不设置背光源102。反射型液晶显示装置在像素基板2设有反射电极，从覆盖部件101侧射入的光被反射电极反射，并通过覆盖部件101而到达观察者的眼睛。另外，还可以设置取代背光源102的前灯。
壳体103是在上部具有开口的箱状的部件，以覆盖壳体103的开口的方式设有覆盖部件101。带触摸检测功能的显示装置1、背光源102等组装入由壳体103和覆盖部件101形成的内部空间中。如图11所示，带触摸检测功能的显示装置1和背光源102配置于覆盖部件101侧，在背光源102与壳体103的底部之间设有空隙110。壳体103采用金属等导电性材料，壳体103的底部作为与带触摸检测功能的显示装置1的第二检测电极23(未图示)相对的导电体104发挥功能。另外，壳体103与地线(ground)电连接而接地。根据这样的构成，在带触摸检测功能的显示装置1的第二检测电极23(未图示)与导电体104之间形成电容C3。
当向输入面101a施加了压力时，像素基板2和对置基板3与覆盖部件101一起以向壳体103的底部侧稍微弯曲的方式发生变形。带触摸检测功能的显示装置1基于上述自静电电容方式的检测原理检测电容C3的变化，从而求出覆盖部件101、带触摸检测功能的显示装置1和背光源102的弯曲量。由此，可得到输入至输入面101a的压力。
在背光源102与壳体103的底部之间的空隙110中也可以设置能根据输入的压力而变形的海绵、弹性橡胶等弹性体。另外，壳体103不限于金属等导电性材料，也可以使用树脂等绝缘性材料。在这种情况下，可以在壳体103的至少底部设置金属层而作为导电体104。
图12是表示第一变形例所涉及的电子设备的概略截面结构的截面图。在本变形例中设有显示装置用壳体107。以覆盖显示装置用壳体107的开口的方式设有覆盖部件101，带触摸检测功能的显示装置1和背光源102组装入显示装置用壳体107与覆盖部件101的内部空间。带触摸检测功能的显示装置1设置于与覆盖部件101的输入面101a相反一侧的面。背光源102设置于显示装置用壳体107的底部。在带触摸检测功能的显示装置1与背光源102之间设置有间隔物106，在带触摸检测功能的显示装置1与背光源102之间形成空隙110。显示装置用壳体107固定于电子设备100A的壳体103，由此，显示装置用壳体107、覆盖部件101、带触摸检测功能的显示装置1和背光源102成为一体地组装入电子设备100A中。
在本变形例中，显示装置用壳体107采用金属等导电性材料。由此，显示装置用壳体107的底部作为导电体104发挥功能。另外，显示装置用壳体107与地线(ground)电连接而接地。根据这样的构成，在导电体104与带触摸检测功能的显示装置1的第二检测电极23(未图示)之间形成电容C4。带触摸检测功能的显示装置1基于上述自静电电容方式的检测原理检测电容C4的变化，从而能检测输入到输入面101a的压力。
在本变形例中，显示装置用壳体107是金属等导电性材料，底部作为导电体104发挥功能，但不限于此。也可以是，显示装置用壳体107采用树脂材料等绝缘材料，在显示装置用壳体107的至少底部设置金属层而作为导电体104。另外，也可以在背光源102的下表面(与显示装置用壳体107的底部相对的面)设置金属层。虽然显示装置用壳体107固定于电子设备100A的壳体103之上，但固定结构没有特别限定，例如覆盖部件101也可以固定于壳体103。
图13是表示第二变形例所涉及的电子设备的概略截面结构的截面图。在本变形例的电子设备100B中，带触摸检测功能的显示装置1和背光源102组装入显示装置用壳体107与覆盖部件101的内部空间。带触摸检测功能的显示装置1设置于与覆盖部件101的输入面101a相反一侧的面。背光源102设置于带触摸检测功能的显示装置1的与覆盖部件101相反一侧的面。在背光源102与显示装置用壳体107之间设有间隔物106，在背光源102与显示装置用壳体107之间形成空隙110。
在本变形例中，也是显示装置用壳体107的底部作为导电体104发挥功能，并在导电体104与带触摸检测功能的显示装置1的检测电极(未图示)之间形成电容C5。带触摸检测功能的显示装置1基于上述自静电电容方式的检测原理检测电容C5的变化，从而能检测输入到输入面101a的压力。
接着，详细说明带触摸检测功能的显示装置1的构成例。图14是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的概略截面结构的截面图。图15是示意性地表示带触摸检测功能的显示装置的第一基板的平面图。图16是示意性地表示带触摸检测功能的显示装置的第二基板的平面图。
如图14所示，带触摸检测功能的显示部10具备：像素基板2；对置基板3，在与该像素基板2的表面垂直的方向上与像素基板2相对配置；以及作为显示功能层的液晶层6，插设于像素基板2与对置基板3之间。
像素基板2包括：作为电路基板的第一基板21、像素电极22、第二检测电极23、驱动电极COML和绝缘层24。作为开关元件的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)与像素电极22对应地配置于第一基板21。像素电极22设置于第一基板21的上方，俯视时以矩阵状配设有多个。第二检测电极23是用于检测压力的检测电极。驱动电极COML在第一基板21与像素电极22之间设有多个。绝缘层24对像素电极22和驱动电极COML进行绝缘。也可以在第一基板21的下侧隔着粘接层66B而设有偏光板65B。
在第一基板21设有显示控制用IC19。显示控制用IC19是以COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)方式安装于第一基板21的芯片，其内置有上述的控制部11。另外，在第一基板21的端部上连接有柔性基板72。显示控制用IC19基于从外部的主机IC(未图示)供给的影像信号Vdisp(参照图1)，向后述的扫描信号线GCL和像素信号线SGL等输出控制信号。
对置基板3包括第二基板31和形成于第二基板31的一面的彩色滤光片32。在第二基板31的另一面设有作为触摸面板30的检测电极的第一检测电极TDL。在第一检测电极TDL之上设有保护层39。进而，在第一检测电极TDL的上方隔着粘接层66A而设有偏光板65A。另外，在第二基板31上连接有柔性基板71。柔性基板71经由后述的边框配线37与第一检测电极TDL连接。需要注意的是，彩色滤光片32也可以配置在第一基板21上。另外，第一基板21和第二基板31例如是玻璃基板。
第一基板21与第二基板31隔着间隔物61而设有规定间隔地相对配置。在第一基板21与第二基板31之间的空间设有液晶层6。液晶层6根据电场的状态调制通过该处的光，例如使用包括FFS(边缘场开关)的IPS(面内开关)等横向电场模式的液晶。需要注意的是，也可以在图14所示的液晶层6与像素基板2之间以及液晶层6与对置基板3之间分别配设取向膜。
如图15所示，带触摸检测功能的显示装置1具有用于显示图像的显示区域10a和显示区域10a的外侧的边框区域10b。显示区域10a是具有相对的两条长边和短边的矩形形状。边框区域10b呈包围显示区域10a的四边的框状。本发明所涉及的显示区域10a是显示图像的区域，并且，例如在通过液晶层6、白色OLED层进行图像显示的情况下为彩色滤光片32上的透射区域，在反射型显示装置的情况下为反射入射光的反射区域，另外，例如在通过有色OLED进行图像显示的情况下，是指配置有能显色的发光元件的区域。
多个驱动电极COML设置于第一基板21的显示区域10a。驱动电极COML在沿着显示区域10a的长边的方向上延伸，并在沿着显示区域10a的短边的方向上排列有多个。驱动电极COML例如采用ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)等具有透光性的导电性材料。
第二检测电极23在沿着显示区域10a的长边和短边的方向上排列有多个。将在沿着显示区域10a的长边的方向上排列的第二检测电极23作为第二检测电极23A，将在沿着显示区域10a的短边的方向上排列的第二检测电极23作为第二检测电极23B。第二检测电极23A和第二检测电极23B包围显示区域10a的周围而配置。另外，第二检测电极23A和第二检测电极23B包围显示区域10a的至少两边即可。第二检测电极23A和第二检测电极23B分别具有矩形形状。第二检测电极23A沿着一根驱动电极COML排列有多个，第二检测电极23A的长边的长度短于驱动电极COML的延伸方向的长度。
在第一基板21的边框区域10b的短边侧配置有驱动电极驱动器14和显示控制用IC19，在边框区域10b的长边侧配置有栅极驱动器12。另外，在边框区域10b的短边侧连接有柔性基板72。驱动电极驱动器14和柔性基板72配置于驱动电极COML的延伸方向的端部附近。为此，能缩短从驱动电极COML引出的配线的长度，能缩小边框区域10b的面积。
如图16所示，在第二基板31的显示区域10a设有第一检测电极TDL。第一检测电极TDL在沿着显示区域10a的短边的方向上延伸，并在沿着显示区域10a的长边的方向上排列有多个。第一检测电极TDL分别具有多个金属配线33a、33b。多个金属配线33a、33b具有多个弯曲部并形成为锯齿线或者波浪线，其在沿着显示区域10a的短边的方向上延伸。金属配线33a和金属配线33b在沿着显示区域10a的长边的方向上交替排列。在本实施方式中，金属配线33a的弯曲部和金属配线33b的弯曲部相互连接，第一检测电极TDL构成为网格状的金属配线。金属配线33a和金属配线33b被设于图16的虚线A所示的部位的狭缝SL分离。被狭缝SL分离的金属配线33a和金属配线33b分别作为一个第一检测电极TDL而发挥功能。
本实施方式中，在边框区域10b的短边，与第一检测电极TDL隔开地设有导电层35。导电层35具有多个金属配线33a、33b并呈网格状。导电层35设置于与图15所示的第二检测电极23B重叠的位置。为此，与提供到第二检测电极23B的第二驱动信号Vd同步的同一波形的保护信号Vsgl被提供到导电层35，从而能降低在第二检测电极23B上产生的寄生电容。另外，第一检测电极TDL的端部与第二检测电极23A重叠设置，因此，通过也对第二检测电极23A提供保护信号Vsgl，从而能降低在第二检测电极23A上产生的寄生电容。
金属配线33a、33b由铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)和它们的合金中的至少一种金属材料形成。另外，金属配线33a、33b也可以是使用一种以上的这些金属材料层叠多层而成的层叠体。铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和它们的合金中的至少一种金属材料的电阻低于作为透光性电极的材料的ITO等透光性导电氧化物的电阻。由于铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和它们的合金中的至少一种金属材料与ITO等透光性导电氧化物相比具有遮光性，因此存在透射率降低的可能性或者看到第一检测电极TDL的图案的可能性。在本实施方式中，一个第一检测电极TDL具有多个宽度窄的金属配线33a、33b，金属配线33a、33b设有比线宽大的间隔而配置为网眼状，由此能够实现低电阻化和不可见化。其结果，第一检测电极TDL能够实现低电阻化，带触摸检测功能的显示装置1能够实现薄型化、大画面化或者高清晰化。
优选金属配线33a、33b的宽度位于2μm以上且10μm以下的范围。其原因是，在金属配线33a、33b的宽度为10μm以下时，覆盖显示区域10a中不被黑矩阵或者扫描信号线GCL和像素信号线SGL抑制光的透射的区域、即开口部的面积减小，有损开口率的可能性变低。另外，其原因是，若金属配线33a、33b的宽度为2μm以上，则形状稳定且断线的可能性变低。为了抑制反射率，优选在金属配线33a、33b的最表面进行黑化处理。
如图16所示，在第二基板31的边框区域10b设有多个从第一检测电极TDL引出的边框配线37。在第二基板31的边框区域10b的短边侧上连接有柔性基板71。边框配线37沿着边框区域10b的长边延伸，并与柔性基板71连接。在柔性基板71上搭载有触摸检测用IC18。触摸检测用IC18安装有图1所示的检测部40，从第一检测电极TDL输出的第一检测信号Vdet1经由边框配线37和柔性基板71而提供到触摸检测用IC18。
在本实施方式中，检测部40是安装于柔性基板71的触摸驱动器IC，但检测部40的一部分功能也可以作为其它MPU的功能而设置。具体地说，可设为触摸驱动器IC的功能的A/D转换、除噪等各种功能中的部分功能(例如除噪等)也可以通过独立于触摸驱动器IC而设置的MPU(Micro-processing unit：微处理器)等电路来实施。
柔性基板71经由连接器部72a与柔性基板72连接。由此，从安装于触摸检测用IC18的第二检测电极驱动器48(参照图1)对第二检测电极23提供第二驱动信号Vd。另外，从第二检测电极23输出的第二检测信号Vdet2被提供到触摸检测用IC18。
接着，说明显示面板20的显示动作。图17是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示部的像素排列的电路图。在第一基板21(参照图14)上形成有图17所示的各子像素SPix的薄膜晶体管元件(以下称作TFT元件)Tr、向各像素电极22供给像素信号Vpix的像素信号线SGL、供给驱动各TFT元件Tr的驱动信号的扫描信号线GCL等配线。像素信号线SGL以及扫描信号线GCL在与第一基板21的表面平行的平面上延伸。
图17所示的显示面板20具有呈矩阵状排列的多个子像素SPix。子像素SPix分别包括TFT元件Tr以及液晶元件LC。TFT元件Tr由薄膜晶体管构成，在本例中，由n沟道的MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)型的TFT构成。TFT元件Tr的源极与像素信号线SGL连接，栅极与扫描信号线GCL连接，漏极与液晶元件LC的一端连接。液晶元件LC的一端与TFT元件Tr的漏极连接，另一端与驱动电极COML连接。
子像素SPix通过扫描信号线GCL与显示面板20的属于相同行的其它子像素SPix相互连接。扫描信号线GCL与栅极驱动器12(参照图1)连接，从栅极驱动器12供给扫描信号Vscan。另外，子像素SPix通过像素信号线SGL与显示面板20的属于相同列的其它子像素SPix相互连接。像素信号线SGL与源极驱动器13(参照图1)连接，从源极驱动器13供给像素信号Vpix。进而，子像素SPix通过驱动电极COML与属于相同列的其它子像素SPix相互连接。驱动电极COML与驱动电极驱动器14(参照图1)连接，从驱动电极驱动器14供给第一驱动信号Vcom。换句话说，在该例中，属于相同的一列的多个子像素SPix共用一条驱动电极COML。本实施方式的驱动电极COML的延伸方向与像素信号线SGL的延伸方向平行。
图1所示的栅极驱动器12以依次扫描的方式驱动扫描信号线GCL。栅极驱动器12经由扫描信号线GCL向子像素SPix的TFT元件Tr的栅极施加扫描信号Vscan(参照图1)，从而将子像素SPix中的一行(一水平线)依次选择作为显示驱动的对象。另外，源极驱动器13经由像素信号线SGL向选择的构成一水平线的子像素SPix供给像素信号Vpix。于是，在这些子像素SPix中，根据供给的像素信号Vpix，一水平线一水平线地进行显示。在进行该显示动作时，驱动电极驱动器14对驱动电极COML施加第一驱动信号Vcom。像素电极22通过显示动作的第一驱动信号Vcom被供给公共电位。
在图14所示的彩色滤光片32中，例如也可以使着色为红(R)、绿(G)、蓝(B)这三色的彩色滤光片的颜色区域周期性排列。R、G、B这三色的颜色区域32R、32G、32B作为一组与上述的图17所示的各子像素SPix建立对应，与三色的颜色区域32R、32G、32B对应的子像素SPix作为一组构成像素Pix。如图14所示，彩色滤光片32在与第一基板21垂直的方向上与液晶层6相对。需要注意的是，若将彩色滤光片32着色为不同的颜色，则也可以是其它颜色的组合。另外，彩色滤光片32不限于三色的组合，也可以是四色以上的组合。
如图17所示，在本实施方式中，驱动电极COML在与像素信号线SGL的延伸方向平行的方向上延伸，并在与扫描信号线GCL的延伸方向交叉的方向上延伸。为此，能够将来自驱动电极COML的配线引出到边框区域10b的短边侧(柔性基板72侧)(参照图15)。因而，与在与像素信号线SGL正交的方向上设置驱动电极COML的情况相比，无需在边框区域10b的长边侧设置驱动电极驱动器14，能够减小边框区域10b的宽度。需要注意的是，驱动电极COML不限于此，例如也可以在与扫描信号线GCL平行的方向上延伸。
图14和图15所示的驱动电极COML作为对显示面板20的多个像素电极22供给公共电位的公共电极发挥功能，并且还作为进行触摸面板30的互静电电容方式的触摸检测时的驱动电极发挥功能。另外，驱动电极COML也可以作为进行触摸面板30的自静电电容方式的触摸检测时的检测电极发挥功能。图18是表示第一实施方式涉及的带触摸检测功能的显示部的驱动电极和第一检测电极的一构成例的立体图。触摸面板30包括设于像素基板2的驱动电极COML和设于对置基板3的第一检测电极TDL。
驱动电极COML包括在图18的左右方向上延伸的多个条纹状的电极图案。第一检测电极TDL包括在与驱动电极COML的电极图案的延伸方向交叉的方向上延伸的多个电极图案。而且，第一检测电极TDL在与第一基板21(参照图14)的表面垂直的方向上与驱动电极COML相对。第一检测电极TDL的各电极图案分别与检测部40的检测信号放大部42的输入连接(参照图1)。在驱动电极COML的各电极图案与第一检测电极TDL的各电极图案的交叉部分分别形成静电电容。
第一检测电极TDL和驱动电极COML(驱动电极块)不限于按条纹状分割为多个的形状。例如，第一检测电极TDL和驱动电极COML也可以是梳齿形状等。或者，第一检测电极TDL和驱动电极COML分割为多个即可，分割驱动电极COML的狭缝的形状既可以是直线，也可以是曲线。
根据上述构成，在触摸面板30中，当进行互静电电容方式的触摸检测动作时，驱动电极驱动器14以作为驱动电极块分时地依次扫描的方式进行驱动，从而沿扫描方向Ds依次选择驱动电极COML的一检测块。然后，通过从第一检测电极TDL输出第一检测信号Vdet1，从而进行一检测块的触摸检测。换句话说，驱动电极块与上述的互静电电容方式的触摸检测的基本原理中的驱动电极E1对应，第一检测电极TDL与检测电极E2对应，触摸面板30按照该基本原理检测触摸输入。如图18所示，在触摸面板30中，相互交叉的第一检测电极TDL及驱动电极COML使静电电容式触摸传感器构成为矩阵状。因此，通过在触摸面板30的整个触摸检测面进行扫描，从而能够检测产生了来自外部的导体的接触或接近的位置。
图19是用于说明第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的压力检测的说明图。如上所述，与第一基板21隔开地设有与第二检测电极23相对的导电体104(壳体103、显示装置用壳体107等)，在第二检测电极23与导电体104之间形成电容C6。当对覆盖部件101(参照图11至图13)的输入面101a施加了压力时，与该压力相应地，覆盖部件101以向导电体104侧稍微弯曲的方式发生变形。于是，带触摸检测功能的显示装置1的第一基板21与覆盖部件101一起弯曲，由此，第二检测电极23与导电体104的间隔变小，电容C6增加。
基于上述自静电电容方式的检测原理，从第二检测电极23输出第二检测信号Vdet2。即，第二检测电极23与自静电电容方式的检测原理中的检测电极E2对应。基于从第二检测电极23各自输出的第二检测信号Vdet2，能检测施加于输入面101a的压力的大小。第二检测电极23能检测物体接触了输入面101a侧时的压力的强度或者压力的一维坐标。另外，第二检测电极23A、23B分别作为独立电极排列有多个，因此还能通过第二检测电极23A、23B检测施加到输入面101a的压力的分布。在本实施方式中，由于除设有第一检测电极TDL之外，还设有第二检测电极23，因此能检测发生了外部的导体的接触或者接近的位置，并且还能检测施加到检测出的位置的压力的大小。带触摸检测功能的显示装置1能将这些检测结果组合而向各种应用程序反映。
接着，详细说明第二检测电极23的构成。图20是放大示出第一实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。图21是在图20的XXI-XXI’线截断时的截面图。如图20所示，第二检测电极23A设置于边框区域10b，沿着显示区域10a的长边排列有多个。第二检测电极23B设置于边框区域10b，沿着显示区域10a的短边排列有多个。第二检测电极23A和第二检测电极23B分别经由接触孔H1与连接配线38连接。第二检测电极23A和第二检测电极23B的形状、数量终究只是一个例子，可进行各种变更。第二检测电极23B与驱动电极COML对应地配置，但不限于此，既可以设为比驱动电极COML的数量多，也可以设为比其少。在本说明书中，“边框区域10b”表示在第一基板21的外周的内侧、且在显示区域10a的外侧的区域。
驱动电极驱动器14包括驱动电极扫描部14a和第一驱动信号生成部14b。第一驱动信号生成部14b生成第一驱动信号Vcom并将其提供到驱动电极扫描部14a。在进行上述互静电电容方式的触摸检测时，驱动电极扫描部14a以依次选择驱动电极COML的一检测块的方式进行扫描，并对所选择的一检测块的驱动电极COML供给第一驱动信号Vcom。
驱动电极扫描部14a经由连接配线38与第二检测电极23A和第二检测电极23B连接，依次或者同时选择第二检测电极23A和第二检测电极23B。包含于第二检测电极驱动器48(参照图1)中的第二驱动信号生成部48a生成第二驱动信号Vd，将其提供给驱动电极扫描部14a。第二驱动信号生成部48a也可以安装于触摸检测用IC18(参照图16)。在进行压力检测时，驱动电极扫描部14a选择作为检测对象的第二检测电极23A和第二检测电极23B，并对所选择的第二检测电极23A和第二检测电极23B供给第二驱动信号Vd。从各个第二检测电极23A和第二检测电极23B向检测部40输出和与导电体104之间的电容变化相应的输出信号。虽然驱动电极扫描部14a连接到驱动电极COML、第二检测电极23A和第二检测电极23B，但也可以将扫描驱动电极COML的扫描部与扫描第二检测电极23A和第二检测电极23B的扫描部分开设置。
在本实施方式中，第二检测电极23A和第二检测电极23B在显示区域10a的周围设有多个，用各个第二检测电极23A和第二检测电极23B来检测压力，因此能精度良好地检测压力。例如，在使用驱动电极COML检测压力的情况下，由于在驱动电极COML的延伸方向上没有压力信息的分辨率，因此有时不易检测驱动电极COML的延伸方向的压力分布。在本实施方式中，第二检测电极23A沿着显示区域10a的至少一边设置，并沿着驱动电极COML的延伸方向排列有多个，因此能精度良好地检测沿着驱动电极COML的延伸方向的方向的压力分布。
即，通过沿着显示区域10a的周围设有多个的第二检测电极23A和第二检测电极23B以及驱动电极COML，能检测不同方向的压力的坐标，还能根据它们的结果算出所施加的压力的二维坐标。能使用该纵、横的压力传感器(第二检测电极23A和第二检测电极23B)算出多点的压力。进而，也易于通过使用在静电电容式的触摸面板30检测出的手指的坐标、手指的数量等信息来补充(補完)压力传感器信息。边框区域10b的压力传感器是在左右、上下配置传感器，通过比较左右的压力传感器(第二检测电极23A)的压力值与手指的坐标，从而能算出手指按压的场所的压力值。当在面内压力值的输出存在偏差(バラツキ)的情况下，可预先创建校正表，通过与其进行比较而容易地校正偏差。
第二检测电极23A和第二检测电极23B沿着显示区域10a的至少两边设置即可，与在显示区域10a内将多个电极配置为矩阵状的情况相比，能减少检测电极的数量。因而，能简化触摸检测用IC18、第二检测电极驱动器48的构成。另外，即使在多个部位进行了输入操作，也是通过驱动电极COML和第一检测电极TDL来检测输入位置，因此能根据输入位置的信息和压力的信息算出各输入位置的压力。
需要注意的是，在本实施方式中，第二检测电极23A和第二检测电极23B设置于边框区域10b，但不限于此。第二检测电极23A和第二检测电极23B既可以设置于显示区域10a，也可以跨显示区域10a和边框区域10b而设置。
如图21所示，第一基板21具有第一面21a和与第一面21a相反一侧的第二面21b，在第一面21a侧隔着绝缘层58a、绝缘层58b设有扫描信号线GCL。连接配线38与扫描信号线GCL同层地设置于绝缘层58b之上。在连接配线38和扫描信号线GCL之上设有绝缘层58c，在绝缘层58c之上设有像素信号线SGL。在像素信号线SGL之上设有平坦化层58d，在平坦化层58d之上设有驱动电极COML。在驱动电极COML之上设有多个导电性配线51。在驱动电极COML和导电性配线51之上设有绝缘层24，在绝缘层24之上设有像素电极22和第二检测电极23。在第一基板21的第二面21b侧，与第一基板21隔开地配置导电体104。
导电性配线51与驱动电极COML接触，设置于与像素信号线SGL重叠的位置。导电性配线51采用与第一检测电极TDL的金属配线33a、33b相同的金属材料。导电性配线51由铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)和它们的合金中的至少一种金属材料形成。通过设置导电性配线51，从而与只有驱动电极COML的情况相比，驱动电极COML的表观电阻(apparentresistance)值(驱动电极COML与导电性配线51的合计电阻值)降低。
在本实施方式中，第二检测电极23与像素电极22同层设置，配置于比驱动电极COML更靠第二基板31一侧的层。在这种情况下，优选第二检测电极23设置于不与驱动电极COML重叠的位置。由此，能精度良好地检测第二检测电极23与导电体104之间的电容变化。另外，第二检测电极23可采用与像素电极22相同的材料，例如可采用ITO等透光性导电材料。
如图21所示，在第二基板31的显示区域10a中设有彩色滤光片32的各颜色区域32R、32G、32B，在边框区域10b设有遮光层36。优选地，设于第二基板31的上表面的第一检测电极TDL延伸设置到与第二检测电极23重叠的位置。这样，在检测压力时，通过将具有与第二驱动信号Vd同步的同一波形的保护信号Vsgl提供到第一检测电极TDL，从而第一检测电极TDL作为保护电极发挥功能，能降低第二检测电极23的寄生电容。由此，能以响应性好的波形驱动提供到第二检测电极23的第二驱动信号Vd，因此能抑制检测灵敏度的降低。另外，由于寄生电容的波动小，因此能抑制第二检测信号Vdet2的误差来抑制检测精度的降低。保护信号Vsgl既可以从第二驱动信号生成部48a提供，也可以准备另外的电源来提供。
接着，说明本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1的驱动方法。图22是表示第一实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的一动作例的定时波形图。
作为带触摸检测功能的显示装置1的动作方法的一个例子，带触摸检测功能的显示装置1分时(时间分割)地进行触摸检测动作(触摸检测期间)、压力检测动作(压力检测期间)和显示动作(显示动作期间)。触摸检测动作、压力检测动作和显示动作可以任意划分地来进行，以下，对在显示面板20的1帧期间(1F)、即显示1画面量的影像信息所需的时间中，将触摸检测动作、压力检测动作和显示动作分别分割为多次来进行的方法进行说明。
如图22所示，在控制信号(TS-VD)导通(高电平)时，开始1帧期间(1F)。控制信号(TS-HD)在1帧期间(1F)重复导通(高电平)和截止(低电平)，在控制信号(TS-HD)导通的期间内执行触摸检测动作或者压力检测动作，在截止的期间内执行显示动作。基于控制部11(参照图1)的时钟生成部的时钟信号输出控制信号(TS-VD)和控制信号(TS-HD)。1帧期间(1F)包括多个显示动作期间Pdx(x＝1、2、……n)、进行触摸检测动作的多个触摸检测期间Ptx(x＝1、2、……m)以及进行压力检测动作的多个压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3。这些各期间在时间轴上按压力检测期间Pf1、显示动作期间Pd1、触摸检测期间Pt1、显示动作期间Pd2、触摸检测期间Pt2、……这样交替地配置。
控制部11经由栅极驱动器12和源极驱动器13对在各显示动作期间Pdx选择的多行的像素Pix(参照图17)提供像素信号Vpix。图22示出选择RGB三色的选择信号(SELR/G/B)和每色的影像信号(SIGn)。根据选择信号(SELR/G/B)选择对应的各子像素SPix，每色的影像信号(SIGn)被供给至所选择的子像素SPix，从而执行图像的显示动作。在各个显示动作期间Pdx显示将1画面量的影像信号Vdisp n分割后的图像，在显示动作期间Pd1、Pd2、……Pdn显示1画面量的影像信息。驱动电极COML兼用作显示面板20的公共电极，因此驱动电极驱动器14在显示动作期间Pdx中对选择的驱动电极COML供给作为显示驱动用的公共电位的第一驱动信号Vcom。
在触摸检测期间Ptx(x＝1、2、……m)，控制部11向驱动电极驱动器14输出控制信号。驱动电极驱动器14对驱动电极COML供给触摸检测用的第一驱动信号Vcom。基于上述互静电电容方式的触摸检测的基本原理，检测部40根据从第一检测电极TDL供给的第一检测信号Vdet1，进行有无对显示区域10a的触摸输入的检测以及输入位置的坐标的运算。
在触摸检测期间Ptx，扫描信号线GCL和像素信号线SGL(参照图17)也可以不被供给电压信号而成为电位不固定的浮动(floating)状态。另外，扫描信号线GCL和像素信号线SGL也可以被供给与第一驱动信号Vcom同步的同一波形的信号。由此，抑制驱动电极COML与扫描信号线GCL的电容耦合以及驱动电极COML与像素信号线SGL的电容耦合，降低寄生电容，因此能减少触摸检测中的检测灵敏度的下降。
在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3，控制部11向第二检测电极驱动器48输出控制信号。第二检测电极驱动器48对第二检测电极23供给第二驱动信号Vd。基于上述自静电电容方式的检测原理，检测部40根据从第二检测电极23供给的第二检测信号Vdet2进行输入到输入面101a(参照图11等)的压力的运算。另外，第二检测电极驱动器48在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3对第一检测电极TDL供给保护信号Vsgl。优选地，保护信号Vsgl是具有与第二驱动信号Vd相同的振幅、相同的频率的波形，但也可以具有不同的振幅。
压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3配置为与触摸检测期间Ptx(x＝1、2、……m)不同的期间。为此，在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中能将第一检测电极TDL用作保护电极，因此能抑制寄生电容的发生而精度良好地检测压力。这种情况下的保护电极是指，与产生寄生电容的场所相对并为了降低寄生电容而被施加与压力检测时的驱动波形同一波形的电极。
既可以在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3中每一期间进行全部的多个第二检测电极23的检测，也可以将多个第二检测电极23分到各期间进行检测。压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3在1帧期间(1F)中分为三个期间而设置，但至少设置一次即可，或者也可以设置四次以上。还能变更1帧期间(1F)中的压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3的配置，例如，也可以在所有的触摸检测期间Ptx之后配置压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3。
如以上说明的，本实施方式的带触摸检测功能的显示装置1包括：第一基板21，具有第一面21a和与第一面21a相反一侧的第二面21b；驱动电极COML(第一电极)，设于第一基板21的显示区域10a，用于检测接触或接近第一基板21的第一面21a侧的外部接近物体；第二检测电极23(第二电极)，沿着显示区域10a的至少一边设有多个；以及导电体104，与第一基板21隔开地设于第一基板21的第二面21b侧，用于与第二检测电极23之间形成静电电容。
在本实施方式中，能检测外部接近物体接触或者接近的位置，并能检测施加于检测出的位置的压力的大小。第二检测电极23沿着显示区域10a的至少一边设有多个，因此能精度良好地检测压力分布。通过沿着显示区域10a的多个第二检测电极23A及第二检测电极23B与驱动电极COML，能算出被施加有压力的场所的压力值。
(第二实施方式)
图23是示意性地表示第二实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的截面结构的示意性截面图。在本实施方式中，第二检测电极23隔着绝缘层58a设置于第一基板21的第一面21a侧。第二检测电极23配置于与像素电极22、驱动电极COML、像素信号线SGL和扫描信号线GCL不同的层，其配置于比扫描信号线GCL更靠近第一基板21的层。连接配线38设置于与扫描信号线GCL相同的层，其经由接触孔H2与第二检测电极23连接。需要注意的是，俯视时的各第二检测电极23、连接配线38等的配置与图20相同。
根据这样的构成，第二检测电极23比各种配线、电极更靠第一基板21侧而设置，因此与导电体104的距离变小，从而能提高压力的检测灵敏度。另外，配置于第二检测电极23与导电体104之间的配线等导电体变少，因此能减少与各种配线之间的寄生电容的发生，能提高压力的检测精度。
(第三实施方式)
图24是放大示出第三实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。图25是在图24的XXV-XXV’线截断时的截面图。
如图24所示，在本实施方式中，第二检测电极23设置于显示区域10a内。第二检测电极23A沿着显示区域10a的长边配置有多个，并与驱动电极COML重叠地配置。第二检测电极23B沿着显示区域10a的短边配置有多个，并与驱动电极COML的延伸方向的端部重叠。
在图24中，用双点划线示出第一检测电极TDL。此外，为了易于观察附图，示意性地示出一个第一检测电极TDL。第一检测电极TDL在与驱动电极COML的延伸方向交叉的方向上延伸。第一检测电极TDL具有第一部分TDLa和第二部分TDLb，第一检测电极TDL的延伸方向的端部是第二部分TDLb，显示区域10a的中央侧的部分是第一部分TDLa。第二部分TDLb是触摸检测的检测灵敏度小的区域，在与第二部分TDLb重叠的区域配置第二检测电极23。需要注意的是，后述第一检测电极TDL的第一部分TDLa和第二部分TDLb的详细构成。
如图25所示，第二检测电极23在第一基板21的上方设置于绝缘层58a之上。在第二检测电极23之上设有绝缘层58b，在绝缘层58b之上设有扫描信号线GCL。在扫描信号线GCL之上设有绝缘层58c，在绝缘层58c之上设有像素信号线SGL。在像素信号线SGL之上设有平坦化层58d，在平坦化层58d之上设有驱动电极COML。在驱动电极COML之上设有多个导电性配线51。在驱动电极COML和导电性配线51之上设有绝缘层24，在绝缘层24之上设有像素电极22。
在本实施方式中，多个像素信号线SGL中的部分像素信号线SGL经由接触孔H3与第二检测电极23连接。即，像素信号线SGL兼用作连接配线38，如图24所示，第二检测电极23经由连接配线38(像素信号线SGL)连接到驱动电极扫描部14a。如上所述，压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3配置为与显示动作期间Pdx(x＝1、2、……n)不同的期间。在压力检测期间Pf1、Pf2、Pf3，连接到各子像素SPix的TFT元件Tr(参照图17)为截止状态，因此，在经由像素信号线SGL供给了第二驱动信号Vd、另外经由像素信号线SGL输出了第二检测信号Vdet2的情况下，也能抑制对显示图像的影响。
这样，在本实施方式中，由于第二检测电极23设置于显示区域10a，因此能缩小边框区域10b的面积。另外，由于第二检测电极23与第一检测电极TDL的第二部分TDLb重叠地配置，因此能在抑制触摸检测灵敏度下降的同时，进行压力的检测。由于能将像素信号线SGL兼用作连接配线38，因此无需在显示区域10a内追加设置配线，能确保开口区域的面积。
图26是表示第三实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第一检测电极的平面图。图27是用于示意性说明驱动电极与边框配线之间的边缘电场的立体图。
第一检测电极TDL被设于金属配线33a、33b的狭缝SL分离，分离的第一检测电极TDL在第二方向Dy上排列有多个。图26示出多个第一检测电极TDL中的两个第一检测电极TDL。第一检测电极TDL构成为包括金属配线33a和金属配线33b。金属配线33a和金属配线33b是以平行于第一方向Dx的直线为对称轴的线对称的形状，在第二方向Dy上交替地排列。在第二方向Dy上排列的多个金属配线33a与多个金属配线33b的弯曲部彼此结合而形成交叉部TDX。通过该交叉部TDX将金属配线33a与金属配线33b导通。根据这样的构成，金属配线33a和金属配线33b形成由细线片Ua和细线片Ub包围的包围区域mesh1，在显示区域10a设有网格状的金属配线。
在第一检测电极TDL的两端部设有连接部57，连接部57连接到金属配线33a和金属配线33b。第一检测电极TDL经由第一方向Dx侧的连接部57与边框配线37连接。
第一检测电极TDL包括第一部分TDLa和第二部分TDLb。第一部分TDLa在第一方向Dx上延伸，并在第二方向Dy上排列有多个。在第一部分TDLa彼此之间配置虚设电极TDD。第二部分TDLb配置于第一检测电极TDL的两端部，并分别在第一方向Dx上延伸。第二部分TDLb沿着显示区域10a与边框区域10b的边界配置。在配置于两端的第二部分TDLb彼此之间配置一个或多个第一部分TDLa，且第一部分TDLa与第二部分TDLb连接。第一部分TDLa主要作为上述互静电电容方式的触摸检测原理中的检测电极E2发挥功能。在第一方向Dx上，与第一部分TDLa重叠的区域是有效检测区域SA，与第二部分TDLb重叠的区域是检测灵敏度低于有效检测区域SA的周边区域SB。
虚设电极TDD通过在金属配线33a、33b的由图26的虚线B所示的部位设置的狭缝SLd而与第一检测电极TDL隔开。虚设电极TDD是不作为触摸检测电极发挥功能的虚设电极。虚设电极TDD分别是在沿着第一方向Dx的方向上具有长边的矩形形状，并在一个第一检测电极TDL中沿第二方向Dy排列有多个。第二部分TDLb也可以包括虚设电极TDD。
虚设电极TDD具有在第一方向Dx上反复连接多个细线片Ud1和细线片Ud2而成的金属配线，该金属配线在第二方向Dy上连接。虚设电极TDD是具有被细线片Ud1和细线片Ud2包围的包围区域mesh2的网眼状。在各细线片Ud1和细线片Ud2的中途设有狭缝SLd。由于设有虚设电极TDD，因此能够减小第一检测电极TDL与驱动电极COML(参照图15)之间的静电电容。另外，在设有虚设电极TDD的部分和设有第一部分TDLa和第二部分TDLb的部分间，光的透射率大致相等，因此能够实现第一检测电极TLD的不可见化。需要注意的是，狭缝SLd也可以设于细线片Ud1与细线片Ud2的交叉部。
如图26所示，边框配线37设于显示区域10a的旁边，并在第二方向Dy上延伸。为此，如图27所示，有时会在设于第一基板21的驱动电极COML与边框配线37之间产生边缘电场Ef。在手指等导体与边框配线37接触或者接近了的情况下，边缘电场Ef被屏蔽，从而使静电电容发生变化。在该静电电容的变化经由边框配线37输出到检测部40时，有时会发生误检测。需要注意的是，在图27中，3条边框配线37并列配置，但也可以根据第一检测电极TDL的数量而配置更多的边框配线37。
在本实施方式中，由于设有第二部分TDLb，因此第二部分TDLb作为屏蔽驱动电极COML与边框配线37之间的边缘电场Ef的屏蔽体发挥功能。为此，能够减小边缘电场Ef而抑制误检测。需要注意的是，第二部分TDLb作为屏蔽体发挥功能，并且还作为检测与第二部分TDLb接触或者接近的手指等的触摸检测电极发挥功能。
在本实施方式中，如图24和图25所示，与第一检测电极TDL的第二部分TDLb重叠地设有第二检测电极23。即，第二检测电极23设于有效检测区域SA的外侧的周边区域SB。即使在设置了第二检测电极23的情况下，也能抑制有效检测区域SA的面积的减小，从而能在抑制触摸检测灵敏度下降的同时检测压力。另外，在检测压力时，对第二部分TDLb供给保护信号Vsgl，从而设于第一检测电极TDL侧的导电体与第二检测电极23之间的电容耦合得到抑制，寄生电容得以降低。
(第四实施方式)
图28是示意性地表示第四实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第一基板的平面图。图29是示意性地表示第四实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的第二基板的平面图。图30是放大示出第四实施方式所涉及的驱动电极和第二检测电极的示意性平面图。
如图28所示，本实施方式的驱动电极COML在沿着显示区域10a的短边的方向上延伸，并在沿着显示区域10a的长边的方向上排列有多个。换句话说，驱动电极COML在沿着扫描信号线GCL(参照图17)的延伸方向的方向上延伸，并在像素信号线SGL(参照图17)的延伸方向上排列有多个。
在本实施方式中，也是第二检测电极23在沿着显示区域10a的长边和短边的方向上排列有多个。在沿着显示区域10a的短边的方向上排列有多个第二检测电极23A，在沿着显示区域10a的长边的方向上排列有多个第二检测电极23B。第二检测电极23A和第二检测电极23B包围显示区域10a的周围而配置。另外，第二检测电极23A和第二检测电极23B包围显示区域10a的至少两边即可。第二检测电极23A和第二检测电极23B分别具有矩形形状。第二检测电极23A沿着一条驱动电极COML排列有多个，第二检测电极23A的长边的长度比驱动电极COML的延伸方向上的长度短。
在图28中，驱动电极驱动器14设于边框区域10b的短边，并配置于显示控制用IC19附近。不限于此，驱动电极驱动器14也可以设置于边框区域10b的长边。
如图29所示，在第二基板31的显示区域10a设有第一检测电极TDL。第一检测电极TDL分别具有多个金属配线33a、33b。多个金属配线33a、33b具有多个弯曲部而形成为锯齿线或者波浪线，并在沿着显示区域10a的长边的方向上延伸。金属配线33a和金属配线33b被设置于图29的虚线C所示的部位的狭缝SLa分离。被狭缝SLa分离的金属配线33a和金属配线33b分别作为一个第一检测电极TDL而发挥功能。
第一检测电极TDL整体在沿着显示区域10a的长边的方向上延伸，并在沿着显示区域10a的短边的方向上排列有多个。第一检测电极TDL在显示区域10a的短边侧的端部连接到边框配线37，并连接到安装于柔性基板71的触摸检测用IC18。
在本实施方式中，也是第二检测电极23A和第二检测电极23B在显示区域10a的周围设有多个，通过各个第二检测电极23A和第二检测电极23B来检测压力，因此能精度良好地检测压力。至少沿着驱动电极COML的延伸方向排列有多个第二检测电极23A，因此能精度良好地检测沿着驱动电极COML的延伸方向的方向上的压力分布。另外，用驱动电极COML和第一检测电极TDL检测输入位置，因此能根据输入位置的信息和压力的信息算出一个部位或者多个部位的输入位置上的压力。
在本实施方式中，也可以是，以与第二检测电极23A、23B重叠的方式配置第一检测电极TDL，并在检测压力时，使第一检测电极TDL作为屏蔽层而发挥功能。如图30所示，第一检测电极TDL包括第一部分TDLa和第二部分TDLb，第一部分TDLa主要作为触摸检测的检测电极发挥功能，第二部分TDLb作为屏蔽边缘电场Ef的屏蔽体发挥功能。第二部分TDLb配置于显示区域10a的短边的旁边，在与第二部分TDLb重叠的位置上设有第二检测电极23A。由此，能在抑制触摸检测灵敏度下降的同时检测压力。
如图30所示，第二检测电极23A、23B经由接触孔H4连接到连接配线38，连接配线38连接到驱动电极扫描部14a。这种情况下，像素信号线SGL(参照图25)也可以兼用作连接配线38。由此，无需新追加连接配线38，能抑制层叠数的增加。
以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限于这样的实施方式。在实施方式中公开的内容终究不过为一个例子，可在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更。在不脱离本发明的宗旨的范围内进行的适当的变更当然也属于本发明的技术范围。
例如，也可以适当变更第二检测电极23的形状、配置。例如，虽然第二检测电极23设置成包围显示区域10a的四边，但也可以是在四边中的任意的边没有设置第二检测电极23的情况。另外，虽然第一检测电极TDL是包括多个金属配线的网格状的配线，但不限于此，也可以与驱动电极COML同样地使用透光性导电材料形成为矩形形状、带状等。虽然触摸面板30基于互静电电容方式的触摸检测的基本原理进行触摸检测，但也可以基于自静电电容方式的触摸检测的基本原理进行触摸检测。
附图标记说明
1带触摸检测功能的显示装置；2像素基板；3对置基板；6液晶层；10带触摸检测功能的显示部；10a显示区域；10b边框区域；11控制部；12栅极驱动器；13源极驱动器；14驱动电极驱动器；20显示面板；21第一基板；22像素电极；23第二检测电极；30触摸面板；31第二基板；33a、33b金属配线；40检测部；48第二检测电极驱动器；100、100A、100B电子设备；101a输入面；101覆盖部件；103壳体；104导电体；107显示装置用壳体；GCL扫描信号线；Pix像素；SPix子像素；SGL像素信号线；TDL第一检测电极；Vcom第一驱动信号；Vd第二驱动信号

Claims (18)

1.一种检测装置，包括：
基板，具有第一面和与所述第一面相反一侧的第二面；
第一电极，设于所述基板的显示区域，用于检测接触或者接近所述基板的所述第一面一侧的物体的位置、或者接触所述基板的所述第一面一侧的物体的压力；
第二电极，沿着所述显示区域的外周的至少一边设有多个；以及
导电体，与所述基板隔开地设于所述基板的所述第二面一侧，用于与所述第二电极之间形成静电电容，
其中，在所述检测装置中设有与所述第一电极相对的第三电极，接触或者接近所述基板的所述第一面一侧的物体的位置基于所述第一电极与所述第三电极之间的静电电容来检测，
所述第三电极被供给具有与供给至所述第二电极的驱动信号同步的波形的信号，
所述第三电极位于与所述第二电极不同的层。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述第一电极在第一方向上延伸，
所述第二电极在沿着所述第一方向的方向上排列有多个。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述第二电极在沿着第一方向的方向上排列有多个，并在与所述第一方向交叉的第二方向上排列有多个，所述第二电极沿着所述显示区域的至少两边而设置。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述第二电极检测物体接触了所述基板的所述第一面一侧时的压力的强度或者压力的一维坐标。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述第一电极在第一方向上延伸并沿第二方向排列，
所述检测装置根据多个的所述第一电极和所述第二电极的检测结果，算出物体接触了所述基板的所述第一面一侧时的压力的二维坐标。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
在所述显示区域的外侧的边框区域设有连接到所述第三电极的边框配线，
所述第三电极包括：
设于所述显示区域的中央部的第一部分；以及
沿着所述显示区域的外周设于所述第一部分与所述边框配线之间的第二部分，
所述第二电极与所述第二部分重叠地配置成比所述第二部分更靠所述导电体一侧。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，
所述检测装置包括屏蔽层，所述屏蔽层与所述第二电极相对、且相对于所述第二电极而言设于与所述导电体相反的一侧。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其中，
所述屏蔽层被供给具有与供给至所述第二电极的驱动信号同步的波形的信号。
9.根据权利要求7所述的检测装置，其中，
所述屏蔽层是所述第三电极的所述第二部分。
10.根据权利要求6所述的检测装置，其中，
所述第二部分包括与所述第一部分电气分离并不感测接触或者接近所述基板的所述第一面一侧的物体的区域。
11.一种显示装置，具有：
权利要求1所述的检测装置；
多个像素电极，与所述第一电极相对、且呈矩阵配置；以及
显示功能层，在所述显示区域内发挥图像显示功能。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第二电极与所述像素电极设置于同层。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第二电极设置于比所述像素电极更靠所述第二面一侧的层。
14.根据权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第二电极设置于与所述第一电极重叠的位置，并与用于向所述像素电极供给像素信号的像素信号线连接。
15.根据权利要求11所述的显示装置，其中，
对所述像素电极供给像素信号并使所述显示功能层执行图像显示功能的显示动作、检测接触或者接近所述第一面一侧的物体的触摸检测动作、以及基于所述第二电极与所述导电体之间的静电电容变化来检测施加到所述基板的压力的压力检测动作分时地进行。
16.根据权利要求11所述的显示装置，其中，
所述第一电极是公共电极。
17.一种电子设备，包括：
权利要求1所述的检测装置；以及
壳体，所述检测装置组装入所述壳体，所述壳体包括所述导电体。
18.一种电子设备，包括：
权利要求11所述的显示装置；以及
壳体，所述显示装置组装入所述壳体，
所述壳体包括所述导电体。
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