JP6698389B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関し、タッチ検出機能や押圧検出機能を備える表示装置に適用して有効な技術に関する。

液晶表示装置等の表示装置、及び表示装置を備える電子機器は、入力装置としてタッチ検出装置（以下「タッチセンサ」と記載する場合がある）や押圧検出装置（以下「押圧センサ」と記載する場合がある）を備える場合がある。

静電容量型のタッチ検出装置は、表示装置の画面に対する誘電体である指等の物（以下「指」と記載する場合がある）の近接や接触等（以下、これらを総称して「タッチ」と記載する場合がある）を、静電容量変化に基づいて検出する。表示装置は、タッチ検出装置が出力するタッチ位置座標等の検出情報を、入力情報として利用する。

静電容量型の押圧検出装置は、表示装置の画面に対する押圧力を、静電容量変化に基づいて検出する。押圧検出装置は、押圧による弾性変形に対応した静電容量の変化量を検出し、その変化量に基づいて圧力量を計算する。表示装置は、押圧検出装置が出力する圧力量等の検出情報を、入力情報として利用する。

例えば、特開２０００−６６８３７号公報（特許文献１）には、液晶表示セルが押圧されて変形することによる容量変化に基づいて、液晶表示素子に対する圧力を検出する圧力検知機構が記載されている。

特開２０００−６６８３７号公報

静電容量型でタッチ検出機能及び押圧検出機能を備える表示装置がある。この種の表示装置として、指とセンサ電極との間の静電容量変化に基づいて、タッチ検出及び押圧検出を同時に行うものが知られている。

しかしながら、この表示装置のセンサ電極からの検出信号は、画面の押圧状態に応じた容量値を表す第１電圧信号と、画面におけるタッチ位置に応じた容量値を表す第２電圧信号との両方が含まれてしまう。この表示装置では、検出信号から第１電圧信号と第２電圧信号とを分離して検出することが難しく、押圧検出とタッチ検出とのいずれの検出結果も曖昧なものとなる恐れがある。即ち、このような表示装置では、押圧検出精度またはタッチ検出精度の点で改善余地がある。

本発明の目的は、表示装置に関して、押圧検出精度またはタッチ検出精度を改善できる技術を提供することである。

本発明のうち代表的な実施の形態は、表示装置及び表示方法であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

一実施の形態の表示装置は、画面と、前記画面に交差する厚さ方向の第１位置に前記画面に対向するように設けられている第１電極部と、を備える表示部と、前記厚さ方向で前記画面に対し前記第１電極部よりも遠い位置である第２位置に、前記第１電極部に対向すると共に、前記第１電極部を介して前記画面に対向するように設けられている第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記画面への押圧に伴って前記厚さ方向に変形可能であるギャップ部と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されており、前記画面に対する表示、及び前記画面への押圧を検出する回路部と、を備え、前記第１電極部と前記第２電極部との間の第１容量は、前記ギャップ部の変形に伴う前記厚さ方向の距離の変化に伴って容量値が変化し、前記回路部は、前記第２電極部にセンサ駆動信号を印加し、前記第１容量を通じて、前記センサ駆動信号に基づいたセンサ検出信号を検出し、前記センサ検出信号に基づいて、前記第１容量の容量変化を検出する。

一実施の形態の表示方法は、表示装置の画面に対する押圧の検出、及びタッチの検出を行う表示方法であって、時分割の期間として、前記タッチの検出を行うタッチ検出期間と、前記押圧の検出を行う押圧検出期間と、を有し、前記表示装置は、画面と、前記画面に交差する厚さ方向の第１位置に前記画面に対向するように設けられている第１電極部と、を備える表示部と、前記厚さ方向で前記画面に対し前記第１電極部よりも遠い位置である第２位置に、前記第１電極部に対向すると共に、前記第１電極部を介して前記画面に対向するように設けられている第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記画面への押圧に伴って前記厚さ方向に変形可能であるギャップ部と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されており、前記画面に対する表示、及び前記画面への押圧を検出する回路部と、を備え、前記第１電極部と前記第２電極部との間の第１容量は、前記ギャップ部の変形に伴う前記厚さ方向の距離の変化に伴って容量値が変化し、前記回路部により、前記第１電極部及び前記第２電極部を制御するステップとして、前記回路部が、前記第２電極部にセンサ駆動信号を印加し、前記第１容量を通じて、前記センサ駆動信号に基づいたセンサ検出信号を検出し、前記センサ検出信号に基づいて、前記第１容量の容量変化を検出する第１ステップと、前記回路部が、前記第１電極部に充電時駆動信号を印加し、前記第１電極部から放電時検出信号を検出し、前記放電時検出信号に基づいて、前記第１電極部と前記画面にタッチする物との間の第２容量の容量変化を検出し、前記第２容量の容量変化に基づいて、前記タッチの状態に応じたタッチ有無及びタッチ位置座標を計算し、前記タッチ有無及び前記タッチ位置座標を含むタッチ検出信号を出力する第２ステップと、を有する。

本発明の実施の形態１の表示装置における主な平面の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、本体部の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、機能ブロック構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、画素の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、表示部の実装例の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、センサ電極回路部の構成例を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、検出器の構成例を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、検出回路の機能ブロック構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、センサ電極及びベース電極に関する駆動回路及び検出回路の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置及び表示方法で、タイミング図として表示フレーム期間の構成を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、タッチ検出期間の信号波形を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、押圧検出期間の信号波形を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、タッチ検出期間における自己容量方式のタッチ検出について、指タッチ無し状態の場合を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、タッチ検出期間における自己容量方式のタッチ検出について、指タッチ有り状態の場合を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、押圧検出期間における相互容量方式の押圧検出について、指押圧無し状態の場合を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、押圧検出期間における相互容量方式の押圧検出について、指押圧有り状態の場合を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、押圧検出に係わる容量変化と荷重との関係の例として線形の場合を示す図である。 実施の形態１の表示装置で、押圧検出に係わる容量変化と荷重との関係の例として非線形の場合を示す図である。 本発明の実施の形態２の表示装置における、電極部及び回路部の構成を示す図である。 実施の形態２の表示装置及び表示方法で、タイミング図を示す図である。 実施の形態１の第１変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の第２変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の第３変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の第４変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の第５変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の第６変形例の表示装置の断面の構成を示す図である。 実施の形態１の変形例の表示装置を含むシステムの機能ブロック構成を示す図である。 比較例の表示装置の断面の構成を示す図である。 比較例の表示装置で、検出信号の波形を示す図である。 比較例の表示装置で、検出信号から理想的に分離された力信号の波形を示す図である。 比較例の表示装置で、検出信号から理想的に分離された指信号の波形を示す図である。 比較例の表示装置で、圧力量に応じた検出信号の波形として押圧力が小さい場合を示す図である。 比較例の表示装置で、圧力量に応じた検出信号の波形として押圧力が大きい場合を示す図である。

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過ぎず、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。図面では、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。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、詳細な説明を省略する場合がある。図面では、わかりやすくするため、複数の同様の要素が存在する場合に一部の要素のみに符号を付す場合や、断面のハッチングを省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１〜図１８を用いて、本発明の実施の形態１の表示装置及び表示方法について説明する。実施の形態１の表示装置は、インセル型の液晶表示装置であり、表示機能として液晶表示機能を持つ表示部に、押圧センサ及びタッチセンサの構成要素を内蔵した型の表示装置である。実施の形態１の表示装置は、静電容量型で相互容量方式の押圧検出機能を持つ押圧検出装置、言い換えると押圧センサを備える。この押圧センサは、画面への押圧状態に応じた静電容量変化を検出し、その静電容量変化に基づいて画面の押圧状態を検出する。実施の形態１の表示装置は、静電容量型で自己容量方式のタッチ検出機能を持つタッチ検出装置、言い換えるとタッチセンサを備える。このタッチセンサは、画面へのタッチ状態に応じた静電容量変化を検出し、その静電容量変化に基づいてタッチ位置座標等を検出する。

なお、本実施の形態において、「押圧検出」とは、ユーザの指やスタイラス等の物によって画面が撓む程度に押圧されているかどうかを検出するものであって、押圧の有無を検出するのみならず、押圧の度合いを検出することも含まれる。

実施の形態１の表示方法は、実施の形態１の表示装置において実行されるステップを含む方法であり、押圧検出を行うステップと、タッチ検出を行うステップと、を含む方法である。

説明上の方向として、第１方向であるＸ方向、第２方向であるＹ方向、第３方向であるＺ方向を有する。Ｘ方向及びＹ方向は、表示装置の画面を平面視した場合の平面内の交差する２つの方向であり、実施の形態１では、Ｘ方向は画面内水平方向、Ｙ方向は画面内垂直方向である。Ｚ方向は、画面に垂直な方向であり、表示部の厚さ方向ともいう。

［比較例］
前述の課題等について補足説明する。そのために、実施の形態１に対する比較例の表示装置及び表示方法について説明する。

図２８は、比較例の表示装置における本体部の断面の構成を示す。比較例の表示装置は、静電容量型で自己容量方式の押圧検出機能及びタッチ検出機能を備える表示装置である。この表示装置は、表示部４０内に設けられているセンサ電極部１４と、表示部４０のセンサ電極部１４に対して画面とは反対側に設けられているグランド電極部１９と、を有する。グランド電極部１９は、センサ電極部１４のＺ方向の位置に対して、ギャップ部１７及びバックライト部１８を介して、離間した位置に設けられている。

センサ電極部１４では、Ｘ−Ｙ平面において、複数のセンサ電極ＳＥが行列状に配置されている。センサ電極ＳＥは、表示、押圧検出、及びタッチ検出に用いられる。グランド電極部１９は、接地によりグランド電位を持つグランド電極ＧＥを有する。グランド電極ＧＥは、Ｘ−Ｙ平面において、センサ電極部１４の面に対応させて、平面状に設けられている。

比較例の表示方法は、センサ電極部１４及びグランド電極部１９を用いて、自己容量方式で押圧検出及びタッチ検出を同時に行う方法である。

ユーザは、表示部４０の画面に対応する上面に対してタッチや押圧を行う。センサ電極ＳＥとグランド電極ＧＥとの間の容量として、第１容量Ｃ１を示す。ユーザの指等の誘電体（以下、被検出物と称する）とセンサ電極ＳＥとの間の容量として、第２容量Ｃ２を示す。第１容量Ｃ１は、押圧状態に応じた、センサ電極ＳＥとグランド電極ＧＥとの間のＺ方向の距離に対応した容量値を持つ。第２容量Ｃ２は、センサ電極ＳＥと被検出物との間に形成される容量値を持つ。

この表示装置は、表示部４０に接続されている回路部において、複数の検出器ＤＥＴを含む。検出器ＤＥＴは、センサ電極ＳＥと接続されている。押圧検出及びタッチ検出の際、検出器ＤＥＴは、センサ電極ＳＥからの電圧信号Ｖ０１を入力する。電圧信号Ｖ０１は、第１容量Ｃ１の容量値及び第２容量Ｃ２の容量値の両方を反映した容量値を表す電圧値を持つ電圧信号である。検出器ＤＥＴは、その電圧信号を検出信号Ｖ０２として出力する。検出器ＤＥＴを含む検出回路は、検出信号Ｖ０２に基づいて、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の静電容量変化に対応した容量差分値を電圧差分値として検出する。検出回路は、その電圧差分値に基づいて、タッチ検出及び押圧検出を行う。

この表示装置及び表示方法では、タッチ検出と押圧検出とでセンサ電極ＳＥを共用し、いずれも自己容量方式で同時に検出を行う。そのため、検出器ＤＥＴを含む検出回路では、押圧検出に係わる第１容量Ｃ１の変化に対応した第１電圧信号と、タッチ検出に係わる第２容量Ｃ２の変化に対応した第２電圧信号との両方が同時に検出される。言い換えると、検出回路では、第１容量Ｃ１に対応した第１電圧信号と、第２容量Ｃ２に対応した第２電圧信号との両方の成分を含んだ１つの電圧信号が、検出信号として検出される。

比較例では、押圧検出のみを行いたい場合でも、第１容量Ｃ１だけでなく第２容量Ｃ２に関する成分を含んだ検出信号が検出される。比較例では、タッチ検出のみを行いたい場合でも、第２容量Ｃ２だけでなく第１容量Ｃ１に関する成分を含んだ検出信号が検出される。そのため、比較例では、いずれの場合でも、検出信号から、第１電圧信号または第２電圧信号といった必要な信号のみを分離して検出することが難しい。

図２９は、比較例の表示装置で、自己容量方式でのタッチ検出及び押圧検出に係わる検出信号の波形を示す。図２９で、横軸は画面のＸ方向の位置を示す。縦軸は検出回路の検出信号の検出値を示す。Ｘ方向の位置の例としてｘ１，ｘ２，ｘ３を示す。ｘ２は画面の中心付近位置、ｘ１，ｘ３は画面の左右端付近の位置を示す。この検出値は、容量差分値に対応する電圧差分値を示す。図２９の検出信号の波形は、力信号と指信号との両方の成分を含む波形である。力信号とは、押圧検出に係わる第１電圧信号であり、第１容量Ｃ１の容量差分値に対応した電圧信号とする。指信号とは、タッチ検出に係わる第２電圧信号であり、第２容量Ｃ２の容量差分値に対応した電圧信号とする。

検出信号は、力信号と指信号との両方の成分が含まれた信号である。このため、検出回路では、検出信号から力信号と指信号とを正確に分離して検出することが難しい。例えば、位置ｘ２では、検出値がピーク値２７０１となっている。しかし、この検出値のうち、指信号の成分と力信号の成分とで、それぞれの大きさがはっきりとしておらず、正確な分離は難しい。これにより、検出回路では、検出信号の力信号に基づいて正確な圧力量等を計算及び測定することが難しい。また、検出回路では、検出信号の指信号に基づいて正確なタッチ位置座標等を計算及び測定することが難しい。即ち、比較例では、押圧検出精度及びタッチ検出精度の両方の点で改善余地がある。

図３０は、図２９の検出信号のうち、理想的に分離された力信号の成分のみを示す。仮にこのような波形が得られる場合、例えば、位置ｘ２にあるピーク値２７０２が正確にわかる。よって、検出回路は、そのピーク値２７０２を用いて、より正確に圧力量を計算可能である。比較例では、このような力信号の正確な分離検出は難しい。

図３１は、図２９の検出信号のうち、理想的に分離された指信号の成分のみを示す。仮にこのような波形が得られる場合、例えば、位置ｘ２にあるピーク値２７０３が正確にわかる。よって、検出回路は、そのピーク値２７０３を用いて、より正確にタッチ位置座標等を計算可能である。比較例では、このような指信号の正確な分離検出は難しい。

図３２及び図３３は、課題をより詳しく説明するために、指による画面への押圧力の大小の違いに応じた検出信号の波形の例を示す。前述の図２９は、押圧力が相対的に中程度の場合の波形である。この検出信号は、指信号と、中程度の値の力信号とを含んでいる。

図３２は、押圧力が相対的に小さい場合を示す。この検出信号は、指信号と、小さい値の力信号とを含んでおり、指信号の成分の方が主となっている。この検出信号の波形では、力信号の成分が埋もれてしまっている。この検出信号では、指信号が検出しやすいが、力信号が検出しにくい。そのため、正確な圧力量等を得ることが難しい。

図３３は、押圧力が相対的に大きい場合を示す。この検出信号では、指信号と、大きい値の力信号とが含まれており、力信号の成分が主となっている。この検出信号の波形では、指信号の成分が埋もれてしまっている。この検出信号では、力信号が検出しやすいが、指信号が検出しにくい。そのため、正確なタッチ位置座標等を得ることが難しい。

［表示装置＿平面構成］
図１は、実施の形態１の表示装置の主な平面の構成として、筐体１０１及び画面１０２をＺ方向から平面視した場合のＸ−Ｙ平面の構成を示す。図１では、主な電極や回路部を含む概要構成を示す。表示装置の筐体１０１は、概略平板形状であり、Ｘ−Ｙ平面では概略矩形である。筐体１０１のＸ−Ｙ平面のうち、画面１０２を構成する部分と、画面１０２の周囲の四辺を含む額縁部１０３と、を有する。

画面１０２の領域に対応して、Ｚ方向には、センサ電極部４及びベース電極部９を含む電極部が配置されている。センサ電極部４は、複数のセンサ電極ＳＥから構成され、複数のセンサ電極ＳＥは、行列状に配置されている。ベース電極部９は、少なくとも画面１０２の大きさ程度の平面形状を呈するベース電極ＢＥから構成されている。

額縁部１０３において、筐体１０１の下辺の付近の領域には、回路部１１０が設けられている。左辺の付近の領域には回路部１１１が設けられている。右辺の付近の領域には、回路部１１２が設けられている。回路部１１０と、回路部１１１及び回路部１１２とが、電気的に接続されている。回路部１１０は、例えばＩＣチップや信号線等を含む。回路部１１１，１１２は、例えば走査回路（後述の走査線駆動回路部１２１）を含む。

センサ電極部４は第１電極部である。センサ電極ＳＥは第１電極である。センサ電極部４のセンサ電極ＳＥは、表示用の共通電極としての機能と、タッチ検出用の電極としての機能と、押圧検出用の受信電極（言い換えるとセンサ検出電極）としての機能と、の各機能を構成する電極部である。センサ電極ＳＥは、それらの機能のために共用される。

センサ電極ＳＥは、図１では正方形であるが、これに限らず適用可能である。センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥは、Ｘ−Ｙ平面において、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれで隣り合うセンサ電極ＳＥ間に短い隙間を設けた状態で、行列状に配置されている。

ベース電極部９は第２電極部である。ベース電極ＢＥは第２電極である。ベース電極部９は、主に押圧検出用の送信電極（言い換えるとセンサ駆動電極）としての機能を構成する電極部である。

［本体部＿断面構成］
図２は、実施の形態１の表示装置のうちの本体部１０の断面の構成を示す。図２の断面は、図１の表示装置のセンサ電極部４等を含む部分である本体部１０におけるＸ−Ｚ平面での断面を示す。本体部１０は、図１の画面１０２を構成する表示部２０を含み、回路部１１０，１１１，１１２や筐体１０１等を除く部分である。本体部１０は、Ｚ方向で上から順に、表示部２０の画面１０２、表示部２０のセンサ電極部４、表示部２０の下面１０５、ギャップ部７、バックライト部８、ベース電極部９を有する。本体部１０は、筐体１０１に収容されている。本体部１０の少なくとも額縁部１０３は、筐体１０１に固定されている。これにより、額縁部１０３では、Ｚ方向の位置が固定されている。また、これにより、表示部２０とバックライト部８との間のギャップ部７も構成されている。

表示部２０は、Ｚ方向で上から順に、カバーガラス１、第２偏光板２、第２基板３、液晶層、画素電極、センサ電極部４、第１基板５、第１偏光板６を有する。表示部２０は、画面１０２に画像や映像を表示する液晶表示機能を実現する液晶表示部であり、インセル型の液晶表示部である。表示部２０の主な部分は光透過性部材で構成される。光透過性は、例えば可視光を８０％以上透過する透過率を有する。表示部２０では、図示する矢印のように、バックライト部８からの光が上面１０４へ出射されるように透過する。

説明上、Ｚ方向において、表示部２０のセンサ電極部４がある位置を第１位置とする。第１位置に対し、画面１０２等がある側を第１側とし、第１側とは反対側を第２側とする。表示部２０における画面１０２が構成される上面１０４を第１面とし、第１面とは反対面である下面１０５を第２面とする。上面１０４は指がタッチされる面である。下面１０５は、第１偏光板６の下面、ギャップ部７の上面に相当する。第１位置に対し、下方にある第２位置に、ベース電極部９が配置されている。センサ電極部４は、Ｚ方向で、画面１０２に近い方である第１位置に、画面１０２と対向するように設けられている。ベース電極部９は、Ｚ方向で、画面１０２に対しセンサ電極部４よりも遠い位置である第２位置に、センサ電極部４に対向すると共に、センサ電極部４を介して画面１０２に対向するように設けられている。位置関係の概要として、Ｚ方向で上から順に、表示部２０の画面１０２、第１位置のセンサ電極部４、下面１０５、ギャップ部７、第２位置のベース電極部９である。

また、図２では、タッチ検出及び押圧検出に係わる容量として、第１容量Ｃ１、第２容量Ｃ２も示している。第１容量Ｃ１は、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの間の容量である。第２容量Ｃ２は、指（被検出物）とセンサ電極ＳＥとの間に形成される容量である。

カバーガラス１は、第２偏光板２の上に設けられており、第２偏向板２の上面を覆って保護している。カバーガラス１の他に、所定の光学フィルム等が設けられていてもよい。カバーガラス１は、上面１０４を有する。

表示部２０内には、第１基板５と第２基板３との間、Ｚ方向の第１位置に、センサ電極部４が設けられている。第１基板５は、アレイ基板であり、ＴＦＴ素子等が形成されているガラス基板や樹脂基板等により構成される。第２基板３は、第１基板５に対向して配置される対向基板であり、カラーフィルタ等が形成されているガラス基板や樹脂基板等により構成される。第１偏向板６及び第２偏向板２は、それぞれ、光の偏向方向を制御する層である。表示部２０の実装構造については後述する。

センサ電極部４は、表示用の光を透過させる必要があるので、光透過性導電部材で構成される。センサ電極ＳＥは、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）等で構成される。

バックライト部８は、液晶表示機能を構成する要素であり、表示部２０に向けて光を照射する。バックライト部８は、例えば光源と、導光板を含む複数の光学フィルムと、それを覆うケースとで構成されている。導光板は、光源からの光をＸ−Ｙ平面の方向で導光して、Ｚ方向の上方へ出射する。バックライト部８からＺ方向で上方へ出射された光は、ギャップ部７を経由して、表示部２０へ入射される。表示部２０へ入射された光は、第１偏光板６では偏光方向が制御され、表示部２０内の液晶層では透過率が制御され、第２偏光板２で更に偏光方向が制御される。その制御された光が、画面１０２に対応する上面１０４から出射される。

ギャップ部７は、エアギャップ、言い換える中空層であり、弾性変形層を構成する要素である。表示部２０の下面１０５と、バックライト部８の上面１０６との間に、ギャップ部７を有する。ギャップ部７は、本実施の形態では、実質的に空気があるのみであり、表示部２０の弾性率に比べても十分に低い弾性率を有する。したがって、被検出物によって画面１０２が押圧されると、当該押圧に従って画面１０２がわずかに沈み込んで表示部２０が撓む（弾性変形する）こととなる。その撓み分だけ、ギャップ部７のＺ方向の間隔が狭められることとなる。別の観点で言うと、ギャップ部７は、表示部２０のＺ方向の弾性変形による距離変化を吸収することにより、ベース電極部９のＺ方向の位置を固定する。

なお、上記被検出物による押圧状態が解消されると、表示部２０は自らの弾性復帰力によって元の平板形状に復帰する。

ベース電極部９は、Ｚ方向において、センサ電極部４の第１位置に対する、第２側の第２位置に配置されている。ベース電極部９は、センサ電極ＳＥに対し、Ｚ方向で所定の距離で離間して、Ｘ−Ｙ平面では対向するように配置されている。ベース電極部９は、第２位置として、特に、バックライト部８の下面１０７に設けられている。ベース電極ＢＥは、例えば、バックライト部８のケースの下面１０７に、導電部材による層として形成されている。ベース電極ＢＥは、例えば導電性フィルムの貼り付けにより形成されてもよい。

実施の形態１では、ベース電極部９がバックライト部８の下にある。そのため、ベース電極部９は、バックライト部８からの光を透過させる光透過性を持つ必要は無く、ＩＴＯ等を使用する必要は無く、非光透過性導電部材を使用可能である。ベース電極ＢＥは、例えば、導電効率が高く低コストであるアルミニウム等の金属が使用可能である。ベース電極部９は、他にも、樹脂等の基材に導体をベタ層や所定パターン層として堆積させたもの等でもよい。

ベース電極ＢＥは、押圧検出の際には、Ｚ方向の第２位置が基準位置となる。即ち、押圧が無い状態で、センサ電極ＳＥの第１位置とベース電極ＢＥの第２位置との距離は、基準として一定である。表示部２０の画面１０２への押圧の際には、表示部２０がＺ方向で弾性変形するが、ベース電極ＢＥは殆ど弾性変形しない。あるいは、ベース電極部９が弾性変形する形態でもよいが、その場合、ベース電極部９には、表示部２０よりも十分に小さな弾性変形しか発生しない。押圧の際に、表示部２０はＸ−Ｙ平面で撓むが、ベース電極ＢＥはＸ−Ｙ平面で殆ど撓まず、Ｚ方向の第２位置が維持される。

即ち、画面１０２の押圧状態に対応してセンサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの間隔が変化するものとなる。具体的には、押圧部分の直下に位置するセンサ電極ＳＥは、ベース電極ＢＥに最も近付く（即ちこれらの間隔が最も狭くなる）こととなり、押圧部分から平面的に最も遠い位置にあるセンサ電極ＳＥは、ベース電極ＢＥに対する位置が殆ど変化せず、これらの間隔は押圧前との間で殆ど変化しない。

ベース電極部９は、上記Ｚ方向の第２位置を基準位置として維持することが望ましい。そのため、ベース電極ＢＥは、所定の剛性を持つ部材で構成されるか、もしくは、所定の剛性を持つ部材に接して形成される。実施の形態１では、ベース電極ＢＥは、バックライト部８の剛性を持つケースの下面１０７に接して形成されている。これによりベース電極部９は基準位置が維持される。

センサ電極部４の各センサ電極ＳＥは、接続線２０１を通じて、回路部と電気的に接続されている。ベース電極部９のベース電極ＢＥは、接続線２０２を通じて、回路部と電気的に接続されている。なお、要素間の電気的接続のための接続線の実装構成は、特に限定されない。接続線２０１及び接続線２０２は、例えば、基板配線層として構成されてもよいし、フレキシブル基板等で構成されてもよい。回路部は、例えば第１基板５等の基板面に実装されている。

［表示装置＿機能ブロック構成］
図３は、実施の形態１の表示装置の機能ブロック構成を示す。表示装置は、本体部１０の表示部２０に対し、回路部として、制御回路部１５１、走査線駆動回路部１２１、信号線駆動回路部１２２、センサ電極回路部１３１、ベース電極回路部１３２を有する。ＩＣチップ１５０に、制御回路部１５１が実装されている。ＩＣチップ１５０は、表示部２０の第１基板５の一部の面に実装されている。

制御回路部１５１、センサ電極回路部１３１、及びベース電極回路部１３２は、図１の回路部１１０に含まれている。制御回路部１５１には、走査線駆動回路部１２１、信号線駆動回路部１２２、センサ電極回路部１３１、及びベース電極回路部１３２の各回路部が、信号線を通じて電気的に接続されている。

表示部２０は、画面１０２に対応するＸ−Ｙ平面において、前述のセンサ電極ＳＥ及びベース電極ＢＥの他に、複数の走査線ＳＬ及び複数の信号線ＤＬ等が形成されている。複数の走査線ＳＬは、Ｘ方向に並行するように延在している。複数の信号線ＤＬは、Ｙ方向に並行するように延在している。複数の走査線ＳＬ及び複数の信号線ＤＬは、画面１０２の複数の画素の行列に対応させて設けられている。センサ電極ＳＥのサイズは、走査線ＳＬや信号線ＤＬの配置ピッチよりも大きい。

制御回路部１５１は、表示装置の全体を制御し、走査線駆動回路部１２１等の各回路部へ、制御信号等を与える。制御回路部１５１は、映像入力端子１６１や出力端子１６２を持つ。映像入力端子１６１は、画面１０２に映像を表示するための映像データを入力する端子である。出力端子１６２は、後述するタッチ検出情報や押圧検出情報を出力する端子である。制御回路部１５１は、映像入力端子１６１に入力された映像データに基づいて、制御信号等により、走査線駆動回路部１２１、信号線駆動回路部１２２、センサ電極回路部１３１等の各回路部を同期させて駆動制御する。これにより、制御回路部１５１は、液晶表示機能等を実現する。

走査線駆動回路部１２１は、制御信号に基づいて、表示の際に、表示部２０の複数の走査線ＳＬを駆動する。その際、走査線駆動回路部１２１は、複数の走査線ＳＬに、走査信号Ｖｓｌを与える。走査線駆動回路部１２１は、走査信号Ｖｓｌにより、複数の走査線ＳＬを時分割で順次に走査する。走査信号Ｖｓｌは、表示対象の画素行に対応した走査線ＳＬを選択するための電圧信号である。

信号線駆動回路部１２２は、制御信号に基づいて、表示の際に、表示部２０の複数の信号線ＤＬを駆動する。その際、信号線駆動回路部１２２は、複数の信号線ＤＬに、表示信号Ｖｄｌを与える。表示信号Ｖｄｌは、表示対象の画素の表示状態を制御するための信号であり、輝度に応じて液晶素子の透過率を制御するための信号である。

センサ電極回路部１３１は、後述の駆動回路及び検出回路を含んでいる。センサ電極回路部１３１は、制御信号に基づいて、表示、タッチ検出、及び押圧検出の際に、表示部２０のセンサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥを駆動し、かつ、複数のセンサ電極ＳＥから信号を検出する回路部である。複数のセンサ電極ＳＥは、接続線２０１を通じて、センサ電極回路部１３１に接続されている。

センサ電極回路部１３１は、表示の際には、表示対象の画素に関係付けられたセンサ電極ＳＥに、共通電圧信号Ｖｃを印加する。センサ電極部４を表示用の共通電極として使用する際には、複数のセンサ電極ＳＥに共通電圧信号Ｖｃが印加される。なお、変形例として、表示部２０において、センサ電極部４とは別に共通電極部が設けられる形態でもよく、その場合、センサ電極回路部１３１とは別に、その共通電極部を駆動するための共通電極駆動回路部が設けられる。

センサ電極回路部１３１は、タッチ検出の際には、タッチ検出のための駆動信号をセンサ電極部４に印加し、かつ、センサ電極ＳＥからタッチ検出のための検出信号を検出する。センサ電極回路部１３１は、タッチ検出のための検出回路を含んでいる。その検出回路は、検出信号に基づいてタッチ有無及びタッチ位置座標等を検出し、それらを含むタッチ検出信号３０１を、制御回路部１５１へ出力する。

センサ電極回路部１３１は、押圧検出の際には、センサ電極部４のセンサ電極ＳＥから、押圧検出のための検出信号を検出する。センサ電極回路部１３１は、押圧検出のための検出回路を含んでいる。その検出回路は、その検出信号に基づいて圧力量等を計算し、それを含む押圧検出信号３０２を、制御回路部１５１へ出力する。

ベース電極回路部１３２は、後述の駆動回路を含んでいる。ベース電極回路部１３２は、制御信号に基づいて、タッチ検出、及び押圧検出の際に、表示部２０のベース電極部９のベース電極ＢＥを駆動する。ベース電極ＢＥは、接続線２０２を通じて、ベース電極回路部１３２に接続されている。ベース電極回路部１３２は、タッチ検出の際には、ベース電極ＢＥに、後述の保護信号である駆動信号を与える。ベース電極回路部１３２は、押圧検出の際には、ベース電極ＢＥに、押圧検出のための駆動信号を与える。

制御回路部１５１は、センサ電極回路部１３１からのタッチ検出信号３０１や押圧検出信号３０２を入力し、内部で処理し、それに基づいて、各回路部へ制御信号を与える。また、制御回路部１５１は、タッチ検出信号３０１や押圧検出信号３０２に基づいて、出力端子１６２から、タッチ検出情報や押圧検出情報を出力することもできる。表示装置は、タッチ検出情報や押圧検出情報を、図示しない入出力インタフェース部を通じて、表示装置の外部へ出力してもよい。

なお、ＩＣチップ１５０には、制御回路部１５１だけでなく、センサ電極回路部１３１等の他の回路部が統合されて実装されてもよい。また、複数のＩＣチップを設けて、各ＩＣチップに分けて複数の回路部が実装されて、ＩＣチップ間で連携する形態でもよい。フレキシブル基板にＩＣチップが実装されていてもよい。

変形例として、制御回路部１５１内に、センサ電極回路部１３１の一部の機能が実装されていてもよい。例えば、センサ電極回路部１３１は、センサ電極部４から、検出信号として、容量変化を表す電圧信号を検出し、その検出信号を、そのままのデータとして、制御回路部１３１へ出力する。制御回路部１３１は、入力された検出信号に基づいて、タッチ検出や押圧検出の信号処理を行い、タッチ検出信号３０１や押圧検出信号３０２を得る。また、後述するが、表示装置に接続される外部装置のプロセッサにおいて、タッチ検出や押圧検出の信号処理を行う変形例も可能である。

［画素］
図４は、画面１０２の画素４００の構成を等価回路で示す。画面１０２に対応するＸ−Ｙ平面において、複数の走査線ＳＬと複数の信号線ＤＬとが交差している。それぞれの交差の領域に対応させて、画素４００が設けられている。画素４００毎に、ＴＦＴ素子４０１や画素電極４０２が設けられている。画面１０２で複数の画素４００が行列状に配置されている。画素４００は、例えば赤、緑、青の三色に分けられたサブ画素に相当する。

ＴＦＴ素子４０１は、画素４００の表示状態を制御するためのスイッチング素子であり、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として例えばｎチャネル型のＭＯＳ等で構成される。ＴＦＴ素子４０１のゲート端子は走査線ＳＬに接続されており、例えばソース端子は信号線ＤＬに接続されており、ドレイン端子は画素電極４０２に接続されている。画素電極４０２には、容量素子４０３及び液晶素子４０４の一方端が接続されている。容量素子４０３及び液晶素子４０４の他方端は、共通電極部としてのセンサ電極部４に共通に接続されている。

走査線ＳＬは、ゲート線であり、画素４００のＴＦＴ素子４０１のゲート端子に、走査信号Ｖｓｌを供給する。信号線ＤＬは、ソース線であり、画素４００のＴＦＴ素子４０１のソース端子に、表示信号Ｖｄｌを供給する。表示信号Ｖｄｌは、ＴＦＴ素子４０１を通じて画素電極４０２に電圧を印加するための電圧信号である。

画素４００毎に画素電極４０２が設けられている。画素電極４０２の形状等は限定されない。容量素子４０３は、画素電極４０２と共通電極との間に構成され、液晶表示に関する保持容量を構成する。液晶素子４０３は、表示部２０内の液晶層により構成される。

ＴＦＴ素子４０１は、ゲート端子に入力される走査信号Ｖｓｌのオン状態に応じて、ソース端子に入力される表示信号Ｖｄｌに応じた電圧を、ドレイン端子から画素電極４０２に印加する。画素電極４０３に印加された電圧に応じて、液晶素子４０４の透過率が制御される。

［表示部＿実装構造例］
図５は、表示部２０の実装構造例の断面を示す。図５の断面は、図１のＡ−Ａ線に対応するＸ−Ｚ平面での断面を模式的に示す。図５では、横電界モードを持つ表示部２０の場合を示すが、横電界モードに限らず適用可能である。Ｚ方向で下から順に、以下の構成を有する。

第１偏光板６の上に、第１基板５のうちのガラス基板５０１を有する。ガラス基板５０１の上には、ＴＦＴ素子４０１を含むＴＦＴ層５０２が形成されている。ＴＦＴ層５０２では、まず、Ｙ方向に延在する複数の信号線ＤＬ及びそれを覆う絶縁膜が形成されている。信号線ＤＬの層の上には、Ｘ方向に延在する複数の走査線ＳＬ及びそれを覆う絶縁膜が形成されている。ＴＦＴ素子４０１については図示を省略する。

ＴＦＴ層５０２の上に、センサ電極部４の層が形成されている。センサ電極部４の層として、複数のセンサ電極ＳＥ、及びそれを覆う絶縁膜が形成されている。また、その絶縁膜には、センサ電極ＳＥ毎にコンタクトホール５２２が設けられている。コンタクトホール５２２内には、センサ電極ＳＥと接続線層５０８の接続線５２１とを接続する導電部材が形成されている。なお、この例では、Ｘ方向で、１つのセンサ電極ＳＥに対し、概略４個の画素電極４０２が配置されているが、これに限られない。

センサ電極部４の層の上には、接続線層５０８が形成されている。接続線層５０８では、複数の接続線５２１及びそれを覆う絶縁膜が形成されている。接続線５２１は、センサ電極ＳＥとセンサ電極回路部１３１とを電気的に接続する配線であり、表示部２０内に形成されている部分である。接続線５２１は、例えば、金属で構成され、Ｙ方向に延在しており、画素境界の位置に配置されている。接続線層５０８の上には、第２基板３のうちの画素電極層５０３が形成されている。画素電極層５０３では、複数の画素電極４０２、及びそれらを覆う絶縁膜が形成されている。

画素電極層５０３の上には、液晶層５０４が形成されている。液晶層５０４では、第１配向膜と第２配向膜との間に液晶分子が封止されている。液晶層５０４の上には、カラーフィルタ層５０５が形成されている。カラーフィルタ層５０５では、画素配列に対応させて、各色の層が、所定の順序で配置されている。カラーフィルタ層５０５の上には、遮光層５０６が形成されている。遮光層５０６は、例えば画素境界を覆い隠して黒色にするための層である。遮光層５０６の上には、ガラス基板５０７が配置されている。ガラス基板５０７の上には、第２偏光板２が配置されている。

［分離機能］
センサ電極部４は、以下のような分離機能、言い換えると保護機能を有する。センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥは、図１及び図２のように、Ｚ方向の第１位置のＸ−Ｙ平面において、短い隙間で行列状に設けられている。Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれで隣り合うセンサ電極ＳＥ間の隙間の距離は、画面１０２の画素または画素電極４０２における幅または当該画素の配置ピッチの距離以下である。画素は、図４の画素４００であり、走査線ＳＬと信号線ＤＬとで区画されている領域を指す。センサ電極ＳＥの隙間の距離は例えば数μｍ〜十数μｍである。図５で、Ｘ方向におけるセンサ電極ＳＥ間の隙間の距離５１１を示す。また、Ｘ方向における画素電極４０３の配置ピッチの距離５１２を示す。センサ電極ＳＥ間の隙間の距離５１１は、画素電極４０３の配置ピッチの距離５１２よりも小さい。これにより、センサ電極部４は、分離機能を果たす。

センサ電極ＳＥ間の隙間は画素の大きさに比べて小さい。これにより、Ｚ方向においてセンサ電極ＳＥの隙間を通じて電界が漏れ出る度合いは十分に小さい。これにより、センサ電極部４は、Ｚ方向において、第１位置に対する第１側と第２側とで、電界及び容量の影響を分離する分離機能を果たす。分離機能により、図２の第１側にある第２容量Ｃ２と、第２側にある第１容量Ｃ１との相互影響が抑制される。例えば、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの間で発生する電界については、センサ電極部４の第１位置よりも第１側に出る度合いが十分に小さく抑えられる。そのため、押圧検出の際にセンサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの間で発生する電界の第１側への漏れ出しは十分に抑制され、タッチ検出の際にセンサ電極ＳＥで発生する電界が第２側へ漏れ出すことも十分に抑制される。この結果、押圧検出の際に第１容量Ｃ１が第２容量Ｃ２に影響を受けて変化することや、タッチ検出の際に第２容量Ｃ２が第１容量Ｃ１に影響を受けて変化すること等が抑制される。これにより、検出信号における指信号と力信号との分離が容易になる。あるいは、検出信号において、指信号と力信号とをそれぞれ別々に取り出すことができる。

［センサ電極回路部］
図６は、主にセンサ電極回路部１３１の構成を示す。センサ電極回路部１３１は、センサ電極部４に対する検出回路及び駆動回路を含んでいる。検出回路は、マルチプレクサＭＵＸ、及び複数の検出器ＤＥＴを含んでいる。複数の検出器ＤＥＴとして、検出器ＤＥＴ１，ＤＥＴ２，……，ＤＥＴ（ｚ＋１）を有する。複数の検出器ＤＥＴの数を（ｚ＋１）とする。図６は、検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）を、センサ電極ＳＥの列の数（ｎ＋１）と同じにした場合（ｚ＝ｎ）の回路構成を示す。検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）は、これに限らず適用可能である。

複数のセンサ電極ＳＥにおける各センサ電極ＳＥは、図５の接続線５２１、及び接続線６１０を通じて、マルチプレクサＭＵＸと電気的に接続されている。接続線６１０は、接続線５２１から連続的に延在して表示部２０の外へ引き出されている部分であり、図２の接続線２０１の一部に相当する。マルチプレクサＭＵＸは、複数のセンサ電極ＳＥから、１回の検出対象とするセンサ電極ＳＥを選択可能とする回路である。マルチプレクサＭＵＸは、接続線６１０を通じて、複数のセンサ電極ＳＥからの信号を入力する。マルチプレクサＭＵＸは、それらの信号から、制御信号６０１に従って信号を選択し、選択した信号を、複数の検出器ＤＥＴへ出力する。図６の例では、センサ電極ＳＥの列毎にブロックとして（ｍ＋１）個のセンサ電極ＳＥが、マルチプレクサＭＵＸ内の回路６００に接続されている。マルチプレクサＭＵＸ内に複数の回路６００を含む。回路６００は、列毎の（ｍ＋１）個のセンサ電極ＳＥからの信号から、１つのセンサ電極ＳＥの信号を選択し、選択した信号を、その回路６００に接続されている１つの検出器ＤＥＴへ出力する。

図６の検出回路では、１回のタイミングで、センサ電極部４の行毎のブロックとして（ｎ＋１）個のセンサ電極ＳＥからの信号を、（ｚ＋１）個の検出器ＤＥＴで検出可能である。更に、この検出回路では、センサ電極ＳＥの行毎に順次に、即ち（ｍ＋１）回のタイミングに分けて検出することにより、センサ電極部４の全ての検出電極ＳＥから検出可能である。

検出器ＤＥＴは、センサ電極ＳＥからの信号である、後述の放電時検出信号Ｖ１２あるいはセンサ検出信号Ｖ２２を入力し、検出信号Ｖdetを出力する。検出信号Ｖdetは、センサ電極ＳＥに係わる容量値を表す電圧信号である。検出回路は、検出信号Ｖdetに基づいて、タッチ検出や押圧検出を行う。

ベース電極回路部１３２は、ベース電極ＢＥに、後述の保護信号Ｖ１３あるいはセンサ駆動信号Ｖ２１を印加する。

［検出器］
図７は、図６の検出器ＤＥＴの構成を示す。検出器ＤＥＴは、積分器７０１、容量素子７０２、参照電圧信号端子７０３、スイッチ７０４を有する。積分器７０１は、オペアンプで構成される。積分器７０１は、負入力端子、正入力端子、出力端子を有する。負入力端子は、接続線６１０を通じてセンサ電極ＳＥと接続されている。負入力端子には、センサ電極ＳＥからの電流に基づいた電圧信号が入力される。入力される電圧信号は、タッチ検出時の放電時検出信号Ｖ１２や、押圧検出時のセンサ検出信号Ｖ２２がある。また、負入力端子からは、センサ電極ＳＥへの電圧信号が出力される。出力される電圧信号は、タッチ検出時の充電時駆動信号Ｖ１１等がある。積分器７０１の出力端子は、信号線を通じて検出回路内の他の回路と接続されており、検出信号Ｖdetを出力する。検出信号Ｖdetは、タッチ検出時の検出信号Ｖdet1や、押圧検出時の検出信号Ｖdet2がある。

容量素子７０２は、フィードバック容量を構成する素子であり、積分器７０１の負入力端子と出力端子との間に接続されている。また、スイッチ７０４が、容量素子７０２と並列で、積分器７０１の負入力端子と出力端子との間に接続されている。スイッチ７０４は、制御端子に入力される制御信号に基づいて、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。スイッチ７０４のオン状態では、積分器７０１の負入力端子と出力端子との間が短絡される。

参照電圧信号端子７０３は、積分器７０２の正入力端子と接続されている。参照電圧信号端子７０３には、参照電圧信号として、タッチ検出時の駆動電圧信号Ｖabsや、押圧検出時の基準電圧信号Ｖrefが入力される。検出器ＤＥＴは、積分器７０１の参照電圧信号として駆動電圧信号Ｖabsまたは基準電圧信号Ｖrefが切り替えられて入力される。駆動電圧信号Ｖabsは、周期的信号である。基準電圧信号Ｖrefは、一定の基準電位を持つ電圧信号である。

この積分器７０１は、正入力端子と負入力端子とが仮想的短絡されている。センサ電極ＳＥを検出器ＤＥＴに電気的に接続する場合には、スイッチ７０４がオフ状態にされ、接続しない場合には、オン状態にされる。積分器７０１の正入力端子に駆動電圧信号Ｖabsが入力された場合、仮想的短絡を通じて、負入力端子に接続されているセンサ電極ＳＥに、駆動電圧信号Ｖabsに基づいた電圧信号が印加される。これにより、検出器ＤＥＴを通じて、センサ電極ＳＥに、充電時駆動信号Ｖ１１等を印加することができる。

センサ電極ＳＥには第２容量Ｃ２が存在するので、センサ電極ＳＥに印加された充電時駆動信号Ｖ１１に対して、差分電圧が発生する。差分電圧に対応する電流が、検出器ＤＥＴの積分器７０１の負入力端子へと流れる。即ち、センサ電極ＳＥへの充電時駆動信号Ｖ１１の印加に伴い、センサ電極ＳＥからは放電時検出信号Ｖ１２が検出器ＤＥＴに入力される。検出器ＤＥＴの積分器７０１は、その放電時検出信号Ｖ１２の電流を電圧に変換して、検出信号Ｖdetとして検出する。

［検出回路＿機能ブロック構成］
図８は、センサ電極回路部１３１のうちの検出回路の機能ブロック構成を示す。この検出回路は、検出制御部８００、スイッチ部８０１、検出器ＤＥＴ、増幅器８０２、ＡＤ変換器８０３、スイッチ部８０４、タッチ検出信号処理部８１１、押圧検出信号処理部８１２、タッチ検出信号出力端子８２１、押圧検出信号出力端子８２２を有する。

検出制御部８００は、制御回路部１５１からの制御信号に基づいて、検出回路内のスイッチ部８０１等の各部を制御することにより、タッチ検出及び押圧検出を時分割で制御する。検出制御部８００は、後述のタッチ検出期間Ｔ１の時にはスイッチ部８０４を第１状態としてタッチ検出信号処理部８１１へ切り替え、押圧検出期間Ｔ２の時にはスイッチ部８０４を第２状態として押圧検出信号処理部８１２へ切り替えるように制御する。

スイッチ部８０１は、センサ電極ＳＥからの電圧信号を入力し、オン状態の場合には、検出器ＤＥＴへ出力し、オフ状態の場合には出力しない。検出器ＤＥＴは、センサ電極ＳＥからの電圧信号を入力し、検出信号Ｖdetを出力する。増幅器８０２は、検出信号Ｖdetを増幅する。増幅器８０２は、帯域フィルタ等を備えていてもよい。ＡＤ変換器８０３は、アナログデジタル変換器であり、増幅器８０２からのアナログ電圧信号をデジタル値に変換し、デジタル信号である検出信号として出力する。

スイッチ部８０４は、ＡＤ変換器８０３からの検出信号を入力し、その検出信号の出力先を、検出制御部８００からの制御信号に基づいて切り替える。スイッチ部８０４は、第１状態の場合には、検出信号Ｖdet1に相当する信号を、タッチ検出信号処理部８１１へ出力し、第２状態の場合には、検出信号Ｖdet2に相当する信号を、押圧検出信号処理部８１２へ出力する。

タッチ検出信号処理部８１１は、タッチ検出のための信号処理を行う。タッチ検出信号処理部８１１は、検出信号に基づいて、センサ電極ＳＥに係わる容量差分値に対応する電圧差分値、言い換えると前述の指信号を検出する。タッチ検出信号処理部８１１は、電圧差分値に基づいて、タッチ有無等を判断し、画面１０２内のタッチ位置座標等を計算する。タッチ検出信号処理部８１１は、それらの情報を含むタッチ検出信号３０１を、タッチ検出信号出力端子８２１から制御回路部１５１へ出力する。

押圧検出信号処理部８１２は、押圧検出のための信号処理を行う。押圧検出信号処理部８１２は、検出信号に基づいて、センサ電極ＳＥに係わる容量差分値に対応する電圧差分値、言い換えると前述の力信号を検出する。押圧検出信号処理部８１２は、電圧差分値に基づいて、画面１０２の押圧の圧力量等を計算する。押圧検出信号処理部８１２は、その情報を含む押圧検出信号３０２を、押圧検出信号出力端子８２２から制御回路部１５１へ出力する。

この検出回路の構成では、検出器ＤＥＴや増幅器８０２等の要素を、タッチ検出と押圧検出とで共用している。これに限らず、タッチ検出用の検出回路と、押圧検出用の検出回路とを分けて並列で設けた形態としてもよい。

また、タッチ検出信号処理部８１１で得たタッチ検出情報を、押圧検出信号処理部８１２へ与えて、押圧検出処理に利用してもよい。また、押圧検出信号処理部８１２で得た押圧検出情報を、タッチ検出信号処理部８１１へ与えて、タッチ検出処理に利用してもよい。利用例としては、タッチ位置座標を圧力量の計算の際に利用することが挙げられる。

図２７は、実施の形態１の変形例の表示装置を含むシステムの機能ブロック構成を示す。この変形例では、表示装置に接続される外部装置のプロセッサ１７０に、図８のタッチ検出信号処理部８１１及び押圧検出信号処理部８１２に相当する処理部である、タッチ検出信号処理部１８１及び押圧検出信号処理部１８２を有する。変形例の表示装置のセンサ電極回路部１３１は、検出回路として、図８のＡＤ変換器８０３までの要素を含んでいる。このセンサ電極回路部１３１は、複数の検出器ＤＥＴを含む部分である検出部１３１１と、図８の増幅器８０２やＡＤ変換器８０３を含む部分であるＡＤ変換部１３１２と、を有する。即ち、変形例の表示装置は、タッチ検出及び押圧検出の機能として、ＡＤ変換後のデジタルの検出信号を出力する機能を有している。

センサ電極回路部１３１は、センサ電極部４のセンサ電極ＳＥから、検出部１３１１により検出信号Ｖdetを検出し、検出信号ＶdetをＡＤ変換部１３１２によりデジタルの検出信号とし、そのままのデータとして出力する。その検出信号は、ＩＣチップ１５０の入出力インタフェース部１５２を通じて、データ１３１３として外部へ出力される。データ１３１３には、タッチ検出用の検出信号Ｖdet1、及び押圧検出用の検出信号Ｖdet2が、時分割の所定の順序で含まれている。なお、データ１３１３には、検出信号Ｖdet1と検出信号Ｖdet2とを識別する情報等を含めるようにしてもよい。表示装置の入出力インタフェース部１５２に対し、通信線を通じて、外部装置の入出力インタフェース部１７２が接続されており、相互に通信可能となっている。外部へ出力されたデータ１３１３は、入出力インタフェース部１７２を通じて外部装置に入力され、プロセッサ１７０に渡される。

外部装置のプロセッサ１７０は、入力された検出信号のデータ１３１３を用いて、時分割でタッチ検出や押圧検出の信号処理を行う。即ち、プロセッサ１７０内のタッチ検出信号処理部１８１は、検出信号Ｖdet1を用いてタッチ検出信号処理を行い、タッチ検出信号１８３を得る。プロセッサ１７０内の押圧検出信号処理部１８２は、検出信号Ｖdet2を用いて押圧検出信号処理を行い、押圧検出信号１８４を得る。プロセッサ１７０は、タッチ検出信号１８３や押圧検出信号１８４を用いて、所定の制御を行うことができる。また、プロセッサ１７０がタッチ検出信号１８３や押圧検出信号１８４を、入出力インタフェース部１７２を通じて表示装置の制御回路部１５１へ送信する形態としてもよい。制御回路部１５１は、そのタッチ検出信号１８３や押圧検出信号１８４を用いて、所定の制御を行うことができる。

また、変形例として、表示装置内にタッチ検出信号処理部８１１を備え、外部装置内に押圧検出信号処理部１８２を備える形態でもよい。外部装置内にタッチ検出信号処理部１８１を備え、表示装置内に押圧検出信号処理部８１２を備える形態でもよい。

［回路部＿詳細］
図９は、回路部のセンサ電極回路部１３１及びベース電極回路部１３２の詳細構成を示す。図９では、タッチ検出及び押圧検出に関する、駆動回路９１０及び検出回路９２０を含む回路構成を示す。駆動回路９１０は、駆動電圧信号回路部９１１、基準電圧信号回路部９１２、センサ駆動信号回路部９１３、共通電圧信号回路部９１４、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１４を含む。検出回路９２０は、複数の検出器ＤＥＴ、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４、タッチ検出回路部９２１、押圧検出回路部９２２を含む。図９の回路は、その他、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、各要素間を接続する信号線等を含む。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４，ＳＷ１１〜ＳＷ１４は、それぞれ、制御端子に入力される制御信号に基づいて、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。

本体部１０のセンサ電極部４のセンサ電極ＳＥには、接続線６１０を含む接続線２０１を通じて、駆動回路９１０及び検出回路９２０が電気的に接続されている。ベース電極部９のベース電極ＢＥには、接続線２０２を通じて、駆動回路９１０及び検出回路９２０が電気的に接続されている。センサ電極ＳＥは、スイッチＳＷ１を介して、検出器ＤＥＴの入力と接続されている。センサ電極ＳＥは、スイッチＳＷ１４を介して、共通電圧信号回路部９１４と接続されている。ベース電極ＢＥは、スイッチＳＷ２を介して、検出器ＤＥＴの入力と接続されている。ベース電極ＢＥは、スイッチＳＷ１３を介して、センサ駆動信号回路部９１３と接続されている。

検出器ＤＥＴの出力は、スイッチＳＷ３を介してタッチ検出回路部９２１と接続され、スイッチＳＷ４を介して押圧検出回路部９２２と接続されている。検出器ＤＥＴの積分器７０１の参照電圧信号端子７０３は、スイッチＳＷ１１を介して駆動電圧信号回路部９１１と接続され、スイッチＳＷ１２を介して基準電圧信号回路部９１２と接続されている。

駆動電圧信号回路部９１１は、電源電圧に基づいて、駆動電圧信号Ｖabsを発生する。駆動電圧信号Ｖabsは、スイッチＳＷ１１のオン状態で、検出器ＤＥＴの積分器７０１の参照電圧信号端子７０３を通じて、積分器７０１の正入力端子に入力される。駆動電圧信号Ｖabsは、タッチ検出の際の充電時駆動信号Ｖ１１及び保護信号Ｖ１３を生成するための電圧信号である。駆動電圧信号Ｖabsの周波数は例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚである。

基準電圧信号回路部９１２は、電源電圧に基づいて、基準電圧信号Ｖrefを発生する。基準電圧信号Ｖrefは、スイッチＳＷ１２のオン状態で、検出器ＤＥＴの積分器７０１の参照電圧信号端子７０３を通じて、積分器７０１の正入力端子に入力される。基準電圧信号Ｖrefは、押圧検出の際の基準電圧となる信号である。

センサ駆動信号回路部９１３は、電源電圧に基づいて、センサ駆動信号Ｖ２１を発生する。センサ駆動信号Ｖ２１は、押圧検出の際の駆動信号となる周期的信号である。センサ駆動信号Ｖ２１は、スイッチＳＷ１３のオン状態で、ベース電極ＢＥに供給される。

共通電圧信号回路部９１４は、電源電圧に基づいて、表示用の共通電圧信号Ｖｃを発生する。共通電圧信号Ｖｃは、スイッチＳＷ１４のオン状態で、センサ電極部４のセンサ電極ＳＥに印加される。

検出器ＤＥＴは、タッチ検出の際には、センサ電極ＳＥから、放電時検出信号Ｖ１２を入力し、検出信号Ｖdetとして出力する。検出器ＤＥＴは、押圧検出の際には、センサ電極ＳＥから、センサ検出信号Ｖ２２を入力し、検出信号Ｖdetとして出力する。検出器ＤＥＴからの検出信号Ｖdetは、スイッチＳＷ３のオン状態で、検出信号Ｖdet1として、タッチ検出回路部９２１に入力され、スイッチＳＷ４のオン状態で、検出信号Ｖdet2として、押圧検出回路部９２２に入力される。

タッチ検出回路部９２１は、図８のタッチ検出信号処理部８１１と同様の機能を持つ回路部である。タッチ検出回路部９２１は、検出信号Ｖdet1に基づいて、タッチ検出に関する処理を行い、その結果であるタッチ検出信号３０１を出力する。押圧検出回路部９２２は、図８の押圧検出信号処理部８１２と同様の機能を持つ回路部である。押圧検出回路部９２２は、検出信号Ｖdet2に基づいて、押圧検出に関する処理を行い、その結果である押圧検出信号３０２を出力する。

図９の回路構成では、駆動電圧信号Ｖabsに基づいて、検出器ＤＥＴを通じて、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥに、同じ位相を持つ同じ波形を、充電時駆動信号Ｖ１１及び保護信号Ｖ１３として分岐させて同時に印加する。

回路構成は、これに限らず適用可能であり、変形例として、以下の回路構成でもよい。変形例では、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとで、別の駆動回路部を設け、それぞれの駆動信号を並列で印加する。一方の駆動回路部から、検出器ＤＥＴを介さずに、充電時駆動信号Ｖ１１をセンサ電極ＳＥに印加し、他方の駆動回路部から、検出器ＤＥＴを介さずに、保護信号Ｖ１３を、ベース電極ＢＥに印加する。充電時駆動信号Ｖ１１と保護信号Ｖ１３は、同じ位相を持つ異なる波形でもよい。検出器ＤＥＴの積分器７０１の参照電圧信号としては、基準電圧信号Ｖrefを入力する。

［表示方法］
実施の形態１の表示方法は、表示装置の画面１０２に対する物（被検出物）の押圧状態に関する押圧検出、及びタッチ状態に関するタッチ検出を行う方法である。実施の形態１の表示方法は、時分割の期間として、タッチ検出を行うタッチ検出期間Ｔ１と、押圧検出を行う押圧検出期間Ｔ２と、を有する。実施の形態１の表示方法は、回路部により本体部１０のセンサ電極部４及びベース電極部９等を制御するステップとして、以下のような第１ステップ、第２ステップを有する方法である。

第１ステップでは、回路部が、押圧検出期間Ｔ２において、ベース電極部９にセンサ駆動信号Ｖ２１を供給し、第１容量Ｃ１を通じて、センサ電極部４からセンサ検出信号Ｖ２２を受信する。そして、回路部が、センサ検出信号Ｖ２２に基づいて、第１容量Ｃ１の容量変化を検出し、第１容量Ｃ１の容量変化に基づいて、押圧状態に応じた圧力量を計算し、圧力量を含む押圧検出信号３０２を出力する。

第２ステップでは、回路部が、タッチ検出期間Ｔ１において、センサ電極部４に充電時駆動信号Ｖ１１を印加し、かつ、センサ電極部４から放電時検出信号Ｖ１２を検出する。そして、回路部が、放電時検出信号Ｖ１２に基づいて、第２容量Ｃ２の容量変化を検出し、第２容量Ｃ２の容量変化に基づいて、タッチ状態に応じたタッチ有無及びタッチ位置座標を計算し、タッチ有無及びタッチ位置座標を含むタッチ検出信号３０１を出力する。また、第２ステップでは、回路部が、ベース電極部９に、保護信号Ｖ１３を印加する。

実施の形態１の表示装置及び表示方法では、タッチ検出と押圧検出とにおいて、時分割で異なる駆動及び検出を行う。即ち、表示装置は、タッチ検出期間Ｔ１では、センサ電極部４を用いて、自己容量方式でタッチ検出を行い、押圧検出期間Ｔ２では、センサ電極部４とベース電極部９を用いて、相互容量方式で押圧検出を行う。

タッチ検出期間Ｔ１における自己容量方式のタッチ検出では、回路部は、センサ電極ＳＥから、主に指（被検出物）とセンサ電極ＳＥとの間に形成される第２容量Ｃ２に関する容量変化を直接検出する。タッチ検出期間Ｔ１では、検出信号の中において、第２容量Ｃ２に対応した指信号の成分が主となり、第１容量Ｃ１に対応した力信号の成分が抑制される。

押圧検出期間Ｔ２における相互容量方式の押圧検出では、回路部は、ベース電極ＢＥを送信電極として用い、センサ電極ＳＥを受信電極として用い、主にベース電極ＢＥとセンサ電極ＳＥとの間の第１容量Ｃ１の容量変化を検出する。回路部は、押圧による表示部２０の弾性変形による距離変化、及び第２容量Ｃ２の変化を、電圧信号として検出する。押圧検出期間Ｔ２では、検出信号の中において、第１容量Ｃ１に対応した力信号の成分が主となり、第２容量Ｃ２に対応した指信号の成分が抑制される。

［タイミング図］
図１０は、実施の形態１の表示装置及び表示方法に関するタイミング図として、表示フレーム期間ＴＦの構成を示す。表示フレーム期間ＴＦは、映像の１フレームを表示するための期間であり、大別して、タッチ検出期間Ｔ１と、押圧検出期間Ｔ２との２つの期間に時分割されている。図１０で、信号として、上から順に、時分割制御信号ＴＳＨＤ、ベース電極駆動信号１００１、センサ電極信号１００２、センサ電極検出信号１００３を示す。

タッチ検出期間Ｔ１及び押圧検出期間Ｔ２は、時分割制御信号ＴＳＨＤに基づいて、更に、検出期間Ｔ３と表示期間Ｔ４との２つの期間に時分割されている。検出期間Ｔ３での検出と、表示期間Ｔ４での表示とが交互に繰り返し行われる。タッチ検出期間Ｔ１内及び押圧検出期間Ｔ２内には、それぞれ、複数の検出期間Ｔ３と複数の表示期間Ｔ４とを有し、検出期間Ｔ３と表示期間Ｔ４とを交互に有する。表示期間Ｔ４の詳細については省略する。表示期間Ｔ４では、前述の走査線ＳＬに走査信号Ｖｓｌが印加され、信号線ＤＬに表示信号Ｖｄｌが印加され、センサ電極部４に共通電圧信号Ｖｃが印加される。

まず、タッチ検出期間Ｔ１の検出期間Ｔ３では、センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥに、充電時駆動信号Ｖ１１が印加される。図１０では、図１のセンサ電極部４の行列における各センサ電極ＳＥを、Ｓｙｘとして示す。ｙはＹ方向に並ぶ複数の行を表し、１から（ｍ＋１）までがある。ｘはＸ方向に並ぶ複数の列を表し、１から（ｎ＋１）までがある。図１０では、図６の検出回路の構成と対応して、センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥを、複数回のタイミングに分けて、特にセンサ電極ＳＥの行毎に、順次に検出する例を示している。ｘについては検出器ＤＥＴ毎に個別に接続されている列を表し、ｙが１から（ｍ＋１）まで順次に選択されることを表す。順次検出の回数は、センサ電極ＳＥの行の数（ｍ＋１）と対応しており、順次検出の期間ｔ１〜ｔ（ｍ＋１）を有する。

実施の形態１では、センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥのうち、列毎のセンサ電極ＳＥによりブロックが構成されている。複数の検出器ＤＥＴは、複数のブロックに対応させて設けられている。各検出器ＤＥＴは、各々のブロックに接続可能とされている。各検出器ＤＥＴは、接続されたブロックの複数のセンサ電極ＳＥから、センサ電極ＳＥ毎に検出信号を順次に検出する。

図１０の例では、まず、最初のタイミングの期間ｔ１では、第１行であるｙ＝１に対応する複数のセンサ電極｛Ｓ１ｘ｝について、複数の検出器ＤＥＴで１回にまとめて検出する。センサ電極｛Ｓ１ｘ｝は、センサ電極Ｓ１１，Ｓ１２，……，Ｓ１（ｎ＋１）を表す。次のタイミングの期間ｔ２では、第２行であるｙ＝２に対応する複数のセンサ電極｛Ｓ２ｘ｝について検出される。同様にして、最後のタイミングの期間ｔ（ｍ＋１）では、第（ｍ＋１）行に対応するセンサ電極｛Ｓ（ｍ＋１）ｘ｝について検出される。

また、タッチ検出期間Ｔ１の検出期間Ｔ３では、ベース電極ＢＥに、保護信号Ｖ１３が印加される。保護信号Ｖ１３は、充電時駆動信号Ｖ１１の位相と同じ位相を持つ周期的信号である。

タッチ検出期間Ｔ１の検出期間Ｔ３では、検出器ＤＥＴは、センサ電極ＳＥからの放電時検出信号Ｖ１２に基づいて検出信号Ｖdet1を検出する。放電時検出信号Ｖ１２は、充電時駆動信号Ｖ１１に対応した周期的信号である。

次に、押圧検出期間Ｔ２の検出期間Ｔ３では、ベース電極ＢＥに、センサ駆動信号Ｖ２１が供給される。このセンサ駆動信号Ｖ２１は、グランド電位のような固定電位を持つ信号ではなく、周期的信号を用いる。このセンサ駆動信号Ｖ２１は、タッチ検出期間Ｔ１の充電時駆動信号Ｖ１１とは異なる電圧レベルを持つ信号である。

かかるセンサ駆動信号Ｖ２１が入力されることにより、ベース電極ＢＥは、全面に亘って周期的信号によって電界が振られた状態となる。即ち、ベース電極ＢＥは、検出器ＤＥＴに接続されることによって検出対象として選択されているセンサ電極ＳＥと対向することとなる領域については勿論、検出対象として選択されていないセンサ電極ＳＥと対向する領域についても、同じように周期的信号によって振られることとなる。

ベース電極ＢＥに印加されたセンサ駆動信号Ｖ２１は、第１容量Ｃ１を介してセンサ電極ＳＥに伝達される。そして、センサ電極ＳＥから、センサ検出信号Ｖ２２として出力される。センサ検出信号Ｖ２２は、センサ駆動信号Ｖ２１に対応した周期的信号である。検出器ＤＥＴは、センサ検出信号Ｖ２２に基づいて検出信号Ｖdet2を検出する。波形１００４は、センサ検出信号Ｖ２２に対応する波形を示す。図１０では、押圧検出期間Ｔ２でもタッチ検出期間Ｔ１と同様に順次検出が行われ、（ｍ＋１）個の期間ｔ１〜ｔ（ｍ＋１）に分けて、検出信号Ｖdet2が得られる。

上記のような時分割方式により、検出信号から指信号を検出したい場合には力信号の影響を抑制することができると共に、力信号を検出したい場合には指信号の影響を抑制することができ、タッチ検出精度及び押圧検出精度を向上できる。また、実施の形態１では、センサ電極部４のセンサ電極ＳＥの数に比べて、検出器ＤＥＴの数を少なくしている。図６のように、検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）を、センサ電極ＳＥの列の数（ｎ＋１）に合わせている。そして、図１０のように、センサ電極部４の駆動及び検出が、行単位で順次に行われる。これにより、検出器ＤＥＴ等の部品数及び回路実装面積を少なくでき、コスト低減できる。検出器ＤＥＴ等を、タッチ検出と押圧検出とで共用するので、部品数等が抑えられる。

なお、変形例として以下も可能である。タッチ検出期間Ｔ１と押圧検出期間Ｔ２の順序は逆でもよい。タッチ検出期間Ｔ１や押圧検出期間Ｔ２は、それぞれ、複数の期間により構成されてもよい。例えば、第１タッチ検出期間、第１押圧検出期間、第２タッチ検出期間、第２押圧検出期間といった順序でもよい。

センサ電極部４の駆動及び検出は、上記例に限らず可能である。例えば、センサ電極ＳＥの列毎に順次に検出する方式でもよい。また、複数の検出器ＤＥＴとしては、センサ電極ＳＥ毎に一対一で対応付けて設けてもよい。その場合、センサ電極部４の複数の全てのセンサ電極ＳＥからの信号を、少ない回数、例えば１回のタイミングで検出することができる。即ち、必要な検出器ＤＥＴの数が多くなる代わりに、検出時間を短縮できる。

［タッチ検出期間Ｔ１の信号］
図１１は、タイミング図のうち、タッチ検出期間Ｔ１の駆動信号及び検出信号の波形の例を示す。図１１で、上から順に、センサ電極ＳＥへの充電時駆動信号Ｖ１１、ベース電極ＢＥへの保護信号Ｖ１３、センサ電極ＳＥからの放電時検出信号Ｖ１２に基づいた検出信号Ｖdet1を示す。なお、駆動信号としては理想的な矩形波を示すが、実際の波形は、検出信号に示すように、回路伝播に伴ってなまりが発生する。

充電時駆動信号Ｖ１１の波形は、周期的信号として矩形波であり、基準電位に対して正負の電圧レベルを持つ信号である。保護信号Ｖ１３は、充電時駆動信号Ｖ１１及び放電時検出信号Ｖ１２を保護するための駆動信号である。保護信号Ｖ１３の波形は、充電時駆動信号Ｖ１１と同じ矩形波であり、充電時駆動信号Ｖ１１の位相と同じ位相を持つ。なお、充電時駆動信号Ｖ１１や保護信号Ｖ１３等の周期的信号は、矩形波に限らず可能であり、正弦波や三角波等でもよい。

仮にベース電極ＢＥが比較例のグランド電極ＧＥのようにグランド電位等に固定される場合、第１容量Ｃ１による第２容量Ｃ２への影響が大きく、第２容量Ｃ２に対するノイズの影響が大きい。これにより、検出信号Ｖdet1の中に、第２容量Ｃ２だけでなく、第１容量Ｃ１に対応する成分が含まれやすい。

それに対し、実施の形態１では、回路部は、センサ電極ＳＥ及びベース電極ＢＥに、充電時駆動信号Ｖ１１及び保護信号Ｖ１３として、同じ位相を持つ周期的信号を、同期したタイミングで印加する。これにより、タッチ検出の際に、第２容量Ｃ２への第１容量Ｃ１の相互影響を抑え、第２容量Ｃ２へのノイズの影響を抑え、タッチ検出を安定させる保護機能が実現される。これにより、検出信号Ｖdet1の中には、第１容量Ｃ１に対応する成分が含まれにくく、第２容量Ｃ２に対応する指信号を分離して検出しやすい。即ち、タッチ検出精度を高めることができる。

検出信号Ｖdet1の波形おいて、パルス１１０１は、タッチ無し時のパルスを示す。このパルス１１０１は、第２容量Ｃ２の容量値Ｃ２ａに応じた電圧レベルを持つ。パルス１１０２は、タッチ有り時のパルスを示す。このパルス１１０２は、第２容量Ｃ２の容量差分値ΔＣ２が反映された容量値（Ｃ２ａ＋ΔＣ２）に応じた電圧レベルを持つ。電圧差分値１１０３は、容量差分値ΔＣ２に対応した電圧差分値ΔＶ２を示す。

検出回路は、例えば、検出信号Ｖdet1に基づいて、電圧差分値ΔＶ２と、閾値とを比較し、電圧差分値ΔＶ２が閾値を越える場合、タッチ有りと判断する。検出回路は、タッチ有りと判断したセンサ電極ＳＥの位置に基づいて、画面１０２内の画素に対応したタッチ位置座標を計算する。

［押圧検出期間Ｔ２の信号］
図１２は、タイミング図のうち、押圧検出期間Ｔ２の駆動信号及び検出信号の波形の例を示す。図１２では、なまりが発生した状態の波形を示す。図１２で、ベース電極ＢＥへのセンサ駆動信号Ｖ２１と、センサ電極ＳＥからのセンサ検出信号Ｖ２２に基づいた検出信号Ｖdet2とを示す。

センサ駆動信号Ｖ２１の波形は、基準電位と所定の正電位との間で変動する周期的信号として矩形波である。

センサ検出信号Ｖ２２に基づいた検出信号Ｖdet2の波形は、基準電位を中心として正負の電位の間で反転するように変動する周期的信号の波形である。基準電位は、基準電圧信号Ｖrefに基づいた正電位である。なお、この基準電位をグランド電位とした形態も可能である。

検出信号Ｖdet2の波形において、パルス１２０１は、指による押圧が無い状態の時のパルスを示す。このパルス１２０１は、第１容量Ｃ１の容量値Ｃ１ａに対応した電圧レベル値を持つ。パルス１２０２は、指による押圧が有る状態の時のパルスを示す。このパルス１２０２は、第１容量Ｃ１の容量差分値ΔＣ１が反映された容量値（Ｃ１ａ＋ΔＣ１）に応じた電圧レベルを持つ。押圧が有る状態では、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとのＺ方向の距離が短くなり、第１容量Ｃ１の容量値が増える。これに応じて、検出信号Ｖdet2では、パルス１２０２のように、電圧レベルが大きくなる。

電圧差分値１２０３は、パルス１２０１とパルス１２０２との電圧差分値ΔＶ１に対応する。電圧差分値ΔＶ１は、容量差分値ΔＣ１と所定の関係を持っている。検出回路は、例えば、検出信号Ｖdet2に基づいて、電圧差分値ΔＶ１から、電圧、容量及び圧力の関係式に基づいて、圧力量を計算する。

［タッチ検出期間Ｔ１］
図１３及び図１４は、本体部１０のタッチ検出機能の構成部分と、タッチ検出期間Ｔ１における自己容量方式でのタッチ検出について示す。図１３は指タッチ無し状態、図１４は指タッチ有り状態を示す。図１３の状態では、画面１０２に対応する上面１０４には、指が近接及び接触していない指タッチ無し状態である。センサ電極ＳＥの第２容量Ｃ２には、指タッチ無し状態に応じた容量値Ｃ２ａが蓄積されている。放電時検出信号Ｖ１２は、容量値Ｃ２ａに応じた電圧信号となる。

図１４の状態では、上面１０４に、指が近接または接触している指タッチ有り状態である。図１３から図１４への変化において、指の静電容量の影響を受けて、第２容量Ｃ２の容量値が増加する。この第２容量Ｃ２の容量変化の容量差分値をΔＣ２とする。この状態で、第２容量Ｃ２の容量値が（Ｃ２ａ＋ΔＣ２）である。放電時検出信号Ｖ１２は、容量値（Ｃ２ａ＋ΔＣ２）に応じた電圧信号となる。

回路部は、タッチ検出期間Ｔ１では、回路接続状態の切り替えに基づいて、センサ電極ＳＥへの充電時駆動信号Ｖ１１の印加と、センサ電極ＳＥからの放電時検出信号Ｖ１２の検出とを時間的に交互に繰り返す。

回路部は、センサ電極ＳＥに、第２容量Ｃ２への充電のため、充電時駆動信号Ｖ１１を印加する。この際、回路部は、所定のタイミング及び順序で、図９のスイッチＳＷ１１をオン状態にし、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をオン状態にし、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をオフ状態にし、検出器ＤＥＴのスイッチ７０４をオン状態にする。積分器７０１の正入力端子には、参照電圧信号として駆動電圧信号Ｖabsが入力される。積分器７０１は、前述の仮想的短絡状態にされる。これにより、駆動電圧信号Ｖabsに基づいて、検出器ＤＥＴを通じて、充電時駆動信号Ｖ１１が、センサ電極ＳＥに印加される。また、充電時駆動信号Ｖ１１の印加と同時に、駆動電圧信号Ｖabsに基づいて、検出器ＤＥＴを通じて、保護信号Ｖ１３が、ベース電極ＢＥに印加される。

回路部は、センサ電極ＳＥに充電時駆動信号Ｖ１１を印加した後、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をオフ状態にし、センサ電極ＳＥ及びベース電極ＢＥを一時的に電気的浮遊状態にする。次に、回路部は、第２容量Ｃ２からの放電のため、センサ電極ＳＥから放電時検出信号Ｖ１２を検出する。検出器ＤＥＴは、放電時検出信号Ｖ１２に基づいて、検出信号Ｖdet1を出力する。この際、回路部は、検出器ＤＥＴのスイッチ７０４をオフ状態にし、スイッチＳＷ１をオン状態にする。これにより、センサ電極ＳＥからの放電時検出信号Ｖ１２が、積分器７０１の負入力端子に入力される。センサ電極ＳＥからは、第２容量Ｃ２の容量値に対応する電流が検出器ＤＥＴへと流れ、容量素子７０２に容量として蓄積される。

その後、回路部は、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をオフ状態にし、スイッチＳＷ３をオン状態にし、スイッチ７０４をオン状態にする。これにより、検出器ＤＥＴは、容量及び電圧の変動を、検出信号Ｖdetとして検出する。積分器７０１では、容量素子７０２の容量に応じた電流を積分して電圧に変換し、出力端子から検出信号Ｖdet1として出力する。検出信号Ｖdet1は、前述の指信号に相当する信号となっている。検出信号Ｖdet1は、スイッチＳＷ３を介して、タッチ検出回路部９２１に入力される。タッチ検出回路部９２１は、検出信号Ｖdet1を用いて、図１４のような容量差分値ΔＣ２に対応した電圧差分値ΔＶ２に基づいて、タッチ位置座標等を計算し、タッチ検出信号３０１を出力する。

上記のように、タッチ検出期間Ｔ１で、時分割方式及び保護信号Ｖ１３等により、第２容量Ｃ２に対する第１容量Ｃ１の影響を抑えつつ、検出信号Ｖdet1において主に指信号を分離して検出することができる。

［押圧検出期間Ｔ２］
図１５及び図１６は、本体部１０の押圧検出機能の構成部分と、押圧検出期間Ｔ２における相互容量方式での押圧検出について示す。図１５は指押圧無し状態、図１６は指押圧有り状態を示す。図１５の状態では、画面１０２に対応する上面１０４への指のタッチに伴う押圧が無い状態である。この状態で、第１容量Ｃ１の容量値をＣ１ａとする。また、ギャップ部７のＺ方向の距離を含む、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの間の一定の距離を、距離ｄ０とする。

図１６の状態では、上面１０４への押圧が有る状態である。上面１０４の指のタッチ位置に対応する点に押圧力、言い換えると荷重が加えられている。この押圧力により、表示部２０及びギャップ部７は、Ｚ方向で弾性変形し、押圧点を中心としてＸ−Ｙ平面で撓む。バックライト部８及びベース電極部９の位置は変化していない。これにより、Ｚ方向において、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの距離が変化する。ギャップ部７のＺ方向の距離を含む、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの距離は、距離ｄ０から距離ｄ１に変化している。Ｘ−Ｙ平面において、センサ電極ＳＥの位置に応じた距離ｄ１の分布を有する。この距離分布は、容量分布及び圧力分布と所定の関係を持っている。距離変化に応じて、第１容量Ｃ１の容量値も変化する。図１５から図１６への変化において、第１容量Ｃ１の容量変化の容量差分値をΔＣ１とする。この状態で、第１容量Ｃ１の容量値が（Ｃ１ａ＋ΔＣ１）である。Ｘ−Ｙ平面で、センサ電極ＳＥの位置に応じた第１容量Ｃ１の容量値の分布を有する。

回路部は、押圧検出期間Ｔ２で、ベース電極ＢＥに、センサ駆動信号Ｖ２１を供給する。この際、回路部は、スイッチＳＷ１３をオン状態にし、センサ駆動信号回路部９１３からのセンサ駆動信号Ｖ２１をベース電極ＢＥに供給する。ベース電極ＢＥに供給されたセンサ駆動信号Ｖ２１は、第１容量Ｃ１を介して、センサ電極ＳＥへ伝達される。センサ電極ＳＥからは、センサ駆動信号Ｖ２１に基づいたセンサ検出信号Ｖ２２が出力され、検出回路はそのセンサ検出信号Ｖ２２を受信する。センサ検出信号Ｖ２２は、主に第１容量Ｃ１の容量値を表す電圧信号である。

この際、回路部は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、検出器ＤＥＴのスイッチ７０４をオフ状態にする。これにより、センサ検出信号Ｖ２２は、検出器ＤＥＴの積分器７０１の負入力端子に入力される。第１容量Ｃ１の容量値に対応した電流が検出器ＤＥＴへ流れ、容量素子７０２に容量が蓄積される。次に、回路部は、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ４をオン状態にし、検出器ＤＥＴのスイッチ７０４をオン状態にする。これにより、積分器７０１では、容量素子７０２の容量に対応する電流を積分して電圧に変換し、検出信号Ｖdet2として出力端子から出力する。検出信号Ｖdet2は、前述の力信号に相当する信号となっている。検出信号Ｖdet2は、スイッチＳＷ４を介して、押圧検出回路部９２２に入力される。

押圧検出回路部９２２は、検出信号Ｖdet2に基づいて、図１６のような第１容量Ｃ１の容量差分値ΔＣ１に対応する電圧差分値ΔＶ１を検出し、電圧差分値ΔＶ１に基づいて、圧力量を計算する。押圧検出回路部９２２は、本体部１０のＸ−Ｙ平面における、距離、容量及び圧力の分布を考慮して、電圧差分値ΔＶ１から圧力量を計算する。

なお、押圧検出機能としては、圧力量の検出に限らず、所定の圧力の有無を２値で検出する機能等も可能である。その場合、押圧検出回路部９２２は、例えば、検出した電圧値または圧力量を、閾値と比較して、越えるか否かを判断する。

上記のように、押圧検出期間Ｔ２で、時分割方式、相互容量方式、センサ電極部４の分離機能等により、第１容量Ｃ１に対する第２容量Ｃ２の影響を抑えつつ、検出信号Ｖdet2において主に力信号を分離して検出することができる。

［押圧検出詳細］
押圧検出機能に関する詳細として、容量、電圧及び圧力の関係や、検出回路での圧力量の計算等について説明する。また、押圧検出に係わる本体部１０の特性の例を説明する。検出回路では、容量、電圧及び圧力の関係式に基づいて、検出信号から圧力量を計算することができる。関係式は、公知の物理学に基づいて規定できる。また、関係式は、本体部１０の特性に基づいて規定できる。本体部１０の特性は、予め実験でも計測可能である。

検出回路では、関係式に基づいて、検出信号Ｖdetで示す電圧差分値から、センサ電極ＳＥに係わる容量差分値を得ることができる。検出回路では、関係式に基づいて、電圧差分値または容量差分値から、圧力量を得ることができる。また、予め、入力電圧値に対する出力圧力量の関係を、代表的な値として表に規定しておいてもよい。これにより、検出回路では、表に基づいて、途中の計算を省略して、圧力量を得ることができる。

図１７及び図１８は、押圧検出に係わる本体部１０の特性に関して、容量変化に対応する容量差分値ΔＣと、画面１０２への指の押圧の圧力に対応した荷重との関係を示す。ここでいう荷重は、画面１０２の押圧点に加わる力を指す。圧力は単位面積あたりに加わる力である。

図１７は、関係が線形である場合を示し、直線で表される。荷重が例えば小、中、大と増えるにつれ、容量変化に対応する容量差分値ΔＣが線形に増える。このような関係の場合、検出回路は、検出信号で示す容量差分値ΔＣから、線形の関係式に基づいて、圧力量を得ることができる。本体部１０の特性に応じた関係は、線形とは限らない。

図１８は、関係が非線形である場合を示し、例えば二次関数の曲線で表される。荷重が小、中、大と増えるにつれ、容量差分値ΔＣが非線形に増える。例えば、荷重が小から中に増える所では、容量差分値ΔＣの増加の傾きが大きく、荷重が中から大に増える所では傾きが小さい。このような関係の場合でも、検出回路は、検出信号で示す容量差分値ΔＣから、非線形の関係式に基づいて、圧力量を得ることができる。

上記関係は一例であり、本体部１０の特性に応じて変わる。本体部１０は、実装構造に応じて、押圧時の弾性変形に関する特性があり、これに応じて、容量変化の特性がある。また、上記特性及び関係は、画面１０２に対応するＸ−Ｙ平面におけるセンサ電極ＳＥの位置に応じても変わり得る。例えば、画面１０２の中央位置と、額縁部１０３に近い位置とでは、押圧の荷重に対して、距離や容量や電圧の変化量が異なり得る。即ち、Ｘ−Ｙ平面において前述の分布を持つ。検出回路は、上記Ｘ−Ｙ平面での分布を含む、本体部１０の特性に基づいて設計され、この特性に応じた関係式に基づいて、押圧検出やタッチ検出の処理を行う。

［押圧検出に応じた制御例］
表示装置は、検出した圧力量等の押圧検出情報を、入力情報または制御用情報として用いて、各種の制御を行うことができる。以下では、表示装置内で、押圧検出信号３０２の圧力量を用いて制御を行う例を示す。圧力量に応じて、タッチパネルとしての画面１０２でのグラフィカルユーザインタフェースの制御処理を行う例を示す。制御回路部１５１は、画面１０２に対するタッチ及び押圧の動作に応じて検出される圧力量及びその変化に応じて、画面１０２内のアイコン等のオブジェクトの制御処理を実行する。

圧力量として、小、中、大といった概略的に３つのレベルが区別して判断されるとする。第１の制御処理例として、画面１０２内のオブジェクトに対するロングタップ等が行われた場合における３種類の制御の例は以下である。圧力量が小の場合の第１制御は、オブジェクト移動である。中の場合の第２制御は、オブジェクトに関するサブメニュー表示である。大の場合の第３制御は、オブジェクト決定である。

第２制御処理例として、画面１０２内のオブジェクトの拡大縮小のためのピンチ等の動作が行われた場合に拡大縮小の速度を制御する３種類の制御の例は以下である。圧力量が小の場合の第１制御では、相対的に遅い第１速度にし、中の場合の第２制御では、中程度の第２速度にし、大の場合の第３制御では、相対的に速い第３速度にする。

なお、同様に、表示装置は、タッチ検出信号３０１のタッチ位置情報を、入力情報として用いて、所定の制御処理を行うことができる。

［効果等］
上記のように、実施の形態１の表示装置及び表示方法によれば、時分割方式等により、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の相互影響を抑えて、検出信号の成分を分離して検出し、押圧検出精度及びタッチ検出精度を改善できる。表示装置は、高精度の押圧検出情報及びタッチ検出情報を得ることができ、それらを用いて好適な制御を行うことができる。

センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとの距離について補足する。押圧検出精度の観点では、表示部２０の弾性変形に伴うＺ方向の距離変化が大きい方が、第１容量Ｃ１の変化量が大きくなり、ノイズ耐性も高くなるため、都合がよい。そのため、実施の形態１では、センサ電極ＳＥとベース電極ＢＥとを、近接の位置に配置するのではなく、図２のように、ギャップ部７等を介して、比較的遠くに離間した位置に配置している。一方のセンサ電極部４については表示部２０内に形成されているが、他方のベース電極部９については表示部２０の外、バックライト部８に形成されている。これにより、押圧検出精度を比較的高くすることができる。

実施の形態１の変形例として以下も可能である。ベース電極部９は、１枚の平板形状に限らず、複数のベース電極ＢＥにより構成されてもよい。例えば、画面１０２に対応するＸ−Ｙ平面において、線や矩形等の所定の形状を持つ複数のベース電極ＢＥが配列されてもよい。また、回路部は、それらのベース電極ＢＥに同じ信号を印加してもよいし、選択したベース電極ＢＥに信号を印加してもよい。

（実施の形態２）
次に、図１９及び図２０を用いて、本発明の実施の形態２の表示装置及び表示方法について説明する。実施の形態２は、実施の形態１の変形例であり、主に回路構成が異なる。

前述の本体部１０の押圧の弾性変形の特性に関して、Ｘ−Ｙ平面における距離や容量等の分布において、隣り合うセンサ電極ＳＥの位置では、急峻には変化せず、緩やかに変化する。そのため、その分布の場合、押圧検出の際には、タッチ検出の際よりも、１回の検出で１つの検出信号を得るためのセンサ電極ＳＥの領域を大きくしたとしても、十分に高精度に圧力量の検出が可能である。

そこで、実施の形態２の表示装置及び表示方法では、タッチ検出期間Ｔ１に対し、押圧検出期間Ｔ２では、１回の検出で１つの検出信号を得るためのセンサ電極ＳＥの領域を、実施の形態１よりも大きくする。センサ電極ＳＥをタッチ検出と押圧検出とで共用するにあたり、タッチ検出期間Ｔ１では、１つのセンサ電極ＳＥを１つの単位領域とし、押圧検出期間Ｔ２では、所定の複数のセンサ電極ＳＥを１つのブロックとして１つの単位領域とする。画面１０２におけるタッチ検出の解像度と、押圧検出の解像度とを異ならせる。タッチ検出期間Ｔ１では、相対的に細かいサイズでタッチ検出を行い、タッチ位置座標等をなるべく細かく検出する。一方、押圧検出期間Ｔ２では、圧力量の検出に十分なサイズを持つブロック単位で押圧検出を行う。

実施の形態２では、センサ電極部４及びベース電極部９の物理的形状は実施の形態１と同じである。実施の形態２では、タッチ検出期間Ｔ１の構成は、実施の形態１と同じとし、個々のセンサ電極ＳＥの単位で信号を検出する。実施の形態２では、押圧検出期間Ｔ２では、所定の複数のセンサ電極ＳＥ、例えば４個のセンサ電極ＳＥを１つのブロックとして束ねて、そのブロック単位で信号を検出する。実施の形態２では、実施の形態１と同様に、センサ電極部４のセンサ電極ＳＥの数よりも少ない所定の複数の検出器ＤＥＴを用いる。１つの検出器ＤＥＴは、ブロック単位で信号を入力し、１つの検出信号Ｖdetを検出する。これにより、押圧検出期間Ｔ２で要する検出時間を短縮できる。

［センサ電極及び検出回路］
図１９は、実施の形態２の表示装置において、押圧検出に係わるセンサ電極部４及び検出回路等の構成を示す。ベース電極回路部１３２等については省略する。センサ電極部４の複数のセンサ電極ＳＥの行列の構成は、図１や図６と同じである。また、センサ電極回路部１３１の複数の検出器ＤＥＴの構成についても、図６と概略同じである。

実施の形態２では、センサ電極ＳＥに関するブロックＢＬを設ける。Ｘ方向及びＹ方向で２個ずつ隣り合う計４個のセンサ電極ＳＥを、１つのブロックＢＬとしている。例えば、ブロックＢＬ１１は、４個のセンサ電極ＳＥ｛Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２｝から構成されている。画面１０２に対応する領域において、複数のブロックＢＬが、行列状に配置されている。ブロックＢＬの行列において、Ｙ方向にはｊ個のブロック行があり、Ｘ方向にはｋ個のブロック列がある。例えば、第１ブロック行では、Ｘ方向に、ブロックＢＬ１１からブロックＢＬ１ｋまでが配置されている。第１ブロック列では、Ｙ方向に、ブロックＢＬ１１からブロックＢＬｊ１までが配置されている。

センサ電極回路部１３１の検出回路は、図６と同じ複数の検出器ＤＥＴ、マルチプレクサＭＵＸに加えて、スイッチ部１７０１及びスイッチ部１７０２を有する。マルチプレクサＭＵＸと複数の検出器ＤＥＴとの間に、スイッチ部１７０１及びスイッチ部１７０２が接続されている。検出回路は、スイッチ部１７０１及びスイッチ部１７０２を用いて、回路接続状態の切り替えにより、センサ電極部４からブロックＢＬを選択し、選択したブロックＢＬからの信号を検出器ＤＥＴに入力する。

各ブロックＢＬの各センサ電極ＳＥは、実施の形態１と同様に接続線５２１及び接続線６１０を通じてマルチプレクサＭＵＸに接続されていると共に、接続線６１０を通じて、スイッチ部１７０１の各スイッチの入力に接続されている。スイッチ部１７０１の各スイッチは、押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢに従ってオン状態とオフ状態が切り替えられる。押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢは、言い換えると、ブロックＢＬを選択するための制御信号である。検出回路は、センサ電極部４のうちのあるブロックＢＬを選択したい場合に、そのブロックＢＬに対応する各スイッチを、押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢによってオン状態にする。オン状態のスイッチは、センサ電極ＳＥからの信号を出力する。

スイッチ部１７０１の各スイッチの出力は、ブロックＢＬ毎に１つにまとめてられて、検出器ＤＥＴの入力に接続されている。例えば、ブロックＢＬ１１の４個のセンサ電極ＳＥからの信号は、４個のスイッチを通じて、検出器ＤＥＴ１の入力に接続されている。

また、マルチプレクサＭＵＸの出力と、検出器ＤＥＴの入力との間に、スイッチ部１７０２が設けられている。実施の形態１と同様にマルチプレクサＭＵＸの回路６００で選択された信号は、スイッチ部１７０２の対応するスイッチに入力される。スイッチ部１７０２のスイッチは、制御端子に入力される選択信号ＳＥＬに従って、オン状態とオフ状態が切り替えられる。スイッチのオン状態では、マルチプレクサＭＵＸからの信号が検出器ＤＥＴへ入力される。

検出器ＤＥＴの入力には、スイッチ部１７０２のスイッチの出力と、スイッチ部１７０１のスイッチの出力との２つが電気的に接続されている。検出器ＤＥＴには、タッチ検出期間Ｔ１では、スイッチ部１７０２を通じて個々の選択されたセンサ電極ＳＥからの信号が入力される。検出器ＤＥＴには、押圧検出期間Ｔ２では、上記のようにスイッチ部１７０１を通じてブロックＢＬ毎の信号が入力される。

検出回路は、押圧検出期間Ｔ２で、制御信号６０１、押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢ、選択信号ＳＥＬ等の信号を与えることにより、ブロックＢＬ単位での押圧検出を制御する。検出回路は、押圧検出期間Ｔ２では、押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢにより、選択するブロックＢＬに対応するスイッチ部１７０１の各スイッチをオン状態にし、スイッチ部１７０２の対応するスイッチをオフ状態にする。これにより、検出器ＤＥＴに、選択したブロックＢＬからの信号が入力される。この信号は、ブロックＢＬ単位の領域の大きさでの容量変化を表す電圧信号となっている。

上記回路構成では、１回の検出のタイミングで、画面１０２の領域から選択した所定の複数のブロックＢＬ、最大で（ｚ＋１）個のブロックＢＬからの信号を、（ｚ＋１）個の検出器ＤＥＴでまとめて検出可能である。検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）を、ブロックＢＬの総数以上とした形態とすれば、１回の検出のタイミングで全てのブロックＢＬからまとめて検出可能である。

センサ電極ＳＥのブロックＢＬの構成は、上記に限らず可能である。例えば、４個×４個で計１６個のセンサ電極ＳＥ等、任意の複数個のセンサ電極ＳＥを、１つのブロックＢＬにすることができる。また、例えば、（ｎ＋１）個のセンサ電極ＳＥからなるセンサ電極ＳＥの行を１つのブロックＢＬにすることや、（ｍ＋１）個のセンサ電極ＳＥからなるセンサ電極ＳＥの列を、１つのブロックＢＬにすることもできる。

［タイミング図］
図２０は、実施の形態２の表示装置及び表示方法におけるタイミング図を示す。タッチ検出期間Ｔ１は、実施の形態１と同じ構成である。押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢは、オフ状態にされる。スイッチ部１７０２のスイッチはオン状態、スイッチ部１７０１のスイッチはオフ状態にされる。

押圧検出期間Ｔ２では、押圧検出イネーブル信号ＦＥＮＢがオン状態にされる。スイッチ部１７０２のスイッチはオフ状態、スイッチ部１７０１のスイッチはオン状態にされる。図２０では、図１９のセンサ電極部４の複数の全てのブロックＢＬ｛ブロックＢＬ１１，……，ブロックＢＬｊｋ｝を、１回のタイミングの期間１８００でまとめて選択する例を示している。この場合、検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）はブロックＢＬの総数以上を有する。

実施の形態２では、複数の検出器ＤＥＴは、画面１０２の複数のブロックＢＬのうちのいくつかのブロックＢＬが同時に接続可能とされている。各検出器ＤＥＴは、接続されたブロックＢＬの複数のセンサ電極ＳＥからのセンサ検出信号Ｖ２２を、同時に１つのセンサ検出信号として受信する。

これに限らず、検出器ＤＥＴの数（ｚ＋１）がブロックＢＬの総数よりも少ない形態でもよい。その場合、例えば、実施の形態１のタッチ検出期間Ｔ１の制御と同様に、検出回路は、押圧検出期間Ｔ２で、センサ電極部４の複数の全てのブロックＢＬを、所定の複数のブロックＢＬ毎に、複数回の期間に分けて順次に検出する。

実施の形態２の構成では、例えば４個のセンサ電極ＳＥで１つのブロックＢＬの構成にすることで、実施の形態１の構成に比べ、押圧検出に係わる検出時間を、概略的に四分の一に削減できる。ブロックＢＬを構成するセンサ電極ＳＥの数や、検出回路に具備する検出器ＤＥＴの数の設計に応じて、更に検出時間を短縮できる。

［効果等］
上記のように、実施の形態２によれば、押圧検出に係わる検出時間を短縮できる。タッチ検出と押圧検出とで、検出単位領域サイズを異ならせることができ、それぞれの検出精度を好適に調整することができる。なお、実施の形態１では、押圧検出の際に、実施の形態２よりも多数の検出信号が得られるので、圧力量の計算に用いる情報を多くすることができる。

実施の形態２の変形例として以下も可能である。変形例として、タッチ検出期間Ｔ１において、センサ電極ＳＥのブロックＢＬを用いてタッチ検出を行うことも可能である。例えば、検出回路は、一時的にブロックＢＬ単位でタッチ検出を行って画面１０２へのタッチ有無のみを検出する。その後、タッチ有りの場合に、検出回路は、センサ電極ＳＥ単位でタッチ検出を行ってタッチ位置座標を検出する。

変形例として、タッチ検出期間Ｔ１や押圧検出期間Ｔ２において、画面１０２の複数のセンサ電極ＳＥのうち、一部のセンサ電極ＳＥについては非選択として、検出に使用しないようにしてもよい。例えば、検出回路は、押圧検出期間Ｔ２では、画面１０２の複数のセンサ電極ＳＥのうち、Ｘ方向及びＹ方向で、１個ずつ飛ばす形で選択及び非選択としてもよい。これにより、検出回路は、押圧検出期間Ｔ２では、タッチ検出期間Ｔ１よりも少ない数のセンサ電極ＳＥを用いて圧力量を計算する。

変形例として、回路部に更にスイッチ部を追加した構成等により、ブロックＢＬの構成を可変にしてもよい。即ち、回路部は、スイッチの制御に基づいて、第１の状況の時には第１のブロック構成にし、別の第２の状況の時には別の第２のブロック構成にし、といった可変の制御を行ってもよい。

（他の実施の形態）
本発明の他の実施の形態として以下が挙げられる。以下では、実施の形態１の変形例として、ベース電極部９の位置等に関する、第１変形例から第６変形例までを示す。これらの各変形例でも、実施の形態１に近い効果が得られる。

［第１変形例］
図２１は、第１変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。Ｚ方向において、ベース電極部９は、表示部２０とバックライト部８との間のギャップ部７となる中空層の直下に配置されてもよい。第１変形例では、Ｚ方向において、ベース電極ＢＥは、バックライト部８の上面１０６に形成されている。バックライト部８は、上面１０６を含め、外側のケースが所定の剛性を持つ。これにより、ベース電極ＢＥ自体には剛性を持たせる必要は無い。ベース電極ＢＥは、例えば、導電性フィルムの貼り付け等により形成できる。また、このベース電極ＢＥは、バックライト部８からの光を透過する光透過性を持つ必要がある。そのため、このベース電極ＢＥは、例えばＩＴＯ等により構成される。第１変形例では、ベース電極ＢＥのＺ方向の位置である第２位置が、実施の形態１の第２位置よりも上方の位置になっている。

［第２変形例］
図２２は、第２変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。第２変形例では、ベース電極部９は、Ｚ方向の第２位置として、ギャップ部７内で、表示部２０の下面１０５とバックライト部８の上面１０６との間の位置に設けられている。

また、ギャップ部７は、中空層に限らず、光透過性弾性体層としてもよい。第２変形例では、ベース電極ＢＥは、ギャップ部７において、表示部２０との間の光透過性弾性体層７Ａと、バックライト部８との間の光透過性弾性体層７Ｂとの間に挟まれて、両者に支持されている。ギャップ部７が中空層である場合、額縁部１０３において、ベース電極部９のＸ方向及びＹ方向の端が固定されていてもよい。

光透過性弾性体層７Ａ及び光透過性弾性体層７Ｂは、バックライト部８からの光を透過する光透過性を持つ弾性体層であり、ガラス、樹脂、光学フィルム等で構成されてもよい。光学フィルムとしては、プリズムシートや光拡散シート等でもよい。一方の光透過性弾性体層７Ａを中空層とした形態でもよいし、他方の光透過性弾性体層７Ｂを中空層とした形態でもよい。

［第３変形例］
図２３は、第３変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。ギャップ部７は、弾性変形層として、中空層以外にも、光透過性弾性体層として設けられてもよい。第３変形例では、表示部２０とバックライト部８との間のギャップ部７は、光透過性弾性体層７Ｃにより構成されている。光透過性弾性体層７Ｃは、押圧による表示部２０の弾性変形の際に、表示部２０と共に弾性変形を行う層である。光透過性弾性体層７Ｃは、表示部２０よりも弾性変形がしやすいように、表示部２０の弾性率よりも小さい弾性率を持つと好ましい。これは第２変形例の光透過性弾性体層７Ａ及び光透過性弾性体層７Ｂについても同様である。

ベース電極部９は、実施の形態１と同様に、バックライト部８の下面１０７に設けられているが、第１変形例と同様に、バックライト部８の上面１０６に設けられてもよい。ギャップ部７は、中空層と弾性体層との両方の層を含んでもよい。例えば、表示部２０の下面１０５に弾性体層、バックライト部８の上面１０６に中空層としてもよい。例えば、表示部２０の下面１０５に中空層、バックライト部８の上面１０６に弾性体層としてもよい。

［第４変形例］
図２４は、第４変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。ベース電極部９は、Ｚ方向において、バックライト部８の下面１０７よりも更に下方の位置に配置されていてもよい。例えば、筐体１０１にベース電極部９が設けられていてもよい。第４変形例では、筐体１０１の内側面１０８に、ベース電極ＢＥが形成されている。例えば、ベース電極ＢＥは、導電性フィルムの貼り付け等により形成される。なお、ベース電極ＢＥの周りに絶縁膜等が形成されていてもよい。筐体１０１は所定の剛性を持つ。ベース電極部９は筐体１０１の内側面１０８に支持されている。そのため、ベース電極部９自体には剛性を持たせる必要は無い。また、ベース電極部９は、バックライト部８よりも下方にあるので、光透過性を持たせる必要は無い。

第４変形例では、ギャップ部７として、ギャップ部７ａ及びギャップ部７ｂを有する。表示部２０の下面１０５とバックライト部８の上面１０６との間にギャップ部７ａを有し、バックライト部８の下面１０７とベース電極部９との間にギャップ部７ｂを有する。ギャップ部７ａ及びギャップ部７ｂは、中空層としているが、弾性体層としてもよい。

［第５変形例］
図２５は、第５変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。第５変形例では、第４変形例と同様に、ベース電極部９は、Ｚ方向の第２位置として、筐体１０１の内側面１０８に設けられている。また、第５変形例では、表示部２０の下面１０５に接してバックライト部８が配置されている場合を示している。バックライト部８の下面１０７と、ベース電極部９との間は、ギャップ部７となっている。また、図２５では、本体部１０が額縁部１０３の付近で筐体１０１により固定されている構造についても簡易的に図示している。表示部２０やバックライト部８等の構成要素は、Ｘ方向及びＹ方向の端が、筐体１０１により物理的に接続されており、位置が固定されている。また、これにより、ギャップ部７が構成されている。

［第６変形例］
図２６は、第６変形例の表示装置の本体部１０のＸ−Ｚ平面での断面を示す。第６変形例の本体部１０の表示部２０は、液晶表示部ではなく、他の方式で表示を行う自発光型の表示部である。この表示部２０は、例えば、有機ＥＬ表示部である。即ち、第６変形例の表示装置は、有機ＥＬ表示装置である。この表示部２０は、バックライト部８を用いないので、本体部１０にはバックライト部８を備えていない。この表示部２０は、前述の偏光板や液晶層等を持たない。この表示部２０は、表示機能層として、有機化合物を含む発光素子を含む。また、センサ電極ＳＥとしては、正方形状に形成されてタイル状に敷き並べられた複数のカソードが採用されている。

第６変形例で、ベース電極部９は、実施の形態１と同様に、表示部２０のセンサ電極部４に対し、Ｚ方向において離間した下方にある第２位置に設けられている。図２６では、表示部２０の下面１０５から、ギャップ部７を介して、筐体１０１の内側面１０８に、ベース電極ＢＥが設けられている。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても、本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。前述の実施の形態では、開示例として液晶表示装置の場合を説明したが、本発明はこれに限らず適用可能である。本発明は、例えば、有機ＥＬ表示装置、その他の自発光型表示装置、電子ペーパー型表示装置、フラットパネル型表示装置、等に適用可能である。また、本発明は、小型から大型まで、特に限定されずに適用可能である。

ＳＥ…センサ電極、ＢＥ…ベース電極、１…カバーガラス、２…第２偏光板、３…第２基板、４…センサ電極部、５…第１基板、６…第１偏光板、７…ギャップ部、８…バックライト部、９…ベース電極部、１０…本体部、２０…表示部、１０１…筐体、１０２…画面、１０３…額縁部、１０４…上面、１０５…下面、１０６…上面、１０７…下面、１１０，１１１，１１２…回路部、２０１，２０２…接続線、ＴＦ…表示フレーム期間、Ｔ１…タッチ検出期間、Ｔ２…押圧検出期間、Ｔ３…検出期間、Ｔ４…表示期間、Ｖ１１…充電時駆動信号、Ｖ１２…放電時検出信号、Ｖ１３…保護信号、Ｖ２１…センサ駆動信号、Ｖ２２…センサ検出信号、Ｖdet…検出信号。

Claims (19)

1. 画面と、前記画面に交差する厚さ方向の第１位置に前記画面に対向するように設けられている第１電極部と、を備える表示部と、
   前記厚さ方向で前記画面に対し前記第１電極部よりも遠い位置である第２位置に、前記第１電極部に対向すると共に、前記第１電極部を介して前記画面に対向するように設けられている第２電極部と、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記画面への押圧に伴って前記厚さ方向に変形可能であるギャップ部と、
   前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されており、前記画面に対する表示、及び前記画面への押圧を検出する回路部と、
   を備え、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間の第１容量は、前記ギャップ部の変形に伴う前記厚さ方向の距離の変化に伴って容量値が変化し、
   前記回路部は、前記第２電極部にセンサ駆動信号を印加し、前記第１容量を通じて、前記センサ駆動信号に基づいたセンサ検出信号を検出し、前記センサ検出信号に基づいて、前記第１容量の容量変化を検出し、
   前記回路部は、前記第１電極部に充電時駆動信号を印加し、前記第１電極部から放電時検出信号を検出し、前記放電時検出信号に基づいて、前記第１電極部と前記画面にタッチする物との間の第２容量の容量変化を検出し、前記第２容量の容量変化に基づいて前記タッチの状態に応じたタッチ有無及びタッチ位置座標を計算し、前記タッチ有無及び前記タッチ位置座標を含むタッチ検出信号を出力する、
   表示装置。
2. 請求項１記載の表示装置において、
   前記回路部は、前記第１容量の容量変化に基づいて、前記画面への押圧の状態に応じた圧力量を計算し、前記圧力量を含む押圧検出信号を出力する、
   表示装置。
3. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記第１電極部は、複数の第１電極を有し、前記第１位置にある平面において、前記複数の第１電極が行列状に配置されている、
   表示装置。
4. 請求項３記載の表示装置において、
   前記複数の第１電極は、前記画面に平行な第１方向及び前記第１方向に交差する第２方向に並べて配置されており、隣り合う２つの前記第１電極の隙間の距離は、前記表示部の画素の幅または配置ピッチの距離以下である、
   表示装置。
5. 画面と、前記画面に交差する厚さ方向の第１位置に前記画面に対向するように設けられている第１電極部と、を備える表示部と、
   前記厚さ方向で前記画面に対し前記第１電極部よりも遠い位置である第２位置に、前記第１電極部に対向すると共に、前記第１電極部を介して前記画面に対向するように設けられている第２電極部と、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記画面への押圧に伴って前記厚さ方向に変形可能であるギャップ部と、
   前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されており、前記画面に対する表示、及び前記画面への押圧を検出する回路部と、
   を備え、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間の第１容量は、前記ギャップ部の変形に伴う前記厚さ方向の距離の変化に伴って容量値が変化し、
   前記回路部は、前記第２電極部にセンサ駆動信号を印加し、前記第１容量を通じて、前記センサ駆動信号に基づいたセンサ検出信号を検出し、前記センサ検出信号に基づいて、前記第１容量の容量変化を検出し、
   前記押圧の検出を行う押圧検出期間を有し、
   前記回路部は、前記押圧検出期間において、前記第２電極部に前記センサ駆動信号を供給し、前記第１電極部から前記センサ検出信号を受信する、
   表示装置。
6. 請求項１記載の表示装置において、
   前記タッチの検出を行うタッチ検出期間を有し、
   前記回路部は、前記タッチ検出期間において、前記第１電極部に前記充電時駆動信号を印加し、かつ、前記第１電極部から前記放電時検出信号を検出する、
   表示装置。
7. 請求項１記載の表示装置において、
   時分割の期間として、前記タッチの検出を行うタッチ検出期間と、前記押圧の検出を行う押圧検出期間と、を有し、
   前記回路部は、前記タッチ検出期間において、前記第１電極部に前記充電時駆動信号を印加し、かつ、前記第１電極部から前記放電時検出信号を検出し、前記押圧検出期間において、前記第２電極部に前記センサ駆動信号を供給し、前記第１電極部から前記センサ検出信号を受信する、
   表示装置。
8. 請求項６または７に記載の表示装置において、
   前記回路部は、前記タッチ検出期間において、前記第１電極部に前記充電時駆動信号として周期的信号を印加すると共に、前記第２電極部に、前記充電時駆動信号の位相と同じ位相を持つ周期的信号を印加する、
   表示装置。
9. 請求項７記載の表示装置において、
   前記画面に表示を行う表示期間を有し、
   前記タッチ検出期間内に、前記タッチの検出を行う検出期間と、前記表示期間とを交互に有し、
   前記押圧検出期間内に、前記押圧の検出を行う検出期間と、前記表示期間とを交互に有する、
   表示装置。
10. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記表示部に光を供給するバックライト部を有し、
    前記第２位置は、前記バックライト部の前記第１位置に対して遠い側にある下面または近い側にある上面にある、
    表示装置。
11. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記表示部及び前記第２電極部を収容する筐体を備え、
    前記第２位置は、前記筐体の内側面にある、
    表示装置。
12. 請求項１記載の表示装置において、
    前記ギャップ部は、中空層として形成されている、
    表示装置。
13. 請求項１記載の表示装置において、
    前記ギャップ部は、弾性体層を有する、
    表示装置。
14. 請求項１記載の表示装置において、
    前記第１電極部は、複数の第１電極を有し、前記複数の第１電極のうちのいくつかの第１電極により構成される第１電極ブロックを含む複数の第１電極ブロックを有し、
    前記回路部は、前記複数の第１電極ブロックに対応させて設けられた複数の検出器を有し、
    前記複数の検出器における各々の検出器は、接続されている前記第１電極ブロックの前記いくつかの第１電極から、前記第１電極毎に前記センサ検出信号を順次に受信する、
    表示装置。
15. 請求項１記載の表示装置において、
    前記第１電極部は、複数の第１電極を有し、前記複数の第１電極のうちのいくつかの第１電極により構成される第１電極ブロックを含む複数の第１電極ブロックを有し、
    前記回路部は、前記複数の第１電極ブロックに対応させて設けられた複数の検出器を有し、
    前記複数の検出器における各々の検出器は、接続されている前記第１電極ブロックの前記いくつかの第１電極からの前記センサ検出信号を同時に１つの信号として受信する、
    表示装置。
16. 請求項１記載の表示装置において、
    前記表示部は、前記画面の画素毎に設けられている画素電極と、前記画素を選択するための走査線と、前記画素の表示の状態を制御するための信号線と、を有し、
    前記回路部は、前記画面に表示する際、前記走査線に走査信号を印加し、前記信号線に表示信号を印加し、前記第１電極部に共通電圧信号を印加する、
    表示装置。
17. 表示装置の画面に対する押圧の検出、及びタッチの検出を行う表示方法であって、
    時分割の期間として、前記タッチの検出を行うタッチ検出期間と、前記押圧の検出を行う押圧検出期間と、を有し、
    前記表示装置は、画面と、前記画面に交差する厚さ方向の第１位置に前記画面に対向するように設けられている第１電極部と、を備える表示部と、前記厚さ方向で前記画面に対し前記第１電極部よりも遠い位置である第２位置に、前記第１電極部に対向すると共に、前記第１電極部を介して前記画面に対向するように設けられている第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記画面への押圧に伴って前記厚さ方向に変形可能であるギャップ部と、前記第１電極部及び前記第２電極部に接続されており、前記画面に対する表示、及び前記画面への押圧を検出する回路部と、を備え、前記第１電極部と前記第２電極部との間の第１容量は、前記ギャップ部の変形に伴う前記厚さ方向の距離の変化に伴って容量値が変化し、
    前記回路部により、前記第１電極部及び前記第２電極部を制御するステップとして、
    前記回路部が、前記第２電極部にセンサ駆動信号を印加し、前記第１容量を通じて、前記センサ駆動信号に基づいたセンサ検出信号を検出し、前記センサ検出信号に基づいて、前記第１容量の容量変化を検出する第１ステップと、
    前記回路部が、前記第１電極部に充電時駆動信号を印加し、前記第１電極部から放電時検出信号を検出し、前記放電時検出信号に基づいて、前記第１電極部と前記画面にタッチする物との間の第２容量の容量変化を検出し、前記第２容量の容量変化に基づいて、前記タッチの状態に応じたタッチ有無及びタッチ位置座標を計算し、前記タッチ有無及び前記タッチ位置座標を含むタッチ検出信号を出力する第２ステップと、
    を有する、表示方法。
18. 請求項１７記載の表示方法において、
    前記第１ステップでは、前記回路部が、前記第１容量の容量変化に基づいて前記画面への押圧の状態に応じた圧力量を計算し、前記圧力量を含む押圧検出信号を出力する、
    表示方法。
19. 請求項１７記載の表示方法において、
    前記画面に表示を行う表示期間を有し、
    前記タッチ検出期間内において、前記第２ステップとして前記タッチの検出を行う検出期間と、前記表示期間とを交互に有し、
    前記押圧検出期間内において、前記第１ステップとして前記押圧の検出を行う検出期間と、前記表示期間とを交互に有する、
    表示方法。

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