(57)【要約】【課題】検出性能を向上させることが可能なカバー部材及び表示装置を提供する。【解決手段】アルカリガラス層と、アルカリガラス層の一方の面に設けられる第１無アルカリガラス層と、アルカリガラス層の他方の面に設けられる第２無アルカリガラス層とを含む第１カバー基材と、第１カバー基材の第１無アルカリガラス層に設けられ、第１カバー基材に接触又は近接する被検出物の表面の凹凸を検出するための複数の第１電極と、スイッチング素子とを含むセンサ部とを備え、少なくとも複数の第１電極は、第１無アルカリガラス層の上であって、画像を透過させるための透過領域に形成されている。【選択図】図２
2020091487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の一方の面に設けられる第１無アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の他方の面に設けられる第２無アルカリガラス層とを含む第１カバー基材と、
前記第１カバー基材の前記第１無アルカリガラス層に設けられ、前記第１カバー基材に接触又は近接する被検出物の表面の凹凸を検出するための複数の第１電極と、スイッチング素子とを含むセンサ部と、
前記第１カバー基材に設けられた前記センサ部から検出信号が供給される検出回路と、を備え、
少なくとも前記複数の第１電極は、前記第１無アルカリガラス層の上であって、画像を透過させるための透過領域に形成されている検出装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、前記第１電極のそれぞれに対応して設けられ、
前記第１電極は、前記スイッチング素子を介して駆動信号が供給され、前記被検出物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に記載の検出装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記透過領域において、前記第１無アルカリガラス層の上に設けられる請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記センサ部は、複数の前記スイッチング素子を走査する走査信号を供給するためのゲート線と、複数の前記スイッチング素子に信号を供給するための信号線と、を含み、
前記ゲート線は、前記第１無アルカリガラス層の上に設けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記第１無アルカリガラス層は、第２無アルカリガラス層の熱膨張係数と実質的に同じ熱膨張係数を有し、前記アルカリガラス層の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記センサ部は、前記第１電極と対向する第２電極を有し、
前記第１電極は、第１無アルカリガラス層の表面に対して垂直な方向において、前記第２電極よりも第１無アルカリガラス層から離れた位置に設けられる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記第２電極は、行列状に複数配置されており、
前記第２電極の容量変化に基づいて出力される検出信号に基づいて、前記第１カバー基材に接触又は近接する前記被検出物が検出される請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記第２電極は、前記第２電極と前記第１電極との間の容量の変化を抑制するためのガード信号が供給される請求項６に記載の検出装置。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、前記透過領域の外側の額縁領域において、前記第１無アルカリガラス層の上に設けられる請求項１に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記第１電極は、検出線が接続された第１検出電極と、駆動信号線が接続された第１駆動電極とを含み、
前記駆動信号線を選択する前記スイッチング素子を含み、前記駆動信号線を介して前記第１駆動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、前記第１駆動電極との間の容量変化に基づいた検出信号を出力する請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記第１カバー基材と対向する第２カバー基材を有し、
前記センサ部は、前記第１カバー基材と前記第２カバー基材との間に配置される請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記第２カバー基材は、前記第１カバー基材よりも薄いガラスである請求項１１に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記第２カバー基材は、樹脂フィルムである請求項１１に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記センサ部、前記第１無アルカリガラス層、前記第２無アルカリガラス層及び前記第１カバー基材の側面を覆う保護層が設けられている請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の検出装置と、
画像を表示させる表示機能層を含み、前記第１カバー基材の前記第２無アルカリガラス層に対向して、前記第１カバー基材の表面に対して垂直な方向から見たときに前記透過領域と重なる位置に設けられる表示パネルと、を有する表示装置。
【請求項１６】
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、
前記駆動電極と対向して設けられ、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検出電極を有する請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記検出電極は、第１無アルカリガラス層の表面に対して垂直な方向にから見たときに、前記センサ部と隣り合う位置において、第１無アルカリガラス層の上に設けられる請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記センサ部は、複数の前記スイッチング素子を走査する走査信号を供給するためのゲート線と、複数の前記スイッチング素子に信号を供給するための信号線と、を含み、
前記検出電極は、前記信号線と同層に設けられる請求項１６又は請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板と対向し第１無アルカリガラス層の表面に対して垂直な方向において前記第１基板よりも前記カバー部材に近い位置に設けられる第２基板とを有し、
前記表示機能層は前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、
前記検出電極は、前記第２基板に設けられる請求項１６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、カバー部材及び表示装置に関する。
【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カバー部材及び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】
本発明の一態様のカバー部材は、アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の一方の面に設けられる第１無アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の他方の面に設けられる第２無アルカリガラス層とを含む第１カバー基材と、前記第１カバー基材の前記第１無アルカリガラス層に設けられ、前記第１カバー基材に接触又は近接する被検出物の表面の凹凸を検出するための複数の第１電極と、スイッチング素子とを含むセンサ部とを備え、少なくとも前記複数の第１電極は、前記第１無アルカリガラス層の上であって、画像を透過させるための透過領域に形成されている。
【０００７】
本発明の一態様の表示装置は、アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の一方の面に設けられる第１無アルカリガラス層と、前記アルカリガラス層の他方の面に設けられる第２無アルカリガラス層とを含む第１カバー基材と、前記第１カバー基材の前記第１無アルカリガラス層に設けられ、前記第１カバー基材に接触又は近接する被検出物の表面の凹凸を検出するための複数の第１電極と、スイッチング素子とを含むセンサ部とを備え、少なくとも前記複数の第１電極は、前記第１無アルカリガラス層の上であって、画像を透過させるための透過領域に形成されているカバー部材と、画像を表示させる表示機能層を含み、前記第１カバー基材の前記第２無アルカリガラス層に対向して、前記第１カバー基材の表面に対して垂直な方向から見たときに前記透過領域と重なる位置に設けられる表示パネルと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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電極、第２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の実施形態の第１変形例に係るカバー部材の断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の第２変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態の第３変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の第４変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。
【図１７】図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ’線に沿う断面図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の第５変形例に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図１９】図１９は、第２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２０】図２０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２１】図２１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２２】図２２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２３】図２３は、第２の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図２４】図２４は、本実施形態に係る駆動電極と第３電極との関係を説明するための模式平面図である。
【図２５】図２５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２６】図２６は、第２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２７】図２７は、第２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２８】図２８は、第３の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図２９】図２９は、第３の実施形態に係るカバー部材の模式平面図である。
【図３０】図３０は、第３の実施形態に係る第１電極、第３電極及び各種配線の関係を拡大して示す平面図である。
【図３１】図３１は、指紋検出領域、ダミー電極領域及び検出電極領域の断面構造を模式的に表す断面図である。
【図３２】図３２は、第４の実施形態に係る表示装置が備える検出装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３３】図３３は、第４の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図３４】図３４は、第４の実施形態に係るカバー部材の平面図である。
【図３５】図３５は、第２電極及び導電性配線の全体構成を模式的に示す平面図である。
【図３６】図３６は、第１電極、第２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３７】図３７は、第５の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図３８】図３８は、第６の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
【図３９】図３９は、第６の実施形態に係る指紋センサ部の概略断面構造を表す断面図である。
【図４０】図４０は、第６の実施形態の変形例に係る表示装置の画素の配列と、駆動電極及び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４１】図４１は、第６の実施形態の変形例に係る駆動電極と駆動信号線との接続構造、及び検出電極と検出線との接続構造を模式的に示す平面図である。
【図４２】図４２は、図４１のＸＬＩＩ−ＸＬＩＩ’線に沿う断面図である。
【図４３】図４３は、図４１のＸＬＩＩＩ−ＸＬＩＩＩ’線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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２に示すように、本実施形態の表示装置１は、カバー部材１０と、表示パネル３０とを含む。カバー部材１０は表示パネル３０を保護するための部材であり、表示パネル３０を覆って設けられる。図１及び図２に示すように、カバー部材１０は、表示パネル３０の画像を透過させるための透過領域Ａｄと、透過領域Ａｄの外側に設けられた額縁領域Ｇｄと、透過領域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、透過領域Ａｄの短辺に沿った矩形状の領域であり、カバー部材１０に接触又は近接する指の指紋等の被検出物の表面の凹凸を検出するための領域である。
【００１１】
図２に示すように、カバー部材１０は、第１カバー基材１０１と、第２カバー基材１０２と、指紋センサ部２０とを含む。第１カバー基材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。第２カバー基材１０２は、第１面１０２ａと、第１面１０２ａと反対側の第２面１０２ｂとを有する板状の部材である。第１カバー基材１０１の第１面１０１ａは、接着層７１を介して第２カバー基材１０２の第２面１０２ｂと対向して配置される。第２カバー基材１０２の第１面１０２ａは、接触又は近接する指の指紋等の被検出物の表面の微細な凹凸を検出するための検出面であり、かつ、透過領域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。第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２との間に指紋センサ部２０が設けられる。また、第１カバー基材１０１の第２面１０１ｂ側に、接着層７２を介して表示パネル３０が貼り合わされる。
【００１２】
第１カバー基材１０１は、アルカリガラス層１０３と、第１無アルカリガラス層１０４と、第２無アルカリガラス層１０５とを含む。アルカリガラス層１０３の第１面１０３ａに第１無アルカリガラス層１０４が設けられ、第１面１０３ａの反対側の第２面１０３ｂに第２無アルカリガラス層１０５が設けられる。第１無アルカリガラス層１０４の上面は、第１カバー基材１０１の第１面１０１ａを構成し、第２無アルカリガラス層１０５の下面は第１カバー基材１０１の第２面１０１ｂを構成する。
【００１３】
アルカリガラス層１０３と、第１無アルカリガラス層１０４と、第２無アルカリガラス層１０５とは、例えばフュージョン法等の公知の方法により、同時に一体化して成形することができる。なお、フュージョン法とは、溶融したガラスをフュージョンパイプに流し込み、あふれた溶融ガラスを下方に引っ張ることで板状に成形する方法である。第１カバー基材１０１の成形方法は、これに限定されず、アルカリガラス層１０３と、第１無アルカリガラス層１０４と、第２無アルカリガラス層１０５とを、それぞれ別の工程で成形してもよい。
【００１４】
第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５は、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）等のアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないガラス材料が用いられる。すなわち、第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５は、原料の不純物成分や製造工程等において混入するアルカリ金属酸化物以外のアルカリ金属酸化物を含まない。
【００１５】
第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５は、アルカリガラス層１０３よりも熱膨張係数が小さい。このため、第１カバー基材１０１の成形の際に、アルカリガラス層１０３の面内方向の収縮量が、第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５よりも大きくなり、第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５は、アルカリガラス層１０３から面内方向に引っ張り応力が加えられる。第１面１０１ａ側の第１無アルカリガラス層１０４及び第２面１０１ｂ側の第２無アルカリガラス層１０５に圧縮応力層が形成されることで、第１カバー基材１０１の強度が高められる。
【００１６】
第１無アルカリガラス層１０４及び第２無アルカリガラス層１０５に同じ組成のガラス材料を用いることが好ましい。この場合、第１無アルカリガラス層１０４と第２無アルカリガラス層１０５との熱膨張係数が実質的に等しい値となり、第１カバー基材１０１の反りの発生が抑制される。ただし、これに限定されず、第１無アルカリガラス層１０４と第２無アルカリガラス層１０５とにそれぞれ異なる組成のガラス材料を用いてもよい。また、反りの発生を抑制するために、第１無アルカリガラス層１０４と第２無アルカリガラス層１０５とは、等しい厚さであることが好ましい。ただし、第１無アルカリガラス層１０４と第２無アルカリガラス層１０５とは互いに異なる厚さを有していてもよい。
【００１７】
第２カバー基材１０２は、アルカリガラスを用いた強化ガラスである。強化ガラスとしては、例えばガラスの表面のナトリウム（Ｎａ）イオンをイオン半径の大きいカリウム（Ｋ）イオンと交換することで、表面に圧縮応力層を形成した化学強化ガラスや、加熱したガラス基板に空気を送り急冷することで表面に圧縮応力層を形成した強化ガラスを用いることができる。第２カバー基材１０２は、６面強化ガラスであってもよい。なお、第２カバー基材１０２は、アルカリガラスを用いた強化ガラスに限定されず、例えばサファイアガラスや、透光性セラミック（セラミックガラス）を用いることもできる。サファイアガラスや透光性セラミックを用いた場合、第２カバー基材１０２の強度、硬度を高めることができる。
【００１８】
本実施形態において、第１カバー基材１０１の厚さｔｓ１は、第２カバー基材１０２の厚さｔｓ２よりも厚くなっている。第１カバー基材１０１の厚さｔｓ１は、例えば０．５ｍｍとすることができる。第２カバー基材１０２の厚さｔｓ２は、第１カバー基材１０１の厚さｔｓ１よりも薄くすることができ、例えば、０．２ｍｍである。本実施形態のカバー部材１０は、第２カバー基材１０２の厚さｔｓ２が薄い場合であっても、第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２とが接着層７１を介して貼り合わされることで、所謂合わせガラス状にカバー部材１０が形成されることとなり、結果としてカバー部材１０の強度を維持することができる。
【００１９】
なお、カバー部材１０、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１０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１０と表示パネル３０との外形形状が異なっていてもよい。さらに、第１カバー基材１０１と、第２カバー基材１０２との外径形状が異なっていてもよい。カバー部材１０は、平板状のみならず、例えば透過領域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。
【００２０】
図１及び図２に示すように、額縁領域Ｇｄにおいて、第２カバー基材１０２の第２面１０２ｂに加飾層１１０が設けられている。加飾層１１０は、カバー部材１０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１０２ｂに設けられているが、第１面１０２ａに設けられていてもよく、或いは、第１カバー基材１０１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。
【００２１】
指紋センサ部２０は、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａに接触又は近接する指の指紋等の被検出物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２０は、第１カバー基材１０１の第１面１０１ａ、すなわち第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられ、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。第１無アルカリガラス層１０４には、額縁領域Ｇｄにおいてフレキシブル基板７６が設けられており、指紋センサ部２０はフレキシブル基板７６に電気的に接続される。フレキシブル基板７６には、指紋センサ部２０の検出動作を制御するための検出用ＩＣ１８が実装される。
【００２２】
指紋センサ部２０は、接着層７１を介して第２カバー基材１０２の第２面１０２ｂと貼り合わされる。指紋センサ部２０の端部２０ａは、透過領域Ａｄと重なる位置に設けられる。接着層７１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２０の端部２０ａ及び上面２０ｂが接着層７１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、指紋センサ部２０の端部２０ａと第１無アルカリガラス層１０４との段差部において、接着層７１と指紋センサ部２０との間に気泡が発生することを抑制することができる。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。接着層７１は、指紋センサ部２０及び第１カバー基材１０１の第１面１０１ａの上に塗布された後、第２カバー基材１０２と貼り合わされて、紫外線照射により硬化される。接着層７１は、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。
【００２３】
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２０は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層２２と、第１電極２５と、第２電極２６とを有する。ＴＦＴ層２２は、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられる。ＴＦＴ層２２は、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。
【００２４】
第１電極２５はＴＦＴ層２２の上側に設けられる。第１電極２５は、指紋センサ部２０の検出電極であり、接触又は近接する指の指紋等の被検出物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電極２５から出力された検出信号Ｖｄｅｔは、ＴＦＴ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。第２電極２６は、第１電極２５とＴＦＴ層２２との間に設けられる。第２電極２６は、第１電極２５のシールド電極として機能し、第１電極２５に対し第２カバー基材１０２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、電磁ノイズ等による容量変化を抑制する。
【００２５】
第２電極２６と第１電極２５との間に絶縁層５６が設けられる。また、第１電極２５の上には絶縁層５７が設けられる。絶縁層５７が接着層７１と接して、指紋センサ部２０と第２カバー基材１０２とが接着される。つまり、カバー部材１０の検出面である第２カバー基材１０２の第１面１０２ａ側から、第１電極２５、第２電極２６、ＴＦＴ層２２の順に積層される。第１電極２５、第２電極２６及びＴＦＴ層２２の詳細な構成については、後述する。
【００２６】
第１電極２５及び第２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。指紋センサ部２０は、透光性を有するセンサであり、透過領域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。
【００２７】
指紋センサ部２０の第１電極２５は、指の表面の微細な凹凸による静電容量の変化に基づいて指紋を検出する。良好な検出感度を得るために、第１電極２５は、検出面である第１面１０２ａに近い位置に配置されることが好ましい。例えば、指紋センサ部２０を保護するためのガラス基板が上面に１枚のみ設けられた構成の場合、良好な検出感度を得るためにガラス基板をより薄くすることが好ましい。具体的には、ガラス基板の厚さが０．３ｍｍ以下であることが好ましい。一方、一般的にガラス基板の厚さが０．５ｍｍ以下になると、ガラス基板が破損しやすくなってしまう。
【００２８】
本実施形態において、第１カバー基材１０１及び第２カバー基材１０２の２枚のガラス基板を設け、第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２との間に指紋センサ部２０が配置される。このように、指紋センサ部２０を介して１対の基板が貼り合わされるものとなっているので、第２カバー基材１０２を０．５ｍｍよりも薄くしても、所謂合わせガラス状にカバー部材１０が形成されることとなり、結果としてカバー部材１０の強度を維持することができる。また、上述のように、第２カバー基材１０２の厚さを０．２ｍｍに薄くできるため、第１電極２５と、検出面である第１面１０２ａとの距離が近くなり、検出対象の指の表面との距離が近くなるので、良好な検出感度を得ることができる。第１カバー基材１０１は、指紋センサ部２０に対して検出面である第１面１０２ａの反対側にあるので、第１カバー基材１０１を厚くしても、検出感度は低下しない。このように、本実施形態のカバー部材１０によれば、強度を高めて破損を抑制するとともに良好な検出感度を得ることが可能である。
【００２９】
また、ＴＦＴ層２２は、第１無アルカリガラス層１０４の上に直接、又はパッシベーション膜を介して設けられているので、ＴＦＴ層２２に含まれる第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘ（後述する）がアルカリ成分により汚染されることを抑制できる。このように、第１カバー基材１０１は、表示パネル３０を保護するためのカバー部材として機能するとともに、指紋センサ部２０を搭載するためのセンサ基材として用いられる。
【００３０】
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には、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。また、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、図示しない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。
【００３３】
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同士が第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３２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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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１０２ａ）に画像が表示される。
【００３７】
図２に示すように、表示パネル３０は、偏光板３５の上に設けられた接着層７２を介して第１カバー基材１０１の第２面１０１ｂと貼り合わされる。上述したように、指紋センサ部２０は、第１カバー基材１０１の第１面１０１ａに設けられる。このように、指紋センサ部２０は、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａと垂直な方向において、表示パネル３０よりも、検出面である第１面１０２ａに近い位置に配置される。これにより、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電極２５と、検出面である第１面１０２ａ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。
【００３８】
接着層７２は、例えば、光学粘着フィルム（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）が用いられる。光学粘着フィルムは、フィルム状の基材の両面に粘着層が設けられた透光性の両面テープである。なお、接着層７２として上述した光学透明樹脂（ＯＣＲ）を用いてもよい。
【００３９】
次に指紋センサ部２０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、検出装置１００は、指紋センサ部２０と、検出制御部１１と、ゲートドライバ１２と、第１電極ドライバ１４と、検出部４０とを備える。
【００４０】
指紋センサ部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検出ラインずつ順次走査して検出を行う。指紋センサ部２０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の指紋等の被検出物の表面の凹凸を検出する。
【００４１】
検出制御部１１は、ゲートドライバ１２、第１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２０の検出駆動の対象となる複数の第１電極２５を含む第１電極ブロック２５Ａを順次選択する。第１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２０の検出駆動の対象となる第１電極２５に駆動信号Ｖｆを供給する。
【００４２】
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２０から第１電極ドライバ１４を介して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。
【００４３】
検出信号Ｖｄｅｔは、指紋センサ部２０から、第１電極ドライバ１４を介して検出部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。
【００４４】
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２０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。
【００４５】
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２０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。
【００４６】
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。
【００４７】
上述のとおり、指紋センサ部２０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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
図８は、第１の実施形態に係る指紋センサ部の、第１電極、第２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。なお、図８は、カバー部材１０の第１カバー基材１０１を第２カバー基材１０２側から見たときの上面図であり、見やすくするために第２カバー基材１０２を省略して示す。
【００５４】
図８に示すように、指紋センサ部２０の第１電極２５は、透過領域Ａｄの一部の指紋検出領域Ｆｄにおいて、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に行列状に複数配置されている。第１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電極２５のみ示しているが、第１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。
【００５５】
第２電極２６は、第１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電極２５は、第２電極２６と比較して小さい面積を有しており、１つの第２電極２６に対して多数の第１電極２５が配列される。なお、図８では、１つの第２電極２６が指紋検出領域Ｆｄに設けられているが、複数の第２電極２６を設けてもよく、後述するように、例えばマトリクス状に複数の第２電極２６を配列してもよい。
【００５６】
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が第２電極２６と重畳して設けられている。ゲート線ＧＣＬは、透過領域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、透過領域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電極２５が設けられる。第１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。
【００５７】
図８に示すように、額縁領域Ｇｄにおいて、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４には上述したゲートドライバ１２、第１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。
【００５８】
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。
【００５９】
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電極２５が、順次選択されて駆動される。
【００６０】
このように、回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと第１電極２５とが第１カバー基材１０１に設けられているので、回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと第１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。
【００６１】
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電極２５と第２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。
【００６２】
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型の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。
【００６３】
図８に示すように、ゲート線ＧＣＬは第１カバー基材１０１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電極２５が、検出対象の第１電極ブロック２５Ａとして選択され、第１電極ブロック２５Ａの各第１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。
【００６４】
信号線ＳＧＬは、第１カバー基材１０１に設けられた第１電極ドライバ１４に接続される。第１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電極ブロック２５Ａの各第１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。
【００６５】
図９に示すように、第２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つの第２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、１５Ｂ、１５Ｃ（図８参照）に接続される。回路部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ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電極２５と第２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を介して第２電極２６に、第１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電極２５と対向する第２電極２６が、第１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電極２５と第２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２０の検出感度の低下を抑制することができる。このように、本実施形態において、第２電極２６は、第１電極２５に対するシールド電極として機能する。
【００６６】
図９では、第２電極２６の中央部が、導電性配線５１と接続されているが、第２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において複数箇所で第２電極２６と接続されていてもよく、或いは１つの第２電極２６に対して複数本の導電性配線５１が接続されていてもよい。
【００６７】
また、第１電極２５は、第２スイッチング素子Ｔｒｘを介して第２電極２６と接続可能となっている。複数の第１電極２５のうち、検出対象の第１電極ブロック２５Ａとして選択されていない第１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電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の第１電極２５に対し、第２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電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の電極も、第１電極ブロック２５Ａ（ｎ）の第１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電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１電極２５と、検出対象として選択されていない第１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２０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００６８】
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。
【００６９】
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、透過領域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。
【００７０】
次に、指紋センサ部２０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電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１電極２５に、信号線ＳＧＬ（ｎ）を介して駆動信号Ｖｆが供給される。
【００７１】
検出期間Ｐｔ１において、第２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電極ブロック２５Ａ（ｎ＋１）、２５Ａ（ｎ＋２）に対して、第２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電極２５と第２電極２６との寄生容量、及び第１電極ブロック２５Ａ（ｎ）の各第１電極２５と、第１電極ブロック２５Ａ（ｎ）の周囲の第１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２０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００７２】
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電極ブロック２５Ａ（ｎ＋１）の各第１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、第２電極２６及び選択されていない第１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。
【００７３】
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電極ブロック２５Ａ（ｎ＋２）の各第１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、第２電極２６及び選択されていない第１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。
【００７４】
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２０により指紋の検出動作が行われる。
【００７５】
次に第１電極２５、第２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。
【００７６】
図１１に示すように、隣り合う第１電極２５の辺同士が離隔して対向しており、第１電極２５の間にゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬが平面視で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第２電極２６を省略して示しているが、上述したように、第２電極２６は、複数の第１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。
【００７７】
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。
【００７８】
図１２に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘは、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられる。第１無アルカリガラス層１０４の上に、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を介して第２電極２６が設けられる。上述のように第２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電極２５が設けられる。第１電極２５の上に絶縁層５７が設けられ、絶縁層５７の上に接着層７１を介して第２カバー基材１０２の第２面１０２ｂが貼り合わされる。
【００７９】
本実施形態において、各絶縁層５６、５７、５８ａ、５８ｂ、５８ｃは、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の無機絶縁材料が用いられる。平坦化層５９は、例えばポリイミド樹脂などの有機樹脂材料が用いられる。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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を介して第２電極２６と接続される。このようにして、第１電極２５と第２スイッチング素子Ｔｒｘ、及び第２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。
【００８３】
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。
【００８４】
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を介して第２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、第２電極２６と導電性配線５１とが電気的に接続される。
【００８５】
このような構成により、第１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、第２電極２６及び各配線よりもカバー部材１０の検出面である第１面１０２ａ側に配置されるので、検出対象となる指と第１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第２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電極２５の容量変化を抑制することができる。
【００８６】
図１２に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒのゲート電極６４（ゲート線ＧＣＬ）及び第２スイッチング素子Ｔｒｘのゲート電極６８（ゲート線ＧＣＬ）は、第１無アルカリガラス層１０４の上に直接、設けられている。言い換えると、アルカリガラス層１０３と第１スイッチング素子Ｔｒとの間、及びアルカリガラス層１０３と第２スイッチング素子Ｔｒｘとの間に第１無アルカリガラス層１０４が設けられている。これにより、アルカリ成分が第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘ側に侵入することを抑制することができるので、信号線ＳＧＬ、ゲート線ＧＣＬ等の各種配線の腐食や、半導体層６１、６５の特性の劣化を抑制することができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態のカバー部材１０は、アルカリガラス層１０３と、アルカリガラス層１０３の第１面１０３ａに設けられる第１無アルカリガラス層１０４と、アルカリガラス層１０３の第２面１０３ｂに設けられる第２無アルカリガラス層１０５とを含む第１カバー基材１０１と、第１カバー基材１０１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電極２５と、第１スイッチング素子Ｔｒとを含み、画像を透過させるための透過領域Ａｄにおいて、第１無アルカリガラス層１０４に設けられる指紋センサ部２０とを有する。
【００８８】
これによれば、指紋センサ部２０は、表示パネル３０よりもカバー部材１０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電極２５と、検出面である第２カバー基材１０２の第１面１０２ａとの距離を小さくすることができる。さらに、指紋センサ部２０は、第１カバー基材１０１の上に設けられているので、指紋センサ部２０と指との間に配置される第２カバー基材１０２を薄くして、第１電極２５と、検出面である第１面１０２ａとの距離を小さくすることができる。したがって、本実施形態のカバー部材１０によれば、検出性能を向上させることができる。
【００８９】
また、指紋センサ部２０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電極２５に駆動信号Ｖｆが供給されたときの、カバー部材１０の第１面１０２ａ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、本実施形態のカバー部材１０は、指紋センサ部２０の第１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。
【００９０】
さらに第１電極２５と対向する第２電極２６が設けられているので、第２電極２６にガード信号Ｖｓｇｌが供給されることで、第１電極２５の、第１カバー基材１０１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、本実施形態のカバー部材１０は、指紋センサ部２０の検出感度の低下を抑制することができる。
【００９１】
図１３は、第１の実施形態の第１変形例に係るカバー部材の断面図である。図１３に示すように、本変形例では、第１スイッチング素子Ｔｒのゲート電極６４（ゲート線ＧＣＬ）及び第２スイッチング素子Ｔｒｘのゲート電極６８（ゲート線ＧＣＬ）は、パッシベーション膜５５を介して第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられている。このような構成であっても、アルカリ成分が第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘに侵入することを抑制することができる。パッシベーション膜５５は例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の無機絶縁材料が用いられる。
【００９２】
仮に、第１無アルカリガラス層１０４を設けずに、パッシベーション膜５５をアルカリガラス層１０３の上に設けた構成の場合、アルカリ成分がパッシベーション膜５５を透過して第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘに到達する可能性がある。第１無アルカリガラス層１０４の上にパッシベーション膜５５を設けることで、確実に第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘの特性の劣化を抑制することができる。
【００９３】
図１４は、第１の実施形態の第２変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。図１４に示すように、本変形例のカバー部材１０Ａにおいて、指紋センサ部２０Ａは、透過領域Ａｄの短辺の中央部に配置される。透過領域Ａｄの短辺の両端側、言い換えると透過領域Ａｄの隅部には、指紋センサ部２０Ａは設けられていない。透過領域Ａｄの短辺に沿った方向において指紋センサ部２０Ａに隣り合う領域には、第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２とを貼り合わせる接着層７１（図２参照）が設けられる。
【００９４】
本変形例において、指紋検出領域Ｆｄは、透過領域Ａｄと重なる領域であり、かつ、透過領域Ａｄの短辺の中央部から、面内方向の中央部に突出する矩形状の領域である。指紋センサ部２０Ａの、第１電極２５、第２電極２６、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等は指紋検出領域Ｆｄに設けられる。
【００９５】
第１電極２５、第２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電極２５に駆動信号Ｖｆが供給され、第１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５参照）は、第１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の指紋等の被検出物の表面の凹凸を検出することができる。
【００９６】
本実施形態では、指紋センサ部２０Ａの第１電極２５は、透過領域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電極ドライバ１４等の駆動回路と、第１電極２５とが、第１カバー基材１０１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。
【００９７】
指紋センサ部２０Ａは、透光性を有する指紋検出部であり、第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２（図２参照）との間に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２０Ａ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１４に示すように、指紋検出領域Ｆｄを小さくして透過領域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２０Ａを配置させることが容易である。
【００９８】
なお、図１４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電極２５が設けられていない構成、又は、検出電極として機能しないダミー電極を設けた構成とすることができる。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、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、指紋検出領域ＦｄＡの周囲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。
【００９９】
図１５は、第１の実施形態の第３変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。本変形例のカバー部材１０Ｂにおいて、図１４に示した例と同様に、指紋検出領域Ｆｄは、透過領域Ａｄと重なる領域であり、かつ、透過領域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２０Ｂは、透過領域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の長辺の近傍まで延びている。
【０１００】
図１５に示すように、第１カバー基材１０１の指紋検出領域Ｆｄに第１電極２５が設けられ、透過領域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、第１カバー基材１０１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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
このような構成により、指紋検出領域Ｆｄを透過領域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。
【０１０３】
なお、図１５では、ダミー領域Ｄｄ１、Ｄｄ２は、透過領域Ａｄの一部に設けられているが、これに限定されず、透過領域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１５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電極２５と同様の形状及び配列としてもよい。さらに、第２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。
【０１０４】
図１６は、第１の実施形態の第４変形例に係るカバー部材の指紋センサ部を表す模式平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ’線に沿う断面図である。図１６及び図１７に示すように、本実施形態のカバー部材１０Ｃにおいて、指紋センサ部２０Ｃは透過領域Ａｄの全面に設けられている。すなわち、透過領域Ａｄの全面が、指紋検出領域Ｆｄとなる。
【０１０５】
図１６に示すように、第１カバー基材１０１の透過領域Ａｄの全面に第１電極２５が配列され、かつ、複数の第１電極２５と対向して透過領域Ａｄの全面に第２電極２６が設けられる。額縁領域Ｇｄの短辺において、ゲートドライバ１２と第１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。ゲート線ＧＣＬ及び信号線ＳＧＬは、透過領域Ａｄの全面に配列されており額縁領域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。
【０１０６】
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電極２５の容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔから、透過領域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。
【０１０７】
図１７に示すように、表示装置１Ｃにおいて、指紋センサ部２０Ｃは、接着層７２、第１カバー基材１０１を介して、表示パネル３０の偏光板３５のほぼ全面に対向して設けられている。このように、指紋センサ部２０Ｃは透過領域Ａｄの全面に対向して設けられているので、透過領域Ａｄの全面において光の透過率の差が抑制され、表示パネル３０の表示画像の視認性を向上させることができる。
【０１０８】
図１８は、第１の実施形態の第５変形例に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。本変形例の表示装置１Ｄにおいて、第１面１０２ａに対して垂直な方向から見たときの、カバー部材１０Ｄの第２カバー基材１０２の外形形状が、第１カバー基材１０１の外形形状よりも小さくなっている。上述したように、第２カバー基材１０２は、指紋センサ部２０Ｄの検出性能を向上させるために、例えば０．２ｍｍ程度に薄く形成されている。このため、第２カバー基材１０２に衝撃が加えられると破損する可能性がある。
【０１０９】
第２カバー基材１０２の外形形状を第１カバー基材１０１よりも小さくすることで、第２カバー基材１０２の端部が第１カバー基材１０１と重なる位置に配置され、第２カバー基材１０２の第２面１０２ｂの全面が接着層７１に接着されて支持される。このため、第２カバー基材１０２のうち、接着層７１及び第１カバー基材１０１により支持されない部分が小さくなり、第２カバー基材１０２の破損を抑制することができる。本変形例において、第２カバー基材１０２は、表示パネル３０の表示画像の劣化を抑制するために、少なくとも透過領域Ａｄの全面を覆うように設けられていることが好ましい。
【０１１０】
（第２の実施形態）
図１９は、第２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１９に示すように、表示装置１Ｅは、検出機能付き表示部２００と、指紋センサ部２０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１Ｅ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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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２０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２０に走査信号Ｖｓｃａｎを供給する。また、第１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２０に駆動信号Ｖｆを供給する。
【０１１７】
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３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。
【０１１８】
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２０から図２２を参照して、本実施形態の表示装置１Ｅ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２０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２１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２２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。
【０１１９】
例えば、図２０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２１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１９に示すタッチ検出部４０Ａに含まれる積分回路である。
【０１２０】
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２２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。
【０１２１】
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２１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２２参照））に変換する。
【０１２２】
一方、指が接触又は近接した状態（接触状態）では、図２０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２１及び図２２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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
次に本実施形態の表示装置１Ｅの構成例を説明する。図２３は、第２の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図２４は、本実施形態に係る駆動電極と第３電極との関係を説明するための模式平面図である。
【０１２６】
図２３に示すように、本実施形態の表示装置１Ｅは、カバー部材１０と、表示パネル３０とを含む。本実施形態のカバー部材１０は、上述した第１の実施形態及び各変形例に示したカバー部材１０、１０Ａ−１０Ｄのいずれかの構成とすることができ、また、本実施形態のカバー部材１０に含まれる指紋センサ部２０も、第１の実施形態及び各変形例に示した指紋センサ部２０、２０Ａ−２０Ｄのいずれかの構成とすることができる。
【０１２７】
図２３に示すように、表示パネル３０の対向基板３０Ｂに第３電極ＴＤＬが設けられており、第３電極ＴＤＬの上側に偏光板３５が設けられている。第３電極ＴＤＬは、タッチセンサ部５０の検出電極として機能する。指紋センサ部２０は、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａに対して垂直な方向から見たときに、透過領域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。図２３に示すように、指紋センサ部２０は、第３電極ＴＤＬの一部と重なって配置される。
【０１２８】
図２４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３電極ＴＤＬとを含む。駆動電極３３Ａは、透過領域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。
【０１２９】
第３電極ＴＤＬは、透過領域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３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３電極ＴＤＬは、額縁配線（図２４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３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２４に示すように、駆動電極３３Ａは、透過領域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。また、指紋検出領域Ｆｄに重なる位置に設けられた第３電極ＴＤＬは、後述するように、実質的に検出電極として機能しないダミー電極ＴＤＬｄである。
【０１３０】
第３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３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３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。
【０１３１】
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３電極ＴＤＬに対する駆動電極として機能する。
【０１３２】
なお、図２４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。
【０１３３】
図２５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２５に示すように、第３電極ＴＤＬの一部は、指紋センサ部２０と重なっており、検出面である第１面１０２ａに垂直な方向において、第２カバー基材１０２に対して指紋センサ部２０よりも離れた位置に配置される。
【０１３４】
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３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、透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域においては、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａ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、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａ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。
【０１３５】
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２０の第１電極２５及び第２電極２６（図示を省略する）により遮蔽され、第２カバー基材１０２の第１面１０２ａ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。
【０１３６】
本実施形態において、指紋センサ部２０の第１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電極２５に駆動信号Ｖｆが供給されることで、第１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において第２カバー基材１０２の第１面１０２ａ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。
【０１３７】
検出制御部１１Ａ（図１９参照）は、透過領域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２０のタッチ検出動作を実行する。タッチ検出部４０Ａ（図１９参照）は、第３電極ＴＤＬから出力される検出信号ＶｄｅｔＡに基づいて、透過領域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、透過領域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２０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。
【０１３８】
この際、指紋センサ部２０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２０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電極２５を同時に駆動させる方法や、全部の第１電極２５ではなく、いくつかの代表的な位置の第１電極２５のみを駆動させる方法等、指紋センサ部２０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３電極ＴＤＬのうち、指紋検出領域Ｆｄと重なる第３電極ＴＤＬは、検出電極として機能しないダミー電極ＴＤＬｄとしてもよい。
【０１３９】
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２０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２０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２０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２０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電極２５を駆動して指紋検出動作を行うことができる。
【０１４０】
後述するように、第１電極２５は、画素Ｐｉｘの配列ピッチＰｐに対応した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２０は、複数の第１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。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。
【０１４１】
なお、本実施形態において、図２４に示す駆動電極３３Ａ及び第３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３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。
【０１４２】
図２６は、第２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２６に示すように、本変形例の表示装置１Ｆにおいて、第３電極ＴＤＬは、透過領域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。
【０１４３】
上述のように、指紋検出領域Ｆｄにおいて、指紋センサ部２０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２０と重なる位置に第３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２０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。
【０１４４】
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２６に示すように、指紋検出領域Ｆｄを含む透過領域Ａｄの全体に設けられている。
【０１４５】
図２４及び図２６では、帯状の第３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２７は、第２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２７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２４及び図２６に示す例と同様の構成とすることができる。
【０１４６】
図２７に示すように、第２基板３６の透過領域Ａｄに、タッチセンサ部５０の検出電極として機能する第３電極ＴＤＬＡと、検出電極として機能しないダミー電極ＴＤＬＡｄとが設けられている。第３電極ＴＤＬＡが設けられた検出電極領域Ｒｔと、ダミー電極ＴＤＬＡｄ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。
【０１４７】
第３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３電極ＴＤＬＡとして機能する。
【０１４８】
第３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３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。
【０１４９】
ダミー電極ＴＤＬＡｄ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。
【０１５０】
ダミー電極ＴＤＬＡｄは、第２方向Ｄｙに配列される第３電極ＴＤＬＡの間に配置される。ダミー電極ＴＤＬＡｄは、第３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。
【０１５１】
本変形例においても、第３電極ＴＤＬＡと駆動電極３３Ａ（図２４、２６参照）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を通って第２カバー基材１０２の第１面１０２ａよりも上方まで到達する。
【０１５２】
第３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３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３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３電極ＴＤＬＡが低抵抗化し、表示装置１Ｇは、薄型化、大画面化又は高精細化することができる。
【０１５３】
ダミー電極ＴＤＬＡｄ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３電極ＴＤＬＡやダミー電極ＴＤＬＡｄ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。
【０１５４】
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２０が設けられている。タッチセンサ部５０は、透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、第３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２０は、指紋検出領域Ｆｄにおいて、第１電極２５の容量変化によりタッチ検出を行う。これにより、透過領域Ａｄの全面におけるタッチ検出が可能となる。
【０１５５】
本変形例では、第３電極ＴＤＬＡは金属配線８３により構成されているため、第３電極ＴＤＬＡが設けられている領域と、第３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３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３電極ＴＤＬＡを設けず、同じ金属材料が用いられたダミー電極ＴＤＬＡｄを指紋検出領域Ｆｄに設けてもよい。これにより、透過領域Ａｄの全面において第３電極ＴＤＬＡ及びダミー電極ＴＤＬＡｄの不可視化を実現できる。
【０１５６】
（第３の実施形態）
図２８は、第３の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図２９は、第３の実施形態に係るカバー部材の模式平面図である。図３０は、第３の実施形態に係る第１電極、第３電極及び各種配線の関係を拡大して示す平面図である。図３１は、指紋検出領域、ダミー電極領域及び検出電極領域の断面構造を模式的に表す断面図である。
【０１５７】
図２８に示すように、本実施形態の表示装置１Ｈにおいて、カバー部材１０Ｈの第１カバー基材１０１に指紋センサ部２０と隣り合って第３電極ＴＤＬＢが設けられている。透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重なる領域において、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に指紋センサ部２０が設けられている。透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に第３電極ＴＤＬＢが設けられている。なお、本実施形態において、表示パネル３０には、検出電極が設けられていない。
【０１５８】
表示パネル３０の第１基板３１に駆動電極３３Ａが設けられており、カバー部材１０Ｈの第３電極ＴＤＬＢと表示パネル３０の駆動電極３３Ａとの間に静電容量が形成される。第３電極ＴＤＬＢと駆動電極３３Ａとの交差部に形成される静電容量の変化に応じた信号が第３電極ＴＤＬＢから出力され、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。すなわち、第３電極ＴＤＬＢ及び駆動電極３３Ａがタッチセンサ部５０（図１９参照）として機能する。
【０１５９】
図２９及び図３０に示すように、透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、第１カバー基材１０１に、検出電極として機能する第３電極ＴＤＬＢと、検出電極として機能しないダミー電極ＴＤＬＢｄとが設けられている。第３電極ＴＤＬＢが設けられた検出電極領域Ｒｔａと、ダミー電極ＴＤＬＢｄが設けられたダミー電極領域Ｒｄａとは、第２方向Ｄｙにおいて交互に配置される。なお、図２９では、見やすくするためにダミー電極ＴＤＬＢｄを省略して示す。
【０１６０】
図３０に示すように、第３電極ＴＤＬＢは、複数の金属配線８６ａ、８６ｂを含む。金属配線８６ａは、指紋センサ部２０の信号線ＳＧＬの延在方向と同じ方向に延び、信号線ＳＧＬと同じピッチで複数配列される。金属配線８６ｂは、指紋センサ部２０のゲート線ＧＣＬの延在方向と同じ方向に延び、ゲート線ＧＣＬと同じピッチで複数配列される。金属配線８６ａと金属配線８６ｂとは、互いに同じ層に設けられ、交差部で電気的に接続されることで、１つの第３電極ＴＤＬＢとして機能する。
【０１６１】
図２９に示すように、第３電極ＴＤＬＢ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。すなわち、第３電極ＴＤＬＢは、図２４、２６に示す駆動電極３３Ａと交差する方向に延びる。各第３電極ＴＤＬＢは、図示しない額縁配線を介して、第１カバー基材１０１の額縁領域Ｇｄの短辺側に設けられたフレキシブル基板７６に接続される。
【０１６２】
図３０に示すように、ダミー電極ＴＤＬＢｄは、細線片８８ａと細線片８８ｂとを含む。細線片８８ａは、信号線ＳＧＬの延在方向と同じ方向に延び、信号線ＳＧＬと同じピッチで複数配列される。細線片８８ｂは、ゲート線ＧＣＬの延在方向と同じ方向に延び、ゲート線ＧＣＬと同じピッチで複数配列される。細線片８８ａと細線片８８ｂとは、互いに間隔を有して第１方向Ｄｘに交互に配置される。
【０１６３】
ダミー電極ＴＤＬＢｄは、第２方向Ｄｙに配列される第３電極ＴＤＬＢの間に配置される。ダミー電極ＴＤＬＢｄは、第３電極ＴＤＬＢ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。
【０１６４】
本変形例においても、第３電極ＴＤＬＢと駆動電極３３Ａ（図２４、２６参照）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Ｒｄａを通って第２カバー基材１０２の第１面１０２ａよりも上方まで到達する。
【０１６５】
本実施形態において検出制御部１１Ａ（図１９参照）は、透過領域Ａｄのうち指紋検出領域Ｆｄと重ならない領域において、第３電極ＴＤＬＢ及び駆動電極３３Ａにより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２０のタッチ検出動作を実行する。タッチ検出部４０Ａ（図１９参照）は、第３電極ＴＤＬＢから出力される検出信号ＶｄｅｔＡに基づいて、透過領域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、透過領域Ａｄの全面におけるタッチ検出が可能となる。このように、カバー部材１０Ｈの指紋センサ部２０と第３電極ＴＤＬＢとで透過領域Ａｄの全面のタッチ検出を行うことができる。
【０１６６】
図３１に示すように、第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄは、信号線ＳＧＬと同じ層に設けられる。第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄは、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に、絶縁層５８ａ及び絶縁層５８ｂを介して設けられる。第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄの上には、絶縁層５７が設けられる。すなわち、第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄの上には、平坦化層５９及び絶縁層５８ｃが設けられず、絶縁層５８ｂと、平坦化層５９及び絶縁層５８ｃとで段差部ＳＴが形成される。絶縁層５７は、第１電極２５、第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄを覆うとともに、段差部ＳＴの平坦化層５９の側面及び絶縁層５８ｃの側面に連続して設けられる。
【０１６７】
絶縁層５７の上に、接着層７１を介して第２カバー基材１０２が貼り合わされる。上述したように、接着層７１に液状のＵＶ硬化型樹脂である、光学透明樹脂（ＯＣＲ）を用いることで、段差部ＳＴが平坦化され、指紋検出領域Ｆｄ、ダミー電極領域Ｒｄａ及び検出電極領域Ｒｔａに亘って、第２カバー基材１０２が平坦に貼り合わされる。
【０１６８】
本実施形態のカバー部材１０Ｈにおいて、第３電極ＴＤＬＢの金属配線８６ａ、８６ｂ及びダミー電極ＴＤＬＢｄの細線片８８ａ、細線片８８ｂが、指紋センサ部２０の信号線ＳＧＬ及びゲート線ＧＣＬと同じ方向、同じピッチで設けられる。これにより、指紋検出領域Ｆｄ、ダミー電極領域Ｒｄａ及び検出電極領域Ｒｔａにおける光の透過率の差を小さくすることができ、透過領域Ａｄの全体の視認性を向上させることができる。また、第３電極ＴＤＬＢ及びダミー電極ＴＤＬＢｄは、信号線ＳＧＬと同じ層に設けられるので、信号線ＳＧＬと同じ材料を用い、同一工程で形成することができる。
【０１６９】
（第４の実施形態）
図３２は、第４の実施形態に係る表示装置が備える検出装置の一構成例を示すブロック図である。本実施形態の表示装置１Ｉにおいて、検出装置１００Ｉは、カバー部材１０Ｉと、検出制御部１１と、ゲートドライバ１２と、第１電極ドライバ１４と、第２電極ドライバ１４Ｂと、検出部４０と、タッチ検出部４０Ａとを備えている。本実施形態において、カバー部材１０Ｉは、指の指紋を検出する指紋センサ部２０Ｉと、指の近接及び位置を検出するタッチセンサ部５０Ｉとを一体化した部材である。
【０１７０】
検出制御部１１、ゲートドライバ１２、第１電極ドライバ１４は上述した第１の実施形態と同様の動作を行う。第２電極ドライバ１４Ｂは、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチセンサ部５０Ｉの、後述する第２電極２６に駆動信号Ｖｔを供給する回路である。タッチセンサ部５０Ｉは、第２電極２６の容量変化に基づいた検出信号ＶｄｅｔＡをタッチ検出部４０Ａに出力する。タッチ検出部４０Ａは、検出信号ＶｄｅｔＡに基づいて、カバー部材１０Ｉに接触又は近接する物体の位置を検出することができる。
【０１７１】
図３３は、第４の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図３４は、第４の実施形態に係るカバー部材の平面図である。図３３に示すように、本実施形態の表示装置１Ｉにおいて、指紋センサ部２０Ｉは、透過領域Ａｄの全面に重なって第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられている。第１カバー基材１０１の第２無アルカリガラス層１０５には、接着層１７２を介して有機ＥＬ表示パネル１３０が貼り合わされている。
【０１７２】
有機ＥＬ表示パネル１３０は、回路基板１３０Ａと、発光層１０７と、封止層１０６と、偏光板１３５とを備える。発光層１０７は、自発光素子である複数の発光部（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を含み、発光部から発生する光がカバー部材１０Ｉに向かって出射され画像が表示される。有機ＥＬ表示パネル１３０は、発光層１０７において白色光を発光し、白色光がカラーフィルタ（図示しない）を透過することでカラー化がなされる構成であってもよく、或いは、発光層１０７の発光部ごとにＲＧＢ各色の光を発光し、カラーフィルタが設けられていない構成であってもよい。
【０１７３】
回路基板１３０Ａは、表示駆動を行うためのスイッチング素子や、各種信号線を含む。回路基板１３０Ａには、フレキシブル基板１７５が接続され、フレキシブル基板１７５を介して外部の制御回路から制御信号が供給される。封止層１０６は、発光層１０７の上に設けられ、水分などの透過を抑制して発光層１０７の発光部（ＯＬＥＤ）を保護する機能を有する。偏光板１３５は、例えば、位相差板と偏光板とを含む円偏光板であり、外光の反射を抑制するために設けられている。ただし、偏光板１３５は設けられていない構成とすることもできる。
【０１７４】
有機ＥＬ表示パネル１３０は、いわゆるトップエミッション型であるが、これに限定されず、ボトムエミッション型でもよい。また、有機ＥＬ表示パネル１３０に換えて、第１の実施形態に示した、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表示パネル３０を設けてもよい。
【０１７５】
図３４に示すように、第２電極２６Ａは、透過領域Ａｄの長辺に沿った方向及び短辺に沿った方向に、行列状に複数配置されている。複数の第２電極２６Ａは、それぞれ矩形状である。第１電極２５は、透過領域Ａｄにおいて、第２電極２６Ａと重畳して複数設けられる。第１電極２５は、上述した構成と同様に、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。第１電極２５は、各第２電極２６Ａと比較して小さい面積を有しており、１つの第２電極２６Ａと重畳して多数の第１電極２５が設けられる。なお、図３４では、図面を見やすくするために、一部の第１電極２５と、一部の第２電極２６のみ示しているが、第１電極２５及び第２電極２６Ａは透過領域Ａｄの全体に設けられていてもよい。また、第１電極２５は、一部の第２電極２６Ａと重畳する位置に設けられていてもよい。
【０１７６】
本実施形態において、第１電極２５は、指紋センサ部２０Ｉの検出電極として機能する。また第２電極２６Ａは、指紋センサ部２０Ｉのシールド電極としての機能と、タッチセンサ部５０Ｉの検出電極としての機能を兼ねる。
【０１７７】
図３５は、第２電極及び導電性配線の全体構成を模式的に示す平面図である。図３６は、第１電極、第２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３５に示すように、行列状に配置された第２電極２６Ａには、それぞれコンタクトホールＨ１ａ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つの第２電極２６Ａ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、透過領域Ａｄにおいて、第２電極２６Ａの列方向の配列方向に対して傾斜する方向に延在しており、透過領域Ａｄから額縁領域Ｇｄまで引き出されている。導電性配線５１はフレキシブル基板７６（図３４参照）に電気的に接続されて、検出用ＩＣ１８（図２参照）等の制御回路に接続される。
【０１７８】
導電性配線５１に、第２電極ドライバ１４Ｂから駆動信号Ｖｔが供給される。そして、第２電極２６Ａの自己静電容量の変化に応じた検出信号ＶｄｅｔＡが、導電性配線５１を介してタッチ検出部４０Ａに供給される。これにより、自己容量方式のタッチ検出原理に基づいて、カバー部材１０Ｉに接触又は近接する外部の物体を検出することができる。駆動信号Ｖｔは、全ての第２電極２６Ａに同時に供給してもよく、第２電極ドライバ１４Ｂにスキャナ回路を設けて順次供給してもよい。第２電極２６Ａは、透過領域Ａｄのほぼ全面に配列されているので、タッチ検出部４０Ａは、各第２電極２６Ａからの検出信号ＶｄｅｔＡに基づいて、透過領域Ａｄに接触又は近接する外部の物体の位置を検出することができる。
【０１７９】
図３６に示すように、複数のゲート線ＧＣＬ及び複数の信号線ＳＧＬが第２電極２６Ａと重畳して設けられている。ゲート線ＧＣＬは、第２電極２６Ａの列方向の配列方向に対して傾斜して延在する。信号線ＳＧＬは、第２電極２６Ａの列方向の配列方向に対して、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電極２５が設けられる。第１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、正方形等であってもよい。
【０１８０】
本実施形態においても、図９から図１１に示す構成と同様に、それぞれの第１電極２５に対応して第１スイッチング素子Ｔｒ及び第２スイッチング素子Ｔｒｘ（図３６では省略して示す）が設けられ、第１電極２５の容量変化に基づいて指紋検出動作が行われる。
【０１８１】
図３６に示すように、ゲート線ＧＣＬは額縁領域Ｇｄに設けられたゲートドライバ１２のゲートスキャナ１２Ｂに接続される。ゲートスキャナ１２Ｂはゲート線ＧＣＬを順次選択する。走査信号生成部１２Ｃは、ゲートスキャナ１２Ｂにより選択されたゲート線ＧＣＬに対して、走査信号Ｖｓｃａｎを供給する。ゲート線ＧＣＬに沿って配列された複数の第１電極２５が、検出対象の第１電極ブロック２５Ａとして選択され、第１電極ブロック２５Ａの各第１電極２５に対応する第１スイッチング素子Ｔｒ（図９、図１１参照）に高レベルの走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。
【０１８２】
信号線ＳＧＬは、額縁領域Ｇｄに設けられた第１電極ドライバ１４のマルチプレクサ１６Ａに接続される。マルチプレクサ１６Ａは、複数の信号線ＳＧＬを順次選択する。駆動信号生成部１６Ｂは、マルチプレクサ１６Ａを介して、選択された信号線ＳＧＬ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電極ブロック２５Ａの各第１電極２５に、信号線ＳＧＬ及び第１スイッチング素子Ｔｒ（図９、図１１参照）を介して駆動信号Ｖｆが供給される。駆動信号Ｖｆが供給されることにより、各第１電極２５の容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔが各第１電極２５から検出部４０（図３２参照）に出力され、指の指紋が検出される。なお、第１電極２５による検出動作の際に、各第２電極２６Ａには、駆動信号Ｖｆと同期した同一の波形を有するガード信号Ｖｓｇｌが供給され、第２電極２６Ａはシールド電極として機能する。
【０１８３】
本実施形態のカバー部材１０Ｉは、タッチセンサ部５０Ｉと指紋センサ部２０Ｉとを備えるので、タッチセンサ部５０Ｉにより検出された指の位置座標を検出制御部１１が取得して、指の位置座標に対応する箇所で指紋センサ部２０Ｉが指紋検出を行うことができる。例えば、タッチ検出動作において、図３５に示す第２電極２６Ａａに重畳する位置で、指Ｆｇの接触又は近接が検出された場合、この第２電極２６Ａａに重畳する位置の第１電極２５を駆動して指紋検出を行う。
【０１８４】
すなわち、指紋検出動作において、図３６に示すゲートスキャナ１２Ｂは、指Ｆｇが検出された第２電極２６Ａａと重なって延びるゲート線ＧＣＬのみを選択して、順次走査する。第２電極２６Ａａと重ならないゲート線ＧＣＬは選択されず、走査信号Ｖｓｃａｎが供給されない。そして、マルチプレクサ１６Ａは、第２電極２６Ａａと重なって延びる信号線ＳＧＬのみを選択して、第２電極２６Ａａと重なって配置された第１電極２５を順次駆動する。また、第２電極２６Ａａと重ならない信号線ＳＧＬは選択されない。これにより、指Ｆｇが接触又は近接した位置で指紋を検出することができる。
【０１８５】
このように、指Ｆｇの接触又は近接が検出された位置において指紋検出動作を行うことができるので、透過領域Ａｄの全面又は指紋検出領域Ｆｄの全面で指紋検出動作を行う必要がなく、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。
【０１８６】
（第５の実施形態）
図３７は、第５の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態の表示装置１Ｊにおいて、カバー部材１０Ｊの第２カバー基材１０２Ａとして、樹脂フィルムが用いられる。第２カバー基材１０２Ａは、例えばポリイミド樹脂やアクリル樹脂が用いられる。第２カバー基材１０２Ａとして樹脂フィルムが用いられているので、ガラス基板を用いた場合に比べ、例えば衝撃が加えられた場合の第２カバー基材１０２Ａの破損を抑制することができ、例えば、落下試験や鋼球落下試験において良好な成績が得られる。
【０１８７】
また、ガラス基板を用いた場合に比べ第２カバー基材１０２Ａの厚さｔｓ３を薄くすることが容易であり、厚さｔｓ３を、例えば、０．２ｍｍ以下の厚さにすることができる。このため、検出面である第２カバー基材１０２Ａの第１面１０２Ａａと、指紋センサ部２０の第１電極２５（図３７では省略して示す）との距離を小さくすることができ、良好な検出性能が実現できる。
【０１８８】
第２カバー基材１０２Ａの第２面１０２Ａｂには、額縁領域Ｇｄにおいて加飾層１１０が設けられている。加飾層１１０は、着色されたインクを用いて印刷により形成することができる。
【０１８９】
フレキシブル基板７６は、第１カバー基材１０１の第２無アルカリガラス層１０５に設けられている。第１カバー基材１０１には、厚さ方向に貫通するスルーホールＴＨが設けられており、スルーホールＴＨを介して、フレキシブル基板７６と指紋センサ部２０とが電気的に接続される。フレキシブル基板７６が、第１カバー基材１０１に対して指紋センサ部２０の反対側に設けられているので、第１カバー基材１０１と第２カバー基材１０２Ａとの間隔を小さくすることで、第１面１０２Ａａと、指紋センサ部２０の第１電極２５（図３７では省略して示す）との距離を小さくすることができる。
【０１９０】
（第６の実施形態）
図３８は、第６の実施形態に係る表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図３９は、第６の実施形態に係る指紋センサ部の概略断面構造を表す断面図である。本実施形態の表示装置１Ｋにおいて、カバー部材１０Ｋは、上述した第２カバー基材１０２、１０２Ａに換えて、保護層９０が設けられている。保護層９０の上面９０ａが接触又は近接する指の指紋等の被検出物の表面の凹凸を検出するための検出面となる。
【０１９１】
図３８に示すように、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に指紋センサ部２０及び加飾層１１０Ａが設けられている。指紋センサ部２０は、上述した各実施形態及び変形例に示した指紋センサ部２０、２０Ａ−２０Ｄ、２０Ｉのいずれかを適用することができる。また、加飾層１１０Ａは印刷により形成することができ、或いは、スパッタ法、蒸着法等により成膜してもよい。また、フレキシブル基板７６は、第１カバー基材１０１に設けられたスルーホールＴＨを介して、指紋センサ部２０と接続されている。
【０１９２】
保護層９０は、指紋センサ部２０及び加飾層１１０Ａを覆って、第１カバー基材１０１の周囲に設けられている。すなわち、保護層９０は、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４、第２無アルカリガラス層１０５、及び側面１０１ｃに接して連続して設けられる。第１カバー基材１０１の全周に保護層９０が設けられており、アルカリガラス層１０３の端面にも保護層９０が設けられているので、端面でのマイクロクラックの発生を抑制して第１カバー基材１０１の強度を高めることができる。
【０１９３】
保護層９０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）を含む有機膜等の無機有機共重合体を用いることができる。保護層９０は、指紋センサ部２０が設けられた第１カバー基材１０１を、無機有機共重合体を含む溶液中に含浸した後、所定の速度で引き上げるディッピング法により均一な膜厚で形成される。保護層９０は、樹脂材料を用いてもよい。無機有機共重合体を用いることで硬度を大きくすることができる。
【０１９４】
図３９に示すように、本実施形態の第１スイッチング素子Ｔｒ、第２スイッチング素子Ｔｒｘ、第１電極２５、第２電極２６等の構成は上述した第１の実施形態と同様である。本実施形態では、第１電極２５の上に、絶縁層５７を介して保護層９０が設けられている。このように、第１電極２５の上に、第２カバー基材１０２、接着層７１が設けられていないので、保護層９０の上面９０ａと第１電極２５との距離を小さくすることができる。したがって、指紋センサ部２０の検出性能を高めることができる。
【０１９５】
また、本実施形態において、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）、ドレイン電極６３、６７、ソース電極６６の上に設けられた平坦化層５９ａとして、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の無機絶縁材料が用いられる。これにより、指紋センサ部２０は、有機樹脂を含まない構成となり、製造工程を簡略化することができる。
【０１９６】
図４０は、第６の実施形態の変形例に係る表示装置の画素の配列と、駆動電極及び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４１は、第６の実施形態の変形例に係る駆動電極と駆動信号線との接続構造、及び検出電極と検出線との接続構造を模式的に示す平面図である。図４２は、図４１のＸＬＩＩ−ＸＬＩＩ’線に沿う断面図である。図４３は、図４１のＸＬＩＩＩ−ＸＬＩＩＩ’線に沿う断面図である。
【０１９７】
図４０に示すように、本変形例のカバー部材１０Ｌの指紋センサ部２０Ｌにおいて、第１カバー基材１０１の透過領域Ａｄに、第１電極２５に換えて、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとが交互に行列状に配列されている。駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとは、それぞれ正方形状であり、駆動電極２５Ｔの１辺と検出電極２５Ｒの１辺とが対向するように配列されている。なお、図４０において、駆動電極２５Ｔに斜線を付して示している。
【０１９８】
第１カバー基材１０１の透過領域Ａｄにおいて、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとが、互いに交差して配列されている。駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとで囲まれた領域に、駆動電極２５Ｔ又は検出電極２５Ｒが配置されている。駆動信号線ＧＣＬＡに沿って、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとが交互に配列され、かつ、検出線ＳＧＬＡに沿って、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとが交互に配列される。
【０１９９】
図４１に示すように、駆動電極２５Ｔの１辺の一部から駆動信号線ＧＣＬＡと重なる位置まで突出する接続部２５Ｔａが設けられている。接続部２５Ｔａは、コンタクトホールＨ２２を介して駆動信号線ＧＣＬＡと接続される。駆動信号線ＧＣＬＡは、額縁領域Ｇｄに設けられた第１電極ドライバ１４に接続される。このような構成により、駆動電極２５Ｔは、駆動信号線ＧＣＬＡを介して第１電極ドライバ１４から駆動信号Ｖｆが供給される。
【０２００】
また、検出電極２５Ｒの１辺の一部から検出線ＳＧＬＡと重なる位置まで突出する接続部２５Ｒａが設けられている。接続部２５Ｒａは、コンタクトホールＨ２１を介して検出線ＳＧＬＡと接続される。検出線ＳＧＬＡは、額縁領域Ｇｄに設けられた検出線選択回路１７に接続される。
【０２０１】
駆動電極２５Ｔに駆動信号Ｖｆが供給されると、隣り合う駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとの間にフリンジ電界が形成され、接触又は近接する指の凹凸により駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとの間の静電容量が変化する。検出電極２５Ｒは、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとの間の静電容量変化に応じた検出信号Ｖｄｅｔを、検出線ＳＧＬＡを介して検出部４０（図５参照）に出力する。第１電極ドライバ１４は駆動信号線ＧＣＬＡを順次選択して駆動電極２５Ｔを駆動し、検出線選択回路１７は検出線ＳＧＬＡを順次選択して、検出電極２５Ｒから出力された検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０（図５参照）に供給する。これにより相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、接触又は近接する指の指紋等の被検出物の表面の凹凸を検出することができる。つまり、駆動電極２５Ｔ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、検出電極２５Ｒは、検出電極Ｅ３に対応する。
【０２０２】
本実施形態において、第１電極ドライバ１４は、１本の駆動信号線ＧＣＬＡに接続された複数の駆動電極２５Ｔを１つの駆動電極ブロックとして、駆動電極ブロックごとに順次駆動することができる。また、第１電極ドライバ１４は複数の駆動電極ブロックをまとめて駆動してもよい。検出線選択回路１７は、１本の駆動信号線ＧＣＬＡに沿った方向において、駆動対象の駆動電極２５Ｔと隣り合う検出電極２５Ｒを順次選択してもよく、或いは、１本の検出線ＳＧＬＡに沿った方向において、駆動対象の駆動電極２５Ｔと隣り合う検出電極２５Ｒを順次選択してもよい。
【０２０３】
上述した指紋センサ部２０は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて検出動作が行われる。本変形例において、保護層９０の上面９０ａと第１電極２５との距離を小さくすることができるので、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとの間に形成されるフリンジ電界の電気力線が保護層９０の上面９０ａよりも上側に到達する。したがって、本変形例の指紋センサ部２０Ｌは、相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理に基づいて、指紋検出を行うことが可能である。
【０２０４】
図４２は、第１電極ドライバ１４に含まれるスイッチング素子Ｔｒ１と、駆動電極２５Ｔとの接続構造を模式的に示す断面図である。図４３は、検出線選択回路１７に含まれるスイッチング素子Ｔｒ２と、検出電極２５Ｒとの接続構造を模式的に示す断面図である。図４２に示すように、スイッチング素子Ｔｒ１は、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられている。具体的には、第１無アルカリガラス層１０４の上にゲート電極１６４が設けられている。ゲート電極１６４の上側に絶縁層５８ａを介して半導体層１６１が設けられている。半導体層１６１の上側に絶縁層５８ｂを介してドレイン電極１６３、駆動信号線ＧＣＬＡ及びソース電極１６２が設けられる。ドレイン電極１６３、駆動信号線ＧＣＬＡ及びソース電極１６２の上側に平坦化層５９ａを介して駆動電極２５Ｔが設けられる。
【０２０５】
ソース電極１６２と半導体層１６１とは、コンタクトホールＨ２３を介して接続される。半導体層１６１と駆動信号線ＧＣＬＡとは、コンタクトホールＨ２４を介して接続される。ここで、駆動信号線ＧＣＬＡにおいて、半導体層１６１と重畳する部分がドレイン電極１６３として機能する。駆動信号線ＧＣＬＡと駆動電極２５Ｔとは、コンタクトホールＨ２２を介して接続される。このようにして、駆動電極２５Ｔは、駆動信号線ＧＣＬＡを介してスイッチング素子Ｔｒ１と接続される。
【０２０６】
図４３に示すように、検出線選択回路１７に含まれるスイッチング素子Ｔｒ２は、第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４の上に設けられている。具体的には、第１無アルカリガラス層１０４の上にゲート電極１６８及び検出線ＳＧＬＡが設けられている。ゲート電極１６８及び検出線ＳＧＬＡの上側に絶縁層５８ａを介して半導体層１６５が設けられている。半導体層１６５の上側に絶縁層５８ｂを介してドレイン電極１６７及びソース電極１６６が設けられる。ドレイン電極１６７及びソース電極１６６の上側に平坦化層５９ａを介して検出電極２５Ｒが設けられる。
【０２０７】
ソース電極１６６と半導体層１６５とは、コンタクトホールＨ２６を介して接続される。半導体層１６５とドレイン電極１６７とは、コンタクトホールＨ２７を介して接続される。ドレイン電極１６７と検出線ＳＧＬＡとは、コンタクトホールＨ２５を介して接続される。検出線ＳＧＬＡと検出電極２５Ｒとは、コンタクトホールＨ２１を介して接続される。このようにして、検出電極２５Ｒは、検出線ＳＧＬＡを介してスイッチング素子Ｔｒ２と接続される。
【０２０８】
図４２及び図４３に示すように、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとは、同層に設けられ、駆動信号線ＧＣＬＡ及び検出線ＳＧＬＡと異なる層に設けられる。また、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとは互いに異なる層に設けられる。このような構成により、図４０に示す交差部Ｌｘにおいて、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとが互いに離隔されるように設けられる。なお、駆動電極２５Ｔと検出電極２５Ｒとは、異なる層に設けてもよい。また、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとを同層に設け、交差部Ｌｘにおいてブリッジ接続する構成とすることもできる。
【０２０９】
次に、画素Ｐｉｘの配列と、駆動電極２５Ｔ及び検出電極２５Ｒの配列の関係を説明する。図４０に示すように、透過領域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４０では一部の画素Ｐｉｘのみ示している。
【０２１０】
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４０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。
【０２１１】
本実施形態の表示装置１Ｌにおいて、指紋センサ部２０Ｌの駆動電極２５Ｔ及び検出電極２５Ｒ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、検出電極２５Ｒ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、検出線ＳＧＬＡは画素配列方向ＰＬに対して、角度θ１を有して傾斜する。駆動信号線ＧＣＬＡは、検出線ＳＧＬＡ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。
【０２１２】
このように、駆動信号線ＧＣＬＡ及び検出線ＳＧＬＡ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、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡ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。
【０２１３】
本実施形態において、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとの交差部Ｌｘは、駆動信号線ＧＣＬＡと検出線ＳＧＬＡとが重なっているので、光の透過率が小さくなる。このため、交差部Ｌｘ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、交差部Ｌｘ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。
【０２１４】
図４０に示すように、駆動電極２５Ｔの対角線方向において、交差部Ｌｘが繰り返し配列される方向を配列方向Ｌｘａとする。また検出電極２５Ｒの対角線方向において、交差部Ｌｘが繰り返し配列される方向を配列方向Ｌｘｂとする。上述のように駆動電極２５Ｔ及び検出電極２５Ｒ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、交差部Ｌｘ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、交差部Ｌｘ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。
【０２１５】
図４０に示すように、１本の検出線ＳＧＬＡに沿って配列された交差部Ｌｘにおいて、第１方向Ｄｘにおける交差部Ｌｘの配列ピッチを配列ピッチＰｘとする。また、１本の駆動信号線ＧＣＬＡに沿って配列された交差部Ｌｘにおいて、第２方向Ｄｙにおける交差部Ｌｘの配列ピッチを配列ピッチＰｙとする。
【０２１６】
本実施形態において、交差部Ｌｘ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、交差部Ｌｘ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。
【０２１７】
このように、本実施形態の表示装置１Ｌは、交差部Ｌｘ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。
【０２１８】
本実施形態において、駆動電極２５Ｔ及び検出電極２５Ｒの形状、配列等は適宜変更することができる。また、駆動電極２５Ｔの駆動方法、駆動の順番、及び検出電極２５Ｒの選択の順番等の検出動作についても適宜変更できる。また、保護層９０は第１カバー基材１０１の全周を覆っているが、例えば第１カバー基材１０１の第１無アルカリガラス層１０４側のみに設ける等、第１カバー基材１０１の一部に設けられていてもよい。
【０２１９】
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】
【０２２０】
１、１Ｃ−１Ｌ  表示装置
６  液晶層
１０、１０Ａ−１０Ｄ、１０Ｈ−１０Ｌ  カバー部材
１１、１１Ａ  検出制御部
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ  回路部
２０、２０Ａ−２０Ｄ、２０Ｉ、２０Ｌ  指紋センサ部
２５  第１電極
２５Ｒ  検出電極
２５Ｔ  駆動電極
２６、２６Ａ  第２電極
３０  表示パネル
３２  画素電極
３３  共通電極
３３Ａ  駆動電極
４０  検出部
４０Ａ  タッチ検出部
５０、５０Ｉ  タッチセンサ部
１００、１００Ｉ  検出装置
１０１  第１カバー基材
１０２、１０２Ａ  第２カバー基材
１０３  アルカリガラス層
１０４  第１無アルカリガラス層
１０５  第２無アルカリガラス層
１３０  有機ＥＬ表示パネル
Ｆｄ、ＦｄＡ  指紋検出領域
ＧＣＬ  ゲート線
ＧＣＬＡ  駆動信号線
ＳＧＬ  信号線
ＳＧＬＡ  検出線
ＴＤＬ、ＴＤＬＡ、ＴＤＬＢ  第３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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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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