JP7203576B2 - 表示装置及びタッチ検出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置及びタッチ検出装置に関する。

物体の接触又は近接を検出するセンサを備えた表示装置が開発されている。静電容量型のセンサの一例として、互いに対向する一方の基板に駆動電極が設けられ、他方の基板に検出電極が設けられる構造が知られている。駆動電極には、信号電位を供給するための電源線が接続され、検出電極には、出力された信号を読み取るための配線がそれぞれ接続される。
配線が例えば電源線と容量結合した場合、検出回路によって検知される容量値が変動し、センサの感度が低下するおそれがある。したがって、センサは、配線と電源線との容量結合を抑制するために、電源線と重畳するシールド電極を備える場合がある。このようなシールド電極と配線との間に生じる寄生容量は、可能な限り小さいことが望ましい。一方、当該寄生容量を低減するためにシールド電極の面積を小さくした場合、電源線から輻射されるＥＭＩ（electro magnetic interference）ノイズを十分に遮蔽できないという課題がある。

特開２０１６－９９３１５号公報

本実施形態の目的は、信頼性の高い表示装置及びタッチ検出装置を提供することにある。

一実施形態によれば、
駆動電極を備えた第１基板と、前記第１基板と対向し、検出電極を備えた第２基板と、前記第２基板において非表示領域に配置されたメッシュ状の第１シールド電極と、を備え、前記第１シールド電極は、第１開口と島状の第１電極部とを有している、表示装置が提供される。
また、一実施形態によれば、
駆動電極を備えた第１基板と、前記第１基板と対向し、検出電極を備えた第２基板と、前記第２基板において前記検出電極が配置されていない領域に配置されたメッシュ状の第１シールド電極と、を備え、前記第１シールド電極は、第１開口と島状の第１電極部とを有している、タッチ検出装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係る表示装置１を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す表示領域ＤＡの構成例を示す断面図である。 図３は、図１に示す第１基板ＳＵＢ１の構成例を示す平面図である。 図４は、図３に示す駆動電極Ｔｘと切り替え回路Ｃ１及びＣ２とを電気的に接続する接続部を模式的に示す図である。 図５は、図１に示す第２基板ＳＵＢ２の構成例を示す平面図である。 図６は、図５に示す非表示領域ＮＤＡの構成例を模式的に示す平面図である。 図７は、センサ４を模式的に示す図である。 図８は、図７の等価回路を示す図である。 図９は、図６に示す領域Ａ１を拡大して示す平面図である。 図１０は、図９に示す電源線ＶＰ１の近傍を拡大して示す平面図である。 図１１は、図１０に示すシールド電極ＳＬ１の一部を拡大して示す平面図である。 図１２は、図６に示す領域Ａ２を拡大して示す平面図である。 図１３は、図１２に示す電源線ＶＰ２の近傍を拡大して示す平面図である。 図１４は、シールド電極ＳＬ１の開口ＯＰ１の面積と遮蔽効果との関係、及びオーバーコート層ＯＣの形状を説明するための図である。 図１５は、シールド電極ＳＬ１の他の例を示す平面図である。 図１６は、シールド電極ＳＬ１の他の例を示す平面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。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、実際の態様に比べて、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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

本実施形態において、表示装置の一例として、検出機能付きの液晶表示装置を開示する。この液晶表示装置は、例えばスマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。なお、検出機能付きの表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子層あるいはμ（マイクロ）ＬＥＤ素子等を有する自発光型の表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパー型の表示装置など、他の表示装置を適用することができる。

図１は、第１実施形態に係る表示装置１を概略的に示す斜視図である。図に示す第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、互いに直交している。なお、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び第３方向Ｚは、９０度以外の角度で交差していてもよい。本明細書において、第３方向Ｚを示す矢印の先端に向かう方向を「上」と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を「下」と称する。また、第３方向Ｚを示す矢印の先端側に表示装置１を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。

表示装置１は、表示パネル２、照明ユニット３、センサ４、制御モジュール５、ＩＣチップ６、ＩＣチップ７、配線基板Ｆ１、Ｆ２、及びＦ３、などを備えている。

表示パネル２は、一例では、液晶表示パネルである。表示パネル２は、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に挟持された図示しない液晶層とを備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とは、第３方向Ｚに沿って互いに対向している。表示パネル２は、一例では、四角形である。図示した例では、表示パネル２は、第１方向Ｘに沿った一対の長辺ＥＸ１及びＥＸ２と、第２方向Ｙに沿った一対の短辺ＥＹ１及びＥＹ２とを有する略長方形状であるが、図示した例に限定されない。また、表示パネル２は、第１基板ＳＵＢ１が第２基板ＳＵＢ２よりも延出した実装部ＭＴを有している。図示した例では、実装部ＭＴは、第１基板ＳＵＢ１のうち、第２基板ＳＵＢ２の端部Ｅ２よりも第２方向Ｙに沿って延出した領域に相当する。端部Ｅ２は、表示領域ＤＡと端部ＥＸ１との間に位置し、第１方向Ｘに沿って延出している。

表示パネル２は、画像を表示する表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡを囲む非表示領域ＮＤＡを有している。表示領域ＤＡは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とが重畳する領域内に位置している。図示した例では、表示領域ＤＡは、第１方向Ｘに沿った一対の長辺と、第２方向Ｙに沿った一対の短辺を有する略長方形状であるが、図示した例に限定されない。表示パネル２は、一例では、照明ユニット３からの光を選択的に透過することで画像を表示する透過型の液晶表示パネルである。なお、表示パネル２は、外光あるいは照明ユニット３からの光を選択的に反射させることで画像を表示させる反射型であってもよいし、透過型及び反射型の双方の表示機能を備えた半透過型であってもよい。

照明ユニット３は、表示パネル２の背面側、すなわち、第１基板ＳＵＢ１の直下に配置されている。照明ユニット３は、表示パネル２とほぼ同じ形状であり、ほぼ同じ大きさを有している。照明ユニット３は、表示領域ＤＡの全域を照明する。照明ユニット３は、種々の形態が適用可能であるが、一例として、第１基板ＳＵＢ１と対向する導光板と、導光板の端部に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源とを備えている。

センサ４は、一例では、静電容量型のセンサである。センサ４は、表示パネル２に接触又は接近する物体を検出するタッチ検出装置に相当する。センサ４は、第２基板ＳＵＢ２に設けられた複数の検出電極Ｒｘを備えている。

ＩＣチップ６は、実装部ＭＴに実装されている。ＩＣチップ６は、表示領域ＤＡに画像を表示するための各種信号を出力する。ＩＣチップ７は、制御モジュール５に搭載されている。ＩＣチップ７は、センサ４を駆動するための各種信号を出力する。

配線基板Ｆ１は、第１基板ＳＵＢ１と制御モジュール５とを電気的に接続している。配線基板Ｆ２は、第２基板ＳＵＢ２と制御モジュール５とを電気的に接続している。配線基板Ｆ３は、照明ユニット３と制御モジュール５とを電気的に接続している。配線基板Ｆ１、Ｆ２、及びＦ３は、例えばフレキシブル配線基板である。センサ４を駆動するためにＩＣチップ７から出力される信号は、配線基板Ｆ１及びＦ２を介して表示パネル２に供給される。

図２は、図１に示す表示領域ＤＡの構成例を示す断面図である。第１基板ＳＵＢ１は、基材１０、絶縁層１１、１２、及び１３、信号線Ｓ、共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥ（ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３）、配向膜ＡＬ１などを備えている。基材１０は、例えばガラス、又は樹脂等の透明な絶縁材料によって形成されている。絶縁層１１は、基材１０の上に形成されている。信号線Ｓは、絶縁層１１の上に形成され、絶縁層１２によって覆われている。共通電極ＣＥは、絶縁層１２の上に形成され、絶縁層１３によって覆われている。画素電極ＰＥは、絶縁層１３の上に形成され、配向膜ＡＬ１によって覆われている。画素電極ＰＥは、第１方向Ｘにおいて、隣り合う信号線Ｓの間の領域に配置され、各々が共通電極ＣＥと対向している。図示した例では、画素電極ＰＥの各々は、スリットＳＴを有している。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥは、例えばインジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの透明な導電材料で形成されている。

第２基板ＳＵＢ２は、検出電極Ｒｘに加え、オーバーコート層ＯＣ、基材２０、遮光層２１、カラーフィルタ層２２、オーバーコート（平坦化膜）層２３、配向膜ＡＬ２などを備えている。基材２０は、例えばガラス、又は樹脂等の透明な絶縁材料によって形成されている。基材２０は、第１基板ＳＵＢ１と対向する第１面２０Ａと、第１面２０Ａと反対側の第２面２０Ｂとを有している。検出電極Ｒｘは、第２面２０Ｂの上に形成され、オーバーコート層ＯＣによって覆われている。遮光層２１は、第１面２０Ａの下側に設けられている。遮光層２１は、信号線Ｓの各々と対向し、各画素ＰＸを区画している。ここで、画素ＰＸとは、画像信号に対して個別に制御できる最小単位に相当する。カラーフィルタ層２２は、遮光層２１を覆うとともに、基材２０とも接している。カラーフィルタ層２２は、赤色のカラーフィルタＣＦ１、緑色のカラーフィルタＣＦ２、及び青色のカラーフィルタＣＦ３を含んでいる。カラーフィルタＣＦ１、ＣＦ２、及びＣＦ３は、画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、及びＰＥ３とそれぞれ対向している。オーバーコート層２３は、カラーフィルタ層２２を覆っている。配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層２３を覆っている。オーバーコート層２３及びオーバーコート層ＯＣは、透明な樹脂によって形成されている。

液晶層ＬＣは、配向膜ＡＬ１と配向膜ＡＬ２との間に封入されている。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、一例では、基材１０及び２０の主面と平行な方向に液晶分子を配向させる水平配向膜である。液晶層ＬＣに含まれる液晶分子は、共通電極ＣＥと画素電極ＰＥとの間に形成される電界によってその配向が制御される。

本実施形態において、共通電極ＣＥは、液晶分子を駆動するための電極として機能するとともに、センサ４が備える駆動電極Ｔｘとしても機能する。すなわち、共通電極ＣＥは、表示領域ＤＡに画像表示する表示期間において、画素電極ＰＥとともに液晶分子の配向を制御する。一方、共通電極ＣＥは、表示領域ＤＡに接触又は接近する物体を検出するセンシング期間において、検出電極Ｒｘと容量結合する駆動電極Ｔｘとして機能する。

図３は、図１に示す第１基板ＳＵＢ１の構成例を示す平面図である。第１基板ＳＵＢ１は、駆動電極Ｔｘと、切り替え回路Ｃ１及びＣ２とを備えている。駆動電極Ｔｘは、表示領域ＤＡのほぼ全域に亘って配置されている。駆動電極Ｔｘは、一例では、ほぼ一定の幅を有する帯状に形成されている。図示した例では、駆動電極Ｔｘ１は、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って一定の間隔を置いて並んでいる。

切り替え回路Ｃ１及びＣ２は、非表示領域ＮＤＡに配置され、駆動電極Ｔｘと電気的に接続されている。切り替え回路Ｃ１及びＣ２は、駆動電極Ｔｘを間に挟んで互いに対向している。図示した例では、切り替え回路Ｃ１は、端部ＥＹ１の近傍において、第２方向Ｙに沿って延出している。切り替え回路Ｃ２は、端部ＥＹ２の近傍において、第２方向Ｙに沿って延出している。

ＩＣチップ７から供給される制御信号は、配線基板Ｆ１を介して切り替え回路Ｃ１及びＣ２の各々に供給される。図示した例では、ＩＣチップ７は、検出回路ＲＣを備えている。検出回路ＲＣは、センサ４から出力されたセンサ出力信号を検出する。なお、検出回路ＲＣは、制御モジュール５に搭載されていてもよい。

図４は、図３に示す駆動電極Ｔｘと切り替え回路Ｃ１及びＣ２とを電気的に接続する接続部を模式的に示す図である。切り替え回路Ｃ１は、電位供給線ＶＨ１及びＶＬ１と、電源線ＶＰ１とを含んでいる。電位供給線ＶＨ１及びＶＬ２は、表示期間において駆動電極Ｔｘ（共通電極ＣＥ）にコモン電位を供給するための配線である。例えば、電位供給線ＶＨ１には、一定の電位が供給され、電位供給線ＶＬ１には、電位供給線ＶＨ１よりも低い一定の電位が供給される。電源線ＶＰ１は、センシング期間において駆動電極Ｔｘにセンサ駆動信号としての交流電位を供給するための配線である。

切り替え回路Ｃ２は、切り替え回路Ｃ１と同様の構成である。すなわち、切り替え回路Ｃ２は、表示期間においてコモン電位を供給するための電位供給線ＶＨ２及びＶＬ２と、センシング期間においてセンサ駆動信号を供給するための電源線ＶＰ２とを含んでいる。電位供給線ＶＨ２には、電位供給線ＶＨ１と同一の電位が供給され、電位供給線ＶＬ２には、電位供給線ＶＬ１と同一の低電位が供給される。電源線ＶＰ２には、電源線ＶＰ１と同一の交流電位が供給される。

切り替え回路Ｃ１及びＣ２における接続の切り替えは、駆動電極Ｔｘに同一の電位が供給されるように同期して行われる。このような切り替えは、ＩＣチップ７から供給される制御信号に基づいて制御される。すなわち、表示期間において、駆動電極Ｔｘは、ＩＣチップ７からの供給された制御信号に基づいて、電位供給線ＶＨ１及びＶＨ２、又は電位供給線ＶＬ１及びＶＬ２と電気的に接続される。センシング期間において、駆動電極Ｔｘは、ＩＣチップ７からの制御信号に基づいて、電源線ＶＰ１及びＶＰ２と電気的に接続される。

図５は、図１に示す第２基板ＳＵＢ２の構成例を示す平面図である。第２基板ＳＵＢ２は、検出電極Ｒｘを備えている。検出電極Ｒｘは、表示領域ＤＡのほぼ全域に亘って配置されている。図示した例では、検出電極Ｒｘは、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って一定の間隔を置いて並んでいる。

センシング期間において検出電極Ｒｘから検出されるセンサ出力信号は、配線基板Ｆ２を介してＩＣチップ７に伝達される。センシング期間において、導体あるいは誘電体である物体（例えば指など）が表示領域ＤＡに接触又は接近すると、当該物体の近傍において共通電極ＣＥと検出電極Ｒｘとの間に形成される容量が変化する。すなわち、物体近傍の検出電極Ｒｘから検出されるセンサ出力信号は、他の検出電極Ｒｘから検出されるセンサ出力信号と異なる値を示す。検出回路ＲＣは、検出電極Ｒｘから検出されるセンサ出力信号の変化に基づいて、表示領域ＤＡに物体が接触又は接近したことを検出する。また、検出回路ＲＣは、表示領域ＤＡにおいて、物体が接触又は近接した位置を特定する。

図６は、図５に示す非表示領域ＮＤＡの構成例を模式的に示す平面図である。第２基板ＳＵＢ２は、非表示領域ＮＤＡにおいて、端子ＴＥ１、配線ＷＬ、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２などを備えている。

端子ＴＥ１は、図５に示す配線基板Ｆ２と電気的に接続される。端子ＴＥ１は、検出電極Ｒｘと端部Ｅ２との間において、第１方向Ｘに沿って並んでいる。図示した例では、端子ＴＥ１は、第１部分Ｔ１１と、第２部分Ｔ１２と、を含んでいる。第１部分Ｔ１１及び第２部分Ｔ１２は、第２方向Ｙに沿って離間している。第１部分Ｔ１１は、第２部分Ｔ１２よりも表示領域ＤＡに近接している。第１部分Ｔ１１及び第２部分Ｔ１２は、配線ＷＬによって同一の検出電極Ｒｘと電気的に接続されている。

配線ＷＬは、検出電極Ｒｘと一対一で電気的に接続されている。図示した例では、検出電極Ｒｘは、波型に屈曲している。配線ＷＬは、一例では、検出電極Ｒｘの両端部から引き出され、非表示領域ＮＤＡに配置されている。図示した例では、すべての配線ＷＬは、端部ＥＹ１側の非表示領域ＮＤＡに配置されている。換言すると、配線ＷＬは、検出電極Ｒｘと端部ＥＹ２との間の非表示領域ＮＤＡには配置されていない。より具体的には、検出電極Ｒｘから端部ＥＸ２側に引き出された配線ＷＬは、端部ＥＸ２、端部ＥＹ１、及び端部Ｅ２に沿って延出し、第２部分Ｔ１２と電気的に接続されている。検出電極Ｒｘから端部Ｅ２側に引き出された配線ＷＬは、第１部分Ｔ１１と電気的に接続されている。

なお、配線ＷＬの配置は、図示した例に限定されない。例えば、配線ＷＬは、端部ＥＹ２側の非表示領域ＮＤＡに配置されてもよい。あるいは、図において左側半分の領域に配置された検出電極Ｒｘと電気的に接続された配線ＷＬが端部ＥＹ１側の非表示領域ＮＤＡに配置され、右側半分の領域に配置された検出電極Ｒｘと電気的に接続された配線ＷＬが端部ＥＹ２側の非表示領域ＮＤＡに配置されてもよい。

シールド電極ＳＬ１は、端部ＥＹ１側の非表示領域ＮＤＡにおいて配線ＷＬと配線ＷＬとの間に配置されている。より具体的には、シールド電極ＳＬ１は、端部ＥＹ１に沿って延出するとともに、端部Ｅ２に沿って第２基板ＳＵＢ２の中央付近まで延出し、第２部分Ｔ１２と電気的に接続されている。

シールド電極ＳＬ２は、すべての検出電極Ｒｘとシールド電極ＳＬ１とを囲んでいる。図示した例では、シールド電極ＳＬ２は、端部Ｅ２、ＥＹ１、ＥＸ２、及びＥＹ２に沿って延出するとともに、端部ＥＹ２側に位置する一部の端子ＴＥ１を除いた端子ＴＥ１を囲んでいる。尚、シールド電極ＳＬ２は、一部が切断された形状にしてもよく、端部Ｅ２、ＥＹ１、ＥＸ２、及びＥＹ２のうち２つあるいは３つの端部に沿って延出した形状としてもよい。また、シールド電極ＳＬ２は、全ての端子ＴＥ１を囲むように配置されてもよい。

図において二点鎖線で示すように、配線基板Ｆ２が備える端子ＴＥ２は、第１部分Ｔ１１及び第２部分Ｔ１２の双方と重畳している。端子ＴＥ１と端子ＴＥ２とは、例えば異方性導電膜などによって接着され、電気的に接続される。検出電極Ｒｘから出力されたセンサ出力信号は、端子ＴＥ２のうち、検出電極Ｒｘと電気的に接続された端子Ｔ２１を介して、図１に示したＩＣチップ７へ伝達される。シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２へ印加される電位は、端子ＴＥ２のうち端子Ｔ２２を介してＩＣチップ７から供給される。

シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の電位は、一例では、検出電極Ｒｘの電位（振幅）と同一の電位である。あるいは、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の電位は、例えば接地電位等の固定電位である。なお、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の電位が固定電位である場合には、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の電位は、ＩＣチップ７以外の電源線から供給されてもよい。

検出電極Ｒｘ、配線ＷＬ、端子ＴＥ１、及びシールド電極ＳＬ１及びＳＬ２は、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウム等の金属材料によって形成され、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。配線ＷＬ、端子ＴＥ１、及びシールド電極ＳＬ１及びＳＬ２は、基材２０の第２面２０Ｂに設けられており、検出電極Ｒｘと同一材料で形成することができる。図示した例では、端子ＴＥ１の近傍を除き、第２基板ＳＵＢ２の全面にオーバーコート層ＯＣが設けられている。図示した例では、オーバーコート層ＯＣは、配線基板Ｆ２と重畳する略Ｌ字状の領域Ｂには設けられていない。オーバーコート層ＯＣは、すべての検出電極Ｒｘ、配線ＷＬ、及びシールド電極ＳＬ１及びＳＬ２を覆っている。これにより、検出電極Ｒｘ、配線ＷＬ、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の腐食等が抑制される。

図７は、センサ４を模式的に示す図である。検出電極Ｒｘと駆動電極Ｔｘとの間には、容量Ｃ１１が形成されている。表示パネル２に指が接触した場合、指と駆動電極Ｔｘ、及び指と検出電極Ｒｘとは、それぞれ容量結合する。このとき、指と駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘとの間には、容量Ｃ１２が形成される。また、配線ＷＬと、配線ＷＬの周囲位置する他の導電体との間に電位差がある場合、配線ＷＬと他の導電体との間には、寄生容量Ｃ１３が生じる。ここで、他の導電体とは、例えば図６に示すシールド電極ＳＬ１及びＳＬ２などである。

図８は、図７の等価回路を示す図である。検出回路ＲＣが検出するセンサ出力信号の変化率ＤＩは、ｉｒｘ／ｉｔｘによって表される。ここで、ｉｒｘは、検出電極Ｒｘを流れる電流であり、ｉｔｘは、駆動電極Ｔｘを流れる電流である。表示パネル２に指が接触した場合、容量Ｃ１２に起因して、電流ｉｔｘのうち電流ｉｆｇが指側へ流れる。したがって、表示パネル２に指が接触している場合のセンサ出力信号の変化率ＤＩ１は、以下の式で表される。
ＤＩ１＝（ｉｔｘ－ｉｆｇ）／ｉｔｘ
さらに、配線ＷＬと他の導電体との間に寄生容量Ｃ１３が生じている場合、電流ｉｔｘのうち電流ｉｐが寄生容量Ｃ１３側へ流れる。したがって、表示パネル２に指が接触し、且つ寄生容量Ｃ１３が生じている場合のセンサ出力信号の変化率ＤＩ２は、以下の式で表される。
ＤＩ２＝（ｉｔｘ－ｉｐ－ｉｆｇ）／（ｉｔｘ－ｉｐ）
以上から、ＤＩ２＞ＤＩ１が成り立つ。すなわち、寄生容量Ｃ１３が大きい場合、センサ出力信号の変化率が小さくなるため、センサ４の検出感度が低下する。したがって、センサ４において、配線ＷＬと他の配線との容量結合を可能な限り小さくすることが要求される。

図９は、図６に示す領域Ａ１を拡大して示す平面図である。領域Ａ１は、端部ＥＸ２と端部ＥＹ１とを含む領域である。第１基板ＳＵＢ１が備える電源線ＶＰ１は、点線で示すように、領域Ａ１に位置し、駆動電極Ｔｘの配列方向、すなわち第２方向Ｙに沿って延出している。

配線ＷＬは、電源線ＶＰ１と重畳していない。すなわち、端部ＥＹ１近傍の非表示領域ＮＤＡにおいて、第２方向Ｙに沿って延出した配線ＷＬのうち、一部の配線ＷＬａは、平面視で電源線ＶＰ１と表示領域ＤＡとの間の領域に位置し、他の配線ＷＬｂは、平面視で電源線ＶＰ１とシールド電極ＳＬ２との間の領域に位置している。配線ＷＬと電源線ＶＰ１とを重畳させないことで、電源線ＶＰ１から輻射されるＥＭＩノイズの検出電極Ｒｘへの影響を軽減することができる。

検出電極Ｒｘは、波型に屈曲した複数の金属細線ＭＷの集合体によって形成されている。金属細線ＭＷは、概ね第２方向Ｙに沿って延出している。図示した例では、検出電極Ｒｘは、接続部Ｐ１と、電極部Ｐ２とを有している。接続部Ｐ１は、第１方向Ｘに沿って延出している。１つの検出電極ＲＸに含まれる複数の金属細線ＭＷは、接続部Ｐ１に接続されている。一部の金属細線ＭＷは、電極部Ｐ２を構成している。検出電極Ｒｘは、一例では、２つの電極部Ｐ２を有している。図示した例では、電極部Ｐ２の各々は、３本の金属細線ＭＷによって構成されている。なお、図示は省略するが、表示領域ＤＡにおける表示の均一性を実現するために、電極部Ｐ２の間に、フローティング電位の金属細線が配置されていてもよい。

シールド電極ＳＬ１は、電源線ＶＰ１と重畳している。シールド電極ＳＬ１は、配線ＷＬａと配線ＷＬｂとの間で、第２方向Ｙに沿って延出している。なお、シールド電極ＳＬ１は、配線ＷＬから離間している。センサ駆動信号が供給される電源線ＶＰ１を、例えば検出電極Ｒｘと同電位のシールド電極ＳＬ１によって覆うことにより、互いに電位の異なる配線ＷＬと電源線ＶＰ１との容量結合を抑制することができる。さらに、本実施形態において、シールド電極ＳＬ１は、メッシュ状に形成されている。このような形状にすることで、シールド電極ＳＬ１と電源線ＶＰ１との重畳面積が小さくなるため、配線ＷＬとシールド電極ＳＬ１の電位が異なる場合であっても、電源線ＶＰ１とシールド電極ＳＬ１との容量結合を抑制することができ、シールド線ＳＬ１を検出電極ＲＸと同じ振幅で駆動することが容易となる。この結果、図８を参照して説明したように、検出回路ＲＣへ出力されるセンサ出力信号の変化率の減少を抑制することができ、センサ４の検出感度の低下を抑制することができる。

シールド電極ＳＬ２は、検出電極Ｒｘよりも外側の領域において、端部ＥＸ２及びＥＹ１に沿って設けられている。また、端部ＥＸ２と端部ＥＹ１とが交差する角部ＣＮ近傍において、シールド電極ＳＬ２は、略三角形の領域に設けられている。より具体的には、シールド電極ＳＬ２は、最外周に位置する配線ＷＬと端部ＥＸ２の間、及び最外周に位置する配線ＷＬと端部ＥＹ１との間に配置されている。シールド電極ＳＬ２は、一例では、端部ＥＸ２及びＥＹ１の双方から離間している。図示した例では、端部ＥＹ１に沿って延出したシールド電極ＳＬ２の幅ＷＹ１は、端部ＥＸ２に沿って設けられたシールド電極ＳＬ２の幅ＷＸ２より小さい。

シールド電極ＳＬ２は、例えば端部ＥＸ２、ＥＹ１などから配線ＷＬ側へ侵入するＥＳＤ（electro static discharge）ノイズを遮蔽する。したがって、センサ４へのＥＳＤノイズの侵入が抑制され、センサ４の誤動作及び破損が抑制される。また、シールド電極ＳＬ２は、シールド電極ＳＬ１と同様にメッシュ状に形成されている。シールド電極ＳＬ２の面積を小さくすることで、配線ＷＬとシールド電極ＳＬ２の電位が異なる場合であっても、配線ＷＬとシールド電極ＳＬ２との容量結合を抑制することができる。この結果、図８を参照して説明したように、検出回路ＲＣへ出力されるセンサ出力信号の変化率の減少を抑制することができ、センサ４の検出感度の低下を抑制することができる。

図示した例では、第２基板ＳＵＢ２は、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２に加え、シールド電極ＳＬ３を備えている。シールド電極ＳＬ３は、配線ＷＬａと検出電極Ｒｘとの間に配置されている。シールド電極ＳＬ３の電位は、一例では、検出電極Ｒｘと同一の電位である。このようなシールド電極ＳＬ３は、配線ＷＬａと検出電極Ｒｘとの間の容量結合を抑制する。なお、シールド電極ＳＬ３の電位は、例えば接地電位等の固定電位であってもよい。図示した例では、シールド電極ＳＬ３は、表示領域ＤＡに位置し、検出電極Ｒｘと同様に、波型の金属細線によって形成されている。シールド電極ＳＬ３の形状を検出電極Ｒｘと同様の形状にすることにより、表示領域ＤＡにおいて、検出電極Ｒｘ及びシールド電極ＳＬ３が視認されることを抑制することができる。

図１０は、図９に示す電源線ＶＰ１の近傍を拡大して示す平面図である。シールド電極ＳＬ１は、開口ＯＰ１と、電極部ＩＥ１とを有している。シールド電極ＳＬ１の一部は、平面視で、電源線ＶＰ１と重畳している。つまり、開口ＯＰ１の少なくとも一部、及び、電極部ＩＥ１の一部は、電源線ＶＰ１と重畳している。本実施形態において、開口ＯＰ１は、規則的に配置されている。図示した例では、開口ＯＰ１は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って、千鳥状に配置されている。開口ＯＰ１は、一例では、略正方形状である。電極部ＩＥ１は、シールド電極ＳＬ１のうち、４つの開口ＯＰ１によって囲まれた島状の領域に相当する。したがって、電極部ＩＥ１は、略正方形状である。

図示した例では、配線ＷＬａ側に位置する開口ＯＰ１は、そのすべてが電源線ＶＰ１と重畳している。一方、配線ＷＬｂ側に位置する開口ＯＰ１は、その実質半分の領域が電源線ＶＰ１と重畳している。本実施形態において、開口ＯＰ１と電源線ＶＰ１とが重畳する領域の面積（第１面積）は、電源線ＶＰ１とシールド電極ＳＬ１とが重畳する領域の面積（第２面積）の２０％以上である。ここでの第２面積は、シールド電極ＳＬ１のうち、電源線ＶＰ１と重畳する開口ＯＰ１の面積（第１面積）と、電源線ＶＰ１と重畳する電極部ＩＥ１の面積と、の総和に相当する。また、第１面積は、第２面積の３０％以上７０％以下であることが望ましい。
また、シールド電極ＳＬ１の面積を、開口ＯＰ１の面積と電極部ＩＥ１の面積との総和としたとき、開口ＯＰ１の面積は、シールド電極ＳＬ１の面積の２０％以上であり、より望ましくは、シールド電極ＳＬ１の面積の３０％以上７０％以下である。

図１１は、図１０に示すシールド電極ＳＬ１の一部を拡大して示す平面図である。図１１は、方向ａ及び方向ｂによって規定されるａ－ｂ平面における平面図を示している。方向ａと方向ｂとは、互いに直交しており、開口ＯＰ１の互いに直交する辺の延出方向にそれぞれ相当する。本実施形態において、開口ＯＰ１１及びＯＰ１２の大きさは、ほぼ等しい。すなわち、開口ＯＰ１１の方向ａに沿った辺の長さａ１と、開口ＯＰ１２の方向ａに沿った辺の長さａ２とは、互いに等しい。また、開口ＯＰ１１の方向ｂに沿った辺の長さｂ１と、開口ＯＰ１２の方向ｂに沿った辺の長さｂ２とは、互いに等しい。開口ＯＰ１１及び開口ＯＰ１２の大きさは、遮蔽対象となるＥＭＩノイズの周波数に応じて適宜に変更することができる。長さａ１、ｂ１、ａ２、及びｂ２は、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下である。

図１２は、図６に示す領域Ａ２を拡大して示す平面図である。領域Ａ２は、端部ＥＸ２と端部ＥＹ２とを含む領域である。第１基板ＳＵＢ１が備える電源線ＶＰ２は、表示領域ＤＡと端部ＥＹ２との間に位置し、駆動電極Ｔｘの配列方向、すなわち第２方向Ｙに沿って延出している。

シールド電極ＳＬ２は、端部ＥＸ２及びＥＹ２に沿って設けられている。シールド電極ＳＬ２は、一例では、端部ＥＸ２及びＥＹ２の双方から離間している。シールド電極ＳＬ２は、電源線ＶＰ２と重畳している。図示した例では、端部ＥＹ２に沿って延出したシールド電極ＳＬ２の幅ＷＹ２は、端部ＥＸ２に沿って設けられたシールド電極ＳＬ２の幅ＷＸ２より大きい。

図示した例では、第２基板ＳＵＢ２は、シールド電極ＳＬ２と検出電極Ｒｘとの間に配置されたシールド電極ＳＬ４を備えている。シールド電極ＳＬ４の電位は、一例では、検出電極Ｒｘと同一の電位である。あるいは、シールド電極ＳＬ４の電位は、例えば接地電位等の固定電位であってもよい。シールド電極ＳＬ４は、表示領域ＤＡに位置し、検出電極Ｒｘと同様に、波型の金属細線によって形成されている。なお、シールド電極ＳＬ４は、省略されてもよい。

図１３は、図１２に示す電源線ＶＰ２の近傍を拡大して示す平面図である。シールド電極ＳＬ２は、開口ＯＰ２と、電極部ＩＥ２とを有している。シールド電極ＳＬ２の一部は、平面視で、電源線ＶＰ２と重畳している。つまり、開口ＯＰ２の少なくとも一部、及び、電極部ＩＥ２の一部は、電源線ＶＰ２と重畳している。開口ＯＰ２は、規則的に配置されている。図示した例では、開口ＯＰ２は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って、千鳥状に配置されている。開口ＯＰ２は、一例では、略正方形状である。電極部ＩＥ２は、シールド電極ＳＬ２のうち、４つの開口ＯＰ２によって囲まれた島状の領域に相当する。したがって、電極部ＩＥ２は、略正方形状である。

本実施形態において、開口ＯＰ２と電源線ＶＰ２とが重畳する領域の面積（第３面積）は、電源線ＶＰ２とシールド電極ＳＬ２とが重畳する領域の面積（第４面積）の面積の２０％以上である。ここでの第４面積は、シールド電極ＳＬ２のうち、電源線ＶＰ２と重畳する開口ＯＰ２の面積（第３面積）と、電源線ＶＰ２と重畳する電極部ＩＥ２の面積と、の総和に相当する。また、第３面積は、第４面積の３０％以上７０％以下であることが望ましい。

図１４は、シールド電極ＳＬ１の開口ＯＰ１の面積と遮蔽効果との関係、及びオーバーコート層ＯＣの形状を説明するための図である。図１４（ｂ）は、本実施形態のシールド電極ＳＬ１を示している。図１４（ａ）及び図１４（ｃ）は、比較例としてのシールド電極ＥＳ１及びＥＳ２をそれぞれ示している。シールド電極ＳＬ１、ＥＳ１及びＥＳ２は、いずれも基材２０の上に形成され、オーバーコート層ＯＣによって覆われている。

図１４（ａ）に示すように、シールド電極ＥＳ１が有する開口ＥＯ１の総面積は、図１４（ｂ）に示すシールド電極ＳＬ１が有する開口ＯＰ１の総面積より大きい。図示した例では、開口ＥＯ１と開口ＯＰ１の大きさは等しいが、開口ＥＯ１の数は、開口ＯＰ１の数の略２倍である。このような構造のシールド電極ＥＳ１によれば、オーバーコート層ＯＣが塗布された際に、シールド電極ＥＳ１において、オーバーコート層ＯＣがせき止められる。一方、開口ＥＯ１の総面積が大きいため、シールド電極ＥＳ１の下方に電源線ＶＰ１が位置する構成において、電源線ＶＰ１から輻射されるＥＭＩノイズの遮蔽性能の低下を招くおそれがある。

図１４（ｃ）に示すように、シールド電極ＥＳ２は、開口を有していない。したがって、電源線ＶＰ１から輻射されるＥＭＩノイズをほとんど遮蔽することができる。一方、このような構造のシールド電極ＥＳ２によれば、オーバーコート層ＯＣが塗布された際に、オーバーコート層ＯＣがシールド電極ＥＳ２の上で広がりやすい。このため、オーバーコート層ＯＣの厚さが所望の厚さよりも薄くなる傾向にある。

一方、図１４（ｂ）に示すように、本実施形態によれば、開口ＯＰ１と電源線ＶＰ１とが重畳する第１面積を、シールド電極ＳＬ１の開口ＯＰ１及び電極部ＩＥ１と電源線ＶＰ１とが重畳する第２面積の２０％以上、より好ましくは３０％以上にすることで、オーバーコート層ＯＣと基材２０との接触面積を確保し、オーバーコート層ＯＣの広がりを抑制することができる。さらに、第１面積を第２面積の７０％以下にすることで、電源線ＶＰ１から輻射されるＥＭＩノイズの遮蔽性能も十分に得ることができる。なお、図１３に示すシールド電極ＳＬ２についても、同様の効果得ることができる。

すなわち、本実施形態によれば、電源線ＶＰ１と重畳する領域に開口ＯＰ１と電極部ＩＥ１とを有するシールド電極ＳＬ１を設け、電源線ＶＰ２と重畳する領域に開口ＯＰ２と電極部ＩＥ２とを有するシールド電極ＳＬ２とを設けることで、シールド電極ＳＬ１及びＳＬ２の上に設けられるオーバーコート層ＯＣを所望の厚さに形成することができ、しかも、電源線ＶＰ１及びＶＰ２から輻射されるＥＭＩノイズを遮蔽することができる。この結果、信頼性の高い表示装置１を提供することができる。

さらに、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、規則的に配置されている。したがって、電源線ＶＰ１とシールド電極ＳＬ１とが重畳する領域、及び電源線ＶＰ２とシールド電極ＳＬ２とが重畳する領域の双方において、電源線ＶＰ１及びＶＰ２から輻射されるＥＭＩノイズに対して、均一的な遮蔽性能を得ることができる。

また、シールド電極ＳＬ２が電極部ＥＩ２を有することで、シールド電極ＳＬ２の抵抗値が低減される。この結果、ＥＳＤノイズのシールド電極ＳＬ２を経由した輻射が抑制され、センサ４のダメージを軽減することができる。

図１５は、シールド電極ＳＬ１の他の例を示す平面図である。図１５に示す例は、図１１に示す例と比較して、開口ＯＰ１１の大きさが開口部ＯＰ１２の大きさとは異なっている点で相違している。図示した例では、長さａ１は長さａ２よりも大きく、長さｂ１は長さｂ２よりも大きい。本例においても、図１１に示す例と同様の効果を得ることができる。さらに、本例によれば、開口ＯＰ１１と開口ＯＰ１２との方向ａに沿った距離Ｄａは、図１１における開口ＯＰ１１と開口ＯＰ１２との方向ａに沿った距離Ｄａより大きい。また、開口ＯＰ１１と開口ＯＰ１２との方向ｂに沿った距離Ｄｂは、図１１における開口ＯＰ１１と開口ＯＰ１２との方向ｂに沿った距離Ｄｂより大きい。したがって、シールド電極ＳＬ１の抵抗値を低減することができる。また、たとえ開口ＯＰ１１からＥＭＩノイズが漏れ出たとしても、同一周波数のＥＭＩノイズを開口ＯＰ１２から漏れ出ることを抑制することができ、遮蔽性能を向上することができる。

図１６は、シールド電極ＳＬ１の他の例を示す平面図である。図１６に示す例は、図１５に示す例と比較して、開口ＯＰ１１が略長方形状である点で相違している。図示した例では、長さａ１は長さａ２より大きいが、長さｂ１は長さｂ２とほぼ等しい。本例においても、図１５と同様の効果を得ることができる。
なお、図１５、及び図１６に示した例は、シールド電極ＳＬ２にも適用可能である。

以上の実施形態において、シールド電極ＳＬ１は、第１シールド電極に相当する。開口ＯＰ１及びＯＰ１１は、第１開口に相当し、電極部ＩＥ１は、第１電極部に相当する。電源線ＶＰ１は、第１電源線に相当する。シールド電極ＳＬ２は、第２シールド電極に相当する。開口ＯＰ２は、第２開口に相当し、電極部ＩＥ２は、第２電極部に相当する。また、開口ＯＰ１２は、第３開口に相当する。シールド電極ＳＬ３は、第３シールド電極に相当する。オーバーコート層ＯＣは、有機絶縁層に相当する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…表示装置、２…表示パネル、３…照明ユニット、４…センサ、５…制御モジュール、６，７…ＩＣチップ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…配線基板、ＴＥ１，ＴＥ２…端子、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板、Ｔｘ…駆動電極、Ｒｘ…検出電極、ＶＰ１，ＶＰ２…電源線、ＷＬ…配線、ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３…シールド電極、ＯＰ１，ＯＰ１１，ＯＰ１２，ＯＰ２…開口、ＩＥ１，ＩＥ２…電極部、ＯＣ…オーバーコート層。

Claims (20)

1. 表示領域に位置する駆動電極と、前記駆動電極と対向する複数の画素電極と、前記駆動電極と電気的に接続された第１電源線と、を備えた第１基板と、
   前記第１基板と対向し、前記表示領域において前記駆動電極に対向する検出電極を備えた第２基板と、
   前記第２基板において非表示領域に配置されたメッシュ状の第１シールド電極と、
   検出回路と、を備え、
   前記検出回路は、前記駆動電極と前記検出電極との間の容量の変化に基づいて物体の接近または接触を検出するように構成され、
   前記第１シールド電極は、第１開口と島状の第１電極部とを有し、
   前記第１電源線は、前記駆動電極の配列方向に沿って延出し、
   前記第１開口と前記第１電極部とは、前記第１電源線と重畳している、表示装置。
2. 前記第１電源線は、物体の接近または接触を検出する期間において、前記駆動電極にセンサ駆動信号としての交流電位を供給するための配線である、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１電源線と前記第１開口とが重畳する第１面積は、前記第１電源線と前記第１シールド電極とが重畳する第２面積の２０％以上である、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１面積は、前記第２面積の３０％以上７０％以下である、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第２基板において前記第１シールド電極、前記検出電極、及び、前記検出電極から引き出された配線の外側に配置されたメッシュ状の第２シールド電極をさらに備え、
   前記第２シールド電極は、第２開口と、島状の第２電極部とを備えている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記第１基板に設けられ、前記駆動電極と電気的に接続された第２電源線をさらに備え、
   前記第２電源線は、前記駆動電極の配列方向に沿って延出し、
   前記第２開口と前記第２電極部とは、前記第２電源線と重畳している、請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第２電源線と前記第２開口とが重畳する第３面積は、前記第２電源線と前記第２シールド電極とが重畳する第４面積の２０％以上である、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記第３面積は、前記第４面積の３０％以上７０％以下である、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第１シールド電極は、前記第１開口から離間した第３開口を有し、
   前記第１開口の大きさと前記第３開口の大きさとは、互いに異なっている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記第２基板に設けられ、前記検出電極から引き出された配線と前記検出電極との間に位置する第３シールド電極と、をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記第１シールド電極の電位は、固定電位、又は前記検出電極の電位と等しい電位である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記第２基板は、前記第１基板と対向する第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
    前記第１シールド電極と前記検出電極とは、前記第２面に位置し、同一材料で形成されている、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置。
13. 前記第１シールド電極及び前記検出電極を覆う有機絶縁層をさらに備える、請求項１２に記載の表示装置。
14. 駆動電極と、前記駆動電極と電気的に接続された第１電源線と、を備えた第１基板と、
    前記第１基板と対向し、前記駆動電極に対向する検出電極を備えた第２基板と、
    前記第２基板において前記検出電極が配置されていない領域に配置されたメッシュ状の第１シールド電極と、
    検出回路と、を備え、
    前記検出回路は、前記駆動電極と前記検出電極との間の容量の変化に基づいて物体の接近または接触を検出するように構成され、
    前記第１シールド電極は、第１開口と島状の第１電極部とを有し、
    前記第１電源線は、前記駆動電極の配列方向に沿って延出し、
    前記第１開口と前記第１電極部とは、前記第１電源線と重畳している、タッチ検出装置。
15. 前記第１シールド電極の前記第１開口の第１面積は、前記第１シールド電極の面積の２０％以上である、請求項１４に記載のタッチ検出装置。
16. 前記第１面積は、前記第１シールド電極の面積の３０％以上７０％以下である、請求項１５に記載のタッチ検出装置。
17. 前記第２基板において前記第１シールド電極、前記検出電極、及び、前記検出電極から引き出された配線の外側に配置されたメッシュ状の第２シールド電極をさらに備え、
    前記第２シールド電極は、第２開口と、島状の第２電極部とを備えている、請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。
18. 前記第１シールド電極は、前記第１開口から離間した第３開口を有し、
    前記第１開口の大きさと前記第３開口の大きさとは、互いに異なっている、請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。
19. 前記第２基板に設けられ、前記検出電極から引き出された配線と前記検出電極との間に位置する第３シールド電極と、をさらに備える、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。
20. 前記第１シールド電極の電位は、固定電位、又は前記検出電極の電位と等しい電位である、請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のタッチ検出装置。

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