WO2020137010A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2020137010A1
WO2020137010A1 PCT/JP2019/034738 JP2019034738W WO2020137010A1 WO 2020137010 A1 WO2020137010 A1 WO 2020137010A1 JP 2019034738 W JP2019034738 W JP 2019034738W WO 2020137010 A1 WO2020137010 A1 WO 2020137010A1
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circuit
strain gauge
signal lines
display device
signal
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PCT/JP2019/034738
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中西 貴之
高田 直樹
雄飛 柿木
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • a configuration is known in which a piezoelectric sensor is superposed on a panel provided with pixels to detect a pressing force applied to a display device (for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a display device capable of detecting a pressing force applied to a panel without separately stacking a structure dedicated to pressing force detection.
  • a display device includes a plurality of scan lines which extend in a row direction and are arranged in a column direction, a plurality of signal lines which extend in a column direction, and are arranged in a row direction, and a driver which is supplied to the scan lines.
  • a pixel driven based on a signal and a pixel signal supplied to the signal line, a panel provided with the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines, and two or more first of the plurality of scanning lines A first switching unit that opens and closes a connection path that connects a predetermined number of scanning lines in series, or that opens and closes a connection path that connects a second predetermined number of signal lines of two or more of the plurality of signal lines in series At least one of two switching units, a first circuit including the first predetermined number of scanning lines connected in series by the first switching unit, and the second predetermined unit connected in series by the second switching unit.
  • a detection circuit that detects the pressing force applied to the panel based on the potential detected by applying a current to at least one of the second circuits including a number of signal lines.
  • FIG. 1 is a plan view showing the main configuration of the display device of the embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration related to touch detection.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the capacitive touch detection method.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of waveforms of the touch drive signal and the touch detection signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a module having a touch detection function.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a schematic sectional structure of the display panel of the embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the relationship between the drive electrodes and the touch detection electrodes used for touch detection in the embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing an array of pixels in the embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing a configuration provided in the circuit layer and a circuit connected to the configuration.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a laminated structure of circuit layers.
  • FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the strain gauge circuit.
  • FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing a connection state when the scanning line shown in FIG. 12 transmits a scanning signal.
  • FIG. 14 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the strain gauge circuit.
  • FIG. 15 is a timing chart schematically showing the relationship of signals in the operation control of the display device in which the display period, the touch detection period, and the pressing force detection period are included in one frame period.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing the relationship between the touch detection position detected during the touch detection period and the strain gauge circuit connected to the detection circuit during the pressing force detection period.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second circuit configured by using the strain gauge circuit shown in FIG. 16 and the second reference wiring.
  • FIG. 18 is a diagram showing the strain gauge circuit shown in FIG. 16 and a first circuit configured using the first reference wiring.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the operation flow of the display device.
  • FIG. 20 is an equivalent circuit diagram showing a first configuration example of the pressing force detection unit according to Modification 1.
  • FIG. 1 is a plan view showing the main configuration of the display device 1 of the embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • the display device 1 displays an image in the display area OA.
  • a frame PF on which an image is not displayed is provided around the display area OA.
  • one direction is the H direction (row direction) and the other direction is the V direction (column direction).
  • a direction orthogonal to the H direction and the V direction is the Z direction (stacking direction).
  • the display device 1 includes a display panel PA.
  • the display panel PA includes a first substrate 2 and a second substrate 3.
  • a polarizing plate 35 is attached to the display surface side of the display panel PA.
  • a backlight BL is arranged on the back side of the display panel PA.
  • An air gap AG is provided between the display panel PA and the backlight BL.
  • the backlight BL is arranged in the housing FL.
  • the housing FL has a box-like shape with the display panel PA side open.
  • the housing FL is attached to the back side of the display panel PA with the frame ME and the cushion CU sandwiched therebetween.
  • the display panel PA is illuminated by the backlight BL from the back side.
  • the display panel PA is a so-called liquid crystal whose display content is switched by controlling the orientation of the liquid crystal LC (see FIG. 9) included in the liquid crystal layer 6 sealed between the first substrate 2 and the second substrate 3. It functions as a display device 20 (described later).
  • the liquid crystal layer 6 is sandwiched between the first substrate 2 and the second substrate 3 and is laterally closed by the seal member SE to be sealed by the display panel PA.
  • the frame PF is arranged between the second substrate 3 and the seal member SE.
  • the first substrate 2 includes a glass substrate 21, a circuit layer 90 and an insulating layer 24 laminated on the glass substrate 21. Further, the first substrate 2 is provided with a COG 19 and a flexible printed circuit board (FPC: Flexible Printed Circuits) 25.
  • the COG 19 controls the operations of the display panel PA and the backlight BL.
  • the FPC 25 transmits a signal input from an external control circuit (for example, the control unit 11 described later) to the COG 19.
  • the signals are various signals related to the operations of the display panel PA and the backlight BL.
  • a cover glass CG is arranged on the display surface side of the polarizing plate 35.
  • the exposed surface of the cover glass CG functions as the display surface SA.
  • the display panel PA of the embodiment has a configuration for detecting a touch operation on the display surface SA. The configuration will be described with reference to FIGS. 3 to 8. Note that FIG. 1 and the like schematically show a case where a touch operation is performed by a human finger F.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration related to touch detection.
  • the display device 1 includes a display panel PA, a control unit 11, a gate driver 12, a source driver 13, a drive electrode driver 14, and a touch detection circuit unit 40.
  • the display device 1 is a display device in which the display panel PA has a touch detection function.
  • the display panel PA is a so-called in-cell type device in which a liquid crystal display device 20 using a liquid crystal display element as a display element and an electrostatic capacitance type touch detection device 30 are integrated.
  • the display panel PA may be a so-called on-cell type device in which the capacitance type touch detection device 30 is mounted on the liquid crystal display device 20 using the liquid crystal display element as a display element.
  • the liquid crystal display device 20 is a device that sequentially scans and displays one horizontal line at a time according to a scanning signal Vscan supplied from the gate driver 12, as described later.
  • the control unit 11 supplies control signals to the gate driver 12, the source driver 13, the drive electrode driver 14, and the touch detection circuit unit 40 based on the video signal Vdisp supplied from the outside, and these are synchronized with each other. It is a circuit for controlling so as to operate.
  • the gate driver 12 sequentially selects one horizontal line to be a display drive target of the display panel PA based on a control signal supplied from the control unit 11.
  • the source driver 13 supplies a pixel signal Vpix to each pixel Pix of the display panel PA, which will be described later, based on the control signal supplied from the control unit 11.
  • the drive electrode driver 14 supplies a drive signal Vcom to a drive electrode VCOM, which will be described later, of the display panel PA based on the control signal supplied from the control unit 11.
  • the touch detection device 30 operates based on the basic principle of capacitive touch detection and outputs a touch detection signal Vdet. In the embodiment, touch detection is performed by the mutual capacitance method.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the capacitive touch detection method.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of waveforms of the touch drive signal Vcomt and the touch detection signal Vdet.
  • the capacitive element C1 in FIG. 4 includes a pair of electrodes that are arranged so as to face each other with the dielectric material D in between.
  • the pair of electrodes are, for example, a drive electrode VCOM and a touch detection electrode TDL shown in FIG. 8 described later.
  • One end of the capacitive element C1 is connected to the AC signal source (driving signal source) S, and the other end is connected to the voltage detection circuit (touch detection unit) DET.
  • the voltage detection circuit DET is, for example, an integration circuit included in the analog LPF (Low Pass Filter) unit 42 shown in FIG.
  • the voltage detection circuit DET converts the fluctuation of the current I 0 according to the AC rectangular wave Sg into the fluctuation of the voltage (waveform V 0 of the solid line).
  • the capacitance formed by the finger F is in contact with or in the vicinity of the touch detection electrode TDL, so that The electrostatic capacitance corresponding to the fringe between the electrodes is blocked, and acts as a capacitive element C1′ having a smaller capacitance value than that of the capacitive element C1.
  • the current I 1 flows through the capacitive element C1′.
  • the voltage detection circuit DET converts the fluctuation of the current I 1 according to the AC rectangular wave Sg into the fluctuation of the voltage (dotted waveform V 1 ).
  • the waveform V 1 has a smaller amplitude than the waveform V 0 described above.
  • of the voltage difference between the waveform V 0 and the waveform V 1 changes according to the influence of an external object such as the finger F from the outside. Since the voltage detection circuit DET accurately detects the absolute value
  • the touch detection device 30 is configured to sequentially scan one detection block at a time in accordance with a drive signal Vcom (touch drive signal Vcomt described later) supplied from the drive electrode driver 14 to perform touch detection.
  • Vcom touch drive signal Vcomt described later
  • the touch detection device 30 outputs a touch detection signal Vdet for each detection block from a plurality of touch detection electrodes TDL, which will be described later, through the voltage detection circuit DET and supplies the touch detection signal Vdet to the A/D conversion unit 43 of the touch detection circuit unit 40. It is supposed to do.
  • the touch detection electrode TDL is formed of, for example, ITO (Indium Tin Oxide).
  • the touch detection circuit unit 40 touches the touch detection device 30 based on the control signal supplied from the control unit 11 and the touch detection signal Vdet supplied from the touch detection device 30 of the display panel PA (contact state described above). It is a circuit that detects the presence/absence of the touch panel and obtains the coordinates and the like in the touch detection area when there is a touch.
  • the touch detection circuit unit 40 includes an analog LPF (Low Pass Filter) unit 42, an A/D conversion unit 43, a signal processing unit 44, a coordinate extraction unit 45, and a detection timing control unit 46.
  • LPF Low Pass Filter
  • the analog LPF unit 42 receives the touch detection signal Vdet supplied from the touch detection device 30, removes the high frequency component (noise component) included in the touch detection signal Vdet, extracts the touch component, and outputs the low frequency components. It is a passing analog filter.
  • a resistor R for applying a DC potential (0 V) is connected between each of the input terminals of the analog LPF section 42 and the ground.
  • a switch may be provided, and the direct-current potential (0 V) may be given by turning on the switch for a predetermined time.
  • the A/D conversion unit 43 is a circuit that samples each analog signal output from the analog LPF unit 42 and converts it into a digital signal at a timing synchronized with the touch drive signal Vcomt.
  • the signal processing unit 44 includes a digital filter that reduces frequency components (noise components) included in the output signal of the A/D conversion unit 43 other than the frequency at which the touch drive signal Vcomt is sampled.
  • the signal processing unit 44 is a logic circuit that detects the presence or absence of a touch on the touch detection device 30 based on the output signal of the A/D conversion unit 43.
  • the signal processing unit 44 performs a process of extracting only the voltage difference of the finger F.
  • the voltage difference due to the finger F is the absolute value
  • the signal processing unit 44 may calculate the average of the absolute values
  • the signal processing unit 44 can reduce the influence of noise.
  • the signal processing unit 44 compares the detected difference voltage due to the finger F with a predetermined threshold voltage, and if the voltage is equal to or higher than this threshold voltage, the signal processing unit 44 determines that the external proximity object is in contact with the external proximity object. If it is less than the threshold voltage, it is determined that the external proximity object is in a non-contact state. In this way, the touch detection circuit unit 40 can perform touch detection.
  • the coordinate extraction unit 45 is a logic circuit that obtains touch panel coordinates when a touch is detected by the signal processing unit 44.
  • the detection timing control unit 46 controls the A/D conversion unit 43, the signal processing unit 44, and the coordinate extraction unit 45 to operate in synchronization with each other.
  • the coordinate extraction unit 45 outputs the touch panel coordinates as a signal output Vout.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a module having a touch detection function. As shown in FIG. 6, when the display device 1 is mounted on a module, the drive electrode driver 14 described above may be formed on the glass substrate 21.
  • the display device 1 has a display panel PA, a drive electrode driver 14, and a COG (Chip On Glass) 19.
  • This display panel PA schematically shows a drive electrode VCOM and a touch detection electrode TDL formed so as to intersect with the drive electrode VCOM in a three-dimensional manner.
  • the output of the touch detection electrode TDL is connected to the touch detection circuit section 40 (see FIG. 3) via the terminal section T including an FPC or the like.
  • the drive electrode driver 14 is formed on the glass substrate 21.
  • the COG 19 is a chip mounted on the glass substrate 21 and has various circuits necessary for display operation such as the control unit 11, the gate driver 12, and the source driver 13 shown in FIG. 2 built therein.
  • the COG 19 may further include the drive electrode driver 14 therein.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a schematic sectional structure of the display panel PA of the embodiment.
  • the display panel PA includes the first substrate 2, the second substrate 3, and the liquid crystal layer 6 as described above.
  • the first substrate 2 includes the glass substrate 21, the insulating layer 24, and the circuit layer 90 described above, and the plurality of pixel electrodes 22 arranged in a matrix on the insulating layer 24.
  • the second substrate 3 includes a glass substrate 31, a color filter 32 formed on one surface of the glass substrate 31, and a plurality of drive electrodes VCOM formed on the lower layer side of the insulating layer 24.
  • the drive electrode VCOM is formed on the opposite side of the glass substrate 31.
  • a touch detection electrode TDL which is a detection electrode of the touch detection device 30 is formed. Further, the polarizing plate 35 described above is arranged on the touch detection electrode TDL.
  • color filter 32 for example, color filters colored in three colors of red (R), green (G), and blue (B) are periodically arranged, and R and G are provided in each pixel Pix shown in FIG. 10 described above. , B are associated as one set.
  • the color filter 32 faces the liquid crystal layer 6 in the Z direction.
  • the color of the color filter 32 is not limited to the combination of three colors of red (R), green (G), and blue (B), and may be a combination of other colors.
  • white (W) may be included.
  • the color filter may be omitted, and in this case, it becomes white.
  • a light-transmissive resin may be used for the color filter to make it white.
  • the drive electrode VCOM of the embodiment functions as a common drive electrode of the liquid crystal display device 20 and also as a drive electrode of the touch detection device 30.
  • one drive electrode VCOM is arranged so as to correspond to one pixel electrode 22 (pixel electrode 22 forming one row).
  • the drive electrode VCOM of the embodiment faces the pixel electrode 22 in the Z direction.
  • the drive electrode VCOM is configured such that the drive signal Vcom is applied from the drive electrode driver 14 to the drive electrode VCOM via a contact conductive column having conductivity (not shown).
  • the liquid crystal layer 6 modulates light passing therethrough according to the state of the electric field, and for example, IPS (In Plane Switching) including FFS (Fringe Field Switching) that uses a lateral electric field. ), liquid crystal LC of various modes such as TN (Twisted Nematic) using vertical electric field, VA (Vertical Alignment), ECB (Electrically Controlled Birefringence).
  • IPS In Plane Switching
  • FFS Fe Field Switching
  • VA Vertical Alignment
  • ECB Electrodefringence
  • Alignment films are arranged between the liquid crystal layer 6 and the first substrate 2 and between the liquid crystal layer 6 and the second substrate 3, respectively, and the incident side polarization is provided on the lower surface side of the first substrate 2. Plates may be arranged.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the relationship between the drive electrodes VCOM and the touch detection electrodes TDL used for touch detection in the embodiment.
  • the touch detection device 30 includes a drive electrode VCOM and a touch detection electrode TDL provided on the second substrate 3.
  • the drive electrode VCOM may be provided on the first substrate 2.
  • the drive electrode VCOM is laminated on the back surface side of the pixel electrode 22, for example, while being insulated from the pixel electrode 22 and the circuit layer 90.
  • Each of the plurality of drive electrodes VCOM extends in the H direction to form a plurality of stripe-shaped electrode patterns.
  • the drive signal Vcom is sequentially supplied to each drive electrode VCOM by the drive electrode driver 14, and line-sequential scanning drive is performed in a time division manner.
  • Each of the plurality of touch detection electrodes TDL extends in the V direction to form a striped electrode pattern.
  • the touch detection electrode TDL faces the drive electrode VCOM in the Z direction.
  • Each electrode pattern of the touch detection electrode TDL is connected to the input of the analog LPF section 42 of the touch detection circuit section 40.
  • the electrode patterns intersecting with each other by the drive electrode VCOM and the touch detection electrode TDL generate a capacitance at the intersection.
  • the drive electrode driver 14 drives the drive electrode blocks so as to perform time-divisional line-sequential scanning, whereby one detection block of the drive electrodes VCOM is sequentially selected. Further, in the touch detection device 30, the touch detection of one detection block is performed by outputting the touch detection signal Vdet from the touch detection electrode TDL.
  • the electrode pattern in which the drive electrodes VCOM and the touch detection electrodes TDL intersect forms a capacitive touch sensor in a matrix. Therefore, by scanning the entire touch detection surface of the touch detection device 30, it is possible to detect the position where the external proximity object (for example, the finger F) comes into contact with or comes close to the display area OA.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing the arrangement of the pixels Pix in the embodiment.
  • a scanning line 70 also referred to as a gate line 70
  • a pixel signal Vpix can be transmitted to each pixel electrode 22.
  • Wirings such as the signal line 80 provided in the are formed.
  • the liquid crystal display device 20 shown in FIG. 9 has a plurality of pixels Pix arranged in a matrix.
  • the pixel Pix includes a TFT (Thin Film Transistor) element Tr and a liquid crystal LC.
  • the TFT element Tr is composed of a thin film transistor (see FIG. 11).
  • the liquid crystal LC is driven by an electric field between the pixel electrode 22 connected to the source or drain of the TFT element Tr and the drive electrode VCOM.
  • the pixel Pix is connected to another pixel Pix belonging to the same row of the liquid crystal display device 20 by the scanning line 70.
  • the scanning signal Vscan is supplied from the gate driver 12 to the scanning line 70.
  • the pixel Pix is connected to another pixel Pix belonging to the same column of the liquid crystal display device 20 by a signal line 80.
  • the pixel signal Vpix is supplied from the source driver 13 to the signal line 80.
  • the pixel Pix is connected to another pixel Pix belonging to the same row of the liquid crystal display device 20 by the drive electrode VCOM.
  • the drive electrode VCOM is connected to the drive electrode driver 14, and the drive signal Vcom is supplied from the drive electrode driver 14. That is, in this example, a plurality of pixels Pix belonging to the same row share one drive electrode VCOM.
  • the gate driver 12 shown in FIG. 3 is formed in a matrix on the liquid crystal display device 20 by applying the scanning signal Vscan to the gate of the TFT element Tr of the pixel Pix via the scanning line 70 shown in FIG.
  • One row (one horizontal line) of the existing pixels Pix is sequentially selected as a display drive target.
  • the source driver 13 shown in FIG. 3 supplies the pixel signal Vpix to each pixel Pix forming one horizontal line sequentially selected by the gate driver 12 via the signal line 80 shown in FIG. Then, in these pixels Pix, display of one horizontal line is performed in accordance with the supplied pixel signal Vpix.
  • the drive electrode driver 14 shown in FIG. 3 applies the drive signal Vcom and drives the drive electrode VCOM for each block including a predetermined number of drive electrodes VCOM shown in FIG.
  • one horizontal line is sequentially selected by driving the gate driver 12 so that the scanning line 70 is time-divisionally line-sequentially scanned.
  • the source driver 13 supplies the pixel signal Vpix to the pixels Pix belonging to one horizontal line, so that the display is performed one horizontal line at a time.
  • the drive electrode driver 14 applies the drive signal Vcom to the block including the drive electrode VCOM corresponding to the one horizontal line.
  • the display panel PA has a configuration for detecting a pressing force applied by a touch operation on the cover glass CG. The configuration will be described with reference to FIGS. 10 to 19.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing a configuration provided in the circuit layer 90 and a circuit connected to the configuration.
  • the scanning lines 70 and the signal lines 80 are arranged on the circuit layer 90 so as to intersect each other in a plan view.
  • the scanning line 70 and the signal line 80 are insulated (see FIG. 11).
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the laminated structure of the circuit layer 90.
  • the insulating layer 58 a is provided on the substrate 21.
  • a semiconductor layer 61 is provided on the insulating layer 58a.
  • a gate electrode 64 (gate line GCL) is provided on the semiconductor layer 61 via an insulating layer 58b.
  • the drain electrode 63 and the source electrode 62 (signal line SGL) are provided on the gate electrode 64 (gate line GCL) via the insulating layer 58c.
  • the drive electrode VCOM is provided on the drain electrode 63 and the source electrode 62 (signal line SGL) via the insulating layers 58d and 58e.
  • the pixel electrode 22 is provided on the drive electrode VCOM via the insulating layer 24.
  • An alignment film 34 is provided on the pixel electrode 22.
  • the alignment film 33 faces the alignment film 34 with the liquid crystal layer 6 interposed therebetween. Wirings 44, 45, 46, 47, 48 described later are provided on the
  • the pixel electrode 22 is connected to the drain electrode 63 of the pixel transistor Tr via the contact hole H11.
  • the semiconductor layer 61 is connected to the drain electrode 63 via the contact hole H12.
  • the semiconductor layer 61 intersects with the gate electrode 64 in a plan view.
  • the gate electrode 64 is connected to the gate line GCL and is provided so as to project from one side of the gate line GCL.
  • the semiconductor layer 61 extends to a position overlapping the source electrode 62 and is electrically connected to the source electrode 62 through the contact hole H13.
  • the source electrode 62 is connected to the signal line SGL and protrudes from one side of the signal line SGL.
  • the material of the semiconductor layer 61 known materials such as polysilicon and oxide semiconductor can be used.
  • TAOS Transparent Amorphous Oxide Semiconductor, transparent amorphous oxide semiconductor
  • the ability to hold the voltage for image display for a long time (holding ratio) is good, and the display quality can be improved.
  • a known insulating material can be used as a material for the insulating layers 24, 58a, 58b, 58c, 58d, 58e.
  • TEOS Tetra Ethyl Ortho Silicate
  • SiO 2 silicon oxide film
  • a channel portion (not shown) is provided in a portion overlapping the gate electrode 64. It is preferable that the light-shielding layer 65 is provided at a position overlapping the channel portion and has a larger area than the channel portion. Since the light shielding layer 65 is provided, the light that enters the semiconductor layer 61 from the backlight is shielded.
  • the gate electrode 64 functions as the scanning line 70.
  • One of the source electrode 62 and the drain electrode 63 (for example, the source electrode 62) functions as the signal line 80, and the other is connected to the pixel electrode 22.
  • the pixel electrode 22 has a plurality of strip electrodes 22a and a connecting portion 22b.
  • the strip electrodes 22a are provided along the signal line SGL, and a plurality of strip electrodes 22a are arranged in the direction along the gate line GCL.
  • the connecting portion 22b connects the end portions of the strip electrode 22a.
  • the scanning line 70 extends in the H direction.
  • a plurality of scanning lines 70 are arranged in the V direction on the circuit layer 90.
  • the signal line 80 extends in the V direction.
  • On the circuit layer 90 a plurality of signal lines 80 are arranged in the H direction.
  • a first switch block SBY1 is provided on one end side of the first predetermined number of scanning lines 70 that are continuously arranged in the V direction.
  • a second switch block SBY2 is provided on the other end side of the first predetermined number of scanning lines 70.
  • the first switch block SBY1 and the second switch block SB2 are individually provided for each of the first predetermined number of scanning lines 70.
  • the first predetermined number of scan lines 70 are connected to the gate driver 12 and the detection circuit 50 via the first switch block SBY1.
  • the first predetermined number of scanning lines 70, one first switch block SBY1 and one second switch block SB2 form a strain gauge circuit Y.
  • FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the strain gauge circuit Y.
  • FIG. 12 shows the connection state of the scanning lines 70 during the pressing force detection period P3 (described later).
  • reference numerals 701, 702, 703, and 704 are given for the purpose of distinguishing the first predetermined number (for example, 4) of the scanning lines 70. It is assumed that the scanning line 701, the scanning line 702, the scanning line 703, and the scanning line 704 are arranged in this order along the V direction.
  • the case where the first predetermined number is 4 is taken as an example, but the first predetermined number may be an integer of 2 or more.
  • the first switch block SBY1 includes a switch SW11, a switch SW12, a switch SW13, a switch SW14, a switch SW15, a switch SW16, and a switch SW17.
  • Each switch SW is, for example, a thin film transistor, and its opening/closing is controlled by a switching circuit 60 described later. Further, each switch SW may be a thin film transistor having the same configuration as the TFT element Tr.
  • the switch SW11 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 701 and the detection circuit 50.
  • the switch SW11 and the detection circuit 50 are connected via a connection line 76.
  • the switch SW12 opens and closes a connection between one end side of the scanning line 702 and one end side of the scanning line 703.
  • the switch SW13 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 704 and the detection circuit 50.
  • the switch SW11 and the detection circuit 50 are connected via a connection line 76.
  • the switch SW14 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 701 and the gate driver 12.
  • the switch SW14 and the gate driver 12 are connected via a connection line 751.
  • the switch SW15 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 702 and the gate driver 12.
  • the switch SW15 and the gate driver 12 are connected via a connection line 752.
  • the switch SW16 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 703 and the gate driver 12.
  • the switch SW16 and the gate driver 12 are connected via a connection line 753.
  • the switch SW17 opens and closes the connection between the one end side of the scanning line 704 and the gate driver 12.
  • the switch SW17 and the gate driver 12 are connected via a connection line 754.
  • the second switch block SB2 includes a switch SW21 and a switch SW22.
  • the switch SW21 opens and closes the connection between the other end of the scanning line 701 and the other end of the scanning line 702.
  • the switch SW22 opens and closes the connection between the other end of the scanning line 703 and the other end of the scanning line 704.
  • the switching circuit 60 controls the opening and closing of the switches included in the first switch block SBY1 and the second switch block SB2.
  • the strain gauge circuit Y is connected to the detection circuit 50, as shown in FIG. 12, the switches SW11, SW12, SW13, SW21 and SW22 are in the connected state, and the switches SW14, SW15, SW16 and SW17 are in the disconnected state. Become.
  • the scanning line 701, the scanning line 702, the scanning line 703, and the scanning line 704 are connected together.
  • the switch SW11 is in the connected state
  • the scanning line 701 and the detection circuit 50 are connected.
  • the switch SW13 is in the connected state
  • the scanning line 704 and the detection circuit 50 are connected.
  • the strain gauge circuit Y is provided so as to be connectable to the detection circuit 50.
  • the switches SW14, SW15, SW16, and SW17 are in a non-connection state, so that the scanning lines 701, 702, 703, 704 and the gate driver 12 are not connected. It becomes a state.
  • FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing a connection state when the scanning line 70 shown in FIG. 12 transmits the scanning signal Vscan.
  • the scanning line 70 is in the connection state shown in FIG. 13 during the display period P1 (described later).
  • the strain gauge circuit Y is connected to the gate driver 12, as shown in FIG. 13, the switches SW11, SW12, SW13, SW21, SW22 are in a non-connection state, and the switches SW14, SW15, SW16, SW17 are in a connection state. Become.
  • the scan lines 701, 702, 703, and 704 are electrically independent as individual scan lines 70 because the switches SW21, SW12, and SW22 are not connected. Further, since the switch SW11 is in the non-connection state, the scanning line 701 and the detection circuit 50 are in the non-connection state. Further, since the switch SW13 is in the non-connection state, the scanning line 704 and the detection circuit 50 are in the non-connection state. In addition, the switches SW14, SW15, SW16, and SW17 are connected to each other, so that the scanning lines 701, 702, 703, and 704 are individually connected to the gate driver 12.
  • the scanning lines 701, 702, and 703 are opened and closed by opening and closing the switches included in the first switch block SBY1 and the second switch block SB2.
  • the first state D1 (FIG. 12) in which the scanning line 704 and the scanning line 704 are connected to the detection circuit 50 and the scanning lines 701, 702, 703, and 704 are individually connected to the gate driver 12.
  • Two states D2 (FIG. 13) can be switched.
  • the first substrate 2 has a plurality of strain gauge circuits Y arranged along the V direction.
  • reference numerals Y1, Y2, Y3,..., Ym are attached for the purpose of distinguishing between the strain gauge circuits Y having different positions in the V direction.
  • the strain gauge circuits Y1, Y2, Y3,..., Ym are the strain gauge circuits Y described with reference to FIGS.
  • the number of strain gauge circuits Y shown in FIG. 10 is m (m is an integer of 4 or more), but the number of strain gauge circuits Y may be an integer of 1 or more. That is, the strain gauge circuit Y may be one or may be plural.
  • the circuit layer 90 is provided with first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2.
  • the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 are wirings that serve as a reference for the electrical resistance value of the strain gauge circuit Y in the first state D1.
  • the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 each include, for example, a first predetermined number of wiring patterns arranged in the V direction.
  • the first predetermined number of the wiring patterns included in the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 are preferably made of the same material, the same thickness, and the same length as the scanning line 70.
  • the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 are formed in the same layer as the scanning line 70, that is, in the same material and in the same process.
  • the wiring pattern is continuous as in the strain gauge circuit Y in the first state D1. However, the wiring pattern is physically continuous without a switch. Both ends of the continuous wiring pattern of the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 are connected to the detection circuit 50 via connection lines 78 and 79, respectively.
  • the number of switches SW12 and the number of switches included in the second switch block SB2 depend on the first predetermined number. For example, when the first predetermined number is 6, the number of switches having the same function as the switch SW12 included in the first switch block SBY1 is 2. In this case, the number of switches included in the second switch block SB2 is three. On the other hand, when the first predetermined number is 2, the switch SW12 is omitted. In this case, the number of switches included in the second switch block SB2 is one.
  • the detection circuit 50 and the switching circuit 60 may be integrated in the COG 19 or may be provided as a circuit separate from the COG 19.
  • the detection circuit 50 and the switching circuit 60 may be provided on the first substrate 2 or the FPC 25. When provided on the first substrate 2, the detection circuit 50 and the switching circuit 60 are arranged in a region overlapping the frame PF in a plan view.
  • FIG. 14 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the strain gauge circuit X.
  • the first switch block SBX1 is provided on one end side of the second predetermined number of signal lines 80 that are continuously arranged in the H direction.
  • a second switch block SBX2 is provided on the other end side of the second predetermined number of signal lines 80.
  • the first switch block SBX1 and the second switch block SB2 are individually provided for each of the second predetermined number of signal lines 80.
  • the second predetermined number of signal lines 80 are connected to the selector SL and the detection circuit 50 via the first switch block SBX1.
  • the second predetermined number of signal lines 80, one first switch block SBX1 and one second switch block SB2 form a strain gauge circuit X.
  • the selector SL is a circuit interposed between the source driver 13 and the signal line 80.
  • the selector SL switches the connection relationship between the source driver 13 and the signal line 80 so that the pixel signal Vpix output from the source driver 13 is transmitted to the signal line 80 of the column of the corresponding pixel Pix.
  • the selector SL may be provided in the source driver 13.
  • the second predetermined number is 4 is taken as an example, but the second predetermined number may be an integer of 2 or more, like the first predetermined number.
  • the strain gauge circuit X is provided so that it can switch between the first state D1 and the second state D2.
  • the first substrate 2 has a plurality of strain gauge circuits X arranged along the H direction.
  • reference numerals X1, X2, X3,..., Xn are given to distinguish the strain gauge circuits X having different positions in the H direction.
  • the strain gauge circuits X1, X2, X3,..., Xn are the strain gauge circuits X described above.
  • the number of strain gauge circuits X shown in FIG. 10 is n (n is an integer of 4 or more), but the number of strain gauge circuits X may be an integer of 1 or more. That is, the number of strain gauge circuits X may be one or more.
  • connection lines 86 and the connection lines 87 extending from the strain gauge circuits X3 and Xn shown in FIG. 10 are omitted, they are actually connected to the detection circuit 50 like the strain gauge circuit X1. To be done.
  • the circuit layer 90 is provided with second reference wirings ref_X1 and ref_X2.
  • the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are wirings that serve as a reference for the electrical resistance value of the strain gauge circuit X in the first state D1.
  • each of the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 includes, for example, a second predetermined number of wiring patterns arranged in the V direction.
  • the second predetermined number of the wiring patterns included in the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are preferably made of the same material, the same thickness, and the same length as the signal line 80.
  • the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are formed in the same layer as the signal line 80, that is, in the same material and in the same process.
  • the wiring pattern is continuous as in the strain gauge circuit X in the first state D1. However, the wiring pattern is physically continuous without a switch. Both ends of the continuous wiring pattern of the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are connected to the detection circuit 50 via connection lines 88 and 89, respectively.
  • the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 and the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are arranged at positions overlapping the frame PF in plan view.
  • connection line 75, the connection line 76, the connection line 77, the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2, the connection line 78, and the connection line 79 are provided in the same layer as the scanning line 70, but are provided in different layers. Good.
  • the connection line 85, the connection line 86, the connection line 87, the connection line 88, the connection line 89, and the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 are provided in the same layer as the signal line 80, for example, but in different layers. Good.
  • FIG. 15 is a timing chart schematically showing a signal relationship in the operation control of the display device 1 in which the display period P1, the touch detection period P2, and the pressing force detection period P3 are included in one frame (F: Frame) period. ..
  • the display period P11 shown in FIG. 15 is the display period P1 in the next 1F period performed after the pressing force detection period P3.
  • Gate1, Gate2, and Gate3 shown in FIG. 15 indicate output timings of the scanning signal Vscan output to different scanning lines 70, respectively. Further, Sig1, Sig2, and Sig3 represent pixel signals Vpix output to different signal lines 80, respectively.
  • the pixel signal Vpix output at that timing is supplied to the pixel Pix including the TFT element Tr that is turned on according to the scanning signal Vscan.
  • the alignment of the liquid crystal in each pixel Pix is updated or maintained. That is, the degree of light transmission of each pixel Pix is updated or maintained in the display period P1, and thus the image displayed in the display area OA is updated or maintained.
  • the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y in the display period P1 are in the second state D2. Further, the potential of the drive electrode VCOM during the display period P1 is maintained at the potential for display (drive electrode VCOM).
  • VCOM1 and VCOM2 shown in FIG. 15 indicate output timings of the AC rectangular wave Sg output to different drive electrodes VCOM, respectively.
  • Rx represents the detection timing of the touch detection signal Vdet detected from the touch detection electrode TDL.
  • the touch detection period P2 it can be detected based on the touch detection signal Vdet whether or not the touch operation is performed at the position in the V direction where the drive electrode VCOM driven according to the AC rectangular wave Sg is provided. Become. That is, touch detection is performed in the touch detection period P2.
  • Pselect shown in FIG. 15 is an output of a signal for operating the switching circuit 60 to connect the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y corresponding to the position of the touch operation detected during the touch detection period P2 to the detection circuit 50. Indicates the timing.
  • some strain gauge circuits X and some strain gauge circuits Y corresponding to the position of the touch operation are in the first state D1 and are connected to the detection circuit 50.
  • the potential of the drive electrode VCOM during the pressing force detection period P3 is maintained at the shield potential DC for suppressing the noise generation of the scanning line 70 and the signal line 80.
  • the shield potential DC is, for example, a ground potential (ground potential).
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing the relationship between the touch detection position AP detected during the touch detection period P2 and the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y connected to the detection circuit 50 during the pressing force detection period P3. is there.
  • two strain gauge circuits X located closer to the touch detection position AP detected during the touch detection period P2 and two strain gauge circuits Y located closer to the touch detection position AP. And are used to detect the pressing force.
  • the switching circuit 60 causes the first switch blocks SBX1, SBY1, and the second switch block SB2 to bring the two strain gauge circuits X and the two strain gauge circuits Y into the first state D1 during the pressing force detection period P3. Toggle the included switches.
  • two strain gauge circuits X located closer to the touch detection position AP are a strain gauge circuit X1 and a strain gauge circuit X2. Further, in FIG. 16, the two strain gauge circuits Y located closer to the touch detection position AP are the strain gauge circuit Y2 and the strain gauge circuit Y3.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second circuit CA configured by using the strain gauge circuits X1 and X2 shown in FIG. 16 and the second reference wirings ref_X1 and ref_X2.
  • the detection circuit 50 connects the two strain gauge circuits X located closer to the touch detection position AP and the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 to form a circuit that functions as a Wheatstone bridge.
  • one end of the strain gauge circuit X1 is connected to one end of the second reference wiring ref_X1.
  • the other end of the strain gauge circuit X1 is connected to one end of the second reference wiring ref_X2.
  • one end of the strain gauge circuit X2 is connected to the other end of the second reference wiring ref_X1.
  • the other end of the strain gauge circuit X2 is connected to the other end of the second reference wiring ref_X2.
  • one end side of the second reference wiring ref_X1 has a relative high potential (VH) and the other end side of the second reference wiring ref_X2 has a relative low potential (VL), so that the circuit is formed.
  • the detection circuit 50 detects the strain gauge circuit X1 based on the potential difference between the potential (Va(X)) on the other end side of the second reference wiring ref_X1 and the potential (Vb(X)) on the one end side of the second reference wiring ref_X2.
  • the pressing force corresponding to the degree of strain occurring in the strain gauge circuit X2 is detected.
  • the detection circuit 50 detects the pressing force based on the difference between the resistance values of the strain gauge circuit.
  • FIG. 18 is a diagram showing a first circuit CB configured by using the strain gauge circuits Y2 and Y3 shown in FIG. 16 and the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2.
  • the detection circuit 50 connects the two strain gauge circuits Y located closer to the touch detection position AP and the first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 to form a circuit that functions as a Wheatstone bridge.
  • one end of the strain gauge circuit Y2 is connected to one end of the first reference wiring ref_Y1.
  • the other end of the strain gauge circuit Y2 is connected to one end of the first reference wiring ref_Y2.
  • one end of the strain gauge circuit Y3 is connected to the other end of the first reference wiring ref_Y1.
  • the other end of the strain gauge circuit Y3 and the other end of the first reference wiring ref_Y2 are connected.
  • one end side of the first reference wiring ref_Y1 has a relative high potential (VH) and the other end side of the first reference wiring ref_Y2 has a relative low potential (VL), so that the circuit is formed.
  • the detection circuit 50 detects the strain gauge circuit Y1 based on the potential difference between the potential (Va(Y)) on the other end side of the first reference wiring ref_Y1 and the potential (Vb(Y)) on the one end side of the first reference wiring ref_Y2. And the pressing force corresponding to the degree of strain occurring in the strain gauge circuit Y2 is detected.
  • the position in the H direction and the position in the V direction corresponding to the touch detection position AP intersect.
  • the first substrate 2 is distorted around the position. Along with this, distortion also occurs in the scanning lines 70 and the signal lines 80. Therefore, by using the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y to function as a circuit (Wheatstone bridge) for detecting strain, the pressing force corresponding to the degree of strain can be detected.
  • the relationship between the degree of strain occurring in the strain gauge circuit X and strain gauge circuit Y and the derived pushing force is arbitrary.
  • the detection circuit 50 detects the degree of strain generated in the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y from the potential difference generated in the Wheatstone bridge, and associates the degree of strain with the magnitude of the pressing force that causes the strain.
  • the degree of strain may be converted into pressing force based on the reference data.
  • the detection circuit 50 may derive the magnitude of the pressing force from the potential difference based on the reference data that directly associates the potential difference generated in the Wheatstone bridge with the magnitude of the pressing force that causes the distortion caused by the potential difference. Good.
  • the reference data is the strain generated in the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y when a predetermined pressing force is applied to the display device 1 at a predetermined position in the display area OA. It is obtained by measuring the change in the potential difference caused by the degree in advance.
  • the reference data may be held by the detection circuit 50, or may be held by another storage circuit that is provided so that the detection circuit 50 can refer to the reference data.
  • the detection circuit 50 holds information indicating a reference potential difference when a touch operation and a pressing force associated with the touch operation are not present, and is obtained from a circuit that functions as a Wheatstone bridge (see FIGS. 17 and 18).
  • a configuration in which "whether or not a pressing force is applied (whether or not distortion is generated)" is binary-determined based on the difference between the potential difference and the reference potential difference may be used.
  • the switching circuit 60 identifies the touch detection position AP based on the signal output Vout input to the switching circuit 60, and the strain gauge circuit X corresponding to the touch detection position AP and It controls the first switch blocks SBX1 and SBY1 and the second switch block SB2 of the strain gauge circuit Y. Then, when the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y in the first state D1 are connected, the detection circuit 50 automatically establishes the circuit connection of the Wheatstone bridge described with reference to FIGS. 17 and 18. A constant current is applied to the device to detect strain (pushing force) based on the potential difference.
  • the mechanism of the pressing force detection control corresponding to the touch detection is not limited to this.
  • a dedicated circuit for specifying the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y corresponding to the touch detection position AP may be provided, and the circuit may control the operations of the detection circuit 50 and the switching circuit 60.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the flow of operation of the display device 1.
  • the pixel signal Vpix is written to the pixel Pix during the display period P1 (step S1).
  • touch detection is performed during the touch detection period P2 (step S2).
  • the switching circuit 60 determines whether a touch operation has been detected based on the signal output Vout (step S3).
  • the switching circuit 60 selects the two strain gauge circuits X and the two strain gauge circuits Y according to the touch detection position AP, and the two strain gauge circuits X. And the opening and closing of the switches included in the first switch blocks SBX1, SBY1 and the second switch block SB2 of the two strain gauge circuits Y to the first state D1, and the two strain gauge circuits X and the two strain gauge circuits. Y is connected to the detection circuit 50 (step S4).
  • the detection circuit 50 includes the Wheatstone bridge including the two strain gauge circuits X connected in step S4 and the second reference wirings ref_X1 and ref_X2, and the two strain gauge circuits Y connected in step S4 and the first reference wiring ref_Y1, Based on the potential difference detected by the Wheatstone bridge including ref_Y2, the pressing force corresponding to the strain generated in the two strain gauge circuits X and the two strain gauge circuits Y is detected (step S5).
  • step S6 After the processing of step S5 or when the touch operation is not detected in step S3 (step S3; No), the process moves to step S1 again unless the operation of the display device 1 is completed (step S6; No). When the operation of the display device 1 ends (step S6; Yes), the process performed by the display device 1 ends.
  • the display device 1 of the embodiment includes the plurality of scanning lines 70, the plurality of signal lines 80, the pixels Pix, the display panel PA, and at least one of the first switching unit and the second switching unit. ,
  • the detection circuit 50 The plurality of scanning lines 70 extend in the row direction (H direction) and are arranged in the column direction (V direction).
  • the plurality of signal lines 80 extend in the column direction (V direction) and are arranged in the row direction (H direction).
  • the pixel Pix is driven based on the drive signal Vcom supplied to the scanning line 70 and the pixel signal Vpix supplied to the signal line 80.
  • the display panel PA is provided with a plurality of scanning lines 70 and a plurality of signal lines 80.
  • the function of the first switching unit is that in the strain gauge circuit Y, the first switch block SBY1 that opens and closes the connection path that connects in series two or more first predetermined number of scanning lines 70 among the plurality of scanning lines 70.
  • the function of the second switching unit is that in the strain gauge circuit X, the first switch block SBX1 that opens and closes the connection path that connects the second predetermined number of signal lines 80 of two or more of the plurality of signal lines 80 in series.
  • the detection circuit 50 detects the pressing force applied to the display panel PA based on the potential detected by applying a current (constant current) to at least one of the first circuit CB and the second circuit CA.
  • the first circuit CB includes a first predetermined number of scan lines 70 connected in series by the first switch block SBY1 and the second switch block SBY2 of the strain gauge circuit Y.
  • the second circuit CA includes a second predetermined number of signal lines 80 connected in series by the first switch block SBX1 and the second switch block SBX2 of the strain gauge circuit X.
  • first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2 correspond to the length of the series of the first predetermined number of scanning lines 70 connected in series by the first switch block SBY1 and the second switch block SB2 of the strain gauge circuit Y.
  • Has a length to The first circuit CB includes first reference wirings ref_Y1 and ref_Y2. Therefore, it is possible to detect strain and pressing force with higher accuracy using the circuit configuration that functions as a Wheatstone bridge.
  • first switch block SBY1 and the second switch block SB2 of the strain gauge circuit Y include switches (switches SW12, SW21, SW22) for connecting one ends of two scanning lines 70 adjacent to each other in the column direction (V direction). Including. Therefore, the scanning lines 70 can be connected in series with a simple structure.
  • the second reference wirings ref_X1 and ref_X2 correspond to the length of the second predetermined number of signal lines 80 connected in series by the first switch block SBX1 and the second switch block SB2 of the strain gauge circuit X.
  • Has a length to The second circuit CA includes second reference wirings ref_X1 and ref_X2. Therefore, it is possible to detect strain and pressing force with higher accuracy using the circuit configuration that functions as a Wheatstone bridge.
  • first switch block SBX1 and the second switch block SB2 of the strain gauge circuit X include switches (switches SW12, SW21, SW22) for connecting one ends of two signal lines 80 adjacent to each other in the row direction (H direction). Including. Therefore, the signal line 80 can be connected in series with a simple configuration.
  • the touch detection device 30 that detects a touch operation on the display surface SA is provided, and the detection circuit 50 includes the first circuit CB including the strain gauge circuit Y corresponding to the touch detection position AP and the strain gauge corresponding to the touch detection position AP.
  • the pressing force applied to the display panel PA is detected based on the potential detected by passing a current through at least one of the second circuits CA including the circuit X. Therefore, the strain and the pressing force that can occur around the touch detection position AP can be detected more reliably. Note that the description with reference to FIG.
  • each touch detection position AP exemplifies a case where the touch detection position AP is one place, but when the touch detection position AP exists in a plurality of places in the display area OA, each touch detection position AP
  • the first circuit CB and the second circuit CA may be set individually. Therefore, the strain and the pressing force of the entire display panel PA can be detected in more detail.
  • the detection circuit 50 supplies a current to a first circuit CB including two sets of strain gauge circuits Y corresponding to the touch detection position AP and a second circuit CA including two sets of strain gauge circuits X corresponding to the touch detection position AP.
  • the pressing force applied to the display panel PA is detected based on the electric potential detected by flowing the current. Therefore, the strain and the pressing force that can occur around the touch detection position AP can be detected more reliably.
  • the touch detection device 30 of the embodiment performs touch detection by a so-called mutual capacitance method, but the touch detection method is not limited to this.
  • a so-called self-capacitance method in which touch detection is performed based on a change in self-capacitance of the touch detection electrode TDL due to a touch operation may be adopted.
  • the touch detection device 30 can be omitted.
  • the touch detection period P2 is omitted, and the display period P1 and the pressing force detection period P3 are alternately performed.
  • two strain gauge circuits X and two strain gauge circuits Y are provided.
  • the two strain gauge circuits X each include the scan lines 70 that are half or less of the total number of the scan lines 70.
  • the two strain gauge circuits Y each include the signal lines 80 that are half or less of the total number of the signal lines 80.
  • the display panel PA is a transmissive liquid crystal display panel
  • the present invention is not limited to this.
  • a transflective or reflective liquid crystal display panel a display panel using organic electroluminescence (EL), other self-luminous display panel, or an electrophoretic element is included.
  • Any flat panel type image display device such as an electronic paper type display panel can be used. Needless to say, the present invention can be applied to medium to small size to large size without any particular limitation.
  • only one of the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y may be provided. That is, the other of the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y may be omitted. In that case, only one of the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y is connected to the detection circuit 50 in the pressing force detection period P3.
  • FIG. 20 is an equivalent circuit diagram showing a configuration example of the pressing force detection unit.
  • the first pressing force sensor 141 and the second pressing force sensor 142 are connected in series between the positive power supply potential VDD and the ground potential GND, The mode in which the midpoint voltage VOUT is output to the detection circuit 43 is illustrated.
  • the detection circuit 43 detects the pressing force applied to the display area OA based on the midpoint voltage VOUT between the first pressing force sensor 141 and the second pressing force sensor 142. ..
  • the semiconductor resistance element 411 of the first pressing force sensor 141 can be regarded as a variable resistance whose resistance value changes according to the pressing force applied to the display area 11a. ..
  • the first pressing force sensor 141 is, for example, one of the strain gauge circuit X and the strain gauge circuit Y.
  • the second pressing force sensor 142 is the second reference wiring ref_X1 and ref_X2 when the first pressing force sensor 141 is the strain gauge circuit X.
  • the second pressing force sensor 142 is the first reference wiring ref_Y1 and ref_Y2 when the first pressing force sensor 141 is the strain gauge circuit Y.
  • the positive power supply potential VDD, the ground potential GND, and the midpoint voltage VOUT are either inside the detection circuit 50 or connected under the control of the detection circuit 50.
  • Modification 2 For example, assuming that a pressing force is applied at the position of the strain gauge circuit Y3, the strains of the strain gauge circuit Y1 and the strain gauge circuit Y3 should be different. Therefore, if a constant current is applied to the strain gauge circuit Y1 and the strain gauge circuit Y3 under this assumption, the potential difference between the strain gauge circuit Y1 and the strain gauge circuit Y3 should be different.
  • the potential difference here refers to the potential difference between the potential (Va(Y)) on the other end side of the first reference wiring ref_Y1 and the potential (Vb(Y)) on the one end side of the first reference wiring ref_Y2.
  • the position of the pressing force can be detected by such a difference in the potential difference. Further, the pressing force can be measured by the reference data that associates the potential difference with the magnitude of the pressing force that causes the potential difference.
  • the reference data is held in the detection circuit 50, for example, and is referred to by the calculation in the detection circuit 50.
  • the description of the present invention can be as follows. (1) A plurality of scanning lines extending in the row direction and arranged in the column direction, a plurality of signal lines extending in the column direction and arranged in the row direction, and electrically connected to the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines. A plurality of pixels to be connected, the plurality of scanning lines, the plurality of signal lines, and a display area in which the plurality of pixels are provided, and a first predetermined number of scanning of two or more of the plurality of scanning lines.
  • a first switching unit that opens and closes a connection path that connects the lines in series
  • a second switching unit that opens and closes a connection path that connects a second predetermined number of two or more signal lines of the plurality of signal lines in series
  • a first circuit including at least one of the first switching unit and the first predetermined number of scanning lines connected in series by the first switching unit, and the second predetermined number of signals connected in series by the second switching unit.
  • a detection circuit that detects a pressing force applied to the display area based on a potential detected by applying a current to at least one of the second circuits including a line.
  • the display device which has a length and in which the first circuit includes the first reference wiring.
  • the first switching unit includes a switch that connects one ends of two scanning lines adjacent to each other in the column direction.
  • the first reference wiring is arranged in a frame area around the display area.
  • the second switching unit and the second reference wiring are provided, and the second reference wiring has the same length as a series of the second predetermined number of signal lines connected in series by the second switching unit.
  • the display device according to any one of (1) to (4), which has a length and in which the second circuit includes the second reference wiring.
  • the display device wherein the second switching unit includes a switch that connects one ends of two signal lines adjacent to each other in the row direction.
  • the second reference wiring is arranged in a frame area around the display area.
  • a touch detection unit that detects a touch operation in the display area is provided, and the detection circuit detects a pressing force with respect to a position where the touch operation is detected.
  • a first switching unit that opens and closes a connection path that connects the lines in series, and a second switching unit that opens and closes a connection path that connects a second predetermined number of two or more signal lines of the plurality of signal lines in series At least one of the first reference line electrically connected to one end of the series of the first predetermined number of scanning lines connected in series, and the series of the second series connected in series.
  • At least one of the second reference wirings electrically connected to one end of the predetermined number of signal lines, the scanning line and the first reference wiring, and at least one of the signal line and the second reference wiring are electrically connected.
  • a detection circuit connected to the first reference line, the first reference line having the same length as the length of the first predetermined number of scan lines connected in series, and The second reference wiring has the same length as the length of the second predetermined number of signal lines connected in series.
  • the display device according to any one of (9) to (11), including a touch detection unit that detects a touch operation in the display area.
  • a touch detection unit that detects a touch operation in the display area.
  • the display device according to any one of (9) to (12), wherein at least one of the first reference wiring and the second reference wiring is arranged in a frame area around the display area.

Abstract

表示装置は、行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、複数の走査線と複数の信号線に電気的に接続される複数の画素と、複数の走査線、複数の信号線、及び複数の画素が設けられた表示領域と、複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部、及び、複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、第1切替部によって直列に接続された第1の所定数の走査線を含む第1回路及び第2切替部によって直列に接続された第2の所定数の信号線を含む第2回路の少なくとも一方に電流を流すことで検出された電位に基づいて表示領域に加わる押力を検出する検出回路とを備える。

Description

表示装置
 本発明は、表示装置に関する。
 画素が設けられたパネルに圧電センサを重畳配置して表示装置に加わる押力を検知する構成が知られている(例えば特許文献1)。
特開2015-212708号公報
 しかしながら、圧電センサのような押力検知専用の構成を別途重ねることなくパネルに加わる押力を検知可能な表示装置が求められていた。
 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、押力検知専用の構成を別途重ねることなくパネルに加わる押力を検知可能な表示装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様による表示装置は、行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、前記走査線に供給される駆動信号と前記信号線に供給される画素信号に基づいて駆動される画素と、前記複数の走査線及び前記複数の信号線が設けられたパネルと、前記複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部又は前記複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、前記第1切替部によって直列に接続された前記第1の所定数の走査線を含む第1回路及び前記第2切替部によって直列に接続された前記第2の所定数の信号線を含む第2回路の少なくとも一方に電流を流すことで検出された電位に基づいて前記パネルに加わる押力を検出する検出回路と、を備える。
図1は、実施形態の表示装置の主要構成を示す平面図である。 図2は、図1のA-A断面図である。 図3は、タッチ検出に係る主要構成を示すブロック図である。 図4は、静電容量型タッチ検出方式の説明図である。 図5は、タッチ駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図6は、タッチ検出機能を実装したモジュールの一例を示す図である。 図7は、実施形態の表示パネルの概略断面構造を表す断面図である。 図8は、実施形態でタッチ検出に用いられる駆動電極及びタッチ検出電極の関係を表す斜視図である。 図9は、実施形態における画素の配列を表す回路図である。 図10は、回路層に設けられている構成及び当該構成と接続される回路を示す概略平面図である。 図11は、回路層の積層構造を示す模式的な断面図である。 図12は、ひずみゲージ回路の構成を示す概略的な回路図である。 図13は、図12に示す走査線が走査信号を伝送する場合の接続状態を示す概略的な回路図である。 図14は、ひずみゲージ回路の構成を示す概略的な回路図である。 図15は、1フレーム期間内に表示期間、タッチ検出期間及び押力検出期間が含まれる表示装置の動作制御における信号の関係を模式的に示すタイミングチャートである。 図16は、タッチ検出期間中に検出されたタッチ検出位置と、押力検出期間中に検出回路と接続されるひずみゲージ回路との関係を示す模式図である。 図17は、図16に示すひずみゲージ回路と、第2基準配線とを用いて構成される第2回路を示す図である。 図18は、図16に示すひずみゲージ回路と、第1基準配線を用いて構成される第1回路を示す図である。 図19は、表示装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図20は、変形例1に係る押力検出部の第1構成例を示す等価回路図である。
 以下に、実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。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。
 図1は、実施形態の表示装置1の主要構成を示す平面図である。図2は、図1のA-A断面図である。表示装置1は、表示領域OA内に画像を表示する。表示領域OAの周囲には、画像が表示されない額縁PFが設けられている。
 以下、表示領域OA内にマトリクス状に配置される画素Pix(図9参照)の並び方向のうち、一方向をH方向(行方向)とし、他方向をV方向(列方向)とする。また、H方向及びV方向に直交する方向をZ方向(積層方向)とする。なお、実施形態で参照する各図のH方向、V方向、Z方向の比率は実際の表示装置1の寸法を示すものでない。表示装置1のH方向、V方向、Z方向の比率は、適宜変更可能である。
 表示装置1は、表示パネルPAを備える。表示パネルPAは、第1基板2と第2基板3とを備える。表示パネルPAの表示面側には、偏光板35が取付けられている。表示パネルPAの背面側には、バックライトBLが配置されている。表示パネルPAとバックライトBLとの間には、エアギャップAGが設けられている。バックライトBLは、筐体FL内に配置されている。筐体FLの形状は、表示パネルPA側が開放された箱体状である。筐体FLは、枠体ME及びクッションCUを挟んで、表示パネルPAの背面側に取り付けられている。
 表示パネルPAは、背面側からバックライトBLに照明される。表示パネルPAは、第1基板2と第2基板3との間に封止された液晶層6に含まれる液晶LC(図9参照)の配向が制御されることで、表示内容が切り替わる所謂液晶表示デバイス20(後述)として機能する。
 液晶層6は、第1基板2と第2基板3とに挟まれ、側方をシール部材SEによって塞がれることで表示パネルPAに封止される。額縁PFは、第2基板3とシール部材SEとの間に配置されている。
 第1基板2は、ガラス基板21と、ガラス基板21に積層された回路層90及び絶縁層24を含む。また、第1基板2にはCOG19とフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)25が設けられている。COG19は、表示パネルPA及びバックライトBLの動作を制御する。FPC25は、外部の制御回路(例えば、後述する制御部11)から入力される信号をCOG19に伝送する。当該信号は、表示パネルPA及びバックライトBLの動作に関する各種の信号である。
 偏光板35の表示面側には、カバーガラスCGが配置されている。実施形態では、カバーガラスCGの露出面が表示面SAとして機能する。実施形態の表示パネルPAは、表示面SAに対するタッチ操作を検出するための構成を備える。当該構成について、図3から図8を参照して説明する。なお、図1等では、ヒトの指Fによってタッチ操作が行われる場合を模式的に示す。
 図3は、タッチ検出に係る主要構成を示すブロック図である。表示装置1は、表示パネルPAと、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出回路部40とを備えている。表示装置1は、表示パネルPAがタッチ検出機能を内蔵した表示デバイスである。表示パネルPAは、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス20と静電容量型のタッチ検出デバイス30とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、表示パネルPAは、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス20の上に、静電容量型のタッチ検出デバイス30を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。
 液晶表示デバイス20は、後述するように、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、1水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。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、駆動電極ドライバ14、及びタッチ検出回路部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように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PAの表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。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PAの、後述する各画素Pixに画素信号Vpixを供給する。駆動電極ドライバ14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PAの、後述する駆動電極VCOMに駆動信号Vcomを供給する。
 タッチ検出デバイス30は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Vdetを出力する。実施形態では、相互容量方式にてタッチ検出を行う。
 図4は、静電容量型タッチ検出方式の説明図である。図5は、タッチ駆動信号Vcomt及びタッチ検出信号Vdetの波形の一例を表す図である。図4の容量素子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を備えている。当該一対の電極は、例えば、後述する図8に示す駆動電極VCOMとタッチ検出電極TDLである。容量素子C1は、その一端が交流信号源(駆動信号源)Sに接続され、他端は電圧検出回路(タッチ検出部)DETに接続される。電圧検出回路DETは、例えば図3に示すアナログLPF(Low Pass Filter)部42に含まれる積分回路である。
 交流信号源Sから、一対の電極の一方(例えば、駆動電極VCOM)に所定の周波数(例えば数kHz~数百kHz程度)の交流矩形波Sgを印加すると、他方(例えば、タッチ検出電極TDL)に接続された電圧検出回路DETを介して、出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述するタッチ駆動信号Vcomtに相当するものである。
 表示領域OAに対して指F(図8参照)が接触(又は近接)していない状態(非接触状態)では、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図5に示すように、電圧検出回路DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(実線の波形V)に変換する。
 一方、表示領域OAに対して指Fが接触(又は近接)した状態(接触状態)では、指Fによって形成される静電容量がタッチ検出電極TDLと接している又は近傍にあることにより、一対の電極間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子C1の容量値よりも容量値の小さい容量素子C1’として作用する。そして、図4に示す等価回路でみると、容量素子C1’に電流Iが流れる。図5に示すように、電圧検出回路DETは、交流矩形波Sgに応じた電流Iの変動を電圧の変動(点線の波形V)に変換する。この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指Fなどの外部からの近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出回路DETは、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|を精度良く検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間RESETを設けた動作とすることがより好ましい。
 タッチ検出デバイス30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcom(後述するタッチ駆動信号Vcomt)に従って、1検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。
 タッチ検出デバイス30は、複数の後述するタッチ検出電極TDLから、電圧検出回路DETを介して、検出ブロックごとにタッチ検出信号Vdetを出力し、タッチ検出回路部40のA/D変換部43に供給するようになっている。タッチ検出電極TDLは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)で形成されている。
 タッチ検出回路部40は、制御部11から供給される制御信号と、表示パネルPAのタッチ検出デバイス30から供給されたタッチ検出信号Vdetに基づいて、タッチ検出デバイス30に対するタッチ(上述した接触状態)の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。このタッチ検出回路部40はアナログLPF(Low Pass Filter)部42と、A/D変換部43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とを備えている。
 アナログLPF部42は、タッチ検出デバイス30から供給されたタッチ検出信号Vdetを入力とし、タッチ検出信号Vdetに含まれる高い周波数成分(ノイズ成分)を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタである。アナログLPF部42の入力端子のそれぞれと接地との間には、直流電位(0V)を与えるための抵抗Rが接続されている。なお、この抵抗Rに代えて、例えばスイッチを設け、所定の時間にこのスイッチをオン状態にすることにより直流電位(0V)を与えるようにしてもよい。
 A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomtに同期したタイミングで、アナログLPF部42から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。
 信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に含まれる、タッチ駆動信号Vcomtをサンプリングした周波数以外の周波数成分(ノイズ成分)を低減するデジタルフィルタを備えている。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス30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、指Fによる差分の電圧のみ取り出す処理を行う。この指Fによる差分の電圧は、上述した波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|である。信号処理部44は、1検出ブロック当たりの絶対値|ΔV|を平均化する演算を行い、絶対値|ΔV|の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部44は、ノイズによる影響を低減できる。信号処理部44は、検出した指Fによる差分の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧以上であれば、外部から近接する外部近接物体の接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出回路部40はタッチ検出が可能となる。
 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。検出タイミング制御部46は、A/D変換部43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。座標抽出部45は、タッチパネル座標を信号出力Voutとして出力する。
 図6は、タッチ検出機能を実装したモジュールの一例を示す図である。図6に示すように、表示装置1は、モジュールへ実装するにあたり、ガラス基板21上に上述した駆動電極ドライバ14を形成してもよい。
 図6に示すように、表示装置1は、表示パネルPAと、駆動電極ドライバ14と、COG(Chip On Glass)19とを有している。この表示パネルPAは、駆動電極VCOMと、駆動電極VCOMと立体交差するように形成されたタッチ検出電極TDLとを模式的に示している。タッチ検出電極TDLの出力は、FPC等を含む端子部Tを介してタッチ検出回路部40(図3参照)と接続されている。駆動電極ドライバ14は、ガラス基板21に形成されている。COG19は、ガラス基板21に実装されたチップであり、図2に示した制御部11、ゲートドライバ12、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。なお、COG19は、さらに駆動電極ドライバ14を内蔵してもよい。
 図7は、実施形態の表示パネルPAの概略断面構造を表す断面図である。表示パネルPAは、上述のように、第1基板2と、第2基板3と、液晶層6とを備えている。第1基板2は、上述のガラス基板21、絶縁層24及び回路層90と、絶縁層24上にマトリックス状に配置された複数の画素電極22とを有する。第2基板3は、ガラス基板31と、ガラス基板31の一方の面に形成されたカラーフィルタ32と、絶縁層24の下層側に形成された複数の駆動電極VCOMとを含む。駆動電極VCOMは、ガラス基板31の反対側に形成されている。ガラス基板31の他方の面には、タッチ検出デバイス30の検出電極であるタッチ検出電極TDLが形成されている。さらに、このタッチ検出電極TDLの上には、上述の偏光板35が配置されている。
 カラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタを周期的に配列して、上述した図10に示す各画素PixにR、G、Bの3色が1組として対応付けられている。カラーフィルタ32は、Z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の色は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の組み合わせに限られるものでなく、他の色の組み合わせであってもよい。例えば、白(W)を含んでいてもよい。また、カラーフィルタは、無くてもよく、この場合白色となる。あるいは、カラーフィルタに光透過性の樹脂を用いて白色としてもよい。
 実施形態の駆動電極VCOMは、液晶表示デバイス20の共通駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス30の駆動電極としても機能する。本実施形態では、一つの駆動電極VCOMが一つの画素電極22(一行を構成する画素電極22)に対応するように配置されている。実施形態の駆動電極VCOMは、Z方向において、画素電極22と対向する。駆動電極VCOMは、図示しない導電性を有するコンタクト導電柱を介して、駆動電極ドライバ14から駆動電極VCOMに駆動信号Vcomが印加されるようになっている。
 液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、横電界を用いるFFS(Fringe Field Switching:フリンジフィールドスイッチング)を含むIPS(In Plane Switching:インプレーンスイッチング)、縦電界を用いるTN(Twisted Nematic:ツイステッドネマティック)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折)等の各種モードの液晶LCが用いられる。本実施形態では、FFSモードの液晶LCの例を示す。
 なお、液晶層6と第1基板2との間、及び液晶層6と第2基板3との間には、それぞれ配向膜が配置され、また、第1基板2の下面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
 図8は、実施形態でタッチ検出に用いられる駆動電極VCOM及びタッチ検出電極TDLの関係を表す斜視図である。実施形態のタッチ検出デバイス30は、第2基板3に設けられた、駆動電極VCOM及びタッチ検出電極TDLにより構成されている。なお、駆動電極VCOMは、第1基板2に設けられていてもよい。その場合、駆動電極VCOMは、例えば画素電極22の背面側に画素電極22及び回路層90と絶縁されて積層される。
 複数の駆動電極VCOMは、各々がH方向に延出し、複数のストライプ状の電極パターンを形成している。タッチ検出動作を行う際は、各駆動電極VCOMに駆動電極ドライバ14によって駆動信号Vcomが順次供給され、時分割的に線順次走査駆動が行われるようになっている。複数のタッチ検出電極TDLは、各々がV方向に延出し、ストライプ状の電極パターンを形成している。タッチ検出電極TDLは、Z方向において、駆動電極VCOMと対向している。タッチ検出電極TDLの各電極パターンは、タッチ検出回路部40のアナログLPF部42の入力にそれぞれ接続されている。駆動電極VCOMとタッチ検出電極TDLにより互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせる。
 タッチ検出デバイス30では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14が駆動電極ブロックとして時分割的に線順次走査するように駆動することにより、駆動電極VCOMの1検出ブロックが順次選択される。また、タッチ検出デバイス30では、タッチ検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力することにより、1検出ブロックのタッチ検出が行われる。駆動電極VCOMとタッチ検出電極TDLとが交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出デバイス30のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、表示領域OA内のける外部近接物体(例えば、指F)の接触または近接が生じた位置の検出が可能となっている。
 次に、表示に関する主要構成について、図9を参照して説明する。図9は、実施形態における画素Pixの配列を表す回路図である。回路層90には、図9に示す各画素Pixを駆動するための走査信号Vscanを伝送可能に設けられた走査線70(ゲート線70ともいう)、各画素電極22に画素信号Vpixを伝送可能に設けられた信号線80等の配線が形成されている。図9に示す液晶表示デバイス20は、マトリックス状に配列した複数の画素Pixを有している。画素Pixは、TFT(Thin Film Transistor)素子Tr及び液晶LCを備えている。TFT素子Trは、薄膜トランジスタにより構成される(図11参照)。液晶LCは、TFT素子Trのソース又はドレインに接続される画素電極22と、駆動電極VCOMとの間の電界で駆動される。
 画素Pixは、走査線70により、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の画素Pixと互いに接続されている。走査線70には、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、画素Pixは、信号線80により、液晶表示デバイス20の同じ列に属する他の画素Pixと互いに接続されている。信号線80には、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。さらに、画素Pixは、駆動電極VCOMにより、液晶表示デバイス20の同じ行に属する他の画素Pixと互いに接続されている。駆動電極VCOMは、駆動電極ドライバ14と接続され、駆動電極ドライバ14より駆動信号Vcomが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の画素Pixが一本の駆動電極VCOMを共有するようになっている。
 図3に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図9に示す走査線70を介して、画素PixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、液晶表示デバイス20にマトリックス状に形成されている画素Pixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。図3に示すソースドライバ13は、画素信号Vpixを、図9に示す信号線80を介して、ゲートドライバ12により順次選択される1水平ラインを構成する各画素Pixにそれぞれ供給する。そして、これらの画素Pixでは、供給される画素信号Vpixに応じて、1水平ラインの表示が行われるようになっている。図3に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomを印加し、図9に示す所定の本数の駆動電極VCOMからなるブロックごとに駆動電極VCOMを駆動する。
 上述したように、液晶表示デバイス20は、ゲートドライバ12が走査線70を時分割的に線順次走査するように駆動することにより、1水平ラインが順次選択される。また、液晶表示デバイス20は、1水平ラインに属する画素Pixに対して、ソースドライバ13が画素信号Vpixを供給することにより、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、駆動電極ドライバ14は、その1水平ラインに対応する駆動電極VCOMを含むブロックに対して駆動信号Vcomを印加するようになっている。
 さらに、表示パネルPAは、カバーガラスCGに対するタッチ操作により加えられる押力を検出するための構成を備える。当該構成について、図10から図19を参照して説明する。
 図10は、回路層90に設けられている構成及び当該構成と接続される回路を示す概略平面図である。回路層90には、走査線70と信号線80とが平面視で交差するよう配置されている。走査線70と信号線80とは絶縁されている(図11参照)。
 図11は、回路層90の積層構造を示す模式的な断面図である。絶縁層58aは、基板21の上に設けられている。絶縁層58aの上には半導体層61が設けられている。半導体層61の上には、絶縁層58bを介してゲート電極64(ゲート線GCL)が設けられている。ゲート電極64(ゲート線GCL)の上には、絶縁層58cを介してドレイン電極63及びソース電極62(信号線SGL)が設けられる。ドレイン電極63及びソース電極62(信号線SGL)の上には、絶縁層58d及び絶縁層58eを介して駆動電極VCOMが設けられる。駆動電極VCOMの上には、絶縁層24を介して画素電極22が設けられる。画素電極22の上には配向膜34が設けられる。また、配向膜33は、液晶層6を挟んで配向膜34と対向する。なお、絶縁層58d上には、後述する配線44,45,46,47,48が設けられる。
 画素電極22は、コンタクトホールH11を介して画素トランジスタTrのドレイン電極63と接続されている。半導体層61は、コンタクトホールH12を介してドレイン電極63に接続される。半導体層61は、平面視でゲート電極64と交差する。ゲート電極64はゲート線GCLに接続され、ゲート線GCLの一辺から突出して設けられている。半導体層61は、ソース電極62と重畳する位置まで延びて、コンタクトホールH13を介してソース電極62と電気的に接続される。ソース電極62は、信号線SGLに接続され、信号線SGLの一辺から突出している。
 半導体層61の材料としては、ポリシリコンや酸化物半導体などの公知の材料を用いることができる。例えばTAOS(Transparent Amorphous Oxide Semiconductor、透明アモルファス酸化物半導体)を用いることで、映像表示用の電圧を長時間保持する能力(保持率)が良く、表示品位を向上させることができる。
 絶縁層24,58a,58b,58c,58d,58eの材料としては、公知の絶縁材料を用いることができる。例えば、絶縁層58bの材料としては、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を用いることができる。また、例えば、絶縁層58cの材料としては、シリコン酸化膜(SiO)を用いることができる。
 半導体層61において、ゲート電極64と重畳する部分にチャネル部(図示しない)が設けられている。遮光層65は、チャネル部と重なる位置に設けられ、チャネル部よりも大きい面積を有していることが好ましい。遮光層65を設けているので、例えばバックライトから半導体層61に入射する光が遮光される。
 ゲート電極64は、走査線70として機能する。ソース電極62又はドレイン電極63の一方(例えば、ソース電極62)は、信号線80として機能し、他方は、画素電極22と接続される。画素電極22は、複数の帯状電極22aと、連結部22bとを有する。帯状電極22aは、信号線SGLに沿って設けられ、ゲート線GCLに沿った方向に複数配列されている。連結部22bは、帯状電極22aの端部同士を連結する。
 走査線70に走査信号Vscanが印加されることで、信号線80に出力された画素信号Vpixに応じた電圧が半導体層61を介して画素電極22に印加される。これによって、画素Pixの液晶LCが制御される。
 図10に示すように、走査線70は、H方向に延出する。回路層90には、複数の走査線70がV方向に並ぶ。信号線80は、V方向に延出する。回路層90には、複数の信号線80がH方向に並ぶ。
 V方向に連続して並ぶ第1の所定数の走査線70の一端側には、第1スイッチブロックSBY1が設けられている。また、第1の所定数の走査線70の他端側には、第2スイッチブロックSBY2が設けられている。第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2は、当該第1の所定数の走査線70毎に個別に設けられる。当該第1の所定数の走査線70は、第1スイッチブロックSBY1を介してゲートドライバ12及び検出回路50と接続される。当該第1の所定数の走査線70と、1つの第1スイッチブロックSBY1と、1つの第2スイッチブロックSB2は、ひずみゲージ回路Yを構成する。
 図12は、ひずみゲージ回路Yの構成を示す概略的な回路図である。図12は押力検出期間P3(後述)中の走査線70の接続状態を示している。図12では、第1の所定数(例えば4)の走査線70を区別する目的で、符号701,702,703,704を付している。V方向に沿って走査線701、走査線702、走査線703、走査線704の順に並んでいるものとする。図10、図12及び後述する図13を参照した説明では、第1の所定数が4である場合を例としているが、第1の所定数は2以上の整数であればよい。
 第1スイッチブロックSBY1は、スイッチSW11、スイッチSW12、スイッチSW13、スイッチSW14、スイッチSW15、スイッチSW16及びスイッチSW17を含む。各スイッチSWは、例えば薄膜トランジスタであり、後述する切り替え回路60により、開閉が制御される。さらに、各スイッチSWはTFT素子Trと同じ構成を有する薄膜トランジスタであってもよい。
 スイッチSW11は、走査線701の一端側と検出回路50との間の接続を開閉する。スイッチSW11と検出回路50とは、接続線76を介して接続される。スイッチSW12は、走査線702の一端側と走査線703の一端側との間の接続を開閉する。スイッチSW13は、走査線704の一端側と検出回路50との間の接続を開閉する。スイッチSW11と検出回路50とは、接続線76を介して接続される。
 スイッチSW14は、走査線701の一端側とゲートドライバ12との間の接続を開閉する。スイッチSW14とゲートドライバ12とは、接続線751を介して接続される。スイッチSW15は、走査線702の一端側とゲートドライバ12との間の接続を開閉する。スイッチSW15とゲートドライバ12とは、接続線752を介して接続される。スイッチSW16は、走査線703の一端側とゲートドライバ12との間の接続を開閉する。スイッチSW16とゲートドライバ12とは、接続線753を介して接続される。スイッチSW17は、走査線704の一端側とゲートドライバ12との間の接続を開閉する。スイッチSW17とゲートドライバ12とは、接続線754を介して接続される。接続線751,752,753,754を区別しない場合、接続線75と記載する(図10参照)。
 第2スイッチブロックSB2は、スイッチSW21及びスイッチSW22を含む。スイッチSW21は、走査線701の他端側と走査線702の他端側との間の接続を開閉する。スイッチSW22は、走査線703の他端側と走査線704の他端側との間の接続を開閉する。
 第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの開閉は、切替回路60によって制御される。ひずみゲージ回路Yが検出回路50に接続される場合、図12に示すように、スイッチSW11,SW12,SW13,SW21,SW22が接続状態になり、スイッチSW14,SW15,SW16,SW17が非接続状態になる。
 スイッチSW12,SW21,SW22が接続状態になることで、走査線701と走査線702と走査線703と走査線704とが一続きになる。また、スイッチSW11が接続状態になることで、走査線701と検出回路50とが接続される。また、スイッチSW13が接続状態になることで、走査線704と検出回路50とが接続される。このように、ひずみゲージ回路Yは、検出回路50と接続可能に設けられている。また、ひずみゲージ回路Yが検出回路50と接続される場合、スイッチSW14,SW15,SW16,SW17が非接続状態になることで、走査線701,702,703,704とゲートドライバ12とが非接続状態になる。
 図13は、図12に示す走査線70が走査信号Vscanを伝送する場合の接続状態を示す概略的な回路図である。走査線70は表示期間P1(後述)中に、図13に示す接続状態となる。ひずみゲージ回路Yがゲートドライバ12に接続される場合、図13に示すように、スイッチSW11,SW12,SW13,SW21,SW22が非接続状態になり、スイッチSW14,SW15,SW16,SW17が接続状態になる。
 スイッチSW21,SW12,SW22が非接続状態になることで、走査線701,702,703,704は個別の走査線70として電気的に独立する。また、スイッチSW11が非接続状態になることで、走査線701と検出回路50とが非接続状態になる。また、スイッチSW13が非接続状態になることで、走査線704と検出回路50とが非接続状態になる。また、スイッチSW14,SW15,SW16,SW17が接続状態になることで、走査線701,702,703,704は個別にゲートドライバ12と接続される。
 図12及び図13を参照して説明したように、ひずみゲージ回路Yは、第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの開閉によって、走査線701と走査線702と走査線703と走査線704とが一続きになった状態で検出回路50と接続される第1状態D1(図12)と、走査線701,702,703,704が個別にゲートドライバ12と接続される第2状態D2(図13)とを切替可能に設けられている。
 図10に示すように、第1基板2は、V方向に沿って並ぶ複数のひずみゲージ回路Yを有する。図10及び後述する図16では、V方向の位置が異なるひずみゲージ回路Yを区別する目的で、符号Y1,Y2,Y3,…,Ymを付している。ひずみゲージ回路Y1,Y2,Y3,…,Ymはそれぞれ、図12及び図13を参照して説明したひずみゲージ回路Yである。図10に示すひずみゲージ回路Yの数はm(mは、4以上の整数)であるが、ひずみゲージ回路Yの数は1以上の整数であればよい。すなわち、ひずみゲージ回路Yは1つであってもよいし、複数であってもよい。
 また、図10に示すように、回路層90には、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2が設けられている。第1基準配線ref_Y1,ref_Y2は、第1状態D1である場合のひずみゲージ回路Yの電気抵抗値の基準になる配線である。具体的には、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2はそれぞれ、例えばV方向に並ぶ第1の所定数の配線パターンを含む。第1基準配線ref_Y1,ref_Y2が含む第1の所定数の当該配線パターンはそれぞれ、走査線70と同じ材料、同じ太さ、及び長さが好ましい。本実施形態では、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2は走査線70と同層、すなわち同じ材料及び同じ工程で形成される。当該配線パターンは、第1状態D1のひずみゲージ回路Yと同様、一続きになっている。ただし、当該配線パターンは、スイッチを介さず物理的に連続している。第1基準配線ref_Y1,ref_Y2の一続きの配線パターンの両端は、それぞれ接続線78,79を介して検出回路50と接続される。
 なお、スイッチSW12の数及び第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの数は、第1の所定数に応じる。例えば、第1の所定数が6の場合、第1スイッチブロックSBY1が含むスイッチSW12と同様の機能のスイッチの数は2になる。また、この場合、第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの数が3になる。一方、第1の所定数が2の場合、スイッチSW12は省略される。また、この場合、第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの数が1になる。
 また、検出回路50及び切替回路60は、COG19に統合されていてもよいし、COG19と別個の回路として設けられてもよい。また、検出回路50及び切替回路60は、第1基板2に設けられてもよいし、FPC25に設けられてもよい。第1基板2に設けられる場合の検出回路50及び切替回路60は、平面視で額縁PFと重なる領域に配置される。
 図14は、ひずみゲージ回路Xの構成を示す概略的な回路図である。図11、図12及び図13を参照して走査線70を用いたひずみゲージ回路Yについて上述したが、図11及び図14に示すように、信号線80も同様にひずみゲージ回路Xを構成する。H方向に連続して並ぶ第2の所定数の信号線80の一端側には、第1スイッチブロックSBX1が設けられている。また、第2の所定数の信号線80の他端側には、第2スイッチブロックSBX2が設けられている。第1スイッチブロックSBX1及び第2スイッチブロックSB2は、当該第2の所定数の信号線80毎に個別に設けられる。当該第2の所定数の信号線80は、第1スイッチブロックSBX1を介してセレクタSL及び検出回路50と接続される。当該第2の所定数の信号線80と、1つの第1スイッチブロックSBX1と、1つの第2スイッチブロックSB2は、ひずみゲージ回路Xを構成する。
 なお、セレクタSLは、ソースドライバ13と信号線80との間に介在する回路である。セレクタSLは、ソースドライバ13から出力される画素信号Vpixが対応する画素Pixのカラム(列)の信号線80に伝送されるようソースドライバ13と信号線80との接続関係を切り替える。なお、セレクタSLはソースドライバ13の中に設けられていてもよい。
 図10を参照した説明では、第2の所定数が4である場合を例としているが、第2の所定数は、第1の所定数と同様、2以上の整数であればよい。
 ひずみゲージ回路Xは、ひずみゲージ回路Yと同様、第1状態D1と第2状態D2とを切替可能に設けられている。図12及び図13を参照した説明におけるひずみゲージ回路Y、第1の所定数、V方向、走査線70、接続線75、接続線76、接続線77、ゲートドライバ12及び走査信号Vscanを、それぞれ、ひずみゲージ回路X、第2の所定数、H方向、信号線80、接続線85、接続線86、接続線87、セレクタSL及び画素信号Vpixと読み替えることで、ひずみゲージ回路Xの構成が説明される(図14参照)。
 図10に示すように、第1基板2は、H方向に沿って並ぶ複数のひずみゲージ回路Xを有する。図10及び後述する図16では、H方向の位置が異なるひずみゲージ回路Xを区別する目的で、符号X1,X2,X3,…,Xnを付している。ひずみゲージ回路X1,X2,X3,…,Xnはそれぞれ、上述のひずみゲージ回路Xである。図10に示すひずみゲージ回路Xの数はn(nは、4以上の整数)であるが、ひずみゲージ回路Xの数は1以上の整数であればよい。すなわち、ひずみゲージ回路Xは1つであってもよいし、複数であってもよい。
 なお、図10に示すひずみゲージ回路X3,Xnから延出する接続線86及び接続線87は一部の図示が省略されているが、実際にはひずみゲージ回路X1と同様、検出回路50に接続される。
 また、図10に示すように、回路層90には、第2基準配線ref_X1,ref_X2が設けられている。第2基準配線ref_X1,ref_X2は、第1状態D1である場合のひずみゲージ回路Xの電気抵抗値の基準になる配線である。具体的には、第2基準配線ref_X1,ref_X2はそれぞれ、例えばV方向に並ぶ第2の所定数の配線パターンを含む。第2基準配線ref_X1,ref_X2が含む第2の所定数の当該配線パターンはそれぞれ、信号線80と同じ材料、同じ太さ、及び長さであることが好ましい。本実施形態では、第2基準配線ref_X1,ref_X2は信号線80と同層、すなわち同じ材料及び同じ工程で形成される。当該配線パターンは、第1状態D1のひずみゲージ回路Xと同様、一続きになっている。ただし、当該配線パターンは、スイッチを介さず物理的に連続している。第2基準配線ref_X1,ref_X2の一続きの配線パターンの両端は、それぞれ接続線88,89を介して検出回路50と接続される。
 第1基準配線ref_Y1,ref_Y2及び第2基準配線ref_X1,ref_X2は、平面視で額縁PFと重なる位置に配置される。
 また、接続線75、接続線76、接続線77、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2、接続線78及び接続線79は、例えば走査線70と同層に設けられるが、異なる層に設けられていてもよい。また、接続線85、接続線86、接続線87、接続線88、接続線89、第2基準配線ref_X1,ref_X2は、例えば信号線80と同層に設けられるが、異なる層に設けられていてもよい。
 図15は、1フレーム(F:Frame)期間内に表示期間P1、タッチ検出期間P2及び押力検出期間P3が含まれる表示装置1の動作制御における信号の関係を模式的に示すタイミングチャートである。なお、図15に示す表示期間P11は、押力検出期間P3の後に行われる次の1F期間内における表示期間P1である。
 図15に示すGate1,Gate2,Gate3は、それぞれ異なる走査線70に出力される走査信号Vscanの出力タイミングを示す。また、Sig1,Sig2,Sig3は、それぞれ異なる信号線80に出力される画素信号Vpixを示す。表示期間P1中には、走査信号Vscanに応じてONになったTFT素子Trを含む画素Pixに対して、そのタイミングに出力されている画素信号Vpixが供給される。これによって、各画素Pixにおける液晶の配向が更新又は維持される。すなわち、表示期間P1において各画素Pixの光の透過の度合いが更新又は維持されることで、表示領域OA内に表示される画像が更新又は維持される。
 なお、表示期間P1中のひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yは、第2状態D2である。また、表示期間P1中の駆動電極VCOMの電位は、表示のための電位(駆動電極VCOM)で保たれる。
 図15に示すVCOM1,VCOM2は、それぞれ異なる駆動電極VCOMに出力される交流矩形波Sgの出力タイミングを示す。また、Rxは、タッチ検出電極TDLから検出されるタッチ検出信号Vdetの検出タイミングを示す。タッチ検出期間P2中には、交流矩形波Sgに応じて駆動された駆動電極VCOMが設けられているV方向の位置でタッチ操作が行われているかどうかをタッチ検出信号Vdetに基づいて検出可能になる。すなわち、タッチ検出期間P2においてタッチ検出が行われる。
 図15に示すPselectは、タッチ検出期間P2中に検出されたタッチ操作の位置に対応するひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yと検出回路50とを接続するよう切替回路60を動作させる信号の出力タイミングを示す。実施形態では、押力検出期間P3中、タッチ操作の位置に対応する一部のひずみゲージ回路X及び一部のひずみゲージ回路Yが第1状態D1になって検出回路50と接続される。なお、押力検出期間P3中の駆動電極VCOMの電位は、走査線70及び信号線80のノイズ発生を抑制するためのシールド電位DCで保たれる。シールド電位DCは、例えば接地電位(グランド電位)である。
 図16は、タッチ検出期間P2中に検出されたタッチ検出位置APと、押力検出期間P3中に検出回路50と接続されるひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yとの関係を示す模式図である。実施形態では、表示領域OA内においてタッチ検出期間P2中に検出されたタッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Xと、タッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Yとが押力検出に用いられる。切替回路60は、当該2つのひずみゲージ回路Xと当該2つのひずみゲージ回路Yとを押力検出期間P3中に第1状態D1にするよう第1スイッチブロックSBX1,SBY1、第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチを切り替える。図16においてタッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Xは、ひずみゲージ回路X1とひずみゲージ回路X2である。また、図16においてタッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Yは、ひずみゲージ回路Y2とひずみゲージ回路Y3である。
 図17は、図16に示すひずみゲージ回路X1,X2と、第2基準配線ref_X1,ref_X2とを用いて構成される第2回路CAを示す図である。検出回路50は、タッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Xと、第2基準配線ref_X1,ref_X2とを接続してホイートストンブリッジとして機能する回路を形成する。具体的には、図17に示すように、ひずみゲージ回路X1の一端と、第2基準配線ref_X1の一端とが接続される。また、ひずみゲージ回路X1の他端と、第2基準配線ref_X2の一端とが接続される。また、ひずみゲージ回路X2の一端と、第2基準配線ref_X1の他端とが接続される。また、ひずみゲージ回路X2の他端と、第2基準配線ref_X2の他端とが接続される。検出回路50は、第2基準配線ref_X1の一端側を相対的な高電位(VH)とし、第2基準配線ref_X2の他端側を相対的な低電位(VL)とすることで、この回路に定電流を流す。検出回路50は、第2基準配線ref_X1の他端側の電位(Va(X))と第2基準配線ref_X2の一端側の電位(Vb(X))との電位差に基づいて、ひずみゲージ回路X1及びひずみゲージ回路X2に生じているひずみの度合いに対応する押力を検出する。換言すれば、検出回路50は、ひずみゲージ回路の抵抗値の差に基づいて押力を検出する。
 図18は、図16に示すひずみゲージ回路Y2,Y3と、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2とを用いて構成される第1回路CBを示す図である。検出回路50は、タッチ検出位置APにより近い位置にある2つのひずみゲージ回路Yと、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2とを接続してホイートストンブリッジとして機能する回路を形成する。具体的には、図18に示すように、ひずみゲージ回路Y2の一端と、第1基準配線ref_Y1の一端とが接続される。また、ひずみゲージ回路Y2の他端と、第1基準配線ref_Y2の一端とが接続される。また、ひずみゲージ回路Y3の一端と、第1基準配線ref_Y1の他端とが接続される。また、ひずみゲージ回路Y3の他端と、第1基準配線ref_Y2の他端とが接続される。検出回路50は、第1基準配線ref_Y1の一端側を相対的な高電位(VH)とし、第1基準配線ref_Y2の他端側を相対的な低電位(VL)とすることで、この回路に定電流を流す。検出回路50は、第1基準配線ref_Y1の他端側の電位(Va(Y))と第1基準配線ref_Y2の一端側の電位(Vb(Y))との電位差に基づいて、ひずみゲージ回路Y1及びひずみゲージ回路Y2に生じているひずみの度合いに対応する押力を検出する。
 タッチ操作に伴い、タッチ検出位置APからカバーガラスCG、偏光板35を介して表示パネルPAに押力が加えられると、タッチ検出位置APに対応するH方向の位置とV方向の位置との交差位置を中心として、第1基板2がひずむ。これに伴い、走査線70及び信号線80にもひずみが生じる。そこで、ひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yを用いてひずみを検出するための回路(ホイートストンブリッジ)として機能させることで、ひずみの度合いに対応する押力を検出することができる。
 ひずみゲージ回路X、ひずみゲージ回路Yに生じているひずみの度合いと、導出される押力との関係は任意である。例えば、検出回路50は、ホイートストンブリッジで生じた電位差からひずみゲージ回路X、ひずみゲージ回路Yに生じているひずみの度合いを検出し、ひずみの度合いと当該ひずみを生じさせる押力の大きさとを対応付ける参照データに基づいてひずみの度合いを押力に変換するようにしてもよい。また、検出回路50は、ホイートストンブリッジで生じる電位差と当該電位差が生じるひずみの原因となる押力の大きさとを直接対応付ける参照データに基づいて、電位差から押力の大きさを導出するようにしてもよい。いずれの場合であっても、参照データは、表示装置1に対して予め定められた押力を表示領域OA内の所定位置に加えた場合にひずみゲージ回路X、ひずみゲージ回路Yに生じるひずみの度合いによって生じる電位差の変化を事前に測定することで得られる。参照データは、検出回路50が保持していてもよいし、検出回路50から参照可能に設けられた他の記憶回路が保持していてもよい。
 なお、検出回路50は、タッチ操作及びタッチ操作に伴う押押力がない場合の基準となる電位差を示す情報を保持し、ホイートストンブリッジとして機能する回路(図17、図18参照)から得られた電位差と当該基準となる電位差との差異に基づいて「押力が加わっているか否か(ひずみが生じているかどうか)」を2値的に判定する構成であってもよい。
 実施形態では、図12に示すように、切替回路60に入力される信号出力Voutに基づいて、切替回路60がタッチ検出位置APを特定して当該タッチ検出位置APに対応するひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yの第1スイッチブロックSBX1,SBY1及び第2スイッチブロックSB2を制御する。そして、第1状態D1になったひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yが接続された場合に検出回路50が自動的に図17及び図18を参照して説明したホイートストンブリッジの回路接続を成立させて定電流を流し、電位差に基づいてひずみ(押力)を検出する仕組みである。ただし、タッチ検出に対応する押力検出制御の仕組みはこれに限られるものでない。例えば、タッチ検出位置APに対応するひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yを特定する専用の回路を設け、当該回路が検出回路50及び切替回路60の動作を制御するようにしてもよい。
 図19は、表示装置1の動作の流れを示すフローチャートである。まず、表示期間P1中に画素Pixに対する画素信号Vpixの書き込みが行われる(ステップS1)。次に、タッチ検出期間P2中にタッチ検出が行われる(ステップS2)。切替回路60は、信号出力Voutに基づいてタッチ操作が検出されたか判定する(ステップS3)。
 タッチ操作が検出された場合(ステップS3;Yes)、切替回路60は、タッチ検出位置APに応じた2つのひずみゲージ回路X及び2つのひずみゲージ回路Yを選択し、当該2つのひずみゲージ回路X及び2つのひずみゲージ回路Yの第1スイッチブロックSBX1,SBY1及び第2スイッチブロックSB2に含まれるスイッチの開閉を制御して第1状態D1にし、当該2つのひずみゲージ回路X及び2つのひずみゲージ回路Yを検出回路50に接続する(ステップS4)。検出回路50は、ステップS4で接続された2つのひずみゲージ回路Xと第2基準配線ref_X1,ref_X2とを含むホイートストンブリッジ及びステップS4で接続された2つのひずみゲージ回路Yと第1基準配線ref_Y1,ref_Y2とを含むホイートストンブリッジで検出された電位差に基づいて、当該2つのひずみゲージ回路X及び2つのひずみゲージ回路Yに生じているひずみに対応する押力を検出する(ステップS5)。
 ステップS5の処理後又はステップS3でタッチ操作が検出されなかった場合(ステップS3;No)、表示装置1の動作が終了していない限り(ステップS6;No)、再度ステップS1に移行する。表示装置1の動作が終了した場合(ステップS6;Yes)、表示装置1で行われる処理は終了する。
 以上説明したように、実施形態の表示装置1は、複数の走査線70と、複数の信号線80と、画素Pixと、表示パネルPAと、第1切替部及び第2切替部の少なくとも一方と、検出回路50と、を備える。複数の走査線70は、行方向(H方向)に延出して列方向(V方向)に並ぶ。複数の信号線80は、列方向(V方向)に延出して行方向(H方向)に並ぶ。画素Pixは、走査線70に供給される駆動信号Vcomと信号線80に供給される画素信号Vpixに基づいて駆動される。表示パネルPAには、複数の走査線70及び複数の信号線80が設けられている。第1切替部として機能するのは、ひずみゲージ回路Yにおいて、複数の走査線70のうち2以上の第1の所定数の走査線70を直列に接続する接続路を開閉する第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2である。第2切替部として機能するのは、ひずみゲージ回路Xにおいて、複数の信号線80のうち2以上の第2の所定数の信号線80を直列に接続する接続路を開閉する第1スイッチブロックSBX1及び第2スイッチブロックSB2である。検出回路50は、第1回路CB及び第2回路CAの少なくとも一方に電流(定電流)を流すことで検出された電位に基づいて表示パネルPAに加わる押力を検出する。第1回路CBは、ひずみゲージ回路Yの第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSBY2によって直列に接続された第1の所定数の走査線70を含む。第2回路CAは、ひずみゲージ回路Xの第1スイッチブロックSBX1及び第2スイッチブロックSBX2によって直列に接続された第2の所定数の信号線80を含む。
 従って、走査線70及び信号線80の少なくとも一方を利用してひずみゲージとして機能する回路を構成することができ、押力検知専用の構成を別途表示パネルPAに重ねることなく表示パネルPAに加わる押力を検知することができる。
 また、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2は、ひずみゲージ回路Yの第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2によって直列に接続された一続きの第1の所定数の走査線70の長さに対応する長さを有する。第1回路CBは、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2を含む。従って、ホイートストンブリッジとして機能する回路構成を利用したより高精度なひずみ及び押力の検出を行うことができる。
 また、ひずみゲージ回路Yの第1スイッチブロックSBY1及び第2スイッチブロックSB2は、列方向(V方向)に隣接する2つの走査線70の一端同士を接続するスイッチ(スイッチSW12,SW21,SW22)を含む。従って、簡易な構成で走査線70を直列に接続することができる。
 また、第2基準配線ref_X1,ref_X2は、ひずみゲージ回路Xの第1スイッチブロックSBX1及び第2スイッチブロックSB2によって直列に接続された一続きの第2の所定数の信号線80の長さに対応する長さを有する。第2回路CAは、第2基準配線ref_X1,ref_X2を含む。従って、ホイートストンブリッジとして機能する回路構成を利用したより高精度なひずみ及び押力の検出を行うことができる。
 また、ひずみゲージ回路Xの第1スイッチブロックSBX1及び第2スイッチブロックSB2は、行方向(H方向)に隣接する2つの信号線80の一端同士を接続するスイッチ(スイッチSW12,SW21,SW22)を含む。従って、簡易な構成で信号線80を直列に接続することができる。
 また、表示面SAに対するタッチ操作を検出するタッチ検出デバイス30を備え、検出回路50は、タッチ検出位置APに対応するひずみゲージ回路Yを含む第1回路CB及びタッチ検出位置APに対応するひずみゲージ回路Xを含む第2回路CAの少なくとも一方に電流を流すことで検出された電位に基づいて表示パネルPAに加わる押力を検出する。従って、タッチ検出位置APを中心に発生しうるひずみ及び押力をより確実に検出することができる。なお、図16を参照した説明では、タッチ検出位置APが1箇所である場合を例示しているが、タッチ検出位置APが表示領域OA内の複数個所に存在する場合、各タッチ検出位置APで個別に第1回路CB及び第2回路CAを設定してもよい。従って、表示パネルPA全体のひずみ及び押力をより詳細に検出することができる。
 また、検出回路50は、タッチ検出位置APに対応する2組のひずみゲージ回路Yを含む第1回路CB及びタッチ検出位置APに対応する2組のひずみゲージ回路Xを含む第2回路CAに電流を流すことで検出された電位に基づいて表示パネルPAに加わる押力を検出する。従って、タッチ検出位置APを中心に発生しうるひずみ及び押力をより確実に検出することができる。
 なお、実施形態のタッチ検出デバイス30は所謂相互静電容量方式でタッチ検出を行っているが、タッチ検出の方式はこれに限られるものでない。例えば、タッチ操作に伴うタッチ検出電極TDLの自己静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う所謂自己静電容量方式を採用してもよい。
 また、タッチ検出デバイス30は省略可能である。この場合、タッチ検出期間P2が省略され、表示期間P1と押力検出期間P3とが交互に実施される。また、この場合、ひずみゲージ回路X及びひずみゲージ回路Yはそれぞれ2つ設けられる。また、この場合、2つのひずみゲージ回路Xは、それぞれ走査線70の総数の半分以下の走査線70を含む。また、この場合、2つのひずみゲージ回路Yは、それぞれ信号線80の総数の半分以下の信号線80を含む。
 また、実施形態では、表示パネルPAが透過型の液晶表示パネルである場合を例示したが、これに限られるものでない。その他の表示パネルの適用例として、半透過型又は反射型の液晶表示パネル、有機エレクトロルミネセンス(EL:Electroluminescence)を利用した表示パネル、その他の自発光型表示パネル、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示パネル等、あらゆるフラットパネル型の画像表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
 また、ひずみゲージ回路X又はひずみゲージ回路Yの一方のみを備えていてもよい。すなわち、ひずみゲージ回路X又はひずみゲージ回路Yの他方は省略されてもよい。その場合、押力検出期間P3において検出回路50と接続されるのは、ひずみゲージ回路X又はひずみゲージ回路Yの一方のみとなる。
(変形例1)
 図20は、押力検出部の構成例を示す等価回路図である。図20に示す構成例において、押力検出部140は、正電源電位VDDと接地電位GNDとの間に、第1の押力センサ141と第2の押力センサ142とが直列に接続され、中点電圧VOUTが検出回路43に出力される態様を例示している。 
 検出回路43は、第1の押力センサ141と第2の押力センサ142との中点電圧VOUTに基づき、表示領域OAに加えられた押力を検出する。 
 第1の押力センサ141の半導体抵抗素子411は、表示領域11aに加えられた押力によって抵抗値が変化する可変抵抗と見做せる。 
 第1の押力センサ141は、例えばひずみゲージ回路X又はひずみゲージ回路Yの一方である。第2の押力センサ142は、第1の押力センサ141がひずみゲージ回路Xである場合、第2基準配線ref_X1,ref_X2である。また、第2の押力センサ142は、第1の押力センサ141がひずみゲージ回路Yである場合、第1基準配線ref_Y1,ref_Y2である。
 正電源電位VDD、接地電位GND、中点電圧VOUTは、検出回路50内にあるか、検出回路50の制御によりそれぞれ接続される。
(変形例2)
 例えば、ひずみゲージ回路Y3の位置で押力が加わっていると仮定すると、ひずみゲージ回路Y1とひずみゲージ回路Y3のひずみは異なるはずである。従って、この仮定の下でひずみゲージ回路Y1及びひずみゲージ回路Y3に定電流を流した場合、ひずみゲージ回路Y1とひずみゲージ回路Y3では電位差が異なるものになるはずである。ここでいう電位差とは、上述の第1基準配線ref_Y1の他端側の電位(Va(Y))と第1基準配線ref_Y2の一端側の電位(Vb(Y))との電位差をさす。このような電位差の相違によって、押力の位置が検出可能になる。また、電位差と、当該電位差を生じさせる押力の大きさとを対応付ける参照データにより、押力が測定可能になる。当該参照データは、例えば検出回路50で保持され、検出回路50内の演算で参照される。
 また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
 本発明の記載は、以下のようにすることができる。
(1)行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、前記複数の走査線と前記複数の信号線に電気的に接続される複数の画素と、前記複数の走査線、前記複数の信号線、及び前記複数の画素が設けられた表示領域と、前記複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部、及び、前記複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、前記第1切替部によって直列に接続された前記第1の所定数の走査線を含む第1回路及び前記第2切替部によって直列に接続された前記第2の所定数の信号線を含む第2回路の少なくとも一方に電流を流すことで検出された電位に基づいて前記表示領域に加わる押力を検出する検出回路と、を備える表示装置。
(2)前記第1切替部と第1基準配線を備え、前記第1基準配線は、前記第1切替部によって直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の長さと同じ長さを有し、前記第1回路は、前記第1基準配線を含む(1)に記載の表示装置。
(3)前記第1切替部は、前記列方向に隣接する2つの走査線の一端同士を接続するスイッチを含む(2)に記載の表示装置。
(4)前記第1基準配線は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される(2)又は(3)に記載の表示装置。
(5)前記第2切替部と第2基準配線を備え、前記第2基準配線は、前記第2切替部によって直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の長さと同じ長さを有し、前記第2回路は、前記第2基準配線を含む(1)から(4)のいずれか一つに記載の表示装置。
(6)前記第2切替部は、前記行方向に隣接する2つの信号線の一端同士を接続するスイッチを含む(5)に記載の表示装置。
(7)前記第2基準配線は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される(5)又は(6)に記載の表示装置。
(8)前記表示領域でタッチ操作を検出するタッチ検出部を備え、前記検出回路は、前記タッチ操作が検出された位置に対する押力を検出する(1)から(7)のいずれか1つに記載の表示装置。
(9)行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、前記複数の走査線と前記複数の信号線に電気的に接続される複数の画素と、前記複数の走査線、前記複数の信号線、及び前記複数の画素が設けられた表示領域と、前記複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部、及び、前記複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の一端と電気的に接続される第1基準配線、及び、直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の一端と電気的に接続される第2基準配線の少なくとも一方と、前記走査線と前記第1基準配線、並びに、前記信号線と前記第2基準配線の少なくとも一方と電気的に接続される、検出回路と、を有し、前記第1基準配線は、前記直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の長さと、同じ長さを有し、前記第2基準配線は、前記直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の長さと、同じ長さを有する表示装置。
(10)前記第1切替部は、前記列方向に隣接する2つの走査線の一端同士を接続するスイッチを含む(9)に記載の表示装置。
(11)前記第2切替部は、前記行方向に隣接する2つの信号線の一端同士を接続するスイッチを含む(9)又は(10)に記載の表示装置。
(12)前記表示領域でタッチ操作を検出するタッチ検出部を備える(9)から(11)のいずれか一つに記載の表示装置。
(13)前記第1基準配線及び前記第2基準配線の少なくとも一方は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される(9)から(12)のいずれか一つに記載の表示装置。
1  表示装置
30 タッチ検出デバイス
50 検出回路
70 走査線
80 信号線
CA 第2回路
CB 第1回路
PA 表示パネル
Pix 画素
ref_X1,ref_X2 第2基準配線
ref_Y1,ref_Y2 第1基準配線
SB1 第1スイッチブロック
SB2 第2スイッチブロック
SW11,SW12,SW13,SW14,SW15,SW16,SW17,SW21,SW22 スイッチ

Claims (13)

  1.  行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、
     列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、
     前記複数の走査線と前記複数の信号線に電気的に接続される複数の画素と、
     前記複数の走査線、前記複数の信号線、及び前記複数の画素が設けられた表示領域と、
     前記複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部、及び、前記複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、
     前記第1切替部によって直列に接続された前記第1の所定数の走査線を含む第1回路及び前記第2切替部によって直列に接続された前記第2の所定数の信号線を含む第2回路の少なくとも一方に電流を流すことで検出された電位に基づいて前記表示領域に加わる押力を検出する検出回路と、
     を備える表示装置。
  2.  前記第1切替部と第1基準配線を備え、
     前記第1基準配線は、前記第1切替部によって直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の長さと同じ長さを有し、
     前記第1回路は、前記第1基準配線を含む
     請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記第1切替部は、前記列方向に隣接する2つの走査線の一端同士を接続するスイッチを含む
     請求項2に記載の表示装置。
  4.  前記第1基準配線は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される
     請求項2又は3に記載の表示装置。
  5.  前記第2切替部と第2基準配線を備え、
     前記第2基準配線は、前記第2切替部によって直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の長さと同じ長さを有し、
     前記第2回路は、前記第2基準配線を含む
     請求項1から4のいずれか一項に記載の表示装置。
  6.  前記第2切替部は、前記行方向に隣接する2つの信号線の一端同士を接続するスイッチを含む
     請求項5に記載の表示装置。
  7.  前記第2基準配線は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される
     請求項5又は6に記載の表示装置。
  8.  前記表示領域でタッチ操作を検出するタッチ検出部を備え、
     前記検出回路は、前記タッチ操作が検出された位置に対する押力を検出する
     請求項1から7のいずれか一項に記載の表示装置。
  9.  行方向に延出して列方向に並ぶ複数の走査線と、
     列方向に延出して行方向に並ぶ複数の信号線と、
     前記複数の走査線と前記複数の信号線に電気的に接続される複数の画素と、
     前記複数の走査線、前記複数の信号線、及び前記複数の画素が設けられた表示領域と、
     前記複数の走査線のうち2以上の第1の所定数の走査線を直列に接続する接続路を開閉する第1切替部、及び、前記複数の信号線のうち2以上の第2の所定数の信号線を直列に接続する接続路を開閉する第2切替部の少なくとも一方と、
     直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の一端と電気的に接続される第1基準配線、及び、直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の一端と電気的に接続される第2基準配線の少なくとも一方と、
     前記走査線と前記第1基準配線、並びに、前記信号線と前記第2基準配線の少なくとも一方と電気的に接続される、検出回路と、
     を有し、
     前記第1基準配線は、前記直列に接続された一続きの前記第1の所定数の走査線の長さと、同じ長さを有し、
     前記第2基準配線は、前記直列に接続された一続きの前記第2の所定数の信号線の長さと、同じ長さを有する
     表示装置。
  10.  前記第1切替部は、前記列方向に隣接する2つの走査線の一端同士を接続するスイッチを含む
     請求項9に記載の表示装置。
  11.  前記第2切替部は、前記行方向に隣接する2つの信号線の一端同士を接続するスイッチを含む
     請求項9又は10に記載の表示装置。
  12.  前記表示領域でタッチ操作を検出するタッチ検出部を備える
     請求項9から11のいずれか一項に記載の表示装置。
  13.  前記第1基準配線及び前記第2基準配線の少なくとも一方は、前記表示領域の周囲の額縁領域に配置される
     請求項9から12のいずれか一項に記載の表示装置。
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