CN107664544B - 力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种能够适合地检测力的检测装置。包括：第一电极，与被检测物施加力的输入面相对；第二电极，夹着能够通过力变形的第一层，而与显示部相对；导电体，夹着能够通过力变形的第二层，而与第二电极相对；以及力检测控制部，根据通过力对第一电极和第二电极之间的第一容量付与的第一影响量和通过力对第二电极和导电体之间的第二容量付与的第二影响量，计算表示力的力信号值。

Description

力检测装置
技术领域
本发明涉及能够检测力(力量)的力检测装置。
背景技术
近年来，被称为所谓触摸面板的能够检测外部接近物体的触摸检测装置得到瞩目。触摸面板被安装到液晶显示装置等显示装置上或者与显示装置一体化，而被用作带触摸检测功能的显示装置。此外，带触摸检测功能的显示装置通过在显示装置上显示各种按钮图像等，能够针对触摸面板代替通常的机械式按钮而输入信息。
还使用除了触摸检测以外还能够检测力的力检测装置。
作为关联的技术，在下述的专利文献1中，记载了使用感压传感器的输出特性函数的逆函数，使感压传感器的输出特性直线化的输入装置。
【现有技术文献】
专利文献1：日本特开2015-127657号公报。
发明内容
发明要解决的课题
有根据在触摸面板的输入面侧所设置的第一导体与在触摸面板的背面侧所设置的第二导体之间的静电容量的变化检测力的力检测装置。如果对检测装置的输入面施加力，则触摸面板弯曲，第一导体与第二导体之间的空气层的厚度变薄，第一导体与第二导体之间的距离变短，第一导体与第二导体之间的静电容量增加。力检测装置根据该静电容量的变化，输出力信号值。
但是，仅通过在第一导体与第二导体之间存在空气层，如果对输入面施加强的力，则空气层的厚度达到零，因而检测装置无法检测强的力。因此，考虑在第一导体与第二导体之间，除了空气层以外还设置缓冲层。由此，在对输入面施加了弱的力的情况下，仅空气层的厚度变薄，不形成缓冲层，因而力检测装置能够适合地检测弱的力。此外，在对输入面施加了强的力的情况下，空气层的厚度达到零，缓冲层根据力而弹性变形，因而力检测装置能够适合地检测强的力。
在仅空气层的厚度变薄而不形成缓冲层的力的第一范围内，力和力信号值的关系成为直线状。同样地，在空气层的厚度消失而缓冲层根据力弹性变形的力的第二范围内，力和力信号值的关系也成为直线状。然而，空气层的介电常数和缓冲层的介电常数不同。此外，空气层的厚度针对力的变化的程度和缓冲层的厚度针对力的变化的程度不同。因此，在第一范围和第二范围的交界线中，在力和力信号值的关系中出现拐点。因此，在将第一范围和第二范围合起来的全部范围内，力和力信号值的关系不成为直线状。因此，力检测装置无法适合地检测力。
根据上述理由，期望一种能够适合地检测力的力检测装置。
解决课题的手段
本发明的一个方案的力检测装置包括：第一电极，与被检测物施加力的输入面相对；第二电极，夹着能够通过所述力变形的第一层，而与所述第一电极相对；导电体，夹着能够通过所述力变形的第二层，而与所述第二电极相对；以及力检测控制部，根据通过所述力对所述第一电极与所述第二电极之间的第一容量付与的第一影响量和通过所述力对所述第二电极与所述导电体之间的第二容量付与的第二影响量，计算表示所述力的力信号值。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的框图。
图2是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的触摸检测部以及显示部的构成例的框图。
图3是用于说明互静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物接触或者接近的状态的说明图。
图4是示出互静电容量方式的触摸检测的等价电路的例子的说明图。
图5是示出互静电容量方式的触摸检测的驱动信号以及检测信号的波形的一个例子的图。
图6是用于说明自静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物既没接触也没接近的状态的说明图。
图7是用于说明自静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物接触或者接近的状态的说明图。
图8是示出自静电容量方式的触摸检测的等价电路的例子的说明图。
图9是示出自静电容量方式的触摸检测的驱动信号以及检测信号的波形的一个例子的图。
图10是示出安装有实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的模块的例子的图。
图11是示出带触摸检测功能的显示部的概略剖面构造的剖面图。
图12是示出带触摸检测功能的显示部的像素配置的电路图。
图13是示出带触摸检测功能的显示部的驱动电极以及触摸检测电极的构成例的立体图。
图14是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成例的分解立体图。
图15是示出背光源单元的分解立体图。
图16是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成例的剖面图。
图17是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的触摸检测电极、驱动电极块、中间电极以及电极的立体图。
图18是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的一个例子的剖面图。
图19是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的一个例子的剖面图。
图20是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的其它例子的剖面图。
图21是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的整体构成的一个例子的剖面图。
图22是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的整体构成的其它例子的剖面图。
图23是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。
图24是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。
图25是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。
图26是示出比较例所涉及的对带触摸检测功能的显示装置施加的力和力信号值的关系的图形。
图27是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图。
图28是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图。
图29是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图形。
图30是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部的功能块的图。
图31是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部执行的处理的流程图。
图32是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的动作定时的一个例子的定时图。
图33是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的动作定时的其它例子的定时图。
图34是示出安装有第一变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的模块的例子的图。
图35是示出第一变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的电极以及中间电极的立体图。
图36是示出第二变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的图。
图37是示出第三变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的图。
图38是示出第三变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部的功能块的图。
(符号说明)
1、1A、1B、1C：带触摸检测功能的显示装置；2：像素基板；3：相对基板；6：液晶层；10、10B：带触摸检测功能的显示部；11：显示控制部；12：栅极驱动器；13：源极驱动器；14：驱动电极驱动器；19：COG；20：液晶显示设备；21：TFT基板；22：像素电极；30：触摸检测设备；31：第二绝缘基板；32：彩色滤光片；40：触摸检测控制部；42：触摸检测信号放大部；43：A/D变换部；44：信号处理部；45：坐标抽出部；46：检测定时控制部；47：驱动驱动器；50、50C：力检测控制部；51、51C：电位控制部；52：接触判定部；53、53C：基准容量计算部；54、54C：力施加时容量计算部；55、55C：力信号值计算部；56：存储部；56a：第一常数存储部；56b：第二常数存储部；B、Ba、Bb、Bc、Bd、Be、Bf：驱动电极块；BL：背光源单元；CA：框体；CG：罩部件；COML：驱动电极；CTRL：控制部；DET：电压检测器；DP：显示部；EL：电极；ELC：中间电极；FR：框架；GCL：扫描信号线；HST：主机；IS：输入面；Pix：像素；SE1：触摸检测部；SE2：力检测部；SGL：像素信号线；SPix：子像素；TDL：触摸检测电极；T、T2、T3：柔性印刷基板；Tr：TFT元件。
具体实施方式
参照附图，详细说明具体实施方式(实施方式)。本发明不限定于以下的实施方式记载的内容。此外，在以下记载的构成要素中，包括本领域技术人员可容易地设想的要素、实质上相同的要素。进而，以下记载的构成要素可适宜地组合。此外，公开仅为一个例子，本领域技术人员确保发明的主旨适宜地变更而可容易想到的发明当然包括于本发明的范围内。此外，在附图中，为了使说明变得更明确，相比于实际的方案，有时示意性地表示各部的宽度、厚度、形状等，但仅为一个例子，不限制本发明的解释。此外，在本说明书和各图中，对与关于已出现过的图上述的要素的同样的要素，有时附加同一符号，适宜地省略详细的说明。
(实施方式)
图1是示出本发明的实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的框图。
本实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置1包括触摸检测部SE1、显示部DP、力检测部SE2、以及控制部CTRL。带触摸检测功能的显示装置1内的力检测部SE2以及控制部CTRL是本发明的力检测装置的一个例子。
触摸检测部SE1检测被检测物OBJ向罩部件CG的输入面IS的接触或者接近。具体而言，触摸检测部SE1将与被检测物OBJ在与输入面IS垂直的方向上重叠的区域的接触或者接近对应的信号值，输出到控制部CTRL。
被检测物OBJ既可以是与输入面IS接触而变形的第一种类的物体，也可以是与输入面IS接触而不变形或者相比于第一种类的物体变形相对地少的第二种类的物体。第一种类的物体例示手指，但不限定于此。第二种类的物体例示树脂或者金属的手写笔，但不限定于此。
触摸检测部SE1可检测的被检测物的数量不限定于一个。触摸检测部SE1也可以能够检测两个以上的被检测物。
触摸检测部SE1例示静电容量方式传感器或者电阻膜方式传感器，但不限定于这些。静电容量方式例示互静电容量方式或者自静电容量方式。
显示部DP向输入面IS侧显示图像。显示部DP例示液晶显示装置或者有机电致发光(Electro-Luminescence)显示装置，但不限定于这些。
触摸检测部SE1以及显示部DP也可以是一体化的所谓Incell(嵌入)类型或者混合类型。此外，触摸检测部SE1以及显示部DP也可以是在显示部DP上安装有触摸检测部SE1的所谓Oncell类型。
力检测部SE2检测被检测物OBJ对输入面IS施加的力。具体而言，力检测部SE2将与被检测物OBJ对输入面IS施加的力对应的信号输出到控制部CTRL。
力检测部SE2例示静电容量方式传感器。
控制部CTRL根据从力检测部SE2输出的信号，计算表示力的力信号值。
控制部CTRL包括显示控制部11、触摸检测控制部40、力检测控制部50、以及主机HST。
显示控制部11例示在显示部DP的玻璃基板上安装的IC芯片。触摸检测控制部40例示在与显示部DP的玻璃基板连接的印刷基板(例如柔性印刷基板)上安装的IC芯片。力检测控制部50例示在与显示部DP的玻璃基板连接的印刷基板上安装的IC芯片。主机HST例示CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。显示控制部11、触摸检测控制部40、力检测控制部50以及主机HST协作而控制触摸检测部SE1、显示部DP以及力检测部SE2。
控制部CTRL执行的、用于计算力信号值的处理既可以显示控制部11执行，也可以触摸检测控制部40执行，还可以力检测控制部50执行，还可以主机HST执行，还可以显示控制部11、触摸检测控制部40、力检测控制部50以及主机HST内的两个以上协作而执行。
以下，说明触摸检测部SE1、显示部DP以及力检测部SE2的具体的构成例，但这些构成例是例示，不限定于这些构成例。
1.触摸检测部以及显示部的构成例
图2是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的触摸检测部以及显示部的构成例的框图。图2所示的带触摸检测功能的显示装置1是通过所谓互静电容量方式以及自静电容量方式，进行被检测物OBJ的坐标以及接触面积的检测的装置。
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、显示控制部11、栅极驱动器12、源极驱动器13、源极选择器部13S、驱动电极驱动器14以及触摸检测控制部40。
带触摸检测功能的显示部10是在作为显示元件使用液晶显示元件的液晶显示设备20中内置静电容量型的触摸检测设备30并一体化的、所谓Incell类型的装置。此外，在液晶显示设备20中内置静电容量型的触摸检测设备30并一体化是指，例如，包括对用作液晶显示设备20的基板、电极等的一部分部件和用作触摸检测设备30的基板、电极等的一部分部件进行兼用。
液晶显示设备20与图1的显示部DP对应。触摸检测设备30与图1的触摸检测部SE1对应。
此外，带触摸检测功能的显示部10也可以是在作为显示元件使用液晶显示元件的液晶显示设备20的上方安装有静电容量型的触摸检测设备30的、所谓Oncell类型的装置。在Oncell类型的装置的情况下，既可以在液晶显示设备20的正上设置触摸检测设备30，也可以并非液晶显示设备20的正上而隔着其它层在上方设置触摸检测设备30。
此外，在本构成例中，作为显示部DP采用了液晶显示设备20，但显示部DP也可以是采用了有机EL元件的构成。在该情况下，也可以将形成有机EL元件的阳极以及阴极中的一方作为与后述触摸检测相关的驱动电极COML。
液晶显示设备20是如后所述，依照从栅极驱动器12供给的扫描信号Vscan，逐次依次扫描一个水平行线来进行显示的设备。
显示控制部11是根据从主机HST供给的影像信号Vdisp，针对栅极驱动器12、源极驱动器13、驱动电极驱动器14、以及触摸检测控制部40分别供给控制信号，以使它们相互同步地动作的方式控制的电路。此外，显示控制部11从一个水平行线量的影像信号Vdisp，生成对液晶显示设备20的多个子像素SPix的像素信号Vpix进行时分复用的图像信号Vsig，供给到源极驱动器13。
本公开中的控制部CTRL包括显示控制部11、栅极驱动器12、源极驱动器13、驱动电极驱动器14。
栅极驱动器12具有根据从显示控制部11供给的控制信号，依次选择成为带触摸检测功能的显示部10的显示驱动的对象的一个水平行线的功能。
源极驱动器13是根据从显示控制部11供给的控制信号，对带触摸检测功能的显示部10的各像素Pix(子像素SPix)供给像素信号Vpix的电路。对源极驱动器13，提供例如六比特的R(红)、G(绿)以及B(蓝)的图像信号Vsig。
源极驱动器13从显示控制部11接受图像信号Vsig，供给到源极选择器部13S。此外，源极驱动器13生成为了分离在图像信号Vsig上复用的像素信号Vpix而所需的开关控制信号Vsel，与像素信号Vpix一起供给给源极选择器部13S。源极选择器部13S能够减少源极驱动器13与显示控制部11之间的布线数。源极选择器部13S也可以没有。此外，源极驱动器13的一部分的控制既可以显示控制部11进行，也可以仅配置源极选择器部13S。
驱动电极驱动器14是根据从显示控制部11供给的控制信号，对带触摸检测功能的显示部10的、后述驱动电极COML供给驱动信号Vcom(互静电容量方式的触摸检测用的驱动信号(触摸用驱动信号、以下称为驱动信号)Vcomtm、自静电容量方式的触摸检测用的驱动信号Vcomts2以及作为显示用的电压的显示用驱动电压VcomDC)的电路。
触摸检测控制部40包括在通过自静电容量方式进行触摸检测动作时，用于对后述触摸检测电极TDL供给驱动信号Vcomts1的驱动驱动器47。
触摸检测设备30根据互静电容量方式的触摸检测的基本原理动作，触摸检测电极TDL输出检测信号Vdet1。此外，触摸检测设备30根据自静电容量方式的触摸检测的基本原理动作，触摸检测电极TDL输出检测信号Vdet2。此外，触摸检测设备30根据自静电容量方式的触摸检测的基本原理动作，驱动电极COML输出检测信号Vdet3。
触摸检测设备30即使仅在互静电容量方式下，也能够进行触摸检测。然而，为了适合地抑制附着到输入面IS的水滴等的影响以及为了适合地检测手写笔等，在本构成例中，触摸检测设备30执行互静电容量方式的触摸检测以及自静电容量方式的触摸检测这两方。但是，本发明不限定于执行互静电容量方式的触摸检测以及自静电容量方式的触摸检测这两方的情况。
参照图3至图5，说明本构成例的带触摸检测功能的显示装置1的互静电容量方式的触摸检测的基本原理。
图3是用于说明互静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物接触或者接近的状态的说明图。图4是示出互静电容量方式的触摸检测的等价电路的例子的说明图。图5是示出互静电容量方式的触摸检测的驱动信号以及检测信号的波形的一个例子的图。此外，图4一并地示出检测电路。
例如，如图3所示，容量元件C11具备作为夹着电介体D而相互相对配置的一对电极的、驱动电极E1以及触摸检测电极E2。如图4所示，容量元件C11的一端与交流信号源(驱动信号源)S连接，另一端与电压检测器(触摸检测部)DET连接。电压检测器DET是在例如图2所示的触摸检测信号放大部42中包括的积分电路。
如果从交流信号源S对驱动电极E1(容量元件C11的一端)施加预定的频率(例如几kHz～几百kHz程度)的交流矩形波Sg，则经由与触摸检测电极E2(容量元件C11的另一端)侧连接的电压检测器DET，出现输出波形(检测信号Vdet1)。此外，该交流矩形波Sg是与后述驱动信号Vcomtm相当的波。
在被检测物未接触(或者接近)的状态(非接触状态)下，伴随针对容量元件C11的充放电，流过与容量元件C11的容量值对应的电流I0。如图5所示，电压检测器DET将与交流矩形波Sg对应的电流I0的变动变换为电压的变动(实线的波形V0)。
另一方面，在被检测物接触(或者接近)的状态(接触状态)下，如图3所示，通过由手指形成的静电容量C12与触摸检测电极E2相接或者处于附近，处于驱动电极E1以及触摸检测电极E2之间的边缘量的静电容量被遮蔽，作为容量值比容量元件C11的容量值小的容量元件C11’发挥作用。此外，如果在图4所示的等价电路中观察，则在容量元件C11’中流过电流I1。
如图5所示，电压检测器DET将与交流矩形波Sg对应的电流I1的变动变换为电压的变动(虚线的波形V1)。在该情况下，波形V1相比于上述波形V0，振幅更小。由此，波形V0和波形V1的电压差分的绝对值|ΔV|根据被检测物的影响而变化。此外，电压检测器DET为了高精度地检测波形V0和波形V1的电压差分的绝对值|ΔV|，优选成为通过电路内的开关，与交流矩形波Sg的频率符合地，设置有对容量器的充放电进行复位的期间Res的动作。
如果再次参照图2，则触摸检测设备30依照从驱动电极驱动器14供给的驱动信号Vcomtm，逐个检测块依次扫描来输出检测信号Vdet1。
接下来，参照图6至图9，说明本构成例的带触摸检测功能的显示装置1的自静电容量方式的触摸检测的基本原理。
图6是用于说明自静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物既没接触也没接近的状态的说明图。图7是用于说明自静电容量方式的触摸检测的基本原理的、示出被检测物接触或者接近的状态的说明图。图8是示出自静电容量方式的触摸检测的等价电路的例子的说明图。图9是示出自静电容量方式的触摸检测的驱动信号以及检测信号的波形的一个例子的图。
图6左图示出在被检测物既没接触也没接近的状态下，通过开关SW11连接电源Vdd和检测电极E1，未通过开关SW12将检测电极E1连接到容量器Cc的状态。在该状态下，检测电极E1具有的容量Cx1被充电。图6右图示出通过开关SW11，电源Vdd和检测电极E1的连接成为OFF，通过开关SW12，连接了检测电极E1和容量器Ccr的状态。在该状态下，容量Cx1的电荷经由容量器Ccr被放电。
图7左图示出在被检测物接触或者接近的状态下，通过开关SW11连接电源Vdd和检测电极E1，未通过开关SW12将检测电极E1连接到容量器Cc的状态。在该状态下，除了检测电极E1具有的容量Cx1以外，通过接近检测电极E1的被检测物而产生的容量Cx2也被充电。图7右图示出通过开关SW11，电源Vdd和检测电极E1成为OFF，通过开关SW12连接了检测电极E1和容量器Ccr的状态。在该状态下，容量Cx1的电荷和容量Cx2的电荷经由容量器Ccr被放电。
在此，相对图6右图所示的放电时(被检测物未接触或者接近的状态)的容量器Ccr的电压变化特性，图7右图所示的放电时(被检测物接触或者接近的状态)的容量器Ccr的电压变化特性由于存在容量Cx2而明确地不同。因此，在自静电容量方式中，利用容量器Ccr的电压变化特性根据有无容量Cx2而不同，判定有无被检测物的接触或者接近。
具体而言，对检测电极E1施加预定的频率(例如几kHz～几百kHz程度)的交流矩形波Sg(参照图9)。图8所示的电压检测器DET将与交流矩形波Sg对应的电流的变动变换为电压的变动(波形V3、V4)。电压检测器DET是在例如图2所示的触摸检测信号放大部42中包括的积分电路。
如上所述，检测电极E1成为能够用开关SW11以及开关SW12切离的构成。在图9中，在时刻T01的定时，交流矩形波Sg上升到与电压V0相当的电压电平。此时，开关SW11成为ON，开关SW12成为OFF。因此，检测电极E1的电压也上升到电压V0。
接下来，在时刻T11的定时之前，使开关SW11成为OFF。此时，检测电极E1是浮置状态，但通过对检测电极E1的容量Cx1(参照图6)、或者检测电极E1的容量Cx1加上被检测物的接触或者接近所形成的容量Cx2的容量(Cx1+Cx2、参照图7)，检测电极E1的电位维持V0。进而，在时刻T11的定时之前使开关SW13成为ON，在经过预定的时间之后成为OFF，使电压检测器DET复位。通过该复位动作，电压检测器DET的输出电压(检测信号)Vdet成为与基准电压Vref大致相等的电压。
接下来，如果在时刻T11的定时使开关SW12成为ON，则电压检测器DET的反转输入部成为检测电极E1的电压V0。之后，依照检测电极E1的容量Cx1(或者Cx1+Cx2)和电压检测器DET内的容量C5的时间常数，电压检测器DET的反转输入部降低至基准电压Vref。此时，在检测电极E1的容量Cx1(或者Cx1+Cx2)中所积蓄的电荷移送到电压检测器DET内的容量C5，因而电压检测器DET的输出电压(检测信号)Vdet2以及Vdet3上升。
电压检测器DET的输出电压Vdet2在被检测物未接近检测电极E1时，成为实线所示的波形V3，成为Vdet2＝Cx1×V0/C5。同样地，电压检测器DET的输出电压Vdet3在被检测物未接近检测电极E1时，成为实线所示的波形V3，成为Vdet3＝Cx1×V0/C5。
电压检测器DET的输出电压Vdet2在附加了被检测物的影响所形成的容量时，成为虚线所示的波形V4，成为Vdet2＝(Cx1+Cx2)×V0/C5。同样地，电压检测器DET的输出电压Vdet3在附加了被检测物的影响所形成的容量时，成为虚线所示的波形V4，成为Vdet3＝(Cx1+Cx2)×V0/C5。
之后，通过在检测电极E1的容量Cx1(或者Cx1+Cx2)的电荷充分移动到容量C5之后的时刻T31的定时，使开关SW12成为OFF，使开关SW11以及开关SW13成为ON，使检测电极E1的电位成为与交流矩形波Sg相同的电位的低电平，并且使电压检测器DET复位。此外，此时，使开关SW11成为ON的定时只要是在使开关SW12成为OFF之后且时刻T02以前，则可以是任意的定时。此外，使电压检测器DET复位的定时只要是在使开关SW12成为OFF之后且时刻T12以前，则可以是任意的定时。
以预定的频率(例如几kHz～几百kHz程度)，反复以上的动作。能够根据波形V3和波形V4的差分的绝对值|ΔV|，检测有无被检测物(有无触摸)。此外，检测电极E1的电位如图9所示，在被检测物未接近时成为V1的波形，在被附加被检测物的影响所形成的容量Cx2时，成为V2的波形。还能够通过测定波形V1和波形V2分别降低至预定的阈值电压VTH的时间，测定有无外部接近物体(有无触摸)。
在本构成例中，在触摸检测设备30中，依照从图2所示的驱动驱动器47供给的驱动信号Vcomts1，对触摸检测电极TDL分别供给电荷，通过自静电容量方式进行触摸检测，触摸检测电极TDL输出检测信号Vdet2。此外，触摸检测设备30依照从图2所示的驱动电极驱动器14供给的驱动信号Vcomts2，对驱动电极COML分别供给电荷，通过自静电容量方式进行触摸检测，驱动电极COML输出检测信号Vdet3。
如果再次参照图2，则触摸检测控制部40是根据从显示控制部11供给的控制信号、和从带触摸检测功能的显示部10的触摸检测设备30供给的检测信号Vdet1、Vdet2以及Vdet3，检测有无针对触摸检测设备30的触摸(上述接触状态)，在有触摸的情况下求出触摸检测区域中的其坐标以及接触面积等的电路。
触摸检测控制部40包括触摸检测信号放大部42、A/D变换部43、信号处理部44、坐标抽出部45、以及检测定时控制部46。
在互静电容量方式的触摸检测时，触摸检测设备30从多个后述触摸检测电极TDL，经由图4所示的电压检测器DET，输出检测信号Vdet1，供给到触摸检测控制部40的触摸检测信号放大部42。
在自静电容量方式的触摸检测时，触摸检测设备30从多个后述触摸检测电极TDL，经由图8所示的电压检测器DET，输出检测信号Vdet2，供给到触摸检测控制部40的触摸检测信号放大部42。此外，在自静电容量方式的触摸检测时，触摸检测设备30从多个后述驱动电极COML，经由图8所示的电压检测器DET，输出检测信号Vdet3，供给到触摸检测控制部40的触摸检测信号放大部42。
触摸检测信号放大部42对从触摸检测设备30供给的检测信号Vdet1、Vdet2以及Vdet3进行放大。通过触摸检测信号放大部42放大的触摸检测信号被供给到A/D变换部43。触摸检测信号放大部42也可以具备去除在检测信号Vdet1、Vdet2以及Vdet3中包括的高的频率分量(噪声分量)，取出触摸分量并分别输出的低通模拟滤波器。此外，触摸检测控制部40也可以不具有触摸检测信号放大部42。即，来自触摸检测设备30的检测信号Vdet1、Vdet2以及Vdet3也可以供给到A/D变换部43。
A/D变换部43是在与驱动信号Vcomtm、Vcomts1以及Vcomts2同步的定时，对从触摸检测信号放大部42输出的模拟信号分别进行采样而变换为数字信号的电路。
信号处理部44具备降低在A/D变换部43的输出信号中包括的、对驱动信号Vcomtm、Vcomts1以及Vcomts2进行采样的频率以外的频率分量(噪声分量)的数字滤波器。
信号处理部44是根据A/D变换部43的输出信号，检测有无针对触摸检测设备30的触摸的逻辑电路。信号处理部44进行仅取出手指所形成的差分的信号的处理。该手指所形成的差分的信号是上述波形V0和波形V1的差分的绝对值|ΔV|。
信号处理部44也可以进行使每一个检测块的绝对值|ΔV|平均化的运算，求出绝对值|ΔV|的平均值。由此，信号处理部44能够降低噪声所致的影响。
信号处理部44将所检测到的手指所形成的差分的信号与预定的阈值电压Vth进行比较，如果所检测到的差分的信号是阈值电压Vth以上，则判断为外部接近物体的非接触状态。
另一方面，信号处理部44将所检测到的差分的信号与预定的阈值电压Vth进行比较，如果所检测到的差分的信号小于阈值电压Vth，则判断为外部接近物体的接触状态。这样，触摸检测控制部40能够进行触摸检测。
坐标抽出部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。检测定时控制部46以使A/D变换部43、信号处理部44、以及坐标抽出部45同步地动作的方式控制。坐标抽出部45将触摸面板坐标作为信号Vout输出。
图10是示出安装有实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的模块的例子的图。带触摸检测功能的显示装置1具备第一基板(例如像素基板2)、和印刷基板(例如柔性印刷基板)T。
像素基板2具有第一绝缘基板(例如TFT基板21)。此外，TFT基板21例如是玻璃基板或者膜基板。此外，在TFT基板21上，安装有驱动IC芯片(例如COG(Chip On Glass，晶玻接装)19)。此外，在像素基板2(TFT基板21)上，形成有液晶显示设备20的显示区域Ad和边框Gd。
COG19是安装于TFT基板21的作为驱动器的IC芯片，是内置有图2所示的显示控制部11等显示动作所需的各电路的控制装置。
在本构成例中，源极驱动器13以及源极选择器部13S形成于TFT基板21上。源极驱动器13以及源极选择器部13S也可以内置于COG19。
作为驱动电极驱动器14的一部分的、驱动电极扫描部14A以及14B形成于TFT基板21上。
栅极驱动器12作为栅极驱动器12A以及12B，形成于TFT基板21上。
带触摸检测功能的显示装置1也可以在COG19中内置驱动电极扫描部14A以及14B、栅极驱动器12等电路。此外，COG19仅为安装的一方式而不限于此。例如，也可以将具有与COG19同样的功能的构成作为COF(Chip On Film(覆晶薄膜)或者Chip On Flexible(覆晶柔性板))安装到柔性印刷基板T上。
如图10所示，在相对TFT基板21的表面的垂直方向上，驱动电极COML的驱动电极块B、和触摸检测电极TDL被形成为立体交叉。
此外，驱动电极COML被分割为在一个方向上延伸的多个条纹状的电极图案。在进行触摸检测动作时，对各电极图案，通过驱动电极驱动器14依次供给驱动信号VcomAC。同时被供给驱动信号VcomAC的、驱动电极COML的多个条纹状的电极图案是图10所示的驱动电极块B。
驱动电极块B(驱动电极COML)形成于与带触摸检测功能的显示部10的短边平行的方向。后述触摸检测电极TDL形成于与驱动电极块B的延伸方向交叉的方向，例如，形成于与带触摸检测功能的显示部10的长边平行的方向。
触摸检测电极TDL被连接到在与带触摸检测功能的显示部10的短边侧连接的柔性印刷基板T上安装的触摸IC49。触摸IC49是安装于柔性印刷基板T上的作为驱动器的IC芯片，是内置有图2所示的触摸检测控制部40等触摸动作所需的各电路的控制装置。这样，触摸IC49安装于柔性印刷基板T上，与并列设置的多个触摸检测电极TDL的各个连接。柔性印刷基板T是端子即可，不限于基板。在该情况下，触摸IC49设置于模块的外部。此外，触摸IC49不限于配置于柔性印刷基板T上的情况，也可以配置于TFT基板21或者第二绝缘基板31上。
在本构成例中，触摸IC49是作为触摸检测控制部40发挥功能的控制装置，但触摸检测控制部40的一部分的功能也可以设置为其它MPU的功能。
具体而言，能够设置为作为触摸驱动器的IC芯片的功能的A/D变换、噪声去除等各种功能中的一部分的功能(例如噪声去除等)也可以用与作为触摸驱动器的IC芯片独立地设置的MPU等电路实施。此外，在使作为驱动器的IC芯片成为一个(单芯片构成)的情况等下，例如，也可以经由柔性印刷基板T等布线，将检测信号传送到阵列基板上的作为触摸驱动器的IC芯片。
在TFT基板21上的显示区域Ad的附近处，使用TFT元件形成有源极选择器部13S。在显示区域Ad中，按照矩阵状(行列状)配置有多个后述像素Pix。边框Gd是在从垂直的方向观察TFT基板21的表面时未配置像素Pix的区域。栅极驱动器12、和驱动电极驱动器14中的驱动电极扫描部14A以及14B配置于边框Gd。
栅极驱动器12例如具备栅极驱动器12A以及12B，在TFT基板21上使用TFT元件而形成。栅极驱动器12A以及12B能够夹着矩阵状地配置有后述子像素SPix(像素)的显示区域Ad而从两侧驱动。此外，扫描线排列于栅极驱动器12A与栅极驱动器12B之间。因此，扫描线被设置成在相对TFT基板21的表面的垂直方向上，在与驱动电极COML的延伸方向平行的方向上延伸。
在本构成例中，作为栅极驱动器12，设置有栅极驱动器12A以及12B这两个电路，但其是栅极驱动器12的具体的构成的一个例子而不限于此。例如，栅极驱动器12也可以是仅在扫描线的一方端中设置的一个电路。
驱动电极驱动器14例如具备驱动电极扫描部14A以及14B，在TFT基板21上使用TFT元件而形成。驱动电极扫描部14A以及14B从COG19接受显示用驱动电压VcomDC的供给，并且接受驱动信号Vcomtm以及Vcomts2的供给。驱动电极扫描部14A以及14B能够从两侧驱动并列设置的多个驱动电极块B的各个。
在本构成例中，作为驱动电极驱动器14，设置有驱动电极扫描部14A以及14B这两个电路，但其是驱动电极驱动器14的具体的构成的一个例子而不限于此。例如，驱动电极驱动器14也可以是仅在驱动电极块B的一方端中设置的一个电路。
带触摸检测功能的显示装置1从带触摸检测功能的显示部10的短边侧输出上述检测信号Vdet1、Vdet2以及Vdet3。由此，在带触摸检测功能的显示装置1中，经由作为端子部的柔性印刷基板T连接到触摸检测控制部40时的布线的盘绕变得容易。
图11是示出带触摸检测功能的显示部的概略剖面构造的剖面图。图12是示出带触摸检测功能的显示部的像素配置的电路图。带触摸检测功能的显示部10包括像素基板2、在与该像素基板2的表面垂直的方向上相对地配置的第二基板(例如相对基板3)、以及在像素基板2与相对基板3之间插入设置的显示功能层(例如液晶层6)。
像素基板2包括作为电路基板的TFT基板21、在该TFT基板21上按照行列状配设的多个像素电极22、在TFT基板21及像素电极22之间形成的多个驱动电极COML、以及使像素电极22和驱动电极COML绝缘的绝缘层24。
在TFT基板21中，形成有图12所示的、各子像素SPix的薄膜晶体管(TFT：Thin FilmTransistor)元件Tr、图12所示的、对各像素电极22供给像素信号Vpix的像素信号线SGL、图12所示的、驱动各TFT元件Tr的扫描信号线GCL等布线。像素信号线SGL在与TFT基板21的表面平行的平面上延伸，将用于显示图像的像素信号Vpix供给到子像素SPix。此外，子像素SPix是指用像素信号Vpix控制的构成单位。此外，子像素SPix是由像素信号线SGL和扫描信号线GCL包围的区域，表示通过TFT元件Tr控制的构成单位。
如图12所示，液晶显示设备20具有行列状地配置的多个子像素SPix。子像素SPix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，在该例子中，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的源极或者漏极的一方与像素信号线SGL结合，栅极与扫描信号线GCL结合，源极或者漏极的另一方与液晶元件LC的一端结合。例如，液晶元件LC的一端与TFT元件Tr的漏极结合，另一端与驱动电极COML结合。此外，在图11中，针对TFT基板21，按照像素电极22、绝缘层24、驱动电极COML的顺序层叠，但不限于此。针对TFT基板21，既可以按照驱动电极COML、绝缘层24、像素电极22的顺序层叠，也可以将驱动电极COML和像素电极22隔着绝缘层24形成于同一层。
子像素SPix通过扫描信号线GCL，与属于液晶显示设备20的相同的行的其它子像素SPix相互结合。扫描信号线GCL与栅极驱动器12结合，从栅极驱动器12被供给扫描信号Vscan。
此外，子像素SPix通过像素信号线SGL，与属于液晶显示设备20的相同的列的其它子像素SPix相互结合。像素信号线SGL与源极驱动器13结合，从源极驱动器13被供给像素信号Vpix。
进而，子像素SPix通过驱动电极COML，与属于液晶显示设备20的相同的行的其它子像素SPix相互结合。驱动电极COML与驱动电极驱动器14结合，从驱动电极驱动器14被供给驱动信号Vcom。即，在该例子中，属于相同的一行的多个子像素SPix共享一根驱动电极COML。
本构成例的驱动电极COML所延伸的方向与扫描信号线GCL所延伸的方向平行。驱动电极COML所延伸的方向不限于此。例如，驱动电极COML所延伸的方向也可以是与像素信号线SGL所延伸的方向平行的方向。此外，触摸检测电极TDL所延伸的方向不限于像素信号线SGL所延伸的方向。触摸检测电极TDL所延伸的方向也可以是与扫描信号线GCL所延伸的方向平行的方向。
图2所示的栅极驱动器12通过将扫描信号Vscan经由图12所示的扫描信号线GCL施加到像素Pix的TFT元件Tr的栅极，将在液晶显示设备20中行列状地形成的子像素SPix中的一行(一个水平行线)依次选择为显示驱动的对象。
图2所示的源极驱动器13将像素信号Vpix，经由图12所示的像素信号线SGL，分别供给给构成通过栅极驱动器12依次选择的一个水平行线的各子像素SPix。此外，在这些子像素SPix中，根据所供给的像素信号Vpix，进行一个水平行线的显示。
图2所示的驱动电极驱动器14施加驱动信号Vcom，针对由预定的根数的驱动电极COML构成的每个块，驱动驱动电极COML。
如上所述，在液晶显示设备20中，通过以使栅极驱动器12时分复用地依次扫描扫描信号线GCL的方式驱动，被依次选择一个水平行线。此外，在液晶显示设备20中，通过源极驱动器13针对属于一个水平行线的子像素SPix供给像素信号Vpix，逐个水平行线进行显示。在进行该显示动作时，驱动电极驱动器14针对包括与该一个水平行线对应的驱动电极COML的块，施加驱动信号Vcom。
液晶层6根据电场的状态对通过此处的光进行调制。在驱动电极COML的驱动时，与对像素电极22供给的像素信号Vpix对应的电压被施加到液晶层6，产生电场，从而构成液晶层6的液晶呈现与电场对应的取向，而对通过液晶层6的光进行调制。
这样，像素电极22以及驱动电极COML作为使液晶层6产生电场的一对电极发挥功能。即，液晶显示设备20作为根据对一对电极提供的电荷而显示输出内容变化的显示部DP发挥功能。在此，像素电极22至少针对每个像素Pix或者子像素SPix配置，驱动电极COML至少针对多个像素Pix或者子像素SPix的每一个配置。
在本构成例中，作为液晶显示设备20，例如，使用包括FFS(周边场开关)的IPS(平面开关)等使用横电场模式的液晶的液晶显示设备。此外，也可以在图11所示的液晶层6与像素基板2之间、以及液晶层6与相对基板3之间，分别配设有取向膜。
液晶显示设备20具有与横电场模式对应的构成，但也可以具有与其它显示模式对应的构成。例如，液晶显示设备20也可以具有与TN(Twisted Nematic，扭曲向列)模式、OCB(Optically Compensated Bend，光学补偿弯曲)模式、VA(Vertical Aligned，垂直校准)模式等主要利用在基板主面之间产生的纵电场的模式对应的构成。在利用纵电场的显示模式中，能够应用在例如像素基板2中具备像素电极22，在相对基板3中具备驱动电极COML的构成。
相对基板3包括第二绝缘基板31、和形成于该第二绝缘基板31的一方的面的彩色滤光片32。在第二绝缘基板31的另一方的面上，形成有作为触摸检测设备30的检测电极的触摸检测电极TDL，进而，在该触摸检测电极TDL上，配设有偏振片35。
此外，彩色滤光片32的安装方式也可以是在作为阵列基板的像素基板2上形成有彩色滤光片32的所谓阵列彩色滤光片(COA：Color-filter On Array)方式。
图11所示的彩色滤光片32周期性地配置有例如着色为红(R)、绿(G)以及蓝(B)这三色的彩色滤光片的颜色区域，对各子像素SPix对应起来R、G以及B这三色的颜色区域32R、32G以及32B，将颜色区域32R、32G以及32B作为一组而构成像素Pix。
像素Pix沿着与扫描信号线GCL平行的方向以及与像素信号线SGL平行的方向按照行列状配置，形成后述显示区域Ad。彩色滤光片32在与TFT基板21垂直的方向上，与液晶层6相对。这样，子像素SPix能够进行单色的颜色显示。
此外，彩色滤光片32只要着色成不同的颜色，则也可以是其它颜色的组合。此外，彩色滤光片32也可以没有。这样，也可以有不存在彩色滤光片32的区域、即不着色的子像素SPix。此外，像素Pix具有的子像素SPix也可以是四个以上。
图13是示出带触摸检测功能的显示部的驱动电极以及触摸检测电极的构成例的立体图。本构成例所涉及的驱动电极COML作为液晶显示设备20的驱动电极发挥功能，并且还作为触摸检测设备30的驱动电极发挥功能。
驱动电极COML在相对TFT基板21的表面的垂直方向上，与像素电极22相对。触摸检测设备30由在像素基板2中所设置的驱动电极COML、和在相对基板3中所设置的触摸检测电极TDL构成。
触摸检测电极TDL由在与驱动电极COML的电极图案的延伸方向交叉的方向上延伸的条纹状的电极图案构成。此外，触摸检测电极TDL在相对TFT基板21的表面的垂直的方向上，与驱动电极COML相对。触摸检测电极TDL的各电极图案与触摸检测控制部40的触摸检测信号放大部42的输入侧分别连接。
驱动电极COML和触摸检测电极TDL相互交叉的电极图案在其交叉部分中产生静电容量。在触摸检测设备30中，通过驱动电极驱动器14针对驱动电极COML施加驱动信号Vcomtm，从触摸检测电极TDL输出检测信号Vdet1，进行触摸检测。
即，驱动电极COML与图3至图5所示的互静电容量方式的触摸检测的基本原理中的驱动电极E1对应，触摸检测电极TDL与触摸检测电极E2对应。此外，触摸检测设备30依照该基本原理检测触摸。
这样，触摸检测设备30具有与像素电极22或者驱动电极COML中的某一方的电极(例如驱动电极COML)形成互静电容量的触摸检测电极TDL，根据互静电容量的变化进行触摸检测。
驱动电极COML和触摸检测电极TDL相互交叉的电极图案矩阵状地构成互静电容量式触摸传感器。因此，触摸检测控制部40通过在触摸检测设备30的输入面IS整体进行扫描，还能够进行产生被检测物OBJ的接触或者接近的位置以及接触面积的检测。
即，在触摸检测设备30中，在进行触摸检测动作时，驱动电极驱动器14以时分复用地依次扫描图10所示的驱动电极块B的方式驱动。由此，在扫描方向Scan上，依次选择驱动电极COML的驱动电极块B(一个检测块)。此外，触摸检测设备30从触摸检测电极TDL输出检测信号Vdet1。这样触摸检测设备30进行一个检测块的触摸检测。
检测块和显示输出中的行线数的关系任意，但在本实施方式中，与两个行线量的显示区域Ad对应的触摸检测区域成为一个检测块。换言之，检测块、和相对的像素电极、扫描信号线、或者、像素信号线中的某一个的关系任意，但在本实施方式中，两个像素电极或者两个扫描信号线、和一个驱动电极COML相对。
此外，触摸检测电极TDL或者驱动电极COML(驱动电极块B)不限于条纹状地分割为多个的形状。例如，触摸检测电极TDL或者驱动电极COML(驱动电极块B)也可以是梳齿形状。或者，触摸检测电极TDL或者驱动电极COML(驱动电极块B)被分割为多个即可，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。
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时分割地进行触摸检测动作(触摸检测期间)和显示动作(显示动作期间)。触摸检测动作和显示动作可以任意地分开进行。
2.力检测部的构成例
图14是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成例的分解立体图。如图14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、照射带触摸检测功能的显示部10的照明部(例如背光源单元BL)、电极SUS、控制带触摸检测功能的显示部10及背光源单元BL的主机HST、框体CA、以及罩部件CG。
带触摸检测功能的显示部10具有与用相互正交的作为第一方向的X方向和作为第二方向的Y方向规定的X-Y平面平行的平面。在本构成例中，作为第一方向的X方向以及作为第二方向的Y方向相互正交，但也可以以90°以外的角度交叉。作为第三方向的Z方向与作为第一方向的X方向以及作为第二方向的Y方向的各个相互正交。作为第三方向的Z方向是带触摸检测功能的显示部10的厚度方向。
框体CA具有在上部有开口的箱形状，收容有带触摸检测功能的显示部10、背光源单元BL以及主机HST。框体CA可能有用金属等导电体形成的情况、用树脂形成而使其表面层成为金属材料等导电体的情况。
罩部件CG使框体CA的开口闭塞，覆盖带触摸检测功能的显示部10、背光源单元BL以及主机HST。
在X-Y俯视时，罩部件CG的尺寸大于第二基板的尺寸、第一基板的尺寸。罩部件CG例示玻璃基板或者树脂基板等具有光透射性的基板。在罩部件CG是玻璃基板的情况下，罩部件CG有被称为罩玻璃的情况。
在作为第三方向的Z方向上，带触摸检测功能的显示部10、背光源单元BL以及电极SUS位于框体CA的底面与罩部件CG之间，背光源单元BL以及电极SUS位于框体CA与带触摸检测功能的显示部10之间。背光源单元BL以及电极SUS能够与带触摸检测功能的显示部10隔开间隔而配置。此外，背光源单元BL以及电极SUS能够在框体CA中隔开间隔而配置。
力检测部SE2检测力的力检测区域也可以与显示区域Ad相同。
图15是示出背光源单元的分解立体图。背光源单元BL具有导光体LG、光源LS、光反射体RS、光扩散片DI、亮度提高膜BEF以及框架FR。背光源单元BL具有与带触摸检测功能的显示部10对应的形状以及尺寸。
导光体LG配置于带触摸检测功能的显示部10与框体CA之间。在本构成例中，导光体LG形成为扁平的矩形形状。光源LS向导光体LG射出光。在本构成例中，光源LS利用发光二极管(LED)，相对配置于导光体LG的一侧面。
光反射体RS配置于导光体LG与框体CA之间。光反射体RS使从导光体LG向与带触摸检测功能的显示部10相反的方向输出的光反射，射出到带触摸检测功能的显示部10侧。光反射体RS通过减少光的损失，能够提高显示图像的亮度水平。在本构成例中，光反射体RS形成为矩形的薄片状。在X-Y平面中，光反射体RS的面积与导光体LG的面积大致相同。例如，光反射体RS也可以具有使用聚酯系树脂的多层膜构造。
光扩散片DI配置于导光体LG与带触摸检测功能的显示部10之间。光扩散片DI使从导光体LG侧入射的光扩散而射出到带触摸检测功能的显示部10。即，透射光扩散片DI的光被扩散，因而光扩散片DI能够抑制背光源单元BL的射出光的X-Y平面中的亮度不均。在本构成例中，光扩散片DI形成为矩形的片状。在X-Y平面中，光扩散片DI的面积与导光体LG的面积大致相同。
亮度提高膜BEF配置于光扩散片DI与带触摸检测功能的显示部10之间。亮度提高膜BEF具有使背光源单元BL的射出光的亮度水平提高的作用。在本构成例中，亮度提高膜BEF形成为矩形的膜状。在X-Y平面中，亮度提高膜BEF的面积与导光体LG的面积大致相同。
框架FR被用于背光源单元BL的模块化。在框架FR上，安装导光体LG、光源LS、光反射体RS、光扩散片DI以及亮度提高膜BEF。由此，导光体LG和光源LS的相对的位置被固定。
在本构成例中，框架FR形成为矩形框状。在X-Y平面中，框架FR整体地包围导光体LG以及光源LS的集合体。在框架FR上，形成有与光源LS连接的柔性印刷基板T所通过的通口FRP。框架FR可能有由金属等导电材料形成的情况。
此外，X-Y平面中的框架FR的形状能够实现各种变形，是不会妨碍带触摸检测功能的显示部10的照明的形状即可。例如，X-Y平面中的框架FR的形状例示与导光体LG的相邻的两边相对的L字状、与导光体LG的相邻的三边相对的Π字状或者与导光体LG的相对的两边相对的II字状。
在此，在图15中例示性地示出背光源单元BL，但作为背光源单元BL，能够应用各种方式。例如，也可以去掉光反射体RS、光扩散片DI以及亮度提高膜BEF的至少一部分来形成背光源单元BL。或者，也可以附加在图15中未示出的光学部件来形成背光源单元BL。背光源单元BL构成为向带触摸检测功能的显示部10放出光。
图16是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成例的剖面图。如图16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、COG19、罩部件CG、第一光学元件OD1、第二光学元件OD2、触摸IC49、背光源单元BL、第一印刷基板、第二印刷基板及第三印刷基板(例如柔性印刷基板T、T2及T3)、缓冲层CUS、以及电极SUS。
在带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间，设置有空气层(气隙)AG。
COG19安装于带触摸检测功能的显示部10的像素基板2上。柔性印刷基板T2与像素基板2连接。连接器CO1以及连接器CO2安装于柔性印刷基板T2上。柔性印刷基板T2经由连接器CO1与主机HST连接。
柔性印刷基板T连接触摸检测电极TDL与连接器CO2之间。COG19经由柔性印刷基板T2、连接器CO2以及柔性印刷基板T，与触摸IC49连接。如果例示性地表示触摸IC49的配置，则触摸IC49能够安装于柔性印刷基板T、T2、T3、以及相对基板3内的任一个基板上、或者分割安装到任两个以上的基板上。
柔性印刷基板T3连接光源LS与柔性印刷基板T2之间。主机HST经由连接器CO1以及柔性印刷基板T3与光源LS连接，对光源LS供给电力，控制光源LS的驱动。此外，光源LS也可以经由柔性印刷基板T3以及柔性印刷基板T2与COG19连接，通过COG19控制光源LS。换言之，也可以在显示控制部11中，包括控制光源的光源控制部。
柔性印刷基板T3延伸至背光源单元BL的背面侧(与Z方向相反的方向的一侧)，覆盖背光源单元BL的背面侧，而形成中间电极ELC。中间电极ELC形成于与显示区域Ad对应的位置。中间电极ELC也可以成为与显示区域Ad相同的形状并且相同的尺寸。
在柔性印刷基板T3与电极SUS之间，设置有缓冲层CUS。缓冲层CUS是绝缘体，例示聚氨酯。
在对输入面IS施加了弱的力的情况下，仅空气层AG的厚度变薄，缓冲层CUS不变形，因而带触摸检测功能的显示装置1能够适合地检测弱的力。此外，在对输入面IS施加了强的力的情况下，空气层AG的厚度达到零，缓冲层CUS根据力而弹性变形，因而带触摸检测功能的显示装置1能够适合地检测强的力。
中间电极ELC经由柔性印刷基板T3、连接器CO2以及柔性印刷基板T，与触摸IC49连接。中间电极ELC通过触摸IC49，成为基准电位(例如接地电位)或者高阻抗，或者被供给与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号。此外，中间电极ELC也可以通过COG19或者主机HST，成为基准电位或者高阻抗，或者被供给与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号。在本公开中，“同相”是指同相或实质上同相。此外，在本公开中，“同振幅”是指同振幅或实质上同振幅。
在电极SUS与柔性印刷基板T3之间，设置有导电带101，电极SUS经由导电带101、柔性印刷基板T3、连接器CO2以及柔性印刷基板T，与COG19、触摸IC49或者主机HST连接。电极SUS通过COG19、触摸IC49或者主机HST，成为基准电位。此外，电极SUS也可以经由柔性印刷基板T3以外的部件，成为基准电位。
连接主机HST、带触摸检测功能的显示部10、触摸检测电极TDL、光源LS、中间电极ELC以及电极SUS的单元能够进行各种变形。
例如，也可以代替上述独立的三个柔性印刷基板T、T2以及T3和连接器CO1以及CO2，利用一个柔性印刷基板。在该情况下，能够将一个柔性印刷基板连接到主机HST，将柔性印刷基板的第一分支部连接到带触摸检测功能的显示部10，将柔性印刷基板的第二分支部连接到触摸检测电极TDL，将柔性印刷基板的第三分支部连接到光源LS、中间电极ELC以及电极SUS。此外，柔性印刷基板之间、或者、柔性印刷基板和主机HST或者基板既可以经由如连接器CO1以及连接器CO2的连接器连接，也可以代替连接器而用焊锡等连接。
主机HST、COG19以及触摸IC49作为控制具有带触摸检测功能的显示部10的驱动电极COML和触摸检测电极TDL的触摸检测部SE1的控制部CTRL发挥功能。
此外，主机HST、COG19以及触摸IC49作为控制具有带触摸检测功能的显示部10的驱动电极COML、中间电极ELC、以及电极SUS的力检测部SE2的控制部CTRL发挥功能。
能够将主机HST改称为应用处理器。触摸IC49能够对COG19提供通知触摸检测部SE1以及力检测部SE2的驱动时期的定时信号。或者，COG19能够对触摸IC49提供通知驱动电极COML的驱动时期的定时信号。或者，主机HST能够对COG19以及触摸IC49的各个提供定时信号。通过该定时信号，能够实现COG19的驱动、和触摸IC49的驱动的同步化。
罩部件CG位于带触摸检测功能的显示部10的外侧，与相对基板3相对。在该构成例中，带触摸检测功能的显示装置1的输入面IS是罩部件CG的表面。带触摸检测功能的显示装置1在被检测物OBJ接触到输入面IS时，能够检测被检测物OBJ的位置以及接触面积。
此外，带触摸检测功能的显示装置1的力检测部SE2在通过被检测物OBJ对输入面IS施加了力的情况下，能够将与力对应的信号输出到控制部CTRL。与力对应的信号是指，与被检测物OBJ按下输入面IS的力对应的信号，且根据力的大小而变化的信号。
第一光学元件OD1配置于像素基板2与背光源单元BL之间。第一光学元件OD1被粘贴到像素基板2。
第二光学元件OD2配置于带触摸检测功能的显示部10与罩部件CG之间。第二光学元件OD2被粘贴到相对基板3以及触摸检测电极TDL。
第一光学元件OD1以及第二光学元件OD2的各个至少包括偏振片，也可以根据需要包括相位差板。在第一光学元件OD1中包括的偏振片的吸收轴与在第二光学元件OD2中包括的偏振片的吸收轴相互交叉。例如，在第一光学元件OD1中包括的偏振片的吸收轴、和在第二光学元件OD2中包括的偏振片的吸收轴相互正交。
罩部件CG通过粘接层AL被粘贴到第二光学元件OD2。粘接层AL例示光学用透明树脂(OCR：Optically Clear Resin)。带触摸检测功能的显示部10检测力，因而粘接层AL也可以弹性变形，但能够将从罩部件CG施加的力传递到第二光学元件OD2即可。
触摸检测电极TDL配置于驱动电极COML与罩部件CG之间。在该构成例中，触摸检测电极TDL设置于相对基板3的与第二光学元件OD2相对的一侧的面的上方。触摸检测电极TDL既可以与相对基板3相接，也可以离开相对基板3。在触摸检测电极TDL离开相对基板3的情况下，在相对基板3与触摸检测电极TDL之间，介有未图示的绝缘膜等部件。触摸检测电极TDL在作为第二方向的Y方向上延伸。
驱动电极COML以及触摸检测电极TDL构成互静电容量方式以及自静电容量方式的触摸检测部SE1。驱动电极COML作为显示用的电极发挥功能，并且还作为传感器驱动电极发挥功能。触摸检测部SE1被用于检测被检测物OBJ的位置以及接触面积。
在本构成例中，电极SUS由导电体(例如铝)形成。电极SUS的电位是基准电位。基准电位例示接地电位(GND)。此外，也可以用连接布线等电连接触摸IC49、COG19、主机HST中的某一个、和电极SUS，从触摸IC49、COG19、主机HST中的某一个被供给基准电位。
与带触摸检测功能的显示部10隔开间隔而配置有电极SUS。在本构成例中，在带触摸检测功能的显示部10与电极SUS之间，设置有缓冲层CUS。即，带触摸检测功能的显示装置1具有带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间的空气层AG、和背光源单元BL与电极SUS之间的缓冲层CUS。
在电极SUS与驱动电极COML之间，设置有空气层AG以及缓冲层CUS。通过存在空气层AG以及缓冲层CUS，电极SUS与驱动电极COML的间隔可根据对输入面IS施加的力的大小而变化。此外，在对输入面IS施加的力被去掉时，电极SUS与驱动电极COML的间隔随着时间的经过，恢复到原来的间隔。
驱动电极COML是本发明的“第一电极”的一个例子。中间电极ELC是本发明的“第二电极”的一个例子。电极SUS是本发明的“导电体”的一个例子。空气层AG是本发明的“第一层”的一个例子。缓冲层CUS是本发明的“第二层”的一个例子。
此外，在本构成例中，空气层AG设置于带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间，但不限定于此。也可以代替空气层AG，而将从背光源单元BL射出的光的透射率高的树脂层设置于带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间。在该情况下，树脂层的厚度针对力的变化的程度也可以大于缓冲层CUS的厚度针对力的变化的程度。即，树脂层也可以是比缓冲层CUS软的层。在该情况下，树脂层是本发明的“第一层”的一个例子。
电极SUS至驱动电极COML的距离d3是作为第三方向的Z方向的距离，是电极SUS的与驱动电极COML相对的一侧的面至驱动电极COML的与电极SUS相对的一侧的面的距离。距离d3根据对罩部件CG施加的力的大小以及施加力的位置而变化。
在驱动电极COML与电极SUS之间，存在容量C3。即，驱动电极COML与电极SUS容量耦合。容量C3是驱动电极COML与中间电极ELC之间的容量C1、和中间电极ELC与电极SUS之间的容量C2的串联连接。即，C3＝1/(1/C1+1/C2)。容量C1、C2以及C3与距离d3对应地变化。因此，COG19通过检测容量C1、C2以及C3的变化，能够检测力信息。此外，在后面详细说明力检测的原理。
容量C1是本发明的“第一容量”的一个例子。容量C2是本发明的“第二容量”的一个例子。
力检测控制部50驱动驱动电极COML，从驱动电极COML，取出基于容量C1、C2以及C3的变化的力信息。例如，力检测控制部50包括于COG19，COG19向驱动电极COML输出信号，从驱动电极COML，读出基于容量C1、C2以及C3的变化的信号。此外，力检测控制部50也可以包括于触摸IC49或者主机HST。显示控制部11、触摸检测控制部40、力检测控制部50以及主机HST也可以协作而控制触摸检测部SE1、显示部DP以及力检测部SE2。
在本构成例中，在触摸检测部SE1、显示部DP以及力检测部SE2中兼用驱动电极COML。
图17是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的触摸检测电极、驱动电极块、中间电极以及电极的立体图。多个触摸检测电极TDL以及驱动电极块Ba、Bb、Bc、Bd、Be及Bf构成图1的触摸检测部SE1。
驱动电极块Ba、Bb、Bc、Bd、Be及Bf、中间电极ELC、以及、电极SUS构成图1的力检测部SE2。
此外，在本实施方式中，使通过触摸检测部SE1和力检测部SE2驱动的驱动块的单位成为共同，但不限于此。例如，也可以触摸检测部SE1个别地驱动驱动电极块，力检测部SE2同时驱动所有驱动电极块或者两个以上的多个驱动电极块。
中间电极ELC也可以在俯视时，包括驱动电极块Ba、Bb、Bc、Bd、Be以及Bf。即，中间电极ELC的尺寸也可以与由驱动电极块Ba、Bb、Bc、Bd、Be以及Bf构成的触摸检测区域相同、或者大于触摸检测区域。
电极SUS也可以在俯视时包括中间电极ELC。即，电极SUS的尺寸也可以与中间电极ELC的尺寸相同、或者大于中间电极ELC的尺寸。
图18是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的一个例子的剖面图。在图18所示的构成例中，在电极SUS上，配置有导电带101、和缓冲层CUS。此外，在导电带101以及缓冲层CUS上，配置有柔性印刷基板T3。从COG19、触摸IC49或者主机HST，经由导电带101以及柔性印刷基板T3，对电极SUS供给基准电位。
在缓冲层CUS的上方并且柔性印刷基板T3上，形成有中间电极ELC。由此，中间电极ELC经由柔性印刷基板T3，与COG19、触摸IC49或者主机HST连接。
在中间电极ELC上，配置有背光源单元BL的光反射体RS。在导电带101的上方并且柔性印刷基板T3上，夹着带103，而配置有背光源单元BL的导光体LG。此外，在柔性印刷基板T3上，以与导光体LG的侧面相接的方式，配置有光源LS。在导光体LG以及光源LS的上方，配置有隔板104a，在背光源单元BL的光扩散片DI上，配置有隔板104b。在隔板104a及104b以及背光源单元BL的亮度提高膜BEF上，配置有带105。
根据图18所示的构成例，通过使用于对光源LS供给电力的柔性印刷基板T3延伸至背光源单元BL的背面侧，能够在柔性印刷基板T3上形成中间电极ELC。由此，能够实现构成的简化以及零件点数的削减。
图19是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的一个例子的剖面图。在将图19与图18进行比较时，在比较例中，柔性印刷基板T3未延伸至导光体LG的背面侧。
图20是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的光源附近的构成的其它例子的剖面图。在图20所示的构成例中，中间电极ELC成膜于背光源单元BL的光反射体RS的下表面。
柔性印刷基板T3的前端部T3a在导电带101与缓冲层CUS之间，配置于电极SUS上。在前端部T3a上，配置有导电带106，导电带106与中间电极ELC连接。由此，中间电极ELC经由导电带106以及柔性印刷基板T3，与COG19、触摸IC49或者主机HST连接。
根据图20所示的构成例，能够将用于对光源LS供给电力的柔性印刷基板T3连接到在光反射体RS的下表面上成膜的中间电极ELC。由此，能够实现构成的简化以及零件点数的削减。
图21是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的整体构成的一个例子的剖面图。在图21所示的构成例中，带触摸检测功能的显示部10和背光源单元BL的端部通过隔板SP1以及SP2连接，在带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间，设置有空气层AG。在背光源单元BL与电极SUS之间，设置有缓冲层CUS。在图21所示的构成例中，未具备图15所示的框架FR。在电极SUS与框体CA之间，设置有空气层AG2。
图22是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的整体构成的其它例子的剖面图。在图22所示的构成例中，带触摸检测功能的显示部10和背光源单元BL的端部通过隔板SP1以及SP2连接，在带触摸检测功能的显示部10与背光源单元BL之间，介有空气层AG1。框体CA成为基准电位。在框体CA的底面上，设置有缓冲层CUS，在缓冲层CUS上，设置有中间电极ELC。在背光源单元BL与中间电极ELC之间，介有空气层AG2。空气层AG1以及AG2构成驱动电极COML与中间电极ELC之间的空气层AG。在图22所示的构成例中，框体CA成为电极SUS的替代。因此，在图22所示的构成例中，未具备图14、图16以及图17所示的电极SUS。
在图22所示的构成例中，框体CA是本发明的“导电体”的一个例子。
3.力检测的原理
3-1.比较例
图23是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。该比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置111相比于本实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置1(参照图16)，未具备中间电极ELC。
在驱动电极COML与缓冲层CUS之间，存在容量C1，在缓冲层CUS与电极SUS之间，存在容量C2。
如图23所示，在被检测物(在此手指)OBJ接触到输入面IS时，在驱动电极COML与被检测物OBJ之间，发生容量Cfinger。
图24是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。如图24所示，在被检测物OBJ对输入面IS施加了力时，带触摸检测功能的显示部10弯曲。如果带触摸检测功能的显示部10弯曲，则空气层AG的厚度变薄，驱动电极COML与缓冲层CUS之间的距离变短，因而驱动电极COML与缓冲层CUS之间的容量增加ΔC1，成为(C1+ΔC1)。因此，驱动电极COML与电极SUS之间的容量成为C3＝1/(1/(C1+ΔC1)+1/C2)。带触摸检测功能的显示装置111根据驱动电极COML与电极SUS之间的容量C3，检测力。
图25是示出比较例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的剖面图。如图25所示，在被检测物OBJ对输入面IS施加了更强的力时，带触摸检测功能的显示部10弯曲，空气层AG的厚度达到零，带触摸检测功能的显示部10接触到背光源单元BL，缓冲层CUS被压缩而弹性变形。
如果缓冲层CUS被压缩而弹性变形，则缓冲层CUS与电极SUS之间的距离变短，因而缓冲层CUS与电极SUS之间的容量增加ΔC2，成为(C2+ΔC2)。因此，驱动电极COML与电极SUS之间的容量成为C3＝1/(1/(C1+ΔC1)+1/(C2+ΔC2))。带触摸检测功能的显示装置111根据驱动电极COML与电极SUS之间的容量C3，检测力。
图26是示出比较例所涉及的对带触摸检测功能的显示装置施加的力和力信号值的关系的图形。在图26中，横轴表示对输入面IS施加的力(g重)。纵轴表示根据驱动电极COML与电极SUS之间的容量检测的力信号值。力信号值是通过自静电容量方式的基本原理，基于从驱动电极COML输出的检测信号Vdet3的信号值。
在仅空气层AG的厚度变薄而缓冲层CUS不变形的力的第一范围R1内，力和力信号值的关系成为直线状。
同样地，即使在空气层AG的厚度达到零而缓冲层CUS根据力弹性变形的力的第二范围R2内，力和力信号值的关系也成为直线状。
然而，空气层AG的介电常数和缓冲层CUS的介电常数不同。此外，空气层AG的厚度针对力的变化的程度、和缓冲层CUS的厚度针对力的变化的程度不同。缓冲层CUS的厚度针对力的变化的程度例示杨氏模量(Young’smodulus)。缓冲层CUS比空气层AG难以变形。因此，在第一范围R1和第二范围R2的交界线中，在力和力信号值的关系中形成拐点P1。因此，在将第一范围R1和第二范围R2合起来的全部范围R3内，力和力信号值的关系不成为直线状。因此，带触摸检测功能的显示装置111无法适合地检测力。即，带触摸检测功能的显示装置111无法提高力的检测精度。
此外，在图26中，纵轴的刻度是将拐点P1处的力信号值作为“1”标准化而得到的。
3-2.力检测的原理
图27是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图。图27示出被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的带触摸检测功能的显示装置1。
带触摸检测功能的显示装置1的驱动电极COML与电压检测器DET(参照图8)连接。电压检测器DET的输出信号是通过自静电容量方式的基本原理形成的检测信号Vdet3。检测信号Vdet3在A/D变换部43(参照图2)中被A/D变换，被输入到力检测控制部50(参照图1)。电压检测器DET以及A/D变换部43能够在触摸检测控制部40(参照图1)和力检测控制部50中兼用。
中间电极ELC与电位控制部51连接。电位控制部51具备开关SW1，使中间电极ELC的电位成为基准电位或者高阻抗，或者将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC。电位控制部51也可以包括于力检测控制部50。
将被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的、驱动电极COML和中间电极ELC的间隔设为d1，将中间电极ELC和电极SUS的间隔设为d2。
在驱动电极COML，存在构成带触摸检测功能的显示装置1的部件所产生的寄生容量Cp。在被检测物OBJ未对输入面IS施加力时，在驱动电极COML与中间电极ELC之间，存在基准第一容量C1。在中间电极ELC与电极SUS之间，存在基准第二容量C2。在驱动电极COML与电极SUS之间，存在基准第三容量C3。基准第三容量C3是基准第一容量C1和基准第二容量C2的串联连接。即，C3＝1/(1/C1+1/C2)。
在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位时，基准第二容量C2通过中间电极ELC被屏蔽。因此，用下式(1)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGND_base。
CGND_base＝Cp+C1…(1)
在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为高阻抗时，用下式(2)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_base。
Cfloat_base＝Cp+C3…(2)
在电位控制部51将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC时，基准第一容量C1的两端成为同相并且同电位，基准第一容量C1被视为零，并且基准第二容量C2通过中间电极ELC被屏蔽。因此，用下式(3)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。在本公开中，“同电位”是指同电位或实质上同电位。此外，在本公开中，“零”是指零或实质上零。
CGuard_base＝Cp…(3)
根据式(1)以及式(3)，能够用下式(4)计算基准第一容量C1。
C1＝CGND_base-CGuard_base…(4)
根据式(2)以及式(3)，能够用下式(5)计算基准第三容量C3。
C3＝Cfloat_base-CGuard_base…(5)
此外，由于C3＝1/(1/C1+1/C2)，因而成为1/C2＝1/C3-1/C1。因此，能够用下式(6)，计算基准第二容量C2。
C2＝1/(1/C3-1/C1)…(6)
如以上所述，电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位，使中间电极ELC的电位成为高阻抗，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，从而力检测控制部50能够通过式(4)以及式(6)，计算基准第一容量C1以及基准第二容量C2。
图28是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图。图28示出被检测物OBJ对输入面IS施加力时的带触摸检测功能的显示装置1。如图28所示，在被检测物OBJ对输入面IS施加力时，在被检测物OBJ与驱动电极COML之间，发生容量Cfinger。
将被检测物OBJ对输入面IS施加了力时的、驱动电极COML和中间电极ELC的间隔的变化量设为Δd1。因此，被检测物OBJ对输入面IS施加了力时的、驱动电极COML和中间电极ELC的间隔是d1-Δd1。
将被检测物OBJ对输入面IS施加了力时的、中间电极ELC和电极SUS的间隔的变化量设为Δd2。因此，被检测物OBJ对输入面IS施加了力时的、中间电极ELC和电极SUS的间隔是d2-Δd2。
在被检测物OBJ对输入面IS施加了力时，在驱动电极COML与中间电极ELC之间，存在力施加时第一容量C1’。在中间电极ELC与电极SUS之间，存在力施加时第二容量C2’。在驱动电极COML与电极SUS之间，存在力施加时第三容量C3’。力施加时第三容量C3’是力施加时第一容量C1’和力施加时第二容量C2’的串联连接。即，C3’＝1/(1/C1’+1/C2’)。
在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位时，力施加时第二容量C2’通过中间电极ELC被屏蔽。因此，用下式(7)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGND_finger。
CGND_finger＝Cp+C1’+Cfinger…(7)
在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为高阻抗时，用下式(8)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_finger。
Cfloat_finger＝Cp+C3’+Cfinger…(8)
在电位控制部51将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC时，力施加时第一容量C1’的两端成为同相并且同电位，力施加时第一容量C1’被视为零，并且力施加时第二容量C2’通过中间电极ELC被屏蔽。因此，用下式(9)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
CGuard_finger＝Cp+Cfinger…(9)
根据式(7)以及式(9)，力检测控制部50能够用下式(10)，计算力施加时第一容量C1’。
C1’＝CGND_finger-CGuard_finger…(10)
根据式(8)以及式(9)，力检测控制部50能够用下式(11)，计算力施加时第三容量C3’。
C3’＝Cfloat_finger-CGuard_finger…(11)
此外，由于C3’＝1/(1/C1’+1/C2’)，因而成为1/C2’＝1/C3’-1/C1’。因此，力检测控制部50能够用下式(12)，计算力施加时第二容量C2’。
C2’＝1/(1/C3’-1/C1’)…(12)
通过以上，电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位，使中间电极ELC的电位成为高阻抗，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，从而力检测控制部50能够通过式(10)以及式(12)，计算力施加时第一容量C1’以及力施加时第二容量C2’。
因此，力检测控制部50能够根据式(4)以及式(10)，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对驱动电极COML与中间电极ELC之间的容量提供的第一影响量Cforce_C1。此外，力检测控制部50能够根据式(6)以及式(12)，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对中间电极ELC与电极SUS之间的容量提供的第二影响量Cforce_C2。关于第一影响量Cforce_C1以及第二影响量Cforce_C2的计算方法，后述。
因此，力检测控制部50能够用下式(13)所示的、第一影响量Cforce_C1以及第二影响量Cforce_C2的积和运算，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对驱动电极COML与电极SUS之间的容量提供的影响量即力信号值Cforce。
Cforce＝α·Cforce_C1+β·Cforce_C2…(13)
在式(13)中，α是预定的第一常数，β是预定的第二常数。
图29是说明实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测的原理的图形。式(13)的第一常数α是在仅空气层AG的厚度变薄而缓冲层CUS不变形的力的第一范围R1内，使表示力和力信号值的关系的线121的斜率朝向目标直线123的斜率变化的值。通过式(13)的右边第一项α·Cforce_C1，线121在箭头124的方向上移位，重叠到目标直线123。
式(13)的第二常数β是在空气层AG的厚度达到零而缓冲层CUS根据力弹性变形的力的第二范围R2内，使表示力和力信号值的关系的线122的斜率朝向目标直线123的斜率变化的值。通过式(13)的右边第二项β·Cforce_C2，线122在箭头125的方向上移位，重叠到目标直线123。
此外，拐点P1在箭头126的方向上移位，重叠到目标直线123。
目标直线123的斜率能够成为任意的斜率。能够根据目标直线123的斜率和线121的斜率，预定第一常数α。能够根据目标直线123的斜率和线122的斜率，预定第二常数β。
由此，在将第一范围R1和第二范围R2合起来的全部范围R3内，力和力信号值的关系重叠到目标直线123。即，带触摸检测功能的显示装置1能够使力和力信号值的关系成为直线状。由此，带触摸检测功能的显示装置1能够适合地检测力。即，带触摸检测功能的显示装置1能够提高力的检测精度。
3-2-1.第一计算方法
作为第一影响量Cforce_C1的第一计算方法，考虑计算基准第一容量C1和力施加时第一容量C1’的差分。即，考虑用下式(14)，计算第一影响量Cforce_C1。
Cforce_C1＝C1-C1’…(14)
具体而言，力检测控制部50通过从式(4)的右边减去式(10)的右边，能够计算第一影响量Cforce_C1。
同样地，作为第二影响量Cforce_C2的第一计算方法，考虑计算基准第二容量C2和力施加时第二容量C2’的差分。即，考虑用下式(15)，计算第二影响量Cforce_C2。
Cforce_C2＝C2-C2’…(15)
具体而言，力检测控制部50通过从式(6)的右边减去式(12)的右边，能够计算第二影响量Cforce_C2。
但是，一般，使用两个电极的相对面积S、两个电极之间的物质的介电常数ε以及两个电极之间的距离d，用下式(16)，定义静电容量C。
C＝ε·S/d…(16)
因此，如果将空气层AG的介电常数设为ε1，则用下式(17)，表示第一影响量Cforce_C1(＝C1-C1’)。
【式1】
Figure BDA0001362759520000391
同样地，如果将缓冲层CUS的介电常数设为ε2，则用下式(18)，表示第二影响量Cforce_C2(＝C2-C2’)。
【式2】
Figure BDA0001362759520000392
式(17)的右边包括被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的、驱动电极COML和中间电极ELC的间隔d1。即，式(14)的计算值依赖于力检测部SE2的间隔d1。在力检测部SE2的间隔d1中，有个体差。因此，式(14)的计算值受到力检测部SE2的个体差的影响。
同样地，式(18)的右边包括被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的、中间电极ELC和电极SUS的间隔d2。即，式(15)的计算值依赖于力检测部SE2的间隔d2。在力检测部SE2的间隔d2中，有个体差。因此，式(15)的计算值受到力检测部SE2的个体差的影响。
即，在第一计算方法中，作为式(13)的计算值的力信号值Cforce受到力检测部SE2的个体差的影响。
3-2-2.第二计算方法
作为第一影响量Cforce_C1的第二计算方法，考虑计算容量C1的倒数和容量C1’的倒数的差分。即，考虑用下式(19)，计算第一影响量Cforce_C1。
Cforce_C1＝1/C1-1/C1’…(19)
具体而言，力检测控制部50通过从式(4)的右边的倒数减去式(10)的右边的倒数，能够计算第一影响量Cforce_C1。
同样地，作为第二影响量Cforce_C2的第二计算方法，考虑计算容量C2的倒数和容量C2’的倒数的差分。即，考虑用下式(20)，计算第二影响量Cforce_C2。
Cforce_C2＝1/C2-1/C2’…(20)
具体而言，力检测控制部50通过从式(6)的右边的倒数减去式(12)的右边的倒数，能够计算第二影响量Cforce_C2。
一般，用上述式(16)，定义静电容量C。因此，如果将空气层AG的介电常数设为ε1，则用下式(21)，表示第一影响量Cforce_C1(＝1/C1-1/C1’)。
【式3】
Figure BDA0001362759520000401
同样地，如果将缓冲层CUS的介电常数设为ε2，则用下式(22)，表示第二影响量Cforce_C2(＝1/C2-1/C2’)。
【式4】
Figure BDA0001362759520000402
式(21)的右边包括被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的、驱动电极COML和中间电极ELC的间隔d1。即，式(21)的计算值不依赖于力检测部SE2的间隔d1。因此，式(19)的计算值不受到力检测部SE2的个体差的影响。
同样地，式(22)的右边包括被检测物OBJ未对输入面IS施加力时的、中间电极ELC和电极SUS的间隔d2。即，式(22)的计算值不依赖于力检测部SE2的间隔d2。因此，式(20)的计算值不受到力检测部SE2的个体差的影响。
即，在第二计算方法中，作为式(13)的计算值的力信号值Cforce不受到力检测部SE2的个体差的影响。
因此，第二计算方法的一方相比于第一计算方法，能够更适合地检测力。即，第二计算方法的一方相比于第一计算方法，能够提高力的检测精度。
在采用第二计算方法的情况下，如下式(23)所示，用积和运算，表示式(13)的力信号值Cforce。
【式5】
Figure BDA0001362759520000411
4.力检测控制部的构成以及动作
图30是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部的功能块的图。力检测控制部50包括电位控制部51、接触判定部52、基准容量计算部53、力施加时容量计算部54、力信号值计算部55、以及存储部56。存储部56包括存储第一常数α的第一常数存储部56a、和存储第二常数β的第二常数存储部56b。
接触判定部52、基准容量计算部53、力施加时容量计算部54、力信号值计算部55能够通过COG19、触摸IC49或者主机HST执行程序来实现。或者，接触判定部52、基准容量计算部53、力施加时容量计算部54、力信号值计算部55能够通过COG19、触摸IC49以及主机HST内的两个以上协作执行程序来实现。
电位控制部51的开关SW1既可以通过主机HST控制，也可以根据图像显示或者触摸检测的定时信号控制。
接触判定部52根据从触摸检测控制部40(参照图2)输出的信号Vout，判定被检测物OBJ是否接触或者接近输入面IS。
基准容量计算部53根据在中间电极ELC的电位成为基准电位或者高阻抗，或者对中间电极ELC施加与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号时在驱动电极COML中产生的容量，计算未施加力时的作为第一容量的基准第一容量C1、和未施加力时的作为第二容量的基准第二容量C2，输出到力信号值计算部55。
力施加时容量计算部54根据在中间电极ELC的电位成为基准电位或者高阻抗、或者、对中间电极ELC施加与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号时在驱动电极COML中产生的容量，计算施加力时的作为第一容量的力施加时第一容量C1’、和施加力时的作为第二容量的力施加时第二容量C2’，输出到力信号值计算部55。
力信号值计算部55根据基准第一容量C1以及力施加时第一容量C1’，计算第一影响量Cforce_C1，根据基准第二容量C2以及力施加时第二容量C2’，计算第二影响量Cforce_C2，根据第一影响量Cforce_C1以及第二影响量Cforce_C2，计算力信号值Cforce。
存储部56例示易失性存储器或者非易失性存储器。易失性存储器例示RAM(RandomAccess Memory，随机访问存储器)。非易失性存储器例示闪存存储器(注册商标)。在存储部56是易失性存储器的情况下，第一常数α以及第二常数β也可以在初始时(例如带触摸检测功能的显示装置1的起动时或者从睡眠的恢复时)，从主机HST传送到存储部56。在存储部56是非易失性存储器的情况下，第一常数α以及第二常数β也可以在带触摸检测功能的显示装置1的出厂时，写入到存储部56。
图31是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部执行的处理的流程图。
接触判定部52在步骤S100中，判定被检测物OBJ是否接触或者接近输入面IS。接触判定部52如果判定为被检测物OBJ接触或者接近输入面IS(在步骤S100中“是”)，则使处理在步骤S100中待机，如果判定为被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS、即未对输入面IS施加力(在步骤S100中“否”)，则使处理进入到步骤S102。
基准容量计算部53在步骤S102中，计算力非施加时的容量。具体而言，基准容量计算部53在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位时，计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_base。
此外，基准容量计算部53在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为高阻抗时，计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_base。
此外，基准容量计算部53在电位控制部51将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC时，计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。
此外，基准容量计算部53通过上述式(4)，计算基准第一容量C1。此外，基准容量计算部53通过上述式(6)，计算基准第二容量C2。
接触判定部52在步骤S104中，判定被检测物OBJ是否接触或者接近输入面IS。接触判定部52如果判定为被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS、即未对输入面IS施加力(在步骤S104中“否”)，则使处理在步骤S104中待机，如果判定为被检测物OBJ接触或者接近输入面IS(在步骤S104中“是”)，则使处理进入到步骤S106。
力施加时容量计算部54在步骤S106中，计算力施加时的容量。具体而言，力施加时容量计算部54在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为基准电位时，计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_finger。
此外，力施加时容量计算部54在电位控制部51使中间电极ELC的电位成为高阻抗时，计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_finger。
此外，力施加时容量计算部54在电位控制部51将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC时，计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
此外，力施加时容量计算部54通过上述式(10)，计算力施加时第一容量C1’。此外，力施加时容量计算部54通过上述式(12)，计算力施加时第二容量C2’。
力信号值计算部55在步骤S108中，计算表示对输入面IS施加的力的力信号值。具体而言，力信号值计算部55通过上述式(14)或者式(19)，计算第一影响量Cforce_C1。
此外，力信号值计算部55通过上述式(15)或者式(20)，计算第二影响量Cforce_C2。
此外，力信号值计算部55通过上述式(13)，计算力信号值Cforce。力信号值Cforce被输出到例如主机HST。力检测控制部50之后使处理进入到步骤S104。
此外，在图31中，首先判定有无接触(步骤S100)，如果判定为无接触，则计算力非施加时的容量(步骤S102)，之后判定有无接触(步骤S104)，如果判定为有接触，则计算力施加时的容量(步骤S106)，但顺序不限于此。例如，也可以首先判定有无接触，如果判定为有接触，则计算力施加时的容量，之后判定有无接触，如果判定为无接触，则计算力非施加时的容量。
图32是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的动作定时的一个例子的定时图。
作为显示一张图像(一帧)的期间的显示帧期间131在定时t0开始，在定时t11结束。显示帧期间131包括作为进行触摸检测以及力检测的期间的两个触摸帧期间132以及133。此外，显示帧期间131既可以仅包括一个触摸帧期间，也可以包括三个以上的触摸帧期间。
触摸帧期间132在定时t0开始，在定时t10结束。触摸帧期间133在定时t10开始，在定时t11结束。触摸帧期间133的动作定时与触摸帧期间132的动作定时相同，因而仅说明触摸帧期间132。
触摸帧期间132包括：作为根据互静电容量方式的基本原理，检测驱动电极COML与触摸检测电极TDL之间的互静电容量的期间的互静电容量检测期间134；以及作为根据自静电容量方式的基本原理，检测驱动电极COML以及触摸检测电极TDL各自的自静电容量的期间的自静电容量检测期间135。互静电容量检测期间134在定时t0开始，在定时t1结束。自静电容量检测期间135在定时t1开始，在定时t10结束。
触摸帧期间132包括：作为检测被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的期间的触摸检测期间136；以及作为检测被检测物OBJ对输入面IS施加的力的期间的力检测期间137。触摸检测期间136的一部分和力检测期间137的一部分重叠。
触摸检测期间136在与互静电容量检测期间134的开始定时相同的定时t0开始，跨越作为自静电容量检测期间135的开始定时的定时t1，在定时t5结束。即，触摸检测期间136跨越互静电容量检测期间134以及自静电容量检测期间135。
力检测期间137在作为自静电容量检测期间135的期间中并且触摸检测期间136的期间中的定时t2开始，跨越作为触摸检测期间136的结束定时的定时t5，在与自静电容量检测期间135的结束定时相同的定时t10结束。
在互静电容量检测期间134中，交替反复对显示部DP施加像素信号Vpix而显示部DP显示图像的显示期间138、和检测驱动电极COML与触摸检测电极TDL之间的互静电容量的容量检测期间139。在容量检测期间139中所检测出的、驱动电极COML与触摸检测电极TDL之间的互静电容量被用于在触摸检测控制部40中检测触摸。
如果在定时t1，自静电容量检测期间135开始，则在接下来的显示期间138a结束之后，在触摸检测电极TDL检测期间140中，检测触摸检测电极TDL的自静电容量。在触摸检测电极TDL检测期间140中所检测出的触摸检测电极TDL的自静电容量被用于在触摸检测控制部40中检测触摸。
如果在定时t2，力检测期间137开始，则在接下来的显示期间138b结束之后，在驱动电极COML检测期间141中，检测驱动电极COML的自静电容量。驱动电极COML检测期间141在定时t3开始，在定时t4结束。在驱动电极COML检测期间141中所检测出的驱动电极COML的自静电容量在触摸检测控制部40中的触摸检测、和力检测控制部50中的力检测中兼用。
触摸检测控制部40根据在多个容量检测期间139中所检测出的、驱动电极COML与触摸检测电极TDL之间的互静电容量、在触摸检测电极TDL检测期间140中所检测出的触摸检测电极TDL的自静电容量、以及在驱动电极COML检测期间141中所检测出的驱动电极COML的自静电容量，进行触摸检测。触摸检测控制部40通过除了驱动电极COML与触摸检测电极TDL之间的互静电容量以外，还加入触摸检测电极TDL的自静电容量以及驱动电极COML的自静电容量，能够适合地抑制水滴等的影响，适合地检测手写笔等。
电位控制部51使定时符合于驱动电极COML检测期间141，在基准电位期间144中，使中间电极ELC的电位成为基准电位。基准电位期间144在与驱动电极COML检测期间141的开始定时相同的定时t3开始，在与驱动电极COML检测期间141的结束定时相同的定时t4结束。
驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)是本发明的“第一期间”一个例子。
在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)中被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_base。另一方面，在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)中被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_finger。
如果驱动电极COML检测期间141结束，则在接下来的显示期间138c结束之后，在驱动电极COML检测期间142中，检测驱动电极COML的自静电容量。驱动电极COML检测期间142在定时t6开始，在定时t7结束。
电位控制部51使定时符合于驱动电极COML检测期间142，在高阻抗期间145中，使中间电极ELC的电位成为高阻抗。高阻抗期间145在与驱动电极COML检测期间142的开始定时相同的定时t6开始，在与驱动电极COML检测期间142的结束定时相同的定时t7结束。
驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)是本发明的“第二期间”一个例子。
在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_base。另一方面，在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_finger。
如果驱动电极COML检测期间142结束，则在接下来的显示期间138d结束之后，在驱动电极COML检测期间143中，检测驱动电极COML的自静电容量。驱动电极COML检测期间143在定时t8开始，在定时t9结束。
电位控制部51使定时符合于驱动电极COML检测期间143，在驱动信号期间146中，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC。驱动信号期间146在与驱动电极COML检测期间143的开始定时相同的定时t8开始，在与驱动电极COML检测期间143的结束定时相同的定时t9结束。
驱动电极COML检测期间143(驱动信号期间146)是本发明的“第三期间”一个例子。
在驱动电极COML检测期间143(驱动信号期间146)中被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。另一方面，在驱动电极COML检测期间143(驱动信号期间146)中被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
力检测控制部50根据在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)、驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)以及驱动电极COML检测期间143(驱动信号期间146)中所检测出的驱动电极COML的自静电容量，用上述式(4)、式(6)、式(10)、式(12)以及式(13)，计算力信号值Cforce。
图33是示出实施方式所涉及的带触摸检测功能的显示装置的动作定时的其它例子的定时图。
作为显示一张图像(一帧)的期间的显示帧期间131在定时t10开始，在定时t19结束。显示帧期间131包括作为进行触摸检测以及力检测的期间的两个触摸帧期间132以及133。此外，显示帧期间131既可以仅包括一个触摸帧期间，也可以包括三个以上的触摸帧期间。
触摸帧期间132在定时t10开始，在定时t18结束。触摸帧期间133在定时t18开始，在定时t19结束。触摸帧期间133的动作定时与触摸帧期间132的动作定时相同，因而仅说明触摸帧期间132。
图33所示的定时图的定时t10至定时t17与图32所示的定时图的定时t0至定时t7相同，因而省略说明。
在图33所示的定时图中，力检测期间137在驱动电极COML检测期间142之后的定时t18结束。即，在图33所示的定时图中，相比于图32所示的定时图，显示期间138d以及驱动电极COML检测期间143消失。因此，力检测期间137被缩短显示期间138d以及驱动电极COML检测期间143的量。
同样地，自静电容量检测期间135也被缩短显示期间138d以及驱动电极COML检测期间143的量。同样地，触摸帧期间132也被缩短显示期间138d以及驱动电极COML检测期间143的量。因此，显示帧期间131被缩短显示期间138d以及驱动电极COML检测期间143的量的两倍量。
由此，力检测控制部50能够缩短显示帧期间131，能够缩短触摸帧期间132，能够缩短自静电容量检测期间135，能够缩短力检测期间137。
电位控制部51使定时符合于驱动电极COML检测期间141，在基准电位期间144中，使中间电极ELC的电位成为基准电位。基准电位期间144在与驱动电极COML检测期间141的开始定时相同的定时t13开始，在与驱动电极COML检测期间141的结束定时相同的定时t14结束。
驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)是本发明的“第一期间”的一个例子。
在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)中被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_base。另一方面，在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)中被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量CGND_finger。
电位控制部51使定时符合于驱动电极COML检测期间142，在高阻抗期间145中，使中间电极ELC的电位成为高阻抗。高阻抗期间145在与驱动电极COML检测期间142的开始定时相同的定时t16开始，在与驱动电极COML检测期间142的结束定时相同的定时t17结束。
驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)是本发明的“第二期间”一个例子。
在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_base。另一方面，在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量Cfloat_finger。
但是，电位控制部51针对预定的定期的每个定时，在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)以及驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)内的一方或者两方中，代替使中间电极ELC的电位成为基准电位或者高阻抗，而将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC。
电位控制部51在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)中，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，在被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。另一方面，在电位控制部51在基准电位期间144中，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
此外，在电位控制部51在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，在被检测物OBJ既没接触也没接近输入面IS的情况下，基准容量计算部53计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。另一方面，在电位控制部51在驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中，将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC，被检测物OBJ接触或者接近输入面IS的情况下，力施加时容量计算部54计算在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
即，力检测控制部50针对预定的定期的每个定时，在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)或者驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中，计算容量CGuard_base或者容量CGuard_finger，在其它定时，在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)或者驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中，计算容量CGND_base、容量CGND_finger、容量Cfloat_base或者容量Cfloat_finger。
力检测控制部50根据在驱动电极COML检测期间141(基准电位期间144)以及驱动电极COML检测期间142(高阻抗期间145)中所检测出的驱动电极COML的自静电容量，用上述式(4)、式(6)、式(10)、式(12)以及式(13)，计算力信号值Cforce。
带触摸检测功能的显示装置1能够使力和力信号值Cforce的关系在全部范围内成为直线状。例如，主机HST能够接受与力的关系在全部范围内成为直线状的力信号值Cforce。由此，带触摸检测功能的显示装置1能够适合地检测力。即，带触摸检测功能的显示装置1能够提高力的检测精度。
5.变形例
5-1.第一变形例
图34是示出安装有第一变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的模块的例子的图。此外，在第一变形例中，关于与实施方式共同的事项附加同一参照符号，适宜地省略说明。
第一变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置1A根据自静电容量方式的基本原理，进行触摸检测。在自静电容量方式的情况下，也可以将矩阵状地设置的多个电极EL用作兼具触摸检测电极TDL以及驱动电极COML的功能的电极。在该情况下，多个电极EL的各个经由布线L1以及L2等连接部与驱动电极扫描部14A以及14B以及触摸检测控制部40连接。此外，在图34中，仅图示了一部分的电极EL的布线L2，但实际上在所有电极EL中个别地设置布线L2或者与其类似的连接部。
在第一变形例中，电极EL是本发明的“第一电极”的一个例子。
电极EL的形状以及大小任意，但也可以使电极EL的大小例如对应于像素的大小。在该情况下，也可以将构成像素的电极(例如液晶显示装置的像素中的像素电极22或者作为相对电极的驱动电极COML)的一个用作电极EL。即，电极EL也可以与在具有多个像素的显示装置的像素的各个中所设置的电极兼用。
图35是示出第一变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的电极以及中间电极的立体图。多个电极EL构成图1的触摸检测部SE1。多个电极EL、中间电极ELC、以及、电极SUS构成图1的力检测部SE2。
中间电极ELC也可以在俯视时，包括多个电极EL。即，中间电极ELC的尺寸也可以与由多个电极EL构成的触摸检测区域相同、或者大于触摸检测区域。
电极SUS也可以在俯视时包括中间电极ELC。即，电极SUS的尺寸也可以与中间电极ELC的尺寸相同、或者大于中间电极ELC的尺寸。
5-2.第二变形例
图36是示出第二变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的图。此外，在第二变形例中，关于与实施方式共同的事项附加同一参照符号，适宜地省略说明。
在第二变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置1B中，带触摸检测功能的显示部10B具备有机电致发光显示装置，作为显示部。有机电致发光显示装置不需要背光源单元。因此，带触摸检测功能的显示装置1B未具备背光源单元BL。
此外，作为照明部，也可以具备从带触摸检测功能的显示部10B的前表面照射光的前光源部件。
在带触摸检测功能的显示装置1B中，能够代替驱动电极COML而使用有机电致发光显示装置的阳极或者阴极151。
在第二变形例中，带触摸检测功能的显示部10B的阳极或者阴极151是本发明的“第一电极”一个例子。
此外，带触摸检测功能的显示装置1B除了空气层AG以外，在带触摸检测功能的显示部10B与中间电极ELC之间还具备缓冲层152。
在第二变形例中，缓冲层152是本发明的“第一层”一个例子。
5-3.第三变形例
图37是示出第三变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的构成的图。此外，在第三变形例中，关于与实施方式共同的事项附加同一参照符号，适宜地省略说明。
在第三变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置1C中，带触摸检测功能的显示部10B的阳极或者阴极151的电位成为正的第二基准电位(例如电源电位VDD)。
电压检测器DET与中间电极ELC连接，检测中间电极ELC的电压。即，在带触摸检测功能的显示装置1C中，中间电极ELC是检测电极，对中间电极ELC供给驱动信号Vcomts2。
电位控制部51C具备开关SW1，使电极SUS的电位成为基准电位、或者、将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC。
5-3-1.力检测的原理
电极SUS与电位控制部51C连接。电位控制部51C具备开关SW1，使电极SUS的电位成为基准电位、或者、将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到中间电极ELC。
在中间电极ELC中，存在构成带触摸检测功能的显示装置1C的部件所产生的寄生容量Cp。在被检测物OBJ未对输入面IS施加力时，在阳极或者阴极151与中间电极ELC之间，存在基准第一容量C1。在中间电极ELC与电极SUS之间，存在基准第二容量C2。
在被检测物OBJ未对输入面IS施加力，电位控制部51C使电极SUS的电位成为基准电位时，用下式(24)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGND_base。
CGND_base＝Cp+C1+C2…(24)
容量CGND_base是本发明的“第三容量”一个例子。
在电位控制部51C将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到电极SUS时，基准第二容量C2的两端成为同相并且同电位，基准第二容量C2被视为零。因此，用下式(25)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGuard_base。
CGuard_base＝Cp+C1…(25)
容量CGuard_base是本发明的“第四容量”一个例子。
在被检测物OBJ对输入面IS施加了力时，在驱动电极COML与中间电极ELC之间，存在力施加时第一容量C1’。在中间电极ELC与电极SUS之间，存在力施加时第二容量C2’。
在被检测物OBJ对输入面IS施加力，电位控制部51C使电极SUS的电位成为基准电位时，用下式(26)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGND_finger。
CGND_finger＝Cp+C1’+C2’…(26)
容量CGND_finger是本发明的“第五容量”一个例子。
在被检测物OBJ对输入面IS施加力，电位控制部51C将与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号输出到电极SUS时，基准第二容量C2的两端成为同相并且同电位，基准第二容量C2被视为零。因此，用下式(27)，表示电压检测器DET检测的、在驱动电极COML中产生的容量CGuard_finger。
CGuard_finger＝Cp+C1’…(27)
容量CGuard_finger是本发明的“第六容量”一个例子。
根据式(24)以及式(25)，能够用下式(28)，计算基准第二容量C2。
C2＝CGND_base-CGuard_base…(28)
根据式(26)以及式(27)，能够用下式(29)，计算力施加时第二容量C2’。
C2’＝CGND_finger-CGuard_finger…(29)
后述力检测控制部50C能够根据式(25)以及式(27)，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对阳极或者阴极151与中间电极ELC之间的容量提供的第一影响量Cforce_C1。此外，力检测控制部50C能够根据式(28)以及式(29)，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对中间电极ELC与电极SUS之间的容量提供的第二影响量Cforce_C2。
作为第一影响量Cforce_C1的计算方法，考虑计算阳极或者阴极151与中间电极ELC之间的容量的增加量ΔC1。即，考虑用下式(30)，计算第一影响量Cforce_C1。
Cforce_C1＝ΔC1＝C1’-C1…(30)
具体而言，力检测控制部50C通过从式(27)的右边减去式(25)的右边，能够用下式(31)，计算第一影响量Cforce_C1。
Cforce_C1＝ΔC1＝C1’-C1
＝CGuard_finger-CGuard_base…(31)
同样地，作为第二影响量Cforce_C2的计算方法，考虑计算中间电极ELC与电极SUS之间的容量的增加量ΔC2。即，考虑用下式(32)，计算第二影响量Cforce_C2。
Cforce_C2＝ΔC2＝C2’-C2…(32)
具体而言，力检测控制部50C通过从式(29)的右边减去式(28)的右边，能够用下式(33)，计算第二影响量Cforce_C2。
Cforce_C2＝ΔC2＝C2’-C2
＝CGND_finger-CGuard_finger-CGND_base+CGuard_base
…(33)
因此，力检测控制部50C能够通过下式(34)所示的、第一影响量Cforce_C1以及第二影响量Cforce_C2的积和运算，计算通过被检测物OBJ对输入面IS施加力而对阳极或者阴极151与电极SUS之间的容量提供的影响量即力信号值Cforce。
Cforce＝α·Cforce_C1+β·Cforce_C2…(34)
因此，力检测控制部50C能够与实施方式的力检测控制部50同样地，适合地检测力。即，力检测控制部50C能够提高力的检测精度。
图38是示出第三变形例所涉及的带触摸检测功能的显示装置的力检测控制部的功能块的图。第三变形例所涉及的力检测控制部50C包括电位控制部51C、接触判定部52、基准容量计算部53C、力施加时容量计算部54C、力信号值计算部55C、以及存储部56。
接触判定部52、基准容量计算部53C、力施加时容量计算部54C、力信号值计算部55C能够通过COG19、触摸IC49或者主机HST执行程序来实现。或者，接触判定部52、基准容量计算部53C、力施加时容量计算部54C、力信号值计算部55C能够通过COG19、触摸IC49以及主机HST内的两个以上协作执行程序来实现。
基准容量计算部53C根据在电极SUS的电位成为基准电位、或者、对电极SUS施加与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号时在中间电极ELC中产生的容量，计算容量CGND_base或者CGuard_base，输出到力信号值计算部55C。
力施加时容量计算部54C根据在电极SUS的电位成为基准电位、或者、对电极SUS施加与驱动信号Vcomts2同相并且同振幅的信号时在中间电极ELC中产生的容量，计算CGND_finger或者CGuard_finger，输出到力信号值计算部55C。
力信号值计算部55C根据容量CGuard_finger以及容量CGuard_base，计算第一影响量Cforce_C1。此外，力信号值计算部55C根据容量CGND_finger、容量CGuard_finger、容量CGND_base以及容量CGuard_base，计算第二影响量Cforce_C2。此外，信号值计算部55C根据第一影响量Cforce_C1以及第二影响量Cforce_C2，通过式(34)，计算力信号值Cforce。
力检测控制部50C的动作流程与实施方式所涉及的力检测控制部50的动作流程(参照图31)相同，因而省略说明。
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于这样的实施方式。在实施方式中所公开的内容仅为一个例子，能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变更。在不脱离本发明的要旨的范围内进行的适宜的变更也当然属于本发明的技术的范围内。

Claims (12)

1.一种力检测装置，包括：
第一电极，与被检测物施加力的输入面相对；
第二电极，夹着能够通过所述力变形的第一层而与所述第一电极相对；
导电体，夹着能够通过所述力变形的第二层而与所述第二电极相对；以及
力检测控制部，根据通过所述力对所述第一电极和所述第二电极之间的第一容量付与的第一影响量和通过所述力对所述第二电极和所述导电体之间的第二容量付与的第二影响量，计算表示所述力的力信号值，
所述导电体连接于基准电位，
所述力检测控制部包括：
电位控制部，使所述第二电极的电位成为所述基准电位或者高阻抗，或者把与施加于所述第一电极的驱动信号相同的信号施加到所述第二电极；
基准容量计算部，根据在所述第二电极的电位成为所述基准电位或者高阻抗时或者对所述第二电极施加与所述驱动信号相同的信号时在所述第一电极中产生的容量，计算未施加所述力时的为所述第一容量的基准第一容量和未施加所述力时的为所述第二容量的基准第二容量；
力施加时容量计算部，根据在所述第二电极的电位成为所述基准电位或者高阻抗时或者对所述第二电极施加与所述驱动信号相同的信号时在所述第一电极中产生的容量，计算施加所述力时的为所述第一容量的力施加时第一容量和施加所述力时的为所述第二容量的力施加时第二容量；以及
力信号值计算部，根据所述基准第一容量以及所述力施加时第一容量，计算所述第一影响量，根据所述基准第二容量以及所述力施加时第二容量，计算所述第二影响量，根据所述第一影响量以及所述第二影响量，计算所述力信号值。
2.根据权利要求1所述的力检测装置，其中，
所述力信号值计算部用所述第一影响量与预定的第一常数之积和所述第二影响量与预定的第二常数之积的和，计算所述力信号值。
3.根据权利要求2所述的力检测装置，其中，
所述力信号值计算部从所述基准第一容量减去所述力施加时第一容量来计算所述第一影响量，从所述基准第二容量减去所述力施加时第二容量来计算所述第二影响量。
4.根据权利要求2所述的力检测装置，其中，
所述力信号值计算部从所述基准第一容量的倒数减去所述力施加时第一容量的倒数来计算所述第一影响量，从所述基准第二容量的倒数减去所述力施加时第二容量的倒数来计算所述第二影响量。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的力检测装置，具有：
第一期间，所述电位控制部使所述第二电极的电位成为所述基准电位；
第二期间，所述电位控制部使所述第二电极的电位成为高阻抗；以及
第三期间，所述电位控制部把与施加于所述第一电极的驱动信号相同的信号施加到所述第二电极。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的力检测装置，具有：
第一期间，所述电位控制部使所述第二电极的电位成为所述基准电位；以及
第二期间，所述电位控制部使所述第二电极的电位成为高阻抗，
在预定的定期的定时，在所述第一期间以及所述第二期间内的一方或者两方中，所述电位控制部代替使所述第二电极的电位成为所述基准电位或者高阻抗，而把与施加于所述第一电极的驱动信号相同的信号施加到所述第二电极。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的力检测装置，还包括：
液晶显示部，朝向所述输入面显示图像；
照明部，设置于所述第一层和所述第二电极之间，朝向所述液晶显示部射出光；以及
基板，对所述照明部供给电力，
所述第一电极设置于所述液晶显示部内，
所述基板延伸至检测所述力的力检测区域，
所述第二电极形成于所述基板上。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的力检测装置，还包括：
液晶显示部，朝向所述输入面显示图像；
照明部，设置于所述第一层和所述第二电极之间，朝向所述液晶显示部射出光；以及
基板，对所述照明部供给电力，
所述第一电极设置于所述液晶显示部内，
所述第二电极成膜于所述照明部的背面上，与所述基板连接。
9.一种力检测装置，包括：
第一电极，与被检测物施加力的输入面相对；
第二电极，夹着能够通过所述力变形的第一层而与所述第一电极相对；
导电体，夹着能够通过所述力变形的第二层而与所述第二电极相对；以及
力检测控制部，根据通过所述力对所述第一电极和所述第二电极之间的第一容量付与的第一影响量和通过所述力对所述第二电极和所述导电体之间的第二容量付与的第二影响量，计算表示所述力的力信号值，
所述第一电极连接于第二基准电位，
所述力检测控制部包括：
电位控制部，使所述导电体的电位成为基准电位或者把与施加于所述第二电极的驱动信号相同的信号施加到所述导电体；
基准容量计算部，计算在所述导电体的电位成为所述基准电位并且未施加所述力时在所述第二电极中产生的第三容量和在对所述导电体施加与所述驱动信号相同的信号并且未施加所述力时在所述第二电极中产生的第四容量；
力施加时容量计算部，计算在所述导电体的电位成为所述基准电位并且施加所述力时在所述第二电极中产生的第五容量和在对所述导电体施加与所述驱动信号相同的信号并且施加所述力时在所述第二电极中产生的第六容量；以及
力信号值计算部，根据所述第四容量以及所述第六容量，计算所述第一影响量，根据所述第三容量、所述第四容量、所述第五容量以及所述第六容量，计算所述第二影响量，根据所述第一影响量以及所述第二影响量，计算所述力信号值。
10.根据权利要求9所述的力检测装置，其中，
所述力信号值计算部用所述第一影响量与预定的第一常数之积和所述第二影响量与预定的第二常数之积的和，计算所述力信号值。
11.根据权利要求10所述的力检测装置，其中，
所述力信号值计算部从所述第六容量减去所述第四容量来计算所述第一影响量，从所述第五容量减去所述第六容量并减去所述第三容量并加上所述第四容量来计算所述第二影响量。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的力检测装置，其中，
还包括朝向所述输入面显示图像的有机电致发光显示部，
所述第一电极是形成有机电致发光元件的阳极以及阴极内的一方。
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