(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検知電極が検出面に配置されたセンサ部と、
前記複数の検知電極のうち１または複数の電極を選択する選択部と、
前記選択部により選択された１または複数の検知電極に生じた容量により発振周波数が決まる発振部と、
前記発振部からの信号の周波数に対応する信号を出力する変換部と、
前記変換部から出力された信号に応じて前記発振部の周波数を変化させる制御部と
を備えた検知装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変換部から出力された信号が一の閾値を超えたときに、前記発振部の周波数を変化させる
請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記発振部は、信号源と、前記信号源に並列接続された可変抵抗器とを有し、
前記制御部は、前記可変抵抗器に制御信号を出力することにより前記可変抵抗器の抵抗を変化させ、それによって前記発振部の周波数を変化させる
請求項１または請求項２に記載の検知装置。
【請求項４】
映像信号に基づいて表示面に画像を表示する表示パネルと、
複数の検知電極が前記表示面に配置されたセンサ部と、
前記複数の検知電極のうち１または複数の電極を選択する選択部と、
前記選択部により選択された１または複数の検知電極に生じた容量により発振周波数が決まる発振部と、
前記発振部からの信号の周波数に対応する信号を出力する変換部と、
前記変換部から出力された信号に応じて前記発振部の周波数を変化させる制御部と
を備えた表示装置。
【請求項５】
表示装置を備えた電子機器であって、
前記表示装置は、
映像信号に基づいて表示面に画像を表示する表示パネルと、
複数の検知電極が前記表示面に配置されたセンサ部と、
前記複数の検知電極のうち１または複数の電極を選択する選択部と、
前記選択部により選択された１または複数の検知電極に生じた容量により発振周波数が決まる発振部と、
前記発振部からの信号の周波数に対応する信号を出力する変換部と、
前記変換部から出力された信号に応じて前記発振部の周波数を変化させる制御部と
を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指、手、腕、ペンなどの物体（以下「指など」という）が検出面に触れた位置を検知したり、指などが検出面から離れた場所にいるときにその物体の空間位置を検知したり、または、物体の検出面上の動きを検知したりすることの可能な検知装置に関する。また、本発明は、そのような検知装置を備えた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、指などで触れることにより情報を入力する技術が知られている。その中でも特に注目されている技術として、ディスプレイに表示された種々のボタンを指などで触れることにより、通常のボタンを指などで押した場合と同様の情報入力を可能とする表示装置がある（特許文献１，２参照）。この技術は、ディスプレイとボタンの共用化を可能にすることから、省スペース化や部品点数の削減という大きなメリットをもたらす。
【０００３】
指などの接触を検出するタッチセンサには、種々のタイプのものが存在するが、一般に普及しているものとして、例えば、静電容量タイプのものが挙げられる（特許文献２参照）。このタイプのものは、指などでタッチパネルに接触することによってパネルの表面電界に生じる変化を検出電極に流れる電流の周波数の変化で捕らえ、指などの接触を検出するようになっている。
【０００４】
上記の検出方式は、タッチパネルの表面電界の変化を検出電極に流れる電流の周波数の変化で読み取る方式となっている。そのため、指などがタッチパネルの表面に接触するか、または十分に近接していることが必要となり、指などが表面から遠く離れている時（例えば、表面から１ｃｍ以上離れている時）には、タッチパネルに情報が入力されない。しかし、例えば、特許文献３に記載されているように、物体の空間位置に応じて、隣り合う検知電極同士の間隔を変更することにより、指などが表面から遠く離れている時であっても、タッチパネルへ情報を入力することが可能となる。上記特許文献３では、隣り合う検知電極同士の間隔の変更は、スキャンする検知電極を間引くことにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９０４号公報
【特許文献３】特開２００８−１１７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の検知方式では、表面から遠く離れた指などを検知できるようにするためには、検知電極に印加する周波数を高く設定しておくことが好ましい。しかし、表面近傍の指などについては、検知電極に印加する周波数が低くても検知することができる。そのため、検知電極に印加する周波数を高く設定した場合には、指などが表面近傍にあるときに、電力が無駄に消費されてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力の無駄な消費を低減することの可能な検知装置ならびにそれを備えた表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の検知装置は、複数の検知電極が検出面に配置されたセンサ部と、複数の検知電極のうち１または複数の電極を選択する選択部と、選択部により選択された１または複数の検知電極に生じた容量により発振周波数が決まる発振部とを備えている。この検知装置は、さらに、発振部からの信号の周波数に対応する信号を出力する変換部と、変換部から出力された信号に応じて発振部の周波数を変化させる制御部とを備えている。
【０００９】
本発明の表示装置は、映像信号に基づいて表示面に画像を表示する表示パネルと、上記の検知装置とを備えたものである。本発明の電子機器は、上記の表示装置を備えたものである。具体的には、この表示装置は、上記の表示パネルと、複数の検知電極が表示面に配置されたセンサ部と、複数の検知電極のうち１または複数の電極を選択する選択部と、選択部により選択された１または複数の検知電極に生じた容量により発振周波数が決まる発振部とを備えている。この表示装置は、さらに、発振部からの信号の周波数に対応する信号を出力する変換部と、変換部から出力された信号に応じて発振部の周波数を変化させる制御部とを備えている。
【００１０】
本発明の検知装置、表示装置および電子機器において、制御部は、変換部から出力された信号に対して複数の閾値を有しており、変換部から出力された信号が一の閾値を超えたときに、発振部の周波数を変化させるようになっていてもよい。また、本発明において、発振部は、信号源と、信号源に並列接続された可変抵抗器とを含んで構成されていてもよい。この場合に、制御部は、可変抵抗器に制御信号を出力することにより可変抵抗器の抵抗を変化させ、それによって発振部の周波数を変化させるようになっていてもよい。
【００１１】
本発明の検知装置、表示装置および電子機器では、変換部から出力された信号に応じて発振部の周波数が変化する。例えば、表面から遠く離れた位置で指などが検知された場合には、検知電極に印加する周波数が高く設定され、逆に、表面近傍で指などが検知された場合には、検知電極に印加する周波数が低く設定される。このように、検出された指の位置に応じて発振部の周波数が調整される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の検知装置、表示装置および電子機器によれば、検出された指の位置に応じて発振部の周波数を調整するようにしたので、発振部の周波数を高くしなくても指などを検知可能な位置に指などが位置しているときの消費電力を低減することができる。その結果、電力の無駄な消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】接触検知および近接検知の機能を有する検知装置の一構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【図３】図２の表示装置に含まれる検知装置の一構成例を示す図である。
【図４】図３の検知装置の内部構成の一例を示す図である。
【図５】図４の信号源の内部構成の一例を示す図である。
【図６】図５の信号源の動作の一例を示す図である。
【図７】図５の信号源の動作時の波形図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【図９】図８のタッチセンサ付き液晶表示パネルの断面の一構成例を示す図である。
【図１０】図４の検知装置の内部構成の他の例を示す図である。
【図１１】図４の検知装置の内部構成のその他の例を示す図である。
【図１２】図１０の検知装置の内部構成の他の例を示す図である。
【図１３】上記実施の形態等の表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。
【図１４】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１５】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１６】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１７】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．接触検知および近接検知の基本原理（図１）
２．第１の実施の形態（図２〜図７）
液晶表示パネルとタッチパネルが別体となっている例
３．第２の実施の形態（図８、図９）
液晶表示パネルとタッチパネルが一体となっている例
４．変形例（図１０〜図１２）
選択部内のスイッチング素子の他の例
選択部とセンサ部との接続関係の他の例
５．適用例（図１３〜図１７）
【００１５】
＜１．接触検知および近接検知の基本原理＞
最初に、以下の実施の形態の表示装置で用いられる接触検知および近接検知の基本原理について説明する。図１は、接触検知および近接検知を行うことの可能な検知装置１００の構成例を表したものである。
【００１６】
検知装置１００は、静電容量型の検知装置であり、例えば、図１に示したように、２次元電極１１０を備えている。２次元電極１１０は、検出面（図示せず）に形成されたものであり、例えば、複数の検知電極１１０Ｈと、複数の検知電極１１０Ｖとにより構成されている。複数の検知電極１１０Ｈは、一の面内において、横方向に延在するとともに縦方向に所定の間隔で並列配置されている。複数の検知電極１１０Ｖは、複数の検知電極１１０Ｈの配置された面と平行な面内において、縦方向に延在するとともに横方向に所定の間隔で並列配置されている。
【００１７】
検知装置１００は、２次元電極１１０の他に、２次元電極１１０の切り替え用のスイッチ素子１２０と、２次元電極１１０に交流信号を供給する信号源１３０と、周波数・電圧変換回路（Ｆ・Ｖ変換回路）１４０とを備えている。スイッチ素子１２０は、例えば、マルチプレクサである。マルチプレクサの一端側に設けられた複数の端子が、各検知電極１１０Ｈおよび各検知電極１１０Ｖの一端に１つずつ接続されており、マルチプレクサの他端側に設けられた１つの端子が信号源１３０およびＦ・Ｖ変換回路１４０に接続されている。
【００１８】
この検知装置１００では、スイッチ素子１２０によって、例えば、複数の検知電極１１０Ｈが順次１つずつ選択されるとともに、複数の検知電極１１０Ｖが順次１つずつ選択される。これにより、信号源１３０の信号が複数の検知電極１１０Ｈに順次１つずつ印加されるとともに、複数の検知電極１１０Ｖに順次１つずつ印加される。また、この検知装置１００では、スイッチ素子１２０によって、例えば、複数の検知電極１１０Ｈのうち所定の電極だけが順次１つずつ選択されるとともに、複数の検知電極１１０Ｖのうち所定の電極だけが順次１つずつ選択される。
【００１９】
このとき、検出面に、例えば指など（図示せず）が接触したり、近接したりすると、検出面の表面電界が変化し、その変化が２次元電極１１０に流れる電流の周波数を変化させ、その周波数の変化がＦ・Ｖ変換回路１４０によって電圧の変化に変換される。この電圧変化を評価することにより、検出面における指などの接触位置や、検出面から離れた指などの空間位置、または検出面上の指などの動きを検出することができる。
【００２０】
＜２．第１の実施の形態＞
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置１の概略構成の一例を表すものである。表示装置１は、タッチセンサ（および近接センサ）付きの表示装置であり、例えば、表示素子として液晶表示素子を備えており、さらに、この液晶表示素子の表面に静電容量型のタッチセンサ（および近接センサ）を液晶表示素子とは別体で備えている。
【００２１】
表示装置１は、例えば、図２に示したように、液晶表示パネル１０、タッチパネル２０、バックライト３０、周辺回路４０および検知回路５０を備えている。タッチパネル２０は、液晶表示パネル１０の観察者側（正面）に配置されており、バックライト３０は液晶表示パネル１０の背後に配置されている。
【００２２】
［液晶表示パネル１０］
液晶表示パネル１０は、液晶分子の配列を変化させることにより光源（バックライト３０）からの光を透過、変調させて映像表示を行うものである。この液晶表示パネル１０は、例えば、映像信号４０Ａおよび同期信号４０Ｂに応じて、マトリクス状に配置された複数の画素（図示せず）が周辺回路４０によって駆動される透過型の表示パネルである。液晶表示パネル１０は、例えば、行状に配置された複数の走査線ＷＳＬ１と、列状に配置された複数の信号線ＤＴＬとを有している。各走査線ＷＳＬ１と各信号線ＤＴＬとの交差部に対応して、複数の画素が行列状に配置されている。
【００２３】
［タッチパネル２０］
タッチパネル２０は、指などで、表示装置１の画像表示面２０Ａ（タッチパネル２０の表面）に触れたり、指などを画像表示面２０Ａに近づけたり、指などを画像表示面２０Ａ上で動かしたりすることにより情報を入力するためのものである。このタッチパネル２０は、例えば、液晶表示パネル１０とは別体で設けられたものであり、例えば、液晶表示パネル１０の表面に、接着剤（図示せず）などを介して貼り合わされている。このタッチパネル２０は、上述した静電容量型のタッチセンサの一具体例に相当するものであり、ＸＹ（行列）マトリクスで接触・非接触を検出したり、空間位置を検出したり、動きを検出したりするものである。
【００２４】
［バックライト３０］
バックライト３０は、液晶表示パネル１０を背後から照明するものであり、例えば、導光板と、導光板の側面に配置された光源と、導光板の上面（光射出面）に配置された光学素子とを備えている。導光板は、光源からの光を導光板の上面に導くものであり、側面から入射した光を散乱し、均一化する機能を有している。光源は、線状光源であり、例えば、ＨＣＦＬ (Hot Cathode Fluorescent Lamp)、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）、または複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を一列に配置したものなどからなる。光学素子は、例えば、拡散板、拡散シート、レンズフィルム、偏光分離シートなどを積層して構成されたものである。
【００２５】
[検知装置２]
図３は、表示装置１のうち、接触・非接触、空間位置、動きの検知に関与する部分（検知装置２）を抜き出したものである。検知装置２は、図１に例示した検知装置１００と同様、接触検知および近接検知を行うことの可能な検知装置であり、例えば、図３に示したように、タッチパネル２０および検知回路５０を含んで構成されている。タッチパネル２０は、例えば、センサ部２１を有している。一方、検知回路５０は、例えば、選択部５１、発振部５２、変換部５３、制御部５４、メモリ部５５、出力部５６、および入力部５７を含んで構成されている。
【００２６】
センサ部２１は、指などの画像表示面２０Ａへの接触・非接触を検出したり、空間位置を検出したり、動きを検出したりするものである。センサ部２１は、検出面である画像表示面２０Ａに形成されたものであり、例えば、図４に示したように、複数の検知電極２１Ｈと、複数の検知電極２１Ｖとにより構成されている。複数の検知電極２１Ｈは、一の面内において、横方向に延在するとともに縦方向に所定の間隔で並列配置されている。複数の検知電極２１Ｖは、複数の検知電極２１Ｈの配置された面と平行な面内において、縦方向に延在するとともに横方向に所定の間隔で並列配置されている。
【００２７】
選択部５１は、センサ部２１内の各検知電極２１Ｈ，２１Ｖと、発振部５２との電気的な継断を行うものである。具体的には、選択部５１は、複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖのうち１または複数の電極を選択するとともに、選択した１または複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖと発振部５２とを接続するようになっている。選択部５１は、複数の検知電極２１Ｈ（図４では４つの検知電極２１Ｈ）の切り替え用のスイッチング素子５１Ａと、複数の検知電極２１Ｖ（図４では４つの検知電極２１Ｖ）の切り替え用のスイッチング素子５１Ｂとを有している。
【００２８】
スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂは、それぞれ、例えば、マルチプレクサである。スイッチング素子５１Ａにおいて、マルチプレクサの一端側に設けられた複数の端子が走査線ＷＳＬ２を介して各検知電極２１Ｈの一端に１つずつ接続されており、マルチプレクサの他端側に設けられた１つの端子が配線を介して発振部５２に接続されている。また、スイッチング素子５１Ｂにおいて、マルチプレクサの一端側に設けられた複数の端子が走査線ＷＳＬ３を介して各検知電極２１Ｖの一端に１つずつ接続されており、マルチプレクサの他端側に設けられた１つの端子が配線を介して発振部５２に接続されている。
【００２９】
スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂは、制御部５４から入力される選択信号およびＥＮ信号（後述）に従って内部スイッチの切り替えを行うようになっている。スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂは、ＥＮ信号がイネーブルである場合は、センサ部２１側の複数の端子のうち選択信号で選択された端子と、センサ部２１とは反対側の端子とを電気的に接続するようになっている。また、スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂは、ＥＮ信号がディスエーブルである場合は、センサ部２１側の全ての端子と、センサ部２１とは反対側の端子とを電気的に開放するようになっている。
【００３０】
発振部５２は、選択部５１により選択された１または複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖに生じた容量により発振周波数が決まるようになっている。発振部５２は、例えば、交流信号を発生する信号源５２Ａと、信号源５２Ａに並列接続された可変抵抗素子５２Ｂとを含んで構成されている。発振部５２は、さらに、例えば、互いに並列接続された信号源５２Ａおよび可変抵抗素子５２Ｂの両端子のうち選択部５１側の端子に接続された容量素子５２Ｃを含んで構成されている。
【００３１】
信号源５２Ａは、例えば、図５に示したように、第１波形生成回路６１、第２波形生成回路６２、第３波形生成回路６３を含んで構成されている。第１波形生成回路６１、第２波形生成回路６２および第３波形生成回路６３は、それぞれ、２入力１出力の回路構成となっている。第１波形生成回路６１の２つの入力端において、一方は、参照電圧線ＬｒｅｆのうちＶｒｅｆ１の電位となる部位に接続されており、他方は、可変抵抗素子５２Ｂを介して第３波形生成回路６３の出力端に接続されている。第１波形生成回路６１の出力端Ｒは、第３波形生成回路６３の２つの入力端の一方に接続されている。第２波形生成回路６２の２つの入力端において、一方は、参照電圧線ＬｒｅｆのうちＶｒｅｆ２（＜Ｖｒｅｆ１）の電位となる部位に接続されており、他方は、可変抵抗素子５２Ｂを介して第３波形生成回路６３の出力端に接続されている。第２波形生成回路６２の出力端Ｓは、第３波形生成回路６３の２つの入力端の他方に接続されている。
【００３２】
第１波形生成回路６１および第２波形生成回路６２は、それぞれ、例えば、図５に示したように、４つのスイッチ素子６１Ａ〜６１Ｄと、容量素子６１Ｅと、コンパレータ６１Ｆとを含んで構成されている。スイッチ素子６１Ａの入力端が参照電圧線Ｌｒｅｆに接続されており、スイッチ素子６１Ｂの入力端が可変抵抗素子５２Ｂを介して第３波形生成回路６３の出力端ＯＵＴに接続されている。２つのスイッチ素子６１Ａ，６１Ｂの出力端は、容量素子６１Ｅの入力端に接続されており、容量素子６１Ｅの出力端は、コンパレータ６１Ｆの入力端に接続されている。第１波形生成回路６１のコンパレータ６１Ｆの出力端（第１波形生成回路６１の出力端Ｒ）は、第３波形生成回路６３の入力端（後述のトランジスタ６３Ａのゲート）に接続されている。第２波形生成回路６２のコンパレータ６１Ｆの出力端（第２波形生成回路６２の出力端Ｓ）は、第３波形生成回路６３の入力端（後述のトランジスタ６３Ｂのゲート）に接続されている。スイッチ素子６１Ｃは、コンパレータ６１Ｆに並列に接続されており、スイッチ素子６１Ｄは、コンパレータ６１Ｆの入力端と低電圧線（例えば、グラウンド線）との間に接続されている。
【００３３】
第３波形生成回路６３は、例えば、図５に示したように、２つのトランジスタ６３Ａ，６３Ｂと、２つのスイッチ素子６３Ｃ，６３Ｄと、コンパレータ６３Ｅとを含んで構成されている。トランジスタ６３Ａのゲート（第３波形生成回路６３の一方の入力端）が第１波形生成回路６１の出力端（コンパレータ６１Ｆの出力端）に接続されている。トランジスタ６３Ｂのゲート（第３波形生成回路６３の他方の入力端）が第２波形生成回路６２の出力端（コンパレータ６１Ｆの出力端）に接続されている。トランジスタ６３Ａのソースまたはドレインが高電圧線に接続されており、トランジスタ６３Ａのソースおよびドレインのうち高電圧線に未接続の方がトランジスタ６３Ｂのソースまたはドレインに接続されている。トランジスタ６３Ｂのソースまたはドレインが低電圧線（例えば、グラウンド線）に接続されており、トランジスタ６３Ｂのソースおよびドレインのうち低電圧線（例えば、グラウンド線）に未接続の方がトランジスタ６３Ａのソースまたはドレインに接続されている。トランジスタ６３Ａとトランジスタ６３Ｂとの接続点にスイッチ素子６３Ｃの入力端が接続されており、スイッチ素子６３Ｃの出力端はコンパレータ６３Ｅの入力端に接続されている。コンパレータ６３Ｅの入力端と低電圧線（例えば、グラウンド線）との間にはスイッチ素子６３Ｄが接続されており、コンパレータ６３Ｅの出力端は第３波形生成回路６３の出力端ＯＵＴに接続されている。
【００３４】
信号源５２Ａに含まれる各スイッチ素子６１Ａ〜６１Ｄ，６３Ｃ，６３Ｄは、制御部５４から入力される制御信号によってオンオフ制御される。例えば、図６（Ａ）に示したように、制御部５４からの制御信号によってスイッチ素子６１Ｄ，６３Ｄだけがオンする。このとき、信号源５２Ａ内の各ノードは低電圧線（例えば、グラウンド線）の電圧となり、信号源５２Ａはリセット状態となる。次に、例えば、図６（Ｂ）に示したように、制御部５４からの制御信号によってスイッチ素子６１Ａ，６１Ｃだけがオンする。このとき、信号源５２Ａ内の各ノードが低電圧線の電圧よりも高い所定の電圧となり、信号源５２Ａはプリチャージ状態となる。その後、例えば、図６（Ｃ）に示したように、制御部５４からの制御信号によってスイッチ素子６１Ｂ，６３Ｃだけがオンする。このとき、スイッチ素子６１Ｂの入力端Ｘの電圧波形、および出力端Ｒ，Ｓの電圧波形は、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示したようになり、信号源５２Ａの出力（出力端ＯＵＴの電圧）が図７（Ｄ）に示したような矩形波となる。
【００３５】
図６（Ｃ）、図７（Ａ）〜（Ｄ）について、より詳細に説明する。時刻ｔ１において、出力端ＯＵＴ、入力端Ｘが”Ｈ”レベルとなっているときに、スイッチ素子６１Ｂ，６３Ｃに制御信号としてオン信号（”Ｈ”レベルの信号）が入力され、スイッチ素子６１Ｂ，６３Ｃがオンすると、出力端Ｒ，Ｓが”Ｌ”レベルとなる。そのため、出力端ＯＵＴも”Ｌ”レベルとなり、入力端Ｘも、ＲＣ時定数で”Ｌ”レベルへ変化していく。次に、時刻ｔ２において、入力端ＸのレベルがＶｒｅｆ１のレベルを下回り始めると、コンパレータ６１Ｆが応答し始め、出力端Ｒは”Ｈ”レベルへ変化し、トランジスタ６３Ａがオフする。時刻ｔ３において、入力端Ｘのレベルがさらに低下して行き、Ｖｒｅｆ２のレベルを下回り始めると、コンパレータ６１Ｆが応答しはじめ、出力端Ｓも”Ｈ”レベルへ変化していく。その結果、トランジスタ６３Ｂがオンし、出力端ＯＵＴは”Ｌ”レベルから”Ｈ”レベルへ変化する。このとき、入力端Ｘのレベルは上昇に転じ、Ｖｒｅｆ２のレベルを上回り始めると、コンパレータ６１Ｆが再度応答し、出力端Ｓは”Ｌ”レベルへと変化し、トランジスタ６３Ｂは再びオフとなる。次に、時刻ｔ４において、入力端Ｘのレベルがさらに上昇して行き、Ｖｒｅｆ１のレベルを上回り始めると、コンパレータ６１Ｆが応答し始め、出力端Ｒも”Ｌ”レベルへ変化して行く。これにより、トランジスタ６３Ａがオンし、出力端ＯＵＴは”Ｈ”レベルから”Ｌ”レベルへ変化する。このとき、入力端Ｘのレベルは下降に転じ、Ｖｒｅｆ１のレベルを下回り始めると、コンパレータ６１Ｆが再度応答し、出力端Ｒは”Ｈ”レベルへと変化し、トランジスタ６３Ａは再びオフとなる。このようにして、信号源５２Ａの出力（出力端ＯＵＴの電圧）が図７（Ｄ）に示したような矩形波となる。
【００３６】
次に、可変抵抗素子５２Ｂについて説明する。可変抵抗素子５２Ｂは、例えば、図４に示したように、互いに並列配置された複数の抵抗素子５２Ｄと、各抵抗素子５２Ｄに１つずつ直列接続された複数のスイッチ素子５２Ｅとを含んで構成されている。可変抵抗素子５２Ｂに含まれる各スイッチ素子５２Ｅは、制御部５４からの選択信号によってオンオフ制御される。各抵抗素子５２Ｄは、互いに等しい値となっていてもよいし、互いに異なる値となっていてもよい。
【００３７】
変換部５３は、発振部５２からの信号の周波数に対応する信号を出力するものであり、例えば、図示しないが、クロックカウンタを含んで構成されている。クロックカウンタは、発振部５２からの信号の周波数をカウントし、カウント数に応じたデジタル信号を出力するようになっている。
【００３８】
なお、変換部５３は、Ｆ・Ｖ変換回路と、Ａ／Ｄコンバータとを含んで構成されていてもよい。Ｆ・Ｖ変換回路は、発振部５２からの信号を周波数に応じて電圧に変換するものである。Ｆ・Ｖ変換回路は、例えば、発振部５２の出力端の信号を、その信号の周波数の大きさに応じた電圧値に変換し、その電圧値のアナログ信号を出力するようになっている。Ａ／Ｄコンバータは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、例えば、Ｆ・Ｖ変換回路から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するようになっている。
【００３９】
メモリ部５５は、抵抗素子５２Ｄ（スイッチ素子５２Ｅ）の切り替えについて記述したテーブル（図示せず）を記憶している。このテーブルには、例えば、変換部５３から出力される信号に対する複数の閾値が記述されている。また、このテーブルには、例えば、変換部５３から出力された信号の大きさが一の閾値を超えた（上回った、または下回った）ときに、新たに設定し直す抵抗素子５２Ｄ（スイッチ素子５２Ｅ）のインデックスも記述されている。
【００４０】
ここで、各抵抗素子５２Ｄが互いに等しい値となっている場合には、インデックスとしては、例えば、１つまたは複数の抵抗素子５２Ｄ（スイッチ素子５２Ｅ）に対応するものが割り当てられる。また、各抵抗素子５２Ｄが互いに異なる値となっている場合には、インデックスとしては、例えば、１つの抵抗素子５２Ｄ（スイッチ素子５２Ｅ）に対応するものが割り当てられる。
【００４１】
出力部５６は、例えば、制御部５４で導出された接触座標などを検知信号５０Ａとして出力するものである。入力部５７は、例えば、検知回路５０を駆動する際に使用する同期信号５０Ｂや、画像表示面２０Ａに表示されるボタンなどの機能部分の座標を示す位置信号５０Ｃなどの入力を受け付けるものである。
【００４２】
制御部５４は、変換部５３から入力された周波数に関する信号に基づいて、指などの接触座標、空間位置、または動きを導出するものである。また、制御部５４は、選択部５１に含まれる各スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂを制御するものである。制御部５４は、選択部５１が複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖのうち一部の電極だけを順次選択する選択信号を生成し選択部５１（各スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂ）に印加するようになっている。具体的には、制御部５４は、各スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂに対して、ＥＮ信号および選択信号を入力することにより、各スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂの内部スイッチの切り替えを行うようになっている。
【００４３】
制御部５４は、例えば、所定のときに、スイッチング素子５１ＡにＥＮ信号としてディスエーブルを入力するようになっている。これにより、スイッチング素子５１Ａにおいて、センサ部２１側の全ての端子と、センサ部２１とは反対側の端子とが電気的に開放される。同様に、制御部５４は、例えば、所定のときに、スイッチング素子５１ＢにＥＮ信号としてディスエーブルを入力するようになっている。これにより、スイッチング素子５１Ｂにおいて、センサ部２１側の全ての端子と、センサ部２１とは反対側の端子とが電気的に開放される。
【００４４】
また、制御部５４は、例えば、所定のときに、スイッチング素子５１Ａに選択信号を入力するとともにＥＮ信号としてイネーブルを入力するようになっている。これにより、スイッチング素子５１Ａにおいて、センサ部２１側の複数の端子のうち選択信号で選択された端子と、センサ部２１とは反対側の端子とが電気的に接続される。同様に、制御部５４は、例えば、所定のときに、スイッチング素子５１Ｂに選択信号を入力するとともにＥＮ信号としてイネーブルを入力するようになっている。これにより、スイッチング素子５１Ｂにおいて、センサ部２１側の複数の端子のうち選択信号で選択された端子と、センサ部２１とは反対側の端子とが電気的に接続される。
【００４５】
制御部５４は、発振部５２に含まれるスイッチ素子５２Ｅを制御するものでもある。具体的には、制御部５４は、スイッチ素子５２Ｅに対して制御信号を入力することにより、１または複数のスイッチ素子５２Ｅを同時にオンさせることが可能となっている。
【００４６】
例えば、制御部５４は、あらかじめメモリ部５５からテーブルを読み出しておき、変換部５３から出力された信号が一の閾値を超えた（上回った、または下回った）ときに、テーブルに記述されたインデックスに対応する１または複数のスイッチ素子５２Ｅだけをオンさせる。これにより、制御部５４は、発振部５２の周波数を変化させることができる。つまり、制御部５４は、変換部５３から出力された信号に応じて発振部５２の周波数を変化させるようになっている。
【００４７】
ここで、各抵抗素子５２Ｄが互いに等しい値となっている場合には、制御部５４は、インデックスに対応する１または複数のスイッチ素子５２Ｅだけをオンさせる。一方、各抵抗素子５２Ｄが互いに異なる値となっている場合には、制御部５４は、インデックスに対応する１つのスイッチ素子５２Ｅだけをオンさせる。
【００４８】
次に、本実施の形態の検知装置２における動作の一例について説明する。
【００４９】
[動作全体]
まず、例えば、表示装置１の電源投入、または検知装置２の起動により、制御部５４は、検知装置２の動作を開始する。制御部５４は、まず、スイッチング素子５１Ａまたは５１ＢにＥＮ信号としてイネーブルを入力するとともに、１または複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖを選択する選択信号を入力する。これにより、選択信号によって選択された１または複数の検知電極２１Ｈ，２１Ｖが、発振部５２を介して変換部５３に接続される。このとき、指などが画像表示面２０Ａに接近または接触していたとすると、指などの画像表示面２０Ａへの近接または接触などによって検知電極２１Ｈ，２１Ｖに生じた静電容量の変化が、発振部５２の周波数の変化として、変換部５３で検知される。変換部５３で検知された周波数（または周波数の変化）は、制御部５４に伝達され、制御部５４は、変換部５３で検知された周波数（または周波数の変化）の情報に基づいて、指などの接触座標、空間位置、または動きを導出する。制御部５４は、導出した、指などの接触座標、空間位置、または動きについての情報を出力部５６に入力し、出力部５６は、入力された情報を、検知信号５０Ａとして外部に出力する。
【００５０】
また、制御部５４は、選択信号を出力する前に、あらかじめ、メモリ部５５からテーブルを読み出しておく。そして、制御部５４は、変換部５３から出力された信号が一の閾値を超えた（上回った、または下回った）ときに、テーブルに記述されたインデックスに対応する１または複数のスイッチ素子５２Ｅをオンさせる。これにより、制御部５４は、発振部５２の周波数を変化させることができる。例えば、表面から遠く離れた位置で指などが検知された場合には、制御部５４は、検知電極２１Ｈ，２１Ｖに印加する周波数を高く設定し、逆に、表面近傍で指などが検知された場合には、検知電極２１Ｈ，２１Ｖに印加する周波数を低く設定する。
【００５１】
[効果]
本実施の形態では、メモリ部５５から読み出したテーブルを利用することにより、検出された指の位置に応じて発振部５２の周波数が調整される。これにより、発振部５２の周波数を高くしなくても指などを検知可能な位置に指などが位置しているときの消費電力を低減することができる。その結果、電力の無駄な消費を低減することができる。
【００５２】
＜３．第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置３の概略構成の一例を表すものである。表示装置３は、タッチセンサ（および近接センサ）付きの表示装置であり、例えば、表示素子として液晶表示素子を備えており、さらに、この液晶表示素子の表面に静電容量型のタッチセンサ（および近接センサ）を液晶表示素子と一体で備えている。表示装置３は、上記実施の形態およびその変形例に係る検知装置２と同様の構成を備えており、その点では、上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置１の構成と共通している。
【００５３】
表示装置３は、例えば、図８に示したように、タッチセンサ付き液晶表示パネル６０、バックライト３０、周辺回路４０および検知回路５０を備えている。バックライト３０はタッチセンサ付き液晶表示パネル６０の背後に配置されている。
【００５４】
［タッチセンサ付き液晶表示パネル６０］
タッチセンサ付き液晶表示パネル６０は、表示装置３の画像表示面６０Ａ（タッチセンサ付き液晶表示パネル６０の表面）に映像を表示すると同時に、指などで、表示装置３の画像表示面６０Ａ（タッチセンサ付き液晶表示パネル６０の表面）に触れたり、指などを画像表示面６０Ａに近づけたり、指などを画像表示面６０Ａ上で動かしたりすることにより情報を入力するためのものである。このタッチセンサ付き液晶表示パネル６０は、ＸＹ（行列）マトリクスで接触・非接触を検出したり、空間位置を検出したり、動きを検出したりするものである。
【００５５】
図９は、タッチセンサ付き液晶表示パネル６０の要部断面構成の一例を表すものである。タッチセンサ付き液晶表示パネル６０は、検知電極２１Ｈ，２１Ｖおよび発振部５２からの出力信号を、液晶表示パネルに元々備えられている電極の一部（後述する共通電極４３）および表示用駆動信号（後述するコモン駆動信号Ｖｃｏｍ）と兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。タッチセンサ付き液晶表示パネル６０は、画素基板７と、画素基板７に対向して配置された対向基板４との間に液晶層５が挿設されたものである。
【００５６】
画素基板７は、回路基板としてのＴＦＴ基板３１と、ＴＦＴ基板３１上にマトリクス状に配設された複数の画素電極３２とを有する。ＴＦＴ基板３１には、各画素電極３２を駆動するための図示しない表示ドライバやＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の他、各画素電極に画像信号を供給するソース線や、各ＴＦＴを駆動するゲート線等の配線が形成されている。
【００５７】
対向基板４は、ガラス基板４１と、ガラス基板４１の一方の面に形成されたカラーフィルタ４２と、カラーフィルタ４２上に形成された共通電極４３とを有する。カラーフィルタ４２は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、表示画素（画素電極３２）ごとにＲ、Ｇ、Ｂの３色が一組として対応付けられている。共通電極４３は、タッチ検出動作を行うタッチセンサの一部を構成するセンサ用駆動電極としても兼用されるものである。
【００５８】
共通電極４３は、コンタクト導電柱６によってＴＦＴ基板３１と連結されている。このコンタクト導電柱６を介して、ＴＦＴ基板３１から共通電極４３に交流矩形波形のコモン駆動信号Ｖｃｏｍが印加されるようになっている。このコモン駆動信号Ｖｃｏｍは、画素電極３２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を画定するものであるが、タッチセンサの駆動信号としても兼用されるものである。即ち、このコモン駆動信号Ｖｃｏｍは、所定の周期ごとに極性反転するものとなっている。
【００５９】
ガラス基板４１の他方の面には、センサ用検知電極４４が形成され、更に、センサ用検知電極４４の上には、偏光板４５が配設されている。センサ用検知電極４４は、タッチセンサの一部を構成するものである。液晶層５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、ＴＮ（ツイストネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶が用いられる。図９において、容量素子Ｃ１は、一の共通電極４３と一のセンサ用検知電極４４との間に形成される（静電）容量素子に対応するものである。
【００６０】
[効果]
本実施の形態では、センサ部２１の検知電極２１Ｈ，２１Ｖの配置が上記実施の形態と異なるが、メモリ部５５から読み出したテーブルを利用することにより、検出された指の位置に応じて発振部５２の周波数を調整する点は上記実施の形態と同様である。そのため、本実施の形態でも、発振部５２の周波数を高くしなくても指などを検知可能な位置に指などが位置しているときの消費電力を低減することができる。その結果、電力の無駄な消費を低減することができる。
【００６１】
＜４．変形例＞
以上、実施の形態ならびにその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記実施の形態等では、スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂが、マルチプレクサとなっていたが、例えば、図１０に示したように、複数のスイッチが互いに並列配置されたものであってもよい。この場合には、制御部５４は、スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂに対して、ＥＮ信号および選択信号の代わりに、スイッチング素子５１Ａ，５１Ｂ内のスイッチごとにオンオフ制御信号を入力することが必要となる。
【００６３】
また、上記実施の形態等では、発振部５２の出力信号が、検知電極２１Ｈ，２１Ｖの一方の端部にだけ入力されていたが、例えば、図１１、図１２に示したように、検知電極２１Ｈ，２１Ｖの両端部に入力されていてもよい。このとき、検知電極２１Ｈ，２１Ｖの他方の端部と、発振部５２とを直接（つまり、スイッチ素子などを介さずに）、接続することが好ましい。また、図１１、図１２において、必要に応じて、検知電極２１Ｈ，２１Ｖの他方の端部と、発振部５２との間に、発振部５２の出力信号を増幅するアンプ（図示せず）を設けてもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態等では、液晶表示素子として透過型の素子を用いた場合について説明したが、透過型以外のもの、例えば、反射型の素子を用いることも可能である。ただし、その場合には、光源（バックライト３０）をなくするか、または液晶表示素子の上面側に配置することが必要となる。
【００６５】
また、上記実施の形態等では、表示素子として液晶表示素子を用いた表示装置に対して本発明を適用した場合について説明したが、それ以外の表示素子、例えば有機ＥＬ素子を用いた表示装置にも適用可能である。
【００６６】
また、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録しておくことも可能である。
【００６７】
＜５．適用例＞
以下、上述した実施の形態および変形例で説明した表示装置１，３の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置１，３は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【００６８】
（適用例１）
図１３は、上記実施の形態等の表示装置１，３が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記実施の形態等に係る表示装置１，３により構成されている。
【００６９】
（適用例２）
図１４は、上記実施の形態等の表示装置１，３が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記実施の形態等の表示装置１，３により構成されている。
【００７０】
（適用例３）
図１５は、上記実施の形態等の表示装置１，３が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態等の表示装置１，３により構成されている。
【００７１】
（適用例４）
図１６は、上記実施の形態等の表示装置１，３が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有しており、その表示部５４４は、上記実施の形態等の表示装置１，３により構成されている。
【００７２】
（適用例５）
図１７は、上記実施の形態等の表示装置１，３が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等の表示装置１，３により構成されている。
【符号の説明】
【００７３】
１，３…表示装置、２，１００…検知装置、４…対向基板、５…液晶層、６…コンタクト導電柱、７…画素基板、１０…液晶表示パネル、２０…タッチパネル、２０Ａ，６０Ａ…画像表示面、２１…センサ部、２１Ｈ，２１Ｖ，１１０Ｈ，１１０Ｖ…検知電極、３０…バックライト、３１…ＴＦＴ基板、３２…画素電極、４０…周辺回路、４０Ａ…映像信号、４０Ｂ，５０Ｂ…同期信号、４１…ガラス基板、４２…カラーフィルタ、４３…共通電極、４４…センサ用検知電極、４５…偏光板、５０…検知回路、５０Ａ…検知信号、５０Ｃ…位置信号、５１…選択部、５１Ａ，５１Ｂ…スイッチング素子、５２…発振部、５２Ａ…信号源、５２Ｂ…可変抵抗素子、５２Ｃ，６１Ｅ…容量素子、５２Ｄ…抵抗素子、５２Ｅ…スイッチ素子、５３…変換部、５４…制御部、５５…メモリ部、５６…出力部、５７…入力部、６１…第１波形生成回路、６１Ａ〜６１Ｄ，６３Ｃ，６３Ｄ…スイッチ素子、６１Ｆ，６３Ｅ…コンパレータ、６２…第２波形生成回路、６３…第３波形生成回路、６３Ａ，６３Ｂ…トランジスタ、１１０…２次元電極、１２０…スイッチ素子、１３０…信号源、１４０…Ｆ・Ｖ変換回路、５１０…映像表示画面部、５１１…フロントパネル、５１２…フィルターガラス、５２１…発光部、５２２，５３３，５４４…表示部、５２３…メニュースイッチ、５２４…シャッターボタン、５３１…本体、５３２…キーボード、５４１…本体部、５４２…レンズ、５４３…スタート／ストップスイッチ、７１０…上側筐体、７２０…下側筐体、７３０…連結部、７４０…ディスプレイ、７５０…サブディスプレイ、７６０…ピクチャーライト、７７０…カメラ、ＤＴＬ…信号線、ＯＵＴ，Ｒ，Ｓ…出力端、Ｌｘ…定電圧線、Ｌｒｅｆ…参照電圧線、Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２…電位、ＷＳＬ，ＷＳＬ１，ＷＳＬ２，ＷＳＬ３…走査線、Ｘ…入力端。
【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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