JP2012528362A - タッチセンサ、表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な物体検出を行うことが可能な静電容量型のタッチセンサ、ならびにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】この表示装置は、駆動信号を受け取る駆動電極と、駆動電極に隣接して配置され、駆動信号によって駆動された出力信号を生成する検出電極と、駆動電極と検出電極との間に設けられ、容量領域を規定する誘電体材料と、検出電極に電気的に接続され、出力信号を検出する検出回路と、検出電極と、所定の電圧レベルを出力する電圧源との間に電気的に接続され、第１の状態と第２の状態とを有するスイッチ素子と、画像信号に基づく画像を表示するために、表示用共通電圧電極と画素電極との間に印加される電圧を制御する表示制御回路とを有し、表示用共通電圧電極は、駆動電極として機能する。
【選択図】図９

Description

本開示は、液晶表示装置等の表示装置に係わり、特に、ユーザが指等で接触または近接することにより情報入力が可能な静電容量式のタッチセンサ、ならびにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる接触検出装置（以下、「タッチセンサ」という。）を液晶表示装置上に直接装着すると共に、液晶表示装置に各種のボタンを表示させることにより、通常のボタンの代わりとして情報入力を可能とした表示装置が注目されている。この技術は、モバイル機器の画面の大型化傾向の中にあって、ディスプレイとボタンとを共通の領域に配置することを可能にすることから、省スペース化や部品点数の削減という大きなメリットをもたらす。しかしながら、タッチセンサの装着によって液晶モジュールの全体の厚さが厚くなる。特にモバイル機器用途においては、タッチセンサの傷防止のための保護層が必要となることから、液晶モジュールが益々厚くなる傾向があり、薄型化のトレンドに反してしまう。

そこで、例えば特開２００８−９７５０号公報（以下、特許文献１）には、薄型化を図るべく、静電容量型タッチセンサを形成したタッチセンサ付き液晶表示素子が提案されている。これは、液晶表示素子の観察側基板とその外面に配置された観察用偏光板との間にタッチセンサ用導電膜を設け、このタッチセンサ用導電膜と偏光板の外面との間に、偏光板の外面をタッチ面とした静電容量型タッチセンサを形成するようにしたものである。

特開２００８−９７５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたタッチセンサ付き液晶表示素子では、原理的に、タッチセンサ用導電膜が利用者と同電位にあることが必要であり、利用者がきちんと接地されている必要がある。したがって、コンセントから電源を取っているような据置型のテレビジョン受像機はともかく、モバイル機器用途に適用するのは現実的に見て困難である。また、上記技術では、タッチセンサ用導電膜が利用者の指に極めて接近していることが必要なので、例えば、液晶表示素子の奥深い部分に配設することができない等、タッチセンサ用導電膜の配設部位が制限される。すなわち、設計の自由度が小さい。さらに、上記技術では、その構成上、タッチセンサ駆動部や座標検出部といった回路部分を、液晶表示素子の表示駆動回路部とは別個に設けなければならず、装置全体としての回路の集積化が困難である。

そこで、液晶表示装置上に直接装着されたタッチパネルに加え、元々表示用共通電圧の印加用に設けられた共通電極に加えて、この共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極を新たに設けることが考えられる。この静電容量は物体の接触または近接の有無によって変化するため、表示制御回路により共通電極に印加される表示用共通電圧をタッチセンサ用駆動信号としても利用（兼用）するようにすれば、静電容量の変化に応じた検出信号がタッチ検出電極から得られるからである。そして、この検出信号を所定のタッチ検出回路に入力するようにすれば、物体の接触または近接の有無が検出可能になる。また、この手法によれば、利用者の電位が不定であることが多いモバイル機器用途にも適合可能なタッチセンサ付き表示装置を得ることができる。さらに、表示層のタイプに応じて設計の自由度が高いタッチセンサ付き表示装置を得ることができると共に、表示用の回路とセンサ用の回路とを１つの回路基板上に一体に集積することが容易になり、回路の集積化も容易であるという利点がある。

また、このような各種静電容量型のタッチセンサにおいて、静電容量の変化に応じた検出信号を得るためのタッチ検出電極がフローティング状態になってしまうのを回避するため、このタッチ検出電極を、抵抗器（例えば、接地抵抗）を介して接地することが考えられる。

ところが、このような構成にした場合、接地抵抗を通じてセンサ出力がリークする（例えば、検出信号の信号線から接地へ向けてリーク電流が流れる）ことになる。したがって、検出信号値のレンジが小さくなったり、信号値が時間と共に減少してしまい、適切な検出信号が得られなくなる場合が生ずると考えられる。

本特許出願の開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、本開示の目的は、適切な物体検出を行うことが可能な静電容量型のタッチセンサ、ならびにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供することにある。

一実施の形態例のタッチセンサ装置は、第１の駆動信号を生成する第１の信号源と、前記第１の信号源からの前記第１の駆動信号を受け取る第１の駆動電極と、前記第１の駆動電極に隣接して配置され、前記第１の駆動信号によって駆動された第１の出力信号を生成する第１の検出電極と、前記第１の駆動電極と前記第１の検出電極との間に設けられ、第１の容量領域を規定する誘電体材料と、前記第１の検出電極に電気的に接続され、前記第１の出力信号を検出する検出回路と、前記第１の検出電極に電気的に接続され、第１の状態と第２の状態とを有するスイッチ素子とを備え、前記スイッチ素子は、前記第１の状態のときに前記第１の検出電極を所定の電圧にさせ、前記第２の状態のときに前記第１の検出電極をフローティング状態にさせ、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を受け取り、前記検出回路は、前記第１の出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記第１の容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す第１の検出結果を得る。

一実施の形態例において、タッチセンサ装置が、さらに、第２の駆動信号を生成する第２の信号源と、前記第２の信号源からの前記第２の駆動信号を受け取る第２の駆動電極と、を備え、前記第１の検出電極が、前記第２の駆動電極に隣接して配置され、前記誘電体材料が、前記第２の駆動電極と前記第１の検出電極との間に設けられ、第２の容量領域を規定し、前記第１の検出電極が、前記第２の駆動信号によって駆動された第２の出力信号を生成し、前記検出回路が、前記第２の出力信号を検出し、前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記第２の検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記第２の検出電極をフローティング状態にさせ、前記検出回路が、前記第２の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第２の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第２の検出結果を得る。

一実施の形態例において、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とが、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極とに順次印加され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とが、順次印加されている前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とに対応して順次検出される。

一実施の形態例において、第２の検出電極が、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極とに隣接して配置され、前記第１の駆動信号によって駆動された第３の出力信号と、前記第２の駆動信号によって駆動された第４の出力信号とを生成し、前記誘電体材料が、前記第２の検出電極と前記第１の駆動電極との間に設けられ、第３の容量領域を規定し、前記誘電体材料が、前記第２の検出電極と前記第２の駆動電極との間に設けられ、第４の容量領域を規定し、前記検出回路が、前記第２の検出電極に電気的に接続され、前記第３の出力信号と前記第４の出力信号とを検出し、前記スイッチ素子が、前記第２の検出電極に電気的に接続され、前記第１の状態のときに前記第３の検出電極と前記第４の検出電極とを所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記第３の検出電極と前記第４の検出電極とをフローティング状態にさせ、前記検出回路が、前記第３の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第３の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第３の検出結果を得て、前記検出回路が、前記第４の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第４の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第４の検出結果を得る。

一実施の形態例において、前記第１の出力信号と、前記第２の出力信号と、前記第３の出力信号と、前記第４の出力信号とが、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とによって順次検出される。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子が、前記第１の検出電極用の第１のスイッチと、前記第２の検出電極用の第２のスイッチとを有する。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子が、タイミング制御回路から前記タイミング制御信号を受け取り、前記タイミング制御回路は、さらに、前記第１の信号源を制御するために前記第１の駆動信号がオンのときに前記第１の信号源にタイミング制御信号を送出し、前記第２の信号源を制御するために前記第２の駆動信号がオンのときに前記第２の信号源にタイミング制御信号を送出し、サンプリングタイミングを制御するために前記検出回路におけるＡ／Ｄ変換部にタイミング制御信号を送出する。

一実施の形態例において、前記第１の検出電極が、表示装置の一部である。

一実施の形態例において、前記第１の信号源が、表示制御回路に設けられ、前記第１の駆動電極が、前記第１の駆動信号を受け取る表示用共通電圧電極であり、これにより前記表示制御回路が、画像信号に基づく画像を表示するために前記表示用共通電圧電極と画素電極との間に印加される電圧を制御する。

一実施の形態例において、前記検出回路が、画素基板上の周辺領域に形成され、表示制御用の回路素子と一体に集積されている。

一実施の形態例において、前記検出回路が、増幅部と、フィルタ部と、整流部と、平滑部と、Ａ／Ｄ変換部と、信号処理部と、座標抽出部との少なくとも１つを含む。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子の前記所定の電圧レベルが、接地電圧である。

一実施の形態例において、タッチセンサ装置が、さらに、前記スイッチ素子に電気的に接続され、前記所定の電圧レベルを供給するプリチャージ電源を備え、前記プリチャージ電源が、第１の所定の電圧レベルと、第２の所定の電圧レベルとを順次供給する。

一実施の形態例において、タッチセンサ装置が、さらに、前記第１の駆動電極に隣接し、前記第１の検出電極から第１の方向に変位した位置に配置された第２の検出電極と、前記第１の駆動電極に隣接し、前記第１の検出電極から第２の方向に変位した位置に配置された第３の検出電極と、前記第１の駆動電極に隣接し、前記第２の検出電極から前記第２の方向に変位し、前記第３の検出電極から前記第１の方向に変位した位置に配置された第４の検出電極と、を備え、前記誘電体材料が、前記第１の駆動電極と前記第２の検出電極との間に設けられ、第２の容量領域を規定し、前記第１の駆動電極と前記第３の検出電極との間に設けられ、第３の容量領域を規定し、前記第１の駆動電極と前記第４の検出電極との間に設けられ、第４の容量領域を規定し、前記第２の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第２の出力信号を生成し、前記第３の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第３の出力信号を生成し、前記第４の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第４の出力信号を生成し、前記スイッチ素子が、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とに電気的に接続され、前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とを所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とをフローティング状態にさせ、前記検出回路が、前記第２の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第２の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第２の検出結果を得て、前記検出回路が、前記第３の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第３の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第３の検出結果を得て、前記検出回路が、前記第４の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第４の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第４の検出結果を得る。

一実施の形態例の表示装置は、駆動信号を受け取る駆動電極と、前記駆動電極に隣接して配置され、前記駆動信号によって駆動された出力信号を生成する検出電極と、前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、容量領域を規定する誘電体材料と、前記検出電極に電気的に接続され、前記出力信号を検出する検出回路と、前記検出電極と、所定の電圧レベルを出力する電圧源との間に電気的に接続され、第１の状態と第２の状態とを有するスイッチ素子と、画像信号に基づく画像を表示するために、表示用共通電圧電極と画素電極との間に印加される電圧を制御する表示制御回路とを備え、前記表示用共通電圧電極が前記駆動電極として機能する。

一実施の形態例において、前記表示用共通電圧電極と前記画素電極との間に印加される前記電圧によって、横電界モードの液晶素子が変調される。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を受け取り、前記検出回路が、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る。

一実施の形態例において、前記画素電極が、前記駆動電極と前記検出電極との間に配置されている。

一実施の形態例において、前記電圧源が、接地電圧を供給する。

一実施の形態例において、前記電圧源が、第１の所定の電圧レベルと、第２の所定の電圧レベルとを順次供給するプリチャージ電源である。

一実施の形態例の電子機器は、出力信号を発生する容量領域を含む容量型タッチセンサと、検出電極からの前記出力信号を検出する検出回路と、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換わるスイッチ素子とを備え、前記検出回路は、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る。

一実施の形態例において、前記容量型タッチセンサが、駆動信号を生成する信号源と、前記信号源からの前記駆動信号を受け取る駆動電極と、前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、容量領域を規定する誘電体材料と、を備え、前記検出電極が、前記駆動電極に隣接して配置され、前記駆動信号によって駆動された前記出力信号を生成する。

一実施の形態例において、前記駆動信号を生成する前記信号源が、複数の駆動信号を生成する複数の信号源のうちの１つであり、前記信号源から前記駆動信号を受け取る前記駆動電極が、前記複数の信号源から前記複数の駆動信号を受け取る複数の駆動電極のうちの１つであり、前記駆動電極に隣接して配置された前記検出電極が、前記複数の駆動電極に隣接して配置された複数の検出電極のうちの１つであり、前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、前記容量領域を規定する前記誘電体材料が、さらに、前記複数の駆動電極と前記複数の検出電極との間に配置され、複数の容量領域を規定し、前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記複数の検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記複数の検出電極をフローティング状態にさせ、前記駆動信号によって駆動された前記出力信号が、前記複数の駆動信号によって駆動された複数の出力信号のうちの１つである。

一実施の形態例において、電子機器が、さらに、タイミング制御部を備え、前記スイッチ素子が、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を前記タイミング制御部から受け取る。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子の前記第１の状態がクローズ状態であり、前記スイッチ素子の前記第２の状態がオープン状態である。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子の前記第１の状態がオン状態であり、前記スイッチ素子の前記第２の状態がオフ状態である。

一実施の形態例において、前記電子機器が、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、携帯電話およびビデオカメラのうちの少なくとも１つである。

一実施の形態例のタッチセンサ装置は、出力信号を発生する容量領域と、検出電極からの前記出力信号を検出する検出回路と、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換わるスイッチ素子と、を備え、前記検出回路は、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る。

一実施の形態例において、前記タッチ状態が、前記検出電極に接触している物体によって生じる。

一実施の形態例において、前記タッチ状態が、前記検出電極への接触に近接する物体によって生じる。

一実施の形態例において、前記容量領域における静電容量の変化が、前記検出結果において、前記容量領域が前記タッチ状態にあったことを示すようにさせる。

一実施の形態例において、前記静電容量の変化が、検出電極に接触していることと、前記検出電極への接触に近接することとのうちの少なくとも１つにより、前記容量領域に接触している指によって生じる。

一実施の形態例において、前記検出結果が、前記容量領域が非接触状態にあったことを示す。

一実施の形態例において、前記スイッチ素子が、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるとともに、前記第１の状態と前記第２の状態との間の切り換えの継続期間を制御するためのタイミング制御信号を受け取る。

一実施の形態例において、前記タイミング制御信号が、前記スイッチ素子を前記第２の状態にさせるよりも短い期間、前記スイッチ素子を前記第１の状態にさせる。

一実施の形態例において、前記所定の電圧レベルが、接地電圧である。

一実施の形態例において、タッチセンサ装置が、さらに、駆動信号を生成する信号源と、前記信号源から前記駆動信号を受け取る駆動電極と、を備え、前記検出電極が、前記駆動電極に隣接して配置され、前記駆動信号の極性が、所定の周期ごとに反転するものであり、前記スイッチ素子が、前記駆動信号の極性反転タイミングの前に前記所定の周期に同期して前記第１の状態から前記第２の状態へと変化する。

一実施の形態例において、前記検出回路が、前記第２の状態の期間における、前記極性反転タイミングの後の飽和時点に基づいて設定されるサンプリングタイミングにおいて、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記検出結果を得る。

他の実施の形態例の表示装置は、複数の表示画素電極と、前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、表示層と、画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示層を動作させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、前記表示制御回路により前記共通電極に印加される表示用共通電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用して前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、外部近接物体を検出するタッチ検出回路とを備え、前記タッチ検出回路は、前記タッチ検出電極に接続された検出信号線と、所定の固定電位に設定された固定電位部との間に、スイッチ素子を有する。

他の実施の形態例において、前記スイッチ素子がオン状態となることにより、前記検出信号線へのプリチャージ動作が行われる。

他の実施の形態例において、前記タッチセンサ用駆動信号としての前記表示用共通電圧が、所定の周期ごとに極性反転するものであり、前記スイッチ素子は、前記タッチセンサ用駆動信号の極性反転タイミングの前に同期してオン状態となることにより、前記検出信号線へのプリチャージ動作がなされる。

他の実施の形態例において、表示装置が、前記スイッチ素子と前記固定電位部との間に、互いに異なる２つのプリチャージ電圧を、前記タッチセンサ用駆動信号の極性反転周期と同期して時分割で交互に出力するプリチャージ電源をさらに備えている。

他の実施の形態例において、前記タッチ検出回路は、前記検出信号の値が飽和する飽和時点において前記検出信号の読み取りを行うと共に、その飽和時点で読み取った前記検出信号に基づいて、前記外部近接物体を検出する。

他の実施の形態例において、表示装置が、前記表示制御回路が形成された回路基板と、前記回路基板と対向して配設された対向基板とを備え、前記表示画素電極が、前記回路基板の、前記対向基板に対向する側に配設され、前記共通電極が、前記対向基板の、前記回路基板に対向する側に配設され、前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板の前記共通電極との間に、前記表示層が挿設されている。

他の実施の形態例において、表示装置が、前記表示制御回路が形成された回路基板と、前記回路基板と対向して配設された対向基板とを備え、前記回路基板に前記共通電極および前記表示画素電極が絶縁層を介して順に積層され、前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板との間に、前記表示層が挿設されている。

他の実施の形態例のタッチセンサは、タッチ駆動電極と、前記タッチ駆動電極と対向して、または並んで設けられ、前記タッチ駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、前記タッチ駆動電極にタッチセンサ用駆動信号を印加することにより前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、外部近接物体を検出するタッチ検出回路とを備え、前記タッチ検出回路は、前記タッチ検出電極に接続された検出信号線と、所定の固定電位に設定された固定電位部との間に、スイッチ素子を有する。

他の実施の形態例の電子機器は、タッチセンサ付きの表示装置を備え、前記表示装置は、複数の表示画素電極と、前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、表示層と、画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示層を動作させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、前記表示制御回路により前記共通電極に印加される表示用共通電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用して前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、外部近接物体を検出するタッチ検出回路とを備え、前記タッチ検出回路は、前記タッチ検出電極に接続された検出信号線と、所定の固定電位に設定された固定電位部との間に、スイッチ素子を有する。

さらなる特徴および利点は本明細書に記載されており、それらは、以下の詳細な説明および図面から明らかとなる。

一実施の形態例によれば、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号に基づいて外部近接物体を検出すると共に、タッチ検出回路において、検出信号線と固定電位部（例えば、接地）との間にスイッチ素子を設けるようにしたので、検出信号線がフローティング状態となって検出信号値が変動してしまうのを回避しつつ、リーク電流の発生を抑えることによって、検出信号値のレンジが小さくなったり、検出信号値が時間と共に減少してしまうのを抑えることができる。よって、静電容量型のタッチセンサにおいて適切な物体検出を行うことができ、検出感度を向上させることが可能となる。

図１は、本開示に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図例であり、指非接触時の状態を示す図例である。 図２は、本開示に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図例であり、指接触時の状態を示す図例である。 図３は、本開示に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図例であり、タッチセンサの駆動信号および検出信号の波形の一例を示す図例である。 図４は、第１の実施の形態例に係るタッチセンサ付きの表示装置を表す概略断面図である。 図５は、図４に示した表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の一構成例を示す斜視図である。 図６は、図４に示した表示装置における検出回路等の一構成例を示す回路図である。 図７は、比較例に係るタッチセンサ付きの表示装置の概略構成および検出信号のタイミング波形の一例を表す図である。 図８は、図７に示した表示装置の検出動作を説明するためのタイミング波形図である。 図９は、第１の実施の形態例に係る表示装置の概略構成および検出信号のタイミング波形の一例を表す図である。 図１０は、第１の実施の形態例に係る表示装置の検出動作を説明するためのタイミング波形図である。 図１１は、第２の実施の形態例に係るタッチセンサ付きの表示装置を表す模式図である。 図１２は、第２の実施の形態例に係る表示装置の検出動作を説明するためのタイミング波形図である。 図１３は、第３の実施の形態例に係るタッチセンサ付きの表示装置を表す概略断面図である。 図１４は、図１３に示した表示装置の要部の拡大斜視図である。 図１５は、図１３に示した表示装置の動作を説明するための断面図である。 図１６は、第３の実施の形態例の変形例に係るタッチセンサ付きの表示装置を表す概略断面図である。 図１７は、第３の実施の形態例の他の変形例に係るタッチセンサ付きの表示装置を表す概略断面図である。 図１８は、本開示の変形例１に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の構成を示す斜視図である。 図１９は、本開示の変形例２に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の構成を示す斜視図である。 図２０は、上記各実施の形態等に係る表示装置の適用例１の外観斜視図である。 図２１（Ａ）は適用例２の表側から見た外観斜視図であり、図２１（Ｂ）は裏側から見た外観斜視図である。 図２２は、適用例３の外観斜視図である。 図２３は、適用例４の外観斜視図である。 図２４は、適用例５を示す図であり、（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。 図２５は、他の変形例に係るタッチセンサの要部構成を表す断面図である。 図２６は第１の実施の形態の変形例に係る表示装置の検出動作を説明するためのタイミング波形図である。

以下、例示的な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態例（センサ用検出電極と接地との間にスイッチ素子を設けた例）

２．第２の実施の形態例（スイッチ素子と接地との間にプリチャージ電源を設けた例）

３．第３の実施の形態例（表示素子として横電界モードの液晶素子を用いた例）

４．変形例（変形例１，２：共通電極およびセンサ用検出電極の他の構成例）

５．適用例（タッチセンサ付きの表示装置の電子機器への適用例）

まず最初に、図１〜図３を参照して、本開示のタッチセンサ付きの表示装置におけるタッチ検出方式の実施の形態例について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型タッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図１（Ａ）に示したように、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極（例えば、駆動電極Ｅ１および検出電極Ｅ２）を用い、容量素子を構成する。この構造は、図１（Ｂ）に示した等価回路として表される。駆動電極Ｅ１、検出電極Ｅ２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源（例えば、駆動信号源）Ｓに接続され、他端Ｐは後述するスイッチ素子ＳＷ１を介して接地されると共に、電圧検出器（例えば、検出回路）ＤＥＴに接続される。交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（例えば、容量素子Ｃ１の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇ（図３（Ｂ）参照）を印加すると、検出電極Ｅ２（例えば、容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図３（Ａ）に示したような出力波形（例えば、検出信号Ｖdet）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述するコモン駆動信号Ｖcomに相当するものである。

指が検出電極Ｅ２に接触（例えば、近接）していない状態では、図１に示したように、容量素子Ｃ１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ０のようになり、この波形Ｖ０が電圧検出器ＤＥＴによって検出される。

一方、指が検出電極Ｅ２に接触（または近接）した状態では、図２に示したように、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子Ｃ１に直列に追加された形となる。この状態では、容量素子Ｃ１，Ｃ２に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ１のようになり、この波形Ｖ１が電圧検出器ＤＥＴによって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１，Ｃ２を流れる電流Ｉ１，Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。電圧検出器ＤＥＴは、後述するように、検出した電圧を所定のしきい値電圧Ｖthと比較し、検出電圧がこのしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断する一方、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。

＜１．第１の実施の形態例＞

図４は、本開示の第１の実施の形態例に係るタッチセンサ付きの表示装置１の要部の断面構造を表すものである。この表示装置１は、表示素子として液晶表示素子を用いると共に、この液晶表示素子に元々備えられている電極の一部（例えば、後述する共通電極４３）および表示用駆動信号（例えば、後述するコモン駆動信号Ｖcom）を兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。

図４に示したように、この表示装置１は、画素基板２と、この画素基板２に対向して配置された対向基板４と、画素基板２と対向基板４との間に挿設された液晶層６とを備えている。

画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上にマトリクス状に配設された複数の画素電極とを有する。ＴＦＴ基板２１には、各画素電極２２を駆動するための図示しない表示ドライバやＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のほか、各画素電極２２に画素信号を供給するソース線や、各ＴＦＴを駆動するゲート線等の配線が形成されている。ＴＦＴ基板２１にはまた、後述するタッチ検出動作を行う検出回路（図６参照）が形成されていてもよい。

対向基板４は、ガラス基板４１と、このガラス基板４１の一方の面に形成されたカラーフィルタ４２と、このカラーフィルタ４２の上に形成された共通電極４３とを有する。カラーフィルタ４２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素（例えば、画素電極２２）ごとにＲ、Ｇ、Ｂの３色が１組として対応付けられている。共通電極４３は、タッチ検出動作を行うタッチセンサの一部を構成するセンサ用駆動電極としても兼用されるものであり、図１における駆動電極Ｅ１に相当する。

共通電極４３は、コンタクト導電柱７によってＴＦＴ基板２１と連結されている。このコンタクト導電柱７を介して、ＴＦＴ基板２１から共通電極４３に交流矩形波形のコモン駆動信号Ｖcomが印加されるようになっている。このコモン駆動信号Ｖcomは、画素電極２２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を画定するものである。コモン駆動信号Ｖcomは、タッチセンサの駆動信号としても兼用されるものであり、図１の駆動信号源Ｓから供給される交流矩形波Ｓｇに相当する。すなわち、このコモン駆動信号Ｖcomは、所定の周期ごとに極性反転するものとなっている。

ガラス基板４１の他方の面には、センサ用検出電極（例えば、タッチ検出電極）４４が形成され、さらに、このセンサ用検出電極４４の上には、偏光板４５が配設されている。センサ用検出電極４４は、タッチセンサの一部を構成するもので、図１における検出電極Ｅ２に相当する。

液晶層６は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、ＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶が用いられる。

なお、液晶層６と画素基板２との間、および液晶層６と対向基板４との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、画素基板２の下面側には入射側偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。

図５は、対向基板４における共通電極４３およびセンサ用検出電極４４の一構成例の斜視図である。この例では、共通電極４３は、図の左右方向に延在する複数のストライプ状の電極パターン（例えば、第１、第２、第３、第４、第５および第６の駆動電極を含む６つの共通電極４３１〜４３６）に分割されている。各電極パターンには、ドライバ４３Ｄによってコモン駆動信号Ｖcomが順次供給され、時分割的に線順次走査駆動が行われるようになっている。一方、センサ用検出電極４４（例えば、第１、第２、第３および第４の検出電極など）は、共通電極４３の電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる複数のストライプ状の電極パターンから構成されている。センサ用検出電極４４の各電極パターンからは、それぞれ、検出信号Ｖdetが出力され、図６に示す検出回路８に入力されるようになっている。

図６は、図１に示した駆動信号源Ｓとタッチ検出動作を行う検出回路８との回路構成例を、タイミング・ジェネレータとしてのタイミング制御部９とともに表したものである。この図において、容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６は、図５に示した各共通電極４３１〜４３６とセンサ用検出電極４４との間に形成される（静電）容量素子に対応するものである（例えば、第１、第２、第３、第４、第５および第６の容量領域）。

駆動信号源Ｓは、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１１ごとに１つずつ設けられている。この駆動信号源Ｓは、ＳＷ制御部１１と、２つのスイッチ素子１２，１５と、２つのインバータ（論理否定）回路１３１，１３２と、オペアンプ１４とを有している。ＳＷ制御部１１は、スイッチ素子１２のオン・オフ状態を制御するものであり、これにより電源＋Ｖとインバータ回路１３１，１３２との間の接続状態が制御されるようになっている。インバータ回路１３１の入力端子は、スイッチ素子１２の一端（例えば、電源＋Ｖに対向する側とは反対側の端子）およびインバータ回路１３２の出力端子に接続されている。インバータ回路１３１の出力端子は、インバータ回路１３２の入力端子およびオペアンプ１４の入力端子に接続されている。これにより、これらのインバータ回路１３１，１３２が、所定のパルス信号を出力する発振回路として機能するようになっている。オペアンプ１４は２つの電源＋Ｖ，−Ｖに接続されている。スイッチ素子１５は、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号に従ってオン・オフ状態が制御されるようになっている。具体的には、このスイッチ素子１５によって、容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６の一端側（例えば、共通電極４３１〜４３６に対向する側）が、オペアンプ１４の出力端子側（例えば、コモン駆動信号Ｖcomの供給源に対向する側）または接地に接続される。これにより、各駆動信号源Ｓから各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６へ、コモン駆動信号Ｖcomが供給されるようになっている。なお、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６に対して各駆動信号源を設ける代わりに、駆動信号源を、タイミング制御部９により制御されるスイッチ手段を介して容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６に接続するようにしてもよく、このことは実施の形態の１つとして含まれる。

検出回路８（例えば、電圧検出器ＤＥＴ）は、増幅部８１と、整流平滑部８２と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部８３と、信号処理部８４と、座標抽出部８５と、スイッチ素子ＳＷ１とを有している。なお、この検出回路８の入力端子Ｔinは、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６の他端側（例えば、センサ用検出電極４４に対向する側）に共通して接続されている。

増幅部８１は、入力端子Ｔinから入力される検出信号Ｖdetを増幅する部分であり、信号増幅用のオペアンプ８１１と、２つの抵抗器８１２Ｒ，８１３Ｒと、２つのキャパシタ８１２Ｃ，８１３Ｃとを有している。オペアンプ８１１の正入力端（＋）は、入力端子Ｔinに接続され、オペアンプ８１１の出力端は後述する整流平滑部８２内のダイオード８２Ｄのアノードに接続されている。抵抗器８１２Ｒおよびキャパシタ８１２Ｃの一端は、ともにオペアンプ８１１の出力端に接続され、抵抗器８１２Ｒおよびキャパシタ８１２Ｃの他端は、ともにオペアンプ８１１の負入力端（−）に接続されている。また、抵抗器８１３Ｒの一端は、抵抗器８１２Ｒおよびキャパシタ８１２Ｃの他端に接続され、抵抗器８１３Ｒの他端は、キャパシタ８１３Ｒを介して接地に接続されている。これにより、抵抗器８１２Ｒおよびキャパシタ８１２Ｃが、高域をカットし低域を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）として機能すると共に、抵抗器８１３Ｒおよびキャパシタ８１３Ｃが、高域を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として機能する。

スイッチ素子ＳＷ１は、オペアンプ８１１の正入力端（＋）側の接続点Ｐと、接地との間に配置されている。このスイッチ素子ＳＷ１は、詳細は後述するが、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ１によって、そのオン・オフ状態が制御されるようになっている。

整流平滑部８２は、増幅部８１から出力される検出信号を整流平滑化するものであり、半波整流用のダイオード８２Ｄより構成される整流部と、一端がそれぞれ接地され並列接続された抵抗器８２Ｒおよびキャパシタ８２Ｃより構成される平滑部とを含んでいる。ダイオード８２Ｄのアノードはオペアンプ８１１の出力端に接続され、ダイオード８２Ｄのカソードは抵抗器８２Ｒおよびキャパシタ８２Ｃの一端同士と、Ａ／Ｄ変換部８３の入力端に接続されている。

Ａ／Ｄ変換部８３は、整流平滑部８２により整流平滑化されたアナログの検出信号を、デジタルの検出信号に変換する部分であり、図示しないコンパレータを含む。このコンパレータは、入力された検出信号と所定のしきい値電圧Ｖth（図３参照）との電位を比較するものである。なお、このＡ／Ｄ変換部８３におけるＡ／Ｄ変換の際のサンプリングタイミングは、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ２によって制御されるようになっている。

信号処理部８４は、Ａ／Ｄ変換部８３から出力されるデジタルの検出信号に対し、所定の信号処理（例えば、デジタル的なノイズ除去処理や、周波数情報を位置情報に変換する処理などの信号処理）を施すものである。

座標抽出部８５は、信号処理部８４から出力される検出信号に基づいて、検出結果（例えば、センサ用検出電極４４がタッチされたか否か、およびセンサ用検出電極４４がタッチされた場合にはその部分の位置座標）を求め、その検出結果を出力端子Ｔoutから出力するものである。

なお、このような検出回路８は、対向基板４上の周辺領域（例えば、非表示領域または額縁領域）に形成するようにしてもよいし、あるいは、画素基板２上の周辺領域に形成するようにしてもよい。但し、検出回路８を画素基板２上に形成すれば、検出回路８と、元々画素基板２上に形成されている表示制御用の各種回路素子等との集積化が図れるので、回路の集積化による簡略化という観点でより好ましい。この場合には、コンタクト導電柱７と同様のコンタクト導電柱（図示せず）によって、センサ用検出電極４４の各電極パターンと画素基板２の検出回路８との間を接続し、検出信号Ｖdetをセンサ用検出電極４４から検出回路８に伝送するようにすればよい。

次に、本実施の形態例の表示装置１における作用および効果について説明する。

この表示装置１では、画素基板２の表示ドライバ（図示せず）が、共通電極４３の各電極パターン（例えば、共通電極４３１〜４３６）に対してコモン駆動信号Ｖcomを線順次で供給する。この表示ドライバはまた、ソース線を介して画素電極２２へ画素信号を供給すると共に、この画素信号の供給と同期して、ゲート線を介して各画素電極２２のＴＦＴのスイッチングを線順次で制御する。これにより、液晶層６には、画素ごとに、コモン駆動信号Ｖcomと各画素信号とにより定まる縦方向（例えば、基板に垂直な方向）の電界が印加され、液晶状態の変調が行われる。このようにして、いわゆる反転駆動による表示が行われる。

一方、対向基板４では、共通電極４３の各電極パターンと、センサ用検出電極４４の各電極パターンとの交差部分にそれぞれ、容量素子Ｃ１（例えば、容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６）が形成される。共通電極４３の各電極パターン（例えば、共通電極４３１〜４３６）にコモン駆動信号Ｖcomを時分割的に順次印加していくと、その印加された共通電極４３の電極パターンとセンサ用検出電極４４の各電極パターンとの交差部分に形成されている一列分の容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６の各々に対する充放電が行われる。その結果、容量素子Ｃ１の容量値に応じた大きさの検出信号Ｖdetが、センサ用検出電極４４の各電極パターンからそれぞれ出力される。対向基板４の表面にユーザの指が触れられていない状態においては、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。コモン駆動信号Ｖcomのスキャンに伴い、充放電の対象となる容量素子Ｃ１の列が線順次的に移動していく。

なお、このような共通電極４３の各電極パターンの線順次駆動の際には、共通電極４３の各電極パターンの一部の電極パターンを束ねて線順次駆動動作を行うようにするのが好ましい。具体的には、この一部の電極パターンより構成される駆動ラインＬを、複数ラインの電極パターンより構成される検出用駆動ラインＬ１と、１つ以上の電極パターンより構成される表示用駆動ラインＬ２とから構成するようにする。これにより、共通電極４３の電極パターンの形状に対応した筋や斑等が生ずることによる画質劣化を抑えることが可能となる。

ここで、対向基板４の表面のいずれかの場所にユーザの指が触れると、そのタッチ箇所に元々形成されている容量素子Ｃ１に、指による容量素子Ｃ２が付加される。その結果、そのタッチ箇所がスキャンされた時点（すなわち、共通電極４３の電極パターンのうち、そのタッチ箇所に対応する電極パターンにコモン駆動信号Ｖcomが印加されたとき）の検出信号Ｖdetの値が、他の箇所よりも小さくなる。検出回路８（図６参照）は、この検出信号Ｖdetをしきい値電圧Ｖthと比較して、この検出信号Ｖdetがしきい値電圧Ｖth未満の場合に、その箇所をタッチ箇所として判定する。このタッチ箇所は、コモン駆動信号Ｖcomの印加タイミングと、しきい値電圧Ｖth未満の検出信号Ｖdetの検出タイミングとから割り出すことができる。

このようにして、本実施の形態例のタッチセンサ付きの表示装置１では、液晶表示素子に元々備えられている共通電極４３が、駆動電極と検出電極より構成される一対のタッチセンサ用電極のうちの一方として兼用されている。また、表示用駆動信号としてのコモン駆動信号Ｖcomが、タッチセンサ用駆動信号として共用されている。これにより、静電容量型のタッチセンサにおいて、新たに設けるのはセンサ用検出電極４４だけでよく、また、タッチセンサ用駆動信号を新たに用意する必要がない。したがって、タッチセンサ付きの表示装置１の構成が簡単である。

また、関連技術におけるタッチセンサ付き表示装置（特許文献１参照）では、センサに流れる電流の大きさを正確に測定し、その測定値に基づいてタッチ位置をアナログ演算により求めるようにしている。これに対し、本実施の形態例の表示装置１では、タッチの有無に応じた電流の相対変化（例えば、電位変化）の有無をデジタル的に検知するだけでよいので、簡単な検出回路構成で検出精度を高めることができる。また、コモン駆動信号Ｖcomの印加用に元々設けられている共通電極４３と、新たに設けたセンサ用検出電極４４との間に静電容量を形成し、この静電容量が利用者の指の接触によって変化することを利用してタッチ検出を行うようにしている。このため、この表示装置１は、利用者の電位が不定であることが多いモバイル機器用途にも適合可能である。

更に、センサ用検出電極４４が複数の電極パターンに分割されると共に、各電極パターンが個別に時分割的に駆動されるため、タッチ位置の検出も可能となる。

次に、図７〜図１０を参照して、本開示の１つについて、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

最初に、図７および図８を参照して、比較例に係るタッチセンサ付きの表示装置１０１について説明する。この比較例に係る表示装置１０１では、図７（Ａ）に示したように、センサ用検出電極１０４がフローティング状態になってしまうのを回避して安定状態を保つため、このタッチ検出電極１０４と接地との間に、抵抗器Ｒ１０１（例えば、接地抵抗）が設けられている。これにより、検出回路１０８において、検出信号Ｖdetの信号値がふらついて変動してしまうのが回避される。また、この抵抗器Ｒ１０１を介して静電気を接地に逃がすことができるという利点もある。なお、この図７（Ａ）では、オペアンプ１０８Ａ（例えば、図６におけるオペアンプ８１１に相当）の周辺回路は、説明上の便宜のため一部図示をしていない。これは、後述する図９（Ａ）および図１１においても同様である。

ところが、このような構成にした場合、図７（Ａ）に示したように、抵抗器Ｒ１０１を通じてセンサ出力がリークする（例えば、検出信号Ｖdetの信号線から接地へ向けてリーク電流ＩＬが流れる）ことになる。したがって、このようなリーク電流ＩＬに起因して、検出信号Ｖdetの信号値のレンジが小さくなってしまう場合が生ずる。また、図７（Ｂ）に示した検出信号波形Ｇ１０１Ａ，Ｇ１０１Ｂおよび図８（Ｃ）中の矢印で示したように、検出信号Ｖdetの信号値が時間と共に減少してしまうため、Ａ／Ｄ変換部８３でのサンプリングタイミング（例えば、読み出しタイミング）によって信号値が異なってしまう。このように、比較例に係る表示装置１０１では、リーク電流ＩＬの存在に起因して、適切な検出信号Ｖdetが得られなくなる場合が生ずる。
また、この比較例に係る表示装置１０１では、外乱ノイズ等に起因して、検出信号Ｖdetの信号値が読み出し回路（例えば、Ａ／Ｄ変換部８３）のダイナミックレンジを超えてしまい、検出信号Ｖdetが読み出し不能となってしまう場合も生じ得る。

更に、タッチ検出電極１０４および検出信号Ｖdetの信号線は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の高抵抗の透明電極を用いることが想定されるため、寄生容量も大きくなる。したがって、表示装置１０１上の接触位置の違いによる時定数の差に起因して、検出信号Ｖdetにおける信号波形の傾きが接触位置に応じて異なってしまい、接触位置による場所依存性が生じてしまうことになる。具体的には、例えば図７（Ａ）中の共通電極１０３において、検出回路１０８から遠い位置Ｐ１０１Ａに対応する共通電極１０３Ａから得られる検出信号Ｖdetと、検出回路１０８に近い位置Ｐ１０１Ｂに対応する共通電極１０３Ｂから得られる検出信号Ｖdetとでは、場所依存性が生ずる。すなわち、図７（Ｂ）に示した検出信号波形Ｇ１０１Ａ（共通電極Ｐ１０３Ａからの検出信号Ｖdetに対応），Ｇ１０１Ｂ（共通電極Ｐ１０３Ｂからの検出信号Ｖdetに対応）のように、立ち上がりおよび立ち下がりの際の波形の傾きが異なるため、その波形のピーク位置も異なる。具体的には、検出信号波形Ｇ１０１Ａでは、タイミングｔ１０１Ａにおいて、ピーク値Ｖ１０１Ａが得られる一方、検出信号波形Ｇ１０１Ｂでは、タイミングｔ１０１Ｂ（＜ｔ１０１Ａ）において、ピーク値Ｖ１０１Ｂ（＞Ｖ１０１Ａ）が得られる。なお、図７（Ｂ）において、検出信号波形Ｇ１０１Ａ，Ｇ１０１Ｂ中に示した矢印は、タッチ検出電極１０４に対する指の接触の有無による波形変化を表している。また、図８において、（Ａ）は共通電極Ｐ１０３Ａに印加されるコモン駆動信号ＶcomＡを、（Ｂ）は共通電極Ｐ１０３Ｂに印加されるコモン駆動信号ＶcomＢを、期間Δｔ１０１Ａ，Δｔ１０１Ｂはコモン駆動信号ＶcomＡ，ＶcomＢが印加される期間をそれぞれ示している。

これに対し、本実施の形態例の表示装置１では、図１，図２，図６および図９（Ａ）に示したように、検出回路８において、検出信号Ｖdetの信号線と接地との間にスイッチ素子ＳＷ１が設けられている。したがって、タイミング制御部９からのタイミング制御信号ＣＴＬに応じて所定のタイミングでスイッチ素子ＳＷ１がオン状態となることにより、検出信号Ｖdetの信号線がフローティング状態となって検出信号値が変動してしまうのが回避される。

具体的には、タイミング制御部９は、コモン駆動信号Ｖcomの極性反転タイミング（例えば、図１０中のタイミングｔ１〜ｔ４）の直前に同期してスイッチ素子ＳＷ１がオン状態となるように、スイッチ素子ＳＷ１を制御する。これにより、検出信号Ｖdetの信号線が接地電圧（プリチャージ電圧）となるため、例えば図１０中のプリチャージタイミングｔｐ１〜ｔｐ３に示したように、検出信号Ｖdetに対する信号線のプリチャージがなされる。そして、このような定期的なプリチャージを行って検出信号Ｖdetについての信号線の電位を固定電位に初期化（リセット）することにより、上記比較例とは異なり、外乱ノイズ等に起因して検出信号Ｖdetの信号値が読み出し回路等のダイナミックレンジを超えてしまうことが回避される。

また、このスイッチ素子ＳＷがオフ状態となることによってリーク経路がなくなるため、上記比較例とは異なり、リーク電流ＩＬの発生が抑えられる（好ましくは回避される）。このため、図９（Ｂ）に示した検出信号波形Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂおよび図１０（Ｄ）に示したように、検出信号Ｖdetの信号値が時間と共に減少してしまうのも抑制または回避される。なお、検出信号波形Ｇ１Ａは、図９（Ａ）中の検出回路８から遠い位置Ｐ１Ａに対応する共通電極４３１から得られる検出信号Ｖdetの波形に対応し、検出信号波形Ｇ１Ｂは、検出回路８に近い位置Ｐ１Ｂに対応する共通電極４３６から得られる検出信号Ｖdetの波形に対応している。また、図１０中に示した期間Δｔ１Ａ，Δｔ１Ｂは、コモン駆動信号ＶcomＡ（検出回路８から遠い位置Ｐ１Ａに対応），ＶcomＢ（検出回路８に近い位置Ｐ１Ｂに対応）が印加される期間を示している。また、図９（Ｂ）において、検出信号波形Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂ中に示した矢印は、センサ用検出電極４４に対する指の接触の有無による波形変化を表している。

したがって、タイミング制御部９からのタイミング制御信号ＣＴＬ２によって、検出回路８内のＡ／Ｄ変換部８３が、検出信号Ｖdetの値が飽和する飽和地点において、検出信号Ｖdetの読み取りを行うようにするのが好ましい。この飽和地点とは、例えば、図９（Ｂ），図１０中のサンプリングタイミングｔｓ，ｔｓ１〜ｔｓ４に相当する。これにより、接触位置Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂの違いによる時定数の差に起因して、検出信号波形Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂの立ち上がりの際の傾きが異なっていても、略一定の検出信号値Ｖ１Ａ（＝Ｖ１Ｂ）が得られるようになる。すなわち、このような飽和地点（例えば、サンプリングタイミングｔｓ等）で読み取った検出信号Ｖdetに基づいて物体の接触位置を検出することにより、接触位置による場所依存性が抑えられる（好ましくは回避される）。なお、このような飽和地点（例えば、サンプリングタイミングｔｓ等）は、表示装置１のパネル特性等に応じて、予め設定しておくようにする。

以上のように本実施の形態例では、静電容量の変化に応じてセンサ用検出電極４４から得られる検出信号Ｖdetに基づいて物体の接触（近接）位置を検出すると共に、検出回路８において、この検出信号Ｖdetの信号線と接地との間にスイッチ素子ＳＷ１を設けるようにしたので、検出信号Ｖdetの信号線がフローティング状態となって検出信号Ｖdetの信号値が変動してしまうのを回避しつつ、リーク電流の発生を抑えることによって、検出信号値のレンジが小さくなったり、検出信号値が時間と共に減少してしまうのを抑えることができる。よって、静電容量型のタッチセンサを備えた表示装置において適切な物体検出を行うことができ、検出感度を向上させることが可能となる。

また、コモン駆動信号Ｖcomの極性反転タイミングの直前に同期してスイッチ素子ＳＷ１がオン状態とすることにより、定期的なプリチャージを行うようにしたので、外乱ノイズ等に起因して検出信号Ｖdetの信号値が読み出し回路（例えば、Ａ／Ｄ変換部８３等）のダイナミックレンジを超えてしまうことを回避することができる。

更に、検出回路８内のＡ／Ｄ変換部８３が、検出信号Ｖdetの値が飽和する飽和地点において検出信号Ｖdetの読み取りを行うと共に、このような飽和地点で読み取った検出信号Ｖdetに基づいて物体の接触位置を検出するようにしたので、接触位置による場所依存性を抑える（もしくは回避する）ことができる。

図１１は、本開示の第２の実施の形態例に係るタッチセンサ付きの表示装置１Ａの概略構成を表すものである。また、図１２は、この表示装置１Ａにおける検出動作の際のタイミング波形を表すものである。本実施の形態例の表示装置１Ａは、第１の実施の形態例の表示装置１において、検出回路８Ａの代わりに検出回路８Ａを設けたものである。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、それ以上は説明しない。

検出回路８Ａは、検出回路８において、スイッチ素子ＳＷ１と接地との間に、所定のプリチャージ電圧Ｖｐを供給するプリチャージ電源８０を更に設けるようにしたものである。このプリチャージ電源８０は、タイミング制御部９からのタイミング制御信号ＣＴＬ３に従って、例えば図１２（Ｄ）に示したように、互いに異なる２つのプリチャージ電圧Ｖ２，Ｖ３を、コモン駆動信号Ｖcomの極性反転周期と同期して時分割で交互に出力している。なお、図１２中に示した期間Δｔ２Ａ，Δｔ２Ｂは、コモン駆動信号ＶcomＡ（図１１（Ａ）中の検出回路８Ａから遠い位置Ｐ２Ａに対応），ＶcomＢ（図１１（Ａ）中の検出回路８Ａから近い位置Ｐ２Ｂに対応）が印加される期間を示している。

これにより、本実施の形態例の検出信号Ｖdetは、例えば図１２（Ｅ）に示したように、プリチャージ電圧Ｖ２（ｔｐ１１，ｔｐ１３，ｔｐ２１，ｔｐ２３に対応）と、プリチャージ電圧Ｖ３（ｔｐ１２，ｔｐ２２に対応）とに、交互にプリチャージされる。したがって、上記第１の実施の形態例の検出信号Ｖdet（図１０（Ｄ）参照）と比べ、検出信号値の幅が小さくなる（例えば、第１の実施の形態例の検出信号Ｖdetの約１／２倍の幅となる）。

以上のように本実施の形態例では、スイッチ素子ＳＷ１と接地との間に、互いに異なる２つのプリチャージ電圧Ｖ２，Ｖ３を、コモン駆動信号Ｖcomの極性反転周期と同期して時分割で交互に出力するプリチャージ電源８０を更に設けるようにしたので、上記第１の実施の形態例の検出信号Ｖdetと比べ、検出信号値の幅を小さくすることができる。よって、後段の回路（例えば、Ａ／Ｄ変換部８３等）でのダイナミックレンジを小さく抑えることができ、耐圧の小さな素子を用いることができるようになる。

＜３．第３の実施の形態＞

次に、本開示の第３の実施の形態例について説明する。第３の実施の形態例は、表示素子として横電界モードの液晶素子を用いるようにしたものである。

図１３は、本実施の形態例のタッチセンサ付きの表示装置１Ｂの要部断面を表し、図１４はその斜視構造を表すものである。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態例の図４と同一部分には同一の符号を付し、それ以上は説明しない。

本実施の形態例の表示装置１Ｂは、画素基板２Ｂと、この画素基板２Ｂに対向して配置された対向基板４Ｂと、画素基板２Ｂと対向基板４Ｂとの間に挿設された液晶層６とを備えている。

画素基板２Ｂは、ＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上に配設された共通電極４３と、この共通電極４３の上に絶縁層２３を介してマトリクス状に配設された複数の画素電極２２とを有する。ＴＦＴ基板２１には、各画素電極２２を駆動するための図示しない表示ドライバやＴＦＴのほか、各画素電極２２に画素信号を供給するソース線や、各ＴＦＴを駆動するゲート線等の配線が形成されている。ＴＦＴ基板２１にはまた、タッチ検出動作を行う検出回路８（図６参照）または検出回路８Ａ（図１１参照）が形成されている。共通電極４３は、タッチ検出動作を行うタッチセンサの一部を構成するセンサ用駆動電極としても兼用されるものであり、図１における駆動電極Ｅ１に相当する。

対向基板４Ｂは、ガラス基板４１と、このガラス基板４１の一方の面に形成されたカラーフィルタ４２とを有する。ガラス基板４１の他方の面には、センサ用検出電極４４が形成され、さらに、このセンサ用検出電極４４の上に偏光板４５が配設されている。センサ用検出電極４４は、タッチセンサの一部を構成するもので、図１における検出電極Ｅ２に相当する。センサ用検出電極４４は、図５に示したように、複数の電極パターンに分割されている。センサ用検出電極４４は、薄膜プロセスにより対向基板４Ｂの上に直接形成してもよいが、間接的に形成してもよい。この場合には、タッチ検出電極４４を図示しないフィルム基体上に形成すると共に、このタッチ検出電極４４の形成されたフィルム基体を対向基板４Ｂの表面に貼り付けるようにすればよい。この場合、フィルム基体を、ガラスと偏光板の間の代わりに偏光板の上面に貼り付けることも可能であり、さらには偏光板を構成するフィルム内に作成してもよい。

共通電極４３は、ＴＦＴ基板２１から交流矩形波形のコモン駆動信号Ｖcomが印加されるようになっている。このコモン駆動信号Ｖcomは、画素電極２２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を画定するものである。コモン駆動信号Ｖcomは、タッチセンサの駆動信号としても兼用されるものであり、図１の駆動信号源Ｓから供給される交流矩形波Ｓｇに相当する。

液晶層６は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）モードや、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モード等の横電界モードの液晶が用いられる。

画素基板２Ｂにおける共通電極４３および対向基板４Ｂにおけるセンサ用検出電極４４の構成は、例えば図５に示したものと同様であり、両方とも、互いに交差するように延在する複数の電極パターンより構成されている。

ここで、図１４を参照して、より詳細に説明する。ここに示したようなＦＦＳモードの液晶素子においては、画素基板２Ｂ上に形成された共通電極４３の上に、絶縁層２３を介して、櫛歯状にパターニングされた画素電極２２が配置され、この画素電極２２を覆うように配向膜２６が形成される。この配向膜２６と、対向基板４Ｂに対向する側の配向膜４６との間に、液晶層６が挟持される。２枚の偏光板２４，４５は、クロスニコルの状態で配置される。２枚の配向膜２６，４６のラビング方向は、２枚の偏光板２４，４５の一方の透過軸と一致している。図１４では、ラビング方向が出射側の偏光板４５の透過軸と一致している場合を図示してある。さらに、２枚の配向膜２６，４６のラビング方向および偏光板４５の透過軸の方向は、液晶分子が回転する方向が規定される範囲で、画素電極２２の延設方向（例えば、櫛歯の長手方向）とほぼ平行に設定されている。

次に、本実施の形態例の表示装置１Ｂにおける作用および効果について説明する。

最初に、図１４および図１５を参照して、ＦＦＳモードの液晶素子の表示動作原理について以下簡単に説明する。ここで、図１５は液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。これらの図で、（Ａ）は電界非印加時、（Ｂ）は電界印加時における液晶素子の状態をそれぞれ示す。

共通電極４３と画素電極２２との間に電圧を印加していない状態では（図１４（Ａ）、図１５（Ａ）参照）、液晶分子６１の軸が入射側の偏光板２４の透過軸と直交し、かつ、出射側の偏光板４５の透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈは、液晶層６内において位相差を生じることなく出射側の偏光板４５に達し、偏光板４５において吸収されるため、黒表示となる。一方、共通電極４３と画素電極２２との間に電圧を印加した状態では（図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）参照）、液晶分子６１の配向方向が、画素電極間に生じる横電界Ｅにより、画素電極２２の延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層６の厚み方向の中央に位置する液晶分子６１が約４５度回転するように白表示時の電界強度を最適化する。これにより、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈには、この入射光ｈが液晶層６内を透過する間に位相差が生じる。これにより、入射光ｈは９０度回転した直線偏光となり、出射側の偏光板４５を通過するため、白表示となる。

次に、表示装置１Ｂにおける表示制御動作およびタッチ検出動作について以下説明する。これらの動作は、上記第１の実施の形態例における動作と同様なので、それ以上は詳細に説明しない。

画素基板２Ｂの表示ドライバ（図示せず）は、共通電極４３の各電極パターンに対してコモン駆動信号Ｖcomを線順次で供給する。表示ドライバはまた、ソース線を介して画素電極２２へ画素信号を供給すると共に、この画素電極２２への画素信号の供給と同期して、ゲート線を介して各画素電極のＴＦＴのスイッチングを線順次で制御する。これにより、液晶層６には、画素ごとに、コモン駆動信号Ｖcomと各画素信号とにより定まる横方向（例えば、基板に平行な方向）の電界が印加されて液晶状態の変調が行われる。このようにして、いわゆる反転駆動による表示が行われる。

一方、対向基板４Ｂの側では、共通電極４３の各電極パターンに、コモン駆動信号Ｖcomを時分割的に順次印加していく。すると、その印加された共通電極４３の電極パターンとセンサ用検出電極４４の各電極パターンとの交差部分に形成された一列分の容量素子Ｃ１（Ｃ１１〜Ｃ１６）の各々に対し、充放電が行われる。そして、容量素子Ｃ１の容量値に応じた大きさの検出信号Ｖdetが、センサ用検出電極４４の各電極パターンからそれぞれ出力される。対向基板４Ａの表面にユーザの指が触れられていない状態においては、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。対向基板４Ｂの表面のいずれかの場所にユーザの指が触れると、そのタッチ箇所に元々形成されている容量素子Ｃ１に、指による容量素子Ｃ２が付加される結果、そのタッチ箇所がスキャンされた時点の検出信号Ｖdetの値が他の箇所よりも小さくなる。検出回路８（図６参照）または検出回路８Ａ（図１１参照）は、この検出信号Ｖdetをしきい値電圧Ｖthと比較して、検出信号Ｖdetがしきい値電圧Ｖth未満の場合に、その箇所をタッチ箇所として判定する。このタッチ箇所は、コモン駆動信号Ｖcomの印加タイミングと、しきい値電圧Ｖth未満の検出信号Ｖdetの検出タイミングとから割り出される。

以上のように本実施の形態例では、上記第１および第２の実施の形態と同様に、液晶表示素子に元々備えられている共通電極４３を、駆動電極と検出電極とから構成される一対のタッチセンサ用電極のうちの一方として兼用すると共に、表示用駆動信号としてのコモン駆動信号Ｖcomを、タッチセンサ用駆動信号として共用して静電容量型タッチセンサを構成している。そのため、静電容量型のタッチセンサにおいて、新たに設けるのはセンサ用検出電極４４だけでよく、また、タッチセンサ用駆動信号を新たに用意する必要がない。したがって、タッチセンサ付きの表示装置１Ｂの構成が簡単である。

また、本実施の形態例においても、上記第１の実施の形態例で説明した検出回路８または上記第２の実施の形態例で説明した検出回路８Ａを設けるようにしたので、上記第１または第２の実施の形態例と同様の作用により、上記第１または第２の実施の形態例と同様の効果を得ることが可能となる。

特に、本実施の形態例では、タッチセンサ用駆動電極としての共通電極４３が画素基板２Ｂの側（ＴＦＴ基板２１の上）に設けられていることから、ＴＦＴ基板２１から共通電極４３にコモン駆動信号Ｖcomを供給することが極めて容易であると共に、必要な回路や電極パターンおよび配線等を画素基板２に集中させることができ、回路の集積化が図られる。したがって、上記第１の実施の形態において必要であった、画素基板２側から対向基板４側へのコモン駆動信号Ｖcomの供給経路（例えば、コンタクト導電柱７）が不要となり、タッチセンサ付きの表示装置１Ｂの構造がより簡単になる。

なお、検出回路８（図６参照）や検出回路８Ａ（図１１参照）は、対向基板４Ｂ上の周辺領域（例えば、非表示領域または額縁領域）に形成するようにしてもよいが、検出回路８または８Ａは、画素基板２Ｂ上の周辺領域に形成するのが好ましい。検出回路８または８Ａを画素基板２Ｂ上に形成すれば、これらの検出回路８または８Ａを、元々画素基板２Ｂ上に形成されている表示制御用の各種回路素子等との集積化が図れるからである。

なお、本実施の形態例では、センサ用検出電極４４をガラス基板４１の表面側（液晶層６に対向する側と反対の側）に設けるようにしたが、センサ用検出電極４４の配置を次のように変形してもよい。

例えば図１６に示した表示装置１Ｃように、対向基板４Ｃにおいて、センサ用検出電極４４を、カラーフィルタ４２に対向する側ではなく、液晶層６の側に対向する側に設けるようにしてもよい。

あるいは、図１７に示した表示装置１Ｄのように、対向基板４Ｄにおいて、センサ用検出電極４４をガラス基板４１とカラーフィルタ４２との間に設けるようにしてもよい。ここで、横電界モードの場合、縦方向に電極があると縦方向に電界がかかり、液晶が立ち上がってしまい視野角等が大きく悪化してしまう。したがって、この表示装置１Ｄのように、カラーフィルタ４２等の誘電体を挟んでセンサ用検出電極４４を配置すれば、この問題は大きく低減することができる。

＜４．変形例（変形例１，２）＞

次に、上記第１〜第３の実施の形態例の変形例（変形例１，２）について以下説明する。上記実施の形態では、図５に示したように、共通電極４３およびセンサ用検出電極４４の両方とも、互いに交差するように延在する複数の電極パターンより構成するようにした場合について説明したが、本開示はこれには限定されない。なお、上記第１〜第３の実施の形態例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、それ以上は説明しない。

図１８は、変形例１に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の構成を斜視図で表すものである。この図に示すように、共通電極４３を単一電極（例えば、第１の駆動電極）より構成すると共に、センサ用検出電極４４を、マトリクス状に配設された複数の個別電極（例えば、複数の検出電極、または第１の検出電極、第２の検出電極、第３の検出電極および第４の検出電極など）より構成するようにしてもよい。この場合には、センサ用検出電極４４の各個別電極からの検出信号Ｖdetによって、直ちにタッチ位置を割り出すことができる。

図１９は、変形例２に係るタッチセンサ付きの表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の構成を斜視図で表すものである。この図に示すように、共通電極４３を、図５と同様に、ストライプ状に分割された複数の電極パターン（例えば、複数の駆動電極、または第１の駆動電極、第２の駆動電極、第３の駆動電極、第４の駆動電極、第５の駆動電極および第６の駆動電極など）より構成すると共に、センサ用検出電極４４については、図１８と同様に、マトリクス状に配設された複数の個別電極（例えば、複数の検出電極、または第１の検出電極、第２の検出電極、第３の検出電極および第４の検出電極など）より構成するようにしてもよい。この場合においても、共通電極４３の複数の電極パターンをコモン駆動信号Ｖcomで順次スキャンしながら検出を行うことができる。

＜５．適用例＞

次に、図２０〜図２４を参照して、上記実施の形態例および上記変形例で説明したタッチセンサ付きの表示装置の適用例について以下説明する。上記実施の形態例等の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態例等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

図２０は、上記実施の形態例等の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記実施の形態例等に係る表示装置により構成されている。

図２１は、上記実施の形態例等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記実施の形態例等に係る表示装置により構成されている。

図２２は、上記実施の形態例等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態例等に係る表示装置により構成されている。

図２３は、上記実施の形態例等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４は、上記実施の形態例等に係る表示装置により構成されている。

図２４は、上記実施の形態例等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（例えば、ヒンジ部）７３０で連結したものである。携帯電話機は、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態例等に係る表示装置により構成されている。

以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記第１の実施の形態例では、プリチャージを行う際のプリチャージ電圧として接地電圧（グランド；ＧＮＤ）を用いる場合について説明したが、例えば接地電圧以外の固定電圧（固定電位部）を用いるようにしてもよい。すなわち、スイッチ素子ＳＷ１と接地との間に、１種類の固定電圧をプリチャージ電圧Ｖｐとして出力するプリチャージ電源を設けるようにしてもよい。

また、上記第３の実施の形態例では、横電界モードとしてＦＦＳモードの液晶素子を例に説明したが、ＩＰＳモードの液晶について同様に適用可能である。

更に、上記実施の形態等では、表示素子として液晶表示素子を用いた表示装置について説明したが、本開示は、それ以外の表示素子、例えば有機ＥＬ素子を用いた表示装置にも適用可能である。

加えて、上記実施の形態例等では、タッチセンサを表示装置内に内蔵させた場合（タッチセンサ付きの表示装置）について説明したが、本開示のタッチセンサはこれには限られず、このタッチセンサを、例えば表示装置の外側（外付け型のタッチセンサ）にも適用してもよい。具体的には、例えば図２５に示したようなタッチセンサ１０を、表示装置の外側に設けるようにしてもよい。このタッチセンサ１０は、例えばガラス等より構成される一対の絶縁基板４１１，４１２と、これらの基板４１１，４１２間に形成されたセンサ用駆動電極（タッチ駆動電極）４３０、センサ用検出電極４４および絶縁層２３０とを備えている。センサ用駆動電極４３０は、絶縁基板４１１上に形成されており、このセンサ用駆動電極４３０にタッチセンサ用の駆動信号が印加されるようになっている。センサ用検出電極４４は絶縁基板４１２上に形成されており、このセンサ用検出電極４４は、上記実施の形態例等と同様に、検出信号Ｖdetを得るための電極である。絶縁層２３０は、これらセンサ用駆動電極４３０とセンサ用検出電極４４との間に形成されている。なお、タッチセンサ１０の斜視構造は、例えば図５等に示した上記実施の形態例等のものと同様となっている。また、駆動信号源Ｓ、検出回路８およびタイミング制御部９の回路構成等も、例えば図６に示した上記実施の形態例等のものと同様となっている。

さらに上述の実施の形態では、タイミング制御部９がコモン駆動信号Ｖcomの極性反転タイミング（例えば、図１０中のタイミングｔ１〜ｔ４）の直前に同期してスイッチ素子ＳＷ１がオン状態となるように、スイッチ素子ＳＷ１を制御する場合について述べたが、一変形例として、極性反転してからサンプリングタイミングｔｓ‘（タイミングｔｓ１’〜ｔｓ４‘）までの間、スイッチ素子ＳＷ１をオフ状態とし、それ以外の期間ではスイッチ素子ＳＷ１をオン状態としてもよい。図２６は、この変形例に係る表示装置の検出動作を説明するためのタイミング波形図である。図１０（Ａ），（Ｂ）と同様に、図２６（Ａ），（Ｂ）に示す期間Δｔ１Ａ，Δｔ１Ｂは、コモン駆動信号ＶcomＡ，ＶcomＢが印加される期間を示している。図２６（Ｃ）はタイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ１を、図２６（Ｄ）はこの変形例の検出信号波形を示す。この変形例では、検出期間以外は検出信号Ｖdetが所定の電位に固定されるため、サンプリングタイミングｔｓ‘後に信号線に表示用の画像データを書込む場合にも、その書込みノイズの影響を受けず、安定した検出波形が得られる。

加えてまた、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。

本明細書で説明した現在好適な実施の形態に対する各種変更や修正は当業者にとって明らかである。かかる変更や修正は、本開示が対象とするものの精神や範囲から逸脱することなく、その意図した利点を損なうことなく、なし得るものである。したがって、かかる変更や修正は、添付した請求の範囲の対象とされる。

１，１Ａ〜１Ｄ…表示装置、１０…タッチセンサ、１１…ＳＷ制御部、１２…スイッチ素子、１３１，１３２…インバータ（論理否定）回路、１４…オペアンプ、１５…スイッチ素子、２，２Ａ，２Ｂ…画素基板、２１…ＴＦＴ基板（回路基板）、２２…画素電極、４，４Ａ〜４Ｄ…対向基板、４１…ガラス基板、４２…カラーフィルタ、４３，４３１〜４３６…共通電極（兼センサ用駆動電極）、４３０…センサ用駆動電極、４３Ｄ…ドライバ、４４…センサ用検出電極（タッチ検出電極）、４５…偏光板、６…液晶層、７…コンタクト導電柱、８，８Ａ…検出回路、８０…プリチャージ電源、８１…増幅部、８２…整流平滑部、８３…Ａ／Ｄ変換部、８４…信号処理部、８５…座標抽出部、９…タイミング制御部、Ｃ１，Ｃ１１〜Ｃ１６，Ｃ２…容量素子、Ｓｇ…交流矩形波、Ｅ１…駆動電極、Ｅ２…検出電極、Ｓ…交流信号源（駆動信号源）、Ｖcom…コモン駆動信号、ＤＥＴ…電圧検出器（検出回路）、Ｖdet…検出信号、Ｖth…しきい値電圧、Ｖｐ，Ｖ２，Ｖ３…プリチャージ電圧、Ｔin…入力端子、Ｔout…出力端子、ＳＷ１…スイッチ素子、ＣＴＬ１〜ＣＴＬ３…タイミング制御信号、ｔ１〜ｔ４…タイミング、ｔｐ１〜ｔｐ４，ｔｐ１１〜ｔｐ１３，ｔｐ２１〜ｔｐ２３…サンプリングタイミング、ｔｐ１〜ｔｐ４…プリチャージタイミング。

Claims (39)

1. 第１の駆動信号を生成する第１の信号源と、
   前記第１の信号源からの前記第１の駆動信号を受け取る第１の駆動電極と、
   前記第１の駆動電極に隣接して配置され、前記第１の駆動信号によって駆動された第１の出力信号を生成する第１の検出電極と、
   前記第１の駆動電極と前記第１の検出電極との間に設けられ、第１の容量領域を規定する誘電体材料と、
   前記第１の検出電極に電気的に接続され、前記第１の出力信号を検出する検出回路と、
   前記第１の検出電極に電気的に接続され、第１の状態と第２の状態とを有するスイッチ素子と
   を備え、
   前記スイッチ素子は、前記第１の状態のときに前記第１の検出電極を所定の電圧にさせ、前記第２の状態のときに前記第１の検出電極をフローティング状態にさせ、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を受け取り、
   前記検出回路は、前記第１の出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記第１の容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す第１の検出結果を得る
   タッチセンサ装置。
2. さらに、
   第２の駆動信号を生成する第２の信号源と、
   前記第２の信号源からの前記第２の駆動信号を受け取る第２の駆動電極と、
   を備え、
   前記第１の検出電極が、前記第２の駆動電極に隣接して配置され、
   前記誘電体材料が、前記第２の駆動電極と前記第１の検出電極との間に設けられ、第２の容量領域を規定し、
   前記第１の検出電極が、前記第２の駆動信号によって駆動された第２の出力信号を生成し、
   前記検出回路が、前記第２の出力信号を検出し、
   前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記第２の検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記第２の検出電極をフローティング状態にさせ、
   前記検出回路が、前記第２の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第２の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第２の検出結果を得る、
   請求項１に記載のタッチセンサ装置。
3. 前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とが、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極とに順次印加され、
   前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とが、順次印加されている前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号とに対応して順次検出される、
   請求項２に記載のタッチセンサ装置。
4. 第２の検出電極が、前記第１の駆動電極と前記第２の駆動電極とに隣接して配置され、前記第１の駆動信号によって駆動された第３の出力信号と、前記第２の駆動信号によって駆動された第４の出力信号とを生成し、
   前記誘電体材料が、前記第２の検出電極と前記第１の駆動電極との間に設けられ、第３の容量領域を規定し、
   前記誘電体材料が、前記第２の検出電極と前記第２の駆動電極との間に設けられ、第４の容量領域を規定し、
   前記検出回路が、前記第２の検出電極に電気的に接続され、前記第３の出力信号と前記第４の出力信号とを検出し、
   前記スイッチ素子が、前記第２の検出電極に電気的に接続され、前記第１の状態のときに前記第３の検出電極と前記第４の検出電極とを所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記第３の検出電極と前記第４の検出電極とをフローティング状態にさせ、
   前記検出回路が、前記第３の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第３の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第３の検出結果を得て、
   前記検出回路が、前記第４の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第４の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第４の検出結果を得る、
   請求項３に記載のタッチセンサ装置。
5. 前記第１の出力信号と、前記第２の出力信号と、前記第３の出力信号と、前記第４の出力信号とが、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とによって順次検出される、
   請求項４に記載のタッチセンサ装置。
6. 前記スイッチ素子が、前記第１の検出電極用の第１のスイッチと、前記第２の検出電極用の第２のスイッチとを有する、
   請求項５に記載のタッチセンサ装置。
7. 前記スイッチ素子が、タイミング制御回路から前記タイミング制御信号を受け取り、
   前記タイミング制御回路は、さらに、前記第１の信号源を制御するために前記第１の駆動信号がオンのときに前記第１の信号源にタイミング制御信号を送出し、前記第２の信号源を制御するために前記第２の駆動信号がオンのときに前記第２の信号源にタイミング制御信号を送出し、サンプリングタイミングを制御するために前記検出回路におけるＡ／Ｄ変換部にタイミング制御信号を送出する、
   請求項５に記載のタッチセンサ装置。
8. 前記第１の検出電極が、表示装置の一部である、
   請求項１に記載のタッチセンサ装置。
9. 前記第１の信号源が、表示制御回路に設けられ、前記第１の駆動電極が、前記第１の駆動信号を受け取る表示用共通電圧電極であり、これにより前記表示制御回路が、画像信号に基づく画像を表示するために前記表示用共通電圧電極と画素電極との間に印加される電圧を制御する、
   請求項１に記載のタッチセンサ装置。
10. 前記検出回路が、画素基板上の周辺領域に形成され、表示制御用の回路素子と一体に集積されている、
    請求項１に記載のタッチセンサ装置。
11. 前記検出回路が、増幅部と、フィルタ部と、整流部と、平滑部と、Ａ／Ｄ変換部と、信号処理部と、座標抽出部との少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載のタッチセンサ装置。
12. 前記スイッチ素子の前記所定の電圧レベルが、接地電圧である、
    請求項１に記載のタッチセンサ装置。
13. さらに、
    前記スイッチ素子に電気的に接続され、前記所定の電圧レベルを供給するプリチャージ電源を備え、
    前記プリチャージ電源が、第１の所定の電圧レベルと、第２の所定の電圧レベルとを順次供給する、
    請求項１に記載のタッチセンサ装置。
14. さらに、
    前記第１の駆動電極に隣接し、前記第１の検出電極から第１の方向に変位した位置に配置された第２の検出電極と、
    前記第１の駆動電極に隣接し、前記第１の検出電極から第２の方向に変位した位置に配置された第３の検出電極と、
    前記第１の駆動電極に隣接し、前記第２の検出電極から前記第２の方向に変位し、前記第３の検出電極から前記第１の方向に変位した位置に配置された第４の検出電極と、
    を備え、
    前記誘電体材料が、前記第１の駆動電極と前記第２の検出電極との間に設けられ、第２の容量領域を規定し、前記第１の駆動電極と前記第３の検出電極との間に設けられ、第３の容量領域を規定し、前記第１の駆動電極と前記第４の検出電極との間に設けられ、第４の容量領域を規定し、
    前記第２の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第２の出力信号を生成し、
    前記第３の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第３の出力信号を生成し、
    前記第４の検出電極が、前記第１の駆動信号によって駆動された第４の出力信号を生成し、
    前記スイッチ素子が、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とに電気的に接続され、
    前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とを所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに、前記第２の検出電極と、前記第３の検出電極と、前記第４の検出電極とをフローティング状態にさせ、
    前記検出回路が、前記第２の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第２の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第２の検出結果を得て、
    前記検出回路が、前記第３の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第３の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第３の検出結果を得て、
    前記検出回路が、前記第４の出力信号を前記信号しきい値と比較することにより、前記第４の容量領域が前記タッチ状態にあったか否かを示す第４の検出結果を得る、
    請求項１に記載のタッチセンサ装置。
15. 駆動信号を受け取る駆動電極と、
    前記駆動電極に隣接して配置され、前記駆動信号によって駆動された出力信号を生成する検出電極と、
    前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、容量領域を規定する誘電体材料と、
    前記検出電極に電気的に接続され、前記出力信号を検出する検出回路と、
    前記検出電極と、所定の電圧レベルを出力する電圧源との間に電気的に接続され、第１の状態と第２の状態とを有するスイッチ素子と、
    画像信号に基づく画像を表示するために、表示用共通電圧電極と画素電極との間に印加される電圧を制御する表示制御回路と
    を備え、
    前記表示用共通電圧電極が前記駆動電極として機能する
    表示装置。
16. 前記表示用共通電圧電極と前記画素電極との間に印加される前記電圧によって、横電界モードの液晶素子が変調される、
    請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を受け取り、
    前記検出回路が、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る
    請求項１５に記載の表示装置。
18. 前記画素電極が、前記駆動電極と前記検出電極との間に配置されている、
    請求項１５に記載の表示装置。
19. 前記電圧源が、接地電圧を供給する、
    請求項１５に記載の表示装置。
20. 前記電圧源が、第１の所定の電圧レベルと、第２の所定の電圧レベルとを順次供給するプリチャージ電源である、
    請求項１５に記載の表示装置。
21. 出力信号を発生する容量領域を含む容量型タッチセンサと、
    検出電極からの前記出力信号を検出する検出回路と、
    第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換わるスイッチ素子と
    を備え、
    前記検出回路は、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る
    電子機器。
22. 前記容量型タッチセンサが、
    駆動信号を生成する信号源と、
    前記信号源からの前記駆動信号を受け取る駆動電極と、
    前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、容量領域を規定する誘電体材料と、
    を備え、
    前記検出電極が、前記駆動電極に隣接して配置され、前記駆動信号によって駆動された前記出力信号を生成する、
    請求項２１に記載の電子機器。
23. 前記駆動信号を生成する前記信号源が、複数の駆動信号を生成する複数の信号源のうちの１つであり、
    前記信号源から前記駆動信号を受け取る前記駆動電極が、前記複数の信号源から前記複数の駆動信号を受け取る複数の駆動電極のうちの１つであり、
    前記駆動電極に隣接して配置された前記検出電極が、前記複数の駆動電極に隣接して配置された複数の検出電極のうちの１つであり、
    前記駆動電極と前記検出電極との間に設けられ、前記容量領域を規定する前記誘電体材料が、さらに、前記複数の駆動電極と前記複数の検出電極との間に配置され、複数の容量領域を規定し、
    前記スイッチ素子が、前記第１の状態のときに前記複数の検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記複数の検出電極をフローティング状態にさせ、
    前記駆動信号によって駆動された前記出力信号が、前記複数の駆動信号によって駆動された複数の出力信号のうちの１つである、
    請求項２２に記載の電子機器。
24. さらに、
    タイミング制御部を備え、
    前記スイッチ素子が、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるためのタイミング制御信号を前記タイミング制御部から受け取る、
    請求項２１に記載の電子機器。
25. 前記スイッチ素子の前記第１の状態がクローズ状態であり、前記スイッチ素子の前記第２の状態がオープン状態である、
    請求項２１に記載の電子機器。
26. 前記スイッチ素子の前記第１の状態がオン状態であり、前記スイッチ素子の前記第２の状態がオフ状態である、
    請求項２１に記載の電子機器。
27. 前記電子機器が、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、携帯電話およびビデオカメラのうちの少なくとも１つである、
    請求項２１に記載の電子機器。
28. 出力信号を発生する容量領域と、
    検出電極からの前記出力信号を検出する検出回路と、
    第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態のときに前記検出電極を所定の電圧レベルにさせ、前記第２の状態のときに前記検出電極をフローティング状態にさせ、前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換わるスイッチ素子と、
    を備え、
    前記検出回路は、前記容量領域がタッチ状態にあったか否かを示す検出結果を得る
    タッチセンサ装置。
29. 前記タッチ状態が、前記検出電極に接触している物体によって生じる、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
30. 前記タッチ状態が、前記検出電極への接触に近接する物体によって生じる、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
31. 前記容量領域における静電容量の変化が、前記検出結果において、前記容量領域が前記タッチ状態にあったことを示すようにさせる、
    請求項３０に記載のタッチセンサ装置。
32. 前記容量領域における静電容量の変化が、前記検出結果において、前記容量領域が前記タッチ状態にあったことを示すようにさせる、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
33. 前記静電容量の変化が、検出電極に接触していることと、前記検出電極への接触に近接することとのうちの少なくとも１つにより、前記容量領域に接触している指によって生じる、
    請求項３２に記載のタッチセンサ装置。
34. 前記検出結果が、前記容量領域が非接触状態にあったことを示す、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
35. 前記スイッチ素子が、前記スイッチ素子を前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に切り換えるとともに、前記第１の状態と前記第２の状態との間の切り換えの継続期間を制御するためのタイミング制御信号を受け取る、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
36. 前記タイミング制御信号が、前記スイッチ素子を前記第２の状態にさせるよりも短い期間、前記スイッチ素子を前記第１の状態にさせる、
    請求項３５に記載のタッチセンサ装置。
37. 前記所定の電圧レベルが、接地電圧である、
    請求項３６に記載のタッチセンサ装置。
38. さらに、
    駆動信号を生成する信号源と、
    前記信号源から前記駆動信号を受け取る駆動電極と、
    を備え、
    前記検出電極が、前記駆動電極に隣接して配置され、
    前記駆動信号の極性が、所定の周期ごとに反転するものであり、
    前記スイッチ素子が、前記駆動信号の極性反転タイミングの前に前記所定の周期に同期して前記第１の状態から前記第２の状態へと変化する、
    請求項２８に記載のタッチセンサ装置。
39. 前記検出回路が、前記第２の状態の期間における、前記極性反転タイミングの後の飽和時点に基づいて設定されるサンプリングタイミングにおいて、前記出力信号を信号しきい値と比較することにより、前記検出結果を得る、
    請求項３８に記載のタッチセンサ装置。

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