JP6696853B2 - 力検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、力（フォース）を検出可能な力検出装置に関する。

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され、又は表示装置と一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられる。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。

タッチ検出に加えて、力をも検出できる力検出装置も用いられるようになってきている。

関連する技術として、下記の特許文献１には、感圧センサの出力特性関数の逆関数を使用して、感圧センサの出力特性を直線化する入力装置が記載されている。

特開２０１５−１２７６５７号公報

タッチパネルの入力面側に設けられた第１の導体と、タッチパネルの裏面側に設けられた第２の導体と、の間の静電容量の変化に基づいて力を検出する力検出装置がある。検出装置の入力面に力が印加されると、タッチパネルが撓み、第１の導体と第２の導体との間の空気層の厚みが薄くなり、第１の導体と第２の導体との間の距離が短くなり、第１の導体と第２の導体との間の静電容量が増加する。力検出装置は、この静電容量の変化に基づいて、力信号値を出力する。

ところで、第１の導体と第２の導体との間に空気層が存在するだけでは、強い力が入力面に印加されると、空気層の厚みがゼロに至ってしまうので、検出装置は、強い力を検出することができない。そこで、第１の導体と第２の導体との間に、空気層に加えてクッション層を設けることが考えられる。このようにすると、弱い力が入力面に印加された場合には、空気層の厚みだけが薄くなり、クッション層は変形しないので、力検出装置は、弱い力を好適に検出できる。また、強い力が入力面に印加された場合には、空気層の厚みがゼロに至り、クッション層が力に応じて弾性変形するので、力検出装置は、強い力を好適に検出できる。

空気層の厚みだけが薄くなりクッション層は変形しない力の第１範囲では、力と力信号値との関係が直線状になる。同様に、空気層の厚みがなくなりクッション層が力に応じて弾性変形する力の第２範囲でも、力と力信号値との関係が直線状になる。しかしながら、空気層の誘電率とクッション層の誘電率とは、異なる。また、力に対する空気層の厚みの変化の度合いと、力に対するクッション層の厚みの変化の度合いと、は異なる。そのため、第１範囲と第２範囲との境目では、力と力信号値との関係に変曲点ができてしまう。従って、第１範囲と第２範囲とを合わせた全範囲では、力と力信号値との関係が直線状にならない。そのため、力検出装置は、力を好適に検出できない。

本発明は、力を好適に検出できる力検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の力検出装置は、被検出物が力を印加する入力面に対向する第１電極と、前記力によって変形可能な第１層を挟んで、前記第１電極と対向する第２電極と、前記力によって変形可能な第２層を挟んで、前記第２電極と対向する導電体と、前記力によって前記第１電極と前記第２電極との間の第１容量に与えられる第１影響量と、前記力によって前記第２電極と前記導電体との間の第２容量に与えられる第２影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、を含む。

図１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出部及び表示部の構成例を示すブロック図である。 図３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、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。 図５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６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、被検出物が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 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、被検出物が接触又は近接した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等価回路の例を示す説明図である。 図９は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。 図１０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。 図１１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１２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１３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構成例を表す斜視図である。 図１４は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す分解斜視図である。 図１５は、バックライトユニットを示す分解斜視図である。 図１６は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。 図１７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。 図１８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。 図１９は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。 図２０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の他の例を示す断面図である。 図２１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の一例を示す断面図である。 図２２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の他の例を示す断面図である。 図２３は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。 図２４は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。 図２５は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。 図２６は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置に印加される力と、力信号値との関係を示すグラフである。 図２７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明する図である。 図２８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明する図である。 図２９は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明するグラフである。 図３０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。 図３１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部が実行する処理を示すフローチャートである。 図３２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。 図３３は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの他の例を示すタイミング図である。 図３４は、第１変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。 図３５は、第１変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の電極及び中間電極を示す斜視図である。 図３６は、第２変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。 図３７は、第３変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。 図３８は、第３変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。

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。

（実施形態）
図１は、本発明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示すブロック図である。

本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出部ＳＥ１と、表示部ＤＰと、力検出部ＳＥ２と、制御部ＣＴＲＬと、を含む。タッチ検出機能付き表示装置１内の力検出部ＳＥ２及び制御部ＣＴＲＬが、本発明の力検出装置に対応する。

タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪの、カバー部材ＣＧの入力面ＩＳへの接触又は近接を検出する。具体的には、タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳと垂直な方向で重なる領域の接触又は近接に応じた信号値を、制御部ＣＴＲＬに出力する。

被検出物ＯＢＪは、入力面ＩＳと接触して変形する第１の種類の物であっても良いし、入力面ＩＳと接触して変形しない又は第１の種類の物と比較して相対的に変形が少ない第２の種類の物であっても良い。第１の種類の物は、指が例示されるが、これに限定されない。第２の種類の物は、樹脂又は金属のスタイラスペンが例示されるが、これに限定されない。

タッチ検出部ＳＥ１が検出できる被検出物の数は、１個に限定されない。タッチ検出部ＳＥ１は、２個以上の被検出物を検出できることとしても良い。

タッチ検出部ＳＥ１は、静電容量方式センサ又は抵抗膜方式センサが例示されるが、これらに限定されない。静電容量方式は、相互静電容量方式又は自己静電容量方式が例示される。

表示部ＤＰは、入力面ＩＳ側に向けて画像を表示する。表示部ＤＰは、液晶表示装置又は有機エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence）表示装置が例示されるが、これらに限定されない。

タッチ検出部ＳＥ１及び表示部ＤＰは、一体化された、いわゆるインセルタイプあるいはハイブリッドタイプであっても良い。また、タッチ検出部ＳＥ１及び表示部ＤＰは、表示部ＤＰの上にタッチ検出部ＳＥ１が装着された、いわゆるオンセルタイプであっても良い。

力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに印加する力を検出する。具体的には、力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに印加する力に応じた信号を、制御部ＣＴＲＬに出力する。

力検出部ＳＥ２は、静電容量方式センサが例示される。

制御部ＣＴＲＬは、力検出部ＳＥ２から出力される信号に基づいて、力を表す力信号値を算出する。

制御部ＣＴＲＬは、表示制御部１１と、タッチ検出制御部４０と、力検出制御部５０と、ホストＨＳＴと、を含む。

表示制御部１１は、表示部ＤＰのガラス基板上に実装されたＩＣチップが例示される。タッチ検出制御部４０は、表示部ＤＰのガラス基板に接続されたプリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板）上に実装されたＩＣチップが例示される。力検出制御部５０は、表示部ＤＰのガラス基板に接続されたプリント基板上に実装されたＩＣチップが例示される。ホストＨＳＴは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が例示される。表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴは、協働してタッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２を制御する。

制御部ＣＴＲＬが実行する、力信号値を算出するための処理は、表示制御部１１が実行しても良いし、タッチ検出制御部４０が実行しても良いし、力検出制御部５０が実行しても良いし、ホストＨＳＴが実行しても良いし、表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴの内の２つ以上が協働して実行しても良い。

以下に、タッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２の具体的な構成例について説明するが、これらの構成例は例示であり、これらの構成例に限定されない。

＜タッチ検出部及び表示部の構成例＞
図２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出部及び表示部の構成例を示すブロック図である。図２に示すタッチ検出機能付き表示装置１は、いわゆる相互静電容量方式及び自己静電容量方式により、被検出物ＯＢＪの座標及び接触面積の検出を行う装置である。

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、表示制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、ソースセレクタ部１３Ｓと、駆動電極ドライバ１４と、タッチ検出制御部４０と、を含む。

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液晶表示デバイス２０に静電容量型のタッチ検出デバイス３０を内蔵して一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、液晶表示デバイス２０に静電容量型のタッチ検出デバイス３０を内蔵して一体化するとは、例えば、液晶表示デバイス２０として使用される基板や電極などの一部の部材と、タッチ検出デバイス３０として使用される基板や電極などの一部の部材とを兼用することを含む。

液晶表示デバイス２０が、図１の表示部ＤＰに対応する。タッチ検出デバイス３０が、図１のタッチ検出部ＳＥ１に対応する。

なお、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た液晶表示デバイス２０の上方に、静電容量型のタッチ検出デバイス３０が装着された、いわゆるオンセルタイプの装置であっても良い。オンセルタイプの装置の場合、液晶表示デバイス２０の直上にタッチ検出デバイス３０が設けられていても良いし、液晶表示デバイス２０の直上ではなく他の層を介して上方にタッチ検出デバイス３０が設けられていても良い。

また、本構成例では、表示部ＤＰとして液晶表示デバイス２０が採用されているが、表示部ＤＰは、有機ＥＬ素子を採用した構成であっても良い。この場合、有機ＥＬ素子を形成するアノード及びカソードのうち一方を、後述するタッチ検出に係る駆動電極ＣＯＭＬとしても良い。

液晶表示デバイス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デバイスである。

表示制御部１１は、ホストＨＳＴ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、駆動電極ドライバ１４、及びタッチ検出制御部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。また、表示制御部１１は、１水平ライン分の映像信号Ｖｄｉｓｐから、液晶表示デバイス２０の複数の副画素ＳＰｉｘの画素信号Ｖｐｉｘを時分割多重化した画素信号Ｖｓｉｇを生成し、ソースドライバ１３に供給する。

本開示における制御部ＣＴＲＬは、表示制御部１１、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４を含む。

ゲートドライバ１２は、表示制御部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、表示制御部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、各画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３には、例えば６ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の画像信号Ｖｓｉｇが与えられる。

ソースドライバ１３は、表示制御部１１から画素信号Ｖｓｉｇを受け取り、ソースセレクタ部１３Ｓに供給する。また、ソースドライバ１３は、画像信号Ｖｓｉｇに多重化された画素信号Ｖｐｉｘを分離するために必要なスイッチ制御信号Ｖｓｅｌを生成し、画素信号Ｖｐｉｘとともにソースセレクタ部１３Ｓに供給する。ソースセレクタ部１３Ｓは、ソースドライバ１３と表示制御部１１との間の配線数を少なくすることができる。ソースセレクタ部１３Ｓはなくても良い。また、ソースドライバ１３の一部の制御は、表示制御部１１が行ってもよく、ソースセレクタ部１３Ｓのみが配置されていても良い。

駆動電極ドライバ１４は、表示制御部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（相互静電容量方式のタッチ検出用の駆動信号（タッチ用駆動信号、以下駆動信号という。）Ｖｃｏｍｔｍ、自己静電容量方式のタッチ検出用の駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２及び表示用の電圧である表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣ）を供給する回路である。

タッチ検出制御部４０は、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行う際に、後述するタッチ検出電極ＴＤＬに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ１を供給するための駆動ドライバ４７を含む。

タッチ検出デバイス３０は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。また、タッチ検出デバイス３０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動作し、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力する。また、タッチ検出デバイス３０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動作し、駆動電極ＣＯＭＬは、検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。

タッチ検出デバイス３０は、相互静電容量方式だけでも、タッチ検出をすることができる。しかしながら、入力面ＩＳに付着した水滴等の影響を好適に抑制するため及びスタイラスペン等を好適に検出するため、本構成例では、タッチ検出デバイス３０は、相互静電容量方式のタッチ検出及び自己静電容量方式のタッチ検出の両方を実行する。但し、本発明は、相互静電容量方式のタッチ検出及び自己静電容量方式のタッチ検出の両方を実行する場合に限定されない。

図３から図５までを参照して、本構成例のタッチ検出機能付き表示装置１の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３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、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。図５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。なお、図４は、検出回路を併せて示している。

例えば、図３に示すように、容量素子Ｃ１１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極である、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２を備えている。図４に示すように、容量素子Ｃ１１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（タッチ検出部）ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図２に示すタッチ検出信号増幅部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Ｃ１１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Ｅ２（容量素子Ｃ１１の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、出力波形（検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述する駆動信号Ｖｃｏｍｔｍに相当するものである。

被検出物が接触（又は近接）していない状態（非接触状態）では、容量素子Ｃ１１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１１の容量値に応じた電流Ｉ_０が流れる。図５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_０の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ_０）に変換する。

一方、被検出物が接触（又は近接）した状態（接触状態）では、図３に示すように、指によって形成される静電容量Ｃ１２がタッチ検出電極Ｅ２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Ｅ２の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子Ｃ１１の容量値よりも容量値の小さい容量素子Ｃ１１’として作用する。そして、図４に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ１１’に電流Ｉ_１が流れる。

図５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、被検出物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｜を精度良く検出するため、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Ｒｅｓを設けた動作とすることがより好ましい。

再び図２を参照すると、タッチ検出デバイス３０は、駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｍに従って、１検出ブロックずつ順次走査して検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。

次に、図６から図９を参照して、本構成例のタッチ検出機能付き表示装置１の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６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、被検出物が接触又は近接していない状態を表す説明図である。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、被検出物が接触又は近接した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等価回路の例を示す説明図である。図９は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。

図６左図は、被検出物が接触又は近接していない状態において、スイッチＳＷ１１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１とが接続され、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１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Ｅ１が有する容量Ｃｘ１が充電される。図６右図は、スイッチＳＷ１１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１との接続がオフされ、スイッチＳＷ１２により、検出電極Ｅ１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７左図は、被検出物が接触又は近接した状態において、スイッチＳＷ１１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１とが接続され、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１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Ｅ１が有する容量Ｃｘ１に加え、検出電極Ｅ１に近接している被検出物により生じる容量Ｃｘ２も充電される。図７右図は、スイッチＳＷ１１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１がオフされ、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１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６右図に示す放電時（被検出物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７右図に示す放電時（被検出物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、被検出物の接触又は近接の有無を判定している。

具体的には、検出電極Ｅ１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９参照）が印加される。図８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_３、Ｖ_４）に変換する。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図２に示すタッチ検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。

上述のように、検出電極Ｅ１は、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２で切り離すことが可能な構成となっている。図９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に上昇する。このとき、スイッチＳＷ１１はオンしており、スイッチＳＷ１２はオフしている。このため、検出電極Ｅ１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ＳＷ１１をオフとする。このとき、検出電極Ｅ１はフローティング状態であるが、検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１（図６参照）、あるいは検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１に被検出物の接触又は近接よる容量Ｃｘ２を加えた容量（Ｃｘ１＋Ｃｘ２、図７参照）によって、検出電極Ｅ１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ＳＷ１３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、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧（検出信号）Ｖｄｅｔ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ＳＷ１２をオンさせると、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部が検出電極Ｅ１の電圧Ｖ_０となる。その後、検出電極Ｅ１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Ｅ１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に移動するので、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧（検出信号）Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３が上昇する。

電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ２は、検出電極Ｅ１に被検出物が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ_３となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃｘ１×Ｖ０／Ｃ５となる。同様に、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ３は、検出電極Ｅ１に被検出物が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ_３となり、Ｖｄｅｔ３＝Ｃｘ１×Ｖ０／Ｃ５となる。

電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ２は、被検出物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_４となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ０／Ｃ５となる。同様に、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ３は、被検出物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_４となり、Ｖｄｅｔ３＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ０／Ｃ５となる。

その後、検出電極Ｅ１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ＳＷ１２をオフさせ、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１３をオンさせることにより、検出電極Ｅ１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ＳＷ１１をオンさせるタイミングは、スイッチＳＷ１２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良い。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ＳＷ１２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良い。

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_３と波形Ｖ_４との差分の絶対値｜ΔＶ｜に基づいて、被検出物の有無（タッチの有無）を検出することができる。なお、検出電極Ｅ１の電位は、図９に示すように、被検出物が近接していないときはＶ_１の波形となり、被検出物の影響による容量Ｃｘ２が付加されるときはＶ_２の波形となる。波形Ｖ_１と波形Ｖ_２とが、それぞれ所定の閾値電圧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。

本構成例において、タッチ検出デバイス３０は、図２に示す駆動ドライバ４７から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ１に従って、タッチ検出電極ＴＤＬにそれぞれ電荷が供給され、自己静電容量方式によるタッチ検出を行い、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力する。また、タッチ検出デバイス３０は、図２に示す駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に従って、駆動電極ＣＯＭＬにそれぞれ電荷が供給され、自己静電容量方式によるタッチ検出を行い、駆動電極ＣＯＭＬは、検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。

再び図２を参照すると、タッチ検出制御部４０は、表示制御部１１から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示部１０のタッチ検出デバイス３０から供給される検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３と、に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチ（上述した接触状態）の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標及び接触面積などを求める回路である。

タッチ検出制御部４０は、タッチ検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６と、を含む。

相互静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図４に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ１を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。

自己静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図６に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。また、自己静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述する駆動電極ＣＯＭＬから、図６に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ３を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。

タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出デバイス３０から供給される検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３を増幅する。タッチ検出信号増幅部４２によって増幅されたタッチ検出信号は、Ａ／Ｄ変換部４３に供給される。タッチ検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３に含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていても良い。なお、タッチ検出制御部４０は、タッチ検出信号増幅部４２を有さなくても良い。つまり、タッチ検出デバイス３０からの検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３は、Ａ／Ｄ変換部４３に供給されても良い。

Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ、Ｖｃｏｍｔｓ１及びＶｃｏｍｔｓ２に同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部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回路である。

信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ、Ｖｃｏｍｔｓ１及びＶｃｏｍｔｓ２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、タッチ検出デバイス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、指による差分の信号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良い。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閾値電圧Ｖｔｈと比較し、検出した差分の信号が閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。

一方、信号処理部４４は、検出した差分の信号を所定の閾値電圧Ｖｔｈと比較し、検出した差分の信号が閾値電圧Ｖｔｈ未満であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出制御部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。検出タイミング制御部４６は、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。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を信号Ｖｏｕｔとして出力する。

図１０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。タッチ検出機能付き表示装置１は、第１基板（例えば、画素基板２）と、プリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板）Ｔとを備えている。

画素基板２は、第１絶縁基板（例えば、ＴＦＴ基板２１）を有する。なお、ＴＦＴ基板２１は、例えば、ガラス基板又はフィルム基板である。また、ＴＦＴ基板２１には、駆動ＩＣチップ(例えば、ＣＯＧ（Chip On Glass）１９)が実装されている。また、画素基板２（ＴＦＴ基板２１）には、液晶表示デバイス２０の表示領域Ａｄと、額縁Ｇｄとが形成されている。

ＣＯＧ１９は、ＴＦＴ基板２１に実装されたドライバであるＩＣチップであり、図２に示した表示制御部１１等、表示動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。

本構成例では、ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＣＯＧ１９に内蔵されていても良い。

駆動電極ドライバ１４の一部である、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂは、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。

ゲートドライバ１２は、ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂとして、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。

タッチ検出機能付き表示装置１は、ＣＯＧ１９に駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂ、ゲートドライバ１２などの回路を内蔵しても良い。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、ＣＯＧ１９と同様の機能を有する構成をＣＯＦ（Chip On Film又はChip On Flexible）としてフレキシブルプリント基板Ｔ上に実装しても良い。

図１０に示すように、ＴＦＴ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、タッチ検出電極ＴＤＬとは、立体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、駆動電極ドライバ１４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１０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の短辺と平行な方向に形成されている。後述するタッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ブロックＢの延在方向と交差する方向に形成されており、例えば、タッチ検出機能付き表示部１０の長辺と平行な方向に形成されている。

タッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側に接続されたフレキシブルプリント基板Ｔ上に実装されたタッチＩＣ４９に、接続されている。タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔに実装されたドライバであるＩＣチップであり、図２に示したタッチ検出制御部４０等、タッチ動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。このように、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極ＴＤＬのそれぞれと接続されている。フレキシブルプリント基板Ｔは、端子であれば良く、基板に限られない。この場合、タッチＩＣ４９は、モジュールの外部に備えられる。なお、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に配置される場合に限らず、ＴＦＴ基板２１または第２絶縁基板３１上に配置されていても良い。

本構成例では、タッチＩＣ４９は、タッチ検出制御部４０として機能する制御装置であるが、タッチ検出制御部４０の一部の機能は、他のＭＰＵの機能として設けられても良い。

具体的には、タッチドライバであるＩＣチップ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、タッチドライバであるＩＣチップと別個に設けられたＭＰＵ等の回路で実施されても良い。また、ドライバであるＩＣチップを１つ（１チップ構成）にする場合等、例えば、フレキシブルプリント基板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であるＩＣチップに伝送するようにしても良い。

ソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上の表示領域Ａｄの近傍に、ＴＦＴ素子を用いて形成されている。表示領域Ａｄには、後述する画素Ｐｉｘがマトリックス状（行列状）に多数配置されている。額縁Ｇｄは、ＴＦＴ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。ゲートドライバ１２と、駆動電極ドライバ１４のうち駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂとは、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及び１２Ｂを備え、ＴＦＴ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１２Ｂは、後述する副画素ＳＰｉｘ（画素）がマトリッ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とゲートドライバ１２Ｂとの間に配列する。このため、走査線は、ＴＦＴ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。

本構成例では、ゲートドライバ１２として、ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂの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良い。

駆動電極ドライバ１４は、例えば、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂを備え、ＴＦＴ基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂは、ＣＯＧ１９から、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣの供給を受けると共に、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ及びＶｃｏｍｔｓ２の供給を受ける。駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂ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。

本構成例では、駆動電極ドライバ１４として、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂの２つの回路が設けられているが、これは駆動電極ドライバ１４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、駆動電極ドライバ１４は、駆動電極ブロックＢの一方端のみに設けられた１つの回路であっても良い。

タッチ検出機能付き表示装置１は、上述した検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３を、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側から出力する。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、端子部であるフレキシブルプリント基板Ｔを介してタッチ検出制御部４０に接続する際の配線の引き回しが容易になる。

図１１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１２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第２基板（例えば、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（例えば、液晶層６）と、を含む。

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上に行列状に配設された複数の画素電極２２と、ＴＦＴ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。

ＴＦＴ基板２１には、図１２に示す、各副画素ＳＰｉｘの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）素子Ｔｒ、図１２に示す、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する画素信号線ＳＧＬ、図１２に示す、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査信号線ＧＣＬ等の配線が形成されている。画素信号線ＳＧＬは、ＴＦＴ基板２１の表面と平行な平面に延在し、画像を表示するための画素信号Ｖｐｉｘを副画素ＳＰｉｘに供給する。なお、副画素ＳＰｉｘとは、画素信号Ｖｐｉｘで制御される構成単位を示す。また、副画素ＳＰｉｘは、画素信号線ＳＧＬと走査信号線ＧＣＬで囲われた領域であって、ＴＦＴ素子Ｔｒによって制御される構成単位を示す。

図１２に示すように、液晶表示デバイス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を含む。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のソース又はドレインの一方は画素信号線ＳＧＬに結合され、ゲートは走査信号線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、図１１において、ＴＦＴ基板２１に対して、画素電極２２、絶縁層２４、駆動電極ＣＯＭＬの順で積層されているが、これに限られない。ＴＦＴ基板２１に対して、駆動電極ＣＯＭＬ、絶縁層２４、画素電極２２の順で積層しても良いし、駆動電極ＣＯＭＬと画素電極２２とを、絶縁層２４を介して同一層に形成しても良い。

副画素ＳＰｉｘは、走査信号線ＧＣＬにより、液晶表示デバイス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。走査信号線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、画素信号線ＳＧＬにより、液晶表示デバイス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。画素信号線ＳＧＬは、ソースドライバ１３と結合され、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、駆動電極ＣＯＭＬにより、液晶表示デバイス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、駆動電極ドライバ１４と結合され、駆動電極ドライバ１４より駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素ＳＰｉｘが一本の駆動電極ＣＯＭＬを共有するようになっている。

本構成例の駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、走査信号線ＧＣＬが延在する方向と平行である。駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、これに限定されない。例えば、駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、画素信号線ＳＧＬが延在する方向と平行な方向であっても良い。また、タッチ検出電極ＴＤＬが延在する方向は、画素信号線ＳＧＬが延在する方向に限らない。タッチ検出電極ＴＤＬが延在する方向は、走査信号線ＧＣＬが延在する方向と平行な方向であっても良い。

図２に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図１２に示す走査信号線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、液晶表示デバイス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２に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図１２に示す画素信号線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２に示す駆動電極ドライバ１４は、駆動信号Ｖｃｏｍを印加し、所定の本数の駆動電極ＣＯＭＬからなるブロックごとに駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。

上述したように、液晶表示デバイス２０は、ゲートドライバ１２が走査信号線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、液晶表示デバイス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、駆動電極ドライバ１４は、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。

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に応じた電圧が液晶層６に印加され、電界が生じることで、液晶層６を構成する液晶が電界に応じた配向を示して液晶層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、液晶層６に電界を生じさせる一対の電極として機能する。すなわち、液晶表示デバイス２０は、一対の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ＤＰとして機能する。ここで、画素電極２２は、少なくとも画素Ｐｉｘ若しくは副画素ＳＰｉｘ毎に配置され、駆動電極ＣＯＭＬは、少なくとも複数の画素Ｐｉｘ若しくは副画素ＳＰｉｘ毎に配置される。

本構成例では、液晶表示デバイス２０として、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を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図１１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良い。

液晶表示デバイス２０は、横電界モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していても良い。例えば、液晶表示デバイス２０は、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＶＡ（Vertical Aligned）モード等の主として基板主面間に生じる縦電界を利用するモードに対応した構成を有していても良い。縦電界を利用する表示モードでは、例えば画素基板２に画素電極２２が備えられ、対向基板３に駆動電極ＣＯＭＬが備えられた構成が適用可能である。

対向基板３は、第２絶縁基板３１と、この第２絶縁基板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絶縁基板３１の他方の面には、タッチ検出デバイス３０の検出電極であるタッチ検出電極ＴＤＬが形成され、さらに、このタッチ検出電極ＴＤＬ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）方式であっても良い。

図１１に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（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及びＢの３色の色領域３２Ｒ，３２Ｇ及び３２Ｂが対応付けられ、色領域３２Ｒ，３２Ｇ及び３２Ｂを１組として画素Ｐｉｘを構成している。

画素Ｐｉｘは、走査信号線ＧＣＬに平行な方向及び画素信号線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、ＴＦＴ基板２１と垂直な方向において、液晶層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良い。また、カラーフィルタ３２は、なくても良い。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があっても良い。また、画素Ｐｉｘが有する副画素ＳＰｉｘは４以上であっても良い。

図１３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構成例を表す斜視図である。本構成例に係る駆動電極ＣＯＭＬは、液晶表示デバイス２０の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス３０の駆動電極としても機能する。

駆動電極ＣＯＭＬは、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、画素電極２２に対向している。タッチ検出デバイス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ＴＤＬにより構成されている。

タッチ検出電極ＴＤＬ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ＴＤＬは、ＴＦＴ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ＴＤＬの各電極パターンは、タッチ検出制御部４０のタッチ検出信号増幅部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ＴＤＬとが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る。タッチ検出デバイス３０では、駆動電極ドライバ１４が駆動電極ＣＯＭＬに対して駆動信号Ｖｃｏｍｔｍを印加することにより、タッチ検出電極ＴＤＬから検出信号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３から図５までに示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、タッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出電極Ｅ２に対応する。そして、タッチ検出デバイス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、画素電極２２又は駆動電極ＣＯＭＬのいずれか一方の電極（例えば、駆動電極ＣＯＭＬ）と相互静電容量を形成するタッチ検出電極ＴＤＬを有し、相互静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う。

駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとが互いに交差した電極パターンは、相互静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出制御部４０は、タッチ検出デバイス３０の入力面ＩＳ全体にわたって走査することにより、被検出物ＯＢＪの接触又は近接が生じた位置及び接触面積の検出も可能となっている。

つまり、タッチ検出デバイス３０では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４が、図１０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、タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出電極ＴＤＬから検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。このようにタッチ検出デバイス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るが、本実施形態では、２ライン分の表示領域Ａｄに対応するタッチ検出領域が１検出ブロックとなっている。言い換えると、検出ブロックと、対向する画素電極、走査信号線、又は、画素信号線のいずかとの関係は任意であるが、本実施形態では、２つの画素電極または２つの走査信号線と、１つの駆動電極ＣＯＭＬが対向する。

なお、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）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ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）は、櫛歯形状であっても良い。あるいはタッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）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、曲線であっても良い。

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）と表示動作（表示動作期間）とを時分割に行う。タッチ検出動作と表示動作とはどのように分けて行っても良い。

＜力検出部の構成例＞
図１４は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す分解斜視図である。図１４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、タッチ検出機能付き表示部１０を照らす照明部（例えば、バックライトユニットＢＬ）と、電極ＳＵＳと、タッチ検出機能付き表示部１０及びバックライトユニットＢＬを制御するホストＨＳＴと、筐体ＣＡと、カバー部材ＣＧと、を含む。

タッチ検出機能付き表示部１０は、互いに直交する第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向とで規定されるＸ−Ｙ平面と、平行な平面を有している。本構成例において、第１方向であるＸ方向及び第２方向であるＹ方向は、互いに直交しているが、９０°以外の角度で交差していても良い。第３方向であるＺ方向は、第１方向であるＸ方向及び第２方向であるＹ方向の各々と互いに直交している。第３方向であるＺ方向は、タッチ検出機能付き表示部１０の厚み方向である。

筐体ＣＡは、上部に開口を有する箱形状を有しており、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及びホストＨＳＴを収容している。筐体ＣＡは、金属等の導電体で形成される場合や、樹脂で形成してその表面層を金属材料等の導電体とする場合があり得る。

カバー部材ＣＧは、筐体ＣＡの開口を閉塞し、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及びホストＨＳＴを覆っている。

Ｘ−Ｙ平面視において、カバー部材ＣＧの寸法は、第２基板の寸法や、第１基板の寸法より大きい。カバー部材ＣＧは、ガラス基板又は樹脂基板などの光透過性を有する基板が例示される。カバー部材ＣＧがガラス基板である場合、カバー部材ＣＧは、カバーガラスと称される場合がある。

第３方向であるＺ方向において、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡの底面とカバー部材ＣＧとの間に位置し、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡとタッチ検出機能付き表示部１０との間に位置している。バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、タッチ検出機能付き表示部１０と間隔を空けて配置され得る。また、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡに間隔を空けて配置され得る。

力検出部ＳＥ２が力を検出する力検出領域は、表示領域Ａｄと同じにしても良い。

図１５は、バックライトユニットを示す分解斜視図である。バックライトユニットＢＬは、導光体ＬＧ、光源ＬＳ、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ、輝度向上フィルムＢＥＦ及びフレームＦＲを有している。バックライトユニットＢＬは、タッチ検出機能付き表示部１０に対応した形状及びサイズを有している。

導光体ＬＧは、タッチ検出機能付き表示部１０と筐体ＣＡとの間に配置されている。本構成例において、導光体ＬＧは、扁平な矩形状に形成されている。光源ＬＳは、導光体ＬＧに光を出射する。本構成例において、光源ＬＳは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用し、導光体ＬＧの一側面に対向配置されている。

光反射体ＲＳは、導光体ＬＧと筐体ＣＡとの間に配置されている。光反射体ＲＳは、導光体ＬＧからタッチ検出機能付き表示部１０とは反対方向に出された光を反射させ、タッチ検出機能付き表示部１０側に出射する。光反射体ＲＳは、光のロスを減らすことにより、表示画像の輝度レベルを向上させることができる。本構成例において、光反射体ＲＳは、矩形のシート状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、光反射体ＲＳの面積は、導光体ＬＧの面積と略同一である。例えば、光反射体ＲＳは、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜構造を有していても良い。

光拡散シートＤＩは、導光体ＬＧとタッチ検出機能付き表示部１０との間に配置されている。光拡散シートＤＩは、導光体ＬＧ側から入射する光を拡散させてタッチ検出機能付き表示部１０に出射させる。すなわち、光拡散シートＤＩを透過した光は拡散されるので、光拡散シートＤＩは、バックライトユニットＢＬの出射光のＸ−Ｙ平面における輝度ムラを抑制することができる。本構成例において、光拡散シートＤＩは、矩形のシート状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、光拡散シートＤＩの面積は導光体ＬＧの面積と略同一である。

輝度向上フィルムＢＥＦは、光拡散シートＤＩとタッチ検出機能付き表示部１０との間に配置されている。輝度向上フィルムＢＥＦは、バックライトユニットＢＬの出射光の輝度レベルを向上させる作用を有している。本構成例において、輝度向上フィルムＢＥＦは、矩形の膜状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、輝度向上フィルムＢＥＦの面積は導光体ＬＧの面積と略同一である。

フレームＦＲは、バックライトユニットＢＬのモジュール化に用いられている。フレームＦＲには、導光体ＬＧ、光源ＬＳ、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ及び輝度向上フィルムＢＥＦが取り付けられる。これにより、導光体ＬＧと光源ＬＳとの相対的な位置が固定される。

本構成例において、フレームＦＲは、矩形枠状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、フレームＦＲは、導光体ＬＧ及び光源ＬＳの集合体を全体的に囲んでいる。フレームＦＲには、光源ＬＳに接続されるフレキシブルプリント基板Ｔが通るパスＦＲＰが形成されている。フレームＦＲは、金属などの導電材料で形成される場合があり得る。

なお、Ｘ−Ｙ平面におけるフレームＦＲの形状は、種々変形可能であり、タッチ検出機能付き表示部１０の照明を妨げることの無い形状であれば良い。例えば、Ｘ−Ｙ平面におけるフレームＦＲの形状は、導光体ＬＧの隣り合う２辺と対向したＬ字状、導光体ＬＧの隣り合う３辺と対向したΠ字状又は導光体ＬＧの対向する２辺と対向したＩＩ字状が例示される。

ここで、図１５にはバックライトユニットＢＬを例示的に示したが、バックライトユニットＢＬとしては種々の形態が適用可能である。例えば、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ及び輝度向上フィルムＢＥＦの少なくとも一部を除いてバックライトユニットＢＬが形成されていても良い。又は、図１５に示していない光学部材を付加してバックライトユニットＢＬが形成されていても良い。バックライトユニットＢＬは、タッチ検出機能付き表示部１０に光を放出するように構成されていれば良い。

図１６は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。図１６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、ＣＯＧ１９と、カバー部材ＣＧと、第１光学素子ＯＤ１と、第２光学素子ＯＤ２と、タッチＩＣ４９と、バックライトユニットＢＬと、第１プリント基板、第２プリント基板及び第３プリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２及びＴ３）と、クッション層ＣＵＳと、電極ＳＵＳと、を含む。

タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層（エアギャップ）ＡＧが設けられている。

ＣＯＧ１９は、タッチ検出機能付き表示部１０の画素基板２上に実装されている。フレキシブルプリント基板Ｔ２は、画素基板２に接続されている。コネクタＣＯ１及びコネクタＣＯ２は、フレキシブルプリント基板Ｔ２上に実装されている。フレキシブルプリント基板Ｔ２は、コネクタＣＯ１を介してホストＨＳＴに接続されている。

フレキシブルプリント基板Ｔは、タッチ検出電極ＴＤＬとコネクタＣＯ２との間を接続している。ＣＯＧ１９は、フレキシブルプリント基板Ｔ２、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、タッチＩＣ４９に接続されている。タッチＩＣ４９の配置に関して例示的に示すと、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２、Ｔ３、及び、対向基板３の内のいずれか１個の基板上に実装されたり、いずれか２つ以上の基板上に分割して実装されたりすることができる。

フレキシブルプリント基板Ｔ３は、光源ＬＳとフレキシブルプリント基板Ｔ２との間を接続している。ホストＨＳＴは、コネクタＣＯ１及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して光源ＬＳに接続され、光源ＬＳに電力を供給し、光源ＬＳの駆動を制御する。なお、光源ＬＳは、フレキシブルプリント基板Ｔ３及びフレキシブルプリント基板Ｔ２を介してＣＯＧ１９と接続され、ＣＯＧ１９によって光源ＬＳが制御されても良い。言い換えると、表示制御部１１には、光源を制御する光源制御部を含んでも良い。

フレキシブルプリント基板Ｔ３は、バックライトユニットＢＬの背面側（Ｚ方向と反対方向の側）にまで延在し、バックライトユニットＢＬの背面側を覆っており、中間電極ＥＬＣが形成されている。中間電極ＥＬＣは、表示領域Ａｄに対応した位置に形成されている。中間電極ＥＬＣは、表示領域Ａｄと同じ形状且つ同じサイズとしても良い。

フレキシブルプリント基板Ｔ３と電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。クッション層ＣＵＳは、不導体であり、ポリウレタンが例示される。

弱い力が入力面ＩＳに印加された場合には、空気層ＡＧの厚みだけが薄くなり、クッション層ＣＵＳは変形しないので、タッチ検出機能付き表示装置１は、弱い力を好適に検出できる。また、強い力が入力面ＩＳに印加された場合には、空気層ＡＧの厚みがゼロに至り、クッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形するので、タッチ検出機能付き表示装置１は、強い力を好適に検出できる。

中間電極ＥＬＣは、フレキシブルプリント基板Ｔ３、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、タッチＩＣ４９に接続されている。中間電極ＥＬＣは、タッチＩＣ４９によって、基準電位（例えば、接地電位）若しくはハイインピーダンスにされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が供給される。なお、中間電極ＥＬＣは、ＣＯＧ１９又はホストＨＳＴによって、基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が供給されても良い。

電極ＳＵＳとフレキシブルプリント基板Ｔ３との間には、導電テープ１０１が設けられており、電極ＳＵＳは、導電テープ１０１、フレキシブルプリント基板Ｔ３、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。電極ＳＵＳは、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴによって、基準電位にされる。また、電極ＳＵＳは、フレキシブルプリント基板Ｔ３以外の部材を介して、基準電位にされても良い。

ホストＨＳＴ、タッチ検出機能付き表示部１０、タッチ検出電極ＴＤＬ、光源ＬＳ、中間電極ＥＬＣ及び電極ＳＵＳを接続する手段は、種々変形可能である。

例えば、上記の独立した３個のフレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２及びＴ３とコネクタＣＯ１及びＣＯ２の代わりに、１個のフレキシブルプリント基板を利用しても良い。この場合、１個のフレキシブルプリント基板をホストＨＳＴに接続し、フレキシブルプリント基板の第１分岐部をタッチ検出機能付き表示部１０に接続し、フレキシブルプリント基板の第２分岐部をタッチ検出電極ＴＤＬに接続し、フレキシブルプリント基板の第３分岐部を光源ＬＳ、中間電極ＥＬＣ及び電極ＳＵＳに接続することができる。また、フレキシブルプリント基板間、又は、フレキシブルプリント基板とホストＨＳＴ若しくは基板とは、コネクタＣＯ１及びコネクタＣＯ２のようなコネクタを介して接続されていても良いし、コネクタの代わりに半田等で接続されていても良い。

ホストＨＳＴ、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９は、タッチ検出機能付き表示部１０の駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとを有するタッチ検出部ＳＥ１を制御する制御部ＣＴＲＬとして機能する。

また、ホストＨＳＴ、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９は、タッチ検出機能付き表示部１０の駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとを有する力検出部ＳＥ２を制御する制御部ＣＴＲＬとして機能する。

ホストＨＳＴをアプリケーションプロセッサと言い換えることができる。タッチＩＣ４９は、タッチ検出部ＳＥ１及び力検出部ＳＥ２の駆動時期を知らせるタイミング信号をＣＯＧ１９に与えることができる。又は、ＣＯＧ１９は、駆動電極ＣＯＭＬの駆動時期を知らせるタイミング信号をタッチＩＣ４９に与えることができる。又は、ホストＨＳＴは、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９の各々にタイミング信号を与えることができる。このタイミング信号により、ＣＯＧ１９の駆動と、タッチＩＣ４９の駆動と、の同期化を図ることができる。

カバー部材ＣＧは、タッチ検出機能付き表示部１０の外側に位置し、対向基板３に対向している。この構成例では、タッチ検出機能付き表示装置１の入力面ＩＳは、カバー部材ＣＧの表面である。タッチ検出機能付き表示装置１は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触したときに、被検出物ＯＢＪの位置及び接触面積を検出することができる。

また、タッチ検出機能付き表示装置１の力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪによって入力面ＩＳに力が印加された場合に、力に応じた信号を制御部ＣＴＲＬに出力することができる。力に応じた信号とは、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳを押下する力に応じた信号であり、力の大きさによって変化する信号である。

第１光学素子ＯＤ１は、画素基板２とバックライトユニットＢＬとの間に配置されている。第１光学素子ＯＤ１は、画素基板２に貼り付けられている。

第２光学素子ＯＤ２は、タッチ検出機能付き表示部１０とカバー部材ＣＧとの間に配置されている。第２光学素子ＯＤ２は、対向基板３及びタッチ検出電極ＴＤＬに貼り付けられている。

第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２の各々は、少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。第１光学素子ＯＤ１に含まれる偏光板の吸収軸は、第２光学素子ＯＤ２に含まれる偏光板の吸収軸と互いに交差している。例えば、第１光学素子ＯＤ１に含まれる偏光板の吸収軸と、第２光学素子ＯＤ２に含まれる偏光板の吸収軸とは、互いに直交している。

カバー部材ＣＧは、接着層ＡＬにより第２光学素子ＯＤ２に貼り付けられている。接着層ＡＬは、光学用透明樹脂（ＯＣＲ：Optically Clear Resin）が例示される。タッチ検出機能付き表示部１０は力を検出するので、接着層ＡＬは、弾性変形しても良いが、カバー部材ＣＧから加えられる力を第２光学素子ＯＤ２に伝えることができれば良い。

タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬとカバー部材ＣＧとの間に配置されている。この構成例において、タッチ検出電極ＴＤＬは、対向基板３の、第２光学素子ＯＤ２に対向する側の面の上方に設けられている。タッチ検出電極ＴＤＬは、対向基板３に接していてもよく、対向基板３から離れていても良い。タッチ検出電極ＴＤＬが対向基板３から離れている場合、対向基板３とタッチ検出電極ＴＤＬとの間には、図示しない絶縁膜等の部材が介在する。タッチ検出電極ＴＤＬは、第２方向であるＹ方向に延在している。

駆動電極ＣＯＭＬ及びタッチ検出電極ＴＤＬは、相互静電容量方式及び自己静電容量方式のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。駆動電極ＣＯＭＬは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極としても機能する。タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪの位置及び接触面積を検出するために用いられる。

本構成例では、電極ＳＵＳは、導電体（例えば、アルミニウム）で形成されている。電極ＳＵＳの電位は、基準電位である。基準電位は、接地電位（ＧＮＤ）が例示される。なお、タッチＩＣ４９、ＣＯＧ１９、ホストＨＳＴのいずれかと、電極ＳＵＳとが接続配線等で電気的に接続され、タッチＩＣ４９、ＣＯＧ１９、ホストＨＳＴのいずれかから基準電位が供給されても良い。

電極ＳＵＳは、タッチ検出機能付き表示部１０と間隔を空けて配置されている。本構成例において、タッチ検出機能付き表示部１０と電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。すなわち、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とバックライトユニットＢＬとの間の空気層ＡＧと、バックライトユニットＢＬと電極ＳＵＳとの間のクッション層ＣＵＳと、を有する。

電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間には、空気層ＡＧ及びクッション層ＣＵＳが設けられている。空気層ＡＧ及びクッション層ＣＵＳが存在することにより、電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間隔は、入力面ＩＳに印加される力の大きさに応じて変化可能である。また、入力面ＩＳに印加されていた力が取り除かれた際、電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間隔は、時間の経過とともに、元の間隔に復帰する。

駆動電極ＣＯＭＬが、本発明の「第１電極」に対応する。中間電極ＥＬＣが、本発明の「第２電極」に対応する。電極ＳＵＳが、本発明の「導電体」に対応する。空気層ＡＧが、本発明の「第１層」に対応する。クッション層ＣＵＳが、本発明の「第２層」に対応する。

なお、本構成例では、空気層ＡＧがタッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間に設けられているが、これに限定されない。空気層ＡＧに代えて、バックライトユニットＢＬから出射される光の透過率が高い樹脂層がタッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間に設けられても良い。この場合、力に対する樹脂層の厚みの変化の度合いは、力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いより、大きくても良い。つまり、樹脂層は、クッション層ＣＵＳよりも柔らかいものであっても良い。この場合、樹脂層が、本発明の「第１層」に対応する。

電極ＳＵＳから駆動電極ＣＯＭＬまでの距離ｄ_３は、第３方向であるＺ方向の距離であり、電極ＳＵＳの駆動電極ＣＯＭＬに対向する側の面から、駆動電極ＣＯＭＬの電極ＳＵＳに対向する側の面までの距離である。距離ｄ_３は、カバー部材ＣＧに印加される力の大きさ及び力が加えられる位置に応じて変化する。

駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間には、容量Ｃ_３が存在する。すなわち、駆動電極ＣＯＭＬは、電極ＳＵＳと容量結合する。容量Ｃ_３は、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間の容量Ｃ_１と、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ_２と、の直列接続である。つまり、Ｃ_３＝１／（１／Ｃ_１＋１／Ｃ_２）である。容量Ｃ_１、Ｃ_２及びＣ_３は、距離ｄ_３に対応して変化する。従って、ＣＯＧ１９は、容量Ｃ_１、Ｃ_２及びＣ_３の変化を検出することにより、力情報を検出することができる。なお、力検出の原理については、後で詳しく説明する。

容量Ｃ_１が、本発明の「第１容量」に対応する。容量Ｃ_２が、本発明の「第２容量」に対応する。

力検出制御部５０は、駆動電極ＣＯＭＬを駆動し、容量Ｃ_１、Ｃ_２及びＣ_３の変化に基づいた力情報を駆動電極ＣＯＭＬから取り出す。例えば、力検出制御部５０は、ＣＯＧ１９に含まれ、ＣＯＧ１９は、駆動電極ＣＯＭＬに信号を出力し、容量Ｃ_１、Ｃ_２及びＣ_３の変化に基づく信号を駆動電極ＣＯＭＬから読み出す。また、力検出制御部５０は、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに含まれても良い。表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴは、協働してタッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２を制御しても良い。

本構成例では、駆動電極ＣＯＭＬは、タッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２で兼用される。

図１７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。複数のタッチ検出電極ＴＤＬ並びに駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆは、図１のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。

駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆ、中間電極ＥＬＣ、並びに、電極ＳＵＳは、図１の力検出部ＳＥ２を構成する。

なお、本実施形態において、タッチ検出部ＳＥ１と力検出部ＳＥ２とで駆動する駆動ブロックの単位を共通にしているが、これに限られない。例えば、タッチ検出部ＳＥ１は、駆動電極ブロックを個別に駆動し、力検出部ＳＥ２は、全ての駆動電極ブロック、または、２以上の複数の駆動電極ブロックを同時に駆動するようにしても良い。

中間電極ＥＬＣは、平面視して、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆを含んでも良い。つまり、中間電極ＥＬＣのサイズは、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆで構成されるタッチ検出領域と同じか、又はタッチ検出領域よりも大きくても良い。

電極ＳＵＳは、平面視して、中間電極ＥＬＣを含んでも良い。つまり、電極ＳＵＳのサイズは、中間電極ＥＬＣのサイズと同じか、又は中間電極ＥＬＣのサイズよりも大きくても良い。

図１８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。図１８に示す構成例では、電極ＳＵＳの上には、導電テープ１０１と、クッション層ＣＵＳと、が配置されている。そして、導電テープ１０１及びクッション層ＣＵＳの上には、フレキシブルプリント基板Ｔ３が配置されている。電極ＳＵＳには、導電テープ１０１及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴから基準電位が供給される。

クッション層ＣＵＳの上方であって、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、中間電極ＥＬＣが形成されている。これにより、中間電極ＥＬＣは、フレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。

中間電極ＥＬＣの上には、バックライトユニットＢＬの光反射体ＲＳが配置されている。導電テープ１０１の上方であって、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、テープ１０３を挟んで、バックライトユニットＢＬの導光体ＬＧが配置されている。また、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、導光体ＬＧの側面に接するように、光源ＬＳが配置されている。導光体ＬＧ及び光源ＬＳの上方には、スペーサ１０４ａが配置され、バックライトユニットＢＬの光拡散シートＤＩの上には、スペーサ１０４ｂが配置されている。スペーサ１０４ａ及び１０４ｂ並びにバックライトユニットＢＬの輝度向上フィルムＢＥＦの上には、テープ１０５が配置されている。

図１８に示す構成例によれば、光源ＬＳに電力を供給するためのフレキシブルプリント基板Ｔ３をバックライトユニットＢＬの背面側にまで延在させることで、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上に中間電極ＥＬＣを形成できる。これにより、構成の簡易化及び部品点数の削減が可能である。

図１９は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。図１９を図１８と比較すると、比較例では、フレキシブルプリント基板Ｔ３が導光体ＬＧの背面側にまで延在していない。

図２０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の他の例を示す断面図である。図２０に示す構成例では、中間電極ＥＬＣは、バックライトユニットＢＬの光反射体ＲＳの下面に成膜されている。

フレキシブルプリント基板Ｔ３の先端部Ｔ３ａは、導電テープ１０１とクッション層ＣＵＳとの間で、電極ＳＵＳ上に配置されている。先端部Ｔ３ａの上には、導電テープ１０６が配置され、導電テープ１０６は、中間電極ＥＬＣに接続されている。これにより、中間電極ＥＬＣは、導電テープ１０６及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。

図２０に示す構成例によれば、光源ＬＳに電力を供給するためのフレキシブルプリント基板Ｔ３を、光反射体ＲＳの下面に成膜された中間電極ＥＬＣに接続できる。これにより、構成の簡易化及び部品点数の削減が可能である。

図２１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の一例を示す断面図である。図２１に示す構成例では、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとは、端部がスペーサＳＰ１及びＳＰ２によって接続されており、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層ＡＧが設けられている。バックライトユニットＢＬと電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。図２１に示す構成例では、図１５で示したフレームＦＲを備えていない。電極ＳＵＳと筐体ＣＡとの間には、空気層ＡＧ２が設けられている。

図２２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の他の例を示す断面図である。図２２に示す構成例では、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとは、端部がスペーサＳＰ１及びＳＰ２によって接続されており、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層ＡＧ１が介在している。筐体ＣＡは、基準電位にされている。筐体ＣＡの底面には、クッション層ＣＵＳが設けられており、クッション層ＣＵＳの上には、中間電極ＥＬＣが設けられている。バックライトユニットＢＬと中間電極ＥＬＣとの間には、空気層ＡＧ２が介在している。空気層ＡＧ１及びＡＧ２が、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間の空気層ＡＧを構成する。図２２に示す構成例では、筐体ＣＡが電極ＳＵＳの代わりになる。従って、図２２に示す構成例では、図１４、図１６及び図１７で示した電極ＳＵＳを備えていない。

図２２に示す構成例では、筐体ＣＡが、本発明の「導電体」に対応する。

＜力検出の原理＞
［比較例］
図２３は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。この比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置１１１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１（図１６参照）と比較して、中間電極ＥＬＣを備えていない。

駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間には、容量Ｃ_１が存在し、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間には、容量Ｃ_２が存在する。

図２３に示すように、被検出物（ここでは指）ＯＢＪが入力面ＩＳに接触したとき、駆動電極ＣＯＭＬと被検出物ＯＢＪとの間には、容量Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ}が発生する。

図２４は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。図２４に示すように、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したとき、タッチ検出機能付き表示部１０がたわむ。タッチ検出機能付き表示部１０がたわむと、空気層ＡＧの厚みが薄くなり、駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間の距離が短くなるので、駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間の容量は、ΔＣ_１だけ増加し、（Ｃ_１＋ΔＣ_１）になる。従って、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ_３＝１／（１／（Ｃ_１＋ΔＣ_１）＋１／Ｃ_２）になる。タッチ検出機能付き表示装置１１１は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ_３に基づいて、力を検出する。

図２５は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。図２５に示すように、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに更に強い力を印加したとき、タッチ検出機能付き表示部１０がたわみ、空気層ＡＧの厚みがゼロに至り、タッチ検出機能付き表示部１０がバックライトユニットＢＬに接触し、クッション層ＣＵＳが圧縮され弾性変形する。

クッション層ＣＵＳが圧縮され弾性変形すると、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間の距離が短くなるので、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間の容量は、ΔＣ_２だけ増加し、（Ｃ_２＋ΔＣ_２）になる。従って、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ_３＝１／（１／（Ｃ_１＋ΔＣ_１）＋１／（Ｃ_２＋ΔＣ_２））になる。タッチ検出機能付き表示装置１１１は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ_３に基づいて、力を検出する。

図２６は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置に印加される力と、力信号値との関係を示すグラフである。図２６において、横軸は、入力面ＩＳに印加される力（ｇ重）を表す。縦軸は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量に基づいて検出される力信号値を表す。力信号値は、自己静電容量方式の基本原理により、駆動電極ＣＯＭＬから出力される検出信号Ｖｄｅｔ３に基づく信号値である。

空気層ＡＧの厚みだけが薄くなりクッション層ＣＵＳは変形しない力の第１範囲Ｒ１では、力と力信号値との関係が直線状になる。

同様に、空気層ＡＧの厚みがゼロに至りクッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２でも、力と力信号値との関係が直線状になる。

しかしながら、空気層ＡＧの誘電率とクッション層ＣＵＳの誘電率とは、異なる。また、力に対する空気層ＡＧの厚みの変化の度合いと、力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いと、は異なる。力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いは、ヤング率（Young's modulus）が例示される。クッション層ＣＵＳは、空気層ＡＧよりも変形しづらい。そのため、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２との境目では、力と力信号値との関係に変曲点Ｐ１ができてしまう。従って、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３では、力と力信号値との関係が直線状にならない。そのため、タッチ検出機能付き表示装置１１１は、力を好適に検出できない。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１１１は、力の検出精度の向上を図ることができない。

なお、図２６において、縦軸の目盛りは、変曲点Ｐ１での力信号値を「１」として正規化したものである。

［力検出の原理］
図２７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明する図である。図２７は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときのタッチ検出機能付き表示装置１を示している。

タッチ検出機能付き表示装置１の駆動電極ＣＯＭＬは、電圧検出器ＤＥＴ（図８参照）に接続されている。電圧検出器ＤＥＴの出力信号は、自己静電容量方式の基本原理による検出信号Ｖｄｅｔ３である。検出信号Ｖｄｅｔ３は、Ａ／Ｄ変換部４３（図２参照）でＡ／Ｄ変換され、力検出制御部５０（図１参照）に入力される。電圧検出器ＤＥＴ及びＡ／Ｄ変換部４３は、タッチ検出制御部４０（図１参照）と力検出制御部５０とで兼用が可能である。

中間電極ＥＬＣは、電位制御部５１に接続されている。電位制御部５１は、スイッチＳＷ１を備え、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位若しくはハイインピーダンスにし、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力する。電位制御部５１は、力検出制御部５０に含まれても良い。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときの、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間隔をｄ_１とし、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間隔をｄ_２とする。

駆動電極ＣＯＭＬには、タッチ検出機能付き表示装置１を構成する部材による寄生容量Ｃ_ｐが存在する。被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないとき、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間には、基準第１容量Ｃ_１が存在する。中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間には、基準第２容量Ｃ_２が存在する。駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間には、基準第３容量Ｃ_３が存在する。基準第３容量Ｃ_３は、基準第１容量Ｃ_１と基準第２容量Ｃ_２との直列接続である。つまり、Ｃ_３＝１／（１／Ｃ_１＋１／Ｃ_２）である。

電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にしたとき、基準第２容量Ｃ_２が中間電極ＥＬＣによってシールドされる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}は、次の式（１）で表される。
Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１ ・・・（１）

電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにしたとき、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}は、次の式（２）で表される。
Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_３ ・・・（２）

電位制御部５１が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力したとき、基準第１容量Ｃ_１の両端が同相且つ同電位になり、基準第１容量Ｃ_１がゼロとみなせるとともに、基準第２容量Ｃ_２が中間電極ＥＬＣによってシールドされる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}は、次の式（３）で表される。
Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}＝Ｃ_ｐ ・・・（３）

式（１）及び式（３）より、基準第１容量Ｃ_１は、次の式（４）で算出できる。
Ｃ_１＝Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ} ・・・（４）

式（２）及び式（３）より、基準第３容量Ｃ_３は、次の式（５）で算出できる。
Ｃ_３＝Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ} ・・・（５）

また、Ｃ_３＝１／（１／Ｃ_１＋１／Ｃ_２）であるから、１／Ｃ_２＝１／Ｃ_３−１／Ｃ_１となる。従って、基準第２容量Ｃ_２は、次の式（６）で算出できる。
Ｃ_２＝１／（１／Ｃ_３−１／Ｃ_１） ・・・（６）

以上の通り、電位制御部５１が、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にし、中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにし、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力することで、力検出制御部５０は、基準第１容量Ｃ_１及び基準第２容量Ｃ_２を、式（４）及び式（６）により算出できる。

図２８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明する図である。図２８は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加しているときのタッチ検出機能付き表示装置１を示している。図２８に示すように、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加しているとき、被検出物ＯＢＪと駆動電極ＣＯＭＬとの間には、容量Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ}が発生する。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したときの、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間隔の変化量をΔｄ_１とする。従って、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したときの、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間隔は、ｄ_１−Δｄ_１である。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したときの、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間隔の変化量をΔｄ_２とする。従って、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したときの、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間隔は、ｄ_２−Δｄ_２である。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したとき、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間には、力印加時第１容量Ｃ_１’が存在する。中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間には、力印加時第２容量Ｃ_２’が存在する。駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間には、力印加時第３容量Ｃ_３’が存在する。力印加時第３容量Ｃ_３’は、力印加時第１容量Ｃ_１’と力印加時第２容量Ｃ_２’との直列接続である。つまり、Ｃ_３’＝１／（１／Ｃ_１’＋１／Ｃ_２’）である。

電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にしたとき、力印加時第２容量Ｃ_２’が中間電極ＥＬＣによってシールドされる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}は、次の式（７）で表される。
Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１’＋Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（７）

電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにしたとき、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}は、次の式（８）で表される。
Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_３’＋Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（８）

電位制御部５１が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力したとき、力印加時第１容量Ｃ_１’の両端が同相且つ同電位になり、力印加時第１容量Ｃ_１’がゼロとみなせるとともに、力印加時第２容量Ｃ_２’が中間電極ＥＬＣによってシールドされる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}は、次の式（９）で表される。
Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_{ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（９）

式（７）及び式（９）より、力検出制御部５０は、力印加時第１容量Ｃ_１’を、次の式（１０）で算出できる。
Ｃ_１’＝Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（１０）

式（８）及び式（９）より、力検出制御部５０は、力印加時第３容量Ｃ_３’を、次の式（１１）で算出できる。
Ｃ_３’＝Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（１１）

また、Ｃ_３’＝１／（１／Ｃ_１’＋１／Ｃ_２’）であるから、１／Ｃ_２’＝１／Ｃ_３’−１／Ｃ_１’となる。従って、力検出制御部５０は、力印加時第２容量Ｃ_２’を、次の式（１２）で算出できる。
Ｃ_２’＝１／（１／Ｃ_３’−１／Ｃ_１’） ・・・（１２）

以上により、電位制御部５１が、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にし、中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにし、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力することで、力検出制御部５０は、力印加時第１容量Ｃ_１’及び力印加時第２容量Ｃ_２’を、式（１０）及び式（１２）により算出できる。

従って、力検出制御部５０は、式（４）及び式（１０）に基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することで駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間の容量に与えられる第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出できる。また、力検出制御部５０は、式（６）及び式（１２）に基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することで中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間の容量に与えられる第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出できる。第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}及び第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の算出方法については、後述する。

従って、力検出制御部５０は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することで駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量に与えられる影響量つまり力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を、次の式（１３）に示す、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}及び第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の積和演算で算出できる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}＝α・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＋β・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２} ・・・（１３）
式（１３）において、αは、予め定められた第１定数であり、βは、予め定められた第２定数である。

図２９は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出の原理を説明するグラフである。式（１３）の第１定数αは、空気層ＡＧの厚みだけが薄くなりクッション層ＣＵＳは変形しない力の第１範囲Ｒ１で、力と力信号値との関係を表す線１２１の傾きを、ターゲット直線１２３の傾きに向けて変化させる値である。式（１３）の右辺第１項α・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}により、線１２１は、矢印１２４の方向にシフトし、ターゲット直線１２３に重なるようになる。

式（１３）の第２定数βは、空気層ＡＧの厚みがゼロに至りクッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２で、力と力信号値との関係を表す線１２２の傾きを、ターゲット直線１２３の傾きに向けて変化させる値である。式（１３）の右辺第２項β・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}により、線１２２は、矢印１２５の方向にシフトし、ターゲット直線１２３に重なるようになる。

また、変曲点Ｐ１は、矢印１２６の方向にシフトし、ターゲット直線１２３に重なるようになる。

ターゲット直線１２３の傾きは、任意の傾きとすることができる。ターゲット直線１２３の傾きと線１２１の傾きとに基づいて、第１定数αを予め決定できる。ターゲット直線１２３の傾きと線１２２の傾きとに基づいて、第２定数βを予め決定できる。

これにより、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で、力と力信号値との関係がターゲット直線１２３に重なるようになる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１は、力と力信号値との関係を直線状にできる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、力を好適に検出できる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１は、力の検出精度の向上を図ることができる。

第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}の第１の算出方法として、基準第１容量Ｃ１と力印加時第１容量Ｃ１’との差分を算出することが考えられる。つまり、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を、次の式（１４）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＝Ｃ_１−Ｃ_１’ ・・・（１４）

具体的には、力検出制御部５０は、式（４）の右辺から式（１０）の右辺を減算することで、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出できる。

同様に、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の第１の算出方法として、基準第２容量Ｃ２と力印加時第２容量Ｃ２’との差分を算出することが考えられる。つまり、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を、次の式（１５）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}＝Ｃ_２−Ｃ_２’ ・・・（１５）

具体的には、力検出制御部５０は、式（６）の右辺から式（１２）の右辺を減算することで、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出できる。

ところで、一般に、静電容量Ｃは、両電極の対向面積Ｓ、両電極間の物質の誘電率ε及び両電極間の距離ｄを用いて、次の式（１６）で定義される。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・（１６）

従って、空気層ＡＧの誘電率をε_１とすると、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}（＝Ｃ_１−Ｃ_１’）は、次の式（１７）で表される。

同様に、クッション層ＣＵＳの誘電率をε_２とすると、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}（＝Ｃ_２−Ｃ_２’）は、次の式（１８）で表される。

式（１７）の右辺は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときの、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間隔ｄ_１を含んでいる。つまり、式（１４）の計算値は、力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_１に依存する。力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_１には、個体差がある。従って、式（１４）の計算値は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けてしまう。

同様に、式（１８）の右辺は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときの、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間隔ｄ_２を含んでいる。つまり、式（１５）の計算値は、力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_２に依存する。力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_２には、個体差がある。従って、式（１５）の計算値は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けてしまう。

つまり、第１の算出方法では、式（１３）の計算値である力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けてしまう。

第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}の第２の算出方法として、容量Ｃ１の逆数と容量Ｃ１’の逆数との差分を算出することが考えられる。つまり、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を、次の式（１９）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＝１／Ｃ_１−１／Ｃ_１’ ・・・（１９）

具体的には、力検出制御部５０は、式（４）の右辺の逆数から式（１０）の右辺の逆数を減算することで、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出できる。

同様に、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の第２の算出方法として、容量Ｃ２の逆数と容量Ｃ２’の逆数との差分を算出することが考えられる。つまり、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を、次の式（２０）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}＝１／Ｃ_２−１／Ｃ_２’ ・・・（２０）

具体的には、力検出制御部５０は、式（６）の右辺の逆数から式（１２）の右辺の逆数を減算することで、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出できる。

一般に、静電容量Ｃは、前述の式（１６）で定義される。従って、空気層ＡＧの誘電率をε_１とすると、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}（＝１／Ｃ_１−１／Ｃ_１’）は、次の式（２１）で表される。

同様に、クッション層ＣＵＳの誘電率をε_２とすると、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}（＝１／Ｃ_２−１／Ｃ_２’）は、次の式（２２）で表される。

式（２１）の右辺は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときの、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間隔ｄ_１を含んでいない。つまり、式（２１）の計算値は、力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_１に依存しない。従って、式（１９）の計算値は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けない。

同様に、式（２２）の右辺は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないときの、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間隔ｄ_２を含んでいない。つまり、式（２２）の計算値は、力検出部ＳＥ２の間隔ｄ_２に依存しない。従って、式（２０）の計算値は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けない。

つまり、第２の算出方法では、式（１３）の計算値である力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}は、力検出部ＳＥ２の個体差の影響を受けない。

従って、第２の算出方法の方が、第１の算出方法よりも、好適に力を検出できる。つまり、第２の算出方法の方が、第１の算出方法よりも、力の検出精度の向上を図ることができる。

第２の算出方法を採用した場合には、式（１３）の力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}は、次の式（２３）に示す積和演算で表される。

＜力検出制御部の構成及び動作＞
図３０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。力検出制御部５０は、電位制御部５１と、接触判定部５２と、基準容量算出部５３と、力印加時容量算出部５４と、力信号値算出部５５と、記憶部５６と、を含む。記憶部５６は、第１定数αを記憶する第１定数記憶部５６ａと、第２定数βを記憶する第２定数記憶部５６ｂと、を含む。

接触判定部５２、基準容量算出部５３、力印加時容量算出部５４、力信号値算出部５５は、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴがプログラムを実行することで実現できる。または、接触判定部５２、基準容量算出部５３、力印加時容量算出部５４、力信号値算出部５５は、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９及びホストＨＳＴの内の２つ以上がプログラムを協働して実行することで実現できる。

電位制御部５１のスイッチＳＷ１は、ホストＨＳＴによって制御されても良いし、画像表示又はタッチ検出のタイミング信号に基づいて制御されても良い。

接触判定部５２は、タッチ検出制御部４０（図２参照）から出力される信号Ｖｏｕｔに基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接しているか否かを判定する。

基準容量算出部５３は、中間電極ＥＬＣの電位が基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が中間電極ＥＬＣに印加されているときに駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量に基づいて、力が印加されていないときの第１容量である基準第１容量Ｃ_１と、力が印加されていないときの第２容量である基準第２容量Ｃ_２と、を算出して、力信号値算出部５５に出力する。

力印加時容量算出部５４は、中間電極ＥＬＣの電位が基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が中間電極ＥＬＣに印加されているときに駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量に基づいて、力が印加されているときの第１容量である力印加時第１容量Ｃ_１’と、力が印加されているときの第２容量である力印加時第２容量Ｃ_２’と、を算出して、力信号値算出部５５に出力する。

力信号値算出部５５は、基準第１容量Ｃ_１及び力印加時第１容量Ｃ_１’に基づいて第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出し、基準第２容量Ｃ_２及び力印加時第２容量Ｃ_２’に基づいて第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出し、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}及び第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}に基づいて力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を算出する。

記憶部５６は、揮発性メモリ又は不揮発性メモリが例示される。揮発性メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）が例示される。不揮発性メモリは、フラッシュメモリ（登録商標）が例示される。記憶部５６が揮発性メモリの場合には、第１定数α及び第２定数βは、初期時（例えば、タッチ検出機能付き表示装置１のパワーオン時又はスリープからの復帰時）に、ホストＨＳＴから記憶部５６に転送されても良い。記憶部５６が不揮発性メモリの場合には、第１定数α及び第２定数βは、タッチ検出機能付き表示装置１の出荷時に、記憶部５６に書き込まれても良い。

図３１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部が実行する処理を示すフローチャートである。

接触判定部５２は、ステップＳ１００において、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接しているか否かを判定する。接触判定部５２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していると判定したら（ステップＳ１００でＹｅｓ）、処理をステップＳ１００で待機し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない、つまり力が入力面ＩＳに印加されていないと判定したら（ステップＳ１００でＮｏ）、処理をステップＳ１０２に進める。

基準容量算出部５３は、ステップＳ１０２において、力非印加時の容量を算出する。具体的には、基準容量算出部５３は、電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にしたとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}を算出する。

また、基準容量算出部５３は、電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにしたとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}を算出する。

また、基準容量算出部５３は、電位制御部５１が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力したとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}を算出する。

そして、基準容量算出部５３は、上述した式（４）により、基準第１容量Ｃ_１を算出する。また、基準容量算出部５３は、上述した式（６）により、基準第２容量Ｃ_２を算出する。

接触判定部５２は、ステップＳ１０４において、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接しているか否かを判定する。接触判定部５２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない、つまり力が入力面ＩＳに印加されていないと判定したら（ステップＳ１０４でＮｏ）、処理をステップＳ１０４で待機し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していると判定したら（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、処理をステップＳ１０６に進める。

力印加時容量算出部５４は、ステップＳ１０６において、力印加時の容量を算出する。具体的には、力印加時容量算出部５４は、電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にしたとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

また、力印加時容量算出部５４は、電位制御部５１が中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにしたとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

また、力印加時容量算出部５４は、電位制御部５１が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力したとき、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

そして、力印加時容量算出部５４は、上述した式（１０）により、力印加時第１容量Ｃ_１’を算出する。また、力印加時容量算出部５４は、上述した式（１２）により、力印加時第２容量Ｃ_２’を算出する。

力信号値算出部５５は、ステップＳ１０８において、入力面ＩＳに印加されている力を表す力信号値を算出する。具体的には、力信号値算出部５５は、上述した式（１４）又は式（１９）により、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出する。

また、力信号値算出部５５は、上述した式（１５）又は式（２０）により、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出する。

そして、力信号値算出部５５は、上述した式（１３）により、力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を算出する。力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}は、例えば、ホストＨＳＴに出力される。力検出制御部５０は、その後処理をステップＳ１０４に進める。

なお、図３１では、まず接触の有無を判定し（ステップＳ１００）、接触が無いと判定されたら、力非印加時の容量を算出し（ステップＳ１０２）、その後接触の有無を判定し（ステップＳ１０４）、接触が有ると判定されたら、力印加時の容量を算出しているが（ステップＳ１０６）、順番はこれに限定されない。例えば、まず接触の有無を判定し、接触が有ると判定されたら、力印加時の容量を算出し、その後接触の有無を判定し、接触が無いと判定されたら、力非印加時の容量を算出しても良い。

図３２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。

１枚の画像（１フレーム）を表示する期間である表示フレーム期間１３１は、タイミングｔ_０で開始し、タイミングｔ_１１で終了する。表示フレーム期間１３１は、タッチ検出及び力検出を行う期間である２つのタッチフレーム期間１３２及び１３３を含む。なお、表示フレーム期間１３１は、１つだけのタッチフレーム期間を含んでも良いし、３つ以上のタッチフレーム期間を含んでも良い。

タッチフレーム期間１３２は、タイミングｔ_０で開始し、タイミングｔ_１０で終了する。タッチフレーム期間１３３は、タイミングｔ_１０で開始し、タイミングｔ_１１で終了する。タッチフレーム期間１３３の動作タイミングは、タッチフレーム期間１３２の動作タイミングと同じであるので、タッチフレーム期間１３２についてだけ説明する。

タッチフレーム期間１３２は、相互静電容量方式の基本原理に基づいて、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量を検出する期間である相互静電容量検出期間１３４と、自己静電容量方式の基本原理に基づいて、駆動電極ＣＯＭＬ及びタッチ検出電極ＴＤＬの各々の自己静電容量を検出する期間である自己静電容量検出期間１３５と、を含む。相互静電容量検出期間１３４は、タイミングｔ_０で開始し、タイミングｔ_１で終了する。自己静電容量検出期間１３５は、タイミングｔ_１で開始し、タイミングｔ_１０で終了する。

タッチフレーム期間１３２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していることを検出する期間であるタッチ検出期間１３６と、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに印加している力を検出する期間である力検出期間１３７と、を含む。タッチ検出期間１３６の一部と力検出期間１３７の一部とは、重なっている。

タッチ検出期間１３６は、相互静電容量検出期間１３４の開始タイミングと同じタイミングｔ_０で開始し、自己静電容量検出期間１３５の開始タイミングであるタイミングｔ_１を跨いで、タイミングｔ_５で終了する。つまり、タッチ検出期間１３６は、相互静電容量検出期間１３４及び自己静電容量検出期間１３５に跨っている。

力検出期間１３７は、自己静電容量期間１３５の期間中且つタッチ検出期間１３６の期間中であるタイミングｔ_２で開始し、タッチ検出期間１３６の終了タイミングであるタイミングｔ_５を跨いで、自己静電容量検出期間１３５の終了タイミングと同じタイミングｔ_１０で終了する。

相互静電容量検出期間１３４では、画素信号Ｖｐｉｘが表示部ＤＰに印加されて表示部ＤＰが画像を表示する表示期間１３８と、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量を検出する容量検出期間１３９と、が交互に繰り返される。容量検出期間１３９で検出された、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出に利用される。

タイミングｔ_１で自己静電容量検出期間１３５が開始すると、次の表示期間１３８ａが終了した後に、タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０において、タッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量が検出される。タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０で検出されたタッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出に利用される。

タイミングｔ_２で力検出期間１３７が開始すると、次の表示期間１３８ｂが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量が検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１は、タイミングｔ_３で開始し、タイミングｔ_４で終了する。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出と、力検出制御部５０での力検出と、で兼用される。

タッチ検出制御部４０は、複数の容量検出期間１３９で検出された、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量と、タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０で検出されたタッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量と、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量と、に基づいて、タッチ検出を行う。タッチ検出制御部４０は、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量に加えて、タッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量及び駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量を加味することで、水滴等の影響を好適に抑制し、スタイラスペン等を好適に検出できる。

電位制御部５１は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１にタイミングを合わせて、基準電位期間１４４において、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にする。基準電位期間１４４は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の開始タイミングと同じタイミングｔ_３で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の終了タイミングと同じタイミングｔ_４で終了する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）が、本発明の「第１期間」に対応する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１が終了すると、次の表示期間１３８ｃが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量が検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２は、タイミングｔ_６で開始し、タイミングｔ_７で終了する。

電位制御部５１は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２にタイミングを合わせて、ハイインピーダンス期間１４５において、中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにする。ハイインピーダンス期間１４５は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の開始タイミングと同じタイミングｔ_６で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の終了タイミングと同じタイミングｔ_７で終了する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）が、本発明の「第２期間」に対応する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２が終了すると、次の表示期間１３８ｄが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量が検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３は、タイミングｔ_８で開始し、タイミングｔ_９で終了する。

電位制御部５１は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３にタイミングを合わせて、駆動信号期間１４６において、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同位相の信号を中間電極ＥＬＣに出力する。駆動信号期間１４６は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の開始タイミングと同じタイミングｔ_８で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の終了タイミングと同じタイミングｔ_９で終了する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３（駆動信号期間１４６）が、本発明の「第３期間」に対応する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３（駆動信号期間１４６）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３（駆動信号期間１４６）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

力検出制御部５０は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３（駆動信号期間１４６）で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量に基づいて、上述した式（４）、式（６）、式（１０）、式（１２）及び式（１３）により、力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を算出する。

図３３は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの他の例を示すタイミング図である。

１枚の画像（１フレーム）を表示する期間である表示フレーム期間１３１は、タイミングｔ_１０で開始し、タイミングｔ_１９で終了する。表示フレーム期間１３１は、タッチ検出及び力検出を行う期間である２つのタッチフレーム期間１３２及び１３３を含む。なお、表示フレーム期間１３１は、１つだけのタッチフレーム期間を含んでも良いし、３つ以上のタッチフレーム期間を含んでも良い。

タッチフレーム期間１３２は、タイミングｔ_１０で開始し、タイミングｔ_１８で終了する。タッチフレーム期間１３３は、タイミングｔ_１８で開始し、タイミングｔ_１９で終了する。タッチフレーム期間１３３の動作タイミングは、タッチフレーム期間１３２の動作タイミングと同じであるので、タッチフレーム期間１３２についてだけ説明する。

図３３に示すタイミング図のタイミングｔ_１０からタイミングｔ_１７までは、図３２に示すタイミング図のタイミングｔ_０からタイミングｔ_７までと同じであるので、説明を省略する。

図３３に示すタイミング図では、力検出期間１３７は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の後のタイミングｔ_１８で終了する。つまり、図３３に示すタイミング図では、図３２に示すタイミング図と比較して、表示期間１３８ｄ及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３が無くなっている。従って、力検出期間１３７は、表示期間１３８ｄ及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の分だけ、短縮されている。

同様に、自己静電容量検出期間１３５も、表示期間１３８ｄ及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の分だけ、短縮されている。同様に、タッチフレーム期間１３２も、表示期間１３８ｄ及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の分だけ、短縮されている。従って、表示フレーム期間１３１は、表示期間１３８ｄ及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４３の分の２倍分だけ、短縮されている。

これにより、力検出制御部５０は、表示フレーム期間１３１を短縮することができ、タッチフレーム期間１３２を短縮することができ、自己静電容量検出期間１３５を短縮することができ、力検出期間１３７を短縮することができる。

電位制御部５１は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１にタイミングを合わせて、基準電位期間１４４において、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位にする。基準電位期間１４４は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の開始タイミングと同じタイミングｔ_１３で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の終了タイミングと同じタイミングｔ_１４で終了する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）が、本発明の「第１期間」に対応する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

電位制御部５１は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２にタイミングを合わせて、ハイインピーダンス期間１４５において、中間電極ＥＬＣの電位をハイインピーダンスにする。ハイインピーダンス期間１４５は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の開始タイミングと同じタイミングｔ_１６で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の終了タイミングと同じタイミングｔ_１７で終了する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）が、本発明の「第２期間」に対応する。

駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

ところで、電位制御部５１は、予め定められた定期的なタイミング毎に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）の内の一方又は両方において、中間電極ＥＬＣの電位を基準電位若しくはハイインピーダンスにすることに代えて、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力する。

電位制御部５１が、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）において、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、電位制御部５１が、基準電位期間１４４において、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

また、電位制御部５１が、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していない場合は、基準容量算出部５３が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}を算出する。一方、電位制御部５１が、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力し、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接している場合は、力印加時容量算出部５４が、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

つまり、力検出制御部５０は、予め定められた定期的なタイミング毎に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）又は駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において、容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}又は容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出し、その他のタイミングで、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）又は駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）において、容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}、容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}、容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｂａｓｅ}又は容量Ｃ_{ｆｌｏａｔ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出する。

力検出制御部５０は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１（基準電位期間１４４）及び駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２（ハイインピーダンス期間１４５）で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量に基づいて、上述した式（４）、式（６）、式（１０）、式（１２）及び式（１３）により、力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を算出する。

＜実施形態の効果＞
タッチ検出機能付き表示装置１は、力と力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}との関係を全範囲で直線状にできる。例えば、ホストＨＳＴは、力との関係が全範囲で直線状の力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を受け取ることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、力を好適に検出できる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１は、力の検出精度の向上を図ることができる。

＜第１変形例＞
図３４は、第１変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。なお、第１変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。

第１変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、自己静電容量方式の基本原理に基づき、タッチ検出を行う。自己静電容量方式の場合、マトリクス状に設けられた複数の電極ＥＬをタッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬの機能を兼用する電極として用いるようにしても良い。この場合、複数の電極ＥＬの各々が、配線Ｌ１及びＬ２等の接続部を介して駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂ及びタッチ検出制御部４０に接続される。なお、図３４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。

第１変形例では、電極ＥＬが、本発明の「第１電極」に対応する。

電極ＥＬの形状及び大きさは任意であるが、電極ＥＬの大きさを例えば画素の大きさに対応させても良い。この場合、画素を構成する電極（例えば、液晶表示装置の画素における画素電極２２又は対向電極としての駆動電極ＣＯＭＬ）の１つを電極ＥＬとして用いても良い。すなわち、電極ＥＬ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ても良い。

図３５は、第１変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の電極及び中間電極を示す斜視図である。複数の電極ＥＬは、図１のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。複数の電極ＥＬ、中間電極ＥＬＣ、並びに、電極ＳＵＳは、図１の力検出部ＳＥ２を構成する。

中間電極ＥＬＣは、平面視して、複数の電極ＥＬを含んでも良い。つまり、中間電極ＥＬＣのサイズは、複数の電極ＥＬで構成されるタッチ検出領域と同じか、又はタッチ検出領域よりも大きくても良い。

電極ＳＵＳは、平面視して、中間電極ＥＬＣを含んでも良い。つまり、電極ＳＵＳのサイズは、中間電極ＥＬＣのサイズと同じか、又は中間電極ＥＬＣのサイズよりも大きくても良い。

＜第２変形例＞
図３６は、第２変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。なお、第２変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。

第２変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂでは、タッチ検出機能付き表示部１０Ｂは、表示部として有機エレクトロルミネッセンス表示装置を備えている。有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、バックライトユニットが不要である。従って、タッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、バックライトユニットＢＬを備えていない。

なお、照明部として、タッチ検出機能付き表示部１０Ｂの前面から光を照射するフロントライトユニットを備えても良い。

タッチ検出機能付き表示装置１Ｂでは、有機エレクトロルミネッセンス表示装置のアノード又はカソード１５１を、駆動電極ＣＯＭＬの代わりに用いることができる。

第２変形例では、タッチ検出機能付き表示部１０Ｂのアノード又はカソード１５１が、本発明の「第１電極」に対応する。

また、タッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、空気層ＡＧに代えて、クッション層１５２を、タッチ検出機能付き表示装置１０Ｂと中間電極ＥＬＣとの間に備えている。

第２変形例では、クッション層１５２が、本発明の「第１層」に対応する。

＜第３変形例＞
図３７は、第３変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す図である。なお、第３変形例において、実施形態と共通する事項については、同一の参照符号を付して、説明を適宜省略する。

第３変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｃでは、タッチ検出機能付き表示部１０Ｂのアノード又はカソード１５１の電位は、正の第２基準電位（例えば、電源電位Ｖ_ＤＤ）にされている。

電圧検出器ＤＥＴは、中間電極ＥＬＣに接続され、中間電極ＥＬＣの電圧を検出する。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１Ｃでは、中間電極ＥＬＣが検出電極であり、中間電極ＥＬＣに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２が供給される。

電位制御部５１Ｃは、スイッチＳＷ１を備え、電極ＳＵＳの電位を基準電位にし、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力する。

［力検出の原理］
電極ＳＵＳは、電位制御部５１Ｃに接続されている。電位制御部５１Ｃは、スイッチＳＷ１を備え、電極ＳＵＳの電位を基準電位にし、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を中間電極ＥＬＣに出力する。

中間電極ＥＬＣには、タッチ検出機能付き表示装置１Ｃを構成する部材による寄生容量Ｃ_ｐが存在する。被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加していないとき、アノード又はカソード１５１と中間電極ＥＬＣとの間には、基準第１容量Ｃ_１が存在する。中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間には、基準第２容量Ｃ_２が存在する。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加しておらず、電位制御部５１Ｃが電極ＳＵＳの電位を基準電位にしたとき、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}は、次の式（２４）で表される。
Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１＋Ｃ_２ ・・・（２４）

容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}が、本発明の「第３容量」に対応する。

電位制御部５１Ｃが駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を電極ＳＵＳに出力したとき、基準第２容量Ｃ_２の両端が同相且つ同電位になり、基準第２容量Ｃ_２がゼロとみなせる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}は、次の式（２５）で表される。
Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１ ・・・（２５）

容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}が、本発明の「第４容量」に対応する。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加したとき、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間には、力印加時第１容量Ｃ_１’が存在する。中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間には、力印加時第２容量Ｃ_２’が存在する。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加しており、電位制御部５１Ｃが電極ＳＵＳの電位を基準電位にしたとき、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}は、次の式（２６）で表される。
Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１’＋Ｃ_２’ ・・・（２６）

容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}が、本発明の「第５容量」に対応する。

被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加しており、電位制御部５１Ｃが駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号を電極ＳＵＳに出力したとき、基準第２容量Ｃ_２の両端が同相且つ同電位になり、基準第２容量Ｃ_２がゼロとみなせる。従って、電圧検出器ＤＥＴが検出する、駆動電極ＣＯＭＬに生ずる容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}は、次の式（２７）で表される。
Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}＝Ｃ_ｐ＋Ｃ_１’ ・・・（２７）

容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}が、本発明の「第６容量」に対応する。

式（２４）及び式（２５）より、基準第２容量Ｃ_２は、次の式（２８）で算出できる。
Ｃ_２＝Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ} ・・・（２８）

式（２６）及び式（２７）より、力印加時第２容量Ｃ_２’は、次の式（２９）で算出できる。
Ｃ_２’＝Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ} ・・・（２９）

後述する力検出制御部５０Ｃは、式（２５）及び式（２７）に基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することでアノード又はカソード１５１と中間電極ＥＬＣとの間の容量に与えられる第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出できる。また、力検出制御部５０Ｃは、式（２８）及び式（２９）に基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することで中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間の容量に与えられる第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出できる。

第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}の算出方法として、アノード又はカソード１５１と中間電極ＥＬＣとの間の容量の増加量ΔＣ_１を算出することが考えられる。つまり、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を、次の式（３０）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＝ΔＣ_１＝Ｃ_１’−Ｃ_１ ・・・（３０）

具体的には、力検出制御部５０Ｃは、式（２７）の右辺から式（２５）の右辺を減算することで、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を次の式（３１）で算出できる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＝ΔＣ_１＝Ｃ_１’−Ｃ_１
＝Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ} ・・・（３１）

同様に、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の算出方法として、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間の容量の増加量ΔＣ_２を算出することが考えられる。つまり、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を、次の式（３２）で算出することが考えられる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}＝ΔＣ_２＝Ｃ_２’−Ｃ_２ ・・・（３２）

具体的には、力検出制御部５０Ｃは、式（２９）の右辺から式（２８）の右辺を減算することで、第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を次の式（３３）で算出できる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}＝ΔＣ_２＝Ｃ_２’−Ｃ_２
＝Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}−Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}＋Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}
・・・（３３）

従って、力検出制御部５０Ｃは、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を印加することでアノード又はカソード１５１と電極ＳＵＳとの間の容量に与えられる影響量つまり力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を、次の式（３４）に示す、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}及び第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}の積和演算で算出できる。
Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}＝α・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}＋β・Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２} ・・・（３４）

従って、力検出制御部５０Ｃは、実施形態の力検出制御部５０と同様に、好適に力を検出できる。つまり、力検出制御部５０Ｃは、力の検出精度の向上を図ることができる。

図３８は、第３変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。第３変形例に係る力検出制御部５０Ｃは、電位制御部５１Ｃと、接触判定部５２と、基準容量算出部５３Ｃと、力印加時容量算出部５４Ｃと、力信号値算出部５５Ｃと、記憶部５６と、を含む。

接触判定部５２、基準容量算出部５３Ｃ、力印加時容量算出部５４Ｃ、力信号値算出部５５Ｃは、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴがプログラムを実行することで実現できる。または、接触判定部５２、基準容量算出部５３Ｃ、力印加時容量算出部５４Ｃ、力信号値算出部５５Ｃは、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９及びホストＨＳＴの内の２つ以上がプログラムを協働して実行することで実現できる。

基準容量算出部５３Ｃは、電極ＳＵＳの電位が基準電位にされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が電極ＳＵＳに印加されているときに中間電極ＥＬＣに生ずる容量に基づいて、容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}又はＣ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}を算出して、力信号値算出部５５Ｃに出力する。

力印加時容量算出部５４Ｃは、電極ＳＵＳの電位が基準電位にされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅の信号が電極ＳＵＳに印加されているときに中間電極ＥＬＣに生ずる容量に基づいて、Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}又はＣ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}を算出して、力信号値算出部５５Ｃに出力する。

力信号値算出部５５Ｃは、容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}及び容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}に基づいて第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}を算出する。また、力検出制御部５５Ｃは、容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｆｉｎｇｅｒ}、容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｆｉｎｇｅｒ}、容量Ｃ_{ＧＮＤ＿ｂａｓｅ}及び容量Ｃ_{Ｇｕａｒｄ＿ｂａｓｅ}に基づいて第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}を算出する。そして、力検出制御部５５Ｃは、第１影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ１}及び第２影響量Ｃ_{ｆｏｒｃｅ＿Ｃ２}に基づいて、式（３４）により、力信号値Ｃ_{ｆｏｒｃｅ}を算出する。

力検出制御部５０Ｃの動作フローは、実施形態に係る力検出制御部５０の動作フロー（図３１参照）と同様であるので、説明を省略する。

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。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 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、１０Ｂ タッチ検出機能付き表示部
１１ 表示制御部
１２ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ 駆動電極ドライバ
１９ ＣＯＧ
２０ 液晶表示デバイス
２１ ＴＦＴ基板
２２ 画素電極
３０ タッチ検出デバイス
３１ 第２絶縁基板
３２ カラーフィルタ
４０ タッチ検出制御部
４２ タッチ検出信号増幅部
４３ Ａ／Ｄ変換部
４４ 信号処理部
４５ 座標抽出部
４６ 検出タイミング制御部
４７ 駆動ドライバ
５０、５０Ｃ 力検出制御部
５１、５１Ｃ 電位制御部
５２ 接触判定部
５３、５３Ｃ 基準容量算出部
５４、５４Ｃ 力印加時容量算出部
５５、５５Ｃ 力信号値算出部
５６ 記憶部
５６ａ 第１定数記憶部
５６ｂ 第２定数記憶部
Ｂ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ、Ｂｆ 駆動電極ブロック
ＢＬ バックライトユニット
ＣＡ 筐体
ＣＧ カバー部材
ＣＯＭＬ 駆動電極
ＣＴＲＬ 制御部
ＤＥＴ 電圧検出器
ＤＰ 表示部
ＥＬ 電極
ＥＬＣ 中間電極
ＦＲ フレーム
ＧＣＬ 走査信号線
ＨＳＴ ホスト
ＩＳ 入力面
Ｐｉｘ 画素
ＳＥ１ タッチ検出部
ＳＥ２ 力検出部
ＳＧＬ 画素信号線
ＳＰｉｘ 副画素
ＴＤＬ タッチ検出電極
Ｔ、Ｔ２、Ｔ３ フレキシブルプリント基板
Ｔｒ ＴＦＴ素子

Claims (14)

1. 被検出物が力を印加する入力面に対向する第１電極と、
   前記力によって変形可能な第１層を挟んで、前記第１電極と対向する第２電極と、
   前記力によって変形可能な第２層を挟んで、前記第２電極と対向する導電体と、
   前記力によって前記第１電極と前記第２電極との間の第１容量に与えられる第１影響量と、前記力によって前記第２電極と前記導電体との間の第２容量に与えられる第２影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
   を含み、
   前記導電体は、基準電位に接続され、
   前記力検出制御部は、
   前記第２電極の電位を前記基準電位若しくはハイインピーダンスにし、又は、前記第１電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記第２電極に印加する電位制御部と、
   前記第２電極の電位が前記基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、前記駆動信号と同じ信号が前記第２電極に印加されているときに前記第１電極に生ずる容量に基づいて、前記力が印加されていないときの前記第１容量である基準第１容量と、前記力が印加されていないときの前記第２容量である基準第２容量と、を算出する基準容量算出部と、
   前記第２電極の電位が前記基準電位若しくはハイインピーダンスにされ、又は、前記駆動信号と同じ信号が前記第２電極に印加されているときに前記第１電極に生ずる容量に基づいて、前記力が印加されているときの前記第１容量である力印加時第１容量と、前記力が印加されているときの前記第２容量である力印加時第２容量と、を算出する力印加時容量算出部と、
   前記基準第１容量及び前記力印加時第１容量に基づいて前記第１影響量を算出し、前記基準第２容量及び前記力印加時第２容量に基づいて前記第２影響量を算出し、前記第１影響量及び前記第２影響量に基づいて前記力信号値を算出する力信号値算出部と、
   を含む、力検出装置。
2. 前記力信号値算出部は、
   前記第１影響量と予め定められた第１定数との積と、前記第２影響量と予め定められた第２定数との積と、の和で、前記力信号値を算出する、
   請求項１に記載の力検出装置。
3. 前記力信号値算出部は、
   前記基準第１容量から前記力印加時第１容量を減じて前記第１影響量を算出し、前記基準第２容量から前記力印加時第２容量を減じて前記第２影響量を算出する、
   請求項２に記載の力検出装置。
4. 前記力信号値算出部は、
   前記基準第１容量の逆数から前記力印加時第１容量の逆数を減じて前記第１影響量を算出し、前記基準第２容量の逆数から前記力印加時第２容量の逆数を減じて前記第２影響量を算出する、
   請求項２に記載の力検出装置。
5. 前記電位制御部が、前記第２電極の電位を前記基準電位にする第１期間と、前記電位制御部が、前記第２電極の電位をハイインピーダンスにする第２期間と、前記電位制御部が、前記第１電極に印加される駆動信号と同じ信号を、前記第２電極に印加する第３期間と、を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の力検出装置。
6. 前記電位制御部が、前記第２電極の電位を前記基準電位にする第１期間と、前記電位制御部が、前記第２電極の電位をハイインピーダンスにする第２期間と、を有し、
   予め定められた定期的なタイミングで、前記第１期間及び前記第２期間の内の一方又は両方において、前記電位制御部が、前記第２電極の電位を前記基準電位若しくはハイインピーダンスにすることに代えて、前記第１電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記第２電極に印加する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の力検出装置。
7. 前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
   前記第１層と前記第２電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
   前記照明部に電力を供給する基板と、
   を更に含み、
   前記第１電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
   前記基板は、前記力を検出する力検出領域まで延在しており、
   前記第２電極は、前記基板上に形成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の力検出装置。
8. 前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
   前記第１層と前記第２電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
   前記照明部に電力を供給する基板と、
   を更に含み、
   前記第１電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
   前記第２電極は、前記照明部の背面上に成膜され、前記基板に接続されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の力検出装置。
9. 被検出物が力を印加する入力面に対向する第１電極と、
   前記力によって変形可能な第１層を挟んで、前記第１電極と対向する第２電極と、
   前記力によって変形可能な第２層を挟んで、前記第２電極と対向する導電体と、
   前記力によって前記第１電極と前記第２電極との間の第１容量に与えられる第１影響量と、前記力によって前記第２電極と前記導電体との間の第２容量に与えられる第２影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
   を含み、
   前記第１電極は、第２基準電位に接続され、
   前記力検出制御部は、
   前記導電体の電位を基準電位にし、又は、前記第２電極に印加される駆動信号と同じ信号を前記導電体に印加する電位制御部と、
   前記導電体の電位が前記基準電位にされ且つ前記力が印加されていないときに前記第２電極に生ずる第３容量と、前記駆動信号と同じ信号が前記導電体に印加され且つ前記力が印加されていないときに前記第２電極に生ずる第４容量と、を算出する基準容量算出部と、
   前記導電体の電位が前記基準電位にされ且つ前記力が印加されているときに前記第２電極に生ずる第５容量と、前記駆動信号と同じ信号が前記導電体に印加され且つ前記力が印加されているときに前記第２電極に生ずる第６容量と、を算出する力印加時容量算出部と、
   前記第４容量及び前記第６容量に基づいて前記第１影響量を算出し、前記第３容量、前記第４容量、前記第５容量及び前記第６容量に基づいて前記第２影響量を算出し、前記第１影響量及び前記第２影響量に基づいて前記力信号値を算出する力信号値算出部と、
   を含む、力検出装置。
10. 前記力信号値算出部は、
    前記第１影響量と予め定められた第１定数との積と、前記第２影響量と予め定められた第２定数との積と、の和で、前記力信号値を算出する、
    請求項９に記載の力検出装置。
11. 前記力信号値算出部は、
    前記第６容量から前記第４容量を減じて前記第１影響量を算出し、前記第５容量から前記第６容量を減じ、前記第３容量を減じ、前記第４容量を加えて前記第２影響量を算出する、
    請求項１０に記載の力検出装置。
12. 前記入力面に向けて画像を表示する有機エレクトロルミネッセンス表示部を更に含み、
    前記第１電極は、有機エレクトロルミネッセンス素子を形成するアノード及びカソードの内の一方である、
    請求項９から１１のいずれか１項に記載の力検出装置。
13. 被検出物が力を印加する入力面に対向する第１電極と、
    前記力によって変形可能な第１層を挟んで、前記第１電極と対向する第２電極と、
    前記力によって変形可能な第２層を挟んで、前記第２電極と対向する導電体と、
    前記力によって前記第１電極と前記第２電極との間の第１容量に与えられる第１影響量と、前記力によって前記第２電極と前記導電体との間の第２容量に与えられる第２影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
    を含み、
    前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
    前記第１層と前記第２電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
    前記照明部に電力を供給する基板と、
    を更に含み、
    前記第１電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
    前記基板は、前記力を検出する力検出領域まで延在しており、
    前記第２電極は、前記基板上に形成されている、
    力検出装置。
14. 被検出物が力を印加する入力面に対向する第１電極と、
    前記力によって変形可能な第１層を挟んで、前記第１電極と対向する第２電極と、
    前記力によって変形可能な第２層を挟んで、前記第２電極と対向する導電体と、
    前記力によって前記第１電極と前記第２電極との間の第１容量に与えられる第１影響量と、前記力によって前記第２電極と前記導電体との間の第２容量に与えられる第２影響量と、に基づいて、前記力を表す力信号値を算出する力検出制御部と、
    を含み、
    前記入力面に向けて画像を表示する液晶表示部と、
    前記第１層と前記第２電極との間に設けられ、前記液晶表示部に向けて光を出射する照明部と、
    前記照明部に電力を供給する基板と、
    を更に含み、
    前記第１電極は、前記液晶表示部の内に設けられており、
    前記第２電極は、前記照明部の背面上に成膜され、前記基板に接続されている、
    力検出装置。

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