KR101561774B1 - 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 전자 기기 및 터치 검출 디바이스 - Google Patents

터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 전자 기기 및 터치 검출 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 검출 전극으로서 근접하는 물체의 위치를 검출하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 제공하기 위한 것으로, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층과, 제1 전극 및 제2 전극 중 한쪽을 터치 검출 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비한다.

Description

터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 전자 기기 및 터치 검출 디바이스{DISPLAY DEVICE WITH TOUCH DETECTION FUNCTION, ELECTRONIC APPARATUS, AND TOUCH DETECTION DEVICE}
본 개시는, 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 전자 기기 및 터치 검출 디바이스에 관한 것으로, 특히 정전 용량의 변화에 기초하여 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치, 전자 기기 및 터치 검출 디바이스에 관한 것이다.
최근 들어, 소위 터치 패널이라고 불리는, 외부 근접 물체를 검출 가능한 터치 검출 장치가 주목받고 있다. 터치 패널은, 액정 표시 장치 등의 표시 장치 상에 장착 또는 일체화되고, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 사용되고 있다. 그리고, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 표시 장치에 각종 버튼 화상 등을 표시시킴으로써, 터치 패널을 통상의 기계식 버튼 대신에 정보 입력을 가능하게 하고 있다. 이러한 터치 패널을 갖는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 키보드나 마우스, 키패드와 같은 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 컴퓨터 이외에, 휴대 전화와 같은 휴대 정보 단말기 등에서도, 사용이 확대되는 경향이 있다.
터치 검출의 방식으로서, 광학식, 저항식, 정전 용량식 등 몇 가지의 방식이 존재한다. 정전 용량식 터치 검출 장치는, 휴대 단말기 등에 사용되고, 비교적 단순한 구조를 갖고, 또한 저소비 전력을 실현할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 복수의 표시 화소 전극과, 표시 화소 전극과 대향하여 설치된 공통 전극과, 화상 표시 기능을 갖는 표시 기능층과, 화상 신호에 기초하여 표시 화소 전극과 공통 전극 사이에 표시용 전압을 인가하여 표시 기능층의 표시 기능을 발휘시키도록 화상 표시 제어를 행하는 표시 제어 회로와, 공통 전극과 대향하여 또는 나란히 설치되고, 자신과 공통 전극 사이에 정전 용량을 형성하는 터치 검출 전극을 구비하는 터치 센서를 구비한 표시 장치(터치 검출 기능을 구비한 표시 장치)가 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 복수의 화소를 포함하는 화소부와, 화소부에서 발생된 광에 기초하는 화상을 표시함과 함께, 그 화상의 3차원 표시 및 2차원 표시를 전환 가능한 표시 전환 기능부와, 물체의 접촉 또는 근접의 유무를 검출하는 센서부를 구비하는 표시 장치 및 전자 기기가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-244958호 공보 일본 특허 공개 제2012-198416호 공보
특허문헌 2의 표시 장치 및 전자 기기에 의하면, 3차원 영상 및 2차원 영상을 전환 가능하게 표시하면서, 유저에 의한 정보 입력이 가능하게 된다. 특허문헌 2에서는, 구동 전극이 액정 렌즈부와 함께, 터치 센서부도 구동하게 되어 있고, 하나의 기판의 표면에 검출 전극이, 이면에 구동 전극이 각각 소정의 패턴으로 형성되어 있다.
그러나, 특허문헌 2의 표시 장치 및 전자 기기에서는, 액정 렌즈부의 전극을 터치 검출 기능을 위한 검출 전극으로서 사용하는 것에 대해서 고려되어 있지 않다. 특허문헌 2의 표시 장치 및 전자 기기에서는, 하나의 기판의 표면에 검출 전극이, 이면에 구동 전극이 있지만, 터치 검출 감도 또는 렌즈면의 검출 감도가 저하될 가능성이 있는 것에 대해서 고려되어 있지 않다.
본 개시는, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 제1 목적 및 제2 목적 중 적어도 하나를 해결하는 수단을 제공한다. 본 개시의 제1 목적은, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층과, 제1 전극 및 제2 전극 중 한쪽을 터치 검출 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 데 있다.
본 개시의 제2 목적은, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층과, 제1 전극 및 제2 전극 중 한쪽을 구동 전극으로 해서 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 검출 감도를 향상시키는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 데 있다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와, 상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와, 상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하는 위치에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비한다.
본 개시의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치는, 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와, 상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와, 상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하여 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과, 복수로 분할된 터치 검출 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 구동 전극으로서, 상기 터치 검출 전극과 상기 구동 전극 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 분할되고, 상기 제1 전극이 연장되는 방향은, 상기 제2 전극이 연장되는 방향과 평행하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중, 초점 가변용 공통 전위를 가하는 쪽의 전극 폭을 넓게 한다.
본 개시의 터치 검출 디바이스는, 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와, 복수로 분할된 구동 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 상기 구동 전극이 되는, 터치 검출 디바이스.
본 개시의 전자 기기는, 상기 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비한 것이다. 본 개시의 전자 기기는, 예를 들어 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 또는 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 등이 해당한다.
본 개시에 의하면, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층과, 제1 전극 및 제2 전극 중 한쪽을 터치 검출 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
또는, 본 개시에 의하면, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층과, 제1 전극 및 제2 전극 중 한쪽을 구동 전극으로 해서 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고, 검출 감도를 향상시키는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태를 도시하는 설명도.
도 3은, 도 2에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도.
도 4는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 설명도.
도 5는, 도 4에 도시하는 손가락이 접촉 또는 근접한 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도.
도 6은, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 일례를 도시하는 도면.
도 7은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 모듈의 일례를 도시하는 도면.
도 8은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 9는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 화소 배치를 도시하는 회로도.
도 10은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 일 구성예를 도시하는 사시도.
도 11은, 실시 형태 1에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도.
도 12는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 동작예를 도시하는 모식도.
도 13은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 동작예를 도시하는 모식도.
도 14는, 실시 형태 1의 제2 전극의 배치의 일례를 도시하는 모식도.
도 15는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출을 위한 구동 신호와, 액정 렌즈의 구동의 관계의 예를 설명하는 설명도.
도 16은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출을 위한 구동 신호와, 액정 렌즈의 구동의 관계의 다른 예를 설명하는 설명도.
도 17은, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 18은, 실시 형태 2에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도.
도 19는, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 일 구성예를 도시하는 사시도.
도 20은, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 21은, 실시 형태 3에 따른 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도.
도 22는, 실시 형태 3에 따른 제1 전극의 일례를 도시하는 설명도.
도 23은, 실시 형태 4에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 24는, 실시 형태 5에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 25는, 제1 변형예에 따른 제1 전극 또는 제2 전극의 연장 방향을 설명하기 위한 모식도.
도 26은, 제2 변형예에 따른 제1 전극 또는 제2 전극의 연장 방향을 설명하기 위한 모식도.
도 27은, 제3 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도.
도 28은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 29는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 30은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 31은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 32는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 33은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 34는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 35는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 36은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 37은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 38은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 39는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 40은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 적용하는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
본 개시를 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시 형태(터치 검출 기능을 구비한 표시 장치)
1-1. 실시 형태 1
1-2. 실시 형태 2
1-3. 실시 형태 3
1-4. 실시 형태 4
1-5. 실시 형태 5
1-6. 실시 형태의 변형예
2. 적용예(전자 기기)
상기 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 전자 기기에 적용되어 있는 예
3. 본 개시의 구성
<1. 실시 형태(터치 검출 기능을 구비한 표시 장치)>
<1-1. 실시 형태 1>
(전체 구성예)
도 1은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도이다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)와, 제어부(11)와, 게이트 드라이버(12)와, 소스 드라이버(13)와, 구동 전극 드라이버(14)와, 렌즈 제어 드라이버(15)와, 터치 검출부(40)와, 액정 렌즈(50)를 구비하고 있다. 액정 렌즈(50)는, 표시 디바이스(20)의 표시 영역과 대향하는 위치에 설치되고, 소정의 신호인 렌즈 구동 전압에 따라서 표시 디바이스(20)로부터 투과되는 광의 굴절률을 변화시키는 가변 초점 렌즈부이다. 예를 들어, 액정 렌즈(50)는 화상의 3차원 표시와 2차원 표시를 전환할 수 있다.
또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)가 터치 검출 기능을 내장한 표시 디바이스이다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용하고 있는 표시 디바이스(20)와 정전 용량형의 터치 검출 디바이스(30)를 일체화한 장치이다. 또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 표시 소자로서 액정 표시 소자를 사용하고 있는 표시 디바이스(20) 상에 정전 용량형 터치 검출 디바이스(30)를 장착한 장치이어도 된다. 표시 디바이스(20)는, 예를 들어 유기 EL 표시 디바이스이어도 된다. 표시 디바이스(20)는, 예를 들어 전기 영동을 이용한 표시 디바이스이어도 된다.
표시 디바이스(20)는, 게이트 드라이버(12)로부터 공급되는 주사 신호 Vscan에 따라, 1수평 라인씩 순차 주사하여 표시를 행하는 디바이스이다. 제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14), 렌즈 제어 드라이버(15) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 표시 구동의 대상이 되는 1수평 라인을 순차 선택하는 기능을 갖고 있다.
소스 드라이버(13)는, 제어부(11)로부터 공급되는 화상 신호 Vsig의 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의, 후술하는 각 부화소 SPix에 화소 신호 Vpix를 공급하는 회로이다.
구동 전극 드라이버(14)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호에 기초하여, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의, 후술하는 구동 전극 COML에 구동 신호 Vcom을 공급하는 회로이다.
터치 검출부(40)는, 제어부(11)로부터 공급되는 제어 신호와, 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급된 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치(후술하는 접촉 상태)의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 터치 검출 영역에 있어서의 그 좌표 등을 구하는 회로이다. 이 터치 검출부(40)는, 터치 검출 신호 증폭부(42)와, A/D 변환부(43)와, 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)와, 검출 타이밍 제어부(46)를 구비하고 있다.
터치 검출 신호 증폭부(42)는, 터치 검출 디바이스(30)로부터 공급되는 터치 검출 신호 Vdet를 증폭한다. 터치 검출 신호 증폭부(42)는, 터치 검출 신호 Vdet에 포함되는 높은 주파수 성분(노이즈 성분)을 제거하고, 터치 성분을 취출하여 각각 출력하는 저역 통과 아날로그 필터를 구비하고 있어도 된다.
(정전 용량형 터치 검출의 기본 원리)
터치 검출 디바이스(30)는, 정전 용량형 터치 검출의 기본 원리에 기초하여 동작하고, 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다. 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 실시 형태의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 있어서의 터치 검출의 기본 원리에 대하여 설명한다. 도 2는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태를 도시하는 설명도이다. 도 3은, 도 2에 도시된 손가락이 접촉 또는 근접해 있지 않은 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도이다. 도 4는, 정전 용량형 터치 검출 방식의 기본 원리를 설명하기 위해서, 손가락이 접촉 또는 근접한 상태를 도시하는 설명도이다. 도 5는, 도 4에 도시된 손가락이 접촉 또는 근접한 상태의 등가 회로의 예를 도시하는 설명도이다. 도 6은, 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형의 일례를 도시하는 도면이다.
예를 들어, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 용량 소자 C1은, 유전체 D를 사이에 두고 서로 대향 배치된 한 쌍의 전극, 구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2를 구비하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 용량 소자 C1은, 그 일단부가 교류 신호원(구동 신호원) S에 접속되고, 타단부는 전압 검출기(터치 검출부) DET에 접속된다. 전압 검출기 DET는, 예를 들어 도 1에 도시된 터치 검출 신호 증폭부(42)에 포함되는 적분 회로이다.
교류 신호원 S로부터 구동 전극 E1(용량 소자 C1의 일단부)에 소정의 주파수(예를 들어 수㎑ 내지 수백㎑ 정도)의 교류 구형파 Sg를 인가하면, 터치 검출 전극 E2(용량 소자 C1의 타단부) 측에 접속된 전압 검출기 DET를 통하여, 출력 파형(터치 검출 신호 Vdet)이 나타난다. 또한, 이 교류 구형파 Sg는, 후술하는 구동 신호 Vcom(또는 VcomF)에 상당하는 것이다.
손가락이 접촉(또는 근접)하고 있지 않은 상태(비접촉 상태)에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용량 소자 C1에 대한 충방전에 수반하여, 용량 소자 C1의 용량값에 따른 전류 I0가 흐른다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전압 검출기 DET는 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I0의 변동을 전압의 변동(실선의 파형 V0)으로 변환한다.
한편, 손가락이 접촉(또는 근접)한 상태(접촉 상태)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 손가락에 의해 형성되는 정전 용량 C2가 터치 검출 전극 E2와 접하고 있는 또는 근방에 있는 것에 의해, 구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2 사이에 있는 프린지분의 정전 용량이 차단되고, 용량 소자 C1은, 보다 용량값이 작은 용량 소자 C1'로서 작용한다. 그리고, 도 5에 도시된 등가 회로에서 보면, 용량 소자 C1'에 전류 I1이 흐른다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전압 검출기 DET는, 교류 구형파 Sg에 따른 전류 I1의 변동을 전압의 변동(점선의 파형 V1)으로 변환한다. 이 경우, 파형 V1은, 상술한 파형 V0와 비교하여 진폭이 작아진다. 이에 의해, 파형 V0와 파형 V1의 전압 차분의 절댓값|ΔV|는, 손가락 등의 외부로부터 근접하는 물체의 영향에 따라서 변화하게 된다. 또한, 전압 검출기 DET는, 파형 V0와 파형 V1의 전압 차분의 절댓값|ΔV|를 고정밀도로 검출하기 위해서, 회로 내의 스위칭에 의해, 교류 구형파 Sg의 주파수에 맞추어, 콘덴서의 충방전을 리셋하는 기간 Reset을 설치한 동작으로 하는 것이 보다 바람직하다.
도 1에 도시된 터치 검출 디바이스(30)는, 구동 전극 드라이버(14)로부터 공급되는 구동 신호 Vcom(후술하는 구동 신호 VcomF)에 따라, 1검출 블록씩 순차 주사하여 터치 검출을 행하게 되어 있다.
터치 검출 디바이스(30)는, 복수의 후술하는 터치 검출 전극 TDL로부터, 도 3 또는 도 5에 도시된 전압 검출기 DET를 통하여, 검출 블록마다 터치 검출 신호 Vdet를 출력하고, 터치 검출부(40)의 A/D 변환부(43)에 공급하게 되어 있다.
A/D 변환부(43)는, 구동 신호 Vcom에 동기한 타이밍에서, 터치 검출 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 각각 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 회로이다.
신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 포함되는, 구동 신호 Vcom을 샘플링한 주파수 이외의 주파수 성분(노이즈 성분)을 저감하는 디지털 필터를 구비하고 있다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출하는 논리 회로이다. 신호 처리부(44)는, 손가락에 의한 차분의 전압만 취출하는 처리를 행한다. 이 손가락에 의한 차분의 전압은, 상술한 파형 V0와 파형 V1의 차분의 절댓값|ΔV|이다. 신호 처리부(44)는, 1검출 블록당의 절댓값|ΔV|를 평균화하는 연산을 행하여, 절댓값|ΔV|의 평균값을 구해도 된다. 이에 의해, 신호 처리부(44)는 노이즈에 의한 영향을 저감할 수 있다. 신호 처리부(44)는 검출한 손가락에 의한 차분의 전압을 소정의 임계값 전압과 비교하고, 이 임계값 전압 이상이면, 외부로부터 근접하는 외부 근접 물체의 접촉 상태라고 판단하고, 임계값 전압 미만이면 외부 근접 물체의 비접촉 상태라고 판단한다. 이와 같이 하여, 터치 검출부(40)는 터치 검출이 가능하게 된다.
좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에 있어서 터치가 검출되었을 때에, 그 터치 패널 좌표를 구하는 논리 회로이다. 검출 타이밍 제어부(46)는, A/D 변환부(43)와, 신호 처리부(44)와, 좌표 추출부(45)가 동기하여 동작하도록 제어한다. 좌표 추출부(45)는 터치 패널 좌표를 신호 출력 Vout으로서 출력한다.
제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 3차원 표시 제어 신호 Vsig3D를 렌즈 제어 드라이버(15)에 공급한다. 렌즈 제어 드라이버(15)는, 3차원 표시 제어 신호 Vsig3D에 따라, 렌즈 구동 신호 V3d를 액정 렌즈(50)에 공급한다. 액정 렌즈(50)에는, 렌즈 구동 신호 V3d에 따라서 후술하는 렌즈 열마다 렌즈 구동 전압이 인가된다.
(모듈)
도 7은, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 실장한 모듈의 일례를 도시하는 도면이다. 도 8은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 액정 렌즈(50)는, 제1 기판(51)과, 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)과 제2 기판(52) 사이에 배치된 액정층(53)을 포함한다. 액정 렌즈(50)는, 표시 디바이스(20)의 표시 영역 Ad에 대향하여 배치되어 있다. 표시 영역 Ad는, 화소 Pix가 행렬 배치되어 있다. 액정 렌즈(50)와, 표시 디바이스(20)는 설계상 정한 소정의 간격을 두고 대향하도록 유지 부재(도시하지 않음)에 의해 보유되어 있다. 또한, 표시 디바이스(20)의 배면측에는 광을 조사하는 조명부 BL이 배치되어 있다. 조명부 BL은, 백라이트라고도 불리며, 광원, 프리즘 시트, 확산 시트, 도광판 등과 같은 부재를 포함한다.
액정 렌즈(50)는, 수직 방향(Y 방향)으로 연장하는 렌즈 열 Rd1, ···, Rdp(가변 렌즈 열)이 수평 방향(X 방향)으로 p개 나열하여 배열되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제p열째의 렌즈 열은, 렌즈 열 Rdp라고 표시되어 있다. 이하의 설명에서는, 렌즈 열 Rd1, ···, Rdp 중 어느 1개를, 특별히 구별하지 않고, 렌즈 열 Rd라고 칭하는 경우가 있다. 액정 렌즈(50)는, 표시 영역 Ad에 표시되는 화상의 주시점의 수는 중앙의 관찰 영역 WAC에 있어서 주시점 FP1, FP2, FP3 및 FP4의 4개이다. 또한, 주시점의 수는 예시에 불과하다. 관찰 영역의 개수나 시점의 수는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어, 표시 영역 Ad의 화소 Pix의 배열과 렌즈 열 Rd의 배열의 위치 관계 등을 적절하게 설정함으로써, 중앙의 관찰 영역 WAC의 좌측의 관찰 영역 WAL과, 중앙의 관찰 영역 WAC의 우측의 관찰 영역 WAR에 있어서도, 각 주시점 FP1, FP2, FP3 및 FP4용 화상을 관찰 가능하게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 투광성 기판(151)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 투광성 기판(152)과, 제1 투광성 기판(151)의 제1 전극(61) 측과 제2 투광성 기판(152)의 제2 전극(62) 측 사이에 배치된 액정층(53)을 포함한다. 제1 투광성 기판(151) 및 제2 투광성 기판(152)은 유리 기판 등이다. 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)은, 투광성 전극의 재료로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투광성 도전 산화물로 형성되어 있다.
제1 전극(61) 및 제2 전극(62)의 한쪽은, 예를 들어 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)에 고정되어 있다. 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)는, 전극이 공통 전위선에 접속됨으로써 고정되어도 되고, 전극이 접지됨으로써 고정되어도 된다. 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)의 다른 쪽은, 예를 들어 도 1에 도시된 렌즈 제어 드라이버(15)의 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈 구동 전압이 인가된다.
실시 형태 1에 있어서, 도 8에 도시된 제2 전극(62)이 터치 검출 전극 TDL이다. 실시 형태 1에 있어서, 터치 검출 디바이스(30)는, 화소 기판(21)에 설치된 구동 전극 COML과, 도 8에 도시된 제2 전극(62)의 터치 검출 전극 TDL에 의해 구성되어 있다.
액정층(53)은, 예를 들어 네마틱 액정에 의해 구성되고, 호모지니어스 배향을 갖는다. 제1 기판(51) 및 제2 기판(52)의 액정층(53) 측의 면에, 액정 분자의 배향 방향을 설정하기 위한 배향 처리가 실시되어 있다. 배향 처리는, 예를 들어 러빙 처리를 실시한 배향막(54)을 형성하는 등과 같은 주지의 방법에 의해 행할 수 있다. 배향막(54)은 액정층(53)에 있어서의 액정의 배향 상태를 제어하는 것이며, 예를 들어 폴리이미드 등에 의해 형성되어 있다. 도 8에 있어서, 배향막(54)은 제1 기판(51)의 액정층(53) 측에 도시되어 있지만, 제2 기판(52)의 액정층(53) 측에 있어도 된다.
커버부(55)는, 제2 투광성 기판(152)의 제2 전극(62) 측과 반대 면에 설치되고, 편광판, 커버 유리, 광학 탄성 수지 등을 포함한다.
이어서, 표시 디바이스(20) 및 터치 검출 기능에 대해서, 도 8, 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다. 도 9는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 화소 배치를 도시하는 회로도이다. 도 10은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 일 구성예를 도시하는 사시도이다. 표시 디바이스(20)는, 화소 기판(21)과, 이 화소 기판(21)의 표면에 대해 수직인 방향에 대향하여 배치된 대향 기판(22)과, 화소 기판(21)과 대향 기판(22) 사이에 끼워진 액정층(23)을 구비하고 있다.
화소 기판(21)은, 회로 기판으로서의 투광성 기판(121)과, 이 투광성 기판(121) 상에 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소 전극(122)과, 투광성 기판(121) 및 화소 전극(122) 사이에 형성된 복수의 구동 전극 COML과, 화소 전극(122)과 구동 전극 COML을 절연하는 절연층(124)과, 편광판(127A)을 포함한다.
투광성 기판(121)에는, 도 9에 도시된 각 부화소 SPix의 박막 트랜지스터(TFT Thin Film Transistor) 소자 Tr과, 도 9에 도시된 각 화소 전극(122)에 화소 신호 Vpix를 공급하는 신호선 SGL, 각 TFT 소자 Tr을 구동하는 주사선 GCL 등의 배선이 형성되어 있다. 이와 같이, 신호선 SGL은, 투광성 기판(121)의 표면과 평행한 평면으로 연장되고, 화소에 화상을 표시하기 위한 화소 신호 Vpix를 공급한다. 도 9에 도시된 표시 디바이스(20)는, 행렬 형상으로 배치한 복수의 부화소 SPix가 각각, TFT 소자 Tr 및 액정 소자 LC를 구비하고 있다. TFT 소자 Tr은, 박막 트랜지스터에 의해 구성되는 스위칭 소자이며, 이 예에서는, n채널의 MOS(Metal Oxide Semiconductor)형 TFT로 구성되어 있다. TFT 소자 Tr의 소스 또는 드레인의 한쪽은 신호선 SGL에 접속되고, 게이트는 주사선 GCL에 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 쪽은 액정 소자 LC의 일단부에 접속되어 있다. 액정층(23)의 액정 소자 LC는, 예를 들어 일단부가 TFT 소자 Tr의 소스 또는 드레인의 다른 쪽에 접속되고, 타단부가 구동 전극 COML에 접속되어 있다.
도 9에 도시된 부화소 SPix는, 주사선 GCL에 의해, 표시 디바이스(20)의 동일한 행에 속하는 다른 부화소 SPix와 서로 접속되어 있다. 주사선 GCL은, 게이트 드라이버(12)와 접속되고, 게이트 드라이버(12)로부터 주사 신호 Vscan이 공급된다. 또한, 부화소 SPix는, 신호선 SGL에 의해, 표시 디바이스(20)의 동일한 열에 속하는 다른 부화소 SPix와 서로 접속되어 있다. 신호선 SGL은, 소스 드라이버(13)와 접속되고, 소스 드라이버(13)로부터 화소 신호 Vpix가 공급된다. 또한, 부화소 SPix는, 구동 전극 COML에 의해, 표시 디바이스(20)의 동일한 행에 속하는 다른 부화소 SPix와 서로 접속되어 있다. 구동 전극 COML은, 구동 전극 드라이버(14)와 접속되고, 구동 전극 드라이버(14)로부터 구동 신호 Vcom이 공급된다. 즉, 이 예에서는, 동일한 1행에 속하는 복수의 부화소 SPix가 1개의 구동 전극 COML을 공유하게 되어 있다.
도 1에 도시된 게이트 드라이버(12)는, 주사 신호 Vscan을, 도 9에 도시된 주사선 GCL을 통하여, 부화소 SPix의 TFT 소자 Tr의 게이트에 인가함으로써, 표시 디바이스(20)에 행렬 형상으로 형성되어 있는 부화소 SPix 중 1행(1수평 라인)을 표시 구동의 대상으로 하여 순차 선택한다. 도 1에 도시된 소스 드라이버(13)는, 화소 신호 Vpix를, 도 9에 도시된 신호선 SGL을 통하여, 게이트 드라이버(12)에 의해 순차 선택되는 1수평 라인을 구성하는 각 부화소 SPix에 각각 공급한다. 그리고, 이들 부화소 SPix에서는, 공급되는 화소 신호 Vpix에 따라, 1수평 라인의 표시가 행해지게 되어 있다.
상술한 바와 같이, 표시 디바이스(20)는, 게이트 드라이버(12)가 주사선 GCL을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동함으로써, 1수평 라인이 순차 선택된다. 또한, 표시 디바이스(20)는, 1수평 라인에 속하는 부화소 SPix에 대하여 소스 드라이버(13)가 화소 신호 Vpix를 공급함으로써, 1수평 라인씩 표시가 행해진다. 이 표시 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)는, 그 1수평 라인에 대응하는 구동 전극 COML을 포함하는 블록에 대하여 코먼 전위로서의 구동 신호 Vcom을 인가하게 되어 있다.
액정층(23)은, 전계의 상태에 따라서 거기를 통과하는 광을 변조하는 것이며, 예를 들어 FFS(프린지 필드 스위칭) 또는 IPS(인플레인 스위칭) 등의 횡전계 모드로 구동된다. 또한, 도 8에 도시된 액정층(23)과 화소 기판(21) 사이 및 액정층(23)과 대향 기판(22) 사이에는, 각각 배향막이 배치되어도 된다.
대향 기판(22)은, 투광성 기판(126)과, 이 투광성 기판(126)의 한쪽 면에 형성된 컬러 필터(125)를 포함한다. 투광성 기판(126)의 다른 쪽 면에는, 터치 검출 디바이스(30)의 검출 전극인 터치 검출 전극 TDL이 형성되고, 또한, 이 터치 검출 전극 TDL 상에는, 편광판(127B)이 배치되어 있다.
도 8에 도시된 컬러 필터(125)는, 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색으로 착색된 컬러 필터의 색 영역을 주기적으로 배치하고, 상술한 도 9에 도시된 각 부화소 SPix에 R, G, B의 3색의 색 영역(32R, 32G, 32B)(도 9 참조)이 대응지어지고, 색 영역(32R, 32G, 32B)을 1조로 해서 화소 Pix를 구성하고 있다. 화소 Pix는, 주사선 GCL에 대해 평행한 방향 및 신호선 SGL에 대해 평행한 방향을 따라서 행렬 형상으로 배치되고, 표시 영역 Ad를 형성한다. 컬러 필터(125)는, 투광성 기판(121)과 수직인 방향에 있어서, 액정층(23)과 대향한다. 이와 같이, 부화소 SPix는, 단색의 색 표시를 행할 수 있다. 또한, 컬러 필터(125)는, 다른 색으로 착색되어 있으면, 다른 색의 조합이어도 된다. 또한, 컬러 필터(125)는 없어도 된다. 이와 같이, 컬러 필터(125)가 존재하지 않는 영역, 즉 투광성 부화소 SPix가 있어도 된다.
(터치 검출 기능)
실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML은, 표시 디바이스(20)의 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능한다. 도 1에 도시된 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 Vcom을 인가하고, 도 10에 도시된, 소정의 개수의 구동 전극 COML을 포함하는 블록마다 구동 전극 COML을 구동할 수 있다. 도 10에 도시된 구동 전극 COML은, 도 8에 도시된 바와 같이, 투광성 기판(121)의 표면에 대한 수직 방향에 있어서, 화소 전극(122)에 대향하고 있다. 터치 검출 디바이스(30)는, 화소 기판(21)에 설치된 구동 전극 COML과, 도 8에 도시된 제2 전극(62)의 터치 검출 전극 TDL에 의해 구성되어 있다. 터치 검출 전극 TDL은, 구동 전극 COML의 전극 패턴의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 구성되어 있다. 그리고, 터치 검출 전극 TDL은, 투광성 기판(121)의 표면에 대한 수직인 방향에 있어서, 구동 전극 COML과 대향하고 있다. 터치 검출 전극 TDL의 각 전극 패턴은, 제2 전극(62)의 전극 패턴이며, 터치 검출부(40)의 터치 검출 신호 증폭부(42)의 입력에 각각 접속되어 있다. 구동 전극 COML과 터치 검출 전극 TDL에 의해 서로 교차한 전극 패턴은, 그 교차 부분에 정전 용량을 발생시키고 있다. 또한, 터치 검출 전극 TDL 또는 구동 전극 COML(구동 전극 블록)은, 스트라이프 형상으로 복수로 분할되는 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 터치 검출 전극 TDL 또는 구동 전극 COML(구동 전극 블록)은 빗살 형상이어도 된다. 또는 터치 검출 전극 TDL 또는 구동 전극 COML(구동 전극 블록)은 복수로 분할된 형상을 갖고 있으면 되고, 분할하는 슬릿의 형상은 직선이어도, 곡선이어도 된다.
실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML은, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)과의 사이에, 제1 전극(61)이 있다. 이로 인해, 구동 전극 COML과, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)의 상호 정전 용량의 변화가 작아질 가능성이 있다.
실시 형태 1에 따른 제1 전극(61)은 복수로 분할되어 있고, 분할된 전극은, 구동 전극 COML이 연장되는 방향과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 제1 전극(61)은, 터치 검출부(40)가 터치 검출 동작 중인 경우, 전위가 고정되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다.
이 구성에 의해, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 터치 검출 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)가, 구동 전극 블록을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동한다. 이에 의해, 스캔 방향 ScanF로 구동 전극 COML의 1검출 블록이 순차 선택된다.
실시 형태 1에 따른 제1 전극(61)은, 전위가 고정되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다. 그로 인해, 순차 선택되는 구동 전극 COML의 1검출 블록은, 각각, 제1 투광성 기판(151)에 대해 수직인 방향에서 겹치는 제1 전극(61)의 전극 패턴의 전위를 변화시키고, 이 전위의 변화는, 스캔 방향 ScanF에서 순차 발생한다. 이 결과, 구동 전극 COML에 인가되는 구동 신호 Vcom과 동기하는 터치 구동 신호 VcomF는, 스캔 방향 ScanF로 제1 전극(61)의 전극 패턴에 전달된다. 구동 전극 COML은, 터치 구동 신호 VcomF가 전달되는 제1 전극(61)의 전극 패턴을 통하여, 터치 검출 전극 TDL에 터치 검출 신호 Vdet를 출력시킨다. 이렇게 터치 검출 디바이스(30)는, 1검출 블록의 터치 검출이 행해지게 되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 행렬 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 검출이 가능하게 되어 있다.
도 11은, 실시 형태 1에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 11은, 제2 전극(62)과 제1 전극(61)을 투광성 기판(121)의 표면에 대해 수직인 방향에 있어서, 서로 겹친 위치 관계를 나타내고 있다. 그리고, 제2 전극(62)은, 투광성 기판(121)의 표면에 대한 수직인 방향에 있어서, 구동 전극 COML과 대향하고 있다. 터치 검출 전극 TDL의 각 전극 패턴은, 터치 검출부(40)의 터치 검출 신호 증폭부(42)의 입력에 각각 접속되어 있다.
제1 전극(61)이 복수로 분할된 전극 패턴은, 구동 전극 COML의 전극 패턴과 서로 닮아 있는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이, 제1 전극(61)은 도전체가 없는 슬릿(61s)으로 분할되어 있다. 또한, 제1 전극(61)이 복수로 분할된 전극 패턴은, 구동 전극 COML의 전극 패턴과 동일한 형상이면 보다 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극(61)의 전극 패턴의 배열 피치(61p)는, 구동 전극 COML의 1검출 블록의 배열 피치와 동일 정도로 하고 있다. 제1 전극(61)의 전극 패턴의 스페이스(배열 피치(61p)-제1 전극(61)의 전극 패턴의 폭(61w))는, 후술하는 렌즈면 Lref를 균일하게 하기 위해서, 10㎛ 이하가 바람직하다.
제2 전극(62)은, 도전체가 없는 슬릿(62s)으로 분할되고, 제1 전극(61)의 전극 패턴의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상의 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7…)으로 되어 있다. 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7)의 폭(62w)은, 제1 전극(61)의 전극 패턴의 폭(61w)보다도 좁다. 제1 전극(61)의 전극 패턴의 폭(61w)이 폭(62w)보다 넓은 것에 의해, 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)를 보다 균일하게 걸 수 있다. 그리고, 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7)의 배열 피치(62p)는, 상술한 렌즈 열 Rd의 폭 RD1, RD2…로 규정되는 렌즈 패턴에 의존한다.
(렌즈 패턴)
도 12 및 도 13은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 동작예를 도시하는 모식도이다. 도 12 및 도 13에 도시된 액정 렌즈(50)는, 렌즈 열 Rd1, Rd2, Rd3을 부분적 또한 모식적으로 도시하고 있다. 도 11에 도시한 전극 패턴(62E1) 및 전극 패턴(62E5)에는, 도 1에 도시된 렌즈 제어 드라이버(15)로부터 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈 구동 전압(렌즈 전압)이 인가된다. 렌즈 구동 전압이 인가되고 있는 상태에 있어서의 액정 분자(53LC)는, 전극 패턴(62E1) 및 전극 패턴(62E5)의 주위가 보다 배향이 변화되고, 렌즈 열 Rd1의 폭 RD1의 중앙 부분의 배향의 변화가 작다. 이에 의해, 렌즈 열 Rd1, Rd2, Rd3마다, 액정 분자(53LC)에 의한 렌즈면 Lref가 생겨, 액정층(53)이 렌즈 구동 전압에 따라서 투과되는 광의 굴절률을 변화시키는 가변 초점층으로서 작용하고, 화소 Pix로부터 입사하는 입사광이 출사될 때에는 방향이 변하게 된다. 이 경우, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 영역 Ad가 표시하는 화상을 3차원 표시할 수 있다. 예를 들어, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 나안 입체 표시가 가능한 LR의 2시차 표시의 경우, 렌즈 열 Rd1의 폭 RD1이 100㎛ 이상 200㎛ 이하 정도로 된다. 그리고, 폭(62w)은 10㎛ 정도이다. 또한, 실시 형태 1에 따른 가변 초점층으로서 액정층을 예시했지만, 액체 렌즈이어도 된다. 액체 렌즈의 경우, 소정의 신호에 의해 렌즈를 온/오프 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 렌즈 제어 드라이버(15)는, 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈 구동 전압을 전극 패턴(62E1) 및 전극 패턴(62E5)에 인가할 뿐만 아니라, 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5)에 인가함으로써, 렌즈면 Lref의 형상을 미세하게 변화시킬 수 있다. 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5)에 인가하는 렌즈 구동 전압은, 전극 패턴(62E1) 및 전극 패턴(62E5)의 중간에 대하여 대칭인 분포로 되는 전위가 발생하도록, 도 1에 도시된 렌즈 제어 드라이버(15)가 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5)에 인가하는 것이 바람직하다. 렌즈 제어 드라이버(15)가 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5)에 인가함으로써, 예를 들어 사람의 안구의 움직임에 따라, 액정 분자(53LC)에 의한 렌즈면 Lref를 변화시키고, 상술한 관찰 영역 WAR, WAC, WAL을 변화시킨다. 이와 같이, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 아이 트래킹 구동이 가능하게 된다. 또한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정층(53)이 렌즈 구동 전압에 따라서 투과되는 광의 굴절률을 변화시키는 가변 초점의 정밀도를 높일 수 있다.
도 11에 도시한 전극 패턴(62E1) 및 전극 패턴(62E5)에, 도 1에 도시된 렌즈 제어 드라이버(15)로부터 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈용 전압이 인가되지 않게 되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 액정 분자(53LC)에 의한 렌즈면 Lref가 표시 영역 Ad와 평행한 평면에 가까워지고, 화소 Pix로부터 입사하는 입사광이, 입사 방향과 동일한 방향으로 출사된다. 이 경우, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 영역 Ad가 표시하는 화상을 2차원 표시한다. 이와 같이, 액정 렌즈(50)는, 렌즈 제어 드라이버(15)에 의한 구동에 따라, 화상의 2차원 표시와 3차원 표시를 전환할 수 있다.
도 14는, 실시 형태 1의 제2 전극의 배치의 일례를 도시하는 모식도이다. 제2 전극(62)은, 터치 검출 전극 TDL과, 렌즈용 전압을 인가하는 렌즈 구동 전극과, 공용해도 된다. 또한, 터치 검출 전극 TDL의 배열 피치 TDLd는, 수㎜ 간격이어도 된다. 이로 인해, 도 14에 도시된 바와 같이, 복수가 배열된 제2 전극(62)은, 터치 검출 전극 TDL로서 동작하는 터치 검출 전극(62T)과, 렌즈용 전압을 인가하는 렌즈 구동 전극(62L)을, 배열 피치 TDLd마다 터치 검출 전극(62T)이 배치되는 배치 패턴으로 포함해도 된다.
도 14에 도시된 스위치 LTSw를 항상 도통된 상태로 하고, 인접하여 배치된 복수의 터치 검출 전극(62T)을, 그들 터치 검출 전극(62T)의 단부가 도통한 다발로서 묶고, 배열 피치 TDLd마다 터치 검출 전극용 전극(62T)의 다발을 배치해도 된다. 이 경우, 스위치 LTSw는, 도통 상태의 도전체의 배선이어도 된다. 이 구조에 의하면, 터치 검출 전극(62T)의 다발이 검출되는 터치 검출 신호 Vdet의 감도가 향상된다. 또한, 터치 검출 전극(62T)의 1개가 단선되어도, 터치 검출 신호 Vdet의 검출 감도의 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 터치 검출 전극(62T)의 다발마다 터치 검출부(40)에 접속하면 좋으므로, 접속 배선의 면적을 저감할 수 있어, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 소형화에 기여할 수 있다. 터치 검출 전극(62T)의 다발마다 터치 검출부(40)에 접속하면 좋으므로, 도전성의 비즈를 사용한 입체 배선의 면적을 확보할 수 있어, 배선의 배설의 설계가 용이하게 된다.
스위치 LTSw는, 대응하는 터치 검출 전극(62T) 다발의 도통 상태와 절단 상태를 전환해도 된다. 스위치 LTSw가 터치 검출 전극(62T)의 단부를 전기적으로 절단하면, 터치 검출 전극(62T)은, 렌즈용 전압을 인가하는 렌즈 구동 전극으로서 동작시켜도 된다. 이 구조에 의하면, 터치 검출 전극(62T)의 하나의 다발이 검출하는 감도가 향상된다. 또한, 터치 검출 전극(62T)의 1개가 단선되어도, 검출 감도의 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 렌즈 열 Rd1의 폭 RD1에 의한 배열 피치 TDLd에의 제약을 완화할 수 있다.
여기서, 제1 기판(51)은, 본 개시에 있어서의 「제1 기판」의 일 구체예에 대응한다. 제2 기판(52)은, 본 개시에 있어서의 「제2 기판」의 일 구체예에 대응한다. 제1 전극(61)은, 본 개시에 있어서의 「제1 전극」의 일 구체예에 대응한다. 제2 전극(62)은, 본 개시에 있어서의 「제2 전극」의 일 구체예에 대응한다. 액정층(53)은, 본 개시에 있어서의 「가변 초점층」의 일 구체예에 대응한다. 액정 렌즈(50)는, 본 개시에 있어서의 「가변 초점 렌즈부」의 일 구체예에 대응한다. 표시 영역 Ad는, 본 개시에 있어서의 「표시 영역」의 일 구체예에 대응한다. 표시 디바이스(20)는, 본 개시에 있어서의 「표시부」의 일 구체예에 대응한다. 터치 검출 전극 TDL은, 본 개시에 있어서의 「터치 검출 전극」의 일 구체예에 대응한다. 구동 전극 COML은, 본 개시에 있어서의 「구동 전극」의 일 구체예에 대응한다. 터치 검출부(40)는, 본 개시에 있어서의 「터치 검출부」의 일 구체예에 대응한다. 액정층(23)은, 본 개시에 있어서의 「표시 기능층」의 일 구체예에 대응한다.
(전체 동작 개요)
계속해서, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 동작 및 작용에 대하여 설명한다. 도 15는, 실시 형태 1에 따른 터치 검출을 위한 구동 신호와, 액정 렌즈의 구동의 관계의 예를 설명하는 설명도이다. 실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML은, 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서 기능함과 함께, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극으로서도 기능하기 때문에, 구동 신호 Vcom이 서로 영향을 미칠 가능성이 있다. 이로 인해, 구동 전극 COML은, 표시 동작을 행하는 표시 기간 TPd와, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 기간 TPt로 나누어 구동 신호 Vcom이 인가된다. 구동 전극 드라이버(14)는, 표시 동작을 행하는 표시 기간 TPd에 있어서는 표시 구동 신호로서 구동 신호 Vcom을 인가한다. 그리고, 구동 전극 드라이버(14)는, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 기간 TPt에 있어서는 터치 구동 신호로서 구동 신호 Vcom을 인가한다. 이하의 설명에서는, 표시 구동 신호로서의 구동 신호 Vcom을, 표시 구동 신호 Vcom으로서 기재하는 경우가 있고, 터치 구동 신호로서의 구동 신호 Vcom을, 터치 구동 신호 VcomAC로서 기재하는 경우가 있다.
도 1에 도시된 제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 전극 드라이버(14), 렌즈 제어 드라이버(15) 및 터치 검출부(40)에 대하여 각각 제어 신호를 공급하고, 이들이 서로 동기하여 동작하도록 제어한다. 게이트 드라이버(12)는 표시 기간 TPd에 있어서, 표시 디바이스(20)에 주사 신호 Vscan을 공급하고, 표시 구동의 대상으로 되는 1수평 라인을 순차 선택한다. 소스 드라이버(13)는, 표시 기간 TPd에 있어서, 게이트 드라이버(12)에 의해 선택된 1수평 라인에 포함되는 각 화소 Pix에, 화소 신호 Vpix를 공급한다.
표시 기간 TPd에서는, 구동 전극 드라이버(14)가 표시 구동 신호 Vcom을 공통 전위로서 인가하고, 터치 검출 기간 TPt에서는, 구동 전극 드라이버(14)가 터치 검출 동작에 관한 구동 전극 블록에 대하여 공통 전위보다도 주파수가 높은 터치 구동 신호 VcomAC를 순차 인가하고, 1검출 블록을 순차 선택한다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 표시 기간 TPd에 있어서, 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13) 및 구동 전극 드라이버(14)에 의해 공급된 신호에 기초하여 표시 동작을 행한다. 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)는, 터치 검출 기간 TPt에 있어서, 구동 전극 드라이버(14)에 의해 공급된 신호에 기초하여 터치 검출 동작을 행하고, 터치 검출 전극 TDL로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다. 터치 검출 신호 증폭부(42)는, 터치 검출 신호 Vdet를 증폭하여 출력한다. A/D 변환부(43)는, 터치 구동 신호 VcomAC에 동기한 타이밍에서, 터치 검출 신호 증폭부(42)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(44)는, A/D 변환부(43)의 출력 신호에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치의 유무를 검출한다. 좌표 추출부(45)는, 신호 처리부(44)에 있어서 터치 검출이 이루어졌을 때, 그 터치 패널 좌표를 구한다.
(상세 동작)
이어서, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 상세 동작을 설명한다. 제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여 화상을 3차원 표시하는 경우에는, 렌즈 제어 드라이버(15)를 렌즈 구동 신호 V3d로 제어한다. 액정 렌즈(50)는, 렌즈 구동 신호 V3d에 기초하여, 도 15에 도시된 바와 같이 가변 초점 기간 Tlon 동안, 렌즈용 전압 Vlens를 제어한다. 제어부(11)는, 외부로부터 공급된 영상 신호 Vdisp에 기초하여 화상을 2차원 표시하는 경우에는, 렌즈 제어 드라이버(15)를 제어한다. 액정 렌즈(50)는 렌즈 구동 신호 V3d에 기초하여, 도 15에 도시된 바와 같이 고정 초점 기간 Tloff 동안, 렌즈용 전압 Vlens를 가하지 않도록 제어한다.
도 15에 도시된 고정 초점 기간 Tloff에 있어서, 표시 동작을 행하는 표시 기간 TPd와, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 기간 TPt가 교대로 처리되어 있다. 액정 렌즈(50)의 액정 분자(53LC)가 응답하는 응답 시간보다도 짧은 시간에, 터치 검출 기간 TPt를 종료하면, 터치 구동 신호 VcomAC가 액정 렌즈(50)의 액정 분자(53LC)에 끼치는 영향을 저감할 수 있다. 터치 검출 기간 TPt는, 예를 들어 300㎳보다 짧은 기간이다. 터치 검출 기간 TPt에 있어서, 터치 구동 신호 VcomAC로서, 상술한 교류 구형파 Sg를 복수회(예를 들어 수십회) 인가받는다. 터치 구동 신호 VcomAC의 실효 전압 V는, 액정 렌즈(50)의 액정 분자(53LC)가 응답하는 액정 응답 실효 전압값보다도 작다. 이로 인해, 고정 초점 기간 Tloff에 있어서, 의도하지 않는 액정 렌즈(50)의 액정 분자(53LC)의 거동에 의해, 액정 분자(53LC)에 의한 렌즈면 Lref가 생겨, 액정층(53)이 렌즈용 전압에 따라서 투과되는 광의 굴절률을 변화시킬 가능성이 저감된다.
도 15에 도시된 가변 초점 기간 Tlon에 있어서, 표시 동작을 행하는 표시 기간 TPd와, 터치 검출 동작을 행하는 터치 검출 기간 TPt가 교대로 처리되어 있다. 상술한 바와 같이, 렌즈 제어 드라이버(15)는, 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈 구동 전압 Vlens를 제2 전극(62)에 인가한다. 액정 렌즈(50)의 액정 분자(53LC)는, 렌즈 구동 전압 Vlens의 실효 전압값에 따라서 투과되는 광의 굴절률을 변화시킨다. 도 15에 도시된 가변 초점 기간 Tlon에 있어서, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제2 전극(62)에 터치 구동 신호 VcomAC가 인가되고 있는 경우, 렌즈 구동 전압 Vlens가 인가되고 있지 않다. 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제2 전극(62)에 렌즈 구동 전압 Vlens가 인가되고 있는 경우, 터치 구동 신호 VcomAC가 인가되고 있지 않다.
도 16은, 실시 형태 1에 따른 터치 검출을 위한 구동 신호와, 액정 렌즈의 구동의 관계의 다른 예를 설명하는 설명도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 실시 형태 1에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 터치 구동 신호 VcomAC와, 렌즈 구동 전압 Vlens1이 동일한 타이밍에 인가되고 있어도 된다. 예를 들어, 터치 검출부(40)는, 터치 구동 신호 VcomAC와, 렌즈 구동 전압 Vlens1이 동시에 인가되어도, 구동 전극 COML에 상술한 교류 구형파 Sg가 복수회(예를 들어 수십회) 인가되므로, 검출 전극 TDL로 되는 제2 전극(62)으로부터, 터치 검출 신호 Vdet를 검출할 수 있다. 렌즈 제어 드라이버(15)는, 렌즈 구동 신호 V3d에 따라서 렌즈 구동 전압을 렌즈 구동 전압 Vlens1로부터 렌즈 구동 전압 Vlens2와 같이 변화시켜서 인가해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정 렌즈(50)와, 액정 렌즈(50)를 통하여 화상을 표시하는 표시 디바이스(20)와, 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부(40)를 구비한다. 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 기판(51)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)의 제1 전극(61) 측과 제2 기판(52)의 제2 전극(62) 측 사이에 구비되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 인가되는 렌즈 구동 전압 Vlens에 따라, 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 액정층(53)을 포함한다. 그리고, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 디바이스(20)의 내부에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극 COML을 구비하고 있다. 또한, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 제2 전극(62)이 터치 검출 전극 TDL이다. 제2 전극(62)은, 복수의 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7…)으로 분할되어 있다. 실시 형태 1에 따른 터치 검출 전극 TDL은, 복수의 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7…) 중, 전극 패턴(62E1 및 62E2)이다. 또한 터치 검출 전극 TDL은, 복수의 전극 패턴(62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7…) 전부로 해도 된다.
터치 검출부(40)는, 터치 검출 전극 TDL로부터 공급된 터치 검출 신호 Vdet에 기초하여, 터치 검출 디바이스(30)에 대한 터치(접촉 또는 근접의 상태)의 유무를 검출하고, 터치가 있는 경우에 터치 검출 영역에 있어서의 그 좌표 등을 구할 수 있다. 또한, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 제2 전극(62)이 터치 검출 전극 TDL로 되어 있다. 터치 검출 전극 TDL은, 제1 전극(61)이어도 된다.
상술한 특허문헌 2의 표시 장치는, 1개의 기판 표면에 터치 검출 전극이, 이면에 구동 전극이 있다. 이에 비해, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 기판(51)과 제2 기판(52)을 접합한 후에, 또한 제2 기판(52)의 표면에 터치 검출 전극 TDL을 형성하지 않아도, 제2 전극(62)을 터치 검출 전극 TDL로서 이용할 수 있다. 이로 인해, 실시 형태 1의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 기판(51)과 제2 기판(52)을 접합한 후에, 터치 검출 전극 TDL을 형성하기 위하여 더욱 가열하는 공정을 저감시킬 수 있어, 액정 렌즈(50)의 부재의 열화를 억제할 수 있다.
<1-2. 실시 형태 2>
이어서, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 17은, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 18은, 실시 형태 2에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 19는, 실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 일 구성예를 도시하는 사시도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다. 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정 렌즈(50)와, 액정 렌즈(50)를 통하여 화상을 표시하는 표시 디바이스(20)를 구비하고, 액정 렌즈(50)와 표시 디바이스(20)가 광학 탄성 수지 등의 접합층(29)으로 고정되어 있다.
실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 도 17에 도시된 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 한쪽이 터치 검출 전극 TDL인 경우, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 쪽이 구동 전극이 된다. 상술한 실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML은, 실시 형태 2에 있어서 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서만 기능한다. 이로 인해, 실시 형태 2에 있어서는, 상술한 실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML을 분할하지 않고 전면막으로 하고 있어도 된다.
실시 형태 2에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 도 17에 도시된 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 제2 전극(62)이 터치 검출 전극 TDL이며, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 쪽이 구동 전극이 된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 한쪽이 연장되는 방향은, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 쪽이 연장되는 방향과 상이하도록, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)이 슬릿(61s 및 62s)으로 복수로 분할되어 있다.
도 1에 도시된 구동 전극 드라이버(14)는, 구동 신호 VcomAC(터치 구동 신호 VcomAC)를 인가하고, 도 18에 도시된, 소정의 개수의 제1 전극(61)의 전극 패턴의 블록마다 구동할 수 있다. 터치 검출 디바이스(30)는, 제1 전극(61)과, 제1 전극(61)에 대향하여 설치된 제2 전극(62)의 터치 검출 전극 TDL을 포함한다. 터치 검출 전극 TDL의 각 전극 패턴은, 터치 검출부(40)의 터치 검출 신호 증폭부(42)의 입력에 각각 접속되어 있다. 제1 전극(61)과 제2 전극(62)이 서로 교차한 전극 패턴은, 그 교차 부분에 정전 용량을 발생시키고 있다.
이 구성에 의해, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 터치 검출 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)가, 제1 전극(61)의 전극 패턴을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동한다. 이에 의해, 스캔 방향 Scan에 제1 전극(61)의 전극 패턴의 1검출 블록이 순차 선택된다. 그리고, 터치 검출 전극 TDL인, 제2 전극(62)의 전극 패턴으로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다. 이렇게 터치 검출 디바이스(30)는, 1검출 블록의 터치 검출이 행해지게 되어 있다. 즉, 제1 전극(61)은, 상술한 터치 검출의 기본 원리에 있어서의 구동 전극 E1에 대응하고, 제2 전극(62)은, 터치 검출 전극 E2에 대응하는 것이며, 터치 검출 디바이스(30)는 상술한 검출 원리에 따라서 터치를 검출하게 되어 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 행렬 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 검출이 가능하게 되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 2의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정 렌즈(50)와, 액정 렌즈(50)를 통하여 화상을 표시하는 표시 디바이스(20)와, 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부(40)를 구비한다. 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 기판(51)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)의 제1 전극(61) 측과 제2 기판(52)의 제2 전극(62) 측 사이에 구비되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 인가되는 렌즈 구동 전압 Vlens에 따라, 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 액정층(53)을 포함한다. 그리고, 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 기판(51)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)의 제1 전극(61) 측과 제2 기판(52)의 제2 전극(62) 측 사이에 구비되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 인가되는 렌즈 구동 전압 Vlens에 따라, 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 액정층(53)을 포함하고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 한쪽이 터치 검출 전극 TDL인 경우, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 쪽이 구동 전극이 되는, 터치 검출 디바이스(30)(터치 패널)이다.
<1-3. 실시 형태 3>
이어서, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 20은, 실시 형태 3에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 21은, 실시 형태 3에 따른 제2 전극의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 22는, 실시 형태 3에 따른 제1 전극의 일례를 도시하는 설명도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1 및 2에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 한쪽이, 슬릿 S에 의해 복수로 분할되고, 또한 X 방향 및 Y 방향으로 행렬 배치된 도전 패턴(621 및 622)으로 되어 있다. 제1 도전 패턴(621) 및 제2 도전 패턴(622)은 동일한 형상을 하고 있고, 직사각형이다. 제1 도전 패턴(621) 및 제2 도전 패턴(622)은, X 방향 및 Y 방향으로 교대로 배열되어 있다. X 방향에 인접하는 제1 도전 패턴(621)은, 접속부(621t)에서 접속되고, X 방향으로 제1 도전 라인이 생기고, Y 방향에 인접하는 제2 도전 패턴(622)과 절연되어 있다. Y 방향에 인접하는 제2 도전 패턴(622)은 접속부(622t)에서 접속되고 Y 방향으로 제2 도전 라인이 생기고, X 방향에 인접하는 제1 도전 패턴(621)과 절연되어 있다. 접속부(622t)와, 접속부(621t)는, 제1 기판(51)의 표면에 대해 수직인 방향에 있어서 서로 겹치는 위치에 있지만, 절연 부재로 절연되어 있다. 터치 검출 디바이스(30)는, 제1 도전 패턴(621) 및 제2 도전 패턴(622) 중 제1 도전 패턴(621)을 터치 검출 전극 TDL로 하고, 제2 도전 패턴(622)을 구동 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출한다. 터치 검출 디바이스(30)는, 제1 도전 패턴(621) 및 제2 도전 패턴(622) 중, 제2 도전 패턴(622)을 터치 검출 전극 TDL로 하고, 제1 도전 패턴(621)을 구동 전극으로 해도 된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 실시 형태 3에 따른 제1 전극(61)은, 도전체가 없는 슬릿(61s)으로 분할되고, Y 방향으로 연장되는 스트라이프 형상의 전극 패턴으로 되어 있다. 전극 패턴의 폭(61w) 및 배열 피치(61p)는, 상술한 렌즈 열 Rd의 폭 RD1, RD2…로 규정되는 렌즈 패턴에 의존한다.
가변 초점 기간 Tlon에 있어서, 제2 전극(62)은, 제1 도전 패턴(621) 및 제2 도전 패턴(622)의 양쪽에 동일한 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)를 보다 균일하게 걸 수 있다. 그리고, 렌즈 제어 드라이버(15)는, 렌즈 구동 신호 V3d에 수반하는 렌즈 구동 전압 Vlens를 제1 전극(61)의 전극 패턴에 인가함으로써, 렌즈면 Lref의 형상을 미세하게 변화시킬 수 있다.
<1-4. 실시 형태 4>
이어서, 실시 형태 4에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 23은, 실시 형태 4에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1, 2 및 3에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 23에 도시된 바와 같이, 실시 형태 4의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정 렌즈(50)와, 액정 렌즈(50)를 통하여 화상을 표시하는 표시 디바이스(20)를 구비하고, 액정 렌즈(50)와 표시 디바이스(20)가 광학 탄성 수지 등의 접합층(29)으로 고정되어 있다. 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 기판(51)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)의 제1 전극(61) 측과 제2 기판(52)의 제2 전극(62) 측 사이에 구비되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 인가되는 렌즈 구동 전압 Vlens에 따라, 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 액정층(53)을 포함한다. 그리고, 실시 형태 4의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 디바이스(20)의 상술한 표시 영역 Ad와 대향하는 위치에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극(28)을 구비하고 있다. 또한, 실시 형태 4의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 제2 전극(62)이 터치 검출 전극 TDL이다. 상술한 실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML은, 실시 형태 4에 있어서 표시 디바이스(20)의 공통 구동 전극으로서만 기능한다. 이로 인해, 실시 형태 4에 있어서는, 상술한 실시 형태 1에 따른 구동 전극 COML을 분할하지 않고 전면막으로 하고 있어도 된다.
실시 형태 4에 따른 구동 전극(28)은, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)과의 사이에, 제1 전극(61)이 있다. 이로 인해, 구동 전극(28)과, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)의 상호 정전 용량의 변화가 작아질 가능성이 있다.
실시 형태 4에 따른 제1 전극(61)은 복수로 분할되어 있고, 분할된 구동 전극(28)이 연장되는 방향과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 제1 전극(61)은, 터치 검출부(40)가 검출 중인 경우, 전위가 고정되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다.
도 10에 도시된 동작과 마찬가지로, 터치 검출 디바이스(30)에서는, 터치 검출 동작을 행할 때, 구동 전극 드라이버(14)가, 구동 전극(28)의 1검출 블록을 시분할적으로 선 순차 주사하도록 구동한다. 이에 의해, 스캔 방향 ScanF로 구동 전극(28)의 1검출 블록이 순차 선택된다.
실시 형태 4에 따른 제1 전극(61)은, 전위가 고정되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다. 그로 인해, 순차 선택되는 구동 전극(28)의 1검출 블록은, 각각, 제1 투광성 기판(151)에 대해 수직인 방향에서 겹치는 제1 전극(61)의 전극 패턴의 전위를 변화시키고, 이 전위의 변화는, 스캔 방향 ScanF에서 순차 발생한다. 이 결과, 구동 전극(28)에 인가되는 터치 구동 신호 Vcom과 동기하는 터치 구동 신호 VcomF는, 스캔 방향 ScanF으로 제1 전극(61)의 전극 패턴에 전달된다. 구동 전극(28)은, 터치 구동 신호 VcomF가 전달되는 제1 전극(61)의 전극 패턴을 통하여, 터치 검출 전극 TDL에 터치 검출 신호 Vdet를 출력시킨다. 이렇게 터치 검출 디바이스(30)는, 1검출 블록의 터치 검출이 행해지게 되어 있다. 도 10에 도시된 동작과 마찬가지로, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 행렬 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 검출이 가능하게 되어 있다.
<1-5. 실시 형태 5>
이어서, 실시 형태 5에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에 대하여 설명한다. 도 24는, 실시 형태 5에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치의 액정 렌즈의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 또한, 상술한 실시 형태 1, 2, 3 및 4에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 실시 형태 5의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 액정 렌즈(50)와, 상술한 액정 렌즈(50)를 통하여 화상을 표시하는 표시 디바이스(20)를 구비한다. 액정 렌즈(50)는, 제1 전극(61)을 갖는 제1 기판(51)과, 제2 전극(62)을 갖는 제2 기판(52)과, 제1 기판(51)의 제1 전극(61) 측과 제2 기판(52)의 제2 전극(62) 측 사이에 구비되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 인가되는 렌즈 구동 전압 Vlens에 따라, 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 액정층(53)을 포함한다.
실시 형태 5의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 표시 디바이스(20)의 내부에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극 COML을 구비하고 있다. 또는 실시 형태 2와 같이, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 한쪽이 구동 전극이어도 된다. 또는, 실시 형태 4와 같이, 표시 디바이스(20)의 상술한 표시 영역 Ad와 대향하는 위치에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극(28)을 구비하고 있어도 된다.
또한, 실시 형태 5의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제2 전극(62)이 형성되는 표면과는 반대측의 제2 투광성 기판(152)의 표면(이면)에 터치 검출 전극 TDL을 구비하고 있다.
실시 형태 5의 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)이 각각 분할되고, 제1 전극(61)이 연장되는 방향은, 제2 전극(62)이 연장되는 방향과 평행하다. 그리고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중, 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)를 가하는 쪽의 전극 폭을 넓게 한다. 예를 들어, 도 24에 도시된 제2 전극(62)의 폭(62w)은 제1 전극(61)의 폭(61w)보다도 넓다. 이 구조에 의해, 초점 가변용 공통 전위(코먼 전위)가 안정되어, 렌즈면 Lref의 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 터치 검출 디바이스(30)의 구동 전극이 제1 전극(61)인 경우, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)이 연장되는 방향이 평행하므로, 터치 검출부(40)가 터치 검출하는 경우, 제2 전극(62)을 플로팅 상태로 한다. 이에 의해, 제2 전극(62)은, 전위가 고정되지 않는 플로팅 상태로 되어 있다. 그로 인해, 상술한 도 10에 도시된 방향과 마찬가지로, 구동 전극이 되고, 순차 선택되는 제1 전극(61)의 전극 패턴의 1검출 블록은, 각각, 제1 투광성 기판(151)에 대해 수직인 방향에서 겹치는 제2 전극(62)의 전극 패턴의 전위를 변화시키고, 이 전위의 변화는, 스캔 방향 ScanF에서 순차 발생한다. 이 결과, 제1 전극(61)의 전극 패턴에 인가되는 터치 구동 신호 Vcom과 동기하는 터치 구동 신호 VcomF는, 스캔 방향 ScanF으로 제2 전극(62)의 전극 패턴에 전달된다. 구동 전극이 되는 제1 전극(61)의 전극 패턴은, 터치 구동 신호 VcomF가 전달되는 제2 전극(62)의 전극 패턴을 통하여, 터치 검출 전극 TDL에 터치 검출 신호 Vdet를 출력시킨다. 터치 검출 디바이스(30)는, 1검출 블록의 터치 검출이 행해지게 되어 있다. 도 10에 도시된 동작과 마찬가지로, 서로 교차한 전극 패턴은, 정전 용량식 터치 센서를 행렬 형상으로 구성하고 있다. 따라서, 터치 검출 디바이스(30)의 터치 검출면 전체에 걸쳐 주사함으로써, 외부 근접 물체의 접촉 또는 근접이 발생한 위치의 검출이 가능하게 되어 있다.
<1-6. 실시 형태의 변형예>
이하에, 실시 형태 1, 2, 3, 4, 5의 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 실시 형태 1, 2, 3, 4 및 5에서 설명한 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다. 도 25 및 도 26은, 변형예에 따른 제1 전극 또는 제2 전극의 연장 방향을 설명하기 위한 모식도이다.
상술한 바와 같이 표시 디바이스(20)는, 각 부화소 SPix에 색 영역(32R, 32G, 32B)이 대응지어지고, 색 영역(32R, 32G, 32B)을 1조로 해서 화소 Pix를 구성하고 있다. 화소 Pix는, 도 9에 도시된 바와 같이, 주사선 GCL에 대해 평행한 방향 및 신호선 SGL에 대해 평행한 방향을 따라서 행렬 형상으로 배치된다. 또한, 화소 Pix는, 동일한 색 영역끼리가 주사선 GCL에 대해 평행한 방향 및 신호선 SGL에 대해 평행한 방향에 있어서 인접하지 않도록 배치된다.
예를 들어, Y 방향은, 인간의 시감도가 가장 높은 색 영역이 배열되는 방향이다. R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색 중에서는, 인간의 시감도가 가장 높은 색은 G(녹색)이다. R(적색), G(녹색), B(청색), W(백색)의 4색 중에서는, 인간의 시감도가 가장 높은 색은 W(백색)이다.
이러한 색 영역의 배열과, 상술한 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)의 배열에 따라서는, 간섭하여 무아레가 발생할 가능성이 있다. 도 25에 도시된 제1 변형예에서는, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)이 연장되는 방향은, Y 방향에 대하여 각도α를 갖는 방향이다. 또한, 도 26에 도시된 제2 변형예에서는, 터치 검출 전극 TDL인 제2 전극(62)이 계단 형상으로 연장되는 방향은, Y 방향에 대하여 각도α를 갖는 방향이다. 이와 같이, 표시 영역 Ad에는, 복수의 화소 Pix(부화소 SPix)가 배치되고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 적어도 하나가 분할되어 복수의 도체 패턴으로 되고, 당해 도체 패턴이 연장되는 방향이 상기 화소 Pix의 일부를 가로지르도록 화소가 배열되는 Y 방향과 각도α를 이루도록 연장되어 있다. 이로 인해, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 적어도 하나는, 인간의 시감도가 가장 높은 색 영역이 배열되는 방향에 대하여, 소정 각도α만큼 각도를 갖는 방향으로 연장된다. 이에 의해, 무아레의 현상을 억제할 수 있다.
이어서, 제3 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)의 개략적인 단면 구조의 예에 대하여 설명한다. 도 27은, 제3 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스의 개략적인 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 상술한 각 실시 형태에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)에서는, FFS, IPS 등의 횡전계 모드의 액정을 사용한 표시 디바이스(20)와 터치 검출 디바이스(30)를 일체화해서 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)로 할 수 있다. 그러한 구성 대신에, 도 27에 도시된 제3 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 디바이스(10)와 같이, TN(Twisted Nematic: 트위스티드 네마틱), VA(Vertical Alignment: 수직 배향), ECB(Electrically Controlled Birefringence: 전계 제어 복굴절) 등의 종전계 모드의 액정과 터치 검출 디바이스가 일체화되어도 된다.
<2. 적용예>
이어서, 도 28 내지 도 40을 참조하여, 실시 형태 및 변형예에서 설명한 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)의 적용예에 대하여 설명한다. 도 28 내지 도 40은, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치가 적용되는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면이다. 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 텔레비전 장치, 디지털 카메라, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대 단말 장치 또는 비디오 카메라 등의 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)는, 외부로부터 입력된 영상 신호 또는 내부에서 생성한 영상 신호를, 화상 또는 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다.
(적용예 1)
도 28에 도시된 전자 기기는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)가 적용되는 텔레비전 장치이다. 이 텔레비전 장치는, 예를 들어 프론트 패널(511) 및 필터 유리(512)를 포함하는 영상 표시 화면부(510)를 갖고 있으며, 이 영상 표시 화면부(510)는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
(적용예 2)
도 29 및 도 30에 도시된 전자 기기는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)가 적용되는 디지털 카메라이다. 이 디지털 카메라는, 예를 들어 플래시용 발광부(521), 표시부(522), 메뉴 스위치(523) 및 셔터 버튼(524)을 갖고 있으며, 그 표시부(522)는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
(적용예 3)
도 31에 도시된 전자 기기는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)가 적용되는 비디오 카메라의 외관을 나타내는 것이다. 이 비디오 카메라는, 예를 들어 본체부(531), 이 본체부(531)의 전방측면에 설치된 피사체 촬영용 렌즈(532), 촬영시의 스타트/스톱 스위치(533) 및 표시부(534)를 갖고 있다. 그리고, 표시부(534)는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
(적용예 4)
도 32에 도시된 전자 기기는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)가 적용되는 노트북형 퍼스널 컴퓨터이다. 이 노트북형 퍼스널 컴퓨터는, 예를 들어 본체(541), 문자 등의 입력 조작을 위한 키보드(542) 및 화상을 표시하는 표시부(543)를 갖고 있으며, 표시부(543)는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
(적용예 5)
도 33 내지 도 39에 도시된 전자 기기는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1) 및 표시 장치가 적용되는 휴대 전화기이다. 이 휴대 전화기는, 예를 들어 상측 하우징(551)과 하측 하우징(552)을 연결부(힌지부)(553)로 연결한 것이며, 디스플레이(554), 서브 디스플레이(555), 픽처 라이트(556) 및 카메라(557)를 갖고 있다. 그 디스플레이(554) 또는 서브 디스플레이(555)는 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
(적용예 6)
도 40에 도시된 전자 기기는, 휴대형 컴퓨터, 다기능 휴대 전화, 음성 통화가능한 휴대 컴퓨터 또는 통신 가능한 휴대 컴퓨터로서 동작하고, 소위 스마트폰, 태블릿 단말기라고 불리는 경우도 있는, 정보 휴대 단말기이다. 이 정보 휴대 단말기는, 예를 들어 하우징(561)의 표면에 표시부(562)를 갖고 있다. 이 표시부(562)는, 실시 형태 및 변형예 중 어느 하나에 따른 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치(1)이다.
<3. 본 개시의 구성>
또한, 본 개시는, 이하의 구성을 취할 수도 있다.
(1) 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 렌즈용 전압에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와,
상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하는 위치에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(2) 상기 표시 영역에는, 복수의 화소 전극이 배치되고,
상기 표시부는, 화상 신호에 기초하여, 상기 화소 전극과 상기 구동 전극 사이에 표시용 구동 전압을 인가하여 화상 표시 기능을 발휘시키는, 상기 (1)에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(3) 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극으로서 상기 터치 검출부가 검출 중인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽의 전위는 고정되어 있지 않은 플로팅 상태에 있는, 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(4) 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 상기 구동 전극이 되는, 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(5) 상기 터치 검출 전극인, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽은, 복수로 분할된 전극 패턴이며, 복수의 상기 전극 패턴 중 소정의 피치마다의 일부의 전극 패턴이 상기 터치 검출부에 접속되는, 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(6) 상기 터치 검출부에 접속되는 복수의 상기 전극 패턴의 단부가 도통되어 있는, 상기 (5)에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(7) 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 연장되는 방향은, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 연장되는 방향과 상이하고, 또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 연장되는 방향이, 분할된 상기 구동 전극이 연장되는 방향과 평행한, 상기 (3)에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(8) 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽은 복수로 분할되고, 또한 행렬 배치된 제1 도전 패턴 및 제2 도전 패턴을 포함하고,
상기 터치 검출부는, 상기 제1 도전 패턴을 상기 터치 검출 전극으로 하고, 상기 제2 도전 패턴을 상기 구동 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는, 상기 (1) 내지 상기 (7) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(9) 상기 표시 영역에는, 복수의 화소가 배치되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나가 분할되어 복수의 도체 패턴이 되고, 당해 도체 패턴이 연장되는 방향이 상기 화소의 일부를 가로지르도록 상기 화소가 배열되는 방향과 각도를 이루도록 연장되어 있는, 상기 (1)로부터 상기 (8) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(10) 상기 렌즈용 전압의 실효 전압값 이하에서 상기 구동 전극이 구동되는, 상기 (1) 내지 상기 (9) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(11) 상기 가변 초점 렌즈부는, 상기 화상의 3차원 표시와 2차원 표시를 전환하는, 상기 (1) 내지 상기 (10) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(12) 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 렌즈용 전압에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와,
상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하여 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과,
복수로 분할된 터치 검출 전극과,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 구동 전극으로서, 상기 터치 검출 전극과 상기 구동 전극 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 분할되고, 상기 제1 전극이 연장되는 방향은, 상기 제2 전극이 연장되는 방향과 평행하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중, 초점 가변용 공통 전위를 가하는 쪽의 전극 폭을 넓게 하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
(13) 상기 (1) 내지 상기 (12) 중 어느 하나에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비하는, 전자 기기.
(14) 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
복수로 분할된 구동 전극과,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의 정전 용량의 변화에 기초하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 상기 구동 전극이 되는, 터치 검출 디바이스.
1 : 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치
11 : 제어부
12 : 게이트 드라이버
13 : 소스 드라이버
14 : 구동 전극 드라이버
15 : 렌즈 제어 드라이버
20 : 표시 디바이스(표시부)
21 : 화소 기판
22 : 대향 기판
23 : 액정층
28 : 구동 전극
29 : 접합층
30 : 터치 검출 디바이스
40 : 터치 검출부
42 : 터치 검출 신호 증폭부
50 : 액정 렌즈(가변 초점 렌즈부)
51 : 제1 기판
52 : 제2 기판
53 : 액정층(가변 초점층)
53LC : 액정 분자
54 : 배향막
55 : 커버부
61 : 제1 전극
62 : 제2 전극
62T : 터치 검출 전극
62L : 렌즈 구동 전극
62E1, 62E2, 62E3, 62E4, 62E5, 62E6, 62E7 : 전극 패턴
621, 622 : 도전 패턴
621t, 622t : 접속부
Ad : 표시 영역
BL : 조명부
C1 : 용량 소자
C2 : 정전 용량
COML : 구동 전극
FP1, FP2, FP3, FP4 : 주시점
Lref : 렌즈면
LTSw : 스위치
Rd : 렌즈 열
TDL : 터치 검출 전극
Tloff : 고정 초점 기간
Tlon : 가변 초점 기간
TPd : 표시 기간
TPt : 터치 검출 기간

Claims (14)

  1. 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
    상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와,
    상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하는 위치에 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의, 정전 용량의 변화에 기초하여, 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부
    를 구비하는 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 영역에는, 복수의 화소 전극이 배치되고,
    상기 표시부는, 화상 신호에 기초하여, 상기 화소 전극과 상기 구동 전극 사이에 표시용 구동 전압을 인가하여 화상 표시 기능을 발휘시키는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극으로서 상기 터치 검출부가 검출 중인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽의 전위가 고정되어 있지 않은 플로팅 상태에 있는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 상기 구동 전극이 되는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 검출 전극인, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽은, 복수로 분할된 전극 패턴이며, 복수의 상기 전극 패턴 중 소정의 피치마다의 일부의 전극 패턴이 상기 터치 검출부에 접속되는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터치 검출부에 접속되는 복수의 상기 전극 패턴의 단부가 도통되어 있는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 연장되는 방향은, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 연장되는 방향과 상이하고, 또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 연장되는 방향이, 분할된 상기 구동 전극이 연장되는 방향과 평행한, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이, 복수로 분할되고, 또한 행렬 배치된 제1 도전 패턴 및 제2 도전 패턴을 포함하고,
    상기 터치 검출부는, 상기 제1 도전 패턴을 상기 터치 검출 전극으로 하고, 상기 제2 도전 패턴을 상기 구동 전극으로 하여 근접하는 물체의 위치를 검출하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표시 영역에는, 복수의 화소가 배치되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나가 분할되어 복수의 도체 패턴이 되고, 당해 도체 패턴이 연장되는 방향이 상기 화소의 일부를 가로지르도록 상기 화소가 배열되는 방향과 각도를 이루도록 연장되어 있는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 신호의 실효 전압값 이하에서 상기 구동 전극이 구동되는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가변 초점 렌즈부는, 상기 화상의 3차원 표시와 2차원 표시를 전환하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  12. 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
    상기 가변 초점 렌즈부를 통하여 화상을 표시하는 표시 영역을 구비하는 표시부와,
    상기 표시부의 내부 또는 상기 표시 영역과 대향하여 설치되고, 복수로 분할된 구동 전극과,
    복수로 분할된 터치 검출 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 구동 전극으로서, 상기 터치 검출 전극과 상기 구동 전극 사이에 있어서의, 정전 용량의 변화에 기초하여, 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 분할되고, 상기 제1 전극이 연장되는 방향은, 상기 제2 전극이 연장되는 방향과 평행하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중, 초점 가변용 공통 전위를 가하는 쪽의 전극 폭을 넓게 하는, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치.
  13. 제1항에 기재된 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치를 구비하는, 전자 기기.
  14. 제1 전극을 갖는 제1 기판과, 제2 전극을 갖는 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 제1 전극측과 상기 제2 기판의 상기 제2 전극측 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 소정의 신호에 따라서 투과되는 광의 굴절률이 변화하는 가변 초점층을 포함하는 가변 초점 렌즈부와,
    복수로 분할된 구동 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 터치 검출 전극으로서 상기 구동 전극과의 사이에 있어서의, 정전 용량의 변화에 기초하여, 근접하는 물체의 위치를 검출하는 터치 검출부를 구비하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 한쪽이 상기 터치 검출 전극인 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 다른 쪽이 상기 구동 전극이 되는 터치 검출 디바이스.
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