WO2019069584A1

WO2019069584A1 - タッチセンサ、及び表示装置

Info

Publication number: WO2019069584A1
Application number: PCT/JP2018/031426
Authority: WO
Inventors: 秋元　肇
Original assignee: 株式会社ジャパンディスプレイ
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20200225789A1; US11243643B2; CN111164554A; JP2019067342A

Abstract

タッチセンサ（５０）は、複数の駆動電極（５１１）と、複数の検出電極（５２１）とを含むタッチ検出領域（ＴＰ）を有する容量方式のタッチセンサであって、Ｙ軸方向に延びてＸ軸方向に並ぶ複数の駆動信号線（５１２）と、Ｘ軸方向に延びてＹ軸方向に並ぶ複数の検出信号線（５２２）と、を有し、タッチ検出領域（ＴＰ）は、複数の駆動信号線（５１２）の並ぶ間隔、及び複数の検出信号線（５２２）が並ぶ間隔が狭い指紋検出領域Ｆを含み、検出信号線（５２２）は、指紋認証領域（Ｆ）に配置される指紋認証信号線（５３１）と、タッチ検出領域（ＴＰ）のうち指紋認証領域（Ｆ）にＸ軸方向で隣り合う領域に、指紋認証信号線（５３１）と電気的に分離して配置される検出信号線（５２２）と、を含む。

Description

タッチセンサ、及び表示装置

　本発明は、タッチセンサ、及び表示装置に関する。

　従来、複数の駆動電極と複数の検出電極が配置されるタッチ検出領域を有する投影型静電容量方式タッチセンサが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５－５０２４５号公報

　ここで、タッチセンサに指紋認証機能等、より精細な検出機能を待たせる要請がある。そのためには、電極を微細にし、それら電極を繋ぐ配線の本数を増加させる必要がある。配線の本数が増加すると、配線を配置するためにタッチ検出領域の周辺領域の幅を大きくする必要が生じる。また、配線の本数を増加させて配線の配置間隔を狭くした場合、ユーザの意図しない寄生容量の発生が問題となる。

　本発明は、精細な検出機能を有するタッチセンサにおいて、寄生容量の発生を抑制しつつ狭額縁化を実現することを目的とする。

　本発明の一態様のタッチセンサは、複数の駆動電極と、複数の検出電極とを含むタッチ検出領域を有する容量方式のタッチセンサであって、前記駆動電極と電気的に接続され、前記タッチ検出領域において第１方向に延び、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の駆動信号線と、前記検出電極と電気的に接続され、前記タッチ検出領域において前記第２方向に延び、前記第１方向に並ぶ複数の検出信号線と、を有し、前記タッチ検出領域は、前記複数の駆動信号線の並ぶ間隔、及び前記複数の検出信号線の並ぶ間隔が狭い精細検出領域を含み、前記検出信号線は、前記精細検出領域に配置される第１信号線と、前記タッチ検出領域のうち前記精細検出領域に前記第２方向で隣り合う領域に、前記第１信号線と電気的に分離して配置される第２信号線と、を含む。

第１実施形態に係る表示装置の全体構成の概略を示す平面図である。図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。第１実施形態のタッチセンサの断面の一例を模式的に示す断面図である。第１実施形態のタッチセンサの一例を模式的に示す平面図である。第１実施形態の駆動電極の拡大平面図である。タッチセンサＩＣと接続される検出信号線及び指紋認証信号線を模式的に示す図である。タッチセンサＩＣと接続される駆動信号線を模式的に示す図である。第２実施形態のタッチセンサの一例を模式的に示す平面図である。

　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

　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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

　さらに、実施形態において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

　図１は、第１実施形態に係る表示装置の全体構成の概略を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。第１実施形態においては、表示装置１００として、タッチセンサ５０が搭載される有機エレクトロルミネッセンス（electroluminescence：ＥＬ）表示装置を例に挙げる。ただし、表示装置１００はこれに限られるものではなく、液晶表示装置等であっても構わない。表示装置１００は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の画素を有し、フルカラーの画像を表示するようになっている。

　表示装置１００は、例えば矩形の外形を有する基板１０を有する。基板１０は、ポリイミド樹脂やポリエチレンテレフタラート等から形成されており、柔軟性を有するとよい。基板１０は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域Ｍを有する。また、基板１０は、表示領域Ｍを四方で囲む周辺領域Ｎ１と、周辺領域Ｎ１の１辺と隣接する端子領域Ｔ１を有する。端子領域Ｔ１には、画像を表示するための素子を駆動する、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）１１、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）１２が搭載される。なお、図１においては平面形状が矩形の表示領域Ｍを示すが、これに限られるものではない。

　図２に示すように、基板１０の上方には、表示領域Ｍの表示面側にタッチセンサ５０が設けられる。タッチセンサ５０は、表示面にユーザの指などが近接、接触したことや、その位置を検出する。第１実施形態においては、タッチセンサ５０として投影型静電容量方式の一種である相互容量方式のものを説明するが、これに限られるものではなく、容量の変化に基づいてタッチ検出を行うものであれば他の容量方式のタッチセンサであってもよい。

　また、基板１０上には、タッチセンサ５０とフレキシブルプリント基板１２とを電気的に接続するための接続配線１３が設けられる。また、基板１０及び接続配線１３上には、絶縁性の層間膜１４が設けられる。層間膜１４上には、接続端子１７、２１が設けられる。接続端子１７、２１は、層間膜１４に形成されるコンタクトホールを介して接続配線１３と電気的に接続している。接続端子２１には、導電性接着材２２によって、フレキシブルプリント基板１２が接着される。

　また、表示領域Ｍにおいて、層間膜１４上には、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）層１５が設けられる。ＯＬＥＤ層１５は、自発光する発光素子を含む層であり、その構造については周知技術であるため、詳細な図示は省略する。ＯＬＥＤ層１５上には、水分からＯＬＥＤ層１５を遮断するための封止層１６が設けられる。封止層１６は、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ等からなる無機膜、アクリル樹脂等からなる有機膜、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ等からなる無機膜が積層してなるとよい。ただし、封止層構造はこれに限らず、単一の無機膜でもよいし、二層以上からなる他の構造でもよい。

　そして、封止層１６上にはタッチセンサ５０が設けられる。タッチセンサ５０は、タッチ検出を行うタッチ検出領域ＴＰが、基板１０の表示領域Ｍに重なるように設けられる。タッチセンサ５０上には有機保護膜１８が設けられる。有機保護膜１８上には円偏光フィルム１９が設けられる。さらに、円偏光フィルム１９上にはカバーフィルム２０が設けられる。

　次に、図３、図４を参照して、タッチセンサ５０の構成の詳細について説明する。図３は、第１実施形態のタッチセンサの断面の一例を模式的に示す断面図である。図４は、第１実施形態のタッチセンサの一例を模式的に示す平面図である。

　図４に示すように、タッチセンサ５０は、タッチ検出を行うタッチ検出領域ＴＰと、タッチ検出領域ＴＰを四方で囲む周辺領域Ｎ２と、周辺領域Ｎ２の１辺に隣接する端子領域Ｔ２とを含む。タッチ検出領域ＴＰは表示領域Ｍと平面視で重なる領域であり、周辺領域Ｎ２はタッチ検出領域ＴＰと同層であって周辺領域Ｔ１と平面視で重なる領域であり、端子領域Ｔ２はタッチ検出領域ＴＰと同層であって端子領域Ｔ１と平面視で重なる領域である。端子領域Ｔ２には、タッチセンサ５０の駆動を制御するタッチセンサＩＣ（Integrated Circuit）１１０が設けられる。なお、タッチセンサＩＣ１１０は、ドライバＩＣ１１と別に設けられてもよいし、一体に設けられてもよい。図４において、タッチ検出領域ＴＰの短辺に沿う方向をＸ軸方向、長辺に沿う方向をＹ軸方向とする。

　図３に示すように、タッチセンサ５０は、駆動電極パターン層５１と、検出電極パターン層５２とを有し、それらは絶縁層５５を介して電気的に分離して設けられる。ただし、タッチセンサ５０の構成はこれに限られるものではなく、駆動電極パターン層５１と検出電極パターン層５２は、電気的に分離されて配置されるものであれば、同層に形成されていてもよい。その場合、例えば、互いに隣り合う駆動電極５１１（図４参照）が、検出信号線５２２（図４参照）を跨るブリッジ配線を介して電気的に接続されるとよい。なお、図３においては図示を省略するが、駆動電極パターン層５１の上層には有機保護膜１８が形成され、検出電極パターン層５２の下層には封止層１６が形成されている。

　図４に示すように、駆動電極パターン層５１は、駆動電極５１１と、駆動電極５１１と電気的に接続される駆動信号線５１２とを含む。駆動信号線５１２は複数設けられ、複数の駆動信号線５１２のそれぞれに複数の駆動電極５１１が接続されている。駆動信号線５１２は、タッチセンサＩＣ１１０から、周辺領域Ｎ２を沿うように延び、タッチ検出領域ＴＰでＹ軸方向に延びるように屈曲して形成される。また、複数の駆動信号線５１２は、タッチ検出領域ＴＰにおいて、Ｘ軸方向に並んで設けられる。タッチセンサＩＣ１１０から出力された駆動信号は、駆動信号線５１２を介して駆動電極５１１に入力される。駆動電極５１１、は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ等を含む導電性材料で構成するとよい。後述の検出電極５２１も同様の導電性材料で構成するとよい。

　検出電極パターン層５２は、検出電極５２１と、検出電極５２１と電気的に接続される検出信号線５２２とを含む。検出信号線５２２は複数設けられ、複数の検出信号線５２２のそれぞれに複数の検出電極５２１が接続されている。検出信号線５２２は、タッチセンサＩＣ１１０から周辺領域Ｎ２に沿うように延び、タッチ検出領域ＴＰにおいてＸ軸方向に延びるように屈曲して形成される。また、複数の検出信号線５２２は、タッチ検出領域ＴＰにおいて、Ｙ軸方向に並んで設けられる。検出電極５２１から出力された検出信号は、タッチ信号線５２２を介してタッチセンサＩＣ１１０に入力される。

　なお、図４においては、駆動電極５１１、駆動信号線５１２、検出電極５２１、検出信号線５２２の一部のみ図示する。実際は、それらはタッチ検出領域ＴＰの略全域に設けられている。また、駆動電極５１１と検出電極５２１は、互いに接触しないように間隔を空けて電気的に分離して配置されている。

　タッチセンサ５０においては、タッチセンサＩＣ１１０から駆動信号線５１２を通じて駆動電極５１１に駆動信号を入力し、駆動電極５１１と検出電極５２１との間に電磁界を発生させる。そして、ユーザの指がタッチ検出領域ＴＰに接近した時に、その電磁界が指に逃げることにより静電容量が変化する。この変化を検出信号として検出電極５２１が出力し、出力された検出信号は検出信号線５２２を通じてタッチセンサＩＣ１１０へ入力される。タッチセンサＩＣ１１０は、入力された検出信号に基づいてタッチの有無や、タッチ位置等の検出を行う。

　図５は、第１実施形態の駆動電極の拡大平面図である。駆動電極５１１は、平面視における外形がひし形等の略四角形であるとよい。また、駆動電極５１１は、図５に示すように網目状の構造を有するとよい。網目状の駆動電極５１１の開口に重なる位置にＯＬＥＤ層１５の発光領域を配置することで、タッチセンサ５０を介して光を外部に取り出すことが可能となる。なお、図示は省略するが検出電極５２１も同様の形状とするとよい。なお、これら電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）など光透過性を有する導電材料で構成する場合は、網目状ではなく所謂ベタ形成されてもよい。

　さらに、第１実施形態のタッチセンサ５０の構成の詳細について説明する。タッチセンサ５０は、タッチ検出領域ＴＰの一部に指紋認証領域Ｆを含む。指紋認証領域Ｆは、指紋の凹凸を検出することで、表示装置１００のユーザが、当該表示装置の所有者本人等であることを識別するために設けられる。

　検出電極パターン層５２は指紋認証領域Ｆにも配置される。以下の説明においては、指紋認証領域Ｆに配置される検出電極を指紋認証電極５３１と呼び、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域Ｆ以外の領域に配置される検出電極を単に検出電極５２１と呼ぶこととする。また、指紋認証領域Ｆに配置される検出信号線（第１信号線）を指紋認証信号線５３２と呼び、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域Ｆ以外の領域に配置される検出信号線（第２信号線）を単に検出信号線５２２と呼ぶこととする。

　指紋認証信号線５３２は複数設けられ、複数の指紋認証信号線５３２にはそれぞれ複数の指紋認証電極５３１が電気的に接続されている。指紋認証信号線５３２は、タッチ検出ＩＣ１１０から周辺領域Ｎ２に沿うように延び、指紋認証領域ＦにおいてＸ軸方向に延びるように屈曲して形成される。また、複数の指紋認証信号線５３２は、指紋認証領域Ｆにおいて、Ｙ軸方向に並んで設けられる。

　指紋認証信号線５３２は、周辺領域Ｎ２のうち、検出信号線５２２が配置される領域とタッチ検出領域ＴＰを挟んで反対側の周辺領域Ｎ２に沿うように設けられる。指紋認証信号線５３２と検出信号線５２２とを同じ側の周辺領域Ｎ２に沿うように設けた場合、周辺領域Ｎ２の幅が大きくなり狭額縁化の実現が難しくなるところ、第１実施形態の構成においてはそのような問題は生じにくい。

　第１実施形態においては、指紋認証信号線５３２がＹ軸方向に並ぶ間隔Ｌ１１を、検出信号線５２２がＹ軸方向に並ぶ間隔Ｌ１よりも狭くした。具体的には、間隔Ｌ１１を０．１ｍｍ程度とし、間隔Ｌ１を４ｍｍ程度とした。これに伴い、指紋認証領域Ｆに配置される指紋認証電極５３１の平面視における大きさを、検出電極５２１の平面視における大きさよりも小さくした。

　また、第１実施形態において、駆動電極５１１及び駆動信号線５１２の一部は、指紋認証領域Ｆに含まれる。具体的には、図４に示すように、駆動信号線５１２の一部は、タッチセンサＩＣ１１０から指紋認証領域Ｆを介して、タッチ検出領域ＴＰのうちＹ軸方向で指紋認証領域Ｆに隣り合う領域に延びて設けられる。

　なお、図４に示す指紋認証領域Ｆにおいては、指紋認証電極５３１、指紋認証信号線５３２、駆動電極５１１、駆動信号線５１２の一部のみ図示する。実際は、それらは指紋認証領域Ｆの略全域に設けられている。また、指紋認証領域Ｆにおいて、指紋認証電極５３１と駆動電極５１１とは、互いに接触しないように間隔を空けて電気的に分離して配置されている。

　駆動信号線５１２のうち指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２の並ぶ間隔Ｌ２１を、指紋認証領域Ｆに含まれない駆動信号線５１２の並ぶ間隔Ｌ２よりも狭くした。具体的には、間隔Ｌ２１を０．１ｍｍ程度とし、間隔Ｌ２を４ｍｍ程度とした。これに伴い、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動電極５１１の平面視における大きさを、指紋認証領域Ｆに含まれない駆動電極５１１の平面視における大きさよりも小さくした。

　このように、指紋認証領域Ｆにおいては、配置される電極を微細とし、配置密度を高くすることで、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域Ｆ以外の領域よりも、精細な検出を可能としている。すなわち、微細な凹凸からなる指紋の認証を行うことを可能にしている。

　駆動電極５１１、検出電極５２１、指紋認証電極５３１の大きさは、それらが配置される領域の配線間隔に応じて設定するとよい。例えば、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域ＦにＹ軸方向で隣り合う領域に配置される駆動電極５１１及び検出電極５２１の平面形状は、Ｙ軸方向を長手とするひし形とするとよい。Ｙ軸方向を長手とするひし形となるのは、検出信号線５２２がＹ軸方向に並ぶ間隔Ｌ１が、指紋認証領域Ｆを通る駆動信号線５１２がＸ軸方向に並ぶ間隔Ｌ２１よりも広いためである。

　また、図４に示すように、指紋認証領域Ｆをタッチ検出領域ＴＰの角部であって、タッチセンサＩＣ１１０に近い位置に配置することで、指紋認証信号線５３２の長さを短くでき、寄生容量の発生を抑制できる。ただし、指紋認証領域Ｆはタッチ検出領域ＴＰに含まれる領域であればよく、図４に示す配置や大きさに限られるものではない。

　また、第１実施形態においては、図４に示すように、指紋認証信号線５３２は、その先端が指紋認証領域Ｆに設けられる。そして、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域ＦとＸ軸方向で隣り合う領域において、検出信号線５２２の先端を、指紋認証領域Ｆに配置されず、指紋認証信号線５３２の先端に対向するように設けた。すなわち、指紋認証信号線５３２と、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域ＦとＸ軸方向で隣り合う領域に配置される検出信号線５２２とを電気的に分離して設けた。これにより、寄生容量の発生を抑制し、指紋認証領域Ｆにおける指紋認証の感度を向上することができる。一方で、指紋認証領域Ｆに設けられる駆動信号線５１２については、指紋認証領域Ｆから指紋認証領域ＦにＹ軸方向に隣り合う領域まで連続して形成した。駆動信号線５１２は駆動信号を入力する配線であり、寄生容量が発生したとしてもタッチ検出の精度には影響がないためである。

　第１実施形態においては、以上のような構成とすることで、配線の本数を必要以上に増加させることなく、タッチ検出領域ＴＰに指紋認証機能を備えるタッチセンサ５０を実現できる。また、配置間隔の狭い指紋認証信号線５３２の長さを短くすることで、寄生容量の発生を抑制し、指紋認証の感度を向上することができる。

　ここで、指紋認証領域Ｆは、タッチ検出領域ＴＰに含まれる領域であり、指紋認証を行う場合以外の場合、タッチ検出機能を発揮することとなる。すなわち、指紋認証電極５３１及び指紋認証信号線５３２は、指紋認証機能のみでなく、検出電極５２１及び検出信号線５２２と同様のタッチ検出機能も兼有する。指紋認証機能とタッチ検出機能との切替構造について図６、図７を参照して説明する。図６は、タッチセンサＩＣと接続される検出信号線及び指紋認証信号線を模式的に示す図である。図７は、タッチセンサＩＣと接続される駆動信号線を模式的に示す図である。なお、図６においては、駆動信号線、及び駆動信号線が接続される回路等についての図示は省略する。図７においては、検出信号線と指紋認証信号線、及びそれらが接続される回路等についての図示は省略する。

　指紋認証電極５３１及び指紋認証信号線５３２は、指紋認証モードにおいては指紋認証に用いられ、通常モードにおいてはタッチ検出に用いられる。ここで、指紋認証モードとは、表示装置１００の所有者本人等であるユーザの指が指紋認証領域Ｆに触れたことを認識するためのモードである。指紋認証モードにおいては、表示装置１００の各種機能等の使用が規制される。例えば、ユーザが表示装置１００を一定期間使用していない場合、表示装置１００は指紋認証モードになる。ユーザの指が指紋認証領域Ｆに触れ、予め登録された指紋であると認識された場合、指紋認証モードから通常モードへと切り替わる。通常モードは、ユーザの指がタッチ検出領域ＴＰにタッチすることにより表示装置１００の各種機能等を使用することができるモードである。

　なお、指紋認証領域Ｆがタッチ検出領域ＴＰに含まれる構成においては、ユーザが指紋認証を行うためにタッチ検出領域ＴＰのどの位置に指を触れればよいか分からないおそれがある。そのため、指紋認証モード時に、指紋認証領域Ｆを発光させる構成としてもよい。それにより、ユーザは指紋認証領域Ｆの位置を認識することができ、タッチ検出領域ＴＰのうち発光する領域に指を触れることで指紋認証を行うことができる。そして、指紋認証が完了し、通常モードに切り替わった際、発光をＯＦＦとするとよい。

　図６に示すように、タッチセンサＩＣ１１０は、指紋認証回路１１１と、タッチ検出回路１１２とを含む。指紋認証回路１１１は、指紋認証モードにおいて、指紋認証電極５３１から出力された指紋認証信号が指紋認証信号線５３２を介して入力される回路である。タッチ検出回路１１２は、通常モードにおいて、タッチ検出電極５２１から出力された検出信号が検出信号線５２２を介して入力され、指紋認証電極５３１から出力された検出信号が指紋認証信号線５３２を介して入力される回路である。

　検出信号線５２２は、タッチ検出回路１１２に接続されており、検出電極５２１から出力された検出信号は、検出信号線５２２を介してタッチ検出回路１１２へ入力される。

　指紋認証信号線５３２は、指紋認証回路１１１又はタッチ検出回路１１２にスイッチＳＷ１、ＳＷ２により切替可能に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、例えば、薄膜トランジスタで構成されるとよい。スイッチＳＷ１がＯＮ状態で、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態の場合、指紋認証信号線５３２はタッチ検出回路１１２に接続される。スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態で、スイッチＳＷ２がＯＮ状態の場合、指紋認証信号線５３２は指紋認証回路１１１に接続される。指紋認証モードにおいては、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態、スイッチＳＷ２がＯＮ状態となっており、指紋認証領域Ｆにおいて指紋認証が行われる。一方、通常モードにおいては、スイッチＳＷ１がＯＮ状態、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態となっており、指紋認証領域Ｆを含むタッチ検出領域ＴＰにおいてタッチ検出が行われる。

　第１実施形態においては、図６に示すように、複数の指紋認証信号線５３２はそれぞれ指紋認証回路１１１に接続可能となっている。すなわち、指紋認証モードにおいては、１の指紋認証信号線５３２がそれぞれ、指紋認証回路１１１に対して指紋認証信号を入力する。

　一方、複数の指紋認証信号線５３２は、３本の配線毎に１の配線にまとめられてタッチ検出回路１１２に接続可能となっている。なお、ここでは、図６を参照して３本の指紋認証信号線５３２が１本の配線にまとめられた構成について説明するが、３本はあくまで例示であり、これに限られるものではない。

　通常モードにおいては、１の配線にまとめられた３本の指紋認証信号線５３２が、タッチ検出回路１１２に対して検出信号を入力する。１の配線にまとめられた３本の指紋認証信号線５３２のうち、いずれか１の指紋認証信号線５３２に接続される指紋認証電極５３１において、容量変化があった場合、その指紋認証電極５３１から検出信号を出力するとよい。又は、１の配線にまとめられた３本の指紋認証信号線５３２に接続される指紋認証電極５３１の全てにおいて、容量変化があった場合、それら指紋認証電極５３１の全て又はいずれかから検出信号を出力するとよい。このような構成とすることにより、指紋認証モードにおいては、精細な検出を可能とし、通常モードにおいては、指紋認証領域Ｆを、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域Ｆ以外の領域と同様に機能させることが可能となる。

　また、検出信号線５２２は、アンプＡＰ２を通じてタッチ検出回路１１２に接続される。指紋認証信号線５３２は、アンプＡＰ１を通じてタッチ検出回路１１２に接続されており、アンプＡＰ３を通じて指紋認証回路１１１に接続されている。アンプＡＰ１、アンプＡＰ２、アンプＡ３は、互いに増幅率が異なる。例えば、１の指紋認証信号５３２のみと接続されるアンプＡＰ３の増幅率はアンプＡＰ１、ＡＰ２よりも大きくするとよい。

　図７に示すように、タッチセンサＩＣ１１０は、さらに、指紋駆動回路１１３と、タッチ駆動回路１１４とを含む。指紋駆動回路１１３は、指紋認証モードにおいて、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動電極５１１に駆動信号線５１２を介して駆動信号を出力する回路である。タッチ駆動回路１１４は、通常モードにおいて、駆動電極５１１に駆動信号５１２を介して駆動信号を出力する回路である。

　駆動信号線５１２のうち指紋認証領域Ｆに含まれない駆動信号線５１２は、タッチ駆動回路１１４に接続されており、タッチ駆動回路１１４から出力された駆動信号は、駆動信号線５１２を介して駆動電極５１１に入力される。

　駆動信号線５１２のうち指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２は、指紋駆動回路１１３又はタッチ駆動回路１１４にスイッチＳＷ３、ＳＷ４により切替可能に接続されている。スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、例えば、薄膜トランジスタで構成されるとよい。スイッチＳＷ３がＯＮ状態で、スイッチＳＷ４がＯＦＦ状態の場合、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２は、タッチ駆動回路１１４に接続される。スイッチＳＷ３がＯＦＦ状態で、スイッチＳＷ４がＯＮ状態の場合、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２は、指紋駆動回路１１３に接続される。指紋認証モードにおいては、スイッチＳＷ３がＯＦＦ状態、スイッチＳＷ４がＯＮ状態となっており、指紋認証領域Ｆにおいて指紋認証が行われる。一方、通常モードにおいては、スイッチＳＷ３がＯＮ状態、スイッチＳＷ４がＯＦＦ状態となっており、指紋認証領域Ｆを含むタッチ検出領域ＴＰにおいてタッチ検出が行われる。

　第１実施形態においては、図７に示すように、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２はそれぞれ指紋駆動回路１１３に接続可能となっている。すなわち、指紋認証モードにおいては、１の駆動信号線５１２のそれぞれに対して指紋駆動回路１１３から駆動信号が出力される。

　一方、指紋認証領域Ｆに含まれる駆動信号線５１２は、３本の配線毎に１の配線にまとめられてタッチ駆動回路１１４に接続可能となっている。なお、ここでは、図７を参照して３本の駆動信号線５１２が１本の配線にまとめられた構成について説明するが、３本はあくまで例示であり、これに限られるものではない。通常モードにおいては、１の配線にまとめられた３本の駆動信号線５１２に対してタッチ駆動回路１１４から駆動信号がまとめて出力される。

　図８を参照して、第２実施形態のタッチセンサ１５０について説明する。なお、タッチセンサ５０と同様の機能を有する構成については同じ符号を用いてその詳細な説明については省略する。図８は、第２実施形態のタッチセンサを模式的に示す平面図である。第２実施形態においては、タッチ検出領域ＴＰの長手方向がＸ軸方向であり、短手方向がＹ軸方向であるタッチセンサについて説明する。

　タッチセンサ１５０は、駆動電極５１１と駆動信号線５１２とを含む駆動電極パターン層と、検出電極５２１と検出信号線５２２とを含む検出電極パターン層を含む。駆動信号線５１２は、タッチセンサＩＣ１１０から周辺領域Ｎ２に沿うように延び、タッチ検出領域ＴＰにおいてＸ軸方向に延びるように屈曲して形成される。検出信号線５２２は、タッチセンサＩＣ１１０から周辺領域Ｎ２に沿うように延び、タッチ検出領域ＴＰにおいてＹ軸方向に延びるように屈曲して形成される。

　また、タッチ検出領域ＴＰは、その一部に指紋認証領域Ｆを含む。指紋認証領域Ｆには、指紋認証電極５３１と指紋認証信号線５３２を含む指紋認証電極パターン層が設けられる。指紋認証信号線５３２は、タッチセンサＩＣ１１０から周辺領域Ｎ２に沿うように延び、指紋認証領域ＦにおいてＹ軸方向に延びるように屈曲して形成される。

　また、第２実施形態においては、図８に示すように、指紋認証信号線５３２は、その先端が指紋認証領域Ｆに設けられる。そして、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域ＦとＹ軸方向で隣り合う領域において、検出信号線５２２の先端を、指紋認証領域Ｆに配置されず、指紋認証信号線５３２の先端に対向するように設けた。すなわち、指紋認証信号線５３２と、タッチ検出領域ＴＰのうち指紋認証領域ＦとＹ軸方向で隣り合う領域に配置される検出信号線５２２とを電気的に分離して設けた。これにより、寄生容量の発生を抑制し、指紋認証領域Ｆにおける指紋認証の感度を向上することができる。一方で、指紋認証領域Ｆを通る駆動信号線５１２については、指紋認証領域ＦにＸ軸方向に隣り合う領域から指紋認証領域Ｆまで連続して形成した。駆動信号線５１２は駆動信号を入力する配線であり、寄生容量が発生したとしてもタッチ検出の精度には影響がないためである。

　また、第２実施形態においては、指紋認証信号線５３２がＸ軸方向に並ぶ間隔Ｌ１１を、検出信号線５２２がＸ軸方向に並ぶ間隔Ｌ１よりも狭くした。具体的には、間隔Ｌ１１を０．１ｍｍ程度とし、間隔Ｌ１を４ｍｍ程度とした。これに伴い、指紋認証領域Ｆに配置される指紋認証電極５３１の平面視における大きさを、検出電極５２１の平面視における大きさよりも小さくした。

　また、第２実施形態においては、指紋認証領域Ｆをタッチ検出領域ＴＰの角部であって、タッチセンサＩＣに近い位置に配置した。これにより、指紋認証信号線５３２の長さを短くでき、寄生容量の発生を抑制できる。ただし、指紋認証領域Ｆはタッチ検出領域ＴＰに含まれる領域であればよく、図８に示す配置や大きさに限られるものではない。

　また、第２実施形態においては、検出信号線５２２が、タッチ検出領域ＴＰをＸ軸方向で挟む周辺領域Ｎ２のうち一方の領域を沿うように設けられ、駆動信号線５１２が、タッチ検出領域ＴＰをＸ軸方向で挟む周辺領域Ｎ２のうち一方の領域を沿うように設けられる構成とした。これにより、タッチパネル領域ＴＰの大きさをＸ軸方向で大きくすることができる。

　以上のように、第２実施形態においては、例えば車載ディスプレイのように横長の表示装置においても、タッチ検出領域に指紋認証機能を持たすことが可能となる。

　なお、上述した実施形態の指紋認証領域Ｆが本発明の精細検出領域に対応する。本発明の精細検出領域は指紋認証を行う領域に限られるものではなく、タッチ検出領域のうち精細検出領域以外の領域よりも精細な検出を行える領域であればよい。

　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

Claims

　複数の駆動電極と、複数の検出電極とを含むタッチ検出領域を有する容量方式のタッチセンサであって、
　前記駆動電極と電気的に接続され、前記タッチ検出領域において第１方向に延び、前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の駆動信号線と、
　前記検出電極と電気的に接続され、前記タッチ検出領域において前記第２方向に延び、前記第１方向に並ぶ複数の検出信号線と、
　を有し、
　前記タッチ検出領域は、前記複数の駆動信号線の並ぶ間隔、及び前記複数の検出信号線の並ぶ間隔が狭い精細検出領域を含み、
　前記検出信号線は、
　前記精細検出領域に配置される第１信号線と、
　前記タッチ検出領域のうち前記精細検出領域に前記第２方向で隣り合う領域に、前記第１信号線と電気的に分離して配置される第２信号線と、
　を含むタッチセンサ。
　前記タッチ検出領域の周辺に設けられ、前記タッチ検出領域を挟む第１周辺領域と第２周辺領域とを有し、
　前記第１信号線と前記第２信号線のうち一方は、前記第１周辺領域に沿って延び、前記タッチ検出領域において前記第２方向に延びるように屈曲し、
　前記第１信号線と前記第２信号線のうち他方は、前記第２周辺領域に沿って延び、前記タッチ検出領域において前記第２方向に延びるように屈曲する、
　請求項１に記載のタッチセンサ。
　前記精細検出領域に含まれる前記駆動電極及び前記検出電極の平面視における大きさは、前記タッチ検出領域のうち前記精細検出領域以外の領域に含まれる前記駆動電極及び前記検出電極の大きさよりも小さい請求項１又は２に記載のタッチセンサ。
　前記精細検出領域に前記第１方向に隣り合う領域に含まれる前記駆動電極及び前記検出電極は、平面視において前記第１方向を長手とするひし形である請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
　前記精細検出領域に含まれる前記駆動電極及び前記検出電極の平面形状は、前記精細検出領域に前記第２方向に隣り合う領域に含まれる前記駆動電極及び検出電極の平面形状と同じである請求項１～４のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
　タッチ検出回路と、
　精細検出回路と、
　前記第１信号線と前記タッチ検出回路の接続状態を切り替える第１スイッチと、
　前記第１信号線と前記精細検出回路の接続状態を切り替える第２スイッチと、
　を有し、
　前記精細検出領域において検出が行われた場合、前記第２スイッチが第１信号線と前記精細検出回路とを非接続状態に切替え、前記第１スイッチが前記第１信号線と前記タッチ検出回路とを接続状態に切り替える請求項１～５のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
　前記第１信号線は、複数の前記第１信号線毎に１の配線にまとめられて前記タッチ検出回路に接続される請求項６に記載のタッチセンサ。
　前記タッチ検出回路は、前記１の配線にまとめられた前記複数の第１信号線に接続される前記検出電極のうちいずれかの容量変化に基づいてタッチ検出を行う請求項７に記載のタッチセンサ。
　前記タッチ検出回路は、前記１の配線にまとめられた前記複数の第１信号線に接続される前記検出電極の全ての容量変化に基づいてタッチ検出を行う請求項７に記載のタッチセンサ。
　前記タッチ検出領域は長辺と短辺を有する矩形であって、
　前記駆動信号線は前記長辺に沿って延び、
　前記検出信号線は前記短辺に沿って延びる、
　請求項１～９のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
　前記精細検出領域は、ユーザの指紋を識別する指紋認証領域である請求項１～１０のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
　請求項１～１１のいずれか１項に記載のタッチセンサを搭載し、
　複数の画素が配置される表示領域を有し、
　前記表示領域と前記タッチ検出領域とが重なるように設けられる表示装置。