JP7007121B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及び回路基板に関する。
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着又は一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられている。このような表示装置の検出方法として、静電容量方式や電磁誘導方式が知られている。電磁誘導方式では、表示装置に磁界を発生するコイルと、磁界を検出するコイルが設けられる。外部物体であるペンには、共振回路を構成するコイルと容量素子が設けられる。表示装置は、表示装置の各コイルとペン内のコイルとの間の電磁誘導によってペンを検出する。下記特許文献1には、電磁誘導方式の座標入力装置に関する技術が記載されている。
特開平10-49301号公報
静電容量方式と電磁誘導方式とでは、検出対象や検出電極の構成が大きく異なる。このため、表示装置に設けられた電極や各種配線及びこれらの駆動構成を、そのまま電磁誘導方式に採用すると、良好に電磁誘導方式のタッチ検出を行うことが困難となる可能性がある。
本発明は、表示装置に設けられた電極や各種配線を電磁誘導方式の電極として共用しつつ、良好に電磁誘導方式のタッチ検出を行うことが可能な表示装置及び回路基板を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、基板と、複数の第1電極と、複数の配線と、複数の画素電極と、表示機能層と、前記画素電極に対向する共通電極と、複数の第2電極と、制御部と、を備え、前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層及び前記共通電極はこの順で重なって設けられており、前記共通電極の上に絶縁層が設けられ、前記絶縁層の上に前記第1電極と、前記第1電極と間隔を有して対向する前記第2電極とが設けられ、前記制御部は、画像を表示する複数の表示期間と、センサ期間とを時分割で実行し、夫々の期間に応じて前記画素電極、前記共通電極、前記配線、前記第1電極及び前記第2電極を制御し、前記表示期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記配線を介して前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、前記センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記配線に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、前記表示期間に同期又は非同期で、前記制御部からの制御信号に応じて前記第1電極に第2駆動信号が供給されて前記第2電極との間に静電容量を形成する。
本発明の一態様の表示装置は、基板と、複数の第1電極と、複数の配線と、複数の画素電極と、表示機能層と、前記画素電極に対向する共通電極と、複数の第2電極と、複数の第3電極と、制御部と、を備え、前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層及び前記共通電極はこの順で重なって設けられており、前記共通電極の上に絶縁層が設けられ、前記絶縁層の上に前記第1電極と、前記第1電極と間隔を有して対向する前記第2電極とが設けられ、前記制御部は、画像を表示する複数の表示期間と、センサ期間とを時分割で実行し、夫々の期間に応じて前記画素電極、前記共通電極、前記配線、前記第1電極及び前記第2電極を制御し、前記表示期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記配線を介して前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、前記センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記第3電極に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、前記配線には前記電磁誘導に基づく起電力が発生し、表示期間に同期又は非同期で、前記制御部からの制御信号に応じて前記第1電極に第2駆動信号が供給されて前記第2電極との間に静電容量を形成する。
本発明の一態様の回路基板は、複数の第1電極と、表示機能層と、前記表示機能層に対向する共通電極と、複数の第2電極と、を備え、前記共通電極の上に絶縁層が設けられ、前記絶縁層の上に、前記第1電極と、前記第1電極と間隔を有して対向する前記第2電極とが設けられる表示装置に用いられる回路基板であって、基板と、複数の配線と、複数の画素電極と、複数の第3電極と、を備え、前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層及び前記共通電極がこの順で重なるように前記表示装置に設けられ、表示期間には、前記配線を介して前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、センサ期間には、前記配線又は前記第3電極の少なくとも一方に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成する。
図1は、第1の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。 図3は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界発生期間の説明図である。 図4は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界検出期間の説明図である。 図5は、第1の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図6は、第1の実施形態に係る表示装置の画素配列を表す回路図である。 図7は、第1の実施形態に係る表示装置を模式的に表す平面図である。 図8は、第1の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図9は、表示期間での信号線、第3電極及び共通電極の接続構成を示す回路図である。 図10は、第1センサ期間での信号線、第3電極及び共通電極の接続構成を示す回路図である。 図11は、各種信号を供給する各供給部の構成例を示すブロック図である。 図12は、第1電極の接続構成を説明するための断面図である。 図13は、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図14は、第1電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図15は、駆動電極に入力されるパルス波を説明するための説明図である。 図16は、第1の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17は、第1の実施形態に係る表示装置の他の動作例を示すタイミング波形図である。 図18は、第2の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図19は、第2の実施形態に係る表示期間での第3電極の接続構成を説明するための回路図である。 図20は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成を示す回路図である。 図21は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成の他の例を示す回路図である。 図22は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成の他の例を示す回路図である。 図23は、第2の実施形態に係る表示期間での信号線の接続構成を説明するための回路図である。 図24は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での信号線の接続構成を示す回路図である。 図25は、第2の実施形態に係る第1電極の接続構成を説明するための断面図である。 図26は、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図27は、第2の実施形態の変形例に係る第1電極、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図28は、第3の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図29は、第3の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図30は、第3電極、信号線及び導通部を模式的に示す平面図である。 図31は、第4の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図32は、第4の実施形態に係る第2電極を模式的に示す平面図である。 図33は、第4の実施形態に係る第1電極の接続構成を説明するための断面図である。 図34は、第4の実施形態に係る第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図35は、第4の実施形態に係る第1電極及び導通部を模式的に示す平面図である。 図36は、第5の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図37は、第6の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図38は、第6の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図39は、第7の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。 図40は、第7の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図41は、第7の実施形態に係る第1電極及び第2電極を模式的に示す平面図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態の表示装置1は、被検出体の表示面への接触や近接を検出する検出機能が内蔵されている。図1に示すように、表示装置1は、表示パネル10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動回路14と、検出部40とを備える。
表示パネル10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、表示パネル10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。
制御部11は、外部より供給された映像信号Vdispに基づいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13及び駆動回路14に制御信号を供給して、主に表示動作を制御する回路である。
ゲートドライバ12は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、表示パネル10の表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する機能を有している。
ソースドライバ13は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、表示パネル10の、各副画素SPixに画素信号Vpixを供給する回路である。これに限定されず、制御部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、制御部11から供給される制御信号に基づいて、共通電極COML(図7参照)に表示駆動信号Vcomdcを供給し、信号線SGL又は第3電極24(図8参照)に検出用の第1駆動信号VTPを供給し、第1電極33(図8参照)に第2駆動信号TSVcomを供給する回路である。
制御部11は、表示パネル10における、使用者の手指やタッチペン等の被検出体(以後、単に被検出体と称する場合がある)を検出する検出動作を制御する。表示パネル10は、相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、表示パネル10の表示面に接触又は近接した指の位置を検出する機能を含む。又、表示パネル10は、電磁誘導方式によるタッチ検出の基本原理に基づいて、表示面に接触又は近接したタッチペンを検出する機能を含む。
表示パネル10は、電磁誘導方式によりタッチペンの接触又は近接を検出した場合、第1検出信号Vdet1を検出部40に出力する。また、表示パネル10は、相互静電容量方式により指の接触又は近接を検出した場合、第2検出信号Vdet2を検出部40に出力する。
検出部40は、電磁誘導方式のタッチ検出において、制御部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の表示面へのタッチペンのタッチの有無を検出する。また、検出部40は、相互静電容量方式のタッチ検出において、制御部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、表示面への指のタッチの有無を検出する。検出部40は、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。
図1に示すように、検出部40は、第1アナログフロントエンド回路47A(以下、第1AFE(Analog Front End)47Aと表す)と、第2アナログフロントエンド回路47B(以下、第2AFE47Bと表す)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、を備える。
第1AFE47Aは、第1増幅部42Aと、第1A/D変換部43Aとを含む。第2AFE47Bは、第2増幅部42Bと、第2A/D変換部43Bとを含む。第1増幅部42A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。第1A/D変換部43Aは、第1駆動信号VTPに同期したタイミングで、第1増幅部42A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。第1AFE47Aは、第1検出信号Vdet1をデジタル信号に変換して信号処理部44に出力するアナログ信号処理回路である。同様に、第2増幅部42Bは、表示パネル10から供給された第2検出信号Vdet2を増幅する。第2A/D変換部43Bは、第2駆動信号TSVcomに同期したタイミングで、第2増幅部42B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。第2AFE47Bは、第2検出信号Vdet2をデジタル信号に変換して信号処理部44に出力するアナログ信号処理回路である。
信号処理部44は、第1AFE47A及び第2AFE47B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。信号処理部44は、被検出体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。信号処理部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、被検出体が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部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と判断する。このようにして、検出部40はタッチ検出が可能となる。
本明細書において、「接触状態」とは、被検出体が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を含む。また、「非接触状態」とは、被検出体が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を含む。
座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。座標抽出部45は、タッチパネル座標を出力信号Voutとして出力する。座標抽出部45は、出力信号Voutを制御部11に出力してもよい。制御部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。
検出タイミング制御部46は、制御部11から供給される制御信号に基づいて、第1AFE47A及び第2AFE47B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。
なお、検出部40の第1AFE47A及び第2AFE47B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、検出部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、信号処理部44及び座標抽出部45が、表示装置1とは別の外部のコントローラ200に搭載されてもよい。
表示パネル10は、静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいたタッチ制御と、電磁誘導方式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2を参照して、本実施形態の表示パネル10の相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。なお、図2は、検出回路を併せて示している。また、以下の説明では、被検出体として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であってもよい。
例えば、図2に示すように、容量素子C1は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極E1及び検出電極E2を備えている。容量素子C1には、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。容量素子C1は、その一端が交流信号源に接続され、他端は電圧検出器DETに接続される。電圧検出器DETは、例えば、図1に示す検出部40に含まれる。
交流信号源から駆動電極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。非接触状態では、電圧検出器DETに、容量素子C1の容量値に応じた電流が流れる。電圧検出器DETは、交流矩形波Sgに応じた電流の変動を電圧の変動に変換する。
接触状態では、図2に示すように、指によって形成される静電容量C2が、検出電極E2と接触し、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指により遮られる。このため、容量素子C1は、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子として作用する。
電圧検出器DETから出力される電圧信号の接触状態での振幅は、非接触状態に比べて小さくなる。この電圧信号の差分の絶対値|ΔV|は、被検出体の有無によって変化する。検出部40は、絶対値|ΔV|を所定のしきい値電圧と比較することで、被検出体が非接触状態であるか、接触状態又は近接状態であるかが判断される。
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態の表示パネル10の電磁誘導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、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界発生期間の説明図である。図4は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、磁界検出期間の説明図である。
図3及び図4に示すように、電磁誘導方式では、タッチペン100の接触又は近接を検出する。タッチペン100の内部には、共振回路101が設けられている。共振回路101は、コイル102と容量素子103とが並列接続されて構成される。
電磁誘導方式では、送信コイルCTと受信コイルCRが重なって設けられる。送信コイルCTxは、第1方向Dxに長手を有し、受信コイルCRxは、第2方向Dyに長手を有する。受信コイルCRxは、平面視で送信コイルCTxと交差して設けられる。送信コイルCTxは、交流信号源(駆動信号源)に接続され、受信コイルCRxは電圧検出器DET(図2参照)に接続される。
図3に示すように、磁界発生期間では、交流信号源から送信コイルCTxに所定の周波数(例えば数kHz~数百kHz程度)の交流矩形波が印加される。これにより、送信コイルCTxに電流が流れ、送信コイルCTxはこの電流変化に応じた磁界M1を発生する。タッチペン100が接触又は近接している場合、送信コイルCTxとコイル102との相互誘導による起電力がコイル102に発生する。これにより、容量素子103が充電される。
次に、図4に示す磁界検出期間では、タッチペン100のコイル102は、共振回路101の共振周波数に応じて変化する磁界M2を発生する。磁界M2が受信コイルCRxを通過することで、受信コイルCRxとコイル102との相互誘導による起電力が受信コイルCRxに発生する。電圧検出器DETには、受信コイルCRxの起電力に応じた電流が流れる。
電圧検出器DETは、受信コイルCRxの起電力に応じた電流の変動を電圧の変動に変換する。検出部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、タッチペン100が非接触状態であるか、接触状態又は近接状態であるかを判断する。送信コイルCTx及び受信コイルCRxをそれぞれ走査することにより、検出部40は、電磁誘導方式のタッチ検出の基本原理に基づいてタッチペン100の検出が可能となる。
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5は、第1の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図5に示すように、表示装置1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、カバー部材50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。
カバー部材50は、対向基板3の表面に設けられる。カバー部材50の第1面50aは、画像が表示される表示面であり、被検出体が接触又は近接する検出面である。本実施形態において、タッチ検出は、第1面50aに直接、接触する被検出体を検出する場合を含む。また、タッチ検出は、第1面50aに保護フィルム(図示しない)等が設けられ、保護フィルムに接触する被検出体を検出する場合も含む。
カバー部材50は、接着層55を介して偏光板36と接着される。カバー部材50は、ガラス基板であってもよく、透光性の樹脂材料等を用いたフィルム状の基材であってもよい。第1面50a側の外部から入射した光(外光)は、画素基板2の画素電極25によって反射されて第1面50aから出射する。本実施形態の表示装置1は、この反射光を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置である。
なお、本明細書において、第1面50aと平行な方向を第1方向Dxとし、第1面50aと平行な面において第1方向Dxと交差する方向を第2方向Dyとする。また、第1面50aに垂直な方向を第3方向Dzとする。また、本明細書において、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。
画素基板2は、第1基板21と、第3電極24と、画素電極25と、信号線SGLと、絶縁層23と、平坦化膜29と、配向膜28とを有する。第3電極24、信号線SGL及び画素電極25は、この順で第1基板21に設けられる。第1基板21は、例えば、ガラス基板が用いられる。なお、第1基板21には、信号線SGLに加え、図示しない回路素子や、ゲート線GCL等の各種配線が設けられる。回路素子は、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子や、容量素子を含む。
画素電極25は、平坦化膜29の上に複数設けられる。配向膜28は、画素基板2の最表面に配置され、画素電極25と液晶層6との間に設けられる。画素電極25は、例えばアルミニウム(Al)や銀(Ag)等の金属で形成されている。また、画素電極25は、これらの金属材料と、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電材料とを積層した構成としてもよい。画素電極25は、良好な反射率を有する材料が用いられ、外部から入射する光を拡散反射させる反射電極として形成される。
第3電極24は、第1基板21の表面に対して垂直な方向において、第1基板21と画素電極25との間に設けられる。第3電極24は、絶縁層23、平坦化膜29を介して画素電極25と重なって設けられる。これにより、第3電極24と画素電極25との間に保持容量53(図6参照)が形成される。本実施形態において、第3電極24は、さらに、表示パネル10の受信コイルCRx(図3、図4参照)として機能する。
対向基板3は、第2基板31と、第2基板31の一方の面に設けられたカラーフィルタ32と、遮光層39と、第1電極33と、共通電極COMLと、配向膜38と、第2基板31の他方の面に設けられた第2電極TDLと、絶縁層35と、偏光板36とを有する。本実施形態において、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電極33は、表示パネル10の駆動電極E1(図2参照)として機能する。第2電極TDLは、表示パネル10の検出電極E2(図2参照)として機能する。
カラーフィルタ32は、第1基板21と垂直な方向において、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。カラーフィルタ32は、例えば、色領域32R(赤色)、色領域32G(緑色)、色領域32B(青色)の3つのフィルタを有する。カラーフィルタ32は、W(白色)のフィルタを含んでいてもよく、或いは5つ以上の異なる色のフィルタを含んでいてもよい。遮光層39は色領域32R、32G、32Bの境界部分に設けられる。遮光層39は、いわゆるブラックマトリクスと呼ばれる着色された樹脂層、或いは金属層である。第1電極33は、遮光層39と重なって設けられ、第2基板31とカラーフィルタ32との間に配置される。
共通電極COMLは、第2基板31に対して、第2電極TDLの反対側に設けられる。また、共通電極COMLは、第1基板21と垂直な方向において、カラーフィルタ32と液晶層6との間に設けられる。共通電極COMLは、透光性の導電材料、例えばITO等で形成されている。
液晶層6は、例えば、ネマティック(Nematic)液晶を含んでいる。液晶層6の液晶分子は、共通電極COMLと画素電極25との間に電界が発生していない状態では、初期配向状態で静止している。そして、表示期間Pd(図9参照)に、共通電極COMLと画素電極25との間の電圧レベルが変更され、共通電極COMLと画素電極25の間に電界が発生する。これにより、液晶分子は初期配向からの向きを変更する。当該電界は、画素電極25ごとに異ならせることができる。これにより、液晶層6を透過する光が副画素SPixごとに変調する。
このような構成により、第1基板21、複数の第3電極24、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、共通電極COML及び複数の第2電極TDLは、この順で重なって設けられる。また、第1電極33及び共通電極COMLと、第2電極TDLとの間には、絶縁基板である第2基板31が設けられる。表示装置1の第1面50a側から入射する入射光は、対向基板3及び液晶層6を透過して画素電極25に到達する。そして、入射光は画素電極25で反射される。画素電極25で反射された光は、液晶層6を透過して副画素SPixごとに変調されて第1面50aから出射される。
また、表示装置1は、外部の光を反射させて表示を行う反射型表示装置であるため、フロントライトやバックライト等の光源は配置されていない。これに限定されず、フロントライトやバックライト等の光源を備えていてもよい。この場合、フロントライトは第1面50a側に設けられる。また、バックライトは、画素基板2の背面、すなわち、第1基板21に対して液晶層6の反対側に設けられる。バックライトを用いる場合、バックライトからの光は画素電極25の間を通過して第1面50aに至る。バックライトからの光は補助光として機能する。
次に表示装置1の表示動作について説明する。図6は、第1の実施形態に係る表示装置の画素配列を表す回路図である。図5に示す第1基板21には、各副画素SPixのスイッチング素子Tr、各画素電極25に画素信号Vpixを供給する信号線SGL、各スイッチング素子Trを駆動する駆動信号を供給するゲート線GCL等の配線が形成されている。複数のゲート線GCLと、これら複数の信号線SGLとは交差して設けられる。これらゲート線GCLと信号線SGLによって表示領域Ad(図7参照)が行列状に区画されている。この1区画領域を副画素SPixという。
図6に示すように、表示装置1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、液晶素子52及び保持容量53を備えている。副画素SPixには画素電極25(図5参照)が設けられ、各画素電極25はスイッチング素子Trに接続されている。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。液晶素子52は、画素電極25と共通電極COMLとの間で発生する液晶容量を含む。保持容量53は、画素電極25と第3電極24との間に形成される容量を用いることができる。これに限定されず、容量素子を設けてもよい。
複数のゲート線GCLは、ゲートドライバ12に接続される。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(図1参照)をスイッチング素子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、複数の信号線SGLは、ソースドライバ13に接続される。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。
この表示動作を行う際、駆動回路14(図1参照)は、共通電極COML及び第3電極24に対して表示駆動信号Vcomdcを印加する。これにより、各共通電極COML及び第3電極24は、表示動作時には画素電極25に対する共通電極として機能する。
上述した図6に示す各副画素SPixに、R、G、Bの3色の色領域32R、32G、32Bが1組として対応付けられ、3色の色領域32R、32G、32Bに対応する副画素SPixを1組として画素Pixが構成される。
次に、第1電極33、第2電極TDL及び共通電極COMLの構成と、タッチ検出動作について説明する。図7は、第1の実施形態に係る表示装置を模式的に表す平面図である。図7に示すように、表示装置1は、表示領域Adと、周辺領域Gdとが設けられている。本明細書において、表示領域Ad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。本実施形態において、表示領域Adの長辺に沿った方向を第2方向Dyとし、第2方向Dyと交差する方向を第1方向Dxとする。
図7に示すように、第1電極33、第2電極TDL及び共通電極COMLは、表示領域Adに設けられる。共通電極COMLは、表示領域Adの全領域に亘って連続して設けられる。第1電極33は、第1方向Dxに沿って設けられ、第2方向Dyに複数配列されている。第2電極TDLは、第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに複数配列される。すなわち、第1電極33と第2電極TDLとは、平面視で互いに交差して設けられる。また、第1電極33、第2電極TDL共に帯状に形成されている。第1電極33と第2電極TDLとの交差部分及びその周辺にそれぞれ静電容量が形成される。
第1電極33は、良好な導電性を有する金属材料が用いられる。第2電極TDLは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線をジグザグ線、波線、或いは、メッシュ状に形成して構成される。なお、第2電極TDLは、共通電極COMLと同様に、ITO等の透光性導電材料を用いてもよい。
図7に示すように、第1基板21及び第2基板31の周辺領域Gdには、フレキシブル基板110が接続される。フレキシブル基板110には、表示パネル10の検出動作を制御するタッチIC49が設けられている。第2電極TDLは、それぞれタッチIC49に電気的に接続される。さらに、第1基板21の周辺領域Gdには、表示パネル10の表示動作を制御する駆動IC19が設けられている。共通電極COMLは、駆動IC19に電気的に接続される。図1に示すソースドライバ13、駆動回路14等の各種回路は、駆動IC19に形成されている。駆動IC19と表示領域Adとの間にマルチプレクサ16が形成されている。また、図1に示す第1AFE47A及び第2AFE47Bは、タッチIC49に形成されている。
第1基板21の周辺領域Gdの長辺には、ゲート走査回路12A及び第1電極走査回路14A等の各種回路が設けられている。ゲート走査回路12Aは、ゲートドライバ12(図1参照)に含まれる回路であり、ゲート線GCLを順次選択する。第1電極走査回路14Aは、第1電極33を順次、又は同時に選択する回路である。第1電極走査回路14Aは、第1電極33と電気的に接続され、駆動IC19からの各種駆動信号を第1電極33に供給する。なお、周辺領域Gdのうち、ゲート走査回路12A及び第1電極走査回路14Aが設けられた領域を周辺回路領域80とする。
この構成により、相互静電容量方式のタッチ検出を行う場合には、駆動IC19は第1電極33に時分割的に第2駆動信号TSVcomを供給する。この場合、第1電極走査回路14Aは、複数の第1電極33を同時に選択して、第1電極ブロックBk(図14参照)ごとに順次、第2駆動信号TSVcomを供給してもよい。そして、第1電極33と第2電極TDLとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が第2電極TDLからタッチIC49に出力される。これにより、被検出体のタッチ検出が行われる。つまり、第1電極33は、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、第2電極TDLは検出電極E2に対応する。
図8は、第1の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図8に示すように、第3電極24は、第1基板21と画素電極25との間に配置される。第3電極24は、第1方向Dxに沿って設けられ、第2方向Dyに複数配列されている。また、信号線SGLは、第1基板21と液晶層6との間に配置される。信号線SGLは、第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに沿って複数並んで設けられる。第3電極24は、平面視で信号線SGLと交差して設けられる。共通電極COMLの一方の面に対向して第1電極33及び第2電極TDLが配置され、共通電極COMLの他方の面に対向して信号線SGL及び第3電極24が配置される。第1電極33は、平面視で信号線SGLと交差して設けられ、第3電極24に沿って設けられる。第2電極TDLは、平面視で第1電極33及び第3電極24と交差して設けられ、信号線SGLに沿って設けられる。
第1AFE47Aは、マルチプレクサ48を介して第3電極24と電気的に接続される。また、第2AFE47Bは、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLと電気的に接続される。駆動IC19は、切り換え信号Vssをマルチプレクサ48に供給する。マルチプレクサ48は、切り換え信号Vssに基づいて、第3電極24及び第2電極TDLと、第1AFE47A及び第2AFE47Bとの間の接続状態を変更する回路である。マルチプレクサ48は、電磁誘導方式の際に、第3電極24と第1AFE47Aとを接続し、相互静電容量方式の際には、第2電極TDLと第2AFE47Bとを接続する。マルチプレクサ48は、第2基板31に設けられていてもよく、タッチIC49に形成されていてもよい。第1AFE47A及び第2AFE47Bからの出力信号は、外部のコントローラ200に供給される。コントローラ200は、例えば、制御基板に実装されたホストICである。
電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、信号線SGLに第1駆動信号VTPを供給する。信号線SGLは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。これにより、信号線SGL、タッチペン100及び第3電極24の間でそれぞれ電磁誘導が生じる。第3電極24には、タッチペン100との相互誘導により起電力が発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1が、マルチプレクサ48を介して第3電極24から第1AFE47Aに供給される。これにより、電磁誘導方式のタッチ検出が行われる。
相互静電容量方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、第1電極33に第2駆動信号TSVcomを供給する。第1電極33と第2電極TDLとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLから第2AFE47Bに供給される。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出が行われる。
本実施形態において、電磁誘導方式のタッチ検出に用いられる信号線SGL及び第3電極24と、相互静電容量方式のタッチ検出に用いられる第1電極33及び第2電極TDLとが、共通電極COMLを挟んで配置されている。また、第1電極33及び第2電極TDLは、共通電極COMLを挟んで、液晶層6、画素電極25、信号線SGL及び第3電極24と反対側に配置される。これにより、第1電極33に第2駆動信号TSVcomが供給された場合であっても、第1電極33から生じる電界が液晶層6に作用することを抑制できる。このため、相互静電容量方式のタッチ検出を、表示期間と同期して行うことができ、又は、非同期で行うこともできる。
信号線SGLは、表示の際の画素信号Vpixを供給する機能と、電磁誘導方式の際の送信コイルCTxの機能を有する。また、第3電極24は、表示の際の共通電極及び電磁誘導方式の際の受信コイルCRxの機能を有する。このため、それぞれの動作に応じて接続状態を変更する必要がある。次に、信号線SGL及び第3電極24の接続構成について説明する。図9は、表示期間での信号線、第3電極及び共通電極の接続構成を示す回路図である。図10は、第1センサ期間での信号線、第3電極及び共通電極の接続構成を示す回路図である。図11は、各種信号を供給する各供給部の構成例を示すブロック図である。
図9及び図10に示すように、複数の信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4、SGL5が配列されている。なお、以下の説明において、信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4、SGL5を区別して説明する必要がない場合には、信号線SGLと表す。また、信号線SGL1と交差して複数の第3電極24(1)、24(2)、24(3)、24(4)が配列されている。なお、以下の説明において、第3電極24(1)、24(2)、24(3)、24(4)を区別して説明する必要がない場合には、第3電極24と表す。共通電極COMLは、複数の信号線SGL及び第3電極24と重なって設けられている。
図9及び図10に示すように、表示駆動信号Vcomdcは、配線L11を介して共通電極COMLに供給される。第2電圧VTPLは、配線L12を介して信号線SGLに供給される。第1電圧VTPHは、配線L13を介して信号線SGLに供給される。配線L14は、信号線SGLと配線L12、L13とを接続する。配線L15は、信号線SGLの同じ側の端部どうしを接続する。
ここで、図11に示すように、駆動IC19は、配線L11、L12、L13及び第1電極走査回路14Aを介して、各種信号を信号線SGL、第3電極24、共通電極COML及び第1電極33(図8参照)に供給する。駆動回路14(図1参照)は、表示駆動信号供給部14a、検出駆動信号供給部14b、第1電圧供給部14c及び第2電圧供給部14dを含む。これらの各供給部は、駆動IC19に搭載されている。
表示駆動信号供給部14aは、配線L11を介して、表示駆動信号Vcomdcを共通電極COML及び第3電極24に供給する。検出駆動信号供給部14bは、検出用の第2駆動信号TSVcomを、第1電極走査回路14Aを介して第1電極33に供給する。第1電圧供給部14cは、配線L13を介して、第1電位を有する直流の第1電圧VTPHを信号線SGLに供給する。第2電圧供給部14dは、配線L12を介して、第2電圧VTPLを信号線SGLに供給する。第2電圧VTPLは、第1電位よりも小さい第2電位を有する直流の電圧信号である。
図9及び図10に示すように、スイッチS1は、配線L12と信号線SGLの一端との間に設けられる。スイッチS2は、配線L15と信号線SGLの一端との間に設けられる。走査信号Vscan(図1参照)の高レベル電圧VGHは、スイッチS3を介してゲート線GCLに供給される。走査信号Vscanの低レベル電圧VGLは、スイッチS4を介してゲート線GCLに供給される。画素信号Vpixは、スイッチS5を介して信号線SGLに供給される。
スイッチS6は、信号線SGLと配線L14との間に設けられる。スイッチS8は、配線L12と配線L14(信号線SGL)との間に設けられる。スイッチS9は、配線L13と配線L14(信号線SGL)との間に設けられる。スイッチS10は、信号線SGLの一端側に設けられ、信号線SGLと、配線L12及び配線L13との間に設けられる。
一対の第3電極24(1)と第3電極24(2)のうち、一方の第3電極24(1)の一端は配線L17を介して配線L11に接続される。なお、以下の説明では、図9及び図10を参照しつつ、第3電極24の一端を左端とし、他端を右端と表す。一方の第3電極24(1)と他方の第3電極24(2)の同側の右端どうしは、配線L16を介して接続される。これにより、一対の第3電極24(1)と第3電極24(2)とは、ループ状に接続される。また、第3電極24(2)の左端は、スイッチS11を介して配線L11に接続され、又は、第3電極24(2)の左端は、スイッチS12を介して第1AFE47Aに接続される。一対の第3電極24(3)と第3電極24(4)も、同様にループ状に接続される。
図9及び図10に示すように、共通電極COMLは、配線L18を介して配線L11に接続される。表示期間Pdにおいて、共通電極COMLは、配線L18及び配線L11を介して表示駆動信号供給部14a(図11参照)に接続される。これにより、表示駆動信号Vcomdcは、配線L11を介して共通電極COMLに供給される。
また、表示期間Pdにおいて、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチS11がオンになり、スイッチS12がオフになる。これにより各第3電極24の左端は、それぞれ配線L17又はスイッチS11を介して配線L11と接続される。これにより、表示駆動信号Vcomdcは、配線L11を介して各第3電極24に供給される。このように、共通電極COMLと、共通電極COMLに対向する第3電極24にも表示駆動信号Vcomdcが供給される。
ゲート線GCLに接続されたスイッチS3とスイッチS4とは、互いに反転した動作を行う。スイッチS3は順次オンとなり、選択されたゲート線GCLに走査信号Vscanの高レベル電圧VGHが供給される。なお、選択されていないゲート線GCLには、低レベル電圧VGLが供給される。また、スイッチS5はオンとなり、信号線SGLに画素信号Vpixが供給される。
表示期間Pdにおいて、スイッチS6及びスイッチS10はオフとなり、信号線SGLは配線L11、L12、L13と遮断される。これにより、第1電圧VTPH及び第2電圧VTPLは、信号線SGLに供給されない。
以上のように表示期間Pdでは、信号線SGLを介して画素電極25に画素信号Vpixが供給されると共に、共通電極COML及び第3電極24に共通信号としての表示駆動信号Vcomdcが供給される。
図10に示すように、電磁誘導方式のタッチ検出を行う第1センサ期間Pemでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチS5がオフになり、スイッチS6及びスイッチS10がオンになる。これにより、信号線SGLは、配線L12、13、15を介して図11に示す各供給部と接続される。
具体的には、図10では、信号線SGL2と信号線SGL4とで送信コイルCTx(図3参照)が形成される場合を説明する。信号線SGL2と信号線SGL4との間の領域が検出領域Aemとなる。具体的には、信号線SGL2及び信号線SGL4の一端側に接続されたスイッチS10がそれぞれオンになる。また、信号線SGL2及び信号線SGL4の他端側に接続されたスイッチS6がそれぞれオンになる。
信号線SGL2の一端側では、スイッチS1はオフになり、スイッチS2はオンになる。これにより、信号線SGL2の一端は、配線L15及び配線L13と電気的に接続される。また、信号線SGL2の他端側では、スイッチS8はオンになり、スイッチS9はオフになる。これにより、信号線SGL2の他端は、配線L12と電気的に接続される。
信号線SGL4の一端側では、スイッチS1はオンになり、スイッチS2はオフになる。これにより、信号線SGL4の一端は、配線L12と電気的に接続される。また、信号線SGL4の他端側では、スイッチS8はオフになり、スイッチS9はオンになる。これにより、信号線SGL4の他端は、配線L13と電気的に接続される。
これにより、制御部11からの制御信号に応じて、第1センサ期間Pemに、少なくとも1つの信号線SGL(信号線SGL2)の一端側に第1電圧供給部14c(図11参照)が接続され、他端側に第2電圧供給部14d(図11参照)が接続される。また、少なくとも1つの信号線SGL(信号線SGL2)の他の信号線SGL(信号線SGL4)の一端側に第2電圧供給部14dが接続され、他端側に第1電圧供給部14cが接続される。
第1電圧供給部14cは、配線L13、L15を介して、第1電圧VTPHを信号線SGL2の一端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、配線L12を介して、第2電圧VTPLを信号線SGL2の他端に供給する。これにより、信号線SGL2の一端と他端とで電位差が生じ、電流I1が一端から他端に向かう方向に流れる。
第1電圧供給部14cは、配線L13、L14を介して、第1電圧VTPHを信号線SGL4の他端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、配線L12を介して、第2電圧VTPLを信号線SGL4の一端に供給する。これにより、信号線SGL4の一端と他端とで電位差が生じ、電流I2が他端から一端に向かう方向に流れる。
本実施形態では、スイッチS1、S2、S8、S9の動作を切り替えることにより、信号線SGLの両端に供給される第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとが所定の周波数で変更される。これにより、信号線SGLに交流の電圧信号である第1駆動信号VTPが供給される。
信号線SGLに流れる電流I1、I2により磁界が発生し電磁誘導が形成される。図10に示すように、電流I1と電流I2とは互いに反対方向に流れる。このため、電流I1により発生する磁界と、電流I2により発生する磁界は、検出領域Aemで重なり合う。これにより、検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。電流I1と電流I2とにより発生する磁界は、図3に示す電磁誘導方式の磁界発生期間に発生する磁界M1に相当する。また、信号線SGL2及び信号線SGL4が送信コイルCTxに相当する。
制御部11は、複数の信号線SGLを、順次選択する。これにより、電磁誘導方式により、表示領域Adの全体のタッチ検出が行われる。なお、図10では、2つの信号線SGLで送信コイルCTxが形成される。ただしこれに限定されず、検出領域Aemの一方に配置された2つ以上の信号線SGLと、他方に配置された2つ以上の信号線SGLとで送信コイルCTxを形成してもよい。また、これらの数が同数ではなく、一方の信号線SGLの数が、他方の信号線SGLの数と異なる構成も採用可能である。これらの場合に、複数の信号線SGLの同側の端部同士は、一端側に設けられたスイッチS10、スイッチS2及び配線L15により、電気的に接続される。第1センサ期間Pemとは異なる期間(表示期間Pd及び第2センサ期間Pes)では、各スイッチの動作により一対の信号線SGLどうしを非接続状態とする。
また、第1センサ期間Pemでは、配線L11は、接地されて、第3電極24(1)の左端及び第3電極24(3)の左端に接地電圧GNDが供給される。また、第3電極24(2)と第3電極24(4)の左端に接続されたスイッチS11はオフになり、スイッチS12はオンになる。これにより、第3電極24(2)の左端及び第3電極24(4)の左端は、スイッチS12を介して第1AFE47Aに接続される。これにより、一対の第3電極24(1)及び第3電極24(2)は、受信コイルCRx(図3参照)として形成される。また、一対の第3電極24(3)及び第3電極24(4)も、受信コイルCRxとして形成される。そして、第3電極24には電磁誘導に基づく起電力が発生する。この起電力に応じた電流が第1AFE47Aに供給される。
一方、信号線SGL1、SGL3、SGL5の一端側に接続されたスイッチS1、S2、S10はオフになり、他端側に接続されたスイッチS5、S6、S8、S9はオフになる。これにより、信号線SGL1、SGL3、SGL5には、接地電圧GND、第1電圧VTPH及び第2電圧VTPLが供給されず、フローティング状態となる。
なお、第1センサ期間Pemでは、スイッチS3が全てオフになり、スイッチS4は全てオンになる。これにより、ゲート線GCLに直流の電圧信号として低レベル電圧VGLが供給される。また、スイッチS5は全てオフになり、画素信号Vpixは信号線SGLに供給されない。
相互静電容量方式のタッチ検出では、図10に示す信号線SGL及び第3電極24は、駆動されない。図8に示す第1電極33が第1基板21と導通して、相互静電容量方式の駆動電極E1として駆動される。次に、第1電極33と第1基板21との接続構成について説明する。図12は、第1電極の接続構成を説明するための断面図である。図13は、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図14は、第1電極及び導通部を模式的に示す平面図である。
図12は、表示領域Adの最外周の1画素分と、これに隣接する周辺領域Gdを示している。図12に示すように、画素基板2では、第1基板21の上に、スイッチング素子Tr、画素電極25、第3電極24、接続配線24c、接続電極72、絶縁層23、平坦化膜29、配向膜28等が設けられている。配向膜28は、表示領域Adで画素電極25を覆って設けられる。また、配向膜28は、周辺領域Gdで導通部81と重ならない領域に設けられ、導電層71の一部と重なっている。スイッチング素子Trは、ゲート電極64、ソース電極62、半導体層61及びドレイン電極63を含む。ゲート電極64はゲート線GCLと同層に設けられ、ゲート線GCLの一部分がゲート電極64として用いられてもよい。ソース電極62は信号線SGLと同層に設けられ、信号線SGLの一部がソース電極62として用いられてもよい。
画素電極25は、平坦化膜29に設けられたコンタクトホールを介してドレイン電極63と接続される。第3電極24は、ゲート電極64(ゲート線GCL)と同層に設けられる。また、第3電極24は、第1基板21の表面に垂直な方向において、ドレイン電極63及び画素電極25と重なって設けられる。
図12に示すように、対向基板3では、第2基板31の一方の面に遮光層39、第1電極33、カラーフィルタ32、オーバーコート層34、共通電極COML及び配向膜38が、この順で設けられる。また、第2基板31の他方の面に第2電極TDLが設けられる。つまり、共通電極COMLの上に絶縁層であるオーバーコート層34が設けられる。オーバーコート層34の上に第1電極33と、第1電極33と間隔を有して対向する第2電極TDLとが設けられる。
第1電極33は、表示領域Adから周辺領域Gdまで連続して設けられる。ここで、第1電極33のうち、周辺領域Gdに設けられた部分を接続部33aとする。オーバーコート層34は、カラーフィルタ32と接続部33aを覆って設けられる。共通電極COMLは、オーバーコート層34と液晶層6との間に設けられる。共通電極COMLは、表示領域Adから周辺領域Gdまで連続して設けられる。ここで、共通電極COMLのうち、周辺領域Gdに設けられた部分を接続部COMLaとする。配向膜38は、表示領域Adで共通電極COMLを覆って設けられる。また、配向膜38は、周辺領域Gdで導通部81と重ならない領域に設けられ、接続部COMLaと重なっている。周辺領域Gdのオーバーコート層34に設けられたコンタクトホールを介して、導電層74が接続部33aと接続される。導電層74は、例えばITO等の透光性を有する導電性材料である。
周辺領域Gdには、第1基板21と第2基板31との間に導通部81が設けられている。導通部81は、第1基板21と第2基板31との間を封止するシール部である。導通部81は、封止材に分散された複数の導電粒子82を含む。導通部81は、平坦化膜29を介して周辺回路領域80の上側に設けられる。なお、図12はあくまで模式的に示しており、導通部81に1つの導電粒子82のみ示している。これに限定されず、導電粒子82は導通部81に複数分散されている。
導通部81の導電粒子82を介して導電層74と導電層71とが接続されている。導電層71は、例えばITO等の透光性を有する導電性材料である。これにより、第1電極33は導電層71に電気的に接続される。導電層71は接続電極72と接続される。接続電極72は、周辺回路領域80に設けられた第1電極走査回路14Aと接続される。このような構成により、第1電極33は、第1基板21に設けられた第1電極走査回路14Aと電気的に接続される。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出では、第1電極走査回路14Aは、複数の第1電極33を含む第1電極ブロックBk(図14参照)を順次選択し、第2駆動信号TSVcomを第1電極ブロックBkに供給する。
なお、図示は省略するが共通電極COMLも、同様の構成で導通部81を介して第1基板21側に接続される。この場合、共通電極COMLが接続される導通部81は、第1電極33が接続される導通部81と電気的に離隔される。これにより、駆動IC19(図11参照)の各供給部は、共通電極COMLと第1電極33とにそれぞれ異なる信号を供給することができる。
ここで、導通部81の中央部よりも外側で、第2基板31の外周までの領域を領域A51とする。また、第2電極TDLのうち周辺領域Gdに設けられた端部TDLaよりも外側で、第2基板31の外周までの領域を領域A52とする。接続部COMLaは、表示領域Adと周辺領域Gdの境界から、導通部81の近傍まで設けられていることが好ましい。第1電極33の接続部33aは、領域A52まで設けられていることが好ましい。こうすれば、周辺回路領域80と第2電極TDLとの間に接続部33aが設けられる。このため、接続部33aは、周辺回路領域80からのノイズをシールドすることができる。
図13に示すように、第3電極24は、保持容量形成部24aと、配線24bとを含む。保持容量形成部24aは、ドレイン電極63及び画素電極25と重なって設けられ、ドレイン電極63及び画素電極25との間に保持容量を形成する。配線24bは、第1方向Dxに配列された保持容量形成部24aどうしを接続する。このような構成により、第3電極24は、全体として第1方向Dxに長手を有する長尺状に形成される。つまり、第3電極24は、図14に示す第1電極33と同じ方向に長手を有する。また、図14に示すようにカラーフィルタ32の色領域32R、32G、32Bは、平面視で第1電極33と同じ方向に長手を有する。
複数の第3電極24は、1つの接続部24dに接続される。複数の第3電極24により第3電極ブロックBkCsが構成される。電磁誘導方式のタッチ検出では、複数の第3電極ブロックBkCsにより受信コイルCRxが形成される。接続配線24cは接続部24dに接続されて、第3電極ブロックBkCsと、第1AFE47A又は配線L11(図10参照)とを接続する。
図14に示すように、遮光層39は、ゲート線GCLに沿う部分と、信号線SGLに沿う部分とを含む。遮光層39のうち信号線SGLに沿う部分は色領域32R、32G、32Bの境界と重なって設けられる。第1電極33は、遮光層39のうちゲート線GCLに沿う部分に重なって設けられる。つまり、第1電極33は、第1方向Dxに沿って設けられる。
第2方向Dyに配列された複数の第1電極33は、1つの導電層74に接続される。これにより、複数の第1電極33を含む第1電極ブロックBkが形成され、第1電極ブロックBkに含まれる複数の第1電極33には、同じ信号が供給される。なお、第1電極ブロックBk以外の第1電極33は非選択電極ブロックNBkである。第1電極ブロックBkは、相互静電容量方式のタッチ検出での駆動電極E1として機能する。
ここで、共通電極COMLはITOで形成されているのに対し、第1電極33、第2電極TDL、第3電極24及び信号線SGLは金属により形成される。このため、第1電極33及び信号線SGLは共通電極COMLに比べ著しく低抵抗である。これにより、駆動電極として第1電極33又は信号線SGLを用いることにより、交流矩形波である第1駆動信号VTPや第2駆動信号TSVcomの鈍りを抑制することができる。係る点を図15を参照して説明する。
図15は、駆動電極に入力されるパルス波を説明するための説明図である。図15に示す第1パルス波PW1、第2パルス波PW2及び第3パルス波PW3は、第1駆動信号VTPや第2駆動信号TSVcomに含まれる複数のパルス波のうち、1つのパルス波を例示している。第1パルス波PW1は、駆動電極に入力されるパルス波の理想状態の波形を示す。第2パルス波PW2は、ITOにより形成される共通電極COMLのみを駆動電極として用いた場合の波形を示す。ITOは抵抗が大きいため、交流矩形波が入力されると、第1パルス波PW1に比べ波形が鈍ってしまう。特に立下りで鈍りが大きくなる。
これに対し、第3パルス波PW3は、第1電極33又は信号線SGLを駆動電極として用いた場合の波形を示す。第1電極33及び信号線SGLは金属である。このため、ITOと比較して第1電極33及び信号線SGLの抵抗は著しく小さい。これによって、駆動電極全体としての応答性が向上し、第2パルス波PW2に比べ、第3パルス波PW3の特に立下りが急峻になる。これにより、本実施形態においては、電磁誘導方式、相互静電容量方式のいずれの場合であっても駆動信号の応答性が高められ、検出感度が向上する。
なお、第1電極33及び第2電極TDLと、信号線SGL及び第3電極24との間に共通電極COMLや画素電極25が存在することとなる。この場合であっても、共通電極COMLは、固定された電圧信号(例えば表示駆動信号Vcomdcや接地電位GND)が供給され、画素電極25は実質的にフローティング状態である。このため、共通電極COML及び画素電極25は、第1電極33及び信号線SGLの駆動電極としての機能を阻害することを抑制できる。
図16は、第1の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。表示装置1は、タッチ検出動作(検出期間)及び表示動作(表示期間)を時分割に行う。タッチ検出動作及び表示動作はどのように分けて行ってもよい。例えば、表示パネル10の1フレーム期間、すなわち、1画面分の映像情報が表示されるのに要する時間の中において、タッチ検出及び表示をそれぞれ時分割に行う方法について説明する。
図16に示すように、複数の表示期間Pdと、第1センサ期間Pemと第2センサ期間Pesとが交互に配置される。
表示期間Pdにおいて、上述した表示動作が実行される。図9に示したように、駆動IC19は、配線L13を介して、共通電極COML及び第3電極24に表示駆動信号Vcomdcを供給する。同じ期間で、共通電極COMLと対向する信号線SGL(信号線ブロックBkSG)には画素信号Vpixが供給される。
第1センサ期間Pemでは、図10に示したように、駆動IC19は、第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとを送信コイルCTxの両端に交互に供給する。これにより、送信コイルCTxを構成する信号線ブロックBkSGに第1駆動信号VTPが供給される。また、非選択信号線ブロックNBkSGは、第1駆動信号VTPが供給されずフローティング状態となる。
なお、図16に示すように、第1電圧VTPHは、電位V3を有する電圧信号である。第2電圧VTPLは、電位V3よりも小さい電位V2を有する電圧信号である。表示駆動信号Vcomdcは、電位V2よりも小さい電位V1を有する電圧信号である。
第2センサ期間Pesでは、駆動IC19は、第1電極ブロックBkに第2駆動信号TSVcomを供給する。また、非選択電極ブロックNBkには、表示駆動信号Vcomdcが供給される。非選択電極ブロックNBkは固定された電位であればよく、例えば、第2電圧VTPLが供給されてもよい。信号線ブロックBkSG及び非選択信号線ブロックNBkSGは、フローティング状態である。
なお、図16に示すタイミング波形図は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、表示期間Pd、第1センサ期間Pem及び第2センサ期間Pesの順番は適宜変更できる。また、1フレーム期間に、第1センサ期間Pem又は第2センサ期間Pesのいずれか一方のみを配置してもよい。表示期間Pd、第1センサ期間Pem及び第2センサ期間Pesの長さは互いに異ならせてもよい。
図17は、第1の実施形態に係る表示装置の他の動作例を示すタイミング波形図である。図17に示すように、複数の表示期間Pdと、第1センサ期間Pemとが交互に配置される。本実施形態では、表示期間Pdに同期して、相互静電容量方式のタッチ検出を行うことができる。表示期間Pdでは、信号線SGL(信号線ブロックBkSG)には画素信号Vpixが供給され、同じ期間に第1電極ブロックBkに第2駆動信号TSVcomが供給される。第1電極33と、画素電極25及び信号線SGLとの間に共通電極COMLが設けられているため、第2駆動信号TSVcomにより表示動作が阻害されることを抑制できる。
また、図17に示す例に限定されず、第1センサ期間Pemと同じ期間に相互静電容量方式のタッチ検出を実行してもよい。つまり、第1センサ期間Pemで、信号線SGLには第1駆動信号VTPが供給され、同じ期間に第1電極33に第2駆動信号TSVcomが供給される。
(第2の実施形態)
図18は、第2の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図18に示すように、本実施形態の表示装置1Aにおいて、第1電極33、第2電極TDL、第3電極24及び信号線SGLの構成や積層の順番は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態では、電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、第3電極24に第1駆動信号VTPを供給する。第3電極24は、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。これにより、第3電極24、タッチペン100及び信号線SGLの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。信号線SGLには、タッチペン100との相互誘導により起電力が発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1が、マルチプレクサ48を介して信号線SGLから第1AFE47Aに供給される。信号線SGLは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に受信コイルCRxとして機能する。
本実施形態では、電磁誘導方式において、第3電極24が駆動される。第3電極24は金属であり、且つ、各画素Pix(副画素SPix)の保持容量を形成する保持容量形成部24aを有して大面積である。このため、ITOと比較して第3電極24の抵抗は著しく小さい。このため、第1の実施形態と同様、第1駆動信号VTPに対する応答性が向上する。相互静電容量方式では、第1の実施形態と同様に、第1電極33が駆動される。このため、第2駆動信号TSVcomに対する応答性が向上する。
次に、本実施形態の表示装置1Aの、第3電極24の接続構成について説明する。図19は、第2の実施形態に係る表示期間での第3電極の接続構成を説明するための回路図である。図20は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成を示す回路図である。
図19及び図20に示すように、複数の第3電極24-1、24-2、…、24-nが配列されている。なお、以下の説明において、第3電極24-1、24-2、…、24-nを区別して説明する必要がない場合には、第3電極24と表す。
複数の第3電極24の左端側に第1配線L1aと第2配線L2aとが設けられ、右端側に第1配線L1bと第2配線L2bとが設けられる。スイッチSW1aは、第3電極24の左端と第1配線L1aとの間に設けられる。スイッチSW2aは、第3電極24の左端と第2配線L2aとの間に設けられる。スイッチSW1a及びスイッチSW2aは、それぞれの第3電極24の左端に並列に接続される。また、スイッチSW1bは、第3電極24の右端と第1配線L1bとの間に設けられる。スイッチSW2bは、第3電極24の右端と第2配線L2bとの間に設けられる。スイッチSW1b及びスイッチSW2bは、第3電極24の右端に並列に接続される。
図19に示すように、表示期間Pdでは、制御部11からの制御信号に応じて、全てのスイッチSW1a、SW1bがオフになり、全てのスイッチSW2a、SW2bがオンになる。これにより、全ての第3電極24は第1配線L1a、L1bと遮断され、全ての第3電極24の左端に第2配線L2aが接続され、右端に第2配線L2bが接続される。
これにより、表示期間Pdでは、表示駆動信号供給部14aは、第2配線L2a、L2bを介して、全ての第3電極24に表示駆動信号Vcomdcを供給する。同時に、表示駆動信号供給部14aは、共通電極COML(図18参照)にも表示駆動信号Vcomdcを供給する。
図20に示すように、第1センサ期間Pemでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW1a、SW1b、スイッチSW2a、SW2bが動作し、第3電極ブロックBkCsが選択される。具体的には、第3電極24-2、24-3、24-4及び第3電極24-6、24-7、24-8が第3電極ブロックBkCsとして選択される。それ以外の第3電極24は、非選択電極ブロックNBkCsである。第3電極24-4と第3電極24-6との間の領域は、被検出体を検出する検出領域Aemである。
非選択電極ブロックNBkCsの第3電極24では、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW1a、SW1b及びスイッチSW2a、SW2bがオフになる。これにより、非選択電極ブロックNBkCsはフローティング状態となる。
第3電極24-2、24-3、24-4の左側では、スイッチSW1aはオフになり、スイッチSW2aはオンになる。これにより、第3電極24-2、24-3、24-4の左端は、第2配線L2aと電気的に接続される。また、第3電極24-2、24-3、24-4の右側では、スイッチSW1bはオンになり、スイッチSW2bはオフになる。これにより、第3電極24-2、24-3、24-4の右端は、第1配線L1bと電気的に接続される。
第3電極24-6、24-7、24-8の左側では、スイッチSW1aはオンになり、スイッチSW2aはオフになる。これにより、第3電極24-6、24-7、24-8の左端は、第1配線L1aと電気的に接続される。第3電極24-6、24-7、24-8の右側では、スイッチSW1bはオフになり、スイッチSW2bはオンになる。これにより、第3電極24-6、24-7、24-8の右端は、第2配線L2bと電気的に接続される。
これにより、制御部11からの制御信号に応じて、第1センサ期間Pemに、少なくとも1つの第3電極(第3電極24-6、24-7、24-8)の左端側に第1電圧供給部14cが接続され、右端側に第2電圧供給部14dが接続される。また、少なくとも1つの第3電極の他の第3電極(第3電極24-2、24-3、24-4)の左端側に第2電圧供給部14dが接続され、右端側に第1電圧供給部14cが接続される。
第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを第3電極24-2、24-3、24-4の左端に供給する。また、第1電圧供給部14cは、第1配線L1bを介して、第1電圧VTPHを第3電極24-2、24-3、24-4の右端に供給する。これにより、第3電極24-2、24-3、24-4の左端と右端とで電位差が生じ、電流I3が右端から左端に向かう方向に流れる。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを第3電極24-6、24-7、24-8の左端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2bを介して、第2電圧VTPLを第3電極24-6、24-7、24-8の右端に供給する。これにより、第3電極24-6、24-7、24-8の左端と右端とで電位差が生じ、電流I4が左端から右端に向かう方向に流れる。
このようにスイッチSW1a、SW2a、SW1b、SW2bの動作を切り替えることにより、第3電極24の両端に供給される第1電圧VTPHと第2電圧VTPLとが所定の周波数で変更される。これにより、第3電極24に交流の電圧信号である第1駆動信号VTPが供給される。
第3電極24に流れる電流I3、I4により磁界が発生し電磁誘導が形成される。電流I3と電流I4とは互いに反対方向に流れる。このため、電流I3により発生する磁界と、電流I4により発生する磁界は、検出領域Aemで重なり合う。これにより、検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。電流I3と電流I4とにより発生する磁界は、図3に示す電磁誘導方式の磁界発生期間に発生する磁界M1に相当する。また、第3電極ブロックBkCsに含まれる第3電極24-2、24-3、24-4及び第3電極24-6、24-7、24-8が送信コイルCTxに相当する。
制御部11は、第3電極24-1から第3電極24-nを、順次選択する。これにより、電磁誘導方式により、表示領域Adの全体のタッチ検出が行われる。図20に示すように、周辺領域Gdにも第3電極24-1、24-2、24-3、24-nが設けられている。これにより、表示領域Adの周縁部においても磁界を発生させることができる。この場合、第3電極24-1、24-2、24-3、24-nは、検出領域Aemとは重ならない位置に設けられる。
図20では、6つの第3電極24により送信コイルCTxが形成される。ただし、これに限定されず、検出領域Aemの一方に配置された1つ又は2つの第3電極24と、他方に配置された1つ又は2つの第3電極24とで送信コイルCTxを形成してもよい。検出領域Aemの一方に配置された4つ以上の第3電極24と、他方に配置された4つ以上の第3電極24とで送信コイルCTxを形成してもよい。また、これらの数が同数ではなく、一方の第3電極24の数が他方の第3電極24の数と異なる構成も採用可能である。
本実施形態においても、第1電極33及び第2電極TDLと、第3電極24及び信号線SGLとの間に共通電極COMLが設けられている。このため、静電容量方式のタッチ検出を、表示期間Pdと同期して、又は非同期で実行することができる。
図21は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成の他の例を示す回路図である。図21に示すように、第3電極24-6、24-7、24-8の右側では、スイッチSW1bはオンになり、スイッチSW2bはオフになる。第3電極24-6、24-7、24-8の左側のスイッチSW1a、スイッチSW2a及び第3電極24-2、24-3、24-4に接続されたスイッチSW1a、SW1b、スイッチSW2a、SW2bの動作は、図20に示す例と同様である。
駆動IC19の各供給部は、第3電極24の右端側に配置された第1配線L1b及び第2配線L2bには、各種信号を供給しない。
このような構成により、第3電極24-2、24-3、24-4の右端と、第3電極24-6、24-7、24-8の右端とは、スイッチSW1b及び第1配線L1bを介して電気的に接続される。すなわち、第3電極24-2、24-3、24-4と、第1配線L1bと、第3電極24-6、24-7、24-8とは、検出領域Aemを囲んでループ状に接続される。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを第3電極24-6、24-7、24-8の左端に供給する。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを第3電極24-2、24-3、24-4の左端に供給する。これにより、電流I5が第3電極24-6、24-7、24-8の左端から、第1配線L1bを介して、第3電極24-2、24-3、24-4の左端に流れる。電流I5により検出領域Aemを通る磁界が発生する。
このように、複数の第3電極24のうち、一対の第3電極24(第3電極24-2、24-3、24-4と第3電極24-6、24-7、24-8)の同側の端部を接続するスイッチSW1bが設けられている。制御部11は、第1センサ期間Pemに、スイッチSW1b、SW2bの動作により一対の第3電極24どうしを接続する。また、制御部11は、第1センサ期間Pemとは異なる期間、例えば表示期間PdにスイッチSW1b、SW2bの動作により一対の第3電極24どうしを非接続状態とする。
このような構成であっても、第3電極24は、第1センサ期間Pemに送信コイルCTxを構成する。また、第3電極24-2、24-3、24-4を流れる電流I5の向きと、第3電極24-6、24-7、24-8を流れる電流I5の向きとが互いに反対になる。これにより検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。
図22は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での第3電極の接続構成の他の例を示す回路図である。本変形例では、第3電極24の右側では、第1配線L1b及び第2配線L2bに接地電位GNDが供給される。第3電極24-2、24-3、24-4の右端は、スイッチS2bを介して第2配線L2bに接続される。第3電極24-2、24-3、24-4及び第3電極24-6、24-7、24-8の左側では、各スイッチの動作は、図21に示す例と同様である。
第1電圧供給部14cは、第1配線L1aを介して、第1電圧VTPHを第3電極24-6、24-7、24-8の左端に供給する。第1電圧VTPHと接地電位GNDとの電位差により、第3電極24-6、24-7、24-8の左端から右端に向かって電流I5が流れる。また、第2電圧供給部14dは、第2配線L2aを介して、第2電圧VTPLを第3電極24-2、24-3、24-4の左端に供給する。第2電圧VTPLとグランド電位GNDとの電位差により、第3電極24-2、24-3、24-4の右端から左端に向かって電流I5が流れる。電流I5により検出領域Aemを通る磁界が発生する。このような構成であっても、第3電極24は、第1センサ期間Pemに送信コイルCTxを構成する。
次に、本実施形態の表示装置1Aにおける、信号線SGLの接続構成について説明する。図23は、第2の実施形態に係る表示期間での信号線の接続構成を説明するための回路図である。図24は、第2の実施形態に係る第1センサ期間での信号線の接続構成を示す回路図である。
図23及び図24では、複数の信号線SGLのうち、4つの信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4を示す。なお、以下の説明において信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4を区別して説明する必要がない場合には、信号線SGLと表す。また、図23から図24では、第3電極24を二点鎖線で示す。
図23及び図24に示すように、信号線SGLは、平面視で第3電極24と交差して設けられる。信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4の一端側には、スイッチSW3及び配線L3a、L3bが設けられている。スイッチSW3と配線L3aは、一対の信号線SGL1、SGL3の一端どうしを接続する。また、スイッチSW3と配線L3bは、一対の信号線SGL2、SGL4の一端どうしを接続する。信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4の他端側には、スイッチSW4a、SW4b、S5が接続されている。
図23に示すように、表示期間Pdでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW3がオフになる。これにより、信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4の一端どうしが非接続状態となる。また、スイッチSW4a、SW4bはオフになり、スイッチS5はオンになる。これにより、信号線SGL1、SGL2、SGL3、SGL4の他端は、第1AFE47A及び接地電位GNDと非接続状態となる。画素信号Vpixは、スイッチS5を介して信号線SGLに供給される。
図24に示すように、第1センサ期間Pemでは、制御部11からの制御信号に応じて、スイッチSW3がオンになる。これにより、一対の信号線SGL1、SGL3の一端どうしが、配線L3aを介して接続される。また、一対の信号線SGL2、SGL4の一端どうしが、配線L3bを介して接続される。また、信号線SGLの他端側では、スイッチS5はオフになり、スイッチSW4a、SW4bはオンになる。これにより、信号線SGL1及び信号線SGL2の他端は、それぞれ第1AFE47Aに接続される。また、信号線SGL3及び信号線SGL4の他端は、接地電位GNDに接続される。
このような構成により、一対の信号線SGL1、SGL3がループ状に接続されて、受信コイルCRxとして形成される。また、一対の信号線SGL2、SGL4がループ状に接続されて、受信コイルCRxとして形成される。受信コイルCRxは、第3電極24によって形成される検出領域Aemと重なって設けられる。
タッチペン100(図4参照)からの磁界M2が、一対の信号線SGL1、SGL3及び配線L3aで囲まれた領域、又は一対の信号線SGL2、SGL4及び配線L3bで囲まれた領域を通過した場合、磁界M2の変化に応じた起電力が、各受信コイルCRxに発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1が第1AFE47Aに供給される。これにより、タッチペン100を検出することができる。
本実施形態において、隣り合う受信コイルCRxは、一部が互いに重なり合って配置される。具体的には、一方の受信コイルCRxを構成する一対の信号線SGL1、SGL3及び配線L3aで囲まれた領域に、他方の受信コイルCRxの信号線SGL2が配置される。また、他方の受信コイルCRxを構成する一対の信号線SGL2、SGL4及び配線L3bで囲まれた領域に、一方の受信コイルCRxの信号線SGL3が配置される。これにより、表示領域Adにおいて、磁界の検出感度が低下する領域、或いは磁界を検出することができない不感領域が生じることを抑制できる。
以上のように、本実施形態では、複数の信号線SGLのうち、一対の信号線SGL(例えば、信号線SGL1、SGL3)の同側の端部を接続するスイッチSW3が設けられている。制御部11は、第1センサ期間Pemに、スイッチSW3の動作により一対の信号線SGLどうしを接続し、第1センサ期間Pemとは異なる期間(表示期間Pd及び第2センサ期間Pes)にスイッチSW3の動作により一対の信号線SGLどうしを非接続状態とする。これにより、信号線SGLは受信コイルCRxとして形成され、電磁誘導に基づく起電力が発生する。
次に、第1電極33の接続構成について説明する。図25は、第2の実施形態に係る第1電極の接続構成を説明するための断面図である。図26は、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。なお、平面視での第1電極33、遮光層39及び導通部81の構成は、図14と同様であるため説明を省略する。
図25は、表示領域Adの最外周の1画素分と、これに隣接する周辺領域Gdを示している。図25に示す表示装置1Aは、図12から図14で説明した構成に対して、複数の第3電極24が接続電極72に接続されている点が異なる。
図25に示すように、第1電極33は、接続部33a、導電層74及び導通部81を介して、第1基板21の導電層71及び接続電極72に電気的に接続される。また、図26に示すように、第3電極24は、全体として第1方向Dxに長手を有する長尺状に形成され、接続電極72と電気的に接続される。信号線SGLは、第3電極24と交差して設けられ、接続電極72とは非接続状態である。
このような構成により、接続電極72及び導通部81を介して、複数の第3電極24と、これらと対向する第1電極33とが電気的に接続される。図26は、複数の第3電極24のうち、3つの第3電極24が第3電極ブロックBkCsとして選択された場合を示す。第3電極ブロックBkCs以外の第3電極24は非選択電極ブロックNBkCsである。上述したように、駆動IC19(図18参照)は、各種駆動信号を第3電極ブロックBkCsに供給する。
第3電極ブロックBkCsと重なって対向する複数の第1電極33は、導通部81を介して第3電極ブロックBkCsと電気的に接続される。第1電極33には、第3電極ブロックBkCsに供給される各種駆動信号と同じ信号が供給される。また、非選択電極ブロックNBkCsと重なる複数の第1電極33も、非選択電極ブロックNBkCsと同じ駆動がなされる。
つまり、表示期間Pdでは、第3電極24と重なって対向する複数の第1電極33にも、表示駆動信号Vcomdcと同じ電位信号が供給される。
また、第1センサ期間Pemでは、第3電極24-2、24-3、24-4及び第3電極24-6、24-7、24-8と重なって対向する複数の第1電極33も送信コイルCTxとして機能する。すなわち、第3電極24は、駆動IC19から第1駆動信号VTPと同じ電位信号が供給されて磁界M1を発生する。第3電極24から発生する磁界M1は、検出領域Aemで、第3電極24から発生する磁界と重なり合う。
また、相互静電容量方式では、第1電極33と重なって対向する複数の第3電極24にも、駆動IC19から第2駆動信号TSVcomと同じ電位信号が供給される。
このように、本実施形態の表示装置1Aにおいて、第1電極33及び第3電極24は、制御部11からの制御信号に応じて、第1センサ期間Pem及び第2センサ期間Pesにそれぞれ第1駆動信号VTP及び第2駆動信号TSVcomが供給される。これにより、第1の実施形態と同様、第1駆動信号VTP及び第2駆動信号TSVcomに対する応答性が向上する。
図27は、第2の実施形態の変形例に係る第1電極、第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図27では、第1電極33を二点鎖線で示している。また、図27では、図面を見やすくするために、1つの接続電極72に対して、1つの第1電極33と1つの第3電極24とを示している。ただし、実際には、図13、図14に示したように1つの接続電極72に対して、複数の第1電極33と複数の第3電極24とが対応して設けられている。
図27に示すように、本変形例の表示装置1Aでは、周辺領域Gdに第1配線L1b及び第2配線L2bが設けられている。第3電極24と第1配線L1bとの間にスイッチSW5aが設けられている。第3電極24と第2配線L2bとの間にスイッチSW5cが設けられている。また、第1電極33は、導通部81を介して接続電極72に電気的に接続される。接続電極72と第1配線L1bとの間にスイッチSW5bが設けられている。接続電極72と第2配線L2bとの間にスイッチSW5dが設けられている。
スイッチSW5a、SW5b、SW5c、SW5dは、制御部11からの制御信号に応じて、オンとオフとが切り換えられる。スイッチSW5a、SW5b、SW5c、SW5dの動作により、第1電極33と第3電極24とがそれぞれ個別に駆動される。なお、図示は省略するが、図19から図22と同様に、第1電極33及び第3電極24の両端に、これらのスイッチ及び配線が設けられる。
本変形例では、電磁誘導方式のタッチ検出の際に、スイッチSW5a、SW5cのいずれか一方がオンになり、スイッチSW5b、SW5dがオフになる。これにより、第3電極24は第1配線L1b又は第2配線L2bのいずれか一方に接続され、駆動IC19から第1駆動信号VTPが供給される。また、第1電極33は、第1配線L1b及び第2配線L2bと遮断される。電磁誘導方式のタッチ検出では、第3電極24のみが送信コイルCTxとして駆動され、第1電極33は、フローティング状態となる。
相互静電容量方式のタッチ検出の際には、スイッチSW5a、SW5cはオフになり、スイッチSW5b、SW5dのいずれか一方がオンになる。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出では、第1電極33のみが駆動電極として駆動され、第3電極24はフローティング状態となる。
(第3の実施形態)
図28は、第3の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図29は、第3の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図30は、第3電極、信号線及び導通部を模式的に示す平面図である。
図28及び図29に示すように、本実施形態の表示装置1Bは、第1基板21Bと、第2基板31Bと、電気泳動層6Bとを有する。本実施形態の表示装置1Bは、表示機能層として電気泳動層6Bを用いた電気泳動型表示パネルである。なお、図29は、複数の画素について拡大して示している。
図28に示すように、本実施形態において、第1基板21Bの上に、第3電極24B、信号線SGLB、画素電極25B、電気泳動層6B、共通電極COMLB、第2基板31Bの順に積層される。第2基板31Bの上には、バリアフィルム91を介して第1電極33Bと第2電極TDLBとが設けられている。
図29に示すように、第2基板31Bは、第1基板21Bと対向して配置される。第2基板31Bと第1基板21Bとの間にシール部94が設けられる。第2基板31B、第1基板21B及びシール部94により囲まれた内部の空間に電気泳動層6Bが封止される。第1基板21Bは、透光性のガラス基板又は樹脂基板である。また、第2基板31Bは、透光性の樹脂フィルムが用いられる。
第2基板31Bの上方にバリアフィルム91及び光学フィルム92が設けられる。バリアフィルム91と光学フィルム92との間に、第1電極33B及び第2電極TDLBが設けられる。なお、第2基板31Bと光学フィルム92との間、又は光学フィルム92の上にカラーフィルタを設けられていてもよい。カラーフィルタが設けられていない場合、表示装置1Bは、モノクロ表示対応の表示装置である。
第2基板31Bの、第1基板21Bと対向する面に共通電極COMLBが設けられる。共通電極COMLBは、画素電極25Bと対向して配置される。共通電極COMLBと画素電極25Bとの間に電気泳動層6Bが設けられる。
電気泳動層6Bは、複数のマイクロカプセル153を含む。電気泳動層6Bは、例えば、複数のマイクロカプセル153を含むインクを、共通電極COMLBが設けられた第2基板31Bに塗布することにより形成される。マイクロカプセル153の内部には、複数の黒色微粒子151と、複数の白色微粒子152と、分散液155とが封入されている。複数の黒色微粒子151及び複数の白色微粒子152は、分散液155に分散されている。
分散液155は、例えばシリコーンオイル等の、透光性の液体である。黒色微粒子151は、電気泳動粒子であり、例えば負に帯電したグラファイトが用いられる。白色微粒子152は、電気泳動粒子であり、例えば正に帯電した酸化チタン(TiO)が用いられる。
画素電極25Bと共通電極COMLBとの間に電界を形成することにより、黒色微粒子151と白色微粒子152との分散状態が変化する。黒色微粒子151と白色微粒子152の分散状態に応じて、電気泳動層6Bを透過する光の透過状態が変化する。これにより、表示面に画像が表示される。例えば、共通電極COMLBに正の電位を与え、画素電極25Bに負の電位を与えると、黒色微粒子151が第2基板31B側に移動し、白色微粒子152が第1基板21B側に移動する。この場合、黒表示となる。
図30に示すように、第3電極24Bと信号線SGLBとは、平面視で交差して設けられる。複数の信号線SGLBは、接続切り換え回路80Aを介して、接続電極72Bと電気的に接続される。接続切り換え回路80Aにより、表示期間Pdと各センサ期間とで信号線SGLBの接続状態が切り換えられる。なお、接続切り換え回路80Aは、図9及び図10に示すスイッチS1、S2、S5、S6、S10等を含むスイッチ回路である。また第3電極24Bも、図9及び図10に示す構成と同様に、接続状態が切り換えられる。
図28に示すように、電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、信号線SGLBに第1駆動信号VTPを供給する。信号線SGLBは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。これにより、信号線SGLB、タッチペン100及び第3電極24Bの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。
図28に示すように、第1電極33B及び第2電極TDLBは、同層に設けられる。第1電極33B及び第2電極TDLBと、共通電極COMLBとの間に第2基板31Bが設けられる。第1電極33Bは、第1方向Dxに複数配列される。第1方向Dxに隣り合う第1電極33Bは、接続線33Baを介して連結される。第1方向Dxに連結された第1電極33は、第2方向Dyに複数配置される。第2電極TDLBは、第2方向Dyに複数配列される。図29に示すように、ブリッジ配線TDLBaは、絶縁層93を介して、第1電極33B及び第2電極TDLBとは異なる層に形成されている。第2方向Dyに隣り合う第2電極TDLBは、ブリッジ配線TDLBaにより連結される。
第1電極33B及び第2電極TDLBは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線をジグザグ線、波線、或いは、メッシュ状に形成して構成される。なお、第1電極33B及び第2電極TDLBは、共通電極COMLと同様に、ITO等の透光性導電材料を用いてもよい。
このような構成により、第1電極33Bと第2電極TDLBとの間に静電容量が形成される。相互静電容量方式のタッチ検出の際、駆動IC19(図7参照)は、第1電極33Bに第2駆動信号TSVcomを供給する。第1電極33Bと第2電極TDLBとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLBから第2AFE47Bに供給される。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出が行われる。
以上のように、電気泳動層6Bを用いた表示装置1Bにおいても、第1基板21B、第3電極24B、信号線SGLB及び画素電極25Bを含む回路基板を設けることにより、電磁誘導方式のタッチ検出を良好に行うことができる。
(第4の実施形態)
図31は、第4の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。本実施形態の表示装置1Cにおいても、第1基板21C、複数の第3電極24C、複数の信号線SGL、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、共通電極COMLC、複数の第1電極33C及び複数の第2電極TDLCは、この順で重なって設けられる。
第2電極TDLCは、第1方向Dxに沿って設けられ、第2方向Dyに複数配列される。また、第1電極33Cは、第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに複数配列される。第3電極24Cは、第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに複数配列される。すなわち、第2電極TDLCは、平面視で信号線SGLに交差して設けられ、第1電極33Cは、平面視で第2電極TDLCに交差し、信号線SGLに沿って設けられる。第3電極24Cは、第1基板21Cと画素電極25との間に設けられ、平面視で信号線SGLに沿って設けられている。
電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、信号線SGLに第1駆動信号VTPを供給する。信号線SGLは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。本実施形態では、第1駆動信号VTPが供給される信号線SGLと対向する第3電極24Cは、信号線SGLと接続される。第3電極24Cは、信号線SGLと一体に送信コイルCTxとして機能する。これにより、信号線SGL、第3電極24C、タッチペン100及び第2電極TDLCの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。第2電極TDLCには、タッチペン100との相互誘導により起電力が発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLCから第1AFE47Aに供給される。
相互静電容量方式のタッチ検出は、第1の実施形態と同様である。すなわち、駆動IC19は、第1電極33Cに第2駆動信号TSVcomを供給する。第1電極33Cと第2電極TDLCとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLCから第2AFE47Bに供給される。本実施形態では、第2電極TDLCは、電磁誘導方式での受信コイルCRxの機能と、相互静電容量方式での検出電極E2の機能とを有する。
本実施形態において、第1電極33C及び第2電極TDLCは、共通電極COMLCを挟んで、液晶層6、画素電極25、信号線SGL及び第3電極24Cと反対側に配置される。これにより、第1電極33Cに第2駆動信号TSVcomが供給された場合であっても、第1電極33Cから生じる電界が液晶層6に作用することを抑制できる。このため、相互静電容量方式のタッチ検出を、表示期間と同期して行うことができ、又は、非同期で行うこともできる。
次に、本実施形態の第2電極TDLCの構成について説明する。図32は、第4の実施形態に係る第2電極を模式的に示す平面図である。図32には、複数の第2電極TDLCのうち、6つの第2電極TDLC1、TDLC2、TDLC3、TDLC4、TDLC5、TDLC6を示す。なお、以下の説明において第2電極TDLC1、TDLC2、TDLC3、TDLC4、TDLC5、TDLC6を区別して説明する必要がない場合には、第2電極TDLCと表す。
第2電極TDLCは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線がメッシュ状に形成されている。隣り合う第2電極TDLCの間にダミー電極TDLdが設けられる。ダミー電極TDLdは、第2電極TDLCと類似したメッシュ状の金属細線で構成される。ダミー電極TDLdは、スリットSLにより第2電極TDLCと離隔しており、また、配線L3、L4、L5とも接続されていない。つまり、ダミー電極TDLdはフローティング状態となっている。このような構成により、第2電極TDLCが設けられた部分と、ダミー電極TDLdが設けられた部分との光の透過率の差が低減される。
第2電極TDLC1の他端fnと、第2電極TDLC2の他端fnとは、配線L23により接続されている。第2電極TDLC3の他端fnには配線L24が接続されている。また、第2電極TDLC1の一端Snと、第2電極TDLC3の一端Snとは、配線L25により接続されている。配線L23又は配線L24のいずれか一方が、マルチプレクサ48(図31参照)を介して第1AFE47A及び第2AFE47Bに接続される。配線L23又は配線L24の他方は図示しないグランドに接続される。第2電極TDLC4、TDLC5、TDLC6も同様の構成となっている。
このように、第2電極TDLC1、配線L25及び第2電極TDLC3は、ダミー電極TDLd及び第2電極TDLC2を囲んでループ状に接続される。これにより、第2電極TDLC1、配線L25及び第2電極TDLC3は、電磁誘導方式における受信コイルCRxを構成する。具体的には、タッチペン100(図4参照)からの磁界M2が、第2電極TDLC1、配線L25及び第2電極TDLC3で囲まれた領域を通過した場合、磁界M2の変化に応じた起電力が、第2電極TDLC1、配線L25及び第2電極TDLC3に発生する。この起電力に応じた信号が第1AFE47Aに供給される。
静電容量方式では、第2電極TDLC1、TDLC2、TDLC3が互いに電気的に接続されており、1つの検出電極ブロックとして機能する。第2電極TDLC1、TDLC2、TDLC3は、第1電極33Cとの間の容量変化に応じた信号を第2AFE47Bに供給する。
図33は、第4の実施形態に係る第1電極の接続構成を説明するための断面図である。図34は、第4の実施形態に係る第3電極及び導通部を模式的に示す平面図である。図35は、第4の実施形態に係る第1電極及び導通部を模式的に示す平面図である。
図33に示すように、接続電極72には接続切り換え回路80Aが接続されている。接続切り換え回路80Aは、信号線SGL及び第3電極24Cの接続状態を切り換える回路であり、例えば、図9及び図10に示すスイッチS1、S2、S5、S6、S10等を含むスイッチ回路である。
図34及び図35に示すように、第3電極24Cは信号線SGL及び第1電極33Cと同じ方向に長手を有する。図34に示すように、1つの接続電極72に対して、複数の第3電極24Cと、複数の信号線SGLが接続される。接続切り換え回路80Aの動作により、表示期間Pdでは信号線SGLと第3電極24Cとの接続が解除され、それぞれ個別に駆動される。第1センサ期間Pemでは第1駆動信号VTPが供給される信号線SGLと、これに対向する第3電極24Cとが接続される。これにより、第3電極24Cには、第1駆動信号VTPと同じ電位信号が供給される。
本実施形態の表示装置1Cにおいても、信号線SGL及び第3電極24Cは、制御部11からの制御信号に応じて、第1センサ期間Pemに互いに同じ信号が供給される。これにより、第1の実施形態と同様、第1駆動信号VTPに対する応答性が向上する。
図35に示すように、複数の第1電極33Cは、1つの接続部33Caに束ねて接続される。接続部33Caは、導電層74に接続される。これにより、複数の第1電極33Cは、導通部81の導電粒子82を介して、第1基板21側の周辺回路領域80(図33参照)に接続される。本実施形態の表示装置1Cにおいても、複数の第1電極33Cは、制御部11からの制御信号に応じて、第2センサ期間Pesに第2駆動信号TSVcomが供給される。これにより、第1の実施形態と同様、第2駆動信号TSVcomに対する応答性が向上するなお、図35に示すようにカラーフィルタ32の色領域32R、32G、32Bは、平面視で第1電極33Cに沿って設けられる。
(第5の実施形態)
図36は、第5の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。本実施形態の表示装置1Dにおいて、第1基板21C、複数の第3電極24C、複数の信号線SGL、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、共通電極COMLC、複数の第1電極33C及び複数の第2電極TDLCの構成や積層の順番は、第4の実施形態と同様である。
電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、信号線SGLに第1駆動信号VTPを供給する。本実施形態では、第1駆動信号VTPが供給される信号線SGLと対向する第3電極24C及び第1電極33Cは、信号線SGLと接続される。これにより、第3電極24C及び第1電極33Cは、信号線SGLと同じ電位信号が供給されて、一体に送信コイルCTxとして機能する。これにより、信号線SGL、第3電極24C、第1電極33C、タッチペン100及び第2電極TDLCの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。第1電極33Cで発生する磁界は、信号線SGL及び第3電極24Cで発生する磁界と重なり合う。これにより、検出領域Aemを通る磁界の強度を高めることができる。
第1電極33Cの接続状態の切り換えは、例えば図33及び図34に示す接続切り換え回路80Aにより行うことができる。これにより、相互静電容量方式のタッチ検出では、第4の実施形態と同様に第1電極33Cが駆動される。
(第6の実施形態)
図37は、第6の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図38は、第6の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図37に示すように、本実施形態の表示装置1Eにおいて、第1基板21C、複数の信号線SGL、複数の第3電極24C、複数の画素電極25、表示機能層としての液晶層6、共通電極COMLC、複数の第1電極33C及び複数の第2電極TDLCは、この順で重なって設けられる。言い換えると、第1基板21Cの表面に垂直な方向において、第1基板21Cと第3電極24Cとの間に信号線SGLが設けられる。
本実施形態において、平面視での信号線SGL、第3電極24C、第1電極33C及び第2電極TDLCの配列の構成は、第4及び第5の実施形態と同様である。また、図33から図35に示した例と同様に、信号線SGL、第3電極24C及び第1電極33Cは、接続切り換え回路80Aによって接続状態が切り換えられる。
図37に示すように、本実施形態においても、信号線SGL、第3電極24Cは、電磁誘導方式のタッチ検出で同じ第1駆動信号VTPが供給される。また、相互静電容量方式のタッチ検出で、第1電極33Cに第2駆動信号TSVcomが供給される。また、第2電極TDLCは、電磁誘導方式での受信コイルCRxの機能と、相互静電容量方式での検出電極E2の機能とを有する。
図38に示すように、第1基板21Cの上にスイッチング素子Trが設けられる。具体的には、第1基板21Cの上にゲート電極64(ゲート線GCL)が設けられる。半導体層61は、絶縁層23を介してゲート電極64(ゲート線GCL)の上側に設けられる。ソース電極62(信号線SGL)及びドレイン電極63は、絶縁層23aを介して半導体層61の上側に設けられる。ソース電極62は、コンタクトホールH1を介して半導体層61と電気的に接続される。ドレイン電極63は、コンタクトホールH2を介して半導体層61と電気的に接続される。
平坦化膜29は、ソース電極62(信号線SGL)及びドレイン電極63を覆って設けられる。第3電極24Cは、平坦化膜29の表面に設けられる。絶縁層58は、第3電極24Cを覆って設けられる。画素電極25は、絶縁層58の上に設けられる。画素電極25は、コンタクトホールH3、H4を介してドレイン電極63と電気的に接続される。
第3電極24Cは、第1基板21Cの表面に対して垂直な方向において、絶縁層58を介して画素電極25と重なって設けられる。これにより、第3電極24Cと画素電極25との間に保持容量が形成される。
第3電極24Cは、金属層26aと、金属層26aを覆う透光性導電層26bとを含む。金属層26aは、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料が用いられる。透光性導電層26bは、例えばITOが用いられる。
本実施形態では、第3電極24Cは、スイッチング素子Trと異なる層に設けられる。このため、ゲート線GCL、信号線SGL等の制約が少なく、第3電極24Cの形状や面積を大きく形成することができる。これにより、第3電極24Cと画素電極25との対向面積を大きくして保持容量を大きくすることができる。
また、第3電極24Cは、金属層26aを有しており、かつ平面積を大きくすることも可能である。このため、第4及び第5の実施形態に比べて、第3電極24Cの抵抗値を小さくすることができる。これにより、第1駆動信号VTPに対する応答性が向上する。
(第7の実施形態)
図39は、第7の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図40は、第7の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図41は、第7の実施形態に係る第1電極及び第2電極を模式的に示す平面図である。本実施形態の表示装置1Fは、有機発光ダイオード(OLED:Organic Light-Emitting Diode)を用いた表示パネルである。つまり、表示装置1Fは、バックライト等の光源は設けられていない。
図39に示すように、表示装置1Fにおいて、第1基板121と、信号線SGLFと、下部電極124と、表示機能層である自発光層106と、上部電極125と、充填材131と、第1電極133及び第2電極TDLFとが、この順で重なって設けられる。
より具体的には、図40に示すように、表示装置1Fは、さらにスイッチング素子TrFと、反射層126と、下部電極124と、導電層129と、絶縁層122a、122b、123、127、128、130と、を含む。
第1基板121の上にスイッチング素子TrFが設けられる。具体的には、第1基板121の上に半導体層161が設けられる。ゲート電極164(ゲート線GCLF)は、絶縁層122aを介して半導体層161の上側に設けられる。ソース電極162(信号線SGLF)及びドレイン電極163は、絶縁層122bを介してゲート電極164(ゲート線GCLF)の上側に設けられる。ソース電極162及びドレイン電極163は、それぞれコンタクトホールを介して半導体層161と電気的に接続される。
絶縁層123は、ソース電極162及びドレイン電極63を覆って設けられる。反射層126は、絶縁層123の上に設けられ、自発光層106からの光を反射する金属光沢のある材料で形成される。反射層126は、例えば銀、アルミニウム、金等が用いられる。下部電極124は、絶縁層130を介して反射層126の上側に設けられる。下部電極124の上に、自発光層106及び上部電極125が、この順で重なって設けられる。つまり、下部電極124と上部電極125との間に自発光層106が設けられる。
下部電極124は、有機発光ダイオードのアノード(陽極)であり、各副画素に対応して設けられている。上部電極125は、有機発光ダイオードのカソード(陰極)である。下部電極124及び上部電極125は、例えばITO等の透光性を有する導電性材料が用いられる。自発光層106は、高分子有機材料を含み、不図示のホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む。
絶縁層127は、リブと呼ばれ、各副画素を区画する絶縁層である。また、絶縁層128は、上部電極125を覆って設けられ、上部電極125を封止する。充填材131は、リブにより生じる段差を抑制する平坦化層である。
このような構成により、自発光層106からの光が充填材131から出射して、観察者の眼に到達する。副画素毎に自発光層106の点灯量を制御することにより、表示面Sに画像が表示される。自発光層106は、副画素ごとに異なる発光材料が用いられ、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の光を表示する。これにより、カラーフィルタを設けない構成とすることができる。
なお、これに限定されず、カラーフィルタを設け、自発光層106は副画素ごとに同じ発光材料が用いられてもよい。また、上記の構成に限定されず、下部電極124がカソード及び上部電極125がアノードであってもよい。その場合は、下部電極124に電気的に接続されているスイッチング素子TrFの極性を適宜変えることも可能である。
図39に示すように、電磁誘導方式のタッチ検出の際、駆動IC19は、信号線SGLFに第1駆動信号VTPを供給する。信号線SGLFは、電磁誘導方式のタッチ検出の際に送信コイルCTxとして機能する。これにより、信号線SGLF、タッチペン100及び第2電極TDLFの間でそれぞれ電磁誘導が生じる。第2電極TDLFには、タッチペン100との相互誘導により起電力が発生する。この起電力に応じた第1検出信号Vdet1が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLFから第1AFE47Aに供給される。
図39に示すように、下部電極124は、平面視で第2方向Dyに沿って設けられ、第1方向Dxに複数配列される。つまり、下部電極124は、信号線SGLFに沿って設けられる。本実施形態においても、第4の実施形態と同様に、第1駆動信号VTPが供給される信号線SGLFと対向する下部電極124が、信号線SGLと接続される構成を採用することができる。この場合、下部電極124は、信号線SGLFと一体に送信コイルCTxとして機能する。
第1電極133及び第2電極TDLFは、充填材131の上側に同層に設けられる。第1電極133及び第2電極TDLFは、数μmから十数μm程度の線幅を有する金属細線がメッシュ状に形成されている。第2電極TDLFは、第1方向Dxに沿って設けられ、第2方向Dyに複数配列される。第1電極133は、第2方向Dyに隣り合う第2電極TDLFの間に設けられ、第1方向Dx及び第2方向Dyに複数配列される。第2電極TDLFを挟んで第2方向Dyに隣り合う第1電極133は、図40に示すブリッジ配線133aにより接続される。図40に示すように、ブリッジ配線133aは充填材131の上に設けられ、第1電極133及び第2電極TDLFは、絶縁層135を介して、ブリッジ配線133aよりも上側の層に設けられる。このように、ブリッジ配線133aは、第1電極133及び第2電極TDLFとは異なる層に設けられている。
図39に示すように、相互静電容量方式のタッチ検出では、駆動IC19は、第1電極133に第2駆動信号TSVcomを供給する。第1電極133と第2電極TDLFとの間の静電容量変化に応じた第2検出信号Vdet2が、マルチプレクサ48を介して第2電極TDLFから第2AFE47Bに供給される。このように、本実施形態では、第2電極TDLFは、電磁誘導方式での受信コイルCRxの機能と、相互静電容量方式での検出電極E2の機能とを有する。
次に、図41を参照して、第1電極133及び第2電極TDLFの構成を詳細に説明する。図41には、複数の第2電極TDLFのうち、6つの第2電極TDLF1、TDLF2、TDLF3、TDLF4、TDLF5、TDLF6を示す。なお、以下の説明において第2電極TDLF1、TDLF2、TDLF3、TDLF4、TDLF5、TDLF6を区別して説明する必要がない場合には、第2電極TDLFと表す。
隣り合う第2電極TDLFの間に第1電極133が第1方向Dxに配列される。第1電極133は、第2電極TDLFと電気的に離隔して設けられる。第1電極群133Fは、第2方向Dyに配列され、ブリッジ配線133aにより連結された複数の第1電極133を含む。第1電極群133Fは、平面視で第2電極TDLFと交差する。
第2電極TDLF1の右端と、第2電極TDLF2の右端とは、配線L33により接続されている。配線L33は、配線L34及びスイッチSW4、SW5を介して第1AFE47A及び第2AFE47Bのいずれか一方に接続される。第2電極TDLF3の右端には配線L36が接続されている。配線L36は、スイッチSW6、SW7を介して第1AFE47A又はグランドのいずれか一方に接続される。また、第2電極TDLF1の左端と、第2電極TDLF3の左端とは、配線L35により接続されている。第2電極TDLF4、TDLF5、TDLF6も同様の構成となっている。
このように、第2電極TDLF1、配線L35及び第2電極TDLF3は、複数の第1電極133及び第2電極TDLF2を囲んでループ状に接続される。これにより、第2電極TDLF1、配線L35及び第2電極TDLF3は、電磁誘導方式における受信コイルCRxを構成する。具体的には、タッチペン100(図4参照)からの磁界M2が、第2電極TDLF1、配線L35及び第2電極TDLF3で囲まれた領域を通過した場合、磁界M2の変化に応じた起電力が、第2電極TDLF1、配線L35及び第2電極TDLF3に発生する。この場合、各スイッチSW4、SW5、SW6、SW7の動作により、第2電極TDLF1の右端は第1AFE47Aに接続され、第2電極TDLF3の右端はグランドに接続される。これにより、起電力に応じた信号が第1AFE47Aに供給される。
静電容量方式では、第2電極TDLF1、TDLF2、TDLF3が互いに電気的に接続されており、1つの検出電極ブロックとして機能する。この場合、各スイッチSW4、SW5、SW6、SW7の動作により、第2電極TDLF1の右端及び第2電極TDLF3の右端は、いずれも第2AFE47Bに接続される。第2電極TDLF1、TDLF2、TDLF3は、第1電極133との間の容量変化に応じた信号を第2AFE47Bに供給する。
なお、図41に示す第1電極133及び第2電極TDLFの構成は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、第1電極133及び第2電極TDLFの形状は、矩形状或いは長尺状に限定されず、他の形状としてもよい。また、第2電極TDLFは、第1電極133と同様に第1方向Dxに複数設けられ、これらを接続配線で接続してもよい。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 表示装置
2 画素基板
3 対向基板
6 液晶層
6B 電気泳動層
10 表示パネル
11 制御部
12 ゲートドライバ
12A ゲート走査回路
13 ソースドライバ
14 駆動回路
14A 第1電極走査回路
19 駆動IC
21、21B、21C、121 第1基板
24、24B、24C 第3電極
25、25B 画素電極
26a 金属層
26b 透光性導電層
29 平坦化膜
31、31B 第2基板
32 カラーフィルタ
33、33B、33C 第1電極
39 遮光層
40 検出部
47A 第1AFE
47B 第2AFE
48 マルチプレクサ
49 タッチIC
50 カバー部材
50a 第1面
72 接続電極
80 周辺回路領域
81 導通部
100 タッチペン
110 フレキシブル基板
COML、COMLB 共通電極
TDL 第2電極
CTx 送信コイル
CRx 受信コイル
SGL、SGLB、SGLF 信号線
GCL、GCLF ゲート線
VTP 第1駆動信号
TSVcom 第2駆動信号

Claims (11)

  1. 基板と、複数の第1電極と、複数の信号線と、複数のゲート線と、複数の画素電極と、表示機能層と、前記画素電極に対向する共通電極と、複数の第2電極と、制御部と、を備え、
    前記基板、複数の前記画素電極、前記表示機能層及び前記共通電極はこの順で重なって設けられており、
    前記共通電極の上に絶縁層が設けられ、前記絶縁層の上に前記第1電極と、前記第1電極と間隔を有して対向する前記第2電極とが設けられ、
    前記基板と前記画素電極との間には、複数の第3電極が設けられ、
    複数の前記第3電極は、平面視で複数の前記ゲート線に沿って設けられ、
    前記制御部は、画像を表示する複数の表示期間と、センサ期間とを時分割で実行し、夫々の期間に応じて前記画素電極、前記共通電極、前記信号線、前記第1電極前記第2電極及び第3電極を制御し、
    前記表示期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記信号線を介して前記画素電極に画素信号が供給されると共に、前記共通電極に共通信号が供給され、複数の前記第3電極には、前記共通電極に供給される前記共通信号と同じ電位の信号が供給され、
    前記センサ期間には、前記制御部からの制御信号に応じて、前記信号線に第1駆動信号が供給されて電磁誘導を形成し、前記第3電極には前記電磁誘導に基づく起電力が発生し、
    前記表示期間又は前記センサ期間に同期して、前記制御部からの制御信号に応じて前記第1電極に第2駆動信号が供給されて前記第2電極との間に静電容量を形成する、
    表示装置。
  2. 前記複数の信号線のうち、一対の信号線の同側の端部を接続するスイッチ部が設けられており、
    前記制御部は、前記センサ期間に、前記スイッチ部の動作により前記一対の信号線どうしを接続し、前記センサ期間とは異なる期間に前記スイッチ部の動作により前記一対の信号線どうしを非接続状態とする、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記複数の信号線に第1電圧を供給する第1電圧供給部と、前記複数の信号線に前記第1電圧よりも小さい第2電圧を供給する第2電圧供給部と、を備え、
    前記制御部からの制御信号に応じて、前記センサ期間に、少なくとも1つの前記信号線の一端側に前記第1電圧供給部が接続され、他端側に前記第2電圧供給部が接続され、少なくとも1つの前記信号線の他の前記信号線の一端側に前記第2電圧供給部が接続され、他端側に前記第1電圧供給部が接続される、
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第2電極に接続されたアナログフロントエンド回路をさらに備えている、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記第2電極、前記第3電極、及び前記アナログフロントエンド回路の間には、これらの接続状態を切り換えるスイッチ回路が設けられており、
    前記センサ期間に、前記スイッチ回路は、前記第3電極と、前記アナログフロントエンド回路とを接続し、
    前記センサ期間と異なる期間に、前記スイッチ回路は、前記第2電極と前記アナログフロントエンド回路とを接続する、
    請求項に記載の表示装置。
  6. 前記複数の第3電極は、平面視で前記信号線と交差して設けられる、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記第1電極と前記第2電極との間には絶縁基板が設けられており、
    前記第1電極は、平面視で前記信号線と交差して設けられ、
    前記第2電極は、平面視で前記第1電極と交差して設けられる、
    請求項から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 記センサ期間とは異なる期間に、前記第1電極に第2駆動信号を供給して前記第1電極と前記第2電極との間に静電容量を形成する
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記第2電極は、平面視で前記信号線に交差して設けられ、
    前記第1電極は、平面視で前記第2電極に交差して設けられる、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記第1電極と前記第2電極とは同層に設けられ、前記第1電極及び前記第2電極と、前記共通電極との間には絶縁基板が設けられており、
    前記第1電極は接続線を介して第1方向に連結されており、前記第2電極は、前記第1電極及び前記第2電極とは異なる層に形成されるブリッジ配線を介して前記第1方向と交差する第2方向に連結されている
    請求項から請求項のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 前記表示機能層は、高分子有機材料を含む自発光層である請求項10に記載の表示装置。
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