JP6901949B2 - 検出装置及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検出装置及び表示装置に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着又は一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置において、操作者の手指の画面への接触を検出するタッチ検出機能に加え、画面に手指が触れていない状態でその手指の近接状態やジェスチャ等を検出するホバー検出（近接検出）の機能が知られている。
特開２００９−２４４９５８号公報
タッチ検出とホバー検出とでは検出対象となる手指等の被検出体と検出電極との距離や、それに伴う要求感度が大きく異なる。このため、タッチ検出用の電極や駆動構成をそのままホバー検出に採用すると、良好にホバー検出を行うことが困難となる可能性がある。また、ホバー検出の検出感度を上げるためには、検出電極の面積を大きくすることが有効である。しかし、この場合、タッチ検出の検出精度が低下する可能性がある。
本発明は、タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことが可能な検出装置及び表示装置を提供することを目的とする。
一態様の検出装置は、少なくとも１つの基板と、前記基板の第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向とにそれぞれ並ぶ複数の第１電極と、前記第１電極とは異なる層において、行列状に並ぶ複数の第２電極と、前記第２方向に並ぶ複数の第２電極を電気的に接続する第１接続状態と、前記第１接続状態とは異なる組み合わせの第２電極を電気的に接続する第２接続状態と、を切り替える接続回路と、を備える。
他の態様の表示装置は、検出装置と、表示領域とを備える表示パネルと、を備え、前記表示領域と重畳する領域に、前記第２電極が設けられ、前記検出装置は、少なくとも１つの基板と、前記基板の第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向とにそれぞれ並ぶ複数の第１電極と、前記第１電極とは異なる層において、行列状に並ぶ複数の第２電極と、前記第２方向に並ぶ複数の第２電極を電気的に接続する第１接続状態と、前記第１接続状態とは異なる組み合わせの第２電極を電気的に接続する第２接続状態と、を切り替える接続回路とを備える。
図１は、実施形態１に係る検出装置及び表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図２は、検出回路の一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検出の基本原理を説明するための、非存在状態を表す説明図である。 図４は、非存在状態の、相互静電容量方式の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検出の基本原理を説明するための、接触状態を表す説明図である。 図６は、接触状態の、相互静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。 図７は、相互静電容量方式の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８は、自己静電容量方式の検出の基本原理を説明するための、非存在状態を表す説明図である。 図９は、自己静電容量方式の検出の基本原理を説明するための、接触状態を表す説明図である。 図１０は、自己静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。 図１１は、自己静電容量方式の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１２は、実施形態１に係る検出装置及び表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１３は、第１基板を模式的に示す平面図である。 図１４は、実施形態に係る表示領域の画素配列を表す回路図である。 図１５は、第２基板を模式的に示す平面図である。 図１６は、検出電極ブロックと、第１電極との関係を説明するための模式図である。 図１７は、タッチ検出において、第１電極と第２電極との間に発生するフリンジ電界の電気力線を模式的に示す説明図である。 図１８は、第２基板を模式的に示す平面図である。 図１９は、実施形態に係るホバー検出の一例を示す説明図である。 図２０は、実施形態に係るホバー検出の他の例を示す説明図である。 図２１は、タッチ検出における第２電極の第１接続状態を説明するための説明図である。 図２２は、ホバー検出における第２電極の第２接続状態を説明するための説明図である。 図２３は、接続回路の一例を示す回路図である。 図２４は、実施形態に係る表示装置の動作例を示すフローチャートである。 図２５は、検出電極ブロックと信号強度との関係を模式的に示すグラフである。 図２６は、実施形態に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。 図２７は、第２電極及び第１電極の配置例を示す斜視図である。 図２８は、実施形態２に係る第２電極を模式的に示した模式図である。 図２９は、実施形態２の変形例１に係る第２電極の部分拡大図である。 図３０は、実施形態２の変形例２に係る第２電極の部分拡大図である。 図３１は、実施形態２の変形例３に係る第２電極の部分拡大図である。 図３２は、実施形態３に係る検出装置及び表示装置の構成例を示す断面図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示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、本開示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、当然に本開示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、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る検出装置及び表示装置の一構成例を示すブロック図である。図２は、検出回路の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、表示装置１は、表示パネル１０と、制御回路１１と、検出回路４０とを備えている。表示パネル１０は、画像を表示する表示領域２０と、タッチ入力を検出する検出装置に含まれるセンサ領域３０とを含む。図１及び図２に示すブロック図は、概念的に構成を説明するものであり、他の構成で構成してもよい。
表示パネル１０は、表示領域２０とセンサ領域３０とが一体化された表示装置である。具体的には、表示パネル１０において、表示領域２０の電極や基板等の部材の一部が、センサ領域３０の電極や基板等に兼用される。
表示領域２０は、表示素子として液晶表示素子を用いている。表示領域２０は、表示素子を有する複数の画素を備えるとともに、複数の画素に対向する表示面を有している。また、表示領域２０は、映像信号の入力を受けて表示面に複数の画素からなる画像の表示を行う。なお、表示領域２０は、例えば、有機ＥＬ表示パネルであってもよい。
表示パネル１０は、さらに接続回路１８を備える。接続回路１８は、センサ領域３０と検出回路４０との間に設けられる。接続回路１８は、制御回路１１から供給される制御信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２に基づいて、検出駆動の対象となる第２電極ＴＤＬと検出回路４０との接続と遮断とを切り換える回路である。
制御回路１１は、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３及び駆動回路１４を備える。制御回路１１は、外部より供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動回路１４、接続回路１８及び検出回路４０に制御信号を供給して、表示動作と検出動作を制御する回路である。
ゲートドライバ１２は、制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、表示パネル１０の表示駆動の対象となる１水平ラインに走査信号Ｖｓｃａｎを供給する。これにより、表示駆動の対象となる１水平ラインが順次又は同時に選択される。
ソースドライバ１３は、表示領域２０の、各副画素ＳＰｉｘ（図１４参照）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３の機能の一部は、表示パネル１０に搭載されていてもよい。この場合、制御回路１１が画素信号Ｖｐｉｘを生成し、この画素信号Ｖｐｉｘをソースドライバ１３に供給してもよい。
駆動回路１４は、表示パネル１０の第１電極ＣＯＭＬに表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃを供給する回路である。また、駆動回路１４は、接続回路１８を介して、表示パネル１０の第１電極ＣＯＭＬに検出用の第１駆動信号Ｖｃｏｍ１を供給し、又は第２電極ＴＤＬに第２駆動信号Ｖｓｅｌｆを供給する。
本実施形態において、制御回路１１は、表示領域２０により表示を行う表示モードと、センサ領域３０において被検出体を検出する検出モードとを時分割で行う。制御回路１１は、検出モードとして、タッチ検出（第１検出モード）とホバー検出（第２検出モード）との２つの検出モードを有する。あるいは、第１検出モードは、相互静電容量方式の検出モードであり、第２検出モードは、自己静電容量方式の検出モードである。本開示において、タッチ検出は、被検出体が検出面又は表示面に接触した状態又は接触と同視し得るほど近接した状態（以下、「接触状態」と表す）において、被検出体の位置を検出することを表す。また、ホバー検出は、被検出体が検出面又は表示面に接触していない状態又は接触と同視できるほどには近接していない状態（以下、「非接触状態」と表す）において、被検出体の位置や動きを検出することを表す。また、検出面又は表示面に対向する位置に被検出体が存在しない場合、又はホバー検出において被検出体を検出できない程度に被検出体が表示面から離れている状態を「非存在状態」と表す。
センサ領域３０において検出装置は、相互静電容量方式（ミューチュアル方式ともいう）によるタッチ検出の基本原理に基づいて、タッチ検出を行う。センサ領域３０において検出装置は、接触状態の被検出体を検出した場合、第１検出信号Ｖｄｅｔ１を検出回路４０に出力する。また、センサ領域３０において検出装置は、自己静電容量方式（セルフ方式ともいう）によるタッチ検出の基本原理に基づいて、ホバー検出を行う。センサ領域３０において検出装置は、非接触状態の被検出体を検出した場合、接続回路１８を介して第２検出信号Ｖｄｅｔ２を検出回路４０に出力する。
検出回路４０は、相互静電容量方式の検出において、制御回路１１から供給される制御信号と、表示パネル１０から出力される第１検出信号Ｖｄｅｔ１とに基づいて、表示パネル１０の表示面への被検出体のタッチの有無を検出する回路である。検出回路４０は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。また、検出回路４０は、自己静電容量方式のホバー検出において、制御回路１１から供給される制御信号と、表示パネル１０から出力される第２検出信号Ｖｄｅｔ２とに基づいて、非接触状態の被検出体の位置やジェスチャ等の動作を検出することができる。
図２に示すように、検出回路４０は、検出信号増幅回路４２と、Ａ／Ｄ変換回路４３と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、検出タイミング制御回路４６と、を備える。検出タイミング制御回路４６は、制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換回路４３と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５とが同期して動作するように制御する。
タッチ検出において、検出信号増幅回路４２は、表示パネル１０から供給された第１検出信号Ｖｄｅｔ１を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路４３は、第１駆動信号Ｖｃｏｍ１に同期したタイミングで、検出信号増幅回路４２から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する。
信号処理回路４４は、Ａ／Ｄ変換回路４３の出力信号に基づいて、表示パネル１０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理回路４４は、指による検出信号の差分の信号（絶対値｜ΔＶ｜）を取り出す処理を行う。信号処理回路４４は、絶対値｜ΔＶ｜を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧未満であれば、被検出体が非存在状態であると判断する。一方、信号処理回路４４は、絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧以上であれば、被検出体の接触状態又は近接状態（接触状態）と判断する。このようにして、検出回路４０はタッチ検出が可能となる。
座標抽出回路４５は、信号処理回路４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。座標抽出回路４５は、タッチパネル座標を出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。座標抽出回路４５は、出力信号Ｖｏｕｔを制御回路１１に出力してもよい。制御回路１１は出力信号Ｖｏｕｔに基づいて、所定の表示動作又は検出動作を実行することができる。
ホバー検出において、検出回路４０は、表示パネル１０から供給された第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、上述と同様の処理を実行する。座標抽出回路４５は、信号処理回路４４において非接触状態の被検出体が検出されたときに、被検出体の座標を求める。これにより、検出回路４０は、非接触状態の被検出体の位置やジェスチャ等の動作を検出することができる。
なお、検出回路４０の検出信号増幅回路４２と、Ａ／Ｄ変換回路４３と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、検出タイミング制御回路４６とは、表示装置１に搭載される。ただし、これに限定されず、検出回路４０の全部又は一部の機能は外部のプロセッサ等に搭載されてもよい。例えば、座標抽出回路４５は、表示装置１とは別の外部プロセッサに搭載されており、検出回路４０は、信号処理回路４４が信号処理した信号を出力信号Ｖｏｕｔとして出力してもよい。
表示パネル１０は、静電容量型のタッチ検出の基本原理に基づいたタッチ制御がなされる。ここで、図３から図７を参照して、本実施形態の表示装置１の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図３は、相互静電容量方式の検出の基本原理を説明するための、非存在状態を表す説明図である。図４は、非存在状態の、相互静電容量方式の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検出の基本原理を説明するための、接触状態を表す説明図である。図６は、接触状態の、相互静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。図７は、相互静電容量方式の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、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
図３に示すように、容量素子Ｃ１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の駆動電極Ｅ１及び検出電極Ｅ２を備えている。容量素子Ｃ１は、駆動電極Ｅ１と検出電極Ｅ２との対向面同士の間に形成される電気力線（図示しない）に加え、駆動電極Ｅ１の端部から検出電極Ｅ２の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。図４に示すように、容量素子Ｃ１の一端は、交流信号源（駆動信号源）Ｓに接続され、他端は電圧検出器ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図２に示す検出信号増幅回路４２に含まれる積分回路である。
交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（容量素子Ｃ１の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇが印加されると、電圧検出器ＤＥＴを介して、図７に示すような出力波形（第１検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、駆動回路１４から入力される第１駆動信号Ｖｃｏｍ１に相当するものである。
図３及び図４に示すように、非存在状態では、容量素子Ｃ１の容量値に応じた電流Ｉ０が流れる。図４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（実線の波形Ｖ０（図７参照））に変換する。
図５及び図６に示すように、接触状態では、指によって形成される静電容量Ｃ２が、検出電極Ｅ２と接触し、又は接触と同視し得るほど近傍にある。これにより、駆動電極Ｅ１と検出電極Ｅ２との間にあるフリンジ分の電気力線が導体（指）により遮られる。このため、容量素子Ｃ１は、非存在状態で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５及び図６に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ１の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ１（図７参照））に変換する。
この場合、波形Ｖ１は、上述した波形Ｖ０と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ０と波形Ｖ１との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、指などの外部から接触又は近接する外部物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器ＤＥＴは、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。かかる期間Ｒｅｓｅｔを設けていることにより、電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜が精度よく検出される。
検出回路４０は、上述したように絶対値｜ΔＶ｜を所定のしきい値電圧と比較することで、外部近接物体が非存在状態であるか、接触状態又は近接状態であるかを判断する。このようにして、検出回路４０は相互静電容量方式の検出の基本原理に基づいてタッチ検出が可能となる。
次に、図８から図１１を参照して、自己静電容量方式の検出の基本原理について説明する。図８は、自己静電容量方式の検出の基本原理を説明するための、非存在状態を表す説明図である。図９は、自己静電容量方式の検出の基本原理を説明するための、接触状態を表す説明図である。図１０は、自己静電容量方式の検出の等価回路の例を示す説明図である。図１１は、自己静電容量方式の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８左図は、非存在状態において、スイッチＳＷ１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ３とが接続され、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ３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Ｅ３が有する容量Ｃｘ１が充電される。図８右図は、スイッチＳＷ１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ３との接続がオフされ、スイッチＳＷ２により、検出電極Ｅ３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９左図は、接触状態において、スイッチＳＷ１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ３とが接続され、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ３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Ｅ３が有する容量Ｃｘ１に加え、検出電極Ｅ３に近接している指により生じる容量Ｃｘ２も充電される。図９右図は、スイッチＳＷ１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ３との接続がオフされ、スイッチＳＷ２により検出電極Ｅ３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８右図に示す放電時（非存在状態）におけるコンデンサＣｃｒの電圧変化特性に対して、図９右図に示す放電時（接触状態）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、容量Ｃｘ２の有無により、コンデンサＣｃｒの電圧変化特性が異なることを利用して、指などの操作入力の有無を判定している。
具体的には、検出電極Ｅ３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１１参照）が印加される。図１０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Ｖ４、Ｖ５（図７参照））に変換する。
図１１において、時刻Ｔ０１のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ６に相当する電圧レベルに上昇する。このときスイッチＳＷ１はオンとなりスイッチＳＷ２はオフとなるため検出電極Ｅ３の電位も電圧Ｖ６に上昇する。次に時刻Ｔ１１のタイミングの前にスイッチＳＷ１をオフとする。このとき検出電極Ｅ３はフローティング状態であるが、検出電極Ｅ３の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２、図９参照）によって、検出電極Ｅ３の電位はＶ６が維持される。さらに、時刻Ｔ１１のタイミングの前に電圧検出器ＤＥＴのリセット動作が行われる。このリセット動作により出力電圧はＶｒｅｆと略等しい電圧となる。
続いて、時刻Ｔ１１のタイミングでスイッチＳＷ２をオンさせると、検出電極Ｅ３の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５に移動するため、電圧検出器ＤＥＴの出力が上昇する（図１１の第２検出信号Ｖｄｅｔ２参照）。電圧検出器ＤＥＴの出力（第２検出信号Ｖｄｅｔ２）は、非存在状態では、実線で示す波形Ｖ２となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃｘ１×Ｖ６／Ｃ５となる。接触状態では、点線で示す波形Ｖ３となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ６／Ｃ５となる。
その後、時刻Ｔ３１のタイミングでスイッチＳＷ２をオフさせ、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をオンさせることにより、検出電極Ｅ３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。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。このようにして、検出回路４０は自己静電容量方式の検出の基本原理に基づいてタッチ検出が可能となる。
次に、本実施形態の表示装置１の構成例を詳細に説明する。図１２は、実施形態１に係る検出装置及び表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図１２に示すように、表示パネル１０は、画素基板２と、対向基板３と、表示機能層としての液晶層６とを備える。対向基板３は、画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置される。また、液晶層６は画素基板２と対向基板３との間に設けられる。
画素基板２は、第１基板２１と、画素電極２２と、第１電極ＣＯＭＬと、偏光板３５Ｂと、絶縁層５９とを有する。第１基板２１には、ゲートドライバ１２に含まれるゲートスキャナ等の回路や、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子や、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線（図１２では省略して示す）が設けられる。
画素電極２２は、絶縁層２４を介して第１電極ＣＯＭＬの上側に設けられ、平面視でマトリクス状に複数配置される。偏光板３５Ｂは、第１基板２１の下側に設けられる。
なお、本開示において、第１基板２１に垂直な方向において、第１基板２１から第２基板３１に向かう方向を「上側」とする。また、第２基板３１から第１基板２１に向かう方向を「下側」とする。また、「平面視」とは、第１基板２１の表面に垂直な方向から見た場合を示す。
画素電極２２は、表示パネル１０の各画素Ｐｉｘを構成する副画素ＳＰｉｘに対応して設けられ（図１４参照）、表示動作を行うための画素信号Ｖｐｉｘが供給される。また、第１電極ＣＯＭＬは、表示動作の際に直流の表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃが供給され、複数の画素電極２２に対する共通電極として機能する。
本実施形態において、画素電極２２及び第１電極ＣＯＭＬは、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。
対向基板３は、第２基板３１と、第２基板３１の一方の面に形成されたカラーフィルタ３２と、第２基板３１の他方の面に設けられた第２電極ＴＤＬと、偏光板３５Ａとを有する。第２電極ＴＤＬは、第２基板３１の上に複数配列されている。第２電極ＴＤＬは、相互静電容量方式の検出における検出電極として機能するとともに、自己静電容量方式のホバー検出における検出電極として機能する。表示装置１において、検出装置であるセンサ領域３０において被検出体を検出する検出装置と、表示領域２０を備える表示パネル１０を備え、表示領域と重畳する領域に、第２電極ＴＤＬが設けられている。
カラーフィルタ３２は、第１基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。なお、カラーフィルタ３２は第１基板２１の上に配置されてもよい。本実施形態において、第１基板２１及び第２基板３１は、例えば、ガラス基板又は樹脂基板である。
第１基板２１と第２基板３１とは所定の間隔を設けて対向して配置される。第１基板２１と第２基板３１との間に液晶層６が設けられる。液晶層６は、通過する光を電界の状態に応じて変調するものであり、例えば、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：フリンジフィールドスイッチング）を含むＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図１２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（図１２では省略して示す）が配設されている。
第１基板２１の下側には、図示しない照明装置（バックライト）が設けられる。照明装置は、例えばＬＥＤ等の光源を有しており、光源からの光を第１基板２１に向けて射出する。照明装置からの光は、画素基板２を通過して、その位置の液晶の状態により変調され、表示面への透過状態が場所によって変化する。これにより、表示面に画像が表示される。
図１３は、第１基板を模式的に示す平面図である。図１３に示すように、表示装置１において、アクティブエリア１０ａの外側に周辺領域１０ｂが設けられている。本開示において、アクティブエリア１０ａは、画像を表示させるための領域であり、複数の画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）と重なる領域である。周辺領域１０ｂは、第１基板２１の外周よりも内側で、かつ、アクティブエリア１０ａよりも外側の領域を示す。なお、周辺領域１０ｂはアクティブエリア１０ａを囲う枠状であってもよく、その場合、周辺領域１０ｂは額縁領域とも言える。
本実施形態において、第１方向Ｄｘは、アクティブエリア１０ａの長辺に沿った方向である。第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交する方向である。これに限定されず、第２方向Ｄｙは第１方向Ｄｘに対して９０°以外の角度で交差していても良い。第１方向Ｄｘと第２方向Ｄｙとで規定される平面は、第１基板２１の表面と平行となる。また、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向は、第１基板２１の厚み方向である。
図１３に示すように、第１電極ＣＯＭＬは、アクティブエリア１０ａにおいて、第１方向Ｄｘに延出し、第２方向Ｄｙに複数配列される。言い換えると、第１電極ＣＯＭＬは、アクティブエリア１０ａの長辺に沿って延出し、アクティブエリア１０ａの短辺に沿って複数配列される。
１つの第１電極ＣＯＭＬに対応する位置に、複数の副画素ＳＰｉｘが行列状に配置される。副画素ＳＰｉｘは、第１電極ＣＯＭＬよりも小さい面積を有している。各副画素ＳＰｉｘに対応して、信号線ＳＧＬとゲート線ＧＣＬが設けられている。信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延出し、第１方向Ｄｘに複数配列される。ゲート線ＧＣＬは、平面視で信号線ＳＧＬと交差して設けられ、第１方向Ｄｘに延出し、第２方向Ｄｙに複数配列される。なお、図１３では一部の副画素ＳＰｉｘ、信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬについて示しているが、副画素ＳＰｉｘ、信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬはアクティブエリア１０ａの全域に亘って配置される。
本実施形態において、第１電極ＣＯＭＬは、平面視でゲート線ＧＣＬの延出方向に平行な方向に延出し、信号線ＳＧＬと交差する方向に延出する。
なお、複数の画素電極２２の配列は、第１方向Ｄｘ及び該第１方向Ｄｘに交差する第２方向Ｄｙに沿って配列されるマトリクス状の配列のみならず、対向する画素電極２２同士が第１方向Ｄｘ又は第２方向Ｄｙにずれて配置される構成を採用することもできる。また、対向する画素電極２２の大きさの違いから、第１方向Ｄｘに配列される画素列を構成する１つの画素電極２２に対し、当該画素電極２２の一側に２又は３の複数の画素電極２２が配列される構成も採用可能である。
周辺領域１０ｂには、第１スキャナ１２Ａ及び第２スキャナ１２Ｂが設けられている。駆動回路１４（図１参照）は、第１スキャナ１２Ａ及び第２スキャナ１２Ｂを介して第１電極ＣＯＭＬと接続されている。第１電極ＣＯＭＬは、第１スキャナ１２Ａ及び第２スキャナ１２Ｂに挟まれている。
周辺領域１０ｂの長辺側には、接続回路１８と接続端子７５と表示用ＩＣ１９とが設けられている。また、周辺領域１０ｂの長辺側には、フレキシブル基板７１が接続されている。フレキシブル基板７１に検出用ＩＣ４９が設けられている。表示用ＩＣ１９は、図１に示す制御回路１１として機能する。また、検出回路４０の機能の一部は、検出用ＩＣ４９に含まれていてもよく、外部のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の機能として設けられてもよい。なお、表示用ＩＣ１９又は検出用ＩＣ４９は、これに限定されず、例えばモジュール外部の制御基板に備えられていてもよい。
第１電極ＣＯＭＬは、表示用ＩＣ１９と電気的に接続される。
次に表示パネル１０の表示動作について説明する。図１４は、実施形態に係る表示領域の画素配列を表す回路図である。第１基板２１（図１２参照）には、図１４に示す各副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒ、信号線ＳＧＬ、ゲート線ＧＣＬ等が形成されている。信号線ＳＧＬは、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給するための配線である。ゲート線ＧＣＬは、各スイッチング素子Ｔｒを駆動する駆動信号を供給するための配線である。信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬは、第１基板２１の表面と平行な平面に延出する。
図１４に示す表示領域２０は、マトリクス状に配列された複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、それぞれスイッチング素子Ｔｒ及び液晶素子６ａを備えている。スイッチング素子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。画素電極２２と第１電極ＣＯＭＬとの間に絶縁層２４が設けられ、これらによって図１４に示す保持容量６ｂが形成される。
図１に示すゲートドライバ１２は、ゲート線ＧＣＬを順次選択する。ゲートドライバ１２は、選択されたゲート線ＧＣＬを介して、走査信号Ｖｓｃａｎを副画素ＳＰｉｘのスイッチング素子Ｔｒのゲートに印加する。これにより、副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）が表示駆動の対象として順次選択される。また、ソースドライバ１３は、選択された１水平ラインを構成する副画素ＳＰｉｘに、信号線ＳＧＬを介して画素信号Ｖｐｉｘを供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて１水平ラインずつ表示が行われるようになっている。
この表示動作を行う際、駆動回路１４は、第１電極ＣＯＭＬに対して表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃを印加する。表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃは複数の副画素ＳＰｉｘに対する共通電位となる電圧信号である。これにより、各第１電極ＣＯＭＬは、表示動作時には画素電極２２に対する共通電極として機能する。表示の際に、駆動回路１４は、アクティブエリア１０ａの全ての第１電極ＣＯＭＬに対して駆動信号Ｖｃｏｍｄｃを印加する。
図１２に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域が周期的に配列されていてもよい。上述した図１４に示す各副画素ＳＰｉｘに、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂが１組として対応付けられる。そして、３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに対応する副画素ＳＰｉｘを１組として画素Ｐｉｘが構成される。なお、カラーフィルタ３２は、４色以上の色領域を含んでいてもよい。
次に、第２電極ＴＤＬの構成について説明する。図１５は、第２基板を模式的に示す平面図である。図１６は、検出電極ブロックと、第１電極との関係を説明するための模式図である。図１５に示すように、第２電極ＴＤＬは、第２基板３１のアクティブエリア１０ａにおいて、行列状に複数配列されている。例えば、第２電極ＴＤＬ（１，１）、ＴＤＬ（１，２）、…、ＴＤＬ（１，ｎ）が第２方向Ｄｙに複数配列される。また、第２電極ＴＤＬ（１，１）、ＴＤＬ（２，１）、…、ＴＤＬ（ｍ，１）が第１方向Ｄｘに複数配列される。なお、第２電極ＴＤＬ（１，１）、ＴＤＬ（１，２）、…、ＴＤＬ（１，ｎ）、ＴＤＬ（２，１）、…、ＴＤＬ（ｍ，１）を区別して説明する必要がない場合には、単に第２電極ＴＤＬと表す。
第２電極ＴＤＬは、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料で構成されている。また、第２電極ＴＤＬは、ＩＴＯに限定されず、例えば、後述する実施形態２のように、金属材料を用いた金属細線等により構成されていてもよい。
第２基板３１の周辺領域１０ｂには、ガードリングと呼ばれる導電性の外縁配線３８及びフレキシブル基板７２が設けられている。外縁配線３８は、複数の第２電極ＴＤＬを囲むように配置されている。複数の第２電極ＴＤＬは、外縁配線３８の内側にある。外縁配線３８の両端は、フレキシブル基板７２に電気的に接続される。
各第２電極ＴＤＬは、接続配線３７を介してフレキシブル基板７２に接続される。フレキシブル基板７２は、図１３に示す第１基板２１の接続端子７５に接続される。これにより、各第２電極ＴＤＬはそれぞれ、接続配線３７、フレキシブル基板７２、接続端子７５を介して接続回路１８に電気的に接続される。
接続回路１８は、タッチ検出とホバー検出とで、第２電極ＴＤＬの接続状態を切り換える回路である。以下、図１５を用いて、タッチ検出の第２電極ＴＤＬの接続状態を説明する。本実施形態では、図１５に示すように、タッチ検出において、接続回路１８は、制御回路１１からの制御信号に基づいて、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬを電気的に接続する。検出電極ブロックＢＫ１、ＢＫ２、…、ＢＫｍ−１、ＢＫｍは、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬを含む。例えば、検出電極ブロックＢＫ１は、第２電極ＴＤＬ（１，１）、ＴＤＬ（１，２）、…、ＴＤＬ（１，ｎ）が電気的に接続されて、１つの検出電極として機能する。言い換えると、１つの検出電極ブロックＢＫは、任意の列に配置された複数の第２電極ＴＤＬを含む、１つの検出電極として機能する。なお、本開示において、検出電極ブロックＢＫ１、ＢＫ２、…、ＢＫｍ−１、ＢＫｍを区別して説明する必要がない場合には、単に検出電極ブロックＢＫと表す。また、接続回路１８の構成については後述する。
図１６に示すように、検出電極ブロックＢＫは、それぞれ、第２方向Ｄｙに延出し、第１方向Ｄｘに複数配列される。検出電極ブロックＢＫは、平面視で第１電極ＣＯＭＬと交差して配置される。例えば、検出電極ブロックＢＫの第１方向Ｄｘの配列ピッチは、第２電極ＴＤＬの第１方向Ｄｘの配列ピッチと同じである。検出電極ブロックＢＫと第１電極ＣＯＭＬとの交差領域において、検出電極ブロックＢＫに含まれる第２電極ＴＤＬと第１電極ＣＯＭＬとの間に静電容量が形成される。
駆動回路１４（図１参照）は、タッチ検出において、第１電極ＣＯＭＬに第１スキャナ１２Ａ及び第２スキャナ１２Ｂを介して第１駆動信号Ｖｃｏｍ１を供給する。検出電極ブロックＢＫは、第１電極ＣＯＭＬとの間の容量変化に応じた第１検出信号Ｖｄｅｔ１を、接続回路１８を介して検出回路４０に出力する。検出回路４０は、第１検出信号Ｖｄｅｔ１に基づいて、上述した相互静電容量方式の検出によりタッチ入力を検出する。駆動回路１４は、アクティブエリア１０ａの第１電極ＣＯＭＬを順次駆動してタッチ検出を行う。このように、第１電極ＣＯＭＬは、相互静電容量方式によるタッチ検出において、駆動電極として機能する。これにより、座標抽出回路４５は接触状態の被検出体の位置を検出することができる。
このように、複数の第２電極ＴＤＬを含む検出電極ブロックＢＫは、相互静電容量方式によるタッチ検出において、１つの検出電極として機能する。第２電極ＴＤＬの外形は、第１方向Ｄｘの長さよりも第２方向Ｄｙの方が長い、全体として第２方向Ｄｙに長手を有する略矩形状となる。これにより、１つ検出電極ブロックＢＫは、第２方向Ｄｙよりも第１方向Ｄｘに幅が小さく、相互静電容量方式の検出感度が向上する。
なお、タッチ検出において、第１駆動信号Ｖｃｏｍ１が供給されていない第１電極ＣＯＭＬ（図１３参照）は、電圧信号が供給されず、電位が固定されていないフローティング状態としてもよい。或いは、駆動回路１４は、第１駆動信号Ｖｃｏｍ１が供給されていない複数の第１電極ＣＯＭＬに対して固定された電位を有する電圧信号を供給してもよい。
また、タッチ検出において、外縁配線３８には、電圧信号が供給されず、電位が固定されていないフローティング状態である。或いは、駆動回路１４は、外縁配線３８に固定された電位を有する直流電圧信号を供給してもよい。これにより、第２電極ＴＤＬの寄生容量を抑制して、検出精度を向上させることができる。
次に、図１７は、タッチ検出において、第１電極と第２電極との間に発生するフリンジ電界の電気力線を模式的に示す説明図である。また、図１７は、図１５に示すＡ１−Ａ２断面である。
図１７に示すように、第２基板３１に設けられた第２電極ＴＤＬは、第１基板２１に設けられた第１電極ＣＯＭＬよりも上側に配置される。上述したように、第２電極ＴＤＬは、相互静電容量方式の検出において検出電極として機能する。図１７に示すように、タッチ検出において、第１電極ＣＯＭＬに第１駆動信号Ｖｃｏｍ１が供給されると、第２電極ＴＤＬの間に、フリンジ電界の電気力線Ｅｆが発生する。フリンジ電界の電気力線Ｅｆは第２電極ＴＤＬから表示面ＤＳよりも上側まで延びて、対向する第２電極ＴＤＬの電界透過領域ＴＤＤを通る。なお、図１７において、表示面ＤＳはカバーガラス１２０の表面である。ただし、これに限定されず、表示面ＤＳは表示装置１の最上部に設けられる他の部材の表面であってもよく、第２基板３１に設けられた保護層の表面であってもよい。
ここで、第２電極ＴＤＬの平面視での面積を大きくすると、ホバー検出における検出感度を高めることができる。一方、第２電極ＴＤＬの平面視での面積を大きくすると、対向する第２電極ＴＤＬ自体がフリンジ電界を遮蔽してしまう。この場合、第２電極ＴＤＬを通過したフリンジ電界の電気力線Ｅｆが減少し、タッチ検出の検出感度が低下する可能性がある。
図１５に示すように、１つの第２電極ＴＤＬは、平面視において２つの電界透過領域ＴＤＤの領域を内部に有する。図１５に示すように、１つの第２電極ＴＤＬにおいて、電界透過領域ＴＤＤの領域は、第１方向Ｄｘに複数配列される。これにより、１つの第２電極ＴＤＬにおいて、電界透過領域ＴＤＤの占める面積が大きくなり、平面視で、電界透過領域ＴＤＤが第１電極ＣＯＭＬと重なる面積が増える。これにより、センサ領域３０において検出装置は、良好にタッチ検出を実現できる。
実施形態１において、電界透過領域ＴＤＤの領域には、第２電極ＴＤＬの導電性材料がない。電界透過領域ＴＤＤの領域には、検出電極として機能しないダミー電極が設けられていてもよい。ダミー電極は、例えば電位が固定されていない導電性材料が用いられる。またこのような導電性材料としては、ＩＴＯ等の等の透光性を有する導電性材料を用いることができる。
電界透過領域ＴＤＤの領域又は外形は、第１方向Ｄｘの長さよりも第２方向Ｄｙの方が長い、全体として第２方向Ｄｙに長手を有する略矩形状となる。図１７に示すように、電界透過領域ＴＤＤは、平面視で、第２方向Ｄｙに複数配列される第１電極ＣＯＭＬとそれぞれ重なって配置される。
例えば、検出面ＤＳよりも上側に５ｃｍ程度の被検出体を検出する場合、第２電極ＴＤＬは、第１方向Ｄｘに例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度、第２方向Ｄｙに例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度である。電界透過領域ＴＤＤの第１方向Ｄｘにおける幅ＳＰは、第１電極ＣＯＭＬと第２電極ＴＤＬとの距離に応じて設定されるが、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下程度である。第１電極ＣＯＭＬに第１駆動信号Ｖｃｏｍ１が順次供給されると、それぞれの第１電極ＣＯＭＬから電界透過領域ＴＤＤを通ってフリンジ電界が図１７に示す電気力線Ｅｆのように、第２電極ＴＤＬから表示面ＤＳよりも上側まで延びることができる。これにより、検出装置は、良好にタッチ検出を実現できる。
一方、ホバー検出において、接続回路１８は、制御回路１１からの制御信号に基づいて、第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを所定の面積毎にまとめて電気的に接続する。図１８は、第２基板を模式的に示す平面図である。以下、図１８を用いて、ホバー検出の第２電極ＴＤＬの接続状態を説明する。図１８には、例えば、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）、ＢＫＤ（１，２）、ＢＫＤ（１，Ｎ−１）、ＢＫＤ（１，Ｎ）、ＢＫＤ（Ｍ，１）、ＢＫＤ（Ｍ，２）、ＢＫＤ（Ｍ，Ｎ−１）、ＢＫＤ（Ｍ，Ｎ）を含む。本開示において、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）、…、ＢＫ（Ｍ，Ｎ）を区別して説明する必要がない場合には、単に検出電極ブロックＢＫＤと表す。なお、図１８では一部の検出電極ブロックＢＫＤを示しているが、検出電極ブロックＢＫＤは、アクティブエリア１０ａにおいて、行列状に複数配列される。つまり、検出電極ブロックＢＫＤは、第１方向Ｄｘに複数配列されるとともに、第２方向Ｄｙに複数配列される。
各検出電極ブロックＢＫＤは、第２方向Ｄｙに１つ、第１方向Ｄｘに６つの１行６列の第２電極ＴＤＬが接続されている。例えば、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）は、第２電極ＴＤＬ（１，１）、第２電極ＴＤＬ（２，１）、第２電極ＴＤＬ（３，１）、第２電極ＴＤＬ（４，１）、第２電極ＴＤＬ（５，１）、第２電極ＴＤＬ（６，１）が電気的に接続されて、１つの検出電極として機能する。これにより、検出電極ブロックＢＫＤの面積が大きくなり、ホバー検出の検出感度が向上する。
同様に、検出電極ブロックＢＫＤ（Ｍ，１）は、第２電極ＴＤＬ（ｍ−５，１）、第２電極ＴＤＬ（ｍ−４，１）、第２電極ＴＤＬ（ｍ−３，１）、第２電極ＴＤＬ（ｍ−２，１）、第２電極ＴＤＬ（ｍ−１，１）、第２電極ＴＤＬ（ｍ，１）が電気的に接続されて、１つの検出電極として機能する。検出電極ブロックＢＫＤ（１，２）、ＢＫＤ（１，Ｎ−１）、ＢＫＤ（１，Ｎ）、ＢＫＤ（Ｍ，２）、ＢＫＤ（Ｍ，Ｎ−１）、ＢＫＤ（Ｍ，Ｎ）については、説明を省略する。
第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを所定の面積毎にまとめて電気的に接続した検出電極ＢＫＤの面積は、１つの第２電極ＴＤＬよりも大きくなる。また、第２電極ＴＤＬの外形は、第１方向Ｄｘの大きさＷＸよりも第２方向Ｄｙの大きさＷＹの方が長い、全体として第２方向Ｄｙに長手を有する略矩形状となる。このため、第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを所定の面積毎にまとめて電気的に接続した方が、第２方向Ｄｙに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを所定の面積毎にまとめて電気的に接続するよりも、面積を大きくしやすい。これにより、検出電極ブロックＢＫＤの面積が大きくなり、ホバー検出の検出感度が向上する。
本開示では、検出電極ブロックＢＫＤは、第１方向Ｄｘに隣接して配置された６つの第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて、１つの検出電極として機能する。検出電極ブロックＢＫＤは、第１方向Ｄｘに隣接して配置された２以上の第２電極ＴＤＬ及び第２方向Ｄｙに隣接して配置された２以上の第２電極ＴＤＬで構成されていてもよい。或いは、検出電極ブロックＢＫＤは、第１方向Ｄｘに隣接して配置された３以上の第２電極ＴＤＬ及び第２方向Ｄｙに隣接して配置された３以上の第２電極ＴＤＬで構成されていてもよい。例えば、アクティブエリア１０ａの全ての第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて、１つの検出電極ブロックＢＫＤを構成してもよい。
上述したように、第２電極ＴＤＬは、タッチ検出（相互静電容量方式）の際は、検出電極ブロックＢＫとして束ねて駆動され、ホバー検出（自己静電容量方式）の際は、検出電極ブロックＢＫＤとして機能する。
駆動回路１４（図１参照）は、ホバー検出において、検出電極ブロックＢＫＤに対し、接続回路１８を介して順次、又は同時に第２駆動信号Ｖｓｅｌｆを供給する。つまり、駆動回路１４は、検出電極ブロックＢＫＤに含まれる複数の第２電極ＴＤＬをまとめて駆動する。検出電極ブロックＢＫＤは、検出電極ブロックＢＫＤに含まれる第２電極ＴＤＬの容量変化に応じた第２検出信号Ｖｄｅｔ２を、接続回路１８を介して検出回路４０に出力する。
検出回路４０は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、上述した自己静電容量方式によりホバー検出を行う。検出回路４０は、アクティブエリア１０ａの複数の検出電極ブロックＢＫＤから供給された第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、非接触状態の被検出体の位置やジェスチャ等の動作を検出することができる。
図１９は、実施形態に係るホバー検出の一例を示す説明図である。図２０は、実施形態に係るホバー検出の他の例を示す説明図である。図１９に示すように、表示装置１は、被検出体である操作者の手指が表示面ＤＳに対し非接触状態でホバー検出を行う。検出回路４０は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、表示面ＤＳに垂直な方向における、表示面ＤＳと被検出体との距離Ｄ１を検出することができる。また、検出回路４０は、第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、被検出体の位置Ｒ１を検出することができる。被検出体の位置Ｒ１は、例えば、表示面ＤＳと垂直な方向において、被検出体と対向する位置であり、複数の検出電極ブロックＢＫＤからの第２検出信号Ｖｄｅｔ２のうち、最大の値となる検出電極ブロックＢＫＤに対応する位置である。
また、図２０に示すように、表示装置１は、被検出体のジェスチャ等の動作を検出することができる。検出回路４０は、被検出体が表示面ＤＳに対し非接触状態で矢印Ｄａ方向に移動した場合、第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、被検出体の位置の変化を演算する。これにより、検出回路４０は、被検出体のジェスチャ等の動作を検出する。制御回路１１（図１参照）は、これらのホバー検出の結果に基づいて、所定の表示動作又は検出動作を実行する。
このように、複数の第２電極ＴＤＬを含む検出電極ブロックＢＫＤは、自己静電容量方式によるホバー検出において、１つの検出電極として機能する。なお、ホバー検出において、駆動回路１４は、第１電極ＣＯＭＬに対してガード信号Ｖｇｄを供給する。第１電極ＣＯＭＬは、第２電極ＴＤＬと同じ電位を有して駆動される。これにより、第２電極ＴＤＬと第１電極ＣＯＭＬとの間の寄生容量を抑制して、ホバー検出の検出精度を向上させることができる。すなわち、ホバー検出において、第１電極ＣＯＭＬは、ガード電極として機能する。
また、駆動回路１４は、ホバー検出の際に、外縁配線３８にガード信号Ｖｇｄを供給する。ガード信号Ｖｇｄは第２駆動信号Ｖｓｅｌｆと同期した、同じ電位を有する電圧信号である。これにより、第２電極ＴＤＬの寄生容量を抑制して、検出精度を向上させることができる。
以上のように、第２電極ＴＤＬは、相互静電容量方式によるタッチ検出において検出電極として機能するとともに、自己静電容量方式によるホバー検出において検出電極として機能する。本実施形態において、１つの第２電極ＴＤＬに比べて、１つの検出電極ブロックＢＫＤは大きい面積を有する。このため、検出電極ブロックＢＫＤから発生する電界の電気力線が、表示面ＤＳから離れた位置まで到達する。これにより、表示装置１は、タッチ検出とホバー検出とで第２電極ＴＤＬを共用しつつ、精度よくタッチ検出を行うとともに、良好にホバー検出を行うことができる。
また、本実施形態において、第２電極ＴＤＬは、第２基板３１に設けられている。このため、第１基板２１に第２電極ＴＤＬを設けた場合と比べ、スイッチング素子Ｔｒや第１スキャナ１２Ａ及び第２スキャナ１２Ｂ等の各種回路、信号線ＳＧＬ、ゲート線ＧＣＬ等の各種配線と、第２電極ＴＤＬとの間隔を大きくすることができる。したがって、本実施形態は、第２電極ＴＤＬと、各種回路及び各種配線との間に形成される寄生容量を低減して、精度よくホバー検出を行うことができる。
次に接続回路１８の接続構成の一例について説明する。図２１は、タッチ検出における第２電極の第１接続状態を説明するための説明図である。図２２は、ホバー検出における第２電極の第２接続状態を説明するための説明図である。図２３は、接続回路の一例を示す回路図である。なお、図２１及び図２２では、説明を分かりやすくするために、４行４列の第２電極ＴＤＬが配列された構成を示す。
図２１及び図２２に示すように、各第２電極ＴＤＬにそれぞれ接続された接続配線３７（１，１）、３７（１，２）、…、３７（６，４）は、接続回路１８に接続される。接続回路１８は、タッチ検出時とホバー検出時とで、接続配線３７を介して各第２電極ＴＤＬと接続する接続関係を変更する。
図２１に示すように、タッチ検出において、駆動回路１４が第１駆動信号Ｖｃｏｍ１を第１電極ＣＯＭＬに順次供給すると共に、接続回路１８は、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬを電気的に接続し、検出電極ブロックＢＫ１、ＢＫ２、ＢＫ３、ＢＫ４、ＢＫ５、ＢＫ６がそれぞれ１つの検出電極として機能する。例えば、接続回路１８は、第２電極ＴＤＬ（１，１）、ＴＤＬ（１，２）、ＴＤＬ（１，３）、ＴＤＬ（１，４）…、ＴＤＬ（１，ｎ）を電気的に接続し、検出電極ブロックＢＫ１とする。検出電極ブロックＢＫ２、ＢＫ３、ＢＫ４、ＢＫ５及びＢＫ６も同様である。そして、接続回路１８は、検出電極ブロックＢＫからの第１検出信号Ｖｄｅｔ１を検出回路４０に供給する。
また、図２２に示すように、ホバー検出において、接続回路１８は、第１方向Ｄｘに配列された６つの第２電極ＴＤＬを電気的に接続し、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）、ＢＫＤ（１，２）、ＢＫＤ（１，３）、ＢＫＤ（１，４）がそれぞれ１つの検出電極として機能する。例えば、接続回路１８は、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）は、第２電極ＴＤＬ（１，１）、第２電極ＴＤＬ（２，１）、第２電極ＴＤＬ（３，１）、第２電極ＴＤＬ（４，１）、第２電極ＴＤＬ（５，１）、第２電極ＴＤＬ（６，１）を電気的に接続し、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）とする。検出電極ブロックＢＫＤ（１，２）、ＢＫＤ（１，３）及びＢＫＤ（１，４）も同様である。そして、駆動回路１４は、接続回路１８を介して第２駆動信号Ｖｓｅｌｆを検出電極ブロックＢＫＤに供給する。そして、接続回路１８は、検出電極ブロックＢＫＤからの第２検出信号Ｖｄｅｔ２を検出回路４０に供給する。
図２３に示すように、各第２電極ＴＤＬにそれぞれ接続された接続配線３７（１，１）、３７（１，２）、…、３７（６，４）は、接続回路１８に接続される。ここで、接続配線３７（１，１）は第２電極ＴＤＬ（１，１）（図２１、図２２参照）に接続され、接続配線３７（１，２）は第２電極ＴＤＬ（１，２）に接続され、以下同様に、接続配線３７（６，４）は第２電極ＴＤＬ（６，４）に接続される。例えば、４本の接続配線３７（１，１）、３７（１，２）、３７（１，３）、３７（１，４）は、検出電極ブロックＢＫ１（図２１参照）に含まれる４つの第２電極ＴＤＬにそれぞれ接続される。また、２本の接続配線３７（１，１）、３７（２，１）、３７（３，１）、３７（４，１）、３７（５，１）、３７（６，１）は、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）（図２２参照）に含まれる６つの第２電極ＴＤＬにそれぞれ接続される。
接続回路１８は、第１スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１６と、第２スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ２４とを含む。第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６と、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４とは、例えばｎチャネルのＭＯＳ型のＴＦＴで構成され、第１基板２１に形成される。
図２１に示すように、検出電極ブロックＢＫ１に接続された４本の接続配線３７（１，１）、３７（１，２）、３７（１，３）、３７（１，４）は、第１スイッチＳＷ１１を介して配線ＳＬ１１に接続される。検出電極ブロックＢＫ２に接続された４本の接続配線３７（２，１）、３７（２，２）、３７（２，３）、３７（２，４）は、第１スイッチＳＷ１２を介して配線ＳＬ１２に接続される。検出電極ブロックＢＫ３に接続された４本の接続配線３７（３，１）、３７（３，２）、３７（３，３）、３７（３，４）は、第１スイッチＳＷ１３を介して配線ＳＬ１３に接続される。検出電極ブロックＢＫ４に接続された４本の接続配線３７（４，１）、３７（４，２）、３７（４，３）、３７（４，４）は、第１スイッチＳＷ１４を介して配線ＳＬ１４に接続される。検出電極ブロックＢＫ５に接続された４本の接続配線３７（５，１）、３７（５，２）、３７（５，３）、３７（５，４）は、第１スイッチＳＷ１５を介して配線ＳＬ１５に接続される。検出電極ブロックＢＫ６に接続された４本の接続配線３７（６，１）、３７（６，２）、３７（６，３）、３７（６，４）は、第１スイッチＳＷ１６を介して配線ＳＬ１６に接続される。
図２２に示す検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）に接続された６本の接続配線３７（１，１）、３７（２，１）、３７（３，１）、３７（４，１）、３７（５，１）、３７（６，１）は、第２スイッチＳＷ２１を介して配線ＳＬ２１に接続される。検出電極ブロックＢＫＤ（１，２）に接続された６本の接続配線３７（１，２）、３７（２，２）、３７（３，２）、３７（４，２）、３７（５，２）、３７（６，２）は、第２スイッチＳＷ２２を介して配線ＳＬ２２に接続される。検出電極ブロックＢＫＤ（１，３）に接続された６本の接続配線３７（１，３）、３７（２，３）、３７（３，３）、３７（４，３）、３７（５，３）、３７（６，３）は、第２スイッチＳＷ２３を介して配線ＳＬ２３に接続される。検出電極ブロックＢＫＤ（１，４）に接続された６本の接続配線３７（１，４）、３７（２，４）、３７（３，４）、３７（４，４）、３７（５，４）、３７（６，４）は、第２スイッチＳＷ２４を介して配線ＳＬ２４に接続される。なお、以下の説明において、配線ＳＬ１１−ＳＬ２４を区別して説明する必要がない場合には、配線ＳＬと表す。
接続回路１８は、制御回路１１から供給される制御信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２に基づいて、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６及び第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４のオンとオフとを切り換える。第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６と第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４とは、互いに反転した切り換え動作を行う。例えば、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６がオンの場合、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４はオフとなる。また、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６がオフの場合、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４はオンとなる。
タッチ検出において、接続回路１８は、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６をオンとし、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４をオフとする。これにより、検出電極ブロックＢＫ１に接続された４本の接続配線３７（１，１）、３７（１，２）、３７（１，３）、３７（１，４）は、第１スイッチＳＷ１１を介して１本の配線ＳＬ１１に接続される。同様に、検出電極ブロックＢＫ２−ＢＫ６に接続された４本の接続配線３７は、第１スイッチＳＷ１２−ＳＷ１６を介してそれぞれ１本の配線ＳＬ１２−ＳＬ１６に接続される。また、タッチ検出において、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４はオフとなり、接続配線３７は配線ＳＬ２１−ＳＬ２４と遮断される。
このように、接続回路１８は、タッチ検出において、検出電極ブロックＢＫに含まれる複数の第２電極ＴＤＬを１本の配線ＳＬに接続する。第１駆動信号Ｖｃｏｍ１が第１電極ＣＯＭＬに順次供給されている間に、１つの検出電極ブロックＢＫに含まれる第２電極ＴＤＬと、第１電極ＣＯＭＬとの間の容量変化に応じた第１検出信号Ｖｄｅｔ１が１本の配線ＳＬを介して検出回路４０に供給される。このように、接続回路１８は、検出電極ブロックＢＫに含まれる複数の第２電極ＴＤＬの検出出力を電気的にまとめることができる。これにより、タッチ検出において、検出電極ブロックＢＫは１つの検出電極として機能する。
一方、ホバー検出において、接続回路１８は、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６をオフとし、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４をオンとする。これにより、検出電極ブロックＢＫＤ（１，１）に接続された６本の接続配線３７（１，１）、３７（２，１）、３７（３，１）、３７（４，１）、３７（５，１）、３７（６，１）は、第２スイッチＳＷ２１を介して配線ＳＬ２１に接続される。同様に、検出電極ブロックＢＫＤに接続された接続配線３７は、第２スイッチＳＷ２２−ＳＷ２４を介して、それぞれ配線ＳＬ２２−ＳＬ２４に接続される。
また、ホバー検出において、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６はオフになるため、検出電極ブロックＢＫに接続された６本の接続配線３７は、１本の配線ＳＬ１１−ＳＬ１６と電気的に切り離され、配線ＳＬ１１−ＳＬ１６とは異なる配線ＳＬ２１−ＳＬ２４に接続される。
このように、接続回路１８は、ホバー検出において、検出電極ブロックＢＫＤに含まれる複数の第２電極ＴＤＬを１本の配線ＳＬに接続する。図２２に示すように、駆動回路１４は、第２駆動信号Ｖｓｅｌｆを１本の配線ＳＬを介して検出電極ブロックＢＫＤに供給する。このように、駆動回路１４は、検出電極ブロックＢＫＤに含まれる複数の第２電極ＴＤＬをまとめて駆動することができる。そして、検出電極ブロックＢＫＤからの第２検出信号Ｖｄｅｔ２は、それぞれ、１本の配線ＳＬを介して検出回路４０に供給される。これにより、ホバー検出において、検出電極ブロックＢＫＤは１つの検出電極として機能する。
以上のように、接続回路１８は、タッチ検出とホバー検出とで、束ねて接続される第２電極ＴＤＬの数、及び配列を変更する。これにより、タッチ検出では、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて検出電極ブロックＢＫとして機能する。また、ホバー検出では、第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて検出電極ブロックＢＫＤとして機能する。
なお、図２３に示す接続回路１８は、あくまで一例であり適宜変更することができる。例えば、接続回路１８は、タッチ検出とホバー検出とで、配線ＳＬ１１−ＳＬ１６を共用する構成であってもよい。これにより、配線の数を削減し、検出回路４０のフロントエンド端子数が少なくても、タッチ検出とホバー検出とを検出可能になる。
次に、図１及び図２４から図２６を参照して、本実施形態の動作例を説明する。図２４は、実施形態に係る表示装置の動作例を示すフローチャートである。図２５は、検出電極ブロックと信号強度との関係を模式的に示すグラフである。図２６は、実施形態に係る表示装置の動作例を示すタイミング波形図である。図２４から図２６に示す動作例はあくまで一例であり、適宜変更してもよい。
図２６に示すように、表示期間Ｐｄと検出期間Ｐｔとが時分割で交互に配置される。検出期間Ｐｔは、ホバー検出期間Ｐｔｓと、タッチ検出期間Ｐｔｍとを含む。表示期間Ｐｄ、ホバー検出期間Ｐｔｓ及びタッチ検出期間Ｐｔｍの実行の順番はあくまで一例であり適宜変更してもよい。例えば、１つの検出期間Ｐｔにホバー検出期間Ｐｔｓ又はタッチ検出期間Ｐｔｍのいずれか一方のみが存在する場合であってもよい。１検出面のタッチ検出を１つのタッチ検出期間Ｐｔｍで実行してもよく、複数のタッチ検出期間Ｐｔｍに分けて実行してもよい。また、表示期間Ｐｄで１フレーム分の画像の表示を行ってもよく、１フレーム分の画像の表示期間中に、複数の表示期間Ｐｄと検出期間Ｐｔとが交互に配置されていてもよい。
図２４に示すように、制御回路１１は、まず表示データの書き込みを実行する（ステップＳＴ１）。具体的には、上述した表示動作と同様であり、ソースドライバ１３は、各ゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、ＧＣＬ３に対応する副画素ＳＰｉｘに、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、ＳＧＬ３を介して画素信号Ｖｐｉｘを供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて１水平ラインずつ表示が行われるようになっている。図２６に示すように、表示期間Ｐｄにおいて、駆動回路１４は、第１電極ＣＯＭＬに対し、表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃを供給する。
次に、制御回路１１は、ホバー検出を実行する（ステップＳＴ２）。具体的には、図２６に示すように、ホバー検出期間Ｐｔｓにおいて、制御回路１１は、制御信号Ｖｓｃ１を接続回路１８に供給し、制御信号Ｖｓｃ２を接続回路１８に供給する。制御信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２により、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６（図２３参照）がオフになり、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４（図２３参照）がオンになる。これにより、第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて１つの検出電極ブロックＢＫＤとして機能する。
駆動回路１４は、第２電極ＴＤＬに第２駆動信号Ｖｓｅｌｆを供給する。これにより、表示装置１は、第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを含む検出電極ブロックＢＫＤ毎に非接触状態の被検出体を検出することができる。例えば、検出回路４０は、各検出電極ブロックＢＫＤからの第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、表示面ＤＳに垂直な方向における、表示面ＤＳと被検出体との距離Ｄ１を検出することができる。また、検出回路４０は、各検出電極ブロックＢＫＤからの第２検出信号Ｖｄｅｔ２に基づいて、被検出体の位置Ｒ１を検出することができる。また、駆動回路１４は、ホバー検出期間Ｐｔｓにおいて、第１電極ＣＯＭＬに対し、ガード信号Ｖｇｄを供給する。
次に、検出回路４０は、検出電極ブロックＢＫＤから供給された第２検出信号Ｖｄｅｔ２が、所定の閾値ΔＶＢ以上であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３）。図２５に示すように、検出回路４０は、各検出電極ブロックＢＫＤから供給された第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度を求め、所定の閾値ΔＶＢと比較する。
複数の第２検出信号Ｖｄｅｔ２のうち、いずれか１つの第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度が閾値ΔＶＢ以上である場合（ステップＳＴ３、Ｙｅｓ）、制御回路１１は、タッチ検出を実行する（ステップＳＴ４）。第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度が閾値ΔＶＢ以上である場合、被検出体が接触状態であると判断する。図２５に示す例では、検出電極ブロックＢＫＤ（１，２）において、第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度が閾値ΔＶＢ以上であり、それ以外の検出電極ブロックＢＫＤにおいて、第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度は閾値ΔＶＢよりも小さい。この場合、検出回路４０は、検出電極ブロックＢＫＤ（１，２）に対応する位置において被検出体が接触状態であると判断する。制御回路１１は、検出回路４０からの情報に基づいて、ホバー検出からタッチ検出に切り換える。
具体的には、図２６に示すように、タッチ検出期間Ｐｔｍにおいて、制御回路１１は、制御信号Ｖｓｃ１を接続回路１８に供給し、制御信号Ｖｓｃ２を接続回路１８に供給する。制御信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２により、第１スイッチＳＷ１１−ＳＷ１６（図２３参照）がオンになり、第２スイッチＳＷ２１−ＳＷ２４（図２３参照）がオフになる。これにより、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬが電気的に接続されて１つの検出電極ブロックＢＫとして機能する。
駆動回路１４は、第１電極ＣＯＭＬに第１駆動信号Ｖｃｏｍ１を順次供給する。検出電極ブロックＢＫに含まれる第２電極ＴＤＬと、第１電極ＣＯＭＬとの間の容量変化に応じた第１検出信号Ｖｄｅｔ１が、検出電極ブロックＢＫから検出回路４０に供給される。これにより、表示装置１は、第２方向Ｄｙに配列された複数の第２電極ＴＤＬを含む検出電極ブロックＢＫごとに接触状態の被検出体を検出することができる。
タッチ検出期間Ｐｔｍにおいて、１検出面の検出動作が終了した場合、すなわち、全ての検出電極ブロックＢＫに対して、順次、第１駆動信号Ｖｃｏｍ１を供給してタッチ検出を実行した場合、制御回路１１は、タッチ検出を終了して表示データの書き込み（ステップＳＴ１）に戻る。
複数の第２検出信号Ｖｄｅｔ２の信号強度が全て閾値ΔＶＢよりも小さい場合（ステップＳＴ３、Ｎｏ）、制御回路１１は、タッチ検出を実行せず、表示データの書き込み（ステップＳＴ１）に戻る。この場合、図２６に示す検出期間Ｐｔにおいて、ホバー検出期間Ｐｔｓのみが実行され、タッチ検出期間Ｐｔｍは実行されない。つまり、１つの検出期間Ｐｔにおいてホバー検出期間Ｐｔｓのみが存在する。
なお、図２６では図示を省略しているが、信号線ＳＧＬは、ホバー検出期間Ｐｔｓ及びタッチ検出期間Ｐｔｍにおいて、フローティング状態であることが好ましい。こうすれば、第２電極ＴＤＬと信号線ＳＧＬとの間の容量を低減することができる。また、ゲート線ＧＣＬは、ホバー検出期間Ｐｔｓにおいてフローティング状態であってもよい。
図２４から図２６に示す動作例はあくまで一例であり、適宜変更してもよい。例えば、複数回のホバー検出期間Ｐｔｓにおいて、１つの検出電極ブロックＢＫＤを構成する第２電極ＴＤＬを変えてホバー検出を実行してもよい。制御回路１１は、表示面ＤＳと被検出体との距離Ｄ１に応じて、検出電極ブロックＢＫＤに含まれる第２電極ＴＤＬの数を変更すると、ホバー検出の解像度を変更することができる。
以上のように、検出装置は、少なくとも第１基板２１と、第１基板２１の第１方向Ｄｘに延び、第１方向Ｄｘと交差する第２方向Ｄｙとにそれぞれ並ぶ複数の第１電極ＣＯＭＬと、第１電極ＣＯＭＬとは異なる層において、行列状に並ぶ複数の第２電極ＴＤＬと、接続回路１８とを備える。接続回路１８は、第２方向Ｄｙに並ぶ複数の第２電極ＴＤＬを電気的に接続する第１接続状態と、第１接続状態とは異なる組み合わせの第２電極ＴＤＬを電気的に接続する第２接続状態と、を切り替える。接続回路１８は、ホバー検出（第１検出モード）において第１接続状態に切り替え、タッチ検出（第２検出モード）において、第２接続状態に切り換える。これにより、タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことが可能になる。
また、第２接続状態において、接続回路１８が第１方向Ｄｘに隣接して配置された複数の第２電極ＴＤＬを電気的に接続する。これにより、みかけの第２電極ＴＤＬの平面視での面積が大きくなり、ホバー検出における検出感度を高める。
また、電界透過領域ＴＤＤは第１電極ＣＯＭＬと平面視で重なる位置に設けられるので、電界透過領域ＴＤＤにおいて、フリンジ電界が第１基板２１に垂直な方向に第２電極ＴＤＬを透過できる。その結果、タッチ検出において、フリンジ電界の電気力線Ｅｆ（図１７参照）は、第１電極ＣＯＭＬから電界透過領域ＴＤＤを通って第２電極ＴＤＬに向かって延びることとなる。つまり、電界透過領域ＴＤＤを設けずに第２電極ＴＤＬが第１電極ＣＯＭＬを完全に覆って配置した場合に比べ、フリンジ電界の電気力線Ｅｆの数が多くなるので、タッチ検出における検出感度を高めることができる。したがって、本実施形態の表示装置１は、タッチ検出とホバー検出とで第２電極ＴＤＬを共用しつつ、良好にタッチ検出及びホバー検出を行うことが可能である。
図２７は、第２電極及び第１電極の配置例を示す斜視図である。上述したように、表示装置１が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、外縁配線３８には、検出用の第２駆動信号Ｖｓｅｌｆと同じ波形で、かつ第２駆動信号Ｖｓｅｌｆと同期したガード信号Ｖｇｄが供給されている。または、外縁配線３８には、ガード信号Ｖｇｄが供給される代わりに、電気的にどことも接続されていない状態（ハイインピーダンス）に設定されてもよい。
複数の第１電極ＣＯＭＬは、第１基板２１の一方の面２１ａ側のアクティブエリア１０ａに設けられている。例えば、一方の面２１ａは、第１基板２１と対向する面の反対側である。
また、図２７に示すように、第１基板２１の一方の面２１ａ側の周辺領域１０ｂには、外縁配線ＣＯＭＬ−Ｇが設けられている。例えば、外縁配線ＣＯＭＬ−Ｇは、アクティブエリア１０ａの長辺と短辺とに沿って連続して設けられており、アクティブエリア１０ａを囲んでいる。表示装置１が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、外縁配線ＣＯＭＬ−Ｇには、検出用の駆動信号Ｖｓｅｌｆと同じ波形で、かつ駆動信号Ｖｓｅｌｆと同期したガード信号Ｖｇｄが供給されてもよい。または、外縁配線ＣＯＭＬ−Ｇは、電気的にどことも接続されていない状態（ハイインピーダンス）に設定されてもよい。これによれば、外縁配線ＣＯＭＬ−Ｇと、第２駆動信号Ｖｓｅｌｆが供給される第１電極ＣＯＭＬとの間に静電容量が生じることを防ぐことができるので、ホバー検出の感度を高めることができる。
なお、本実施形態では、第１基板２１の他方の面２１ｂ側に、外縁配線２９が設けられていてもよい。裏面の外縁配線２９は、第１基板２１の他方の面２１ｂの一部を覆っていてもよいし、他方の面２１ｂの全体を覆っていてもよい。また、裏面の外縁配線２９は、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料で構成されていてもよいし、図示しない金属フレーム等で構成されていてもよい。表示装置１が自己静電容量方式でホバー検出を行う際に、裏面の外縁配線２９には、検出用の第２駆動信号Ｖｓｅｌｆと同じ波形で、かつ第２駆動信号Ｖｓｅｌｆと同期したガード信号Ｖｇｄが供給されてもよい。または、裏面の外縁配線２９は、電気的にどことも接続されていない状態（ハイインピーダンス）に設定されてもよい。これによれば、裏面の外縁配線２９と、第２駆動信号Ｖｓｅｌｆが供給される第１電極ＣＯＭＬとの間に静電容量が生じることを防ぐことができるので、ホバー検出の感度を高めることができる。
（実施形態２）
図２８は、実施形態２に係る第２電極を模式的に示した模式図である。なお、実施形態１で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
実施形態２において、第２電極ＴＤＬは、少なくとも１つの第１導電性細線３３Ｕと、第１導電性細線３３Ｕと交差する少なくとも１つの第２導電性細線３３Ｖと、を含む。第１導電性細線３３Ｕと、第２導電性細線３３Ｖとは、接続領域３３Ｘで電気的に接続されている。複数の第１導電性細線３３Ｕと、複数の第２導電性細線３３Ｖとがそれぞれ複数交差すると、第２電極ＴＤＬの１つの網目の形状が平行四辺形となる。第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、それぞれ、第１方向Ｄｘと平行な方向に対して互いに逆方向に傾斜している。
なお、第２電極ＴＤＬは、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖを有しているが、本開示において、第２電極ＴＤＬの面積、或いは検出電極ブロックＢＫＤの面積とは、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖの面積に加え、第１導電性細線３３Ｕと第２導電性細線３３Ｖとで囲まれた開口の面積も含む。つまり、第２電極ＴＤＬの面積、或いは検出電極ブロックＢＫＤの面積とは、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖを囲む略矩形状の領域の面積となる。
複数の第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、それぞれ細幅である。図２８に示すアクティブエリア１０ａにおいて、複数の第１導電性細線３３Ｕは、第２方向Ｄｙに互いに間隔を設けて配置される。また、複数の第２導電性細線３３Ｖは、第２方向Ｄｙに互いに間隔を設けて配置されている。
複数の第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖの延出方向の一端は、接続配線３７に接続されている。接続配線３７は、第１方向Ｄｘに対向する第２電極ＴＤＬの間を通って、アクティブエリア１０ａから周辺領域１０ｂに設けられたフレキシブル基板７２に接続される（図１５参照）。このような構成により、複数の第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは互いに電気的に接続され、１つの第２電極ＴＤＬとして機能する。本実施形態では、１つの第２電極ＴＤＬに１本の接続配線３７が接続される。第２電極ＴＤＬは、それぞれ略矩形状である。これに限定されず、第２電極ＴＤＬは、正方形状、多角形状、長円状等、他の形状であってもよい。
第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）及びタングステン（Ｗ）から選ばれた１種以上の金属層で形成される。又は、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、これらの金属材料から選ばれた１種以上を含む合金で形成される。また、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、これらの金属材料又はこれらの材料の１種以上を含む合金の導電層が複数積層された積層体としてもよい。なお、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖは、ＩＴＯ等の透光性導電酸化物の導電層が積層されていてもよい。また、上述した金属材料及び導電層を組み合わせた黒色化膜、黒色有機膜又は黒色導電有機膜が積層されていてもよい。
上述した金属材料は、ＩＴＯ等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。上述した金属材料は、透光性導電酸化物に比較して遮光性があるため、透過率が低下する可能性又は第２電極ＴＤＬのパターンが視認されてしまう可能性がある。本実施形態において、１つの第２電極ＴＤＬが、複数の細幅の第１導電性細線３３Ｕ及び複数の第２導電性細線３３Ｖを有しており、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖが、線幅よりも大きい間隔を設けて配置されることで、低抵抗化と、不可視化とを実現することができる。その結果、第２電極ＴＤＬが低抵抗化し、表示装置１は、薄型化、大画面化又は高精細化することができる。
第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖの幅は、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、さらに１μｍ以上５μｍ以下の範囲にあることがより好ましい。第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖの幅が１０μｍ以下であると、アクティブエリア１０ａのうちブラックマトリックス又はゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬで光の透過を抑制されない領域である開口部を覆う面積が小さくなり、開口率を損なう可能性が低くなるからである。また、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖの幅が１μｍ以上であると、形状が安定し、断線する可能性が低くなるからである。
第２電極ＴＤＬは、メッシュ状の金属細線に限定されず、例えば、ジグザグ線状或いは、波線状の金属細線を複数含む構成であってもよい。また、第２電極ＴＤＬ同士の間には、検出電極として機能しないダミー電極が設けられていてもよい。ダミー電極は、第２電極ＴＤＬと類似した、メッシュ状、ジグザグ線状、或いは波線状のパターンとすることができる。ダミー電極は、電位が固定されていない。
図２８に示すように、第２電極ＴＤＬは、電界透過領域ＴＤＤ１と、電界透過領域ＴＤＤ２とを有する。なお、電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２には、電位が固定されていないダミー電極３３Ｄが複数配置されている。複数のダミー電極３３Ｄは、互いに電気的に接続されていない。また、複数のダミー電極３３Ｄは、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖとは、電気的に接続されていない。このように、複数のダミー電極３３Ｄは、電位が固定されていない。このため、複数のダミー電極３３Ｄは、タッチ検出において、フリンジ電界（図１７）の遮蔽効果が小さい。その結果、タッチ検出において、フリンジ電界の電気力線Ｅｆは、第１電極ＣＯＭＬから電界透過領域ＴＤＤを通って第２電極ＴＤＬに向かって延びることとなる。
ダミー電極３３Ｄは、第１方向Ｄｘと平行な方向に対して第１導電性細線３３Ｕと同じ傾きを有する導電性細線と、第１方向Ｄｘと平行な方向に対して第２導電性細線３３Ｖと同じ傾きを有する導電性細線とを含む。こうすれば、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖに対して、電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２が不可視化される。
電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２は、第１方向Ｄｘよりも第２方向Ｄｙの長さが長くなっている。このため、電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２は、平面視で、第２方向Ｄｙに複数配列される第１電極ＣＯＭＬとそれぞれ重なって配置できる。
（変形例１）
図２９は、実施形態２の変形例１に係る第２電極の部分拡大図である。変形例１において、接続配線３７は、ジグザグ線状、あるいは波線状に形成されている。接続配線３７は、第１方向Ｄｘと平行な方向に対して第１導電性細線３３Ｕと同じ傾きを有する導電性細線と、第１方向Ｄｘと平行な方向に対して第２導電性細線３３Ｖと同じ傾きを有する導電性細線とを含む。こうすれば、第１導電性細線３３Ｕ及び第２導電性細線３３Ｖに対して、接続配線３７が不可視化される。
変形例１において、第１導電性細線３３Ｕと第２導電性細線３３Ｖとが接続され、平行四辺形の形状を有している。電界透過領域ＴＤＤ１においては、接続領域３３Ｘには、導電性材料が無くなるスリットＧＰを有していることにより、ダミー電極３３Ｄが形成されている。
（変形例２）
図３０は、実施形態２の変形例２に係る第２電極の部分拡大図である。変形例２において、２つの第１導電性細線３３Ｕと２つの第２導電性細線３３Ｖとが接続され、平行四辺形の形状の導電性細線が電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２（図２８参照）において、並べられている。
（変形例３）
図３１は、実施形態２の変形例３に係る第２電極の部分拡大図である。変形例３において、第１導電性細線３３Ｕと、第２導電性細線３３Ｖとがそれぞれ分離され、線状の導電性細線が電界透過領域ＴＤＤ１及び電界透過領域ＴＤＤ２（図２８参照）において、並べられている。
（実施形態３）
図３２は、実施形態３に係る検出装置及び表示装置の構成例を示す断面図である。図３２に示すように、実施形態３に係る表示パネル１０Ａは、画素基板２Ｂと、画素基板２Ｂの表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板３Ｂと、画素基板２Ｂと対向基板３Ｂとの間に配置された液晶層６と、対向基板３Ｂの液晶層６と向かい合う面の反対側に配置された検出装置４と、を備える。
画素基板２Ｂは、第１基板２１と、第１基板２１の一方の面２１ａに設けられた共通電極ＣＯＭと、第１面２１ａ上に設けられて共通電極ＣＯＭを覆う絶縁層２４と、絶縁層２４上に設けられた画素電極２２と、第１基板２１の他方の面２１ｂに設けられた偏光板３５Ｂと、を有する。表示期間Ｐｄ（図２６参照）では、共通電極ＣＯＭに表示用の駆動信号Ｖｃｏｍｄｃが供給される。対向基板３Ｂは、第２基板３１と、第２基板３１の第１面３１ａに設けられた偏光板３５Ａと、第２基板３１の第２面３１ｂに設けられたカラーフィルタ３２とを有する。
検出装置４は、例えば、偏光板３５Ａ上に設けられた複数の第１電極ＣＯＭＬと、偏光板３５Ａ上に設けられて複数の第１電極ＣＯＭＬを覆う絶縁層２５と、絶縁層２５上に設けられた複数の第２電極ＴＤＬと、絶縁層２５上に設けられて複数の第２電極ＴＤＬを覆うカバーガラス８１とを有する。また、検出装置４は、複数の第２電極ＴＤＬに接続する配線（図示せず）と、複数の第１電極ＣＯＭＬに接続する配線（図示せず）とを有する。このような構成であっても、実施形態１で説明した検出装置と同様に、タッチ検出とホバー検出とを良好に行うことができる。
以上、好適な実施の形態を説明したが、本開示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、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示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、当然に本開示の技術的範囲に属する。
例えば、第１電極ＣＯＭＬ、第２電極ＴＤＬ、画素電極２２等の形状、配置、個数等は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。
例えば、本態様の表示装置は、以下の態様をとることができる。
（１）少なくとも１つの基板と、
前記基板の第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向とにそれぞれ並ぶ複数の第１電極と、
前記第１電極とは異なる層において、行列状に並ぶ複数の第２電極と、
前記第２方向に並ぶ複数の第２電極を電気的に接続する第１接続状態と、前記第１接続状態とは異なる組み合わせの第２電極を電気的に接続する第２接続状態と、を切り替える接続回路と、を備える検出装置。
（２）第２接続状態において、前記接続回路が前記第１方向に隣接して配置された複数の前記第２電極を電気的に接続する上記（１）に記載の検出装置。
（３）前記第２電極は、電界が前記基板に垂直な方向に前記第２電極を透過できる電界透過領域を有し、前記電界透過領域と前記第１電極とは重なっている上記（１）又は上記（２）に記載の検出装置。
（４）前記電界透過領域には、ダミー電極が配置されている上記（３）に記載の検出装置。
（５）
前記ダミー電極は、電位が固定されていない導電性材料である（４）に記載の検出装置。
（６）前記電界透過領域の外形は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の方が長い上記（３）乃至上記（５）のいずれか１つに記載の検出装置。
（７）１つの前記第２電極は、複数の前記電界透過領域を有している上記（３）乃至上記（６）のいずれか１つに記載の検出装置。
（８）前記第２電極の外形は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の方が長い上記（１）乃至上記（７）のいずれか１つに記載の検出装置。
（９）前記第１電極に第１駆動信号を供給し、前記第２電極に第２駆動信号を供給する駆動回路と、
前記第１電極に前記第１駆動信号が供給された場合に、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量変化に応じた第１検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第１検出モードと、前記第２電極に前記第２駆動信号が供給された場合に、前記第２電極の自己静電容量変化に応じた第２検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第２検出モードと、を有する制御回路を有する、上記（１）乃至上記（８）のいずれか１つに記載の検出装置。
（１０）前記接続回路は、前記第１検出モードにおいて前記第１接続状態に切り替え、前記第２検出モードにおいて、前記第２接続状態に切り換える、上記（９）に記載の検出装置。
（１１）前記第２電極のそれぞれに接続された複数の接続配線を有し、
前記接続回路は、前記接続配線を介して前記第２電極に接続されている上記（１）乃至上記（１０）のいずれか１つに記載の検出装置。
（１２）前記第２電極において、複数の金属配線がメッシュ状、ジグザグ線状、あるいは波線状に形成されている、上記（１）乃至上記（１１）のいずれか１つに記載の検出装置。
（１３）前記第２検出モードにおいて、前記駆動回路は、前記第１電極に対し、前記第２駆動信号と同期した同じ電位の信号を供給する上記（９）に記載の検出装置。
（１４）上記（１）乃至上記（１３）のいずれか１つに記載の検出装置と、表示領域とを備える表示パネルと、を備え
前記表示領域と重畳する領域に、前記第２電極が設けられている、表示装置。
１ 表示装置
６ 液晶層
１０ 表示パネル
１０ａ アクティブエリア
１０ｂ 周辺領域
１１ 制御回路
１４ 駆動回路
１８ 接続回路
１９ 表示用ＩＣ
２０ 表示領域
２１ 第１基板
２２ 画素電極
３０ センサ領域（検出装置）
３１ 第２基板
３３Ｕ 第１導電性細線
３３Ｖ 第２導電性細線
３３Ｄ ダミー電極
３７ 接続配線
４０ 検出回路
ＢＫ 検出電極ブロック
ＢＫＤ 検出電極ブロック
ＣＯＭＬ 第１電極
ＴＤＬ 第２電極
ＴＤＤ 電界透過領域

Claims (12)

  1. 少なくとも１つの基板と、
    前記基板の第１方向に延び、前記第１方向と交差する第２方向とにそれぞれ並ぶ複数の第１電極と、
    前記第１電極とは異なる層において、行列状に並ぶ複数の第２電極と、
    前記第２方向に並ぶ複数の第２電極を電気的に接続する第１接続状態と、前記第１接続状態とは異なる組み合わせの第２電極を電気的に接続する第２接続状態と、を切り替える接続回路と、
    前記第１電極に第１駆動信号を供給し、前記第２電極に第２駆動信号を供給する駆動回路と、
    前記第１電極に前記第１駆動信号が供給された場合に、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量変化に応じた第１検出信号に基づいて、検出面に接触する被検出体を検出する第１検出モードと、前記第２電極に前記第２駆動信号が供給された場合に、前記第２電極の自己静電容量変化に応じた第２検出信号に基づいて、前記検出面に対して非接触状態の前記被検出体を検出する第２検出モードと、を有する制御回路と、を備え、
    前記接続回路は、前記第１検出モードにおいて前記第１接続状態に切り替え、前記第２検出モードにおいて、前記第２接続状態に切り換える検出装置。
  2. 第２接続状態において、前記接続回路が前記第１方向に隣接して配置された複数の前記第２電極を電気的に接続する請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記第２電極は、電界が前記基板に垂直な方向に前記第２電極を透過できる電界透過領域を有し、前記電界透過領域と前記第１電極とが重なっている請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  4. 前記電界透過領域には、ダミー電極が配置されている請求項３に記載の検出装置。
  5. 前記ダミー電極は、電位が固定されていない導電性材料である請求項４に記載の検出装置。
  6. 前記電界透過領域の外形は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の方が長い請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。
  7. １つの前記第２電極は、複数の前記電界透過領域を有している請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の検出装置。
  8. 前記第２電極の外形は、前記第１方向の長さよりも前記第２方向の方が長い請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の検出装置。
  9. 前記第２電極のそれぞれに接続された複数の接続配線を有し、
    前記接続回路は、前記接続配線を介して前記第２電極に接続されている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の検出装置。
  10. 前記第２電極において、複数の金属配線がメッシュ状、ジグザグ線状、あるいは波線状に形成されている、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の検出装置。
  11. 前記第２検出モードにおいて、前記駆動回路は、前記第１電極に対し、前記第２駆動信号と同期した同じ電位の信号を供給する請求項１に記載の検出装置。
  12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の検出装置と、表示領域とを備える表示パネルと、を備え
    前記表示領域と重畳する領域に、前記第２電極が設けられている、表示装置。
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