JP6557615B2 - タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置 - Google Patents

タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、演算装置及びタッチ検出方法に関する。
被検体の接触を検出するとともに接触部分に存する当該被検体の凸凹等の形状を示すデータを出力可能なタッチ検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０１０−０１９７８５号公報
タッチ検出装置では、センサによるタッチ検出及びタッチ検出結果を示す信号の伝送に係り発生するノイズによって検出の精度が低下することがある。そこで、被検体の接触を検出する複数のセンサからの信号を足し合わせることで信号強度を向上させて信号（シグナル）とノイズとの区別を容易にするという方法がある。しかしながら、出力信号の足し合わせによりセンサの各々による検出結果を個別に取り扱うことができなくなるため、被検体の形状を示すデータにぼやけが発生することがあった。このため、係るノイズ対策では、被検体の形状の検出精度が低下してしまう。
また、上記のようなぼやけを生じにくくするノイズ対策として、タッチ検出を複数回繰り返す方法がある。すなわち、個々のセンサから信号を複数回出力させて信号を重畳させることにより信号強度を向上させる方法である。しかしながら、この方法では、タッチ検出を複数回繰り返すことに伴い、タッチ検出に係る時間が長大化してしまう。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、より短時間で被検体の形状の検出精度をより高めることができるタッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置、演算装置及びタッチ検出方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によるタッチ検出装置は、物体の近接または接触を検出するための３以上の検出部と、前記３以上の検出部の電気的変化を示す出力個別に伝送する３以上の検出信号線と、前記検出信号線との接続と非接続を個別に切り替え可能なるスイッチを介して３以上の検出信号線と接続され、検出信号線及び接続状態であるスイッチを介して接続されている複数の検出部の出力を統合する連結部とを備え、前記連結部は、接続された検出信号線の数に応じた検出部のうち１つの検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で当該他の複数の検出部からの出力を統合し、前記連結部による出力の統合は、少なくとも、出力を統合される複数の検出部の組み合わせがそれぞれ異なる状態で前記検出部の数だけ行われる。
本発明の一態様によるタッチ検出機能付き表示装置は、画像を表示する表示部と、前記表示部に対するタッチ操作を検出するタッチ操作検出部とを有し、前記タッチ操作検出部は、物体の近接または接触を検出するための３以上の検出部と、前記３以上の検出部の電気的変化を示す出力を個別に伝送する３以上の検出信号線と、前記検出信号線との接続と非接続を個別に切り替え可能なるスイッチを介して３以上の検出信号線と接続され、検出信号線及び接続状態であるスイッチを介して接続されている複数の検出部の出力を統合する連結部とを備え、前記連結部は、接続された検出信号線の数に応じた検出部のうち１つの検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で当該他の複数の検出部からの出力を統合し、前記連結部による出力の統合は、少なくとも、出力を統合される複数の検出部の組み合わせがそれぞれ異なる状態で前記検出部の数だけ行われる。
本発明の一態様による演算装置は、物体の近接または接触を検出するための３以上の検出部の組に含まれる１つの検出部を除いた他の複数の検出部の出力が統合された統合出力に基づいた補数処理を行って前記１つの検出部による検出結果を算出する。
本発明の一態様によるタッチ検出方法は、物体の近接または接触を検出するための３以上の検出部の組に含まれる１つの検出部を除いた他の複数の検出部の出力の統合を、少なくとも、除かれた１つの検出部がそれぞれ異なる状態で、前記検出部の組に含まれる検出部の数だけ行い、統合された出力に基づいた補数処理を行って前記出力の統合において除かれた１つの検出部による検出結果を算出する。
図１は、本発明の実施形態１に係るタッチ検出装置の主要構成の一例を示す模式図である。 図２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、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。 図３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、指が接触または近接した状態を表す説明図である。 図４は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図５は、図１に示すタッチ検出装置の積層構造の一例を示す模式図である。 図６は、セレクタ及びセレクタに接続されている検出部の模式図である。 図７は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の一例を示す模式図である。 図８は、１つの連結部による検出部の出力の統合パターンの一例を示す図である。 図９は、検出部の出力の統合に係るスキャン動作期間と同期信号と開閉信号線への開閉信号の出力パターンとの関係の一例を示す図である。 図１０は、個々の検出部の出力を他の検出部の出力と統合せずに扱う場合の検出部と連結部との接続パターン（比較例）を示す図である。 図１１は、図１０の構成におけるスキャン動作期間と同期信号と開閉信号線への開閉信号の出力パターンとの関係の一例を示す図である。 図１２は、検出結果のシグナル・ノイズ比率（Ｓ／Ｎ）であって、実施形態１と比較例とを比較する表である。 図１３は、１つの連結部に接続される検出部の数（Ｎ）と、Ｎの検出部のうち１つの検出部を除いた他の複数の検出部の統合出力に基づいて得られる当該１つの検出部の検出結果におけるノイズの大きさとの関係を示すグラフである。 図１４は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の別の一例を示す模式図である。 図１５は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の別の一例を示す模式図である。 図１６は、実施形態２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１７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、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。 図１８は、図１７に示す指が接触また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１９は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図２０は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図２１は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。 図２２は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。 図２３は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図２４は、自己容量方式によるタッチ検出機能付き表示装置の一例を示す図である。 図２５は、光学式のタッチパネルの一例を示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。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。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るタッチ検出装置１００の主要構成の一例を示す模式図である。タッチ検出装置１００は、検出部として機能する電極５０、駆動ドライバ６０、セレクタ７０、タッチ検出回路８０等を備える。タッチ検出回路８０は、例えばセレクタに接続されたフレキシブルプリント基板等のプリント基板８５に取り付けられた回路であり、回路部８１、Ａ／Ｄ変換部８２、演算部８３等を有する。本実施形態のタッチ検出回路８０は、所謂ＣＯＦ（Chip On Film）で実装されているが、これはタッチ検出回路８０の実装例であってこれに限られるものでない。例えば、タッチ検出回路８０は、ガラス基板上に形成される所謂ＣＯＧ（Chip On Glass）で実装されてもよい。
電極５０は、物体の近接または接触を検出するための検出領域に設けられる電極である。具体的には、電極５０は、被検体（例えば、ヒトの指等）の近接又は接触を検出するための二次元（例えば、平面）の検出領域内に配置された電極であり、回路部８１（図２、図３参照）と接続されて物体の近接または接触を示す出力を回路部８１に出力する。以下、「検出領域に対する物体の近接または接触」に係る操作を「タッチ操作」と記載することがある。また、「物体の近接または接触の検出」を「タッチ検出」と記載することがある。
以下、図２〜図４を参照して、実施形態１で採用されている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２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、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図３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、指が接触または近接した状態を表す説明図である。図４は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
図２に示すように、指が接触または近接していない状態において、電極５０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。電極５０は、静電容量Ｃ３を有しており、静電容量Ｃ３に応じた電流が流れる。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（実線の波形Ｖ４（図４参照））に変換する。
次に、図３に示すように、指が接触または近接した状態において、指とタッチ検出との間の静電容量Ｃ４が、電極５０の静電容量Ｃ３に加わる。したがって、電極５０に交流矩形波Ｓｇが印加されると、静電容量Ｃ３及びＣ４に応じた電流が流れる。図４に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ５）に変換する。そして、得られた波形Ｖ４及び波形Ｖ５の電圧値をそれぞれ積分し、これらの値を比較することで、電極５０への、指の接触または近接の有無を判別することができる。なお、図４では、波形Ｖ２と波形Ｖ３について、所定の基準電圧に低下するまでの期間を求めて、これらの期間を比較する等の方法であってもよい。
具体的には、図２及び図３に示すように、電極５０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４において、時刻Ｔ０１のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ０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。このため電極５０も電圧Ｖ０の電圧上昇となる。ここで、スイッチＳＷ１がオフになると、電極５０はフローティング状態になるが、タッチ検出電極の容量Ｃ３（図２参照）、あるいはタッチ検出電極の静電容量Ｃ３に指等の接触または近接よる容量Ｃ４を加えた容量（Ｃ３＋Ｃ４、図３参照）によって、電極５０は電圧Ｖ０が維持される。更に、時刻Ｔ１１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Ｔ１１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の反転入力部が電極５０の電圧Ｖ０となり、その後、電極５０の容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）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、電極５０の静電容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）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（Ｖｄｅｔ２）が上昇する。電圧検出器ＤＥＴの出力（Ｖｄｅｔ２）は、電極５０に指等が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ４となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃ３・Ｖ０／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Ｖ５となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃ３＋Ｃ４）・Ｖ０／Ｃ５となる。その後、電極５０の静電容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）の電荷が容量Ｃ５に十分移動した後の時刻Ｔ３１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、電極５０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Ｔ０２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Ｔ１２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Ｖ４と波形Ｖ５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、電極５０の電位は、図４に示すように、指等が近接していないときはＶ２の波形となり、指等の影響による静電容量Ｃ４が付加されるときはＶ３の波形となる。波形Ｖ２と波形Ｖ３とが、それぞれ所定の電圧ＶＴＨ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５は、図１に示すタッチ検出装置１００の積層構造の一例を示す模式図である。図５に示すように、タッチ検出装置１００は、例えば、基板１０５上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層１１０、シールド電極層１２０、タッチ検出電極層１３０が積層されている積層構造を有する。ＴＦＴ層１１０には、例えばスイッチＳＷ１等として機能するスイッチ素子Ｑ等が形成されている。シールド電極層１２０には、タッチ検出電極層１３０とＴＦＴ層１１０との間でのノイズの電波を抑制するシールド電極としてのベタ電極が形成されている。タッチ検出電極層１３０には、直交する二方向（例えば、ｘ方向及びｙ方向）に沿ってマトリクス状に配置された複数の電極５０が形成されている。図示しないが、ＴＦＴ層１１０に形成されたスイッチ素子Ｑと電極５０とはシールド電極層１２０に設けられた接続部を介して接続されている。当該接続部は、例えばシールド電極層１２０に設けられたコンタクトホール内に形成される。基板１０５は、例えばガラス基板である。シールド電極層１２０及びタッチ検出電極層１３０は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を素材とする。これらの各構成の具体的な構成及び態様は、適宜変更可能である。
電極５０は、金属製の導電材料であってもよい。この場合、電極５０は、例えば、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つの金属材料を用いた構成として設けられる。電極５０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であってもよい。電極５０に金属製の導電材料を用いる場合は、メッシュ加工を施した所謂メタルメッシュ（Metal Mesh）の構成としたり、黒色材料でメッキ加工するなどの不可視化処理をするとより良い。
本実施形態のタッチ検出装置１００には、ｘ方向×ｙ方向について、ｍ×ｑの電極５０がマトリクス状に設けられている。ｍ，ｑはともに２以上の整数である。このように、タッチ検出装置は、少なくとも一方向（例えば、ｘ方向及びｙ方向の二方向）に沿って並ぶ複数の電極５０を備える。
本実施形態に係る説明において、ｘ方向に並ぶ電極５０の各々の位置を示すｘ１，ｘ２，…，ｘｍの座標を付して説明することがある。また、ｙ方向に並ぶ電極５０の各々の位置を示すｙ１，ｙ２，…，ｙｑの座標を付して説明することがある。また、ｍ×ｑの電極５０が存することでタッチ検出が可能な領域を検出領域と記載することがある。例えば、タッチ検出電極層１３０のさらに上層に積層された誘電体によって覆われた検出面が検出領域として機能する。タッチ検出装置１００は、係る検出領域に対して被検体（例えば、ヒトの指等）によるタッチ操作が行われた場合、係るタッチ操作を検出する。係る誘電体の厚みは適宜変更可能である。例えば、タッチ検出装置１００のＴＦＴ層１１０が、当該タッチ検出装置１００が設けられた表示デバイスのＴＦＴ層１１０と同一層に形成されている場合、当該表示デバイスの筐体に設けられたタッチ検出面とＴＦＴ層１１０との間の距離に応じた厚みの誘電体が設けられることになる。一般的に、係る誘電体は、厚みがより薄いほどタッチ検出の感度が高くなる。
図６は、セレクタ７０及びセレクタ７０に接続されている電極５０の模式図である。図７は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の一例を示す模式図である。図７では、図６に示す連結部Ｕ１の連結部の入出力関係の回路構成を一例として示している。タッチ検出装置１００は、走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑ、検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍ及び配線ｃ０を有する。走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑは、例えばｘ方向に沿って設けられた配線である。走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑは、一端側が駆動ドライバ６０と接続されており、電極５０と接続されているスイッチ素子Ｑに駆動信号を伝送する。走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑは、例えば、各々がｘ方向に沿って並ぶ電極５０の行の各々に対して設けられた構成であり、ｙ方向に沿って配置された電極５０の数に応じた数が設けられる。検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍは、例えばｙ方向に沿って設けられた配線であり、電極５０に接続されたスイッチ素子Ｑを介して電極と接続されると共に、一端側がセレクタ７０に接続されている。検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍは、電極５０との接続時に当該電極５０とセレクタ７０とを接続する。電極５０への交流矩形波Ｓｇの入力および電極５０からの出力（例えば、容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）を示す出力）は、検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍとの接続時に検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍ及びセレクタ７０を介して伝送される。配線ｃ０は、電極５０に接続されたスイッチ素子Ｑを介して電極と接続され、電極５０との接続時に当該電極５０に交流矩形波Ｓｇと同電位の電荷が与えられる。
なお、配線ｃ０は、隣接する電極５０間に生じる容量に基づきノイズが発生するのを抑えるために、交流矩形波Ｓｇと導電電位の電荷を与えているが、これに限られない。例えば、所定の電位が与えられた構成であってもよい。この場合、配線ｃ０と接続されるタイミングで、電極５０の電位は所定の電位にリセットされることになり、被検体の近接等に応じた電位の変化に基づいてタッチ検出が行われることになる。配線ｃ０は、所定の電位を与えるための回路等によって所定の電位に保たれてもよいし、電気的にフローティング状態であることで所定の電位になる構成であってもよい。
スイッチ素子Ｑは、駆動ドライバ６０からの駆動信号の有無に応じて電極５０の接続先を切り替える。具体的には、スイッチ素子Ｑは、例えば、駆動信号が伝送されていない（ロウである）場合に電極５０と配線ｃ０とを接続する。また、スイッチ素子Ｑは、例えば、駆動信号が伝送されている（ハイである）場合に電極５０と検出信号線（検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍのいずれか）とを接続する。
駆動ドライバ６０は、電極５０に接続されたスイッチ素子Ｑを動作させる駆動信号を出力する。具体的には、駆動ドライバ６０は、例えば、所謂シフトレジスタが内蔵された信号出力回路である。駆動ドライバ６０は、外部からのクロック信号に基づいて、所定周期で駆動信号を出力する対象となる走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑをシフトさせながら駆動信号を出力する。駆動信号に応じて同一タイミングで動作するスイッチ素子Ｑの組み合わせは、駆動ドライバ６０が駆動信号を出力する走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑのシフトパターンに応じる。
駆動ドライバ６０には、同期信号（ＣＫＶ）、スタートパルス（ＳＴＡＲＴＰ）、リセットパルス（ＲＥＳＥＴＰ）をそれぞれ入力するための伝送路が設けられている。駆動ドライバ６０は、スタートパルスの入力タイミングに応じて動作を開始し、同期信号が刻む周期（クロック）に従って駆動信号を出力する対象となる走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑをシフトさせる。リセットパルスが入力されると、駆動ドライバ６０は、シフトレジスタが動作開始前の初期状態に戻る。実施形態１では、同期信号（ＣＫＶ）、スタートパルス（ＳＴＡＲＴＰ）、リセットパルス（ＲＥＳＥＴＰ）を出力する専用の制御回路６５が設けられているが、制御回路６５の機能をどの構成が有するかについては適宜変更可能である。例えば、制御回路６５の機能は、演算部８３の一機能であってもよい。
図４を参照して駆動信号とスイッチ素子Ｑとの動作状態との関係を説明すると、駆動信号が伝送されなくなる（ロウになる）タイミングは、例えば、時刻Ｔ０１，Ｔ０２のタイミングである。また、駆動信号が伝送されるようになる（ハイになる）タイミングは、例えば、時刻Ｔ１１，Ｔ１２のタイミングである。ここで、駆動信号が伝送されるようになる（ハイになる）タイミングでは、電極５０は、スイッチ素子Ｑを介して検出信号線（検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍのいずれか）と接続されることで、当該検出信号線が接続されているセレクタ７０と接続されることになる。電極５０の出力は、セレクタ７０側に伝送され、セレクタ７０を介して回路部８１に入力されることになる。よって、駆動信号が伝送されている（ハイである）タイミングにセレクタ７０内の信号伝送経路が通っている場合にスイッチＳＷ２がオンであるのと同様の状態が成立することになる。一方、駆動信号が伝送されていない（ロウである）か、セレクタ７０内の信号伝送経路が通っていないかの少なくともいずれか一方の条件が成立する場合にスイッチＳＷ２がオフであるのと同様の状態が成立することになる。
セレクタ７０は、複数の検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍのうちいずれか１つ以上の検出信号線を介して出力されることになる電極５０の容量Ｃ３（またはＣ３＋Ｃ４）に応じた出力を統合する機能を有する。具体的には、セレクタ７０には、例えば、ｘ方向に並ぶ３つの電極５０のそれぞれに接続された検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍがスイッチを介して一方端側（上流側）に接続されている連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒが設けられている。連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒは、他方端側（下流側）が単一系統となっていて回路部８１に接続されており、一方端側から得られた電極５０の出力を統合する。実施形態１のセレクタ７０は、一方端側の配線数が電極５０に接続された検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍの数（ｍ）と同一であり、他方端側の配線数が連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの数（ｒ）と同一である。ここで、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの一方端側の配線数は、３以上である。すなわち、１つの連結部には、３以上の電極５０が接続される。回路部８１は、例えば連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒ毎に個別に設けられるが、複数の連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの一部又は全部で回路部８１を共有し、回路部８１を共有している連結部のうち一方端側から出力が伝送される連結部と当該回路部８１とを接続するよう切り替える構成としてもよい。
実施形態１では、ｙ方向に並ぶ電極５０が検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍを共有しており、ｘ方向に並ぶ４つの電極５０にそれぞれ接続された４つの検出信号線毎に１つの連結部が設けられている。より具体的には、連結部Ｕ１は、入力側に接続された４つの検出信号線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の各々と出力側の配線との接続と非接続とを切り替える４つのスイッチ回路を有する。４つのスイッチ回路は、例えば、それぞれ開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４から入力される開閉信号の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）に応じて開閉状態が切り替わる。これによって、連結部Ｕ１は、出力側の配線と接続される入力側の検出信号線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を任意に切り替えることができる。すなわち、連結部Ｕ１は、入力側に接続された電極５０の各々からの出力のうち、出力側の配線に伝送されて統合されることになる出力を任意に選択することができる。
図８は、１つの連結部による電極５０の出力の統合パターンの一例を示す図である。図９は、電極５０の出力の統合に係るスキャン動作期間と同期信号ＣＫＶと開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４への開閉信号の出力パターンとの関係の一例を示す図である。図８では、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の座標に存して走査線を共有する４つの電極５０と、当該４つの電極５０と接続された１つの連結部との関係に限定して出力の統合パターンを例示している。
実施形態１の連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒは、接続された検出信号線の数に応じた電極５０のうち１つの電極５０と非接続であって他の複数の電極５０と接続されている状態で当該他の複数の電極５０からの出力を統合する。具体的には、例えば図８に示すように、連結部Ｕ１は、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の座標の電極５０のうち、ｘ１の座標の電極５０が非接続であって他の座標（ｘ２，ｘ３，ｘ４）の電極５０と接続されている状態で出力が伝送される（パターン１）。また、連結部Ｕ１は、ｘ２の座標の電極５０が非接続であって他の座標（ｘ１，ｘ３，ｘ４）の電極５０と接続されている状態で出力が伝送される（パターン２）。また、連結部Ｕ１は、ｘ３の座標の電極５０が非接続であって他の座標（ｘ１，ｘ２，ｘ４）の電極５０と接続されている状態で出力が伝送される（パターン３）。また、連結部Ｕ１は、ｘ４の座標の電極５０が非接続であって他の座標（ｘ１，ｘ２，ｘ３）の電極５０と接続されている状態で出力が伝送される（パターン４）。すなわち、実施形態１では、連結部Ｕ１による出力の統合は、出力を統合される複数の電極５０の組み合わせがそれぞれ異なる状態で少なくとも連結部Ｕ１によって連結される電極５０の数だけ行われる（例えば、４回）。
また、図９に示すように、パターン１のタイミングｐ１では、開閉信号線ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４に開閉信号が出力される一方、開閉信号線ＡＳＷ１には開閉信号が出力されない。また、パターン２のタイミングｐ２では、開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４に開閉信号が出力される一方、開閉信号線ＡＳＷ２には開閉信号が出力されない。また、パターン３のタイミングｐ３では、開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ４に開閉信号が出力される一方、開閉信号線ＡＳＷ３には開閉信号が出力されない。また、パターン４のタイミングｐ４では、開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３に開閉信号が出力される一方、開閉信号線ＡＳＷ４には開閉信号が出力されない。係る開閉信号によって、図８に示す各パターンのスイッチの開閉が行われる。
また、駆動信号が出力される走査線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｑが変ずることで、動作する電極５０がｙ方向について変ずる。具体的には、例えば走査線Ｇ１、走査線Ｇ２、…、走査線Ｇｑのように駆動信号が出力される走査線が順次遷移することでｙ方向に沿ってスキャン走査が行われ、動作する電極５０がｙ方向に沿ってｙ１，ｙ２，…，ｙｑのように順次遷移する。すなわち、実施形態１では、ｘ方向×ｙ方向について、４×１の電極５０が１組として扱われた状態で、電極５０のうち１つの電極５０と非接続であって他の電極５０と接続されている状態で出力が伝送される。以上、図８、図９を参照して１つの連結部Ｕ１の入出力について説明したが、他の連結部Ｕ２，…，Ｕｒも同様の仕組みで動作する。
開閉信号及び各パターンの出力の有無の切替周期に対応する切替クロック信号ＴＳＨＤは、例えば制御回路６５によって出力される。すなわち、本実施形態では、制御回路６５が連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒを制御する。より具体的には、制御回路６５は、駆動ドライバ６０に対する同期信号（ＣＫＶ）、スタートパルス（ＳＴＡＲＴＰ）の出力タイミング及び開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４への信号の出力タイミングを制御することで、駆動ドライバ６０の動作タイミング及びセレクタ７０の連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの動作タイミングを制御している。また、切替クロック信号ＴＳＨＤは、例えば基板１０５及びプリント基板８５に形成されている信号線を介してタッチ検出回路８０に伝送され、図８、図９を参照して説明した連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの動作に応じたタッチ検出回路８０における処理に係るタイミング制御に用いられる。
駆動ドライバ６０及びセレクタ７０は、例えば、ＴＦＴ層１１０に直接実装された回路であるが、これは駆動ドライバ６０及びセレクタ７０の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。駆動ドライバ６０及びセレクタ７０の少なくとも一方は、ドライバＩＣとして設けられて基板１０５に積層された配線に取り付けられてもよい。
Ａ／Ｄ変換部８２は、セレクタ７０からの出力であるアナログデータをデジタルデータに変換して演算部８３に出力する。
演算部８３は、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの出力に基づいた補数処理を行って各々の統合出力において除かれた１つの電極５０の統合出力を算出する。ここで、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの出力とは、同一タイミングでタッチ操作を検出する３以上の電極５０の組に含まれる１つの電極５０を除いた他の複数の電極５０の出力を統合して得られた統合出力である。実施形態１では、セレクタ７０に設けられた連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの各々から、除かれた１つの電極５０がそれぞれ異なる統合出力が電極５０の組に含まれる電極５０の数だけ出力される。演算部８３は、Ａ／Ｄ変換部８２を介してデジタルデータに変換された連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの出力に基づいた補数処理を行う。
具体的には、演算部８３は、１つの連結部に接続される電極５０の数をＮ（Ｎ≧３）とし、Ｎの電極５０のうち非接続である１つの電極５０をｎ＋１（０≦ｎ≦Ｎ−１）番目の電極５０とし、Ｎ個の電極のうちｎ＋１（０≦ｎ≦Ｎ−１）番目の電極と非接続であって他の複数の電極と接続されている状態で統合された出力をＤｎとすると、以下の式（１）に基づいて補数処理を行う。Ｎ及びｎは整数である。
Figure 0006557615
上記の式（１）で求められる検出結果は、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒによる統合出力において接続されていない１つの電極５０に対応する位置におけるタッチ操作の検出結果を示す。すなわち、図８に示す例の場合、パターン１の出力に基づいて、ｘ１の座標の電極５０に対応する位置におけるタッチ操作の検出結果が求められる。同様に、パターン２の出力に基づいて、ｘ２の座標の電極５０に対応する位置におけるタッチ操作の検出結果が求められる。パターン３の出力に基づいて、ｘ３の座標の電極５０に対応する位置におけるタッチ操作の検出結果が求められる。パターン４の出力に基づいて、ｘ４の座標の電極５０に対応する位置におけるタッチ操作の検出結果が求められる。このように、演算部８３は、３以上の電極５０（例えば、１つの連結部と接続された３以上の電極５０の組に含まれる電極５０）のうち１つの電極５０と非接続であって他の電極５０と接続されている状態で統合された出力（統合出力）に基づいた補数処理を行って当該１つの電極５０の位置における物体の近接または接触の検出結果を算出する演算装置として機能する。
ここで、比較例として、個々の電極５０の出力を他の電極５０の出力と統合せずに扱う場合について説明する。図１０は、個々の電極５０の出力を他の電極５０の出力と統合せずに扱う場合の電極５０と連結部との接続パターン（比較例）を示す図である。比較例において、図１０に示すように、連結部Ｕに接続された複数の電極５０の内、１つの電極５０が接続され、それ以外の３つの電極５０が非接続となっている。また、図１１は、図１０の構成におけるスキャン動作期間と同期信号と開閉信号線への開閉信号の出力パターンとの関係の一例を示す図である。比較例において、図１１に示すように、開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４のいずれか１つの開閉信号線に開閉信号が出力される一方、それ以外の３つの開閉信号線には開閉信号が出力されない。
図１２は、検出結果のシグナル・ノイズ比率（Ｓ／Ｎ）であって、実施形態１と比較例とを比較する表である。図１０に示すように、ｘ１〜ｘ４の座標の電極５０からの出力をそのまま用いて各々の電極５０による検出結果を得た場合のＳ／Ｎを１００％の検出結果とすると、図１２に示すように、電極５０の組に含まれる１つの電極５０を除いた他の電極５０による検出結果を示す出力に基づいた補数処理を行った場合のＳ／Ｎは、１１９％の検出結果となる。このように、実施形態１によれば、Ｓ／Ｎを向上させることができることから、検出精度をより高めることができる。
電極５０の各々によるタッチ検出結果の出力に係り現れる測定可能なノイズをσｉとすると、Ｎの電極５０のうち１つの電極５０を除いた他の複数の電極５０の統合出力に係り現れる伝搬ノイズ（δｎ）は、式（２）のように算出することができる。σ０は、電極５０の各々の出力に係り現れる測定可能なノイズの大きさを示す仮の値であり、０＜σ０である。言い換えれば、σ０は、電極５０の各々の出力に係り現れる測定可能なノイズ（σｉ）が全て等しいと仮定した場合におけるノイズの大きさを示す定数である。
Figure 0006557615
また、伝搬ノイズ（δｎ）の最小値は、以下の式（３）に基づいて求めることができる。式（３）に基づいて、Ｎ＝３の場合に伝搬ノイズ（δｎ）が最小になることが求められる。
Figure 0006557615
図１３は、１つの連結部に接続される電極５０の数（Ｎ）と、Ｎの電極５０のうち１つの電極５０を除いた他の電極５０の統合出力に基づいて得られる当該１つの電極５０の検出結果におけるノイズの大きさとの関係を示すグラフである。図１３は、Ｎ＝２の場合のノイズの大きさを１００％として、Ｎ＜２の場合のノイズの大きさを相対的に表している。式（３）及び図１３が示す通り、１つの連結部に接続される電極５０の数（Ｎ）が３である場合に、ノイズは最も小さくなる。また、Ｎが４以上であったとしても、ノイズは、Ｎ＝３に近いほどＮがより大きい場合に比して相対的に小さくなる。
以下の式（４）は、電極５０の各々からの出力の相関関係を考慮した伝搬ノイズ（δｎ）の算出に係る方程式である。また、式（４）におけるＲ００は、電極５０の各々からの出力の相関関係を示す係数（相関係数）を示す仮の値であり、０＜Ｒ００＜１である。言い換えれば、Ｒ００は、相関係数が全て等しいと仮定した場合における値である。
Figure 0006557615
式（４）は、相関係数（Ｒ００）が大きいほど伝搬ノイズ（δｎ）が小さくなることを示している。すなわち、電極５０の各々からの出力の相関関係が高いほど、Ｎの電極５０のうち１つの電極５０を除いた他の複数の電極５０の出力が統合された統合出力に基づいて得られる当該１つの電極５０の検出結果におけるノイズが低減される。
電極５０の各々からの出力の相関関係を高める方法としては、電極５０の各々からの出力を得るタイミングを同一タイミングにする方法がある。同一タイミングであれば、ノイズが生じる原因の有無等、ノイズに係る諸条件が各電極５０間でより近似すると考えられるためである。実施形態１では、１つの連結部によって統合される出力は全て同一タイミングでタッチ検出を行う電極５０による出力であり、１つの連結部と接続された電極５０の各々からの出力の相関関係は極めて高い。
また、同一タイミングにおける電極５０の各々の出力は、電極５０同士の位置がより近いほど相関関係が高いといえる。さらに、外部ノイズの影響等を考慮すると、電極５０の各々と１つの連結部との間の検出信号線の配線長の差はより小さいことが望ましい。よって、本実施形態では、１つの連結部に接続される電極５０は、当該１つの連結部に接続される３以上の電極５０の位置関係及び当該１つの連結部と３以上の電極５０の各々との配線長に基づいて決定される。具体的には、隣接して配置された３以上の電極５０（例えば、ｘ方向に並ぶ４つの電極５０）と１つの連結部とを接続している。また、ｘ方向に並ぶ４つの電極５０と１つの連結部との間の検出信号線の配線長を同一又は限りなく近くしている。
Ａ／Ｄ変換部８２及び演算部８３を担う回路は、例えば基板１０５上に積層された配線に取り付けられてもよい。また、Ａ／Ｄ変換部８２及び演算部８３の機能の一部又は全部は、セレクタ７０の出力側に接続されたプリント基板８５等の配線を介して接続された外部の回路（例えば、ＧＰＵ等）の機能であってもよい。この場合、タッチ検出装置にはＡ／Ｄ変換部８２及び演算部８３が実装されず、セレクタ７０を出力末端とする構成になる。そして、タッチ検出装置と当該外部の回路とによってタッチ検出システムが構成される。
図１４は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の別の一例を示す模式図である。図８に示すような、１つの連結部による電極５０の出力の統合パターンを実現するための開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４と連結部（例えば、連結部Ｕ１）との接続関係は、図７に示す例に限定されるものでない。例えば、図１４に示すように、開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４がそれぞれ、連結部Ｕ１が有する３以上のスイッチのうち１つを除くスイッチと接続されていてもよい。この場合、図１１に示すような開閉信号線ＡＳＷ１，ＡＳＷ２，ＡＳＷ３，ＡＳＷ４のうち１つに対する開閉信号の出力を以て、同時に３以上のスイッチのうち１つを除くスイッチを同時に接続状態にし、当該１つを非接続状態にする制御を実施することができる。
図１４に示す例の場合、開閉信号線ＡＳＷ４に対する開閉信号によって図８におけるパターン１の状態となる。また、開閉信号線ＡＳＷ２に対する開閉信号によって図８におけるパターン３の状態となる。また、開閉信号線ＡＳＷ３に対する開閉信号によって図８におけるパターン２の状態となる。また、開閉信号線ＡＳＷ１に対する開閉信号によって図８におけるパターン４の状態となる。
図１５は、１つの連結部の入出力関係の回路構成の別の一例を示す模式図である。電極５０と１つの連結部との接続関係は図７に限られるものでなく、適宜変更可能である。具体的には、ｘ方向×ｙ方向について、２×２の計４つの電極５０を１組としてもよい。この場合、ｘ方向について、同一の組に含まれる電極５０が存する２行分の電極５０が接続されている走査線（例えば、走査線Ｇ１，Ｇ２）に対して同一タイミングで駆動信号が出力される。１組の電極５０は、それぞれ独立して１つの連結部への出力状態（開閉）を切替可能に設けられる。このため、１つの連結部に接続される３以上の検出信号線は、３以上の電極５０による検出結果を個別に伝送するよう設けられている。具体的には、例えば図１５に示すように、２×２の計４つの電極５０が個別の検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…及びスイッチを介して１つの連結部と接続される。このように、第１方向及び第１方向と異なる第２方向の二方向に隣接する複数の電極５０同士が出力を統合されるように連結されてもよい。なお、組が異なる電極５０同士は、検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…を共有してもよい。また、図１５における連結部Ｕ１のｘ方向の幅と電極５０のｘ方向の幅及び配置間隔とは実際の配置を反映したものでない。図１５は、あくまで図７と比較した場合における１つの連結部Ｕ１に接続される電極５０の配置の違いを示すための図に過ぎない。
また、１つの連結部と接続された電極５０からの出力の統合は、少なくとも連結部Ｕ１によって連結される電極５０の数だけ行われるのであって、連結部Ｕ１によって連結される電極５０の数よりも多くてよい。例えば、図８に示すような４つの電極５０の出力の統合パターン１〜４を各２回以上行ってもよい。この場合、複数回の統合出力に基づいた検出によってタッチ検出の精度をより高めやすくなる。
また、１つの連結部と接続された電極５０からの出力の統合において生じ得る複数パターンの出力（例えば、図８参照）の実施タイミングは、必ずしも連続したタイミングでなくてよい。例えば、図８に示すパターン１〜４のうちいずれかのパターンの統合出力を走査方向（例えば、ｙ方向）に沿ってシフトさせながら順次行った後、同様の手順で他のパターンの統合出力を走査方向に沿ってシフトさせながら順次行うようにして全てのパターンの統合出力を行うようにしてもよい。ただし、１つの連結部と接続された電極５０からの出力の統合を、少なくとも連結部Ｕ１によって連結される電極５０の数だけ行う工程を走査によるシフトよりも優先するほうが、各パターン間の条件の変化（被検体と電極５０との関係、ノイズ等）を小さく抑えやすい。
以上、実施形態１によれば、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒの各々が接続された検出信号線の数に応じた電極５０のうち１つの電極５０と非接続であって他の複数の電極５０と接続されている状態で当該他の複数の電極５０からの出力を統合する。これによって、非接続である電極５０の検出結果をより高い精度で算出することができる出力（統合出力）を得ることができる。また、連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒによる出力の統合は、出力を統合される複数の電極５０の組み合わせがそれぞれ異なる状態で電極５０の数だけ行われる。よって、全ての電極５０について統合出力を得ることができる。
また、電極５０が直交する二方向に沿ってマトリクス状に配置されることで、被検体について少なくとも二次元の情報を得ることができる。
また、１つの連結部に接続される電極５０の数を３とすることで、より高い精度で電極５０の検出結果を算出することができる出力（統合出力）を得ることができる。
また、少なくとも一方向（例えば、ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方）に隣接する複数の電極５０が連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒによって出力を統合するように連結される構成のように、１つの連結部に接続される電極５０を、３以上の電極５０の位置関係及び当該１つの連結部と３以上の電極５０の各々との配線長に基づいて決定することで、１つの連結部に接続される３以上の電極５０の相関関係をより高めることができる。これによって、より高い精度で電極５０の検出結果を算出することができる出力（統合出力）を得ることができる。二方向（例えば、ｘ方向及びｙ方向）に沿って並ぶ近隣の電極５０が連結部Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕｒによって連結されてもよい。当該二方向は直交に限らず、異なる方向であればよい。なお、全ての検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍのうち、１つの連結部に接続されることになる３以上の検出信号線同士の配線長を比較した場合に配線長の差異がより小さいことが望ましい。すなわち、１つの連結部に接続される３以上の検出部（例えば、電極５０）と当該１つの連結部との間に設けられる配線（例えば、検出信号線Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｍの一部又は全部）の配線長の標準偏差は０であるか、０により近い小さな値であることが望ましい。よって、２つ以上の連結部が設けられる場合、それぞれの連結部に接続される検出部（例えば、電極５０）の組み合わせは、例えば１つの連結部に接続されることになる複数の検出部と当該１つの連結部との間の配線長のばらつきが最小限となる組み合わせになる。
また、３以上の電極５０のうち１つの電極５０と非接続であって他の複数の電極５０と接続されている状態で統合された出力に基づいた補数処理を行って当該１つの電極５０の検出結果を算出することで、より高い精度で当該１つの電極５０の検出結果を得ることができる。
（実施形態２）
図１６は、実施形態２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。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、駆動ドライバ６０と、タッチ検出回路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デバイスである。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、タッチ操作検出部として機能してタッチ操作による入力を検出するタッチパネル３０とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。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。なお、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。
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（図２２等参照）。具体的には、ソースドライバ１３は、例えば、それぞれ異なる信号線ＳＧＬに接続されるスイッチ素子と当該スイッチ素子に接続されて制御部１１の制御下で画素信号Ｖｐｉｘが伝送される共通配線とを有し、共通配線と接続されるスイッチ素子を順次切り替えることで画素信号Ｖｐｉｘを時分割で選択的に信号線ＳＧＬに供給する。
駆動ドライバ６０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、後述する駆動電極ＣＯＭＬに駆動信号Ｖｃｏｍを供給する回路である駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂを具備する（図２０等参照）。
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表示素子である。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、駆動ドライバ６０、及びタッチ検出回路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。
タッチ検出回路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から供給されたタッチ検出信号Ｖｄｅｔ１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、タッチ検出回路４０は、タッチがある場合においてタッチ部３０ａにおけるその座標などを求める。このタッチ検出回路４０は、回路部４２と、Ａ／Ｄ変換部８２と、演算部８３と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６とを備えている。
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する。ここで、図１７〜図１９を参照して、実施形態２のタッチ検出機能付き表示装置１のタッチ検出モードにおける相互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１７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、指が接触または近接していない状態を表す説明図である。図１８は、図１７に示す指が接触また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１９は、駆動信号及びタッチ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、指が接触または近接する場合を説明するが、指に限られず、導体を含むスタイラスペン等の装置であってもよい。
例えば、図１７に示すように、容量素子Ｃ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及びタッチ検出電極Ｅ３を備えている。図１８に示すように、容量素子Ｃは、その一端が交流信号源（駆動信号源）Ｓに結合され、他端は回路部４２の電圧検出器ＤＥＴに結合される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図１７に示す回路部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Ｃ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を印加すると、タッチ検出電極Ｅ３（容量素子Ｃの他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、図１９に示すような出力波形（タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、駆動ドライバ６０から入力される駆動信号Ｖｃｏｍに相当するものである。
指が接触（または近接）していない状態（非接触状態）では、図１７及び図１８に示すように、容量素子Ｃに対する充放電に伴って、容量素子Ｃの容量値に応じた出力（電流Ｉ）が流れる。図１９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の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ５）に変換する。
一方、指が接触（または近接）した状態（接触状態）では、指によって形成される静電容量がタッチ検出電極Ｅ３と接している又は近傍にあることにより、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ３の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子Ｃが非接触状態の容量値よりも小さい容量値の容量素子として作用する。そして、容量素子Ｃの変化に応じて変動する電流Ｉが流れる。図１９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の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ６）に変換する。この場合、波形Ｖ６は、上述した波形Ｖ５と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ５と波形Ｖ６との電圧差分の絶対値｜Δｖ｜は、指などの外部から近接する物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Ｖ５と波形Ｖ６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１６に示すタッチパネル３０は、駆動ドライバ６０から供給される駆動信号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りタッチ部３０ａにおけるタッチ検出を行うようになっている。
タッチパネル３０は、後述するタッチ検出電極Ｅ３から、容量素子Ｃの容量値に応じた出力（電流Ｉ）を生じさせ、セレクタ７０に供給するようになっている。セレクタ７０は、３以上のタッチ検出電極が入力側に接続され、出力側が一系統である連結部が複数設けられる。連結部はそれぞれ、タッチ検出電極Ｅ３のうち１つのタッチ検出電極Ｅ３と非接続であって他のタッチ検出電極Ｅ３と接続されている状態で出力を統合して回路部４２に出力する。回路部４２は、例えば図１８に示すような電圧検出器ＤＥＴ等を有し、入力される電流Ｉに応じたタッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。タッチ検出信号Ｖｄｅｔ１は、例えば電流Ｉに応じた電圧である。
なお、回路部４２とＡ／Ｄ変換部８２との間にタッチ検出信号増幅部を設けてもよい。この場合、タッチ検出信号増幅部は、相互静電容量方式のタッチ検出により、回路部４２から供給されるタッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を増幅する。また、さらに、タッチ検出信号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）を回路部４２とＡ／Ｄ変換部８２との間に設けてもよい。
Ａ／Ｄ変換部８２は、駆動信号Ｖｃｏｍに同期したタイミングで、回路部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。
演算部８３は、セレクタ７０からの出力（統合出力）に基づいた補数処理を行い、各々の統合出力において連結部との非接続により除かれたタッチ検出電極Ｅ３の検出結果を算出する。
演算部８３は、Ａ／Ｄ変換部８２の出力信号に含まれる、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てもよい。この場合、演算部８３は、Ａ／Ｄ変換部８２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を具備する。演算部８３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Ｖ５と波形Ｖ６との差分の絶対値｜Δｖ｜である。演算部８３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、演算部８３は、ノイズによる影響を低減できる。演算部８３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、外部近接導体が非接触状態であると判断する。一方、演算部８３は、検出したデジタル電圧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、外部近接導体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出回路４０はタッチ検出が可能となる。
座標抽出部４５は、演算部８３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。検出タイミング制御部４６は、Ａ／Ｄ変換部８２と、演算部８３と、座標抽出部４５とが同期して動作するように制御する。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。
図２０は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図２０に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、後述する画素基板２（第１基板２１）と、プリント基板Ｔとを備えている。画素基板２（第１基板２１）は、ＣＯＧ（Chip On Glass）１９を搭載し、上述した表示パネル２０の表示領域Ａｄと、額縁Ｇｄとが形成されている。ＣＯＧ１９は、第１基板２１に実装されたＩＣドライバのチップであり、図１６に示した制御部１１等、表示動作に必要な各機能が実装されたチップである。本実施形態では、ソースドライバ１３は、ＣＯＧ１９に内蔵されている。ソースドライバ１３は、第１基板２１上に形成されていてもよい。また、駆動ドライバ６０の構成である、駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂは、第１基板２１に形成されている。また、ゲートドライバ１２の構成であるゲートドライバ１２Ａ，１２Ｂは、第１基板２１に形成されている。また、タッチ検出機能付き表示装置１は、ＣＯＧ１９に駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂ、ゲートドライバ１２などの回路を内蔵してもよい。なお、ＣＯＧ１９はあくまで実装の一形態であってこれに限られるものでない。例えば、ＩＣドライバのチップをプリント基板Ｔ上に実装してもよく、ＣＯＧ１９と同様の機能を有する構成をＣＯＦ（Chip on film又はChip on flexible）で設けてもよい。
図２０に示すように、第１基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢと、検出部として機能するタッチ検出電極Ｅ３とは、交差するように形成されている。
また、駆動電極ＣＯＭＬは、一方向に延在する複数のストライプ状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動ドライバ６０によって駆動信号ＶｃｏｍＡＣが順次供給される。同時に駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される、駆動電極ＣＯＭＬの複数のストライプ状の電極パターンが図２０に示す駆動電極ブロックＢである。駆動電極ブロックＢ（駆動電極ＣＯＭＬ）は、タッチ検出機能付き表示部１０の長辺方向に形成されており、後述するタッチ検出電極Ｅ３は、駆動電極ブロックＢの延在方向と交差する方向に延在されており、例えば、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺方向に形成されている。タッチ検出電極Ｅ３の出力は、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側に設けられ、プリント基板Ｔを介して、プリント基板Ｔに実装されたタッチ検出回路４０と接続されている。このように、タッチ検出回路４０は、プリント基板Ｔ上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極Ｅ３のそれぞれと接続されている。プリント基板Ｔは、端子であればよく、フレキシブルプリント基板に限られず、リジット基板、または、リジットフレキシブル基板であってもよい。また、タッチ検出回路４０は、フレキシブル基板上に実装されなくてもよく、プリント基板Ｔを介して接続されるモジュール外部の制御基板上に備えられてもよい。本実施形態では、タッチ検出回路４０はプリント基板Ｔに実装されたタッチドライバＩＣであるが、タッチ検出回路４０の一部の機能は、他のＭＰＵ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、タッチドライバＩＣと別個に設けられたＭＰＵ等の回路で実施されてもよい。また、ドライバＩＣを１つ（１チップ構成）にする場合等、例えば、プリント基板Ｔ等の配線を介して検出信号をアレイ基板上のタッチドライバＩＣに伝送するようにしてもよい。
表示領域Ａｄには、後述する画素Ｐｉｘがマトリクス状（行列状）に多数配置されている。額縁Ｇｄは、第１基板２１の表面を垂直な方向からみて画素Ｐｉｘが配置されていない領域である。例えば、ゲートドライバ１２、駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂ、セレクタ７０、ＣＯＧ１９等は、額縁Ｇｄに配置されている。
ゲートドライバ１２は、例えば、ゲートドライバ１２Ａ、１２Ｂを備え、第１基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。ゲートドライバ１２Ａ及びゲートドライバ１２Ｂは、後述する副画素ＳＰｉｘ（画素）がマトリクス状に配置された表示領域Ａｄを挟んで両側から駆動することができるようになっている。また、走査線は、ゲートドライバ１２Ａ、ゲートドライバ１２Ｂとの間に配列する。このため、走査線は、第１基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの延在方向と平行な方向に延びるように設けられている。本実施形態では、ゲートドライバ１２Ａ、ゲートドライバ１２Ｂとして２つの回路が設けられているが、これはゲートドライバ１２の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。例えば、ゲートドライバ１２は、走査線の一方端のみに設けられた１つの回路であってもよい。
駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂは、例えば、第１基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂは、駆動信号生成部から、表示用配線ＬＤＣを介して、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣの供給を受けると共に、タッチ用配線ＬＡＣを介して駆動信号ＶｃｏｍＡＣの供給を受ける。駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂは、並設された複数の駆動電極ブロックＢのそれぞれを、両側から駆動することができるようになっている。表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する表示用配線ＬＤＣと、タッチ用の駆動信号ＶｃｏｍＡＣを供給するタッチ用配線ＬＡＣとは、額縁Ｇｄに配置されている。表示用配線ＬＤＣは、タッチ用配線ＬＡＣよりも表示領域Ａｄ側に配置されている。この構造により、表示用配線ＬＤＣにより供給される表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが、表示領域Ａｄの端部の電位状態を安定させる。このため、特に、横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスにおいて、表示が安定する。本実施形態では、駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂとして２つの回路が設けられているが、いずれか１つのみであってもよい。
図２０に示すタッチ検出機能付き表示装置は、タッチ検出電極Ｅ３の延在方向で、プリント基板Ｔと接続されているため、端子部であるプリント基板Ｔを介してタッチ検出回路４０に接続する際の配線の引き回しが容易になる。
図２１は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。図２２は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。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６とを備えている。なお、表示機能層６は、本実施例では液晶層である。
画素基板２は、回路基板としての第１基板２１と、この第１基板２１上に行列状に配設された複数の画素電極２２（第１電極）と、第１基板２１及び画素電極２２の間に形成された複数の駆動電極ＣＯＭＬ（第２電極）と、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとを絶縁する絶縁層２４と、を含む。第１基板２１には、図２２に示す各副画素ＳＰｉｘのＴＦＴ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）素子Ｔｒ、図２１に示す各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する信号線ＳＧＬ、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査線ＧＣＬ等の配線が形成されている。このように、信号線ＳＧＬは、第１基板２１の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Ｖｐｉｘを供給する。図２２に示す表示パネル２０は、行列状に配置した複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、ＴＦＴ素子Ｔｒ及び液晶素子ＬＣを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、ＴＦＴ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のソース又はドレインの一方は信号線ＳＧＬに結合され、ゲートは走査線ＧＣＬに結合され、ソース又はドレインの他方は液晶素子ＬＣの一端に結合されている。液晶素子ＬＣは、例えば、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに結合され、他端が駆動電極ＣＯＭＬに結合されている。なお、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとの位置関係は逆であってもよい。また、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとは同一の層に形成されていてもよい。
図２２に示す副画素ＳＰｉｘは、走査線ＧＣＬにより、表示パネル２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。走査線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２と結合され、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、信号線ＳＧＬにより、表示パネル２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。信号線ＳＧＬは、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、駆動電極ＣＯＭＬにより、表示パネル２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。駆動電極ＣＯＭＬは、駆動ドライバ６０より駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。つまり、この例では、同じ１行に属する複数の副画素ＳＰｉｘが１つの駆動電極ＣＯＭＬを共有するようになっている。この例は、１つの駆動電極が１行の副画素ＳＰｉｘで共有される構成であるが、１つの駆動電極が複数行の副画素ＳＰｉｘで共有される構成であってもよい。本実施形態の駆動電極ＣＯＭＬの延設方向は、走査線ＧＣＬの延びる方向と平行である。本実施形態の駆動電極ＣＯＭＬの延設方向は、限定されず、例えば、駆動電極ＣＯＭＬの延設方向は、信号線ＳＧＬの延設方向と平行な方向であってもよい。タッチ検出電極Ｅ３は、駆動電極ブロックＢを構成する駆動電極ＣＯＭＬの延設方向と交差する方向に延設されていればよく、その範囲内で、タッチ検出電極Ｅ３の延設方向は、駆動電極ＣＯＭＬの延設方向に応じて適宜変更可能である。
駆動電極ＣＯＭＬの端部側が駆動信号Ｖｃｏｍを出力する構成（例えば、駆動ドライバ６０の具体的構成である駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂ）側に向く方向に駆動電極ＣＯＭＬが延設されていることで、駆動電極ＣＯＭＬと当該構成との間の配線長をより短くしやすくなる。同様に、タッチ検出電極Ｅ３の端部側がセレクタ７０側に向く方向にタッチ検出電極Ｅ３が延設されていることで、タッチ検出電極Ｅ３とセレクタ７０との間の配線長をより短くしやすくなる。
図１６に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図２２に示す走査線ＧＣＬを介して、画素ＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加することにより、表示パネル２０に行列状に形成されている副画素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。図１６に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図２２に示す信号線ＳＧＬを介して、ゲートドライバ１２により順次選択される１水平ラインを構成する各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。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水平ラインの表示が行われるようになっている。図１６に示す駆動ドライバ６０は、駆動電極ＣＯＭＬに駆動信号Ｖｃｏｍを印加して駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。
表示パネルは、ゲートドライバ１２が走査線ＧＣＬを時分割的に線順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、表示パネル２０は、１水平ラインに属する副画素ＳＰｉｘに対して、ソースドライバ１３が画素信号Ｖｐｉｘを供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂが、少なくともその１水平ラインに対応する駆動電極ＣＯＭＬを含むブロックに対して駆動信号Ｖｃｏｍを印加するようになっている。表示動作に係る駆動信号Ｖｃｏｍの印加については、表示動作を行う１水平ラインが含まれていればよく、例えば全ての駆動電極Ｖｃｏｍに対して一括で駆動信号Ｖｃｏｍを印加するようにしてもよい。図２０に示す例では、駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂとして２つの回路が設けられているが、これは駆動ドライバ６０の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。例えば、駆動ドライバ６０の具体的構成は、駆動電極ＣＯＭＬの一方端のみに設けられた１つの回路であってもよい。
表示機能層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る。駆動電極ＣＯＭＬの駆動時、画素電極２２に供給された画素信号Ｖｐｉｘに応じた電圧が印加され、電界が生じることで、表示機能層６を構成する液晶が電界に応じた配向を示して表示機能層６を通過する光を変調する。このように、画素電極２２及び駆動電極ＣＯＭＬは、表示機能層６（例えば、液晶層）に電界を生じさせる第１電極及び第２電極として機能する。すなわち、表示パネル２０は、第１電極及び第２電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部として機能する。なお、以下の説明では、画素電極２２を第１電極とし、駆動電極ＣＯＭＬを第２電極としているが、逆でもよい。
本実施形態では、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）又はＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図２１に示す表示機能層６と画素基板２との間、及び表示機能層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。なお、液晶表示デバイスにおける液晶の電界モードは、縦電界モードであってもよい。また、縦電界モードで有る場合、第２電極は、第２基板側に形成されてもよい。
対向基板３は、第２基板３１と、この第２基板３１の一方の面に形成されたカラーフィルタ３２とを含む。第２基板３１の他方の面には、タッチ検出電極Ｅ３が形成され、さらに、このタッチ検出電極Ｅ３の上には、偏光板３５が配設されている。なお、カラーフィルタ３２の実装方式は、アレイ基板である画素基板２にカラーフィルタ３２が形成された所謂カラーフィルタ・オン・アレイ（ＣＯＡ：Color-filter On Array）方式であってもよい。本実施形態の表示パネル２０は、所謂透過型の液晶表示装置であり、表示面側（図２１の上側）の反対側から光を照射する照明ＢＬが設けられている。また、照明ＢＬと第１基板２１との間には、偏光板２５が配設されている。なお、表示パネル２０が所謂反射型の液晶表示デバイスである場合、照明は、例えば表示面側から光を照射する構成として設けられてもよいし、省略されてもよい。
図２１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を周期的に配置して、各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが対応付けられ、色領域３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを１組として画素Ｐｉｘを構成している。画素Ｐｉｘは、走査線ＧＣＬに平行な方向及び信号線ＳＧＬに平行な方向に沿って行列状に配置され、後述する表示領域Ａｄを形成する。カラーフィルタ３２は、第１基板２１と垂直な方向において、表示機能層６と対向する。このように、副画素ＳＰｉｘは、単色の色表示を行うことができる。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、なくてもよい。このように、カラーフィルタ３２が存在しない領域、すなわち着色しない副画素ＳＰｉｘがあってもよい。また、画素Ｐｉｘが有する副画素ＳＰｉｘは４以上であってもよい。
図２３は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の別の一構成例を表す斜視図である。本実施形態に係る駆動電極ＣＯＭＬは、表示パネル２０の駆動電極として機能するとともに、タッチパネル３０の駆動電極としても機能する。図２３に示す駆動電極ＣＯＭＬは、第１基板２１の表面に対する垂直方向において、画素電極に対向している。タッチパネル３０は、画素基板２に設けられた駆動電極ＣＯＭＬと、対向基板３に設けられたタッチ検出電極Ｅ３により構成されている。タッチ検出電極Ｅ３は、駆動電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びるストライプ状の電極パターンから構成されている。そして、タッチ検出電極Ｅ３の少なくとも一部は、第１基板２１の表面に対する垂直な方向において、駆動電極ＣＯＭＬと対向している。タッチ検出電極Ｅ３の各電極パターンは、タッチ検出回路４０の回路部４２の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極Ｅ３により互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせている。タッチパネル３０では、駆動ドライバ６０が駆動電極ＣＯＭＬに対して駆動信号ＶｃｏｍＡＣを印加することにより、タッチ検出電極Ｅ３からタッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を出力し、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ＣＯＭＬは、図１７〜図１９に示したタッチ検出の基本原理における駆動電極Ｅ１に対応し、タッチ検出電極Ｅ３は、タッチ検出電極Ｅ３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を検出するようになっている。このように、タッチ検出デバイス３０は、第１電極又は第２電極のいずれか一方の電極（例えば、第２電極としての駆動電極ＣＯＭＬ）と静電容量を形成するタッチ検出電極Ｅ３を有し、静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う。
図２３に示すように互いに交差した電極パターンは、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わたって走査することにより、外部近接物体の接触又は近接が生じた位置の検出も可能となっている。つまり、タッチパネル３０では、タッチ検出動作を行う際、駆動ドライバ６０が、図２０に示す駆動電極ブロックＢを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Ｓｃａｎに駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢ（１検出ブロック）は、順次選択される。そして、タッチパネル３０は、タッチ検出電極Ｅ３からタッチ検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。このようにタッチパネル３０は、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。
検出ブロックと表示出力におけるライン数との関係は任意であり、例えば所謂束ね駆動、ずらし駆動等の仕組みを適用してもよい。つまり、複数の駆動電極ブロックＢを同時に駆動してもよいし、複数の駆動電極ブロックＢを同時に駆動する場合に、第１のタイミングで駆動される駆動電極ブロック群を構成する駆動電極ブロックＢと、第２のタイミングで駆動される駆動電極ブロック群を構成する駆動電極ブロックＢとが一部重複してもよい。
なお、タッチ検出電極Ｅ３又は駆動電極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、タッチ検出電極Ｅ３又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極Ｅ３又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロック）は、複数に分割されていればよく、駆動電極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。タッチ検出電極Ｅ３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を素材とするが、具体的な構成及び態様は、適宜変更可能である。タッチ検出電極Ｅ３は、金属製の導電材料であってもよい。この場合、タッチ検出電極Ｅ３は、例えば、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つの金属材料を用いた構成として設けられる。タッチ検出電極Ｅ３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であってもよい。タッチ検出電極Ｅ３に金属製の導電材料を用いる場合は、メッシュ加工を施した所謂メタルメッシュ（Metal Mesh）の構成としたり、黒色材料でメッキ加工するなどの不可視化処理をするとより良い。
タッチ検出電極Ｅ３は、セレクタ７０と接続される。具体的には、例えば、１つの連結部につき、３つのタッチ検出電極が連結部の入力側に接続される。係る連結部によって、タッチ検出電極Ｅ３のうち１つのタッチ検出電極Ｅ３と非接続であって他の複数のタッチ検出電極Ｅ３と接続されている状態で出力が統合される。タッチ検出機能付き表示装置１における演算部８３は、係る連結部により統合された出力に基づいた補数処理を行って各々の統合出力において除かれた１つのタッチ検出電極Ｅ３の検出結果を算出する。なお、１つの連結部に接続されるタッチ検出電極Ｅ３の数、すなわち、１組として扱われるタッチ検出電極Ｅ３の数は４以上であってよい。
以上、実施形態２に係る説明では相互容量方式の静電容量タッチパネルが採用されたタッチ検出機能付き表示装置１を例示したが、タッチ検出機能付き表示装置におけるタッチ検出方式はこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、図２３ではタッチ検出電極Ｅ３と駆動電極ＣＯＭＬとが多層構造になっているが、タッチ検出電極Ｅ３と駆動電極ＣＯＭＬを同一層に形成して並列させる方式を取ってもよい。
なお、図２１等では駆動電極ＣＯＭＬを表示動作とタッチ検出動作とで共有する所謂インセル方式の具体的構成の一例を開示しているが、タッチ検出機能付き表示装置は、表示動作とタッチ検出動作とで個別の駆動電極を有するいわゆるオンセル方式が採用された構成であってもよい。この場合、例えば、図２１においてタッチ検出電極Ｅ３が形成されている層に、タッチ検出電極Ｅ３とタッチ検出用の駆動電極とを併設するように形成してもよい。
また、駆動電極ＣＯＭＬ、タッチ検出電極Ｅ３はそれぞれ一方向に延在する構成となっているが、これに限られず、ブロック状に形成されていてもよい。この場合、ブロック状に形成されている電極が当該電極と異なる層に形成された配線と接続され、当該配線によって一方向に沿って並ぶ電極同士が相互に接続されていてもよい。
図２４は、自己容量方式によるタッチ検出機能付き表示装置の一例を示す図である。図２４に示すように、マトリクス状に設けられて検出部として機能する電極ＥＬを、自己容量方式によるタッチ検出を行うための電極として用いるようにしてもよい。この場合、個々の電極ＥＬが配線Ｌ１，Ｌ２等の接続部を介して駆動ドライバ回路６０Ａ，６０Ｂ及びタッチ検出回路４０に接続される。
なお、セレクタ７０は、電極ＥＬが形成されている基板（例えば画素基板２の第１基板２１）に形成される。このように電極ＥＬとセレクタ７０とを同一の基板に設けることで、プリント基板Ｔと対向基板３との接続を不要にすることができる。また、図２４ではタッチ検出回路４０とＣＯＧ１９とが個別に設けられているが、タッチ検出回路４０の機能とＣＯＧ１９の機能とが統合された１つの回路が設けられていてもよい。また、配線Ｌ１と配線Ｌ２とを統合してもよい。この場合、駆動信号はセレクタ７０と電極ＥＬとを接続する統合された配線を介して伝送される。
また、図２４では一部の電極ＥＬの配線Ｌ２のみ図示されているが、実際には全ての電極ＥＬに個別に配線Ｌ２又はそれに類する接続部が設けられる。電極ＥＬの形状及び大きさは任意であるが、例えば大きさを画素の大きさに対応させてもよい。この場合、画素を構成する電極（例えば、表示装置の画素における画素電極又は対向電極）の１つを当該電極ＥＬとして流用してもよい。すなわち、電極ＥＬは、複数の画素を有する表示装置を制御する電極(例えば、画素電極又は対向電極)や配線(例えば、信号線や走査線)と兼用されていてもよい。
図２５は、光学式のタッチパネルの一例を示す図である。図２５に示すように、一方向に光を射出する発光器Ｅ４が複数設けられた投光部２１１と、係る投光部２１１からの光を受光して検出部として機能する受光器Ｅ６が複数設けられた受光部２２１とを有するタッチパネル２００において、同一方向に沿う光を受光する３つ以上の受光器Ｅ６を１組としてセレクタ７０の連結部に接続してもよい。また、投光部２１１からの光の出射方向とは異なる方向に光を射出する発光器Ｅ５が複数設けられた投光部２１２からの光を受光する受光器Ｅ７が複数設けられた受光部２２２について、同一方向に沿う光を受光する３つ以上の受光器Ｅ６を１組として、受光部２２１と接続されるセレクタ７０とは別個に設けられたセレクタ７０の連結部に接続してもよい。係る２つのセレクタ７０の出力は、タッチ検出回路２３０に供給される。タッチ検出回路２３０は、例えば上記のＡ／Ｄ変換部８２及び演算部８３としての機能を有する回路である。演算部８３は、補数処理を用いてセレクタ７０の連結部と非接続になることでのぞかれた受光器の検出結果を算出し、光学式のタッチ検出アルゴリズムに基づいてタッチ検出結果を導出する。すなわち、光学式のタッチパネルにおいても、セレクタ７０の連結部によって係る３以上の検出部（受光部）の組に含まれる検出部のうち１つの検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で出力が統合されるようにしてもよい。
また、光学式のタッチパネルにおける具体的構成は図２５を参照して説明した構成に限られない。例えば、検出部としてフォトダイオードが検出領域に設けられた構成でもよい。また、タッチ検出機能付き表示装置に限らず、表示機能を有しないタッチ検出装置において相互容量方式又は光学式を採用してもよい。
また、実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
５０ 電極
６０ 駆動ドライバ
６５ 制御回路
７０ セレクタ
８１ 回路部
８２ Ａ／Ｄ変換部
８３ 演算部
８５ プリント基板
１００ タッチ検出装置
１０５ 基板
１１０ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層
１２０ シールド電極層
１３０ タッチ検出電極層

Claims (10)

  1. 物体の近接または接触による電気的変化を検出するための３以上の検出部と、
    前記３以上の検出部の電気的変化を示す出力を個別に伝送する３以上の検出信号線と、
    前記検出信号線との接続と非接続を個別に切り替え可能なるスイッチを介して３以上の検出信号線と接続され、検出信号線及び接続状態であるスイッチを介して接続されている複数の検出部の出力を統合する連結部とを備え、
    前記連結部は、接続された検出信号線の数に応じた検出部のうち１つの検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で当該他の複数の検出部からの出力を統合し、
    前記連結部による出力の統合は、少なくとも、出力を統合される複数の検出部の組み合わせがそれぞれ異なる状態で前記検出部の数だけ行われる
    タッチ検出装置。
  2. 前記検出部は、直交する二方向に沿ってマトリクス状に配置されている
    請求項１に記載のタッチ検出装置。
  3. １つの連結部に接続される検出部の数は、３である
    請求項１又は２に記載のタッチ検出装置。
  4. １つの連結部に接続される複数の検出部は、少なくとも一方向に隣接する
    請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
  5. 前記検出部は、自己容量方式の静電容量センサを構成する電極である
    請求項１から４のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
  6. 前記検出部は、相互容量方式の静電容量センサを構成する電極である
    請求項１から４のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
  7. 少なくとも、出力を統合される複数の検出部の組み合わせがそれぞれ異なる状態で前記検出部の数だけ行われた統合出力に基づいて当該１つの検出部の検出結果を算出する演算部を備える
    請求項１から６のいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
  8. 前記演算部は、１つの連結部に接続される検出部の数をＮ（Ｎ≧３）とし、Ｎの検出部のうち検出結果において非接続である１つの検出部をｎ＋１（０≦ｎ≦Ｎ−１）番目の検出部とし、Ｎ個の検出部のうちｎ＋１（０≦ｎ≦Ｎ−１）番目の検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で統合された出力をＤｎとすると、以下の式（１）に基づいて当該１つの検出部の検出結果を算出する
    請求項７に記載のタッチ検出装置。
    Figure 0006557615
  9. 画像を表示する表示部と、
    物体の近接または接触を検出するための３以上の検出部と、
    前記３以上の検出部の電気的変化を示す出力を個別に伝送する３以上の検出信号線と、
    前記検出信号線との接続と非接続を個別に切り替え可能なるスイッチを介して３以上の検出信号線と接続され、検出信号線及び接続状態であるスイッチを介して接続されている複数の検出部の出力を統合する連結部とを備え、
    前記連結部は、接続された検出信号線の数に応じた検出部のうち１つの検出部と非接続であって他の複数の検出部と接続されている状態で当該他の複数の検出部からの出力を統合し、
    前記連結部による出力の統合は、少なくとも、出力を統合される複数の検出部の組み合わせがそれぞれ異なる状態で前記検出部の数だけ行われる
    タッチ検出機能付き表示装置。
  10. 前記検出部は、電極であり、
    前記電極は、複数の画素を有する表示装置の画素の各々に設けられた電極と兼用されている
    請求項９に記載のタッチ検出機能付き表示装置。
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