(57)【要約】      （修正有）【課題】検出性能を向上させることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１においては複数の画素を所定の配列パターンで配置して画像を表示させる表示パネル３０と、第１面１０１ａと、第１面１０１ａの反対側の第２面１０１ｂとを有し、表示パネル３０と対向するカバー部材１０１と、表示パネル３０とカバー部材１０１の間に設けられ、かつ、第１面１０１ａに対し垂直な方向から見たときに表示領域Ａｄと重なって配置される指紋センサ部１０とを備える。指紋センサ部１０は、カバー部材１０１の第１面１０１ａに接触又は近接する物体の凹凸を検出するための複数の第１検出電極と、第１検出電極にそれぞれ対応して設けられたスイッチング素子と、スイッチング素子に接続されるゲート線と信号線と、を備える。ゲート線及び信号線の少なくとも一方は、表示パネル３０の画素の配列方向に対し傾斜する方向に延びる。【選択図】図２
2020123363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を所定の配列パターンで配置して画像を表示させる表示パネルと、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記表示パネルと対向するカバー部材と、
前記表示パネルと前記カバー部材の間に設けられ、かつ、前記第１面に対し垂直な方向から見たときに表示領域と重なって配置される指紋センサ部と、を備え、
前記指紋センサ部は、前記カバー部材の第１面に接触又は近接する物体の凹凸を検出するための複数の第１検出電極と、前記第１検出電極にそれぞれ対応して設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されるゲート線と信号線と、を備え、
前記ゲート線及び前記信号線の少なくとも一方は、前記表示パネルの前記画素の配列方向に対し傾斜する方向に延びる表示装置。
【請求項２】
複数の画素を所定の配列パターンで配置して画像を表示させる表示パネルと、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記表示パネルと対向するカバー部材と、
前記表示パネルと前記カバー部材の間に設けられ、かつ、前記第１面に対し垂直な方向から見たときに表示領域と重なって配置される指紋センサ部と、を備え、
前記指紋センサ部は、前記カバー部材の第１面に接触又は近接する物体の凹凸を検出するための複数の第１検出電極と、前記第１検出電極にそれぞれ対応して設けられたスイッチング素子と、を備え、
前記スイッチング素子が複数配列される方向は、前記表示パネルの前記画素の配列方向に対して傾斜する表示装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子に接続されるゲート線及び信号線の少なくとも一方は、前記表示パネルの画素の配列方向に対し傾斜する方向に延びる請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子を介して、前記第１検出電極に駆動信号を供給するための駆動回路を有し、
前記第１検出電極は、前記物体との間の容量変化に応じた検出信号を出力する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記指紋センサ部の、前記表示領域の外側の額縁領域と重なる位置に設けられる請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記指紋センサ部は、前記カバー部材の前記第２面と、透光性を有する樹脂層を介して貼り合わされる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記指紋センサ部は、透光性を有する樹脂層を介して前記表示パネルと貼り合わされる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記カバー部材の前記第１面には、前記第２面に向かって凹む凹部が設けられており、
前記指紋センサ部は、前記カバー部材の前記第２面に対向し、前記凹部と重なる位置に配置されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記カバー部材の前記第２面には、前記第１面に向かって凹む凹部が設けられており、
前記指紋センサ部は、前記凹部の内部に配置されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記指紋センサ部に対向し、前記カバー部材の反対側に設けられる支持基板を有し、
前記指紋センサ部は、前記カバー部材と前記支持基板との間に挟まれて配置される請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記指紋センサ部は、前記表示領域の一部に重なって設けられている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１検出電極は、前記表示領域の１辺の略中央部に設けられる請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記指紋センサ部は、前記表示領域の全面に重なって設けられている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
表示領域に画像を表示させる表示機能層を含む表示パネルと、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記表示パネルと対向するカバー部材と、
前記カバー部材の第１面に接触又は近接する物体の凹凸を検出するための複数の第１検出電極と、前記第１検出電極にそれぞれ対応して設けられたスイッチング素子とを含み、前記カバー部材と前記表示パネルとの間に配置され、かつ、前記第１面に対し垂直な方向から見たときに前記表示領域と重なって配置される指紋センサ部と、
前記カバー部材の前記第２面と垂直な方向において、前記指紋センサ部よりも前記第２面から離れた位置に設けられ、前記カバー部材の第１面に接触又は近接する指の位置を検出するための複数の第２検出電極と、を有する表示装置。
【請求項１５】
前記表示パネルは、画素に対する共通電位となる表示駆動信号が供給される駆動電極を有し、
前記第２検出電極は、前記駆動電極と対向し、前記第２検出電極と前記駆動電極との間の容量変化に応じた検出信号を出力する請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記指紋センサ部は、前記表示領域の一部に重なって設けられるとともに、前記第２検出電極は、前記表示領域において前記指紋センサ部と重ならない位置に設けられ、
前記第２検出電極から出力される検出信号と、前記第１検出電極から出力される検出信号とに基づいて、前記表示領域に接触又は近接する外部の物体の位置が検出される請求項１４又は請求項１５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等を備える表示装置において指紋センサが設けられることがある。指紋センサは、指紋の凹凸に応じた容量変化を検出することで、表示装置に接触した指の指紋の形状を検出する（例えば、特許文献１）。指紋センサの検出結果は、例えば、個人認証等に用いられる。指紋センサの表面には、液晶パネル等を保護するためのカバーガラスが設けられ、カバーガラスの表面に指を接触又は近接させることで指紋センサにより指紋を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５２１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶パネルの表示領域に指紋センサを配置する場合、指紋センサと指との間にカバーガラスが配置されるので、指と指紋センサとの距離が大きくなり、良好な検出感度を得ることが困難な場合がある。特許文献１に記載の指紋読み取り装置は、指紋を検出するための検出電極が液晶パネルと一体に設けられているので、液晶パネルの上にカバーガラスが設けられた場合、カバーガラスの表面と検出電極との距離が大きくなり検出性能が低下する場合がある。
【０００５】
本発明は、検出性能を向上させることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の表示装置は、表示領域に画像を表示させる表示機能層を含む表示パネルと、第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記表示パネルと対向するカバー部材と、センサ基材に設けられ、前記カバー部材の第１面に接触又は近接する物体の凹凸を検出するための複数の第１検出電極と、複数の前記第１検出電極と対向して設けられ、前記第１検出電極との間の容量変化を抑制するためのシールド電極と、前記第１検出電極にそれぞれ対応して設けられたスイッチング素子とを含み、前記カバー部材と前記表示パネルとの間に配置され、かつ、前記第１面に対し垂直な方向から見たときに前記表示領域と重なって配置される指紋センサ部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る表示装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。
【図３】図３は、指紋センサ部の概略断面構造を表す断面図である。
【図４】図４は、表示パネルの概略断面構造を表す断面図である。
【図５】図５は、指紋センサ部を含む指紋検出装置の一構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。
【図７】図７は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る指紋センサ部の、第１検出電極、シールド電極、ゲート線及び信号線の全体構成を模式的に示す平面図である。
【図９】図９は、第１検出電極及び各配線の構成を拡大して示す模式平面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る指紋センサ部のタイミング波形図である。
【図１１】図１１は、第１検出電極及びスイッチング素子の構成を説明するための平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ’線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の他の例を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態に係る表示装置を表す模式平面図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態の変形例に係る表示装置の指紋センサ部を表す模式平面図である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態に係る表示装置を表す模式平面図である。
【図１９】図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ’線に沿う断面図である。
【図２０】図２０は、第４の実施形態に係る表示装置の画素の配列と、第１検出電極の配列の関係を説明するための説明図である。
【図２１】図２１は、第５の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を部分的に示す断面図である。
【図２２】図２２は、第５の実施形態の指紋センサ部の概略断面構造を示す断面図である。
【図２３】図２３は、表示装置の製造工程の一例を説明するための説明図である。
【図２４】図２４は、第６の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【図２５】図２５は、第７の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【図２６】図２６は、第８の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【図２７】図２７は、第９の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【図２８】図２８は、第１０の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。
【図３０】図３０は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための等価回路の一例を示す説明図である。
【図３１】図３１は、相互静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。
【図３２】図３２は、第１０の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【図３３】図３３は、本実施形態に係る駆動電極と第２検出電極との関係を説明するための模式平面図である。
【図３４】図３４は、本実施形態に係るタッチ検出動作を説明するための模式図である。
【図３５】図３５は、第１０の実施形態の第１変形例に係る検出機能付き表示部の模式平面図である。
【図３６】図３６は、第１０の実施形態の第２変形例に係る検出機能付き表示部の模式平面図である。
【図３７】図３７は、第１１の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る表示装置の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。図１に示すように、本実施形態の表示装置１は、画像を表示させるための表示領域Ａｄと、表示領域Ａｄの外側に設けられた額縁領域Ｇｄと、表示領域Ａｄの一部と重なる指紋検出領域Ｆｄとを有する。本実施形態において、指紋検出領域Ｆｄは、表示領域Ａｄの短辺に沿った矩形状の領域であり、カバー部材１０１に接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出するための領域である。
【００１０】
図２に示すように、本実施形態の表示装置１は、カバー部材１０１と、指紋センサ部１０と、表示パネル３０とを含む。カバー部材１０１は、第１面１０１ａと、第１面１０１ａと反対側の第２面１０１ｂとを有する板状の部材である。カバー部材１０１の第１面１０１ａは、接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出するための検出面であり、かつ、表示領域Ａｄを透過した表示パネル３０の画像を観察者が視認するための表示面である。カバー部材１０１の第２面１０１ｂ側に、指紋センサ部１０及び表示パネル３０が設けられる。カバー部材１０１は指紋センサ部１０及び表示パネル３０を保護するための部材であり、指紋センサ部１０及び表示パネル３０を覆って設けられる。カバー部材１０１は、例えばガラス基板、又は樹脂基板である。
【００１１】
なお、カバー部材１０１、表示パネル３０ともに平面視で長方形状である場合に限られず、円形状、長円形状、或いは、これらの外形形状の一部を欠落させた異形状の構成であってもよい。また、例えば、カバー部材１０１が円形状であり、表示パネル３０が正多角形状等である場合のように、カバー部材１０１と表示パネル３０との外形形状が異なっていてもよい。カバー部材１０１は、平板状のみならず、例えば表示領域Ａｄが曲面で構成され、或いは額縁領域Ｇｄが表示パネル３０側に湾曲する等、曲面を有する曲面ディスプレイも採用可能である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、額縁領域Ｇｄにおいて、カバー部材１０１の第２面１０１ｂに加飾層１１０が設けられている。加飾層１１０は、カバー部材１０１よりも光の透過率が小さい着色層であり、額縁領域Ｇｄに重畳して設けられる配線や回路等が観察者に視認されることを抑制することができる。図２に示す例では、加飾層１１０は第２面１０１ｂに設けられているが、第１面１０１ａに設けられていてもよい。また、加飾層１１０は、単層に限定されず、複数の層を重ねた構成であってもよい。
【００１３】
指紋センサ部１０は、カバー部材１０１の第１面１０１ａに接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出するための検出部である。図２に示すように、指紋センサ部１０は、カバー部材１０１と表示パネル３０との間に設けられ、第１面１０１ａに対して垂直な方向から見たときに、指紋検出領域Ｆｄと、額縁領域Ｇｄの一部に重なっている。指紋センサ部１０には、額縁領域Ｇｄにおいてフレキシブル基板７６が接続され、フレキシブル基板７６に指紋センサ部１０の検出動作を制御するための検出用ＩＣ１８が実装される。
【００１４】
指紋センサ部１０の一方の面１０ａは、接着層７１を介してカバー部材１０１の第２面１０１ｂと貼り合わされ、他方の面１０ｂは、接着層７２を介して、表示パネル３０の偏光板３５と貼り合わされる。指紋センサ部１０の側面１０ｃは、表示領域Ａｄと重なる位置に設けられる。後述するように、接着層７１及び接着層７２に透光性を有する液状の接着剤を用いることにより、指紋センサ部１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｂ及び側面１０ｃが接着層７１、接着層７２と密着して、樹脂層の中に埋め込まれた状態となる。このため、接着層７１及び接着層７２と、指紋センサ部１０との間に気泡が発生することを抑制することができる。なお、図２等では、接着層７１と接着層７２とを各層に分けて示しているが、接着層７１及び接着層７２に同じ材料を用いた場合、接着層７１と接着層７２とが一体化して境界が視認されない構成となる。つまり、１層の樹脂層の中に指紋センサ部１０が埋め込まれた構成であってもよい。
【００１５】
図３は、指紋センサ部の概略断面構造を表す断面図である。図３に示すように、指紋センサ部１０は、センサ基材２１と、配線層２２と、第１検出電極２５と、シールド電極２６とを有する。センサ基材２１は、ポリイミド樹脂等のフィルム状の基材である。又は、センサ基材２１は、ガラス基板であってもよい。
【００１６】
配線層２２は、センサ基材２１の上に設けられ、後述する第１スイッチング素子Ｔｒや、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線を含む。第１検出電極２５は配線層２２の上側に設けられる。第１検出電極２５は、指紋センサ部１０の検出電極であり、接触又は近接する指の表面の凹凸による容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔを出力する。第１検出電極２５からの検出信号Ｖｄｅｔは、配線層２２を介して、フレキシブル基板７６に実装された検出用ＩＣ１８に出力される。シールド電極２６は、第１検出電極２５と配線層２２との間に設けられる。シールド電極２６は、第１検出電極２５のシールド電極であり、第１検出電極２５に対しカバー部材１０１と反対側において、指等の外部物体の存在による容量変化や、電磁ノイズ等の影響を抑制する。
【００１７】
シールド電極２６と第１検出電極２５との間に絶縁層５６が設けられる。また、第１検出電極２５の上には絶縁層５７が設けられる。絶縁層５７が図２に示す接着層７１と接して、指紋センサ部１０がカバー部材１０１に接着される。つまり、カバー部材１０１の検出面である第１面１０１ａ側から、第１検出電極２５、シールド電極２６、配線層２２、センサ基材２１の順に積層される。第１検出電極２５、シールド電極２６及び配線層２２の詳細な構成については、後述する。
【００１８】
第１検出電極２５及びシールド電極２６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透光性導電材料を用いることができる。また、センサ基材２１も透光性を有する材料が用いられる。指紋センサ部１０は、透光性を有するセンサであり、表示領域Ａｄの一部、又は全面に設けられた場合であっても、表示パネル３０の画像の品質の低下を抑制することができる。
【００１９】
図２に示すように、表示パネル３０は、画素基板３０Ａと、対向基板３０Ｂと、画素基板３０Ａの下側に設けられた偏光板３４と、対向基板３０Ｂの上側に設けられた偏光板３５とを有する。画素基板３０Ａにフレキシブル基板７５を介して、表示パネル３０の表示動作を制御するための表示用ＩＣ１９が接続されている。本実施形態において、表示パネル３０は、表示機能層として液晶表示素子が用いられる液晶パネルである。これに限定されず、表示パネル３０は、例えば、有機ＥＬ表示パネルであってもよい。なお、検出用ＩＣ１８及び表示用ＩＣ１９は、モジュール外部の制御基板に備えられていてもよい。又は、検出用ＩＣ１８は指紋センサ部１０のセンサ基材２１に備えられていてもよく、表示用ＩＣ１９は画素基板３０Ａの第１基板３１（図４参照）に備えられていてもよい。
【００２０】
図４は、表示パネルの概略断面構造を表す断面図である。画素基板３０Ａは、第１基板３１と、画素電極３２と、共通電極３３とを含む。共通電極３３は、第１基板３１の上に設けられる。画素電極３２は、絶縁層３８を介して共通電極３３の上側に設けられ、平面視でマトリクス状に複数配置される。画素電極３２は、表示パネル３０の各画素Ｐｉｘを構成する副画素に対応して設けられ、表示動作を行うための画素信号が供給される。また、共通電極３３は、直流の表示用駆動信号が供給され、複数の画素電極３２に対する共通電極として機能する。
【００２１】
本実施形態において、第１基板３１に対して、共通電極３３、絶縁層３８、画素電極３２は、この順で積層されている。第１基板３１の下側には、接着層を介して偏光板３４が設けられる。第１基板３１には、表示用のスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が配置される（図４では省略する）。画素電極３２及び共通電極３３は、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。
【００２２】
なお、複数の画素電極３２の配列は、第１方向及び該第１方向に直交する第２方向に沿って配列されるマトリクス状の配列のみならず、隣り合う画素電極３２どうしが第１方向又は第２方向にずれて配置される構成を採用することもできる。また、隣り合う画素電極３２の大きさの違いから、第１方向に配列される画素列を構成する１つの画素電極３２に対し、当該画素電極の一側に２又は３の複数の画素電極３２が配列される構成も採用可能である。
【００２３】
対向基板３０Ｂは、第２基板３６と、この第２基板３６の一方の面に形成されたカラーフィルタ３７とを含む。カラーフィルタ３７は、第１基板３１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。さらに、第２基板３６の上には、接着層を介して偏光板３５が設けられている。なお、カラーフィルタ３７は第１基板３１上に配置されてもよい。本実施形態において、第１基板３１及び第２基板３６は、例えば、ガラス基板又は樹脂基板である。
【００２４】
第１基板３１と第２基板３６との間に液晶層６が設けられる。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、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）等の横電界モードの液晶が用いられる。なお、図４に示す液晶層６と画素基板３０Ａとの間、及び液晶層６と対向基板３０Ｂとの間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
【００２５】
第１基板３１の下方には、図示しない照明部（バックライト）が設けられる。照明部は、例えばＬＥＤ等の光源を有しており、光源からの光を第１基板３１に向けて射出する。照明部からの光は、画素基板３０Ａを通過して、その位置の液晶の状態により光が遮られて射出しない部分と射出する部分とが切り換えられることで、表示面（第１面１０１ａ）に画像が表示される。
【００２６】
図２に示すように、表示パネル３０は、指紋検出領域Ｆｄにおいて偏光板３５の上に設けられた接着層７２を介して指紋センサ部１０と貼り合わされる。また、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、表示パネル３０は、指紋センサ部１０を介さず、接着層７１、接着層７２を介して、カバー部材１０１と貼り合わされる。
【００２７】
図２に示すように、指紋センサ部１０は、カバー部材１０１の第２面１０１ｂと垂直な方向において、表示パネル３０よりもカバー部材１０１に近い位置に配置される。このように指紋センサ部１０は、カバー部材１０１側に設けられているので、例えば、表示パネル３０と一体に指紋検出用の検出電極を設けた場合に比べ、検出電極である第１検出電極２５と、検出面である第１面１０１ａとの距離を小さくすることができる。したがって、本実施形態の表示装置１によれば、検出性能を向上させることができる。
【００２８】
次に指紋センサ部１０の詳細な構成について説明する。図５は、指紋センサ部を含む指紋検出装置の一構成例を示すブロック図である。図５に示すように、指紋検出装置１００は、指紋センサ部１０と、検出制御部１１と、ゲートドライバ１２と、第１検出電極ドライバ１４と、検出部４０とを備える。
【００２９】
指紋センサ部１０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検出ラインずつ順次走査して検出を行う。指紋センサ部１０は、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、接触又は近接する指表面の凹凸を検出することで、指紋の形状を検出する。
【００３０】
検出制御部１１は、ゲートドライバ１２、第１検出電極ドライバ１４、検出部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、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、指紋センサ部１０の検出駆動の対象となる複数の第１検出電極２５を含む第１検出電極ブロック２５Ａを順次選択する。第１検出電極ドライバ１４は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、指紋センサ部１０の検出駆動の対象となる第１検出電極２５に駆動信号Ｖｆを供給する。
【００３１】
検出部４０は、検出制御部１１から供給される制御信号と、指紋センサ部１０から供給される検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、細かいピッチでタッチの有無を検出する回路である。検出部４０は、検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、合成部４６と、検出タイミング制御部４７と、を備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、合成部４６とが同期して動作するように制御する。
【００３２】
検出信号Ｖｄｅｔは、指紋センサ部１０から検出部４０の検出信号増幅部４２に供給される。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号Ｖｆに同期したタイミングで、検出信号増幅部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。
【００３３】
信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、指紋センサ部１０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指による検出信号の差分の信号（絶対値｜ΔＶ｜）を取り出す処理を行う。信号処理部４４は、絶対値｜ΔＶ｜を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。一方、信号処理部４４は、絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧以上であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、検出部４０はタッチ検出が可能となる。
【００３４】
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、その検出座標を求める論理回路である。座標抽出部４５は、検出座標を合成部４６に出力する。合成部４６は、指紋センサ部１０から出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、接触又は近接する物体の形状を示す二次元情報を生成する。合成部４６は、二次元情報を検出部４０の出力Ｖｏｕｔとして出力する。又は、合成部４６は、二次元情報に基づいた画像を生成し、画像情報を出力Ｖｏｕｔとしてもよい。
【００３５】
上述した検出用ＩＣ１８（図２参照）は、図５に示す検出部４０として機能する。検出部４０の機能の一部は、表示用ＩＣ１９に含まれていてもよく、外部のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）の機能として設けられてもよい。
【００３６】
上述のとおり、指紋センサ部１０は、静電容量型のタッチ検出の基本原理に基づいて動作する。次に、図６及び図７を参照して、本実施形態の指紋センサ部の自己静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図６は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。図７は、自己静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。なお、図６は、検出回路を併せて示している。
【００３７】
指が接触又は近接していない状態において、検出電極Ｅ１に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇが印加される。検出電極Ｅ１は、静電容量Ｃ１を有しており、静電容量Ｃ１に応じた電流が流れる。電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ4（図７参照））に変換する。
【００３８】
次に、図６に示すように、指が接触又は近接した状態において、指と検出電極Ｅ１との間の静電容量Ｃ２が、検出電極Ｅ１の静電容量Ｃ１に加わる。したがって、検出電極Ｅ１に交流矩形波Ｓｇが印加されると、静電容量Ｃ１及び静電容量Ｃ２に応じた電流が流れる。図７に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ5）に変換する。そして、波形Ｖ4と波形Ｖ5との差分の絶対値｜ΔＶ｜に基づいて、外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することができる。
【００３９】
具体的には、図７において、時刻Ｔ01のタイミングで交流矩形波Ｓｇは電圧Ｖ0に相当する電圧レベルを上昇させる。このときスイッチＳＷ１はオンとなりスイッチＳＷ２はオフとなるため検出電極Ｅ１の電位も電圧Ｖ0に上昇する。次に時刻Ｔ11のタイミングの前にスイッチＳＷ１をオフとする。このとき検出電極Ｅ１はフローティング状態であるが、検出電極Ｅ１の静電容量Ｃ１（またはＣ１＋Ｃ２、図６参照）によって、検出電極Ｅ１の電位はＶ0が維持される。更に、時刻Ｔ11のタイミングの前に電圧検出器ＤＥＴのリセット動作が行われる。
【００４０】
続いて、時刻Ｔ11のタイミングでスイッチＳＷ２をオンさせると、検出電極Ｅ１の静電容量Ｃ１（またはＣ１＋Ｃ２）に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ３に移動するため、電圧検出器ＤＥＴの出力が上昇する（図７の検出信号Ｖｄｅｔ参照）。電圧検出器ＤＥＴの出力（検出信号Ｖｄｅｔ）は、検出電極Ｅ１に指等が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ4となり、Ｖｄｅｔ＝Ｃ１×Ｖ0／Ｃ３となる。指等の影響による静電容量が付加されたときは、点線で示す波形Ｖ5となり、Ｖｄｅｔ＝（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖ0／Ｃ３となる。
【００４１】
その後、時刻Ｔ31のタイミングでスイッチＳＷ２をオフさせ、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３をオンさせることにより、検出電極Ｅ１の電位を交流矩形波Ｓｇと同電位のローレベルにするとともに電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。以上の動作を所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）で繰り返す。
【００４２】
図８は、第１の実施形態に係る指紋センサ部の、第１検出電極、シールド電極、ゲート線及び信号線の全体構成を模式的に示す平面図である。図９は、第１検出電極及び各配線の構成を拡大して示す平面図である。
【００４３】
図８に示すように、指紋センサ部１０のセンサ基材２１は、カバー部材１０１の第１面１０１ａ（図２参照）に対して垂直な方向から見たときに、表示領域Ａｄの一部である指紋検出領域Ｆｄと、額縁領域Ｇｄの一部に重畳して設けられている。センサ基材２１の、フレキシブル基板７６が接続された側と反対側の端部２１ｃは、表示領域Ａｄの短辺に沿った方向に延びて、額縁領域Ｇｄ、表示領域Ａｄ及び額縁領域Ｇｄに重なる。センサ基材２１は、表示領域Ａｄの短辺に沿った方向に長辺を有する矩形状であるが、これに限定されず、適宜変更してもよい。
【００４４】
なお、カバー部材１０１は、指紋センサ部１０よりも上側に設けられているが、図８では図面を見やすくするために、カバー部材１０１及び加飾層１１０を一点鎖線で示している。図８に示すように、加飾層１１０は、カバー部材１０１の外周に対して間隔を有して設けられているが、これに限られず、カバー部材１０１の外周に一致する位置まで設けられていてもよい。
【００４５】
第１検出電極２５は、表示領域Ａｄの一部の指紋検出領域Ｆｄにおいて、行列状に複数配置されている。第１検出電極２５は、それぞれ菱形形状であり、菱形形状の各辺同士が対向するように配置される。図８では、図面を見やすくするために、一部の第１検出電極２５のみ示しているが、第１検出電極２５は指紋検出領域Ｆｄの全体に設けられていてもよい。
【００４６】
シールド電極２６は、第１検出電極２５と重畳して、指紋検出領域Ｆｄの全体に連続して設けられている。すなわち、第１検出電極２５は、シールド電極２６と比較して小さい面積を有しており、１つのシールド電極２６に対して多数の第１検出電極２５が配列される。なお、図８では、１つのシールド電極２６が指紋検出領域Ｆｄに設けられているが、複数のシールド電極２６を設けてもよく、例えばマトリクス状に複数のシールド電極２６を配列してもよい。
【００４７】
図８及び図９に示すように、複数のゲート線ＧＣＬ及び複数の信号線ＳＧＬがシールド電極２６と重畳して設けられている。ゲート線ＧＣＬは、表示領域Ａｄの長辺に沿った方向に対して傾斜して延在する。信号線ＳＧＬは、表示領域Ａｄの長辺に沿った方向に対して、ゲート線ＧＣＬとは反対方向に傾斜して延在する。信号線ＳＧＬとゲート線ＧＣＬとが互いに交差してメッシュ状に配置される。信号線ＳＧＬとゲート線ＧＣＬとで囲まれた領域にそれぞれ、菱形状の第１検出電極２５が設けられる。第１検出電極２５は、４辺の長さが等しい菱形形状であるが、これに限定されず、例えば平行四辺形状、矩形状或いは正方形状等であってもよい。
【００４８】
図８に示すように、額縁領域Ｇｄにおいて、センサ基材２１には上述したゲートドライバ１２、第１検出電極ドライバ１４等の駆動回路を含む回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃが形成されている。ゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを生成する走査信号生成部や、ゲート線ＧＣＬを選択するゲートスキャナ等を含む。また、第１検出電極ドライバ１４は、検出用の駆動信号Ｖｆを生成する駆動信号生成部や、信号線ＳＧＬを選択するマルチプレクサ等の選択回路を含む。
【００４９】
回路部１５Ａは、額縁領域Ｇｄの短辺、すなわち、フレキシブル基板７６が接続されている側の額縁領域Ｇｄに重なる位置に設けられ、額縁領域Ｇｄの短辺側に延びる信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬと接続されている。回路部１５Ｂは、額縁領域Ｇｄの長辺の一方に設けられ、回路部１５Ｃは、額縁領域Ｇｄの長辺の他方に設けられる。回路部１５Ｂ、１５Ｃは、それぞれ額縁領域Ｇｄの長辺側に延びる信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬと接続されている。
【００５０】
回路部１５Ｂ、１５Ｃは、それぞれ配線Ｌ１、Ｌ２を介して回路部１５Ａと電気的に接続されている。回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、フレキシブル基板７６と電気的に接続され、検出用ＩＣ１８からの制御信号により動作する。回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃによって、指紋検出領域Ｆｄの複数の第１検出電極２５が、順次選択されて駆動される。
【００５１】
このように、回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと第１検出電極２５とが同じセンサ基材２１に設けられているので、回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと第１検出電極２５とを接続する各種配線の長さを短くすることができる。このため、多数の第１検出電極２５についての検出動作の応答性が向上し、検出性能を向上させることができる。
【００５２】
図９に示すように、信号線ＳＧＬとゲート線ＧＣＬとの交差部にそれぞれ第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘが設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘは第１検出電極２５に対応する位置にそれぞれ設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、信号線ＳＧＬと第１検出電極２５との間の接続と遮断とを切り替え可能となっている。第２スイッチング素子Ｔｒｘは、第１検出電極２５とシールド電極２６との間の接続と遮断とを切り替え可能となっている。
【００５３】
第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＦＴで構成されている。第２スイッチング素子Ｔｒｘは、第１スイッチング素子Ｔｒと逆のスイッチング動作を行う。この例では、ｐチャネルのＭＯＳ型ＴＦＴで構成される。第１スイッチング素子Ｔｒと第２スイッチング素子Ｔｒｘとに同じ走査信号が供給され、例えば走査信号が高レベルのとき、第１スイッチング素子Ｔｒがオン（開）、第２スイッチング素子Ｔｒｘがオフ（閉）となる。走査信号が低レベルのとき、第１スイッチング素子Ｔｒがオフ（閉）、第２スイッチング素子Ｔｒｘがオン（開）となる。
【００５４】
図８に示すように、ゲート線ＧＣＬはセンサ基材２１に設けられたゲートドライバ１２に接続される。ゲートドライバ１２は、図９に示す複数のゲート線ＧＣＬ（ｎ）、ＧＣＬ（ｎ＋１）、…ＧＣＬ（ｎ＋４）を順次選択し、選択されたゲート線ＧＣＬ（ｎ）、ＧＣＬ（ｎ＋１）、…ＧＣＬ（ｎ＋４）に対して走査信号Ｖｓｃａｎを順次供給する。第１スイッチング素子Ｔｒは、走査信号Ｖｓｃａｎによりオンとオフとが切り換えられる。ゲート線ＧＣＬに沿って配列された複数の第１検出電極２５が、検出対象の第１検出電極ブロック２５Ａとして選択され、第１検出電極ブロック２５Ａの各第１検出電極２５に対応する第１スイッチング素子Ｔｒに高レベルの走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。
【００５５】
信号線ＳＧＬは、センサ基材２１に設けられた第１検出電極ドライバ１４に接続される。第１検出電極ドライバ１４は、複数の信号線ＳＧＬ（ｍ）、ＳＧＬ（ｍ＋１）、…ＳＧＬ（ｍ＋４）を順次選択し、選択された信号線ＳＧＬ（ｍ）、ＳＧＬ（ｍ＋１）、…ＳＧＬ（ｍ＋４）に駆動信号Ｖｆを供給する。これにより、検出対象となる第１検出電極ブロック２５Ａの各第１検出電極２５に、信号線ＳＧＬ及び第１スイッチング素子Ｔｒを介して駆動信号Ｖｆが供給される。各第１検出電極２５は、駆動信号Ｖｆが供給されると、静電容量変化に応じた信号を、信号線ＳＧＬを介して上述した検出用ＩＣ１８に出力する。これにより、接触又は近接する指の指紋を検出することができる。第１検出電極２５は、上述した自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理における検出電極Ｅ１に対応する。
【００５６】
図９に示すように、シールド電極２６には、コンタクトホールＨ１を介して導電性配線５１が接続されている。本実施形態では、１つのシールド電極２６に対して１本の導電性配線５１が接続されている。導電性配線５１は、指紋検出領域Ｆｄから額縁領域Ｇｄまで引き出され、回路部１５Ａに接続される。回路部１５Ａは、導電性配線５１にガード信号Ｖｓｇｌを供給する。ガード信号Ｖｓｇｌは、駆動信号Ｖｆと同期した同一の波形を有する電圧信号であり、駆動信号Ｖｆが供給されたときの、第１検出電極２５とシールド電極２６との間の容量変化を抑制するための電圧信号である。導電性配線５１を介してシールド電極２６に、第１検出電極２５に供給される駆動信号Ｖｆと同じ波形であるガード信号Ｖｓｇｌが同期して供給されることで、第１検出電極２５と対向するシールド電極２６が、第１検出電極２５と同じ電位で振られることとなる。これによって、駆動信号Ｖｆが供給されたときの、第１検出電極２５とシールド電極２６との間の寄生容量が低減される。したがって、指紋センサ部１０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００５７】
図９では、シールド電極２６の中央部が、導電性配線５１と接続されているが、シールド電極２６の端部が導電性配線５１と接続されていてもよい。また、１本の導電性配線５１の複数箇所がシールド電極２６と複数設けられていてもよく、１つのシールド電極２６に対して複数本の導電性配線５１が設けられ、複数箇所で接続されていてもよい。
【００５８】
また、第１検出電極２５は、第２スイッチング素子Ｔｒｘを介してシールド電極２６と接続可能となっている。複数の第１検出電極２５のうち、検出対象の第１検出電極ブロック２５Ａとして選択されていない第１検出電極２５は、第１スイッチング素子Ｔｒがオフ（閉）、第２スイッチング素子Ｔｒｘがオン（開）となる。このため、第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の第１検出電極２５に対し、シールド電極２６を介してガード信号Ｖｓｇｌが供給される。したがって、検出対象として選択された第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の電極も、第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の第１検出電極２５と同じ電位で振られることとなる。これによって第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１検出電極２５と、検出対象として選択されていない第１検出電極２５との間の寄生容量が低減される。したがって、指紋センサ部１０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００５９】
ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ及び導電性配線５１は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金の少なくとも１つの金属材料で形成される。また、導電性配線５１は、これらの金属材料を１以上用いて、複数積層した積層体としてもよい。また、反射率を抑えるために、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ及び導電性配線５１の最表面に黒色化処理を行うことも好ましい。
【００６０】
図９に示すように、導電性配線５１は、信号線ＳＧＬと重畳して設けられ、信号線ＳＧＬの延在方向と同じ方向に延在する。このため、信号線ＳＧＬが視認されることを抑制できる。また、導電性配線５１、信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬは、表示領域Ａｄの長辺に沿った方向に対して傾斜して設けられる。つまり、導電性配線５１、信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬは、後述する表示パネル３０の画素Ｐｉｘの配列方向に対して傾斜することとなるため、モアレの発生が抑制される。
【００６１】
次に、指紋センサ部１０の検出動作の一例について説明する。図１０は、第１の実施形態に係る指紋センサ部のタイミング波形図である。図１０に示すように、検出期間Ｐｔ１、Ｐｔ２、Ｐｔ３…が時分割で配置される。検出期間Ｐｔ１では、ｎ番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ）が選択され、走査信号Ｖｓｃａｎがオン（高レベル）になる。ｎ番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ）に接続された第１スイッチング素子Ｔｒは、走査信号Ｖｓｃａｎが供給されてオン（開）となる。これによりゲート線ＧＣＬ（ｎ）に対応する第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１検出電極２５に、信号線ＳＧＬ（ｎ）を介して駆動信号Ｖｆが供給される。
【００６２】
検出期間Ｐｔ１において、シールド電極２６にガード信号Ｖｓｇｌが供給される。また、選択されていないゲート線ＧＣＬ（ｎ＋１）、ＧＣＬ（ｎ＋２）では、走査信号Ｖｓｃａｎがオフ（低レベル）になる。このため、ゲート線ＧＣＬ（ｎ＋１）、ＧＣＬ（ｎ＋２）に接続された第２スイッチング素子Ｔｒｘはオン（開）となる。選択されていない第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ＋１）、２５Ａ（ｎ＋２）…に対して、シールド電極２６を介してガード信号Ｖｓｇｌが供給される。これによって、第１検出電極２５とシールド電極２６との寄生容量、及び第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１検出電極２５と、第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の第１検出電極２５との間の寄生容量が低減される。したがって、指紋センサ部１０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００６３】
次に、検出期間Ｐｔ２では、ｎ＋１番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ＋１）が選択され、走査信号Ｖｓｃａｎがオン（高レベル）になる。ｎ＋１番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ＋１）に接続された第１スイッチング素子Ｔｒは、走査信号Ｖｓｃａｎが供給されてオン（開）となる。これによりゲート線ＧＣＬ（ｎ＋１）に対応する第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ＋１）の各第１検出電極２５に、信号線ＳＧＬ（ｎ＋１）を介して駆動信号Ｖｆが供給される。検出期間Ｐｔ２において、シールド電極２６及び選択されていない第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）、２５Ａ（ｎ＋２）に対して、ガード信号Ｖｓｇｌが供給される。
【００６４】
検出期間Ｐｔ３では、ｎ＋２番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ＋２）が選択され、走査信号Ｖｓｃａｎがオン（高レベル）になる。ｎ＋２番目のゲート線ＧＣＬ（ｎ＋２）に接続された第１スイッチング素子Ｔｒは、走査信号Ｖｓｃａｎが供給されてオン（開）となる。これによりゲート線ＧＣＬ（ｎ＋２）に対応する第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ＋２）の各第１検出電極２５に、信号線ＳＧＬ（ｎ＋２）を介して駆動信号Ｖｆが供給される。検出期間Ｐｔ３において、シールド電極２６及び選択されていない第１検出電極ブロック２５Ａ（ｎ）、２５Ａ（ｎ＋１）に対して、ガード信号Ｖｓｇｌが供給される。
【００６５】
これを繰り返すことにより、指紋検出領域Ｆｄにおいて、指が接触又は近接した位置の第１検出電極２５から、上述した自己静電容量方式の検出原理に基づいて検出信号Ｖｄｅｔが検出部４０（図１参照）に出力される。このようにして、指紋センサ部１０により指紋の検出動作が行われる。
【００６６】
次に第１検出電極２５、シールド電極２６、第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘの構成について説明する。図１１は、第１検出電極及びスイッチング素子の構成を説明するための平面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ’線に沿う断面図である。
【００６７】
図１１に示すように、隣り合う第１検出電極２５の辺同士が離隔して対向しており、第１検出電極２５の間にゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが交差して設けられる。ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとの交差部の近傍において、第１検出電極２５は、コンタクトホールＨ４を介して第１スイッチング素子Ｔｒのドレイン電極６３と接続されている。なお、図１２では、図面を見やすくするためにシールド電極２６を省略して示しているが、上述したように、シールド電極２６は、複数の第１検出電極２５、ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬと重畳して配置されている。
【００６８】
図１１及び図１２に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒは、半導体層６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３及びゲート電極６４を含む。また、第２スイッチング素子Ｔｒｘは、半導体層６５、ソース電極６６、ドレイン電極６７及びゲート電極６８を含む。なお、この例では、第２スイッチング素子Ｔｒｘのドレイン電極６７は、第１スイッチング素子Ｔｒのドレイン電極６３と共通の電極が用いられる。
【００６９】
図１２に示すように、センサ基材２１はフィルム基材２１ｂと、フィルム基材２１ｂの上に設けられた樹脂層２１ａとを含む。センサ基材２１の樹脂層２１ａ上に、ゲート電極６４及びゲート電極６８（ゲート線ＧＣＬ）が設けられている。ゲート電極６４及びゲート電極６８（ゲート線ＧＣＬ）の上側に絶縁層５８ａを介して半導体層６１及び半導体層６５が設けられている。半導体層６１及び半導体層６５の上側に絶縁層５８ｂを介してドレイン電極６３、ドレイン電極６７、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）及びソース電極６６が設けられる。ドレイン電極６３、ドレイン電極６７、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）及びソース電極６６の上側に平坦化層５９を介して導電性配線５１が設けられる。導電性配線５１の上側に絶縁層５８ｃを介してシールド電極２６が設けられる。上述のようにシールド電極２６の上側に絶縁層５６が設けられ、絶縁層５６の上に第１検出電極２５が設けられる。
【００７０】
図１２に示すように、第２スイッチング素子Ｔｒｘは第１スイッチング素子Ｔｒと同層に設けられている。これに限られず、第２スイッチング素子Ｔｒｘは第１スイッチング素子Ｔｒと異なる層に設けられていてもよい。
【００７１】
図１１及び図１２に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒにおいて、半導体層６１は、コンタクトホールＨ３を介してドレイン電極６３に接続される。半導体層６１は、平面視でゲート線ＧＣＬと交差している。ゲート線ＧＣＬにおいて半導体層６１と重畳する部分がゲート電極６４として機能する。半導体層６１は、信号線ＳＧＬと平行な方向に延在して、信号線ＳＧＬと重畳する位置に屈曲する。半導体層６１は、コンタクトホールＨ２を介して信号線ＳＧＬと電気的に接続される。ここで、信号線ＳＧＬにおいて、半導体層６１と重畳する部分がソース電極６２として機能する。このようにして、信号線ＳＧＬと第１スイッチング素子Ｔｒ及びゲート線ＧＣＬと第１スイッチング素子Ｔｒが電気的に接続される。なお、図１１では、半導体層６１は、ゲート線ＧＣＬと交差する部分が１箇所であるが、ゲート線ＧＣＬと２回交差するように屈曲していてもよい。
【００７２】
第２スイッチング素子Ｔｒｘにおいて、半導体層６５は、コンタクトホールＨ９を介してドレイン電極６７に接続される。ドレイン電極６７はコンタクトホールＨ４を介して第１検出電極２５と接続される。半導体層６５は、信号線ＳＧＬと平行な方向に延在して平面視でゲート線ＧＣＬと交差する。ゲート線ＧＣＬにおいて半導体層６５と重畳する部分がゲート電極６８として機能する。図１１に示すように、第２スイッチング素子Ｔｒｘのゲート電極６８は、ゲート線ＧＣＬから分岐して設けられており、第１スイッチング素子Ｔｒのゲート電極６４と電気的に接続されている。つまり、第１スイッチング素子Ｔｒと第２スイッチング素子Ｔｒｘとは、ゲート線ＧＣＬを共有する。半導体層６５は、コンタクトホールＨ１０を介してソース電極６６と接続され、ソース電極６６は、コンタクトホールＨ１１を介してシールド電極２６と接続される。このようにして、第１検出電極２５と第２スイッチング素子Ｔｒｘ、及びシールド電極２６と第２スイッチング素子Ｔｒｘが電気的に接続される。
【００７３】
半導体層６１、６５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）を用いることができる。
【００７４】
図１１に示すように、導電性配線５１には、タブ部５１ａが接続されている。タブ部５１ａは、信号線ＳＧＬとゲート線ＧＣＬとの交差部の近傍に設けられ、導電性配線５１の延在方向と交差する方向に突出している。タブ部５１ａは、信号線ＳＧＬと重畳しない位置に設けられ、コンタクトホールＨ１を介してシールド電極２６（図１１では省略して示す）と電気的に接続される。このようにして、シールド電極２６と導電性配線５１とが電気的に接続される。
【００７５】
このような構成により、第１検出電極２５は、第１スイッチング素子Ｔｒ、第２スイッチング素子Ｔｒｘ、シールド電極２６及び各配線よりもカバー部材１０１の検出面である第１面１０１ａ側に配置されるので、検出対象となる指と第１検出電極２５との距離が短くなり、良好な検出感度が得られる。また、第１検出電極２５と、第１スイッチング素子Ｔｒ、第２スイッチング素子Ｔｒｘ及び各配線との間にシールド電極２６が設けられているので、各配線の電圧変動による第１検出電極２５の容量変化を抑制することができる。
【００７６】
次に、指紋センサ部１０とフレキシブル基板７６との接続構造について説明する。図１３は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の一例を模式的に示す断面図である。図３に示す例では、センサ基材２１の上面側にフレキシブル基板７６が接続されているが、これに限定されない。
【００７７】
図１３に示すように、センサ基材２１に設けられた回路部１５から配線Ｌ３が引き出されている。なお、図１３において、回路部１５は、上述したゲートドライバ１２、第１検出電極ドライバ１４等の駆動回路を含む回路部を模式的に示す。配線Ｌ３の端子部７８は、スルーホールＴＨを介してセンサ基材２１の下面に設けられたフレキシブル基板７６と電気的に接続される。このような構成により、回路部１５や配線Ｌ３が設けられた面に対し反対側の面にフレキシブル基板７６を接続することが可能である。したがって、図１３に示す例では、フレキシブル基板７６の接続位置や、配線Ｌ３の引き回しの自由度を大きくすることができる。
【００７８】
図１４は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の他の例を模式的に示す断面図である。図１５は、第１の実施形態に係る指紋センサ部とフレキシブル基板との接続構造の他の例を模式的に示す斜視図である。図１４に示すように、センサ基材２１Ａは、例えば薄板のガラス基板や樹脂フィルム基材が用いられる。センサ基材２１Ａの上面に回路部１５から引き出された配線Ｌ３と端子部７８が設けられる。センサ基材２１Ａの下面にフレキシブル基板７６が設けられる。配線Ｌ３は、導電体８１を介してフレキシブル基板７６と電気的に接続される。
【００７９】
図１５に示すように、導電体８１は、センサ基材２１Ａの端子部７８を覆うとともに、センサ基材２１Ａの上面２１Ａａ、側面２１Ａｂ及びフレキシブル基板７６の上面７６ａに連続して設けられ、配線７６Ｂの端子部７６Ａに接続されている。これにより、センサ基材２１Ａの配線Ｌ３と、フレキシブル基板７６の配線７６Ｂとが導電体８１を介して電気的に接続される。図１４及び図１５に示す構成により、回路部１５や配線Ｌ３が設けられた面に対し反対側の面にフレキシブル基板７６を接続することが可能である。
【００８０】
導電体８１は、例えば導電性の液状組成物又は粘性組成物をディスペンサー等により吐出することにより形成される。導電体８１としては例えば銀ペーストなどの導電ペーストが挙げられる。この際、導電ペーストを適切な粘度に調整することで、センサ基材２１Ａとフレキシブル基板７６とで形成される段差部において、断線を抑制して連続して導電体８１を設けることができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態の表示装置１は、表示領域Ａｄに画像を表示させる液晶層６（表示機能層）を含む表示パネル３０と、第１面１０１ａと、第１面１０１ａの反対側の第２面１０１ｂとを有し、表示パネル３０と対向するカバー部材１０１と、センサ基材２１に設けられ、カバー部材１０１の第１面１０１ａに接触又は近接する指表面の凹凸を検出するための複数の第１検出電極２５と、複数の第１検出電極２５と対向して設けられ、第１検出電極２５との間の容量変化を抑制するためのシールド電極２６と、第１検出電極２５にそれぞれ対応して設けられた第１スイッチング素子Ｔｒと、を含み、表示領域Ａｄであって、かつカバー部材１０１と表示パネル３０との間に設けられた指紋センサ部１０と、を有する。
【００８２】
これによれば、指紋センサ部１０は、表示パネル３０よりもカバー部材１０１側に設けられているので、例えば、表示パネル３０と一体に指紋検出用の検出電極を設けた場合に比べ、検出電極である第１検出電極２５と、検出面である第１面１０１ａとの距離を小さくすることができる。したがって、本実施形態の表示装置１によれば、検出性能を向上させることができる。また、指紋センサ部１０は、自己静電容量方式の検出原理に基づいて、接触又は近接する指等の凹凸を検出するので、相互静電容量方式に比較して、第１検出電極２５に駆動信号Ｖｆが供給されたときの、カバー部材１０１の第１面１０１ａに対して垂直な方向における電界の強度を高めることができる。このため、本実施形態の表示装置１は、指紋センサ部１０の第１検出電極２５の面積を小さくして検出の解像度を高めるとともに、良好な検出感度が得られる。
【００８３】
さらに第１検出電極２５と対向するシールド電極２６が設けられているので、第１検出電極２５の、カバー部材１０１とは反対側における容量変化を抑制することができる。したがって、本実施形態の表示装置１は、指紋センサ部１０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００８４】
（第２の実施形態）
図１６は、第２の実施形態に係る表示装置を表す模式平面図である。図１６に示すように、本実施形態の表示装置１Ａにおいて、指紋センサ部１０Ａは、表示領域Ａｄの短辺の中央部に配置される。表示領域Ａｄの短辺の両端側、言い換えると表示領域Ａｄの隅部には、指紋センサ部１０Ａは設けられていない。表示領域Ａｄの短辺に沿った方向において指紋センサ部１０Ａに隣り合う領域には、表示パネル３０とカバー部材１０１とを貼り合わせる接着層７１及び接着層７２（図１６では図示しない）が設けられる。
【００８５】
本実施形態において、指紋検出領域Ｆｄは、表示領域Ａｄと重なる領域であり、かつ、表示領域Ａｄの短辺の中央部から、面内方向中央部に突出する矩形状の領域である。センサ基材２１は、指紋検出領域Ｆｄ及び額縁領域Ｇｄに連続して設けられている。
【００８６】
第１検出電極２５、シールド電極２６、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の構成は、上述した第１の実施形態と同様であり、第１検出電極２５に駆動信号Ｖｆが供給され、第１検出電極２５の容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔが出力される。検出部４０（図１参照）は、第１検出電極２５から出力される検出信号Ｖｄｅｔにより、指紋検出領域Ｆｄに接触又は近接する指等の表面の凹凸を検出することができる。
【００８７】
本実施形態では、指紋センサ部１０Ａの第１検出電極２５は、表示領域Ａｄの短辺の中央部にのみ設けられているので、ゲートドライバ１２、第１検出電極ドライバ１４を含む回路部１５は、額縁領域Ｇｄの短辺の中央部にのみ配置される。ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬは、額縁領域Ｇｄの短辺に引き出されて回路部１５に接続される。ゲートドライバ１２、第１検出電極ドライバ１４等の駆動回路と、第１検出電極２５とが、同じセンサ基材２１に設けられているので、検出動作の応答性が向上し、検出性能を向上させることができる。また、第１の実施形態に比べて、指紋検出領域Ｆｄの面積が小さいので、検出に要する時間を短縮することができ、検出部４０での演算処理の負担を低減することができる。
【００８８】
指紋センサ部１０Ａは、透光性を有する指紋検出部であり、表示パネル３０と接着層７２（図２参照）を介して設けられた構成であるため、表示パネル３０の偏光板３５等の各部材や、各電極の配置等による制約が少なく、指紋センサ部１０の大きさや配置の自由度を高めることができる。よって、図１６に示すように、指紋検出領域Ｆｄを小さくして表示領域Ａｄの一部のみに設ける場合であっても、指紋検出領域Ｆｄに対応させて指紋センサ部１０Ａを配置させることが容易である。
【００８９】
なお、図１６に示すように、指紋検出領域Ｆｄよりもさらに小さい範囲の指紋検出領域ＦｄＡを指紋の検出を行うための検出領域とすることができる。この場合、指紋検出領域ＦｄＡに第１検出電極２５、ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが設けられる。指紋検出領域ＦｄＡよりも外側の領域は、第１検出電極２５が設けられていない、又は、検出電極として機能しないダミー電極を設けてもよい。指紋検出領域ＦｄＡに設けられたゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬは、指紋検出領域ＦｄＡよりも外側の領域まで引き出されるため、センサ基材２１の、指紋検出領域ＦｄＡよりも外側の領域にダミー配線を設けることが好ましい。ダミー配線としてゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬと同じ材料を用い、ダミー配線を同じゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬと同じピッチで配列することにより、センサ基材２１の全体に各配線が配列され、ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが設けられた部分と、ダミー配線が設けられた部分との光の透過率の差が低減されるので、視認性を向上させることができる。
【００９０】
図１７は、第２の実施形態の変形例に係る表示装置の指紋センサ部を表す模式平面図である。本変形例の表示装置１Ｂにおいて、図１６に示した例と同様に、指紋検出領域Ｆｄは、表示領域Ａｄと重なる領域であり、かつ、表示領域Ａｄの短辺の中央部から、面内方向中央部に突出する矩形状の領域である。指紋センサ部１０Ｂのセンサ基材２１は、表示領域Ａｄの短辺に沿った方向において、指紋検出領域Ｆｄよりも外側に、額縁領域Ｇｄの長辺と重なる位置まで延びている。
【００９１】
図１７に示すように、指紋検出領域Ｆｄに第１検出電極２５が設けられ、表示領域Ａｄの短辺に沿った方向において、指紋検出領域Ｆｄと隣り合ってダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２が設けられている。ダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２において、センサ基材２１には、ゲート線ＧＣＬの延在方向と平行方向に延びるダミー配線ＤＬ１と、信号線ＳＧＬの延在方向と平行方向に延びるダミー配線ＤＬ２とが設けられている。ダミー配線ＤＬ１、ＤＬ２は、それぞれ、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬと同じ材料が用いられ、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬの配列ピッチと等しいピッチで配列される。
【００９２】
ダミー領域Ｄｄ１のダミー配線ＤＬ１、ＤＬ２は、スリットＳＬ１により、指紋検出領域Ｆｄのゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬと電気的に分離されている。また、ダミー領域Ｄｄ２のダミー配線ＤＬ１、ＤＬ２は、スリットＳＬ２により、指紋検出領域Ｆｄのゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬと電気的に分離されている。ダミー配線ＤＬ１、ＤＬ２は、回路部１５のゲートドライバ１２及び第１検出電極ドライバ１４と接続されておらず、検出動作に用いられない配線である。
【００９３】
このような構成により、指紋検出領域Ｆｄを表示領域Ａｄの一部にのみ設けた場合であっても、指紋検出領域Ｆｄとダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２との光の透過率の差を低減することができるため、表示画像の視認性を向上させることができる。
【００９４】
なお、図１７では、ダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２は、表示領域Ａｄの一部に設けられているが、これに限定されず、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重畳しない領域の全体に設けられていてもよい。また、図１７では図示していないが、ダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２に検出電極として機能しないダミー電極を設け、このダミー電極を第１検出電極２５と同様の形状及び配列としてもよい。さらに、シールド電極２６と同層に、ダミー領域Ｄｄ１の全体に連続してダミー電極を設けてもよく、ダミー領域Ｄｄ２の全体に連続してダミー電極を設けてもよい。
【００９５】
（第３の実施形態）
図１８は、第３の実施形態に係る表示装置を表す模式平面図である。図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ’線に沿う断面図である。図１８及び図１９に示すように、本実施形態の表示装置１Ｃにおいて、指紋センサ部１０Ｃは表示領域Ａｄの全面に設けられている。すなわち、表示領域Ａｄの全面が、指紋検出領域Ｆｄとなる。
【００９６】
図１８に示すように、表示領域Ａｄの全面に第１検出電極２５が配列され、かつ、複数の第１検出電極２５と対向して表示領域Ａｄの全面にシールド電極２６が設けられる。センサ基材２１は、表示領域Ａｄの全面と対向するとともに、額縁領域Ｇｄの短辺及び長辺に重畳して設けられている。センサ基材２１には、額縁領域Ｇｄの短辺において、ゲートドライバ１２と第１検出電極ドライバ１４とを含む回路部１５Ａが設けられ、額縁領域Ｇｄの長辺に沿って回路部１５Ｂ、１５Ｃが設けられている。額縁領域Ｇｄの短辺側に延びるゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが回路部１５Ａに接続される。また、額縁領域Ｇｄの長辺側に延びるゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが回路部１５Ｂ、１５Ｃに接続される。
【００９７】
このような構成により、自己静電容量方式の基本原理に基づいて、第１検出電極２５の容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔから、表示領域Ａｄの全面において、接触又は近接する指等の凹凸を検出することができる。なお、後述するように、第１検出電極２５により、接触又は近接する指等の外部物体の位置を検出することも可能である。したがって、第１検出電極２５により、近接又は接触する指等の位置を検出し、その検出された位置において細かいピッチで指紋検出動作を実行してもよい。
【００９８】
図１９に示すように、表示パネル３０の偏光板３５の全面を覆って指紋センサ部１０Ｃが設けられている。指紋センサ部１０Ｃと表示パネル３０の偏光板３５とは接着層７２を介して貼り合わされており、指紋センサ部１０Ｃとカバー部材１０１とは接着層７１を介して貼り合わされている。
【００９９】
このように、指紋センサ部１０Ｃは表示領域Ａｄの全面に対向して設けられているので、表示領域Ａｄの全面において光の透過率の差が抑制され、視認性を向上させることができる。また、指紋センサ部１０Ｃの外周は、額縁領域Ｇｄと重なる位置に配置される。このため、例えばセンサ基材２１の外周部分において接着層７１、７２とセンサ基材２１との間に気泡が生じた場合であっても、加飾層１１０により遮蔽されるので、この気泡が視認されることが抑制できる。
【０１００】
（第４の実施形態）
図２０は、第４の実施形態に係る表示装置の画素の配列と、第１検出電極の配列の関係を説明するための説明図である。表示領域Ａｄにおいて、表示パネル３０の複数の画素Ｐｉｘが第１方向Ｄｘ（行方向）及び第２方向Ｄｙ（列方向）に沿った方向にそれぞれ複数配列されている。なお、図２０では一部の画素Ｐｉｘのみ示している。
【０１０１】
画素Ｐｉｘはそれぞれ、赤色のカラーフィルタ３７Ｒに対応する副画素と、緑色のカラーフィルタ３７Ｇに対応する副画素と、青色のカラーフィルタ３７Ｂに対応する副画素とを一組として構成されている。なお、画素Ｐｉｘは、他の色の組み合わせであってもよく、また、４色以上の組み合わせであってもよい。図２０に示すように、第１方向Ｄｘにおいて、画素Ｐｉｘが繰り返し配列されるピッチを配列ピッチＰｐとする。また、第２方向Ｄｙにおいて、画素Ｐｉｘが繰り返し配列される配列方向に沿った方向を画素配列方向ＰＬとする。
【０１０２】
本実施形態の表示装置１Ｄにおいて、指紋センサ部１０Ｄの第１検出電極２５ａはそれぞれ正方形状であり、マトリクス状に複数配列されている。図２０に示すように、第１検出電極２５ａは画素配列方向ＰＬに対して傾斜して設けられている。ここで、第１検出電極２５ａの一辺と画素配列方向ＰＬとがなす角度を角度θ1とする。本実施形態において角度θ1は、２７°以上、３８°以下の範囲であることが好ましい。この場合、信号線ＳＧＬは画素配列方向ＰＬに対して、角度θ1を有して傾斜する。ゲート線ＧＣＬは、信号線ＳＧＬと直交し、画素配列方向ＰＬに対して角度（９０°−θ1）を有して傾斜する。
【０１０３】
このように、ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが、画素Ｐｉｘの画素配列方向ＰＬに対して傾斜して設けられているので、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとの交差部Ｌｘの配列が、第１方向Ｄｘ（行方向）における画素Ｐｉｘの配列及び第２方向Ｄｙ（列方向）における画素Ｐｉｘの配列に対してずれるものとなる。この結果、モアレの発生を抑制することができる。角度θ1を、２７°以上、３８°以下の範囲とすることで、モアレの発生をより効果的に抑制することができる。
【０１０４】
本実施形態において、第１検出電極２５ａのそれぞれに対応して上述した第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘが設けられている。なお、図２０において、説明を簡単にするために第２スイッチング素子Ｔｒｘを省略して示しており、以下の説明において、第２スイッチング素子Ｔｒｘを省略して説明するが、図９及び図１１と同様に、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとの交差部Ｌｘの近傍に第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘが設けられている。
【０１０５】
ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとで囲まれた領域において、第１スイッチング素子Ｔｒが設けられた箇所は、第１スイッチング素子Ｔｒが設けられていない箇所に比べて光の透過率が小さくなる。このため、第１スイッチング素子Ｔｒが繰り返し配列される配列方向と、画素Ｐｉｘの画素配列方向ＰＬとの関係によってモアレが発生する可能性がある。また、第１スイッチング素子Ｔｒが繰り返し配列される配列ピッチと、画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐとの関係によってモアレが発生する可能性がある。
【０１０６】
図２０に示すように、第１検出電極２５ａの対角線方向において、第１スイッチング素子Ｔｒが繰り返し配列される方向を、それぞれ配列方向Ｌｘａ及び配列方向Ｌｘｂとする。言い換えると、第１スイッチング素子Ｔｒの配列方向Ｌｘａ及び配列方向Ｌｘｂは、交差部Ｌｘの配列方向と沿った方向である。
【０１０７】
上述のように第１検出電極２５ａは画素配列方向ＰＬに対して角度θ1を有して傾斜して設けられているので、第１スイッチング素子Ｔｒの配列方向Ｌｘａ及び配列方向Ｌｘｂは、それぞれ画素Ｐｉｘの画素配列方向ＰＬに対して傾斜している。このため、第１スイッチング素子Ｔｒの配列方向Ｌｘａ及び配列方向Ｌｘｂと、画素Ｐｉｘの画素配列方向ＰＬによるモアレの発生を抑制することができる。
【０１０８】
図２０に示すように、１本の信号線ＳＧＬに沿って配列された第１スイッチング素子Ｔｒにおいて、第１方向Ｄｘにおける第１スイッチング素子Ｔｒの配列ピッチを配列ピッチＰｘとする。また、１本のゲート線ＧＣＬに沿って配列された第１スイッチング素子Ｔｒにおいて、第２方向Ｄｙにおける第１スイッチング素子Ｔｒの配列ピッチを配列ピッチＰｙとする。
【０１０９】
本実施形態において、第１スイッチング素子Ｔｒの配列ピッチＰｘ及び配列ピッチＰｙは、それぞれ画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐの半整数倍±０．１倍となっている。すなわち、配列ピッチＰｘ及び配列ピッチＰｙは、Ｐｘ、Ｐｙ＝Ｐｐ×（（ｎ＋１／２）±０．１）、ただしｎ＝１、２、３…の関係を満たす。具体的には、第１スイッチング素子Ｔｒの配列ピッチＰｘ及び配列ピッチＰｙは、画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐの１．４倍、１．６倍、２．４倍、２．６倍…とすることが好ましい。
【０１１０】
このように、本実施形態の表示装置１Ｄは、第１スイッチング素子Ｔｒの配列ピッチＰｘ及び配列ピッチＰｙを、画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐに対してずれたピッチとすることで、モアレの発生を抑制することができる。
【０１１１】
（第５の実施形態）
図２１は、第５の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を部分的に示す断面図である。図２２は、第５の実施形態の指紋センサ部の概略断面構造を示す断面図である。第１の実施形態では、図２及び図３に示すように、カバー部材１０１の検出面である第１面１０１ａ側から、第１検出電極２５、シールド電極２６、配線層２２、センサ基材２１の順に積層されるが、これに限定されない。例えば、センサ基材２１をカバー部材１０１側に配置することも可能である。
【０１１２】
図２１に示すように、本実施形態の表示装置１Ｅにおいて、カバー部材１０１の第２面１０１ｂに、接着層７１を介して指紋センサ部１０Ｅのセンサ基材２１が貼り合わされている。本実施形態では、カバー部材１０１に対し、センサ基材２１、第１検出電極２５、配線層２２、シールド電極２６の順に積層されている。図２１では図示を省略しているが、指紋センサ部１０Ｅは、表示パネル３０の偏光板３５（図２参照）と接着層７２を介して貼り合わされている。本実施形態では、シールド電極２６が、絶縁層５７及び接着層７２（図示しない）を介して偏光板３５と対向する。
【０１１３】
図２２に示すように、センサ基材２１から、下側に設けられる表示パネル３０（図示しない）に向かって、第１検出電極２５、導電性配線５１、第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘ、シールド電極２６の順に積層されている。センサ基材２１の下側に第１検出電極２５が設けられる。第１検出電極２５の下側に絶縁層５６を介して導電性配線５１が設けられる。導電性配線５１の下側に絶縁層５８ｆを介してゲート線ＧＣＬ（ゲート電極６４及びゲート電極６８）が設けられる。ゲート線ＧＣＬの下側に絶縁層５８ｅを介して半導体層６１及び半導体層６５が設けられる。半導体層６１及び半導体層６５の下側に絶縁層５８ｄを介して、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）、ドレイン電極６３、ドレイン電極６７及びソース電極６６が設けられる。ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）、ドレイン電極６３、ドレイン電極６７及びソース電極６６の下側に平坦化層５９を介してシールド電極２６が設けられる。シールド電極２６を覆って絶縁層５７が設けられ、絶縁層５７が接着層７２を介して表示パネル３０の偏光板３５と貼り合わされる。
【０１１４】
導電性配線５１とシールド電極２６とは、コンタクトホールＨ５を介して接続される。第１スイッチング素子Ｔｒにおいて、第１検出電極２５は、コンタクトホールＨ８を介してドレイン電極６３と接続される。ドレイン電極６３は、コンタクトホールＨ７を介して半導体層６１の一端側と接続される。半導体層６１の他端側はコンタクトホールＨ６を介してソース電極６２と接続される。このようにして、第１検出電極２５と第１スイッチング素子Ｔｒとが接続される。
【０１１５】
第２スイッチング素子Ｔｒｘにおいて、半導体層６５は、コンタクトホールＨ１２を介してドレイン電極６７に接続される。ドレイン電極６７はコンタクトホールＨ８を介して第１検出電極２５と接続される。半導体層６５は、コンタクトホールＨ１３を介してソース電極６６と接続され、ソース電極６６は、コンタクトホールＨ１４を介してシールド電極２６と接続される。このようにして、第１検出電極２５と第２スイッチング素子Ｔｒｘ、及びシールド電極２６と第２スイッチング素子Ｔｒｘが電気的に接続される。
【０１１６】
本実施形態においても、導電性配線５１を介してガード信号Ｖｓｇｌがシールド電極２６に供給される。また、第２スイッチング素子Ｔｒｘを設けることにより、検出対象として選択されていない第１検出電極２５に対して、シールド電極２６を介してガード信号Ｖｓｇｌが供給される。これにより、第１検出電極２５とシールド電極２６との寄生容量、及び検出対象として選択された第１検出電極２５と、その周囲の選択されていない第１検出電極２５との間の寄生容量が低減される。
【０１１７】
本実施形態において、センサ基材２１をカバー部材１０１の検出面である第１面１０１ａ側に配置した場合であっても、第１検出電極２５は、第１スイッチング素子Ｔｒ、第２スイッチング素子Ｔｒｘ、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬに対して第１面１０１ａ側に配置される。したがって、接触又は近接する指等と、第１検出電極２５との間に、第１スイッチング素子Ｔｒや各種配線が介在しないので、検出性能の低下を抑制できる。
【０１１８】
（製造方法）
次に、カバー部材１０１と、指紋センサ部１０と、表示パネル３０との貼り合わせ方法について説明する。図２３は、表示装置の製造工程の一例を説明するための説明図である。図２３（Ａ）は、カバー部材１０１への接着層の塗布工程を説明するための説明図である。図２３（Ａ）に示すように、カバー部材１０１の第２面１０１ｂに、接着層７１を塗布する。接着層７１は、表示領域Ａｄの全面と、額縁領域Ｇｄのうち、指紋センサ部１０が重なる領域である重畳領域ＧｄＡに塗布される。接着層７１は、例えば、液状のＵＶ硬化型樹脂である、光学透明樹脂（ＯＣＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ｒｅｓｉｎ）を用いることができる。図２３に示す例では、接着層７１は、塗布された後、ＵＶ硬化前において、一定の形状を維持できる程度の粘度に調整されている。
【０１１９】
図２３（Ｂ）は、カバー部材１０１へ指紋センサ部１０を貼り合わせる工程を説明するための説明図である。図２３（Ｂ）に示すように、指紋検出領域Ｆｄと重畳領域ＧｄＡにおいて指紋センサ部１０をカバー部材１０１に貼り合わせる。このとき、接着層７１は液状であり、指紋センサ部１０は、指紋センサ部１０の一方の面１０ａが接着層７１に埋め込まれ、指紋センサ部１０の他方の面１０ｂが、接着層７１の表面７１ａと一致するように貼り合わされる。
【０１２０】
図２３（Ｃ）は、接着層の塗布工程を説明するための説明図である。図２３（Ｃ）に示すように、接着層７１及び指紋センサ部１０を覆って、接着層７２が塗布される。接着層７２は、表示領域Ａｄの全面に設けられる。接着層７２は、例えば、接着層７１と同じ光学透明樹脂（ＯＣＲ）が用いられる。
【０１２１】
図２３（Ｄ）は、表示パネル３０を貼り合わせる工程を説明するための説明図である。図２３（Ｄ）に示すように、接着層７２に表示パネル３０が貼り合わされる。その後、紫外線照射により接着層７１及び接着層７２が硬化され、カバー部材１０１と、指紋センサ部１０と、表示パネル３０とが貼り合わされる。このようにして表示装置１が製造される。
【０１２２】
図２等では、接着層７１と接着層７２とを異なる層に分けて示しているが、上述したように、接着層７１及び接着層７２として同じ光学透明樹脂（ＯＣＲ）を用いた場合、図２３（Ｄ）に示すように接着層７１と接着層７２とは一体化され、境界は視認されないものとなる。
【０１２３】
指紋センサ部１０を表示領域Ａｄの一部に配置する構成の場合、指紋センサ部１０のセンサ基材２１等の端部２１ｃ（図８参照）が表示領域Ａｄに設けられるので、指紋センサ部１０の周囲に気泡が発生すると観察者によって気泡が視認される可能性がある。本実施形態では、接着層７１及び接着層７２として、液状の接着剤を用いることにより、指紋センサ部１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｂ及び側面１０ｃが液状の接着剤と密着した状態で、接着剤が硬化され、指紋センサ部１０は樹脂層の中に埋め込まれた状態となる。このため、接着層７１及び接着層７２と、指紋センサ部１０との間に気泡が発生することを抑制することができる。
【０１２４】
図２３各図では、接着層７１及び接着層７２を表示領域Ａｄの全面に塗布する工程を示したが、これに限定されない。例えば、接着層７１及び接着層７２を表示領域Ａｄの複数箇所に塗布して、指紋センサ部１０及び表示パネル３０を貼り合わせる際に、接着層７１及び接着層７２の流動性により、表示領域Ａｄの全面に押し広げるようにしてもよい。また図２３に示す製造方法はあくまで一例であり、各部材を貼り合わせる順番等は適宜変更することができる。
【０１２５】
（第６の実施形態）
図２４は、第６の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。図２４に示す表示装置１Ｆにおいて、カバー部材１０１Ａとして薄型のガラス基板が用いられる。カバー部材１０１Ａの厚さｔ1は、例えば０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．３ｍｍ以下である。これにより、カバー部材１０１Ａの第１面１０１Ａａと、第１検出電極２５（図２４では省略して示す）との距離が小さくなり、良好な検出感度を得ることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態では、カバー部材１０１Ａに薄型のガラス基板を用いているため、図２３に示す貼り合わせ工程において、カバー部材１０１Ａが破損する可能性がある。この場合、表示パネル３０の上に接着層７２を塗布し、接着層７２に埋め込むように指紋センサ部１０を貼り合わる。その後、接着層７２及び指紋センサ部１０を覆って接着層７１を塗布してカバー部材１０１Ａを貼り合わせてもよい。
【０１２７】
（第７の実施形態）
図２５は、第７の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。本実施形態の表示装置１Ｇにおいて、カバー部材１０１Ｂに凹部１０２が設けられている。凹部１０２は、カバー部材１０１Ｂの第２面１０１Ｂｂから第１面１０１Ｂａ側に凹んでおり、少なくとも指紋センサ部１０と重なる部分に設けられる。凹部１０２の平面形状は、指紋センサ部１０の外形よりも大きくなっており、凹部１０２の内部に指紋センサ部１０が設けられる。凹部１０２の内部に接着層７１が塗布され、接着層７１に埋め込まれるように指紋センサ部１０が凹部１０２の上面１０１Ｂｃと貼り合わされる。カバー部材１０１Ｂの第１面１０１Ｂａは、平坦な面になっている。
【０１２８】
接着層７２は、凹部１０２に設けられた接着層７１及び指紋センサ部１０の一部を覆うとともに、凹部１０２が設けられていない部分のカバー部材１０１Ｂに設けられる。表示パネル３０は、凹部１０２が設けられた部分において、接着層７１及び接着層７２を介してカバー部材１０１Ｂと貼り合わされ、凹部１０２が設けられていない部分において、接着層７２を介してカバー部材１０１Ｂと貼り合わされる。
【０１２９】
本実施形態では、凹部１０２が設けられた部分においてカバー部材１０１Ｂの厚さが薄くなっており、この凹部１０２に指紋センサ部１０が設けられている。凹部１０２が設けられた部分のカバー部材１０１Ｂの厚さｔ3は、凹部１０２が設けられていない部分のカバー部材１０１Ｂの厚さｔ2に対し、例えば１／２以下の厚さとすることができる。凹部１０２が設けられた部分のカバー部材１０１Ｂの厚さｔ3は、例えば０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．３ｍｍ以下である。
【０１３０】
このような構成により、カバー部材１０１Ｂの第１面１０１Ｂａと、第１検出電極２５（図２４では省略して示す）との距離が小さくなり、良好な検出感度を得ることができる。また、凹部１０２が形成されていない部分においてカバー部材１０１Ｂを厚くすることができるので、カバー部材１０１Ｂの強度を維持しつつ、検出感度を向上させることができる。
【０１３１】
また、接着層７１及び接着層７２として上述の光学透明樹脂を用いることで、凹部１０２の内部に接着層７１及び接着層７２を容易に設けることができ、凹部１０２の上面１０１Ｂｃ及び側面１０１Ｂｄと、接着層７１とを密着させて、気泡の発生を抑制できる。
【０１３２】
（第８の実施形態）
図２６は、第８の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。本実施形態の表示装置１Ｈにおいて、カバー部材１０１Ｃと対向して支持基板１０１Ｄが設けられている。指紋センサ部１０は、カバー部材１０１Ｃの第１面１０１Ｃａと垂直な方向において、カバー部材１０１Ｃと支持基板１０１Ｄとの間に配置される。指紋センサ部１０は、接着層７１を介してカバー部材１０１Ｃの第２面１０１Ｃｂと貼り合わされる。また、指紋センサ部１０は、接着層７２を介して支持基板１０１Ｄの第１面１０１Ｄａと貼り合わされる。支持基板１０１Ｄの第２面１０１Ｄｂに、接着層７３を介して表示パネル３０が貼り合わされる。
【０１３３】
カバー部材１０１Ｃの厚さｔ4は、支持基板１０１Ｄの厚さｔ5と異なる厚さであってもよく、同じ厚さとしてもよい。本実施形態において、支持基板１０１Ｄが設けられているので、カバー部材１０１Ｃの厚さｔ4を、例えば０．５ｍｍ以下に薄くした場合であっても、いわゆる合わせガラス状にカバー部材１０１Ｃと支持基板１０１Ｄとが形成されることとなり、結果としてカバー部材１０１Ｃの強度を維持することができる。したがって、本実施形態の表示装置１Ｈは、カバー部材１０１Ｃの強度を維持しつつ、指紋センサ部１０の検出感度を向上させることができる。
【０１３４】
（第９の実施形態）
図２７は、第９の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。本実施形態の表示装置１Ｉにおいて、カバー部材１０１Ｅに凹部１０２Ａが設けられている。凹部１０２Ａは、カバー部材１０１Ｅの第１面１０１Ｅａから第２面１０１Ｅｂ側に凹んでおり、少なくとも指紋検出領域Ｆｄと重なる部分に設けられる。図２７に示す例では、指紋センサ部１０と重なる領域に凹部１０２Ａが設けられている。指紋センサ部１０が貼り合わされるカバー部材１０１Ｅの第２面１０１Ｅｂは、平坦な面となっている。
【０１３５】
本実施形態においても、凹部１０２Ａが設けられた部分においてカバー部材１０１Ｅの厚さが薄くなっており、この凹部１０２Ａと重なる位置において、カバー部材１０１Ｅの第２面１０１Ｅｂに指紋センサ部１０が設けられている。このため、カバー部材１０１Ｅの第１面１０１Ｅａと、第１検出電極２５（図２４では省略して示す）との距離が小さくなり、良好な検出感度を得ることができる。凹部１０２Ａが設けられた部分のカバー部材１０１Ｅの厚さｔ7は、凹部１０２Ａが設けられていない部分のカバー部材１０１Ｅの厚さｔ6に対し、例えば１／２以下とすることができる。凹部１０２Ａが設けられた部分のカバー部材１０１Ｅの厚さｔ7は、例えば０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．３ｍｍ以下である。凹部１０２Ａが形成されていない部分においてカバー部材１０１Ｅを厚くすることができるので、カバー部材１０１Ｅの強度を維持しつつ、検出感度を向上させることができる。
【０１３６】
本実施形態において、検出面であるカバー部材１０１Ｅの第１面１０１Ｅａに凹部１０２Ａが設けられているので、観察者は、指の触覚で指紋検出領域Ｆｄを認識することができる。よって、本実施形態の表示装置１Ｉは良好な操作性を実現することができる。
【０１３７】
（第１０の実施形態）
図２８は、第１０の実施形態に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、表示装置１Ｊは、検出機能付き表示部２００と、指紋センサ部１０と、検出制御部１１Ａと、表示制御部１１Ｂと、ゲートドライバ１２と、表示用ゲートドライバ１２Ａと、ソースドライバ１３と、第１検出電極ドライバ１４と、駆動電極ドライバ１４Ａと、検出部４０と、タッチ検出部４０Ａとを備えている。表示装置１Ｊは、検出機能付き表示部２００が検出機能を内蔵した表示装置である。
【０１３８】
検出機能付き表示部２００は、上述した表示パネル３０と、タッチ入力を検出する検出装置であるタッチセンサ部５０とを一体化した装置である。表示パネル３０とタッチセンサ部５０とが一体化した装置とは、例えば、表示パネル３０又はタッチセンサ部５０に使用される基板や電極の一部を兼用することを示す。表示パネル３０は、例えば、有機ＥＬ表示パネルであってもよい。
【０１３９】
表示制御部１１Ｂは、外部より供給された映像信号に基づいて、表示用ゲートドライバ１２Ａ及びソースドライバ１３に制御信号を供給して、主に表示動作を制御する回路である。また、表示制御部１１Ｂは、さらに検出制御部１１Ａに対して制御信号を供給して、表示用ゲートドライバ１２Ａ、ソースドライバ１３、及び検出制御部１１Ａが互いに同期して、又は同期しないで動作するように制御することができる。
【０１４０】
表示用ゲートドライバ１２Ａは、表示制御部１１Ｂから供給される制御信号に基づいて、表示用の走査信号Ｖｓｃａｎｄを出力して、検出機能付き表示部２００の表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する機能を有している。
【０１４１】
ソースドライバ１３は、表示制御部１１Ｂから供給される制御信号に基づいて、検出機能付き表示部２００の、各画素Ｐｉｘに画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。表示制御部１１Ｂは、画素信号Ｖｐｉｘを生成し、この画素信号Ｖｐｉｘをソースドライバ１３に供給してもよい。
【０１４２】
タッチセンサ部５０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいてタッチ検出動作を行い、接触又は近接する外部物体の位置を検出する。タッチセンサ部５０は、外部物体の接触又は近接を検出した場合、検出信号ＶｄｅｔＡをタッチ検出部４０Ａに出力する。
【０１４３】
検出制御部１１Ａは、タッチセンサ部５０における、接触又は近接する外部の物体を検出する検出動作を制御するとともに、指紋センサ部１０の検出動作を制御する回路である。駆動電極ドライバ１４Ａは、検出制御部１１Ａから供給される制御信号に基づいて、検出機能付き表示部２００の、後述する駆動電極３３Ａに検出用の駆動信号Ｖｓ又は表示用の駆動信号Ｖｃｏｍを供給する回路である。ゲートドライバ１２は、検出制御部１１Ａから供給される制御信号に基づいて、上述したように、指紋センサ部１０に走査信号Ｖｓｃａｎを供給する。また、第１検出電極ドライバ１４は、検出制御部１１Ａから供給される制御信号に基づいて、指紋センサ部１０に駆動信号Ｖｆを供給する。
【０１４４】
タッチ検出部４０Ａは、検出制御部１１Ａから供給される制御信号と、第２検出電極ＴＤＬ（図３５参照）から出力される検出信号ＶｄｅｔＡとに基づいて、タッチセンサ部５０に対するタッチの有無を検出する回路である。また、タッチ検出部４０Ａは、タッチがある場合においてタッチ入力が行われた座標などを求める。タッチ検出部４０Ａは、上述した検出部４０と同様に、検出信号増幅部、Ａ／Ｄ変換部、信号処理部、座標抽出部、検出タイミング制御部等を備える。
【０１４５】
タッチセンサ部５０は、静電容量型タッチ検出の基本原理に基づいて動作する。ここで、図２９から図３１を参照して、本実施形態の表示装置１Ｊの相互静電容量方式によるタッチ検出の基本原理について説明する。図２９は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための説明図である。図３０は、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための等価回路の一例を示す説明図である。図３１は、相互静電容量方式のタッチ検出の駆動信号及び検出信号の波形の一例を表す図である。なお、以下の説明では、指が接触又は近接する場合を説明するが、指に限られず、例えばスタイラスペン等の導体を含む物体であってもよい。
【０１４６】
例えば、図２９に示すように、容量素子Ｃ４は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極Ｅ２及び検出電極Ｅ３を備えている。容量素子Ｃ４は、駆動電極Ｅ２と検出電極Ｅ３との対向面同士の間に形成される電気力線（図示しない）に加え、駆動電極Ｅ２の端部から検出電極Ｅ３の上面に向かって延びるフリンジ分の電気力線が生じる。図３０に示すように、容量素子Ｃ４は、その一端が交流信号源（駆動信号源）Ｓに接続され、他端は電圧検出器ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば、図２８に示すタッチ検出部４０Ａに含まれる積分回路である。
【０１４７】
交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ２（容量素子Ｃ４の一端）に所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇが印加されると、検出電極Ｅ３（容量素子Ｃ４の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、図３１に示すような出力波形（検出信号ＶｄｅｔＡ）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、駆動電極ドライバ１４Ａから入力される駆動信号Ｖｓに相当するものである。
【０１４８】
指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Ｃ４に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ４の容量値に応じた電流が流れる。図３０に示す電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ6（図３１参照））に変換する。
【０１４９】
一方、指が接触又は近接した状態（接触状態）では、図２９に示すように、指によって形成される静電容量Ｃ５が、検出電極Ｅ３と接触し、又は近傍にある。これにより、駆動電極Ｅ２と検出電極Ｅ３との間にあるフリンジ分の電気力線が導体（指）により遮られる。このため、容量素子Ｃ４は、非接触状態での容量値よりも容量値の小さい容量素子として作用する。そして、図３０及び図３１に示すように、電圧検出器ＤＥＴは、交流矩形波Ｓｇに応じた電流Ｉ1の変動を電圧の変動（点線の波形Ｖ7）に変換する。
【０１５０】
この場合、波形Ｖ7は、上述した波形Ｖ6と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ6と波形Ｖ7との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、指などの外部から接触又は近接する外部物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器ＤＥＴは、波形Ｖ6と波形Ｖ7との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜を精度よく検出するため、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。
【０１５１】
タッチ検出部４０Ａは、絶対値｜ΔＶ｜を所定のしきい値電圧と比較し、この絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧未満であれば、外部近接物体が非接触状態であると判断する。一方、タッチ検出部４０Ａは、絶対値｜ΔＶ｜がしきい値電圧以上であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出部４０Ａはタッチ検出が可能となる。
【０１５２】
次に本実施形態の表示装置１Ｊの構成例を説明する。図３２は、第１０の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。図３３は、本実施形態に係る駆動電極と第２検出電極との関係を説明するための模式平面図である。
【０１５３】
図３２に示すように、本実施形態の表示装置１Ｊは、カバー部材１０１と、指紋センサ部１０と、表示パネル３０とを含む。本実施形態において、表示パネル３０の対向基板３０Ｂに第２検出電極ＴＤＬが設けられており、第２検出電極ＴＤＬは、タッチセンサ部５０の検出電極として機能する。第２検出電極ＴＤＬの上側に、偏光板３５が設けられている。
【０１５４】
指紋センサ部１０は、カバー部材１０１の第１面１０１ａに対して垂直な方向から見たときに、表示領域Ａｄの一部に設けられた指紋検出領域Ｆｄと重なって配置される。指紋センサ部１０は、カバー部材１０１と表示パネル３０との間において、接着層７２を介して偏光板３５の上側に貼り合わされ、接着層７１を介してカバー部材１０１の下側に貼り合わされる。カバー部材１０１は、指紋センサ部１０と重ならない部分において、接着層７１、７２を介して表示パネル３０の偏光板３５と貼り合わされる。図３２に示す例では、指紋センサ部１０は、第２検出電極ＴＤＬの一部と重なって配置される。
【０１５５】
指紋センサ部１０は、上述した各実施形態に示した指紋センサ部１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅの構成を採用することができる。また、カバー部材１０１は、第１の実施形態及び第６の実施形態から第９の実施形態に示したカバー部材１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｅの構成を採用することができる。
【０１５６】
図３３に示すように、検出機能付き表示部２００は、第１基板３１に設けられた駆動電極３３Ａと、第２基板３６に設けられた第２検出電極ＴＤＬとを含む。駆動電極３３Ａは、表示領域Ａｄにおいて、第２方向Ｄｙに延びており第１方向Ｄｘに複数配列されている。駆動電極３３Ａは、表示動作の際、駆動電極ドライバ１４Ａから表示用の駆動信号Ｖｃｏｍが供給され、複数の画素電極３２（図４参照）に対する共通電極として機能する。
【０１５７】
第２検出電極ＴＤＬは、表示領域Ａｄにおいて、第１方向Ｄｘに延びており第２方向Ｄｙに複数配列されている。すなわち、第２検出電極ＴＤＬは、駆動電極３３Ａの延在方向と交差する方向に延びている。各第２検出電極ＴＤＬは、額縁配線（図３３では省略して示す）を介して第２基板３６の額縁領域Ｇｄの短辺側に設けられたフレキシブル基板７５Ａに接続される。本実施形態において、第２検出電極ＴＤＬは、例えばＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料が用いられる。図３３に示すように、駆動電極３３Ａ及び第２検出電極ＴＤＬは、表示領域Ａｄの一部に設けられた指紋検出領域Ｆｄに重なって設けられている。
【０１５８】
第２検出電極ＴＤＬと駆動電極３３Ａとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。タッチセンサ部５０において、相互静電容量方式のタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４Ａは、駆動電極３３Ａを時分割的に順次選択し、選択された駆動電極３３Ａに駆動信号Ｖｓを供給する。そして、第２検出電極ＴＤＬから検出信号ＶｄｅｔＡが出力されることによりタッチ検出が行われるようになっている。つまり、駆動電極３３Ａは、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理における駆動電極Ｅ２に対応し、第２検出電極ＴＤＬは、検出電極Ｅ３に対応する。なお、駆動電極ドライバ１４Ａは、複数の駆動電極３３Ａを含む駆動電極ブロックごとに順次選択して駆動してもよい。
【０１５９】
このように、本実施形態において、駆動電極３３Ａは、表示動作の際に複数の画素電極３２に対する共通電極として機能するとともに、検出動作の際に第２検出電極ＴＤＬに対する駆動電極として機能する。
【０１６０】
なお、図３３では、第１基板３１の額縁領域Ｇｄに、表示用ゲートドライバ１２Ａ、駆動電極ドライバ１４Ａ、マルチプレクサ１３Ａ等の各種回路が設けられている。これに限定されず、表示用ゲートドライバ１２Ａ、駆動電極ドライバ１４Ａの機能の一部は表示用ＩＣ１９に含まれていてもよい。
【０１６１】
図３４は、本実施形態に係るタッチ検出動作を説明するための模式図である。図３４に示すように、第２検出電極ＴＤＬの一部は、指紋センサ部１０と重なっており、カバー部材１０１の第１面１０１ａに垂直な方向において、カバー部材１０１に対して指紋センサ部１０よりも離れた位置に配置される。
【０１６２】
タッチ検出動作の際に、駆動電極３３Ａに駆動信号Ｖｓが供給されることで、第２検出電極ＴＤＬと駆動電極３３Ａとの間にフリンジ電界が形成される。フリンジ電界の電気力線Ｅｍは、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域においては、カバー部材１０１の第１面１０１ａよりも上方まで到達する。これにより、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、カバー部材１０１の第１面１０１ａに接触又は近接する指等の外部物体の位置を検出可能となっている。
【０１６３】
指紋検出領域Ｆｄにおいて、フリンジ電界の電気力線Ｅｍは、指紋センサ部１０の第１検出電極２５及びシールド電極２６（図示を省略する）により遮蔽され、カバー部材１０１の第１面１０１ａよりも上方まで到達できない場合がある。このため、タッチセンサ部５０は、指紋検出領域Ｆｄにおいてタッチ検出の検出感度が低下する、又はタッチ検出ができない可能性がある。
【０１６４】
本実施形態において、指紋センサ部１０の第１検出電極２５は、タッチ検出動作における検出電極として用いられる。すなわち、第１検出電極２５に駆動信号Ｖｆが供給されることで、第１検出電極２５から上方に延びる電界の電気力線Ｅｓが形成される。電気力線Ｅｓは、指紋検出領域Ｆｄにおいてカバー部材１０１の第１面１０１ａよりも上方に到達する。これにより上述した自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、指紋検出領域Ｆｄに接触又は近接する指等の外部物体の位置を検出することができる。
【０１６５】
検出制御部１１Ａ（図２８参照）は、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、タッチセンサ部５０の相互静電容量方式によるタッチ検出動作を実行し、指紋検出領域Ｆｄにおいて、指紋センサ部１０のタッチ検出動作を実行する。タッチ検出部４０Ａ（図２８参照）は、第２検出電極ＴＤＬから出力される検出信号ＶｄｅｔＡに基づいて、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域におけるタッチ検出を行う。タッチ検出部４０Ａは、さらに、第１検出電極２５から出力される検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、指紋検出領域Ｆｄにおけるタッチ検出を行う。これにより、表示領域Ａｄの全面におけるタッチ検出が可能となる。このように、指紋センサ部１０は、タッチセンサ部５０のタッチ検出動作を補完するようにタッチ検出を行うことができる。
【０１６６】
この際、指紋センサ部１０においては、指紋を検出するのではなく、単にタッチを検出すればよい。したがって、当該指紋センサ部１０の駆動としては、上記指紋検出のための駆動ではなく、別の駆動、例えば複数の第１検出電極２５を同時に駆動させる方法や、全部の第１検出電極２５ではなく、いくつかの代表的な位置の第１検出電極２５のみを駆動させる方法等、指紋センサ部１０の検出処理を短縮化するための駆動を採用することができる。また、第２検出電極ＴＤＬのうち、指紋検出領域Ｆｄと重なる第２検出電極ＴＤＬは、検出電極として機能しないダミー電極としてもよい。
【０１６７】
検出制御部１１Ａは、タッチセンサ部５０のタッチ検出動作と、指紋センサ部１０のタッチ検出動作とを、同時に実行してもよく、又は、異なるタイミングで実行してもよい。また、検出制御部１１Ａは、指紋センサ部１０が、指紋検出領域Ｆｄにおいて指等の接触又は近接を検出した場合、指紋センサ部１０のタッチ検出動作から指紋検出動作に切り換えて、指紋検出を実行してもよい。この場合、指紋センサ部１０は、タッチ検出動作により検出された接触又は近接する指等の位置情報に基づいて、接触又は近接する指等と重なる位置の第１検出電極２５を駆動して指紋検出動作を行うことができる。
【０１６８】
上述したように、第１検出電極２５は、画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐに対応したピッチ、例えば配列ピッチＰｐの半整数倍±０．１倍のピッチで多数配列されている。タッチ検出動作において、指紋検出に比べて検出の解像度を小さくしてもよい。この場合、指紋センサ部１０は、複数の第１検出電極２５をまとめて駆動して検出電極ブロックごとに、タッチ検出動作を実行してもよい。
【０１６９】
例えば、ゲートドライバ１２は、複数のゲート線ＧＣＬを同時に選択して、第１検出電極ドライバ１４は、選択された複数のゲート線ＧＣＬに対応する複数の第１検出電極２５（検出電極ブロック）に駆動信号Ｖｆを供給する。複数の第１検出電極２５（検出電極ブロック）の容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔがタッチ検出部４０Ａに出力される。このように検出電極ブロックごとに、タッチ検出を行うことで、タッチ検出に要する時間を短縮することができ、また、タッチ検出部４０Ａにおける演算処理の負担を低減することができる。
【０１７０】
なお、本実施形態において、図３３に示す駆動電極３３Ａ及び第２検出電極ＴＤＬの形状や配置は適宜変更してもよい。例えば、駆動電極３３Ａは、第１方向Ｄｘに延びるとともに第２方向Ｄｙに複数配列され、第２検出電極ＴＤＬは、第２方向Ｄｙに延びるとともに第１方向Ｄｘに複数配列されていてもよい。
【０１７１】
（第１変形例）
図３５は、第１０の実施形態の第１変形例に係る検出機能付き表示部の模式平面図である。図３５に示すように、本変形例の表示装置１Ｋにおいて、第２検出電極ＴＤＬは、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域に設けられ、指紋検出領域Ｆｄに設けられていない点が異なる。
【０１７２】
上述のように、指紋検出領域Ｆｄにおいて、指紋センサ部１０によりタッチ検出を行うことができるので、指紋センサ部１０と重なる位置に第２検出電極ＴＤＬを設けなくてもよい。こうすることで、指紋検出領域Ｆｄに指等が接触又は近接した場合に、指紋センサ部１０から検出信号Ｖｄｅｔが出力され、タッチセンサ部５０から検出信号ＶｄｅｔＡが出力されない。したがって、タッチ検出部４０Ａにおける演算処理の負担を低減することができる。
【０１７３】
なお、駆動電極３３Ａは、表示動作の際に共通電極としての機能を兼ねているので、図３５に示すように、指紋検出領域Ｆｄを含む表示領域Ａｄの全体に設けられている。
【０１７４】
（第２変形例）
図３４及び図３５では、帯状の第２検出電極ＴＤＬが複数配列された構成を示したが、これに限定されない。図３６は、第１０の実施形態の第２変形例に係る検出機能付き表示部の模式平面図である。なお、図３６は第２基板３６の平面図のみ示し、第１基板３１に設けられた駆動電極３３Ａは省略示しているが、本変形例においても、駆動電極３３Ａは、図３４及び図３５に示す例と同様の構成とすることができる。
【０１７５】
図３６に示すように、第２基板３６の表示領域Ａｄに、タッチセンサ部５０の検出電極として機能する第２検出電極ＴＤＬＡと、検出電極として機能しないダミー電極ＴＤＬｄとが設けられている。第２検出電極ＴＤＬＡが設けられた検出電極領域Ｒｔと、ダミー電極ＴＤＬｄが設けられたダミー電極領域Ｒｄとは、第２方向Ｄｙにおいて交互に配置される。
【０１７６】
第２検出電極ＴＤＬＡは、複数の金属配線８３を含む。金属配線８３は、細線片８３ａと細線片８３ｂとが接続部８３ｘで交互に接続されて構成される。細線片８３ａと細線片８３ｂとは、第１方向Ｄｘに対して互いに反対方向に傾いており、金属配線８３は、ジグザグ線又は波線に形成され全体として第１方向Ｄｘに延びている。金属配線８３は、第２方向Ｄｙにおいて間隔を設けて複数配列されている。複数配列された金属配線８３の端部同士がパッド部８４により接続され、１つの第２検出電極ＴＤＬＡとして機能する。
【０１７７】
第２検出電極ＴＤＬＡは、全体として第１方向Ｄｘに帯状に延びており、第２方向Ｄｙに複数配列される。各第２検出電極ＴＤＬＡは、パッド部８４及び額縁配線８７を介して、第２基板３６の額縁領域Ｇｄの短辺側に設けられたフレキシブル基板７５Ａに接続される。
【０１７８】
ダミー電極ＴＤＬｄは、細線片８５ａと細線片８５ｂとを含む。細線片８５ａは、金属配線８３の細線片８３ａと平行な方向に延び、細線片８５ｂは、金属配線８３の細線片８３ｂと平行な方向に延びる。細線片８５ａと細線片８５ｂとは、互いに間隔を有して第１方向Ｄｘに交互に配置され、かつ、第２方向Ｄｙに複数配置される。
【０１７９】
ダミー電極ＴＤＬｄは、第２方向Ｄｙに配列される第２検出電極ＴＤＬＡの間に配置される。ダミー電極ＴＤＬｄは、第２検出電極ＴＤＬＡと間隔を有して配置されており、タッチ検出の際に、電圧信号が供給されず電位が固定されていないフローティング状態となる。
【０１８０】
本変形例においても、第２検出電極ＴＤＬＡと駆動電極３３Ａとの交差部に静電容量が形成され、上述した相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいてタッチ検出が可能である。なお、上述したフリンジ電界の電気力線Ｅｍは、ダミー電極領域Ｒｄを通ってカバー部材１０１の第１面１０１ａよりも上方まで到達する。
【０１８１】
第２検出電極ＴＤＬＡを構成する金属配線８３は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金の少なくとも１つの金属材料で形成される。また、金属配線８３は、これらの金属材料を１以上用いて、複数積層した積層体としてもよい。アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金の少なくとも１つの金属材料は、ＩＴＯ等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。また、これらの金属材料は、ＩＴＯ等の透光性導電酸化物に比較して遮光性があるため、透過率が低下する可能性又は第２検出電極ＴＤＬＡのパターンが視認されてしまう可能性がある。本実施形態において、１つの第２検出電極ＴＤＬＡが、複数の幅細の金属配線８３を有しており、金属配線８３が、ジグザグ線又は波線に形成され、線幅よりも大きい間隔を設けて配置されることで、低抵抗化と、不可視化とを実現することができる。その結果、第２検出電極ＴＤＬＡが低抵抗化し、表示装置１Ｌは、薄型化、大画面化又は高精細化することができる。
【０１８２】
ダミー電極ＴＤＬｄを構成する細線片８５ａと細線片８５ｂは、金属配線８３と同じ金属材料を用いることが好ましい。こうすれば、検出電極領域Ｒｔとダミー電極領域Ｒｄとの光の透過率の差を抑制して、これら第２検出電極ＴＤＬＡやダミー電極ＴＤＬｄの不可視化を実現することができる。また、反射率を抑えるために、金属配線８３、細線片８５ａ及び細線片８５ｂの最表面に黒色化処理を行うことも好ましい。
【０１８３】
本変形例においても、指紋検出領域Ｆｄに重なって指紋センサ部１０が設けられている。タッチセンサ部５０は、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、第２検出電極ＴＤＬＡと駆動電極３３Ａとの間の容量変化に応じて、タッチ検出を行う。また、指紋センサ部１０は、指紋検出領域Ｆｄにおいて、第１検出電極２５の容量変化によりタッチ検出を行う。これにより、表示領域Ａｄの全面におけるタッチ検出が可能となる。
【０１８４】
本変形例では、第２検出電極ＴＤＬＡは金属配線８３により構成されているため、第２検出電極ＴＤＬＡが設けられている領域と、第２検出電極ＴＤＬＡが設けられていない領域とで光の透過率が異なる結果、観察者に視認される可能性がある。このため、指紋検出領域Ｆｄにおいて第２検出電極ＴＤＬＡを設けることが好ましい。又は、指紋検出領域Ｆｄに第２検出電極ＴＤＬＡを設けず、同じ金属材料が用いられたダミー電極ＴＤＬｄを指紋検出領域Ｆｄに設けてもよい。これにより、表示領域Ａｄの全面において第２検出電極ＴＤＬＡ及びダミー電極ＴＤＬｄの不可視化を実現できる。
【０１８５】
（第１１の実施形態）
図３７は、第１１の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を示す断面図である。図２８から図３６に示した表示装置１Ｊ、１Ｋ、１Ｌでは、駆動電極３３Ａが、表示動作における共通電極として機能するとともに、検出動作における駆動電極と機能する。つまり、表示装置１Ｊ、１Ｋ、１Ｌは、表示パネル３０とタッチセンサ部５０とが一体化された装置である。ただし、これに限定されず、表示パネル３０の上にタッチセンサ部５０を設けてもよい。
【０１８６】
図３７に示すように、表示装置１Ｍにおいて、表示パネル３０の偏光板３５の上にタッチセンサ部５０が設けられている。タッチセンサ部５０は、センサ基材９１と、センサ基材９１に設けられた第２検出電極ＴＤＬＢとを含む。センサ基材９１にはフレキシブル基板７５Ａが接続されており第２検出電極ＴＤＬＢの検出信号ＶｄｅｔＡが外部に取り出されるようになっている。
【０１８７】
図３７に示すように、タッチセンサ部５０は、接着層７２を介して指紋センサ部１０と貼り合わされている。また、指紋センサ部１０は、接着層７１を介してカバー部材１０１と貼り合わされている。タッチセンサ部５０は、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、接着層７１及び接着層７２を介して、カバー部材１０１と貼り合わされている。
【０１８８】
本実施形態において、タッチセンサ部５０は、表示領域Ａｄの全面に設けられており、指紋検出領域Ｆｄにおいて指紋センサ部１０と重なって配置される。タッチセンサ部５０は、指紋センサ部１０と重なる部分において、タッチ検出感度が低下する可能性がある。このため、本実施形態においても、検出制御部１１Ａ（図２８参照）は、表示領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、タッチセンサ部５０のタッチ検出動作を実行し、指紋検出領域Ｆｄにおいて、指紋センサ部１０のタッチ検出動作を実行する。これにより、表示領域Ａｄの全面におけるタッチ検出が可能となる。このように、指紋センサ部１０は、タッチセンサ部５０のタッチ検出動作を補完するようにタッチ検出を行うことができる。
【０１８９】
本実施形態において、タッチセンサ部５０の構成は適宜選択することができる。例えば、タッチセンサ部５０は、第２検出電極ＴＤＬＢを複数マトリクス状に配列し、自己静電容量方式のタッチ検出を行う構成であってもよい。或いは、タッチセンサ部５０は、第２検出電極ＴＤＬＢと駆動電極とを並べて配置し、相互静電容量方式のタッチ検出を行う構成としてもよい。
【０１９０】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
【符号の説明】
【０１９１】
１、１Ａ−１Ｍ  表示装置
６  液晶層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ  指紋センサ部
１１、１１Ａ  検出制御部
１１Ｂ  表示制御部
１２  ゲートドライバ
１４  第１検出電極ドライバ
１４Ａ  駆動電極ドライバ
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ  回路部
２１、２１Ａ、９１  センサ基材
２２  配線層
２５、２５ａ  第１検出電極
２６  シールド電極
３０  表示パネル
３２  画素電極
３３  共通電極
３３Ａ  駆動電極
３４、３５  偏光板
４０  検出部
４０Ａ  タッチ検出部
５０  タッチセンサ部
１００  指紋検出装置
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｅ  カバー部材
１０１Ｄ  支持基板
１０２、１０２Ａ  凹部
２００  検出機能付き表示部
Ａｄ  表示領域
Ｇｄ  額縁領域
Ｆｄ、ＦｄＡ  指紋検出領域
ＧＣＬ  ゲート線
ＳＧＬ  信号線
ＴＤＬ、ＴＤＬＡ、ＴＤＬＢ  第２検出電極
Ｔｒ  第１スイッチング素子
Ｔｒｘ  第２スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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