JP2017174013A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出用の電極が設けられる第１面とは反対側の第２面側の検出を可能にするとともに薄型化を図ることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】第１面と、第１面の反対側の第２面とを備える基板と、基板の第１面側において、第１面と平行な面上に設けられ、画像を表示するための画素信号が供給される複数の画素電極と、基板の第１面側において、第１面と平行な面上に設けられ、画素電極に接続されるスイッチング素子と、基板の第１面と垂直な方向において、スイッチング素子と対向してスイッチング素子よりも第１面に近い層に設けられ、基板よりも光の透過率が小さい第１電極と、を有する。【選択図】図２４

Description

本発明は、表示装置に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着又は一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられている。このようなタッチ検出機能付き表示装置として、静電容量式のタッチセンサを備えたものが知られている。このような表示装置において、表示面に対するタッチ入力の検出に加えて、圧力検出機能や、表示面の反対側の面に対するタッチ検出機能を付加する等、多機能化が求められる場合がある。例えば、特許文献１は、指などにより表示面が押圧された場合に、圧力を検出して、圧力の大きさに応じて各種機能を実行させることが可能な圧力検知デジタイザが記載されている。

特開２０００−６６８３７号公報

多機能化を図るため検出用の電極を追加すると、積層数が増加して表示装置の薄型化が困難になる場合がある。また、表示装置には、画素電極に接続されたスイッチング素子が設けられているため、表示面に対して反対側における検出精度が低下する可能性がある。

本発明は、検出用の電極が設けられる第１面とは反対側の第２面側の検出を可能にするとともに薄型化を図ることが可能な表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の表示装置は、第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを備える基板と、前記基板の前記第１面側において、前記第１面と平行な面上に設けられ、画像を表示するための画素信号が供給される複数の画素電極と、前記基板の前記第１面側において、前記第１面と平行な面上に設けられ、前記画素電極に接続されるスイッチング素子と、前記基板の前記第１面と垂直な方向において、前記スイッチング素子と対向して前記スイッチング素子よりも前記第１面に近い層に設けられ、前記基板よりも光の透過率が小さい第１電極と、を有する。

図１は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図２は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図３は、図２に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図５は、図４に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図６は、相互静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。 図７は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図８は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図９は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。 図１０は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。 図１１は、タッチ検出機能付き表示装置と筐体とを含む表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１２は、第１変形例の表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１３は、第２変形例の表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１４は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１５は、タッチ検出機能付き表示装置の第１基板を模式的に示す平面図である。 図１６は、第１電極の一構成例を示す平面図である。 図１７は、タッチ検出機能付き表示装置の第２基板を模式的に示す平面図である。 図１８は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。 図１９は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の第２電極及び第３電極の一構成例を表す斜視図である。 図２０は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の圧力検出を説明するための説明図である。 図２１は、第１の実施形態に係る第１電極を拡大して示す模式平面図である。 図２２は、第１電極及び画素電極の配列の関係を示す模式平面図である。 図２３は、副画素の構成を説明するための平面図である。 図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ’線に沿う断面図である。 図２５は、第１の実施形態の変形例に係る副画素の構成を説明するための平面図である。 図２６は、図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ’線に沿う断面図である。 図２７は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。 図２８は、検出動作における各電極の関係を説明するための説明図である。 図２９は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、検出動作における各電極の関係を説明するための説明図である。 図３０は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図３１は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置と筐体とを含む表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図３２は、第３の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の第１基板を模式的に示す平面図である。 図３３は、第３の実施形態に係る第１電極を拡大して示す模式平面図である。 図３４は、第４の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を説明するための説明図である。 図３５は、第５の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の第１電極を拡大して示す平面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、第１電極ドライバ１４と、検出部４０とを備えている。タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０がタッチ検出機能を内蔵した表示装置である。タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている表示パネル２０と、タッチ入力を検出する検出装置であるタッチパネル３０とを一体化した装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部１０は、表示パネル２０の上にタッチパネル３０を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。表示パネル２０は、例えば、有機ＥＬ表示パネルであってもよい。

表示パネル２０は、後述するように、ゲートドライバ１２から供給される走査信号Ｖｓｃａｎに従って、１水平ラインずつ順次走査して表示を行う素子である。制御部１１は、外部より供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、第１電極ドライバ１４及び検出部４０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。

ゲートドライバ１２は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する機能を有している。

ソースドライバ１３は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、後述する各副画素ＳＰｉｘに画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。

第１電極ドライバ１４は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、後述する第１電極２３に第１駆動信号Ｖｐを供給し、第２電極ＣＯＭＬに第２駆動信号Ｖｃｏｍを供給する回路である。

タッチパネル３０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、相互静電容量方式又は自己静電容量方式によりタッチ検出動作を行い、表示領域に対する外部の導体の接触又は近接を検出する。また、タッチパネル３０は、自己静電容量方式の検出原理に基づいて圧力検出動作を行うことができる。

検出部４０は、制御部１１から供給される制御信号と、タッチパネル３０から供給される第１検出信号Ｖｄｅｔ１及び第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、タッチパネル３０に対するタッチの有無を検出する回路である。また、検出部４０は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。この検出部４０は、検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５とを備える。検出タイミング制御部４６は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５とが同期して動作するように制御する。

また、検出部４０は、第１電極２３から供給される第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０に加えられた圧力を検出することもできる。さらに、検出部４０は、第２電極ドライバ４８を含む。第２電極ドライバ４８は、後述する第３電極ＴＤＬに第３駆動信号Ｖｔを供給する回路である。

上述のとおり、タッチパネル３０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作する。ここで、図２から図６を参照して、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図２は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図３は、図２に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図５は、図４に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図６は、駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。

例えば、図２に示すように、容量素子Ｃ１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極Ｅ１及び検出電極Ｅ２を備えている。容量素子Ｃ１は、駆動電極Ｅ１と検出電極Ｅ２との対向面同士の間に形成される電気力線（図示しない）に加え、駆動電極Ｅ１の端部から検出電極Ｅ２の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。図３に示すように、容量素子Ｃ１は、その一端が交流信号源（駆動信号源）Ｓに接続され、他端は電圧検出器ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図１に示す検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。

交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（容量素子Ｃ１の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇが印加されると、検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、図６に示すような出力波形（第１検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、第１電極ドライバ１４から入力される第２駆動信号Ｖｃｏｍに相当するものである。

指が接触又は近接していない状態（非接触状態）では、図２及び図３に示すように、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Ｉ_０が流れる。図３に示す電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ_０の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ_０（図６参照））に変換する。

一方、指が接触又は近接した状態（接触状態）では、図４に示すように、指によって形成される静電容量Ｃ２が、検出電極Ｅ２と接触している又は近傍にある。これにより、駆動電極Ｅ１と検出電極Ｅ２との間にあるフリンジ分の電気力線が導体（指）により遮られる。このため、容量素子Ｃ１は、図５に示すように、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子Ｃ１’として作用する。そして、図５に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ１’に電流Ｉ_１が流れる。図６に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ_１の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ_１）に変換する。この場合、波形Ｖ_１は、上述した波形Ｖ_０と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、指などの外部から接触又は近接する導体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Ｓｇの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Ｒｅｓｅｔを設けた動作とすることがより好ましい。

図１に示すタッチパネル３０は、第１電極ドライバ１４から供給される第２駆動信号Ｖｃｏｍに従って、１検出ブロックずつ順次走査して、相互静電容量方式によるタッチ検出を行う。

タッチパネル３０は、後述する複数の第３電極ＴＤＬから、図３又は図５に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出ブロック毎に第１検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。第１検出信号Ｖｄｅｔ１は、検出部４０の検出信号増幅部４２に供給される。

検出信号増幅部４２は、タッチパネル３０から供給される第１検出信号Ｖｄｅｔ１を増幅する。なお、検出信号増幅部４２は、第１検出信号Ｖｄｅｔ１に含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去して出力する低域通過アナログフィルタであるアナログＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を備えていてもよい。

Ａ／Ｄ変換部４３は、第２駆動信号Ｖｃｏｍに同期したタイミングで、検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する。

信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、第２駆動信号Ｖｃｏｍをサンプリングした周波数以外の周波数成分（ノイズ成分）を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチパネル３０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指による検出信号の差分のみ取り出す処理を行う。この指による差分の信号は、上述した波形Ｖ_０と波形Ｖ_１との差分の絶対値｜ΔＶ｜である。信号処理部４４は、１検出ブロック当たりの絶対値｜ΔＶ｜を平均化する演算を行い、絶対値｜ΔＶ｜の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部４４は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部４４は、検出した指による差分の信号を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部４４は、検出した指による差分の信号を所定のしきい値電圧と比較し、しきい値電圧以上であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、検出部４０はタッチ検出が可能となる。

座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を検出信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。以上のように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、指などの導体が接触又は近接する位置のタッチパネル座標を検出することができる。

次に、図７から図１０を参照して、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理について説明する。図７は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図８は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図９は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。図１０は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。

図７左図は、指が接触又は近接していない状態において、スイッチＳＷ１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ２とが接続され、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ２がコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極Ｅ２が有する容量Ｃｘ１が充電される。図７右図は、スイッチＳＷ１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ２との接続がオフされ、スイッチＳＷ２により、検出電極Ｅ２とコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷はコンデンサＣｃｒを介して放電される。

図８左図は、指が接触又は近接した状態において、スイッチＳＷ１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ２とが接続され、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ２がコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極Ｅ２が有する容量Ｃｘ１に加え、検出電極Ｅ２に近接している指により生じる容量Ｃｘ２も充電される。図８右図は、スイッチＳＷ１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ２がオフされ、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ２とコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷と容量Ｃｘ２の電荷とがコンデンサＣｃｒを介して放電される。

ここで、図７右図に示す放電時（指が接触または近接していない状態）におけるコンデンサＣｃｒの電圧変化特性に対して、図８右図に示す放電時（指が接触又は近接した状態）におけるコンデンサＣｃｒの電圧変化特性は、容量Ｃｘ２が存在するために、明らかに異なる。したがって、自己静電容量方式では、コンデンサＣｃｒの電圧変化特性が、容量Ｃｘ２の有無により、異なることを利用して、指などの操作入力の有無を判定している。

具体的には、検出電極Ｅ２に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇ（図１０参照）が印加される。図９に示す電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（波形Ｖ_４、Ｖ_５）に変換する。

上述のように、検出電極Ｅ２はスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２で切り離すことが可能な構成となっている。図１０において、時刻Ｔ_０１のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ_０に相当する電圧レベルを上昇させる。このときスイッチＳＷ１はオンしておりスイッチＳＷ２はオフしている。このため検出電極Ｅ２の電圧も電圧Ｖ_０に上昇する。次に時刻Ｔ_１１のタイミングの前にスイッチＳＷ１をオフとする。このとき検出電極Ｅ２はフローティング状態であるが、検出電極Ｅ２の容量Ｃｘ１（図７参照）、あるいは検出電極Ｅ２の容量Ｃｘ１に指等の接触又は近接による容量Ｃｘ２を加えた容量（Ｃｘ１＋Ｃｘ２、図８参照）によって、検出電極Ｅ２の電位はＶ_０が維持される。さらに、時刻Ｔ_１１のタイミングの前にスイッチＳＷ３をオンさせ所定の時間経過後にオフさせ電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。このリセット動作により出力電圧は基準電圧Ｖｒｅｆと略等しい電圧となる。

続いて、時刻Ｔ_１１のタイミングでスイッチＳＷ２をオンさせると、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部が検出電極Ｅ２の電圧Ｖ_０となり、その後、検出電極Ｅ２の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）と電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５の時定数に従って電圧検出器ＤＥＴの反転入力部は基準電圧Ｖｒｅｆまで低下する。このとき、検出電極Ｅ２の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５に移動するため、電圧検出器ＤＥＴの出力が上昇する（Ｖｄｅｔ２）。電圧検出器ＤＥＴの出力（Ｖｄｅｔ２）は、検出電極Ｅ２に指等が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ_４となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃｘ１×Ｖ_０／Ｃ５となる。指等の影響による容量が付加されたときは、点線で示す波形Ｖ_５となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ_０／Ｃ５となる。

その後、検出電極Ｅ２の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）の電荷が容量Ｃ５に十分移動した後の時刻Ｔ_３１のタイミングでスイッチＳＷ２をオフさせ、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をオンさせることにより、検出電極Ｅ２の電位を交流矩形波Ｓｇと同電位のローレベルにするとともに電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。なお、このとき、スイッチＳＷ１をオンさせるタイミングは、スイッチＳＷ２をオフさせた後、時刻Ｔ_０２以前であればいずれのタイミングでもよい。また、電圧検出器ＤＥＴをリセットさせるタイミングは、スイッチＳＷ２をオフさせた後、時刻Ｔ_１２以前であればいずれのタイミングとしてもよい。以上の動作を所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）で繰り返す。波形Ｖ_４と波形Ｖ_５との差分の絶対値｜ΔＶ｜に基づいて、外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することができる。なお、検出電極Ｅ２の電位は、図１０に示すように、指等が近接していないときはＶ_２の波形となり、指等の影響による容量Ｃｘ２が付加されるときはＶ_３の波形となる。検出方法として、例えば、波形Ｖ_２と波形Ｖ_３とが、それぞれ所定の電圧Ｖ_ＴＨまで下がる時間を測定することにより外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することも可能である。

図７から図１０では、指が接触又は近接した場合の外部近接物体の検出について説明したが、検出電極Ｅ２と対向する導体を設け、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、入力面に加えられた圧力を検出することができる。この場合、タッチ検出機能付き表示部１０の入力面に加えられた圧力に応じて検出電極Ｅ２と導体との間の距離が変化し、検出電極Ｅ２と導体との間に形成される容量が変化する。タッチパネル３０は、この容量変化に応じた第２検出信号Ｖｄｅｔ２を検出信号増幅部４２に出力する。検出信号増幅部４２、Ａ／Ｄ変換部４３及び信号処理部４４は、上述の信号処理を行い、波形Ｖ_４と波形Ｖ_５との差分の絶対値｜ΔＶ｜を演算する。絶対値｜ΔＶ｜の値に基づいて、検出電極Ｅ２と導体との間の距離が求められる。これにより、入力面に加えられた圧力が算出される。座標抽出部４５は、入力面に入力された圧力の分布と、タッチ検出により求められたタッチパネル座標から、入力位置における圧力を演算し、圧力の情報を出力信号として出力することもできる。

図１１は、タッチ検出機能付き表示装置と筐体とを含む表示装置の概略断面構造を表す断面図である。表示装置１００は、カバー部材１０１と、タッチ検出機能付き表示装置１と、バックライト１０２と、筐体１０３とを含む。カバー部材１０１は、タッチ検出機能付き表示装置１を保護するための保護部材であり、例えば、透光性を有するガラス基板や、樹脂材料等を用いたフィルム状の基材であってもよい。カバー部材１０１の一方の面が、指等が接触又は近接して入力操作を行うための入力面１０１ａとなっている。タッチ検出機能付き表示装置１は、後述する画素基板２と、対向基板３とを含む。画素基板２の上に対向基板３が設けられており、対向基板３は、カバー部材１０１の他方の面、すなわち入力面１０１ａの反対側の面に配置される。

バックライト１０２は、タッチ検出機能付き表示装置１に対してカバー部材１０１の反対側に設けられる。バックライト１０２は、画素基板２の下面側に接着されていてもよく、画素基板２と所定の間隔を設けて配置されていてもよい。バックライト１０２は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源を有しており、光源からの光を画素基板２に向けて射出する。バックライト１０２からの光は、画素基板２を通過して、その位置の液晶の状態により光が遮られて射出しない部分と射出する部分とが切り換えられることで、表示画像がカバー部材１０１の入力面１０１ａを透過して観察者に視認される。バックライト１０２は、公知の照明部を用いることができ、種々の構成が適用可能である。また、タッチ検出機能付き表示装置１の表示パネル２０が反射型液晶表示装置である場合、バックライト１０２は設けなくてもよい。反射型液晶表示装置は、画素基板２に反射電極が設けられ、カバー部材１０１側から入射する光が反射電極によって反射されて、カバー部材１０１を通過して観察者の目に到達する。反射型液晶表示装置では、バックライト１０２に替えてフロントライトを設けてもよい。

筐体１０３は上部に開口を有する箱状の部材であり、筐体１０３の開口を覆うようにカバー部材１０１が設けられる。筐体１０３とカバー部材１０１とで形成される内部空間にタッチ検出機能付き表示装置１、バックライト１０２等が組み込まれる。図１１に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１及びバックライト１０２は、カバー部材１０１側に配置され、バックライト１０２と筐体１０３の底部との間に空隙１１０が設けられている。筐体１０３は金属などの導電性材料が用いられ、筐体１０３の底部が、タッチ検出機能付き表示装置１の第１電極２３（図示しない）と対向する導体１０４として機能する。また、筐体１０３は、グラウンドに電気的に接続されて接地される。このような構成により、タッチ検出機能付き表示装置１の第１電極２３（図示しない）と導体１０４との間に容量Ｃ３が形成される。

入力面１０１ａに圧力が加えられると、画素基板２及び対向基板３は、カバー部材１０１とともに筐体１０３の底部側にわずかに撓むように変形する。タッチ検出機能付き表示装置１は、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて容量Ｃ３の変化を検出することにより、カバー部材１０１、タッチ検出機能付き表示装置１及びバックライト１０２の撓み量が求められる。この撓み量に基づいて、入力面１０１ａに入力された圧力が検出される。なお、本実施形態において、この「圧力の検出」とは、入力面１０１ａの押圧の有無それ自体を認識すること、或いはどれだけ強く押圧しているか、さらにはその押圧は１か所であるのか、複数箇所であるのかといった具体的な入力面１０１ａの状態を認識することのいずれをも含む。

バックライト１０２と筐体１０３の底部との間の空隙１１０には、入力された圧力に応じて変形可能な、スポンジや弾性ゴム等の弾性体を設けてもよい。また、筐体１０３は金属などの導電性材料に限定されず、樹脂等の絶縁性材料を用いてもよい。この場合、筐体１０３の少なくとも底部に金属層を設けて導体１０４としてもよい。

図１２は、第１変形例の表示装置の概略断面構造を表す断面図である。本変形例の表示装置１００Ａでは、モジュール用筐体１０７が設けられている。モジュール用筐体１０７の開口を覆うようにカバー部材１０１が設けられ、モジュール用筐体１０７とカバー部材１０１との内部空間にタッチ検出機能付き表示装置１及びバックライト１０２が組み込まれる。タッチ検出機能付き表示装置１は、カバー部材１０１の入力面１０１ａに対し反対側の面に設けられる。バックライト１０２は、モジュール用筐体１０７の底部に設けられる。タッチ検出機能付き表示装置１とバックライト１０２との間にスペーサ１０６が設けられており、タッチ検出機能付き表示装置１とバックライト１０２との間に空隙１１０が形成される。モジュール用筐体１０７が表示装置１００Ａの筐体１０３に固定されることで、タッチ検出機能付き表示装置１とバックライト１０２とが一体となって表示装置１００Ａに組み込まれる。

本変形例において、モジュール用筐体１０７は金属などの導電性材料が用いられる。これにより、モジュール用筐体１０７の底部が導体１０４として機能する。また、モジュール用筐体１０７は、グラウンドに電気的に接続されて接地される。このような構成により、導体１０４とタッチ検出機能付き表示装置１の第１電極２３（図示しない）との間に容量Ｃ３ａが形成される。タッチ検出機能付き表示装置１は、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて容量Ｃ３ａの変化を検出することにより、入力面１０１ａに入力される圧力を検出することができる。

本変形例では、モジュール用筐体１０７が金属などの導電性材料であり、底部が導体１０４として機能するが、これに限定されない。モジュール用筐体１０７に樹脂材料等の絶縁材料を用い、モジュール用筐体１０７の少なくとも底部に金属層を設けて導体１０４としてもよい。また、バックライト１０２の下面（モジュール用筐体１０７の底部と対向する面）に金属層を設けてもよい。モジュール用筐体１０７は表示装置１００Ａの筐体１０３の上に固定されているが、固定構造は特に限定されず、例えば、カバー部材１０１が筐体１０３に固定されていてもよい。

図１３は、第２変形例の表示装置の概略断面構造を表す断面図である。本変形例の表示装置１００Ｂにおいて、モジュール用筐体１０７とカバー部材１０１との内部空間にタッチ検出機能付き表示装置１及びバックライト１０２が組み込まれる。タッチ検出機能付き表示装置１は、カバー部材１０１の入力面１０１ａに対し反対側の面に設けられる。バックライト１０２は、タッチ検出機能付き表示装置１に対しカバー部材１０１の反対側に設けられている。バックライト１０２とモジュール用筐体１０７との間にスペーサ１０６が設けられており、バックライト１０２とモジュール用筐体１０７との間に空隙１１０が形成される。

本変形例においても、モジュール用筐体１０７の底部が導体１０４として機能し、導体１０４とタッチ検出機能付き表示装置１の第１電極２３（図示しない）との間に容量Ｃ３ｂが形成される。タッチ検出機能付き表示装置１は、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて容量Ｃ３ｂの変化を検出することにより、入力面１０１ａに入力される圧力を検出することができる。

次に、タッチ検出機能付き表示装置１の構成例を詳細に説明する。図１４は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図１５は、タッチ検出機能付き表示装置の第１基板を模式的に示す平面図である。図１６は、第１電極の一構成例を示す平面図である。図１７は、タッチ検出機能付き表示装置の第２基板を模式的に示す平面図である。

図１４に示すように、タッチ検出機能付き表示部１０は、画素基板２と、この画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板３と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された表示機能層としての液晶層６とを備える。

画素基板２は、回路基板としての第１基板２１と、画素電極２２と、第１電極２３と、第２電極ＣＯＭＬと、を含む。第１基板２１は、例えばガラス基板或いは樹脂基板であるである。第１電極２３は、第１基板２１の上に複数設けられる。第２電極ＣＯＭＬは、絶縁層５８を介して第１電極２３の上方に設けられる。画素電極２２は、絶縁層２４を介して第２電極ＣＯＭＬの上方に設けられ、平面視でマトリクス状に複数配設される。第１基板２１は、スイッチング素子（図１４では省略して示す）であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が画素電極２２に対応して配置される。スイッチング素子は、第１電極２３と第２電極ＣＯＭＬとの間の層に設けられる。また、図１４に示すように、第１基板２１の下側には、接着層６６Ｂを介して偏光板６５Ｂが設けられていてもよい。本実施形態では、第１電極２３は、圧力検出用の検出電極として設けられている。第２電極ＣＯＭＬは、タッチパネル３０のタッチ検出用の駆動電極及び検出電極の機能を兼ねていてもよい。

第１基板２１には、表示制御用ＩＣ１９が設けられている。表示制御用ＩＣ１９は、第１基板２１にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）実装されたチップであり、上述した制御部１１を内蔵したものである。また、第１基板２１の端部にフレキシブル基板７２が接続されている。表示制御用ＩＣ１９は、外部のホストＩＣ（図示しない）から供給された映像信号Ｖｄｉｓｐ（図１参照）に基づいて、後述するゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬ等に制御信号を出力する。

対向基板３は、第２基板３１と、第２基板３１の一方の面に設けられたカラーフィルタ３２と、第２基板３１の他方の面に設けられた第３電極ＴＤＬとを含む。第２基板３１は、例えば、ガラス基板或いは樹脂基板である。第３電極ＴＤＬは、タッチパネル３０の検出電極として機能する。第３電極ＴＤＬの上には保護層３８が設けられている。さらに、第３電極ＴＤＬの上方には、接着層６６Ａを介して偏光板６５Ａが設けられている。また、第２基板３１にはフレキシブル基板７１が接続されている。フレキシブル基板７１は後述する額縁配線を介して第３電極ＴＤＬと接続される。フレキシブル基板７１に搭載されたタッチ検出用ＩＣ１８は、図１に示す検出部４０が実装される。第３電極ＴＤＬから出力される第１検出信号Ｖｄｅｔ１が、フレキシブル基板７１を介してタッチ検出用ＩＣ１８に供給される。なお、カラーフィルタ３２は第１基板２１上に配置されてもよい。

第１基板２１と第２基板３１とは、スペーサ６１を介して所定の間隔を設けて対向して配置される。第１基板２１と第２基板３１との間の空間に液晶層６が設けられる。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）を含むＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図１４に示す液晶層６と画素基板２との間、及び液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。

図１５に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、画像を表示させるための表示領域１０ａと、表示領域１０ａの外側の額縁領域１０ｂとを有する。表示領域１０ａは、対向する２つの長辺と２つの短辺とを有する矩形状である。額縁領域１０ｂは、表示領域１０ａの４辺を囲む枠状となっている。ここで、表示領域１０ａの短辺に沿った方向を第１方向Ｄｘとする。また、第１方向Ｄｘと交差し、表示領域１０ａの長辺に沿った方向を第２方向Ｄｙとする。

複数の第２電極ＣＯＭＬは、第１基板２１の表示領域１０ａに設けられている。第２電極ＣＯＭＬは、第２方向Ｄｙに延在しており、第１方向Ｄｘに複数配列されている。第２電極ＣＯＭＬは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。

第１基板２１の額縁領域１０ｂの短辺側に、第１電極ドライバ１４及び表示制御用ＩＣ１９が配置され、額縁領域１０ｂの長辺側にゲートドライバ１２が配置されている。また、額縁領域１０ｂの短辺側に、フレキシブル基板７２が接続されている。第１電極ドライバ１４及びフレキシブル基板７２は、第２電極ＣＯＭＬの延在方向の端部の近傍に配置されている。このため、第２電極ＣＯＭＬから引き出される配線の長さを短くして、額縁領域１０ｂの面積を小さくすることが可能である。図１５では、ゲートドライバ１２を、額縁領域１０ｂの対向する長辺のそれぞれに設けているが、一方の長辺に１つのゲートドライバを設けてもよい。

図１６に示すように、第１電極２３は、第１基板２１の表示領域１０ａに設けられている。第１電極２３は、第２電極ＣＯＭＬと重畳して設けられているが、図面を見やすくするために、図１５では第１電極２３を省略して示し、図１６では第２電極ＣＯＭＬを省略して示す。第１電極２３は、略矩形状であり、第１方向Ｄｘに複数配列されるとともに第２方向Ｄｙに複数配列されて、表示領域１０ａにマトリクス状に配置される。接続配線３６は、第１電極２３のそれぞれに接続されており、第１電極２３同士の間を通って第１電極ドライバ１４に接続される。これにより、第１電極２３は、第１電極ドライバ１４から接続配線３６を介して第１駆動信号Ｖｐが供給される。本実施形態では、第１電極ドライバ１４は、第１電極２３を順次、又は同時に選択するように走査して第１駆動信号Ｖｐを供給するとともに、第２電極ＣＯＭＬを順次、又は同時に選択するように走査して第２駆動信号Ｖｃｏｍを供給する。なお、第１電極２３及び接続配線３６の詳細な構成は、後述する。

図１７に示すように、第３電極ＴＤＬは、第２基板３１の表示領域１０ａに設けられている。第３電極ＴＤＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第２方向Ｄｙに複数配列されている。図１５及び図１７に示すように、第３電極ＴＤＬの幅（第２方向Ｄｙの長さ）は第２電極ＣＯＭＬの幅（第１方向Ｄｘの長さ）よりも小さく、第３電極ＴＤＬの配列方向（第２方向Ｄｙ）において隣り合う第３電極ＴＤＬ同士の間隔は、第１方向Ｄｘに隣り合う第２電極ＣＯＭＬ同士の間隔よりも大きい。このため、第２電極ＣＯＭＬを上述した自己静電容量方式の検出原理における検出電極Ｅ２として駆動させた場合、第２電極ＣＯＭＬから発生する電気力線が第３電極ＴＤＬ同士の隙間を通って、入力面１０１ａ（図１１等参照）に到達するので、指等の接触又は近接を検出することができる。

第３電極ＴＤＬは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。第３電極ＴＤＬは、これに限定されず、例えば、金属材料を用いた金属細線等により構成されていてもよい。第３電極ＴＤＬの端部に額縁配線３７が接続されている。額縁配線３７は、額縁領域１０ｂの長辺に沿って延在して、第２基板３１の額縁領域１０ｂの短辺側に設けられたフレキシブル基板７１に接続されている。第３電極ＴＤＬから出力される第１検出信号Ｖｄｅｔ１は、額縁配線３７及びフレキシブル基板７１を介してタッチ検出用ＩＣ１８に供給される。

本実施形態では、検出部４０はタッチ検出用ＩＣ１８に実装されているが、検出部４０の一部の機能は、後述する表示装置に含まれる他のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）の機能として設けられてもよい。具体的には、タッチドライバＩＣの機能として設けられ得るＡ／Ｄ変換、ノイズ除去等の各種機能のうち一部の機能（例えば、ノイズ除去等）は、ＭＰＵ等の回路で実施されてもよい。

フレキシブル基板７１はコネクタ部７２ａを介してフレキシブル基板７２と接続される。タッチ検出用ＩＣ１８には第２電極ドライバ４８（図１参照）の一部の機能が含まれていてもよい。この場合、タッチ検出用ＩＣ１８から、フレキシブル基板７１を介して、第３駆動信号Ｖｔを第３電極ＴＤＬに供給してもよい。

次に表示パネル２０の表示動作について説明する。図１８は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の画素配列を表す回路図である。第１基板２１（図１４参照）には、図１８に示す各副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子（以下、ＴＦＴ素子）Ｔｒ、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給するデータ線ＳＧＬ、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する駆動信号を供給するゲート線ＧＣＬ等の配線が形成されている。データ線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬは、第１基板２１の表面と平行な平面に延在する。

図１８に示す表示パネル２０は、マトリクス状に配列された複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、それぞれＴＦＴ素子Ｔｒ及び液晶素子６ａを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴで構成されている。ＴＦＴ素子Ｔｒのソースはデータ線ＳＧＬに接続され、ゲートはゲート線ＧＣＬに接続され、ドレインは液晶素子６ａの一端に接続されている。液晶層６を含む液晶素子６ａは、当該等価回路では一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端が第２電極ＣＯＭＬに接続されている。また、画素電極２２と共通電極（第２電極ＣＯＭＬ）との間に絶縁層２４が設けられ、これらによって図１８に示す保持容量Ｃｌｃが形成される。

副画素ＳＰｉｘは、ゲート線ＧＣＬにより、表示パネル２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。ゲート線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２（図１参照）と接続され、ゲートドライバ１２より走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。また、副画素ＳＰｉｘは、データ線ＳＧＬにより、表示パネル２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。データ線ＳＧＬは、ソースドライバ１３（図１参照）と接続され、ソースドライバ１３より画素信号Ｖｐｉｘが供給される。さらに、副画素ＳＰｉｘは、第２電極ＣＯＭＬにより、同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。第２電極ＣＯＭＬは、第１電極ドライバ１４（図１参照）と接続され、第１電極ドライバ１４より第２駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。本実施形態の第２電極ＣＯＭＬの延びる方向は、データ線ＳＧＬの延びる方向と平行である。

図１に示すゲートドライバ１２は、ゲート線ＧＣＬを順次走査するように駆動する。ゲートドライバ１２は、ゲート線ＧＣＬを介して、走査信号Ｖｓｃａｎ（図１参照）を副画素ＳＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加することにより、副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。また、ソースドライバ１３は、選択された１水平ラインを構成する副画素ＳＰｉｘに、データ線ＳＧＬを介して画素信号Ｖｐｉｘを供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて１水平ラインずつ表示が行われるようになっている。この表示動作を行う際、第１電極ドライバ１４は、第２電極ＣＯＭＬに対して第２駆動信号Ｖｃｏｍ（表示駆動信号Ｖｃｏｍｄ）を印加する。これにより、各第２電極ＣＯＭＬは、表示時には画素電極２２に対する共通電極として機能するものとなる。

図１４に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域が周期的に配列されていてもよい。上述した図１８に示す各副画素ＳＰｉｘに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂが１組として対応付けられ、３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに対応する副画素ＳＰｉｘを１組として画素Ｐｉｘが構成される。図１４に示すように、カラーフィルタ３２は、第１基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。なお、カラーフィルタ３２は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ３２は、３色の組み合わせに限定されず、４色以上の組み合わせであってもよい。

図１８に示すように、本実施形態では、第２電極ＣＯＭＬがデータ線ＳＧＬの延在方向と平行な方向に延在し、ゲート線ＧＣＬの延在方向と交差する方向に延びている。このため、第２電極ＣＯＭＬからの配線を額縁領域１０ｂの短辺側（フレキシブル基板７２側）に引き出すことが可能である（図１５参照）。したがって、第２電極ＣＯＭＬをデータ線ＳＧＬと直交する方向に設けた場合と比較して、額縁領域１０ｂの長辺側に第１電極ドライバ１４を設ける必要がなく、額縁領域１０ｂの幅を小さくすることができる。なお、第２電極ＣＯＭＬはこれに限定されず、例えばゲート線ＧＣＬと平行な方向に延びていてもよい。

図１４及び図１５に示す第２電極ＣＯＭＬは、表示パネル２０の複数の画素電極２２に共通の電位を与える共通電極として機能するとともに、タッチパネル３０の相互静電容量方式によるタッチ検出を行う際の駆動電極としても機能する。また、第２電極ＣＯＭＬは、タッチパネル３０の自己静電容量方式によるタッチ検出を行う際の検出電極として機能してもよい。図１９は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示部の駆動電極及び検出電極の一構成例を表す斜視図である。タッチパネル３０は、画素基板２に設けられた第２電極ＣＯＭＬと、対向基板３に設けられた第３電極ＴＤＬにより構成されている。

第２電極ＣＯＭＬは、図１９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を含む。第３電極ＴＤＬは、第２電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びる複数の電極パターンを含む。そして、第３電極ＴＤＬは、第１基板２１（図１４参照）の表面に対する垂直な方向において、第２電極ＣＯＭＬと対向している。第３電極ＴＤＬの各電極パターンは、検出部４０の検出信号増幅部４２の入力にそれぞれ接続される（図１参照）。第２電極ＣＯＭＬの各電極パターンと第３電極ＴＤＬの各電極パターンとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。

第３電極ＴＤＬ及び第２電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、第３電極ＴＤＬ及び第２電極ＣＯＭＬは、櫛歯形状等であってもよい。あるいは第３電極ＴＤＬ及び第２電極ＣＯＭＬは、複数に分割されていればよく、第２電極ＣＯＭＬを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。

この構成により、タッチパネル３０では、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、第１電極ドライバ１４が駆動電極ブロックとして時分割的に順次走査するように駆動することにより、第２電極ＣＯＭＬの１検出ブロックがスキャン方向Ｄｓに沿って順次選択される。そして、第３電極ＴＤＬから第１検出信号Ｖｄｅｔ１が出力されることにより、１検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。つまり、駆動電極ブロックは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における駆動電極Ｅ１に対応し、第３電極ＴＤＬは、検出電極Ｅ２に対応するものであり、タッチパネル３０はこの基本原理に従ってタッチ入力を検出するようになっている。図１９に示すように、タッチパネル３０において、互いに交差した第３電極ＴＤＬ及び第２電極ＣＯＭＬは、静電容量式タッチセンサをマトリクス状に構成している。よって、タッチパネル３０のタッチ検出面全体に亘って走査することにより、外部からの導体の接触又は近接が生じた位置の検出が可能となっている。

図２０は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の圧力検出を説明するための説明図である。上述したように、第１電極２３と対向する導体１０４（例えば、筐体１０３、モジュール用筐体１０７等）が設けられており、第１電極２３と導体１０４との間に容量Ｃｐが形成される。カバー部材１０１の入力面１０１ａ（図１１等参照）に押圧力が加えられると、その押圧力に応じてカバー部材１０１が導体１０４側にわずかに撓むように変形する。そして、カバー部材１０１とともにタッチ検出機能付き表示装置１の第１基板２１が撓むことで、当該撓みに応じて第１電極２３と導体１０４との間隔が小さくなり、それに伴って容量Ｃｐが増加する領域が生じる。

上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第１電極２３から第２検出信号Ｖｄｅｔ２が出力される。つまり、第１電極２３は、自己静電容量方式の検出原理における検出電極Ｅ２に対応する。第１電極２３のそれぞれから出力される第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、入力面１０１ａに加えられた圧力の大きさを検出することができる。また、第１電極２３は表示領域１０ａにマトリクス状に複数配置されているので、複数の第１電極２３のそれぞれにより圧力に関する情報を検出することで、表示領域１０ａにおける圧力の分布を検出することができる。本実施形態では、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ入力の位置を検出するとともに、タッチ入力位置に加えられた圧力の大きさを検出することが可能であり、これらの検出結果を組み合わせてさまざまなアプリケーションへ反映させることができる。

次に第１電極２３の詳細な構成について説明する。図２１は、第１の実施形態に係る第１電極を拡大して示す模式平面図である。図２２は、第１電極及び画素電極の配列の関係を示す模式平面図である。図２３は、副画素の構成を説明するための平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ’線に沿う断面図である。図２１に示すように、第１電極２３は、それぞれ複数の導電性配線２３ａ、２３ｂを有している。導電性配線２３ａは、第２方向Ｄｙに沿った方向に延在し、第１方向Ｄｘに複数配列されている。導電性配線２３ｂは、第１方向Ｄｘに沿った方向に延在し、第２方向Ｄｙに複数配列されている。導電性配線２３ａと導電性配線２３ｂとは互いに交差して配置され、交差部分で接続される。このような構成により、第１電極２３はメッシュ状に形成される。導電性配線２３ａはスリットＳＬｂにより分離され、導電性配線２３ｂはスリットＳＬａにより分離される。スリットＳＬａ及びスリットＳＬｂで分離された導電性配線２３ｂ及び導電性配線２３Ａが、１つの第１電極２３として機能する。

接続配線３６は、導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂを有している。接続配線３６は、導電性配線２３ｂに設けられたスリットＳＬｃにより、隣り合う他の接続配線３６又は第１電極２３と電気的に分離される。本実施形態では、接続配線３６は、導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂを有しているので、第１電極２３が設けられた部分と接続配線３６が設けられた部分とで、光の透過率の差が抑制されるので、第１電極２３のパターンが視認されることを抑制できる。なお、第１電極２３は、第２方向Ｄｙに延びる導電性配線２３ａを介して第１電極ドライバ１４（図１６参照）に接続される。このため、接続配線３６は、導電性配線２３ｂを有さない構成であってもよい。

導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金の少なくとも１つの金属材料で形成される。導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂは、これらの金属材料を１以上用いて、複数積層した積層体としてもよい。また、導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂは、ＩＴＯ等の透光性の導電性材料を用いてもよい。

図２２に示すように、１つの第２電極ＣＯＭＬと重畳する位置に、複数の画素電極２２が行列状に配置されている。複数の画素電極２２に対応する位置にそれぞれＴＦＴ素子Ｔｒが設けられている。ゲート線ＧＣＬが行方向に延在し、列方向に複数本配列されている。データ線ＳＧＬは、ゲート線ＧＣＬの延在方向と交差する列方向に延在し、行方向に複数配列されている。ゲート線ＧＣＬとデータ線ＳＧＬとの交差部にＴＦＴ素子Ｔｒが配置される。ゲート線ＧＣＬとデータ線ＳＧＬとで囲まれた領域が副画素ＳＰｉｘであり、副画素ＳＰｉｘは、画素電極２２と第２電極ＣＯＭＬとが重なる領域を含んで設けられる。

本実施形態では、導電性配線２３ａは、データ線ＳＧＬと重畳する位置に設けられ、データ線ＳＧＬの延在方向と同じ方向に延在する。また、導電性配線２３ｂは、ゲート線ＧＣＬと重畳する位置に設けられ、ゲート線ＧＣＬの延在方向と同じ方向に延在する。導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂは、第２電極ＣＯＭＬに重畳し、且つ、画素電極２２に重畳しない位置に形成される。また、導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂは、マトリクス状に配列される複数の副画素Ｓｐｉｘに亘って連続して設けられる。導電性配線２３ａ及び導電性配線２３ｂにより構成される１つの第１電極２３（図２１参照）は、第２電極ＣＯＭＬの幅方向の長さよりも大きい１辺を有している。第１電極２３の大きさは、第２電極ＣＯＭＬの幅方向の長さと同じ長さの辺を有してもよく、第２電極ＣＯＭＬの幅方向の長さよりも小さい形状であってもよい。

図２３に示すように、画素電極２２は、データ線ＳＧＬの延在方向に長手方向を有する。画素電極２２は、複数の帯状電極２２ａと、連結部２２ｂとを有する。帯状電極２２ａは、データ線ＳＧＬの延在方向に延び、ゲート線ＧＣＬの延在方向に複数配列されている。連結部２２ｂは帯状電極２２ａの端部同士を連結する。

図２３及び図２４に示すように、ＴＦＴ素子Ｔｒは、半導体層６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３及びゲート電極６４を含む。画素電極２２は、コンタクトホールＨ１を介してＴＦＴ素子Ｔｒのドレイン電極６３と接続されている。半導体層６１は、コンタクトホールＨ２を介してドレイン電極６３に接続され、平面視でゲート線ＧＣＬと複数回交差するように屈曲している。ゲート線ＧＣＬにおいて半導体層６１と重畳する部分がゲート電極６４として機能する。半導体層６１は、データ線ＳＧＬと重畳する位置まで延びて、コンタクトホールＨ３を介してデータ線ＳＧＬと電気的に接続される。ここで、データ線ＳＧＬにおいて、半導体層６１と重畳する部分がソース電極６２として機能する。

導電性配線２３ｂは、ゲート線ＧＣＬと重畳して設けられ、導電性配線２３ｂの延在方向と交差する方向に突出する遮光部２３ｃ、２３ｄが設けられている。遮光部２３ｃ、２３ｄは、ゲート線ＧＣＬと半導体層６１とが交差する位置に設けられる。遮光部２３ｃは、半導体層６１のうち、ゲート線ＧＣＬと交差して延在する部分と重畳して設けられる。遮光部２３ｄは、半導体層６１とドレイン電極６３との接続部分に重畳して設けられる。また導電性配線２３ａは、半導体層６１のうち、データ線ＳＧＬと重畳する部分に重畳して設けられる。

図２４に示すように、第１基板２１の第１面２１ａの上に、第１電極２３を構成する導電性配線２３ａ、２３ｂと遮光部２３ｃ、２３ｄが設けられている。導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄを覆って絶縁層５８ａが設けられている。絶縁層５８ａの上には半導体層６１が設けられている。半導体層６１の上に絶縁層５８ｂが設けられ、絶縁層５８ｂの上にゲート線ＧＣＬが設けられている。ゲート線ＧＣＬの上に絶縁層５８ｃが設けられ、絶縁層５８ｃの上にドレイン電極６３及びデータ線ＳＧＬが設けられる。ドレイン電極６３及びデータ線ＳＧＬの上に絶縁層５８ｄが設けられ、絶縁層５８ｄの上に第２電極ＣＯＭＬが設けられる。上述のように第２電極ＣＯＭＬの上に絶縁層２４が設けられ、絶縁層２４の上に画素電極２２が設けられる。第２基板３１は、第１基板２１の第１面２１ａ側に離隔して配置され、第３電極ＴＤＬは、第２基板３１の上に設けられて、第２電極ＣＯＭＬと対向する。本実施形態では、第１基板２１の第１面２１ａから、第１電極２３、ＴＦＴ素子Ｔｒ、第２電極ＣＯＭＬ、第３電極ＴＤＬの順に配置される。第１電極２３は、データ線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬよりも、第２基板２１の第１面２１ａに近い位置の層に設けられている。

半導体層６１の材料としては、ポリシリコンや酸化物半導体などの公知の材料を用いることができる。例えばＴＡＯＳ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、透明アモルファス酸化物半導体）を用いることで、映像表示用の電圧を長時間保持する能力（保持率）が良く、表示品位を向上させることができる。

半導体層６１において、ゲート電極６４と重畳する部分にチャネル形成部６１ａ、６１ｂが設けられている。導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄは少なくともチャネル形成部６１ａ、６１ｂと重畳している。導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄは、第１基板２１よりも光の透過率が小さい。導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄに金属材料を用いている場合、光は導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄを実質的に透過しない。導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄは、半導体層６１のチャネル形成部６１ａ、６１ｂと重畳して、当該チャネル形成部６１ａ、６１ｂよりも下側（第１基板２１側）に設けられているので、例えばバックライト１０２から半導体層６１のチャネル形成部６１ａ、６１ｂに入射する光が遮光される。したがって、ＴＦＴ素子Ｔｒの漏れ電流が抑制され、誤動作が抑制される。

本実施形態では、第１電極２３は、ＴＦＴ素子Ｔｒよりも第１基板２１の第１面２１ａに近い位置の層に設けられている。また、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬは、ＴＦＴ素子Ｔｒよりも第１基板２１の第１面２１ａから離れた層に設けられている。これにより、第１電極２３を用いて第１基板２１の第２面２１ｂ側の静電容量変化に基づいて圧力検出動作、又はタッチ検出動作を行う際に、ＴＦＴ素子Ｔｒ等のノイズや寄生容量の影響を抑制して、検出感度を向上させることができる。また、第１電極２３は、半導体層６１の下側の遮光層が設けられる層を利用して、ＴＦＴ素子Ｔｒと第１基板２１との間に配置される。すなわち、第１電極２３を設けた場合であっても、積層数の増大が抑制される。少なくとも、ＴＦＴ素子Ｔｒよりも上側（第１面２１ａから離れた位置）の積層数を追加する必要がない。したがって、タッチ検出機能付き表示装置１の薄型化が実現される。

図２５は、第１の実施形態の変形例に係る副画素の構成を説明するための平面図である。図２６は、図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ’線に沿う断面図である。図２３及び図２４では、半導体層６１のうちゲート線ＧＣＬと平行に延在する部分は、導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｃ、２３ｄと重畳していないが、これに限定されない。本変形例では、図２５に示すように、遮光部２３ｅは半導体層６１のうち、ゲート線ＧＣＬと交差して延在する部分、及びゲート線ＧＣＬと平行に延在する部分と重畳して設けられる。図２５及び図２６に示すように、導電性配線２３ａ、２３ｂ及び遮光部２３ｄ、２３ｅを含む第１電極２３は、半導体層６１の全体を覆っている。これにより、バックライト１０２から半導体層６１に入射する光が遮光される。

次に本実施形態の動作方法の一例を説明する。図２７は、第１の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を示すタイミング波形図である。図２８は、検出動作における各電極の関係を説明するための説明図である。タッチ検出機能付き表示装置１の動作方法の一例として、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出動作（タッチ検出期間）、圧力検出動作（圧力検出期間）及び表示動作（表示動作期間）を時分割に行う。タッチ検出動作、圧力検出動作及び表示動作はどのように分けて行ってもよいが、以下、表示パネル２０の１フレーム期間（１Ｆ）、すなわち、１画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、タッチ検出動作、圧力検出動作及び表示動作をそれぞれ複数回に分割して行う方法について説明する。

図２７に示すように、１フレーム期間（１Ｆ）は、複数の表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎと、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う検出期間Ｐｔ_ｘと、ノイズ検出を行うノイズ検出期間Ｐｎｄと、自己静電容量方式の検出動作を行う複数の検出期間Ｐｓ_１、Ｐｓ_２とを含む。これらの各期間は、時間軸上において、表示動作期間Ｐｄ_１、検出期間Ｐｔ_ｘ、表示動作期間Ｐｄ_２、検出期間Ｐｎｄ、表示動作期間Ｐｄ_３、検出期間Ｐｓ_１のように交互に配置されている。これらの表示動作及び各検出動作は、制御部１１からの制御信号に基づいて切り換えられる。

制御部１１は、ゲートドライバ１２を介して走査信号Ｖｓｃａｎをオン（高レベル）にして、各表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎの表示駆動の対象となる画素Ｐｉｘ（図１８参照）を選択する。制御部１１は、ソースドライバ１３を介して、各表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎに選択される複数行の画素Ｐｉｘに画素信号Ｖｐｉｘを供給する。図２７は、ＲＧＢの色毎の映像信号（Ｓｉｇ）を示している。ＲＧＢの各色に対応する副画素ＳＰｉｘが選択され、選択された副画素ＳＰｉｘに色毎の映像信号（Ｓｉｇ）が供給されることにより、画像の表示動作が実行される。それぞれの表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎで、１画面分の映像信号Ｖｄｉｓｐをｎ分割した画像が表示され、表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎで１画面分の映像情報が表示される。第２電極ＣＯＭＬは表示パネル２０の共通電極を兼用するので、第１電極ドライバ１４は、表示動作期間Ｐｄ_１、Ｐｄ_２、…Ｐｄ_ｎにおいて、選択される第２電極ＣＯＭＬに対して表示駆動用の共通電位である第２駆動信号Ｖｃｏｍ（表示駆動信号Ｖｃｏｍｄ）を供給する。

検出期間Ｐｔ_ｘにおいて、制御部１１は、第１電極ドライバ１４に制御信号を出力する。第１電極ドライバ１４は、第２電極ＣＯＭＬにタッチ検出用の第２駆動信号Ｖｃｏｍを供給する。第３電極ＴＤＬは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、第２電極ＣＯＭＬと第３電極ＴＤＬとの間に形成される容量Ｃｍの変化により、第１検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。検出部４０は、第１検出信号Ｖｄｅｔ１から、表示領域１０ａに対するタッチ入力の有無、及び入力位置の座標の演算を行う。

検出期間Ｐｔ_ｘにおいて、データ線ＳＧＬは、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態としてもよい。これにより、第２電極ＣＯＭＬとデータ線ＳＧＬとの容量結合が抑制され、寄生容量が低減されるので、タッチ検出における検出感度の低下を抑制できる。また、ゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬは、第２駆動信号Ｖｃｏｍと同期した同一の波形を有するガード信号が供給されてもよい。なお、図２７では、検出期間Ｐｔ_ｘを１つの期間のみ示しているが、１フレーム期間に複数回（例えば、ｘ＝１、２、…ｍ）設けられていてもよい。

ノイズ検出期間Ｐｎｄにおいて、第１電極ドライバ１４は、第２電極ＣＯＭＬへの第２駆動信号Ｖｃｏｍの供給を停止する。第３電極ＴＤＬは、外部から侵入するノイズ信号Ｖｎを検出部４０に出力する。検出部４０は、ノイズ信号Ｖｎの周波数、振幅等のノイズに関する情報を演算し、制御部１１は、このノイズに関する情報に基づいて、各検出動作の制御を行うことができる。例えば、制御部１１は、第２駆動信号Ｖｃｏｍの周波数や振幅を変更してもよく、又は、表示動作と各検出動作とが繰り返し実行される周波数を変更してもよい。

検出期間Ｐｓ_１、Ｐｓ_２において、制御部１１は、第１電極ドライバ１４及び第２電極ドライバ４８に制御信号を出力する。第１電極ドライバ１４は、第１電極２３に第１駆動信号Ｖｐを供給する。図２８に示すように、第１電極２３と導体１０４との間に形成される容量Ｃｐの変化から、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第１電極２３は第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃを検出部４０に出力する。検出部４０は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃから、入力面１０１ａ（図１１等参照）に入力された圧力の演算を行う。

同時に、第１電極ドライバ１４は、第２電極ＣＯＭＬに第２駆動信号Ｖｃｏｍａを供給する。第２電極ＣＯＭＬと、入力面１０１ａに接触又は近接する指等との間に形成される容量Ｃｓ２（図２８参照）の変化から、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第２電極ＣＯＭＬは第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｂを検出部４０に出力する。この場合、第２電極ＣＯＭＬが複数配列される方向である第１方向Ｄｘ（図１５参照）における、指が接触又は近接する位置が検出される。また、第２電極ドライバ４８は、第３電極ＴＤＬに第３駆動信号Ｖｔを供給する。第３電極ＴＤＬと、入力面１０１ａに接触又は近接する指との間に形成される容量Ｃｓ１の変化から、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第３電極ＴＤＬは第２検出信号Ｖｄｅｔ２ａを検出部４０に出力する。この場合、第３電極ＴＤＬが複数配列される方向である第２方向Ｄｙ（図１７参照）における、指が接触又は近接する位置が検出される。座標抽出部４５は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｂ及び第２検出信号Ｖｄｅｔ２ａに基づいて、指が接触又は近接する位置のタッチパネル座標を演算して出力する。

このように、検出期間Ｐｓ_１、Ｐｓ_２では、第１駆動信号Ｖｐ、第２駆動信号Ｖｃｏｍａ及び第３駆動信号Ｖｔが同時に供給され、第１電極２３による圧力検出動作と、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬによるタッチ検出動作とが同時に実行される。この場合、第１駆動信号Ｖｐ、第２駆動信号Ｖｃｏｍａ及び第３駆動信号Ｖｔを互いに同期した、同じ振幅を有する信号とすることで、第２駆動信号Ｖｃｏｍａはガード信号として機能する。すなわち、第２電極ＣＯＭＬは、第１電極２３と同期して同じ電位で駆動されるので、第１電極２３と第２電極ＣＯＭＬとの間の寄生容量が低減される。また、第２電極ＣＯＭＬは、第３電極ＴＤＬと同期して同じ電位で駆動されるので、第３電極ＴＤＬと第２電極ＣＯＭＬとの間の寄生容量が低減される。このように第２電極ＣＯＭＬが第１電極２３のガード電極として機能し、且つ、第３電極ＴＤＬのガード電極として機能する。これにより、第１電極２３、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬにより同時に検出動作が実行される。

検出期間Ｐｓ_１、Ｐｓ_２では、ゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬは、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態とすることが好ましい。これにより、ゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬと、各電極との間に発生する寄生容量が低減されるので、検出感度の低下を抑制できる。

図２７に示す例では、検出期間Ｐｓ_１、Ｐｓ_２は、１フレーム期間（１Ｆ）に２回実行されているが、これに限定されず、１フレーム期間（１Ｆ）に少なくとも１回実行されればよく、又は、３回以上実行してもよい。第１電極２３、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬの検出動作を、互いに異なる期間に実行してもよい。

以上説明したように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１において、第１電極２３が、第１基板２１の第１面２１ａに垂直な方向において、ＴＦＴ素子Ｔｒよりも第１面２１ａに近い層に設けられている。このため、第１電極２３と、第１基板２１の第２面２１ｂ側に配置された導体１０４との間に形成される容量の変化に基づいて、入力面１０１ａに入力された圧力を検出することができる。また、第１電極２３は、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬよりも第１基板２１に近い層に設けられるので、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬにより、入力面１０１ａに接触又は近接する指等を検出することが可能である。したがって、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１は、第１基板２１の第１面２１ａ側と第２面２１ｂ側との両方の検出が可能であり、さまざまなアプリケーションやユーザインタフェースに適用可能である。

（第２の実施形態）
図２９は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の、検出動作における各電極の関係を説明するための説明図である。第１の実施形態では、第１電極２３により圧力検出を行っているが、第１電極２３により接触又は近接する指等を検出することができる。図２９に示すように、筐体１０３は、第１基板２１と対向して、第１基板２１に対してカバー部材１０１の反対側に配置される。筐体１０３を、例えば、樹脂等の絶縁性の材料を用いることで、筐体１０３の底面１０３ｆに接触又は近接する指等と、第１電極２３との間に容量Ｃｓ３が形成される。

第１電極ドライバ１４は、第１電極２３に第１駆動信号Ｖｐを供給する。第１電極２３は、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃを検出部４０に出力する。第１電極２３は、マトリクス状に複数配列されているので（図１６参照）、検出部４０は、各第１電極２３から供給された第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃに基づいて、筐体１０３の底面１０３ｆに接触又は近接した指等の位置を検出することができる。

また、本実施形態においても、第１電極２３によるタッチ検出動作と同じ期間に、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬによるタッチ検出動作を実行することができる。第２電極ＣＯＭＬに第２駆動信号Ｖｃｏｍａが供給され、第３電極ＴＤＬに第３駆動信号Ｖｔが供給される。そして、第２電極ＣＯＭＬから第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｂが検出部４０に出力され、第３電極ＴＤＬから第２検出信号Ｖｄｅｔ２ａが検出部４０に出力される。これにより、入力面１０１ａに接触又は近接する指等の位置が検出される。この場合、ゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬは、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態とすることが好ましい。これにより、ゲート線ＧＣＬ及びデータ線ＳＧＬと、各電極との間に発生する寄生容量が低減される。なお、本実施形態においても、相互静電容量方式の検出原理に基づいて、第２電極ＣＯＭＬと第３電極ＴＤＬとの間に形成される容量Ｃｍの変化に基づいてタッチ検出動作を行ってもよい。

図３０は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を示すブロック図である。図３１は、第２の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置と筐体とを含む表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図３０に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１Ａにおいて、検出部４０は、検出信号増幅部４２とＡ／Ｄ変換部４３とを含んでいる。信号処理部４４と座標抽出部４５は、外部のプロセッサ１４０に含まれる。Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号は、外部のプロセッサ１４０の信号処理部４４に出力され、信号処理部４４と座標抽出部４５とによりタッチ入力の位置の演算が行われる。図３１に示す表示装置１００Ｃは、タッチ検出機能付き表示装置１Ａと、筐体１０３と、プリント基板７４と、ＭＰＵ７６と、バッテリー７８とを備える。表示装置１００Ｃは、例えばカード型端末などの薄型モジュールである。本実施形態において、ＭＰＵ７６は図３１に示すプロセッサ１４０を含む。

筐体１０３は、板状の上部基板１０３ｂと、板状の下部基板１０３ｃと、側板１０３ｄとを有する。上部基板１０３ｂは下部基板１０３ｃと対向して配置され、上部基板１０３ｂ、板状の下部基板１０３ｃ及び側板１０３ｄで囲まれた空間内にタッチ検出機能付き表示装置１Ａ、プリント基板７４、ＭＰＵ７６及びバッテリー７８が組み込まれる。

ＭＰＵ７６及びバッテリー７８はプリント基板７４に搭載されている。プリント基板７４は、フレキシブル基板７１を介してタッチ検出機能付き表示装置１Ａと接続される。これにより、表示制御用ＩＣ１９及びタッチ検出用ＩＣ１８が、ＭＰＵ７６と接続され、ＭＰＵ７６から供給される制御信号により表示動作、検出動作等の各種機能が実行される。

上部基板１０３ｂは、開口１０３ａが設けられており、開口１０３ａにカバー部材１０１が配置される。カバー部材１０１を通してタッチ検出機能付き表示装置１Ａの表示画像が観察者に視認される。また、カバー部材１０１の表面が、観察者が指などを接触又は近接させてタッチ入力操作を行う入力面１０１ａである。本実施形態では、第２電極ＣＯＭＬ及び第３電極ＴＤＬにより、入力面１０１ａに接触又は近接する指が検出される。また、第１電極２３により、第１基板２１に対して入力面１０１ａの反対側の底面１０３ｆに接触又は近接する指等が検出される。本実施形態の表示装置１００Ｃは、筐体１０３の両面でタッチ入力を行うことができるので、さまざまなアプリケーションやユーザインタフェースに対応することができる。

（第３の実施形態）
図３２は、第３の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の第１基板を模式的に示す平面図である。図３３は、第３の実施形態に係る第１電極を拡大して示す模式平面図である。図３２に示すように、本実施形態のタッチ検出機能付き表示装置１Ｂにおいて、第１基板２１の表示領域１０ａに第１電極２３、第２電極ＣＯＭＬ及びダミー電極領域２７が設けられている。第１電極２３は、第２電極ＣＯＭＬの延在方向と交差する方向に延在する。すなわち、第１電極２３は、第１方向Ｄｘに延在するとともに、第１方向Ｄｘと交差する第２方向Ｄｙに複数配列されている。額縁配線３７Ａは、額縁領域１０ｂに設けられ、第１電極２３の延在方向の端部と、第１電極ドライバ１４とを接続する。

ダミー電極領域２７は、後述する複数の導電性配線２７ａを含む領域である。導電性配線２７ａは、検出用電極として機能しない電極である。ダミー電極領域２７は、第２方向Ｄｙに複数配列される第１電極２３同士の間に設けられる。ダミー電極領域２７の導電性配線２７ａは、後述するように第１方向Ｄｘにおいて複数に分割され、ダミー電極領域２７は全体として第１電極２３の延在方向と沿った方向に延在する。

図３３に示すように、１つの第１電極２３は、複数の導電性配線２３ｂを含む。導電性配線２３ｂは、ゲート線ＧＣＬと重畳し、ゲート線ＧＣＬの延在方向に沿った方向に連続して延びる。導電性配線２３ｂは、画素電極２２と重畳しない位置に配置され、ゲート線ＧＣＬの延在方向と交差する方向に複数配置される。本実施形態では、データ線ＳＧＬと重畳する導電性配線２３ａ（図２２参照）は設けられていない。なお、データ線ＳＧＬと重畳する導電性配線２３ａを設けて、１つの第１電極２３に含まれる複数の導電性配線２３ｂ同士が導電性配線２３ａにより接続されてもよい。

ダミー電極領域２７は、スリットＳＬｄにより分割された複数の導電性配線２７ａを含む。導電性配線２７ａは、ゲート線ＧＣＬと重畳し、ゲート線ＧＣＬの延在方向に沿った方向に複数配置される。また導電性配線２７ａは、画素電極２２と重畳しない位置に配置され、ゲート線ＧＣＬの延在方向と交差する方向に複数配置される。導電性配線２７ａは、第１電極２３を構成する導電性配線２３ｂと同層に設けられた金属配線である。本実施形態では、導電性配線２７ａは、ゲート線ＧＣＬの延在方向に、４つ配置されているが、５つ以上に分割して配置してもよく、３つ以下であってもよい。図３３は、あくまで一例であり、１つの第１電極２３に含まれる導電性配線２３ｂの数、及び１つのダミー電極領域２７に含まれる導電性配線２７ａの数は適宜変更することができる。

このように第１電極２３と、導電性配線２７ａを含むダミー電極領域２７とを設けることにより、第２電極ＣＯＭＬから生じる電気力線が、隣り合う第１電極２３の間を通って第１基板２１の第２面２１ｂ（図２４参照）側に延びるようになる。本実施形態では、第１電極２３により、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第２面２１ｂ側に接触又は近接する指等の第２方向Ｄｙの位置を検出することができる。また、第２電極ＣＯＭＬにより、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第２面２１ｂ側に接触又は近接する指等の第１方向Ｄｘの位置を検出することができる。したがって、第１電極２３と第２電極ＣＯＭＬにより、第２面２１ｂ側に接触又は近接する指等の位置を検出することが可能である。第１電極２３及び第２電極ＣＯＭＬによるタッチ検出動作と同じ期間に、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、第３電極ＴＤＬによるタッチ検出動作を実行することができる。

上述したように、第２電極ＣＯＭＬは、相互静電容量方式の検出原理に基づいて、第１基板２１の第１面２１ａ側に接触又は近接する指等の位置を検出する際の駆動電極として機能する。つまり、本実施形態では、第２電極ＣＯＭＬは、第１基板２１の第１面２１ａ側に接触又は近接する指等を検出する際の駆動電極の機能と、第１基板２１の第２面２１ｂ側に接触又は近接する指等を検出するための検出電極の機能とを兼ねる。また、第１基板２１の第２面２１ｂ側に導体１０４を設けた場合、第１電極２３と第２電極ＣＯＭＬにより、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、圧力検出を行うことができる。

（第４の実施形態）
図３４は、第４の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を説明するための説明図である。本実施形態では、第１基板２１がカバー部材１０１側に配置され、第２基板３１は、第１基板２１に対しカバー部材１０１の反対側に配置される。第１基板２１の第１面２１ａはカバー部材１０１と対向し、第２面２１ｂは第２基板３１と対向する。第１基板２１の第１面２１ａ側に第１電極２３が設けられ、絶縁層５８を介して第１電極２３と対向する第２電極ＣＯＭＬが設けられる。また、本実施形態では、第２基板３１に第３電極ＴＤＬは設けられていないので、第１基板２１の第１面２１ａに対し垂直な方向において、入力面１０１ａ側から、第１電極２３、第２電極ＣＯＭＬの順に配置される。本実施形態において、第１基板２１に形成される各電極及びＴＦＴ素子Ｔｒの層構成は図２４に示すものと同様である。つまり、第１基板２１の第１面２１ａに対し垂直な方向において、第１電極２３と第２電極ＣＯＭＬとの間にＴＦＴ素子Ｔｒが配置される。

第１電極２３を、図１６に示すようにマトリクス状に配置することで、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、入力面１０１ａに接触又は近接する指等の位置が検出される。この際、第１電極ドライバ１４は第１駆動信号Ｖｐを第１電極２３に供給する。第１電極２３は、入力面１０１ａに接触又は近接する指等との間に形成される容量Ｃｓ４の変化に応じて、第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃを検出部４０に出力する。座標抽出部４５は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２ｃに基づいて、指が接触又は近接する位置のタッチパネル座標を演算して出力する。

第１電極ドライバ１４は、第１駆動信号Ｖｐと同期した、同じ振幅を有する第２駆動信号Ｖｃｏｍを、第２電極ＣＯＭＬに供給する。これにより、第２電極ＣＯＭＬは、第１電極２３と同期して同じ電位で駆動されるので、第１電極２３と、第２電極ＣＯＭＬとの間の寄生容量が低減される。この例では、第２電極ＣＯＭＬはガード電極として機能し、第２駆動信号Ｖｃｏｍはガード信号として供給される。

また、第１電極２３及び第２電極ＣＯＭＬを、図３２に示すように互いに交差する方向に延在するパターンで設けてもよい。このような構成により、相互静電容量方式の検出原理に基づいて、入力面１０１ａに接触又は近接する指等の位置が検出される。この場合、第１電極２３は検出電極として機能し、第２電極ＣＯＭＬは駆動電極として機能する。第１電極ドライバ１４は、第２駆動信号Ｖｃｏｍを第２電極ＣＯＭＬに供給する。第１電極２３は、第２電極ＣＯＭＬとの間に形成される容量Ｃｍの変化に基づいて、第１検出信号Ｖｄｅｔ１ａを検出部４０に出力する。座標抽出部４５は、第１検出信号Ｖｄｅｔ１ａに基づいて、指が接触又は近接する位置のタッチパネル座標を演算して出力する。

本実施形態においても、第１電極２３はＴＦＴ素子Ｔｒ（図３４では省略して示す）よりも第１基板２１の第１面２１ａに近い層に設けられているので、第１基板２１の第２面２１ｂ側（入力面１０１ａ側）に接触又は近接する指等を良好に検出できる。

（第５の実施形態）
図３５は、第５の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の第１電極を拡大して示す平面図である。第１の実施形態から第４の実施形態では、第１電極２３により、自己静電容量方式の検出原理に基づいて検出動作が行われているが、これに限られない。本実施形態では、第１電極２３による相互静電容量方式の検出原理に基づく検出動作の一例を説明する。

図３５に示すように、第１電極２３Ｔ及び第１電極２３Ｒは、マトリクス状に複数配置されている。第１電極２３Ｔと第１電極２３Ｒとは、行方向において互いに交互に配列され、且つ、列方向において互いに交互に配列される。第１電極２３Ｔと、その周囲に隣り合って配置された第１電極２３Ｒとの間に静電容量が形成される。

第１電極２３Ｔは、接続配線３６Ｔを介して第１電極ドライバ１４と電気的に接続され、第１電極２３Ｒは、接続配線３６Ｒを介して検出部４０と電気的に接続される。第１電極２３Ｔは、第１電極ドライバ１４から第１駆動信号Ｖｐが供給され、第１電極２３Ｔと第１電極２３Ｒとの間にフリンジ電界Ｅｆが発生する。指などが接触又は近接した場合にフリンジ電界Ｅｆが遮られることで、第１電極２３Ｔと第１電極２３Ｒとの間の静電容量が低下する。これにより、第１電極２３Ｒから第１検出信号Ｖｄｅｔ１ａが検出部４０に出力され、第１基板２１の第２面２１ｂ（図２４参照）側に接触又は近接する指の位置が検出される。本実施形態において、第１電極２３Ｒは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における検出電極Ｅ２に対応し、第１電極２３Ｔは、駆動電極Ｅ１に対応する。このように、同層に設けられた第１電極２３Ｔと第１電極２３Ｒとで、相互静電容量方式のタッチ検出を行うことができる。

本実施形態においても、上述したように第２電極ＣＯＭＬと第３電極ＴＤＬとを設けて、相互静電容量方式又は自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、第１基板２１の第１面２１ａ側に接触又は近接する指等の位置を検出することができる。なお、第１電極２３Ｔと第１電極２３Ｒとで、相互静電容量方式の検出原理に基づいてタッチ検出が行われる場合、第２電極ＣＯＭＬに対して第１駆動信号Ｖｐと同期したガード信号を供給しなくてもよい。

第１電極２３Ｔの駆動の方法は適宜設定することができる。例えば、複数の第１電極２３Ｔに順次、第１駆動信号Ｖｐを供給してもよい。又は、行方向に配列された複数の第１電極２３Ｔを１つの駆動電極ブロックとして、駆動電極ブロックごとに列方向に順次駆動してもよいし、列方向に配列された第１電極２３Ｔを１つの駆動電極ブロックとして、駆動電極ブロックごとに行方向に順次駆動してもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。

例えば、第１電極２３は、矩形状、又は帯状であるが、あくまで一例であり、正方形状、多角形状、ジグザグ線状等、種々変更してもよい。また、第１電極２３及び第２電極ＣＯＭＬは、共通の第１電極ドライバ１４により駆動されるが、それぞれ別の駆動回路を設けてもよいし、第１電極ドライバ１４が第３電極ＴＤＬに駆動信号を供給するようにしてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ タッチ検出機能付き表示装置
２ 画素基板
３ 対向基板
６ 液晶層
１０ タッチ検出機能付き表示部
１１ 制御部
１２ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ 第１電極ドライバ
２０ 表示パネル
２１ 第１基板
２２ 画素電極
２３、２３Ｒ、２３Ｔ 第１電極
３０ タッチパネル
３１ 第２基板
４０ 検出部
４８ 第２電極ドライバ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 表示装置
１０１ カバー部材
１０３ 筐体
１０４ 導体
１０７ モジュール用筐体
ＣＯＭＬ 第２電極
ＧＣＬ ゲート線
ＳＧＬ データ線
ＴＤＬ 第３電極
Ｖｃｏｍ、Ｖｃｏｍａ 第２駆動信号
Ｖｐ 第１駆動信号
Ｖｔ 第３駆動信号

Claims (18)

1. 第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを備える基板と、
   前記基板の前記第１面側において、前記第１面と平行な面上に設けられ、画像を表示するための画素信号が供給される複数の画素電極と、
   前記基板の前記第１面側において、前記第１面と平行な面上に設けられ、前記画素電極に接続されるスイッチング素子と、
   前記基板の前記第１面と垂直な方向において、前記スイッチング素子と対向して前記スイッチング素子よりも前記第１面に近い層に設けられ、前記基板よりも光の透過率が小さい第１電極と、を有する表示装置。
2. 前記第１電極は複数の導電性配線を含む請求項１に記載の表示装置。
3. 前記スイッチング素子に走査信号を供給するためのゲート線を有し、
   前記導電性配線は、前記ゲート線と重畳して前記ゲート線の延在方向に沿った方向に延在し、前記ゲート線よりも前記第１面に近い層に設けられる請求項２に記載の表示装置。
4. 前記スイッチング素子に画素信号を供給するためのデータ線を有し、
   前記導電性配線は、前記データ線と重畳して前記データ線の延在方向に沿った方向に延在し、前記データ線よりも前記第１面に近い層に設けられる請求項２又は請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第１電極と、前記第２面側に配置された前記導体との間に形成される静電容量の変化に基づいて、前記第１電極と前記導体との距離が検出される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記第１電極と、前記第２面側に接触又は近接する前記導体との間に形成される静電容量の変化に基づいて、接触又は近接する前記導体の位置が検出される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記基板の前記第１面側において、前記スイッチング素子に対し前記第１面よりも離れた層に設けられた第２電極を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記第１電極に供給される駆動信号と同期した波形を有する信号が前記第２電極に供給される請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第１電極は、第１の方向に延在しており、
   前記第２電極は、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する請求項７又は請求項８に記載の表示装置。
10. 前記第１電極は、前記基板の前記第１面と平行な面上において、行列状に配置される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記基板の前記第１面側において、前記第２電極と対向する第３電極が設けられる請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記第２電極と前記第３電極との間に形成される静電容量の変化に基づいて、前記第１面側に接触又は近接する導体が検出される請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記第３電極と、前記第１面側に接触又は近接する導体との間に形成される静電容量の変化に基づいて、前記第１面側に接触又は近接する導体が検出される請求項１１に記載の表示装置。
14. 前記画素電極に前記画素信号を供給して表示機能層に画像表示機能を実行させる表示動作と、前記第１面側に接触又は近接する導体を検出するタッチ検出動作と、前記第１電極と前記導体との間の静電容量の変化に基づいて圧力を検出する圧力検出動作と、が時分割で行われる請求項７から請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
15. 前記第２電極又は前記第３電極の少なくとも一方により、前記第１面側に接触又は近接する導体が検出される第１検出動作と、前記第１電極により、前記第２面側の前記導体が検出される第２検出動作とが同じ期間に行われる請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
16. 前記スイッチング素子に走査信号を供給するためのゲート線と、
    前記スイッチング素子に画素信号を供給するためのデータ線と、
    前記基板の前記第１面側において、前記スイッチング素子に対し前記第１面よりも離れた層に設けられた第２電極と、
    前記基板の前記第１面側において、前記第２電極と対向する第３電極と、を有し、
    前記第２電極又は前記第３電極の少なくとも一方により、前記第１面側に接触又は近接する導体が検出される期間において、前記ゲート線又は前記データ線の少なくとも一方は、電位が固定されていないフローティング状態である請求項１に記載の表示装置。
17. 前記基板が組み込まれる筐体を含む請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の表示装置。
18. 前記筐体は、少なくとも前記第２面と対向する部分に前記導体を含む請求項１７に記載の表示装置。

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