(57)【要約】【課題】力を好適に検出できる力検出装置、表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置を提供する。【解決手段】駆動信号が供給される第１電極と、基準電位に接続される導電体と、第１電極と導電体との間に配置された第２電極及び第３電極と、第１電極と、第２電極及び第３電極との間に配置された第１誘電層と、第２電極及び第３電極と、導電体との間に配置された第２誘電層と、を備える。第２電極は基準電位に接続される。第３電極には駆動信号と同じ信号が駆動信号と同期して供給される。【選択図】図２７
2018022286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物が力を加える入力面に対向し、駆動信号が供給される第１電極と、
前記第１電極と対向し、基準電位に接続される導電体と、
前記第１電極と前記導電体との間に配置された第２電極及び第３電極と、
前記第１電極と、前記第２電極及び前記第３電極との間に配置された第１誘電層と、
前記第２電極及び前記第３電極と、前記導電体との間に配置された第２誘電層と、を備え、
前記第２電極は基準電位に接続され、
前記第３電極には前記駆動信号と同じ信号が前記駆動信号と同期して供給される、力検出装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極との間の容量を第１容量とし、前記第３電極と前記導電体との間の容量を第２容量としたとき、
前記力によって前記第１誘電層の厚みが減少するときの前記第１容量の単位力あたりの変化量と、前記力によって前記第２誘電層の厚みが減少するときの前記第２容量の単位力あたりの変化量とが同じである、請求項１に記載の力検出装置。
【請求項３】
前記第２電極は第１方向に帯状に延在し、
前記第３電極は前記第１方向に帯状に延在し、
前記第２電極及び前記第３電極は前記第１方向と平面視で交差する第２方向で隣り合っている、請求項１又は請求項２に記載の力検出装置。
【請求項４】
前記第２電極の前記第１方向における長さと、前記第３電極の前記第１方向における長さとが同じである、請求項３に記載の力検出装置。
【請求項５】
前記第３電極を複数備え、
前記第１方向において前記第２電極の両側に前記第３電極が配置されている、請求項３又は請求項４に記載の力検出装置。
【請求項６】
前記第２電極を複数備え、
前記第１方向において前記第３電極の両側に前記第２電極が配置されている、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項７】
前記第２電極が平面視でマトリックス状に配置され、かつ前記第３電極が平面視でマトリックス状に配置されている、請求項１又は請求項２に記載の力検出装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の力検出装置と、
表示機能層とを備え、
前記表示機能層と前記第１電極とが平面視で重なり合う位置にある、表示装置。
【請求項９】
被検出物が力を加える入力面に対向し、駆動信号が供給される第１電極と、
前記第１電極と対向し、基準電位に接続される導電体と、
前記第１電極と前記導電体との間に配置された第２電極及び第３電極と、
前記第１電極と、前記第２電極及び前記第３電極との間に配置された第１誘電層と、
前記第２電極及び前記第３電極と、前記導電体との間に配置された第２誘電層と、
前記第１電極を挟んで、前記第２電極及び前記第３電極の反対側に配置され、前記入力面に向けて画像を表示する有機エレクトロルミネッセンス表示部と、を備え、
前記第１電極は有機エレクトロルミネッセンス素子のアノード及びカソードの一方に接続され、
前記第２電極は基準電位に接続され、
前記第３電極には前記駆動信号と同じ信号が前記駆動信号と同期して供給される、有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力面を押圧する力（フォース）を検出可能な力検出装置、表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、外部近接物体を検出可能なタッチ検出装置が注目されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示装置上に装着され、又は表示装置と一体化されて、タッチ検出機能付き表示装置として用いられる。そして、タッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。
【０００３】
タッチ検出に加えて、タッチパネルを押圧する力を検出できる力検出装置も用いられるようになってきている。
【０００４】
関連する技術として、下記の特許文献１には、感圧センサの出力特性関数の逆関数を使用して、感圧センサの出力特性を直線化する入力装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２７６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タッチパネルの入力面側に設けられた第１の導体と、タッチパネルの裏面側に設けられた第２の導体と、の間の静電容量の変化に基づいて力を検出する力検出装置がある。検出装置の入力面に力が加えられると、タッチパネルが撓み、第１の導体と第２の導体との間の空気層の厚みが薄くなり、第１の導体と第２の導体との間の距離が短くなり、第１の導体と第２の導体との間の静電容量が増加する。力検出装置は、この静電容量の変化に基づいて、力信号値を出力する。
【０００７】
ところで、第１の導体と第２の導体との間に空気層が存在するだけでは、強い力が入力面に加えられると、空気層の厚みがゼロに至ってしまうので、検出装置は、強い力を検出することができない。そこで、第１の導体と第２の導体との間に、空気層に加えてクッション層を設けることが考えられる。このようにすると、弱い力が入力面に加えられた場合には、空気層の厚みだけが薄くなり、クッション層は変形しないので、力検出装置は、弱い力を好適に検出できる。また、強い力が入力面に加えられた場合には、空気層の厚みがゼロに至り、クッション層が力に応じて弾性変形するので、力検出装置は、強い力を好適に検出できる。
【０００８】
空気層の厚みだけが薄くなりクッション層は変形しない力の第１範囲では、力と力信号値との関係が直線状になる。同様に、空気層の厚みがなくなりクッション層が力に応じて弾性変形する力の第２範囲でも、力と力信号値との関係が直線状になる。しかし、空気層の誘電率とクッション層の誘電率とは、異なる。また、力に対する空気層の厚みの変化の度合いと、力に対するクッション層の厚みの変化の度合いと、は異なる。そのため、第１範囲と第２範囲との境目では、力と力信号値との関係に変曲点ができてしまう。従って、第１範囲と第２範囲とを合わせた全範囲では、力と力信号値との関係が直線状にならない。そのため、力検出装置は、力を好適に検出できない。
【０００９】
本発明は、力を好適に検出できる力検出装置、表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス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】
【００１０】
本発明の一態様に係る力検出装置は、被検出物が力を加える入力面に対向し、駆動信号が供給される第１電極と、前記第１電極と対向し、基準電位に接続される導電体と、前記第１電極と前記導電体との間に配置された第２電極及び第３電極と、前記第１電極と、前記第２電極及び前記第３電極との間に配置された第１誘電層と、前記第２電極及び前記第３電極と、前記導電体との間に配置された第２誘電層と、を備え、前記第２電極は基準電位に接続され、前記第３電極には前記駆動信号と同じ信号が前記駆動信号と同期して供給される。
【００１１】
本発明の他の態様に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、被検出物が力を加える入力面に対向し、駆動信号が供給される第１電極と、前記第１電極と対向し、基準電位に接続される導電体と、前記第１電極と前記導電体との間に配置された第２電極及び第３電極と、前記第１電極と、前記第２電極及び前記第３電極との間に配置された第１誘電層と、前記第２電極及び前記第３電極と、前記導電体との間に配置された第２誘電層と、前記第１電極を挟んで、前記第２電極及び前記第３電極の反対側に配置され、前記入力面に向けて画像を表示する有機エレクトロルミネッセンス表示部と、を備え、前記第１電極は有機エレクトロルミネッセンス素子のアノード及びカソードの一方に接続され、前記第２電極は基準電位に接続され、前記第３電極には前記駆動信号と同じ信号が前記駆動信号と同期して供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出部及び表示部の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３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、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。
【図４】図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。
【図５】図５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、被検出物が接触又は近接していない状態を表す説明図である。
【図７】図７は、自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理を説明するための、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。
【図８】図８は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。
【図９】図９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１０】図１０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の例を示す図である。
【図１２】図１２は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。
【図１３】図１３は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。
【図１４】図１４は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の構成例を表す斜視図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す分解斜視図である。
【図１６】図１６は、バックライトユニットを示す分解斜視図である。
【図１７】図１７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の他の例を示す断面図である。
【図２１】図２１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の一例を示す断面図である。
【図２２】図２２は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図２３】図２３は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図２４】図２４は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図２５】図２５は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の入力面を押す力と、容量に基づく信号値との関係を示すグラフである。
【図２６】図２６は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。
【図２７】図２７は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。
【図２８】図２８は、図２７の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図２９】図２９は、中間電極の構成例１を示す平面図である。
【図３０】図３０は、実施形態１に係る第１、第２中間電極の面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。
【図３１】図３１は、タッチ検出機能付き表示装置の入力面を押す力と、容量に基づく信号値との関係について、実施形態１と比較例とを比べた図である。
【図３２】図３２は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。
【図３３】図３３は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。
【図３４】図３４は、中間電極の変形例１を示す平面図である。
【図３５】図３５は、中間電極の変形例２を示す平面図である。
【図３６】図３６は、中間電極の変形例３を示す平面図である。
【図３７】図３７は、中間電極の変形例４を示す平面図である。
【図３８】図３８は、実施形態１の変形例１に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す斜視図である。
【図３９】図３９は、実施形態１の変形例２に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図４０】図４０は、実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図４１】図４１は、図４０の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図４２】図４２は、実施形態２に係る導電膜の構成例を示す平面図である。
【図４３】図４３は、実施形態２に係る第１、第２導電膜パターンの面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。
【図４４】図４４は、実施形態２の変形例１を示す断面図である。
【図４５】図４５は、図４４の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図４６】図４６は、実施形態２の変形例２を示す断面図である。
【図４７】図４７は、図４６の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図４８】図４８は、実施形態２の変形例３を示す断面図である。
【図４９】図４９は、図４８の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図５０】図５０は、実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。
【図５１】図５１は、図５０の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【図５２】図５２は、実施形態３における駆動電極ＣＯＭＬの構成例を示す平面図である。
【図５３】図５３は、実施形態３に係る第１、第２駆動電極の面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。
【図５４】図５４は、実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置の変形例を示す断面図である。
【図５５】図５５は、実施形態４に係る、力検出部の駆動電極として動作する走査信号線と、電圧検出器ＤＥＴとの結線例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出部ＳＥ１と、表示部ＤＰと、力検出部ＳＥ２と、制御部ＣＴＲＬと、を含む。タッチ検出機能付き表示装置１内の力検出部ＳＥ２及び制御部ＣＴＲＬが、本発明の力検出装置に対応する。
【００１６】
タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪの、カバー部材ＣＧの入力面ＩＳへの接触又は近接を検出する。具体的には、タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳと垂直な方向で重なる領域の接触又は近接に応じた信号値を、制御部ＣＴＲＬに出力する。
【００１７】
被検出物ＯＢＪは、入力面ＩＳと接触して変形する第１の種類のものであってもよいし、入力面ＩＳと接触して変形しない又は第１の種類のものと比較して相対的に変形が少ない第２の種類のものであってもよい。第１の種類のものは、ユーザの指が例示されるが、これに限定されない。第２の種類のものは、樹脂又は金属のスタイラスペンが例示されるが、これに限定されない。
【００１８】
タッチ検出部ＳＥ１が検出できる被検出物の数は、１個に限定されない。タッチ検出部ＳＥ１は、２個以上の被検出物を検出できることとしてもよい。タッチ検出部ＳＥ１は、静電容量方式センサ又は抵抗膜方式センサが例示されるが、これらに限定されない。静電容量方式は、相互静電容量方式又は自己静電容量方式が例示される。
【００１９】
表示部ＤＰは、入力面ＩＳ側に向けて画像を表示する。表示部ＤＰは、液晶表示装置又は有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が例示されるが、これらに限定されない。
【００２０】
タッチ検出部ＳＥ１及び表示部ＤＰは、一体化された、いわゆるインセルタイプであってもよい。また、タッチ検出部ＳＥ１及び表示部ＤＰは、表示部ＤＰの上にタッチ検出部ＳＥ１が装着された、いわゆるオンセルタイプであってもよい。
【００２１】
力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳを押す力を検出する。具体的には、力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳを押す力に応じた信号を、制御部ＣＴＲＬに出力する。力検出部ＳＥ２は、静電容量方式センサが例示される。
【００２２】
制御部ＣＴＲＬは、力検出部ＳＥ２から出力される信号に基づいて、力を表す力信号値を算出する。制御部ＣＴＲＬは、表示制御部１１と、タッチ検出制御部４０と、力検出制御部５０と、ホストＨＳＴと、を含む。
【００２３】
表示制御部１１は、表示部ＤＰのガラス基板上に実装されたＩＣチップが例示される。タッチ検出制御部４０は、表示部ＤＰのガラス基板に接続されたプリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板）上に実装されたＩＣチップが例示される。力検出制御部５０は、表示部ＤＰのガラス基板に接続されたプリント基板上に実装されたＩＣチップが例示される。ホストＨＳＴは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）が例示される。表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴは、協働してタッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２を制御する。
【００２４】
制御部ＣＴＲＬが実行する、力信号値を算出するための処理は、表示制御部１１が実行してもよいし、タッチ検出制御部４０が実行してもよいし、力検出制御部５０が実行してもよいし、ホストＨＳＴが実行してもよいし、表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴの内の２つ以上が協働して実行してもよい。
【００２５】
以下に、タッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２の具体的な構成例について説明するが、これらの構成例は例示であり、これらの構成例に限定されない。
【００２６】
＜タッチ検出部及び表示部の構成例＞
図２は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出部及び表示部の構成例を示すブロック図である。図２に示すタッチ検出機能付き表示装置１は、いわゆる相互静電容量方式及び自己静電容量方式により、被検出物ＯＢＪの座標及び接触面積の検出を行う装置である。
【００２７】
タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、表示制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、ソースセレクタ部１３Ｓと、駆動電極ドライバ１４と、タッチ検出制御部４０と、を含む。
【００２８】
タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている液晶表示デバイス２０に静電容量型のタッチ検出デバイス３０を内蔵して一体化した、いわゆるインセルタイプあるいはハイブリッドタイプの装置である。なお、液晶表示デバイス２０に静電容量型のタッチ検出デバイス３０を内蔵して一体化するとは、例えば、液晶表示デバイス２０として使用される基板や電極などの一部の部材と、タッチ検出デバイス３０として使用される基板や電極などの一部の部材とを兼用することを含む。
【００２９】
液晶表示デバイス２０が、図１の表示部ＤＰに対応する。タッチ検出デバイス３０が、図１のタッチ検出部ＳＥ１に対応する。
【００３０】
なお、タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いた液晶表示デバイス２０の上方に、静電容量型のタッチ検出デバイス３０が装着された、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。オンセルタイプの装置の場合、液晶表示デバイス２０の直上にタッチ検出デバイス３０が設けられていてもよいし、液晶表示デバイス２０の直上ではなく他の層を介して上方にタッチ検出デバイス３０が設けられていてもよい。
【００３１】
また、本構成例では、表示部ＤＰとして液晶表示デバイス２０が採用されているが、表示部ＤＰは、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子を採用した構成であってもよい。この場合、有機ＥＬ素子を形成するアノード及びカソードのうち一方を、後述するタッチ検出に係る駆動電極ＣＯＭＬとしてもよい。
【００３２】
液晶表示デバイス２０は、後述するように、ゲートドライバ１２から供給される走査信号Ｖｓｃａｎに従って、１水平ラインずつ順次走査して表示を行うデバイスである。
【００３３】
表示制御部１１は、ホストＨＳＴより供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４、及びタッチ検出制御部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。また、表示制御部１１は、１水平ライン分の映像信号Ｖｄｉｓｐから、液晶表示デバイス２０の複数の副画素ＳＰｉｘの画素信号Ｖｐｉｘを時分割多重化した画素信号Ｖｓｉｇを生成し、ソースドライバ１３に供給する。
【００３４】
本開示における制御部ＣＴＲＬは、表示制御部１１、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１４を含む。
【００３５】
ゲートドライバ１２は、表示制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０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。
【００３６】
ソースドライバ１３は、表示制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、各画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３には、例えば６ビットのＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の画像信号Ｖｓｉｇが与えられる。
【００３７】
ソースドライバ１３は、表示制御部１１から画素信号Ｖｓｉｇを受け取り、ソースセレクタ部１３Ｓに供給する。また、ソースドライバ１３は、画像信号Ｖｓｉｇに多重化された画素信号Ｖｐｉｘを分離するために必要なスイッチ制御信号Ｖｓｅｌを生成し、画素信号Ｖｐｉｘとともにソースセレクタ部１３Ｓに供給する。ソースセレクタ部１３Ｓは、ソースドライバ１３と表示制御部１１との間の配線数を少なくすることができる。ソースセレクタ部１３Ｓはなくてもよい。また、ソースドライバ１３の一部の制御は、表示制御部１１が行ってもよく、ソースセレクタ部１３Ｓのみが配置されていてもよい。
【００３８】
駆動電極ドライバ１４は、表示制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、後述する駆動電極ＣＯＭＬに駆動信号Ｖｃｏｍ（相互静電容量方式のタッチ検出用の駆動信号（タッチ用駆動信号、以下駆動信号という。）Ｖｃｏｍｔｍ、自己静電容量方式のタッチ検出用の駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２及び表示用の電圧である表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣ）を供給する回路である。
【００３９】
タッチ検出制御部４０は、自己静電容量方式によるタッチ検出動作を行う際に、後述するタッチ検出電極ＴＤＬに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ１を供給するための駆動ドライバ４７を含む。
【００４０】
タッチ検出デバイス３０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動作し、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。また、タッチ検出デバイス３０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動作し、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力する。また、タッチ検出デバイス３０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動作し、駆動電極ＣＯＭＬ及び中間電極ＥＬＣは、電圧検出器を介して検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。
【００４１】
タッチ検出デバイス３０は、相互静電容量方式だけでも、タッチ検出をすることができる。しかし、入力面ＩＳに付着した水滴等の影響を好適に抑制するため及びスタイラスペン等を好適に検出するため、本構成例では、タッチ検出デバイス３０は、相互静電容量方式のタッチ検出及び自己静電容量方式のタッチ検出の両方を実行する。但し、本発明は、相互静電容量方式のタッチ検出及び自己静電容量方式のタッチ検出の両方を実行する場合に限定されない。
【００４２】
図３から図５までを参照して、本構成例のタッチ検出機能付き表示装置１の相互静電容量方式のタッチ検出の基本原理について説明する。
【００４３】
図３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、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。図４は、相互静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。図５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、図４は、検出回路を併せて示している。
【００４４】
例えば、図３に示すように、容量素子Ｃ１１は、誘電体Ｄを挟んで互いに対向配置された一対の電極である、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２を備えている。図４に示すように、容量素子Ｃ１１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（タッチ検出部）ＤＥＴに接続される。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図２に示すタッチ検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。
【００４５】
交流信号源Ｓから駆動電極Ｅ１（容量素子Ｃ１１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を印加すると、タッチ検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１１の他端）側に接続された電圧検出器ＤＥＴを介して、出力波形（検出信号Ｖｄｅｔ１）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述する駆動信号Ｖｃｏｍｔｍに相当するものである。
【００４６】
被検出物が接触（又は近接）していない状態（非接触状態）では、容量素子Ｃ１１に対する充放電に伴って、容量素子Ｃ１１の容量値に応じた電流Ｉ0が流れる。図５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Ｉ0の変動を電圧の変動（実線の波形Ｖ0）に変換する。
【００４７】
一方、被検出物が接触（又は近接）した状態（接触状態）では、図３に示すように、ユーザの指によって形成される静電容量Ｃ１２がタッチ検出電極Ｅ２と接している又は近傍にあることにより、駆動電極Ｅ１及びタッチ検出電極Ｅ２の間にあるフリンジ分の静電容量が遮られ、容量素子Ｃ１１の容量値よりも容量値の小さい容量素子Ｃ１１’として作用する。そして、図４に示す等価回路でみると、容量素子Ｃ１１’に電流Ｉ1が流れる。
【００４８】
図５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Ｖ1）に変換する。この場合、波形Ｖ1は、上述した波形Ｖ0と比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Ｖ0と波形Ｖ1との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜は、被検出物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Ｖ0と波形Ｖ1との電圧差分の絶対値｜ΔＶ｜を精度良く検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Ｓｇの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Ｒｅｓを設けた動作とすることがより好ましい。
【００４９】
図２を参照すると、タッチ検出デバイス３０は、駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｍに従って、１検出ブロックずつ順次走査して検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。
【００５０】
次に、図６から図９を参照して、本構成例のタッチ検出機能付き表示装置１の自己静電容量方式のタッチ検出の基本原理について説明する。
【００５１】
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、被検出物が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図７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、被検出物が接触又は近接した状態を表す説明図である。図８は、自己静電容量方式のタッチ検出の等価回路の例を示す説明図である。図９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。
【００５２】
図６左図は、被検出物が接触又は近接していない状態において、スイッチＳＷ１１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１とが接続され、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１がコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極Ｅ１が有する容量Ｃｘ１が充電される。図６右図は、スイッチＳＷ１１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１との接続がオフされ、スイッチＳＷ１２により、検出電極Ｅ１とコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷はコンデンサＣｃｒを介して放電される。
【００５３】
図７左図は、被検出物が接触又は近接した状態において、スイッチＳＷ１１により電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１とが接続され、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１がコンデンサＣｃｒに接続されていない状態を示している。この状態では、検出電極Ｅ１が有する容量Ｃｘ１に加え、検出電極Ｅ１に近接している被検出物により生じる容量Ｃｘ２も充電される。図７右図は、スイッチＳＷ１１により、電源Ｖｄｄと検出電極Ｅ１がオフされ、スイッチＳＷ１２により検出電極Ｅ１とコンデンサＣｃｒとが接続された状態を示している。この状態では、容量Ｃｘ１の電荷と容量Ｃｘ２の電荷とがコンデンサＣｃｒを介して放電される。
【００５４】
ここで、図６右図に示す放電時（被検出物が接触または近接していない状態）におけるコンデンサＣｃｒの電圧変化特性に対して、図７右図に示す放電時（被検出物が接触又は近接した状態）におけるコンデンサＣｃｒの電圧変化特性は、容量Ｃｘ２が存在するために、明らかに異なる。したがって、自己静電容量方式では、コンデンサＣｃｒの電圧変化特性が、容量Ｃｘ２の有無により異なることを利用して、被検出物の接触又は近接の有無を判定している。
【００５５】
具体的には、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（図９参照）が印加される。図８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（波形Ｖ3、Ｖ4）に変換する。電圧検出器ＤＥＴは、例えば図２に示すタッチ検出信号増幅部４２に含まれる積分回路である。
【００５６】
上述のように、検出電極Ｅ１は、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１２で切り離すことが可能な構成となっている。図９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に上昇する。このとき、スイッチＳＷ１１はオンしており、スイッチＳＷ１２はオフしている。このため、検出電極Ｅ１の電圧も、電圧Ｖ0に上昇する。
【００５７】
次に時刻Ｔ11のタイミングの前に、スイッチＳＷ１１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の容量Ｃｘ１（図６参照）、あるいは検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１に被検出物の接触又は近接よる容量Ｃｘ２を加えた容量（Ｃｘ１＋Ｃｘ２、図７参照）によって、検出電極Ｅ１の電位はＶ0が維持される。さらに、時刻Ｔ11のタイミングの前にスイッチＳＷ１３をオンさせ、所定の時間経過後にオフさせ、電圧検出器ＤＥＴをリセットさせる。このリセット動作により、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧（検出信号）Ｖｄｅｔは、基準電圧Ｖｒｅｆと略等しい電圧となる。
【００５８】
続いて、時刻Ｔ11のタイミングでスイッチＳＷ１２をオンさせると、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部が検出電極Ｅ１の電圧Ｖ0となる。その後、検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）と電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５の時定数に従って、電圧検出器ＤＥＴの反転入力部は、基準電圧Ｖｒｅｆまで低下する。このとき、検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）に蓄積されていた電荷が電圧検出器ＤＥＴ内の容量Ｃ５に移動するので、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧（検出信号）Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３が上昇する。
【００５９】
電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ２は、検出電極Ｅ１に被検出物が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ3となり、Ｖｄｅｔ２＝Ｃｘ１×Ｖ０／Ｃ５となる。同様に、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ３は、検出電極Ｅ１に被検出物が近接していないときは、実線で示す波形Ｖ3となり、Ｖｄｅｔ３＝Ｃｘ１×Ｖ０／Ｃ５となる。
【００６０】
電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ２は、被検出物の影響による容量が付加されたときは、点線で示す波形Ｖ4となり、Ｖｄｅｔ２＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ０／Ｃ５となる。同様に、電圧検出器ＤＥＴの出力電圧Ｖｄｅｔ３は、被検出物の影響による容量が付加されたときは、点線で示す波形Ｖ4となり、Ｖｄｅｔ３＝（Ｃｘ１＋Ｃｘ２）×Ｖ０／Ｃ５となる。
【００６１】
その後、検出電極Ｅ１の容量Ｃｘ１（またはＣｘ１＋Ｃｘ２）の電荷が容量Ｃ５に十分移動した後の時刻Ｔ31のタイミングでスイッチＳＷ１２をオフさせ、スイッチＳＷ１１及びスイッチＳＷ１３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。なお、このとき、スイッチＳＷ１１をオンさせるタイミングは、スイッチＳＷ１２をオフさせた後、時刻Ｔ02以前であればいずれのタイミングでもよい。また、電圧検出器ＤＥＴをリセットさせるタイミングは、スイッチＳＷ１２をオフさせた後、時刻Ｔ12以前であればいずれのタイミングとしてもよい。
【００６２】
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。波形Ｖ3と波形Ｖ4との差分の絶対値｜ΔＶ｜に基づいて、被検出物の有無（タッチの有無）を検出することができる。なお、検出電極Ｅ１の電位は、図９に示すように、被検出物が近接していないときはＶ1の波形となり、被検出物の影響による容量Ｃｘ２が付加されるときはＶ2の波形となる。波形Ｖ1と波形Ｖ2とが、それぞれ所定の閾値電圧ＶTHまで下がる時間を測定することにより外部近接物体の有無（タッチの有無）を測定することも可能である。
【００６３】
本構成例において、タッチ検出デバイス３０は、図２に示す駆動ドライバ４７から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ１に従って、タッチ検出電極ＴＤＬにそれぞれ電荷が供給され、自己静電容量方式によるタッチ検出を行い、タッチ検出電極ＴＤＬは、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力する。また、タッチ検出デバイス３０は、図２に示す駆動電極ドライバ１４から供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に従って、駆動電極ＣＯＭＬにそれぞれ電荷が供給され、自己静電容量方式によるタッチ検出を行い、駆動電極ＣＯＭＬは、検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。
【００６４】
再び図２を参照すると、タッチ検出制御部４０は、表示制御部１１から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示部１０のタッチ検出デバイス３０から供給される検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３と、に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチ（上述した接触状態）の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標及び接触面積などを求める回路である。
【００６５】
タッチ検出制御部４０は、タッチ検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６と、を含む。
【００６６】
相互静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図４に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ１を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。
【００６７】
自己静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述するタッチ検出電極ＴＤＬから、図６に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ２を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。また、自己静電容量方式のタッチ検出の際に、タッチ検出デバイス３０は、複数の後述する駆動電極ＣＯＭＬから、図６に示す電圧検出器ＤＥＴを介して、検出信号Ｖｄｅｔ３を出力し、タッチ検出制御部４０のタッチ信号増幅部４２に供給するようになっている。
【００６８】
タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出デバイス３０から供給される検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３を増幅する。タッチ検出信号増幅部４２によって増幅されたタッチ検出信号は、Ａ／Ｄ変換部４３に供給される。タッチ検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３に含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。なお、タッチ検出制御部４０は、タッチ検出信号増幅部４２を有さなくてもよい。つまり、タッチ検出デバイス３０からの検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３は、Ａ／Ｄ変換部４３に供給されてもよい。
【００６９】
Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ、Ｖｃｏｍｔｓ１及びＶｃｏｍｔｓ２に同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部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回路である。
【００７０】
信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ、Ｖｃｏｍｔｓ１及びＶｃｏｍｔｓ２をサンプリングした周波数以外の周波数成分（ノイズ成分）を低減するデジタルフィルタを備えている。
【００７１】
信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチ検出デバイス３０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。信号処理部４４は、ユーザの指による差分の信号のみ取り出す処理を行う。ユーザの指による差分の信号は、上述した波形Ｖ0と波形Ｖ1との差分の絶対値｜ΔＶ｜である。
【００７２】
信号処理部４４は、１検出ブロック当たりの絶対値｜ΔＶ｜を平均化する演算を行い、絶対値｜ΔＶ｜の平均値を求めてもよい。これにより、信号処理部４４は、ノイズによる影響を低減できる。
【００７３】
信号処理部４４は、検出した指による差分の信号を所定の閾値電圧Ｖｔｈと比較し、検出した差分の信号が閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。
【００７４】
一方、信号処理部４４は、検出した差分の信号を所定の閾値電圧Ｖｔｈと比較し、検出した差分の信号が閾値電圧Ｖｔｈ未満であれば、外部近接物体の接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出制御部４０は、タッチ検出が可能となる。
【００７５】
座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部４６は、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５とが同期して動作するように制御する。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を信号Ｖｏｕｔとして出力する。
【００７６】
図１０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの例を示す図である。タッチ検出機能付き表示装置１は、第１基板（例えば、画素基板２）と、プリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板）Ｔとを備えている。
【００７７】
画素基板２は、第１絶縁基板（例えば、ＴＦＴ基板２１）を有する。なお、ＴＦＴ基板２１は、例えば、ガラス基板又はフィルム基板である。また、ＴＦＴ基板２１には、駆動ＩＣチップ（例えば、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）１９）が実装されている。また、画素基板２（ＴＦＴ基板２１）には、液晶表示デバイス２０の表示領域Ａｄと、額縁Ｇｄとが形成されている。
【００７８】
ＣＯＧ１９は、ＴＦＴ基板２１に実装されたドライバであるＩＣチップであり、図２に示した表示制御部１１等、表示動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。
【００７９】
本構成例では、ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。ソースドライバ１３及びソースセレクタ部１３Ｓは、ＣＯＧ１９に内蔵されていてもよい。
【００８０】
駆動電極ドライバ１４の一部である、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂは、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。
【００８１】
ゲートドライバ１２は、ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂとして、ＴＦＴ基板２１上に形成されている。
【００８２】
タッチ検出機能付き表示装置１は、ＣＯＧ１９に駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂ、ゲートドライバ１２などの回路を内蔵してもよい。なお、ＣＯＧ１９はあくまで実装の一形態であってこれに限られるものでない。例えば、ＣＯＧ１９と同様の機能を有する構成をＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ又はＣｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）としてフレキシブルプリント基板Ｔ上に実装してもよい。
【００８３】
図１０に示すように、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢと、タッチ検出電極ＴＤＬとは、立体交差するように形成されている。
【００８４】
また、駆動電極ＣＯＭＬは、一方向に延在する複数の帯状の電極パターンに分割されている。タッチ検出動作を行う際は、各電極パターンには、駆動電極ドライバ１４によって駆動信号ＶｃｏｍＡＣが順次供給される。同時に駆動信号ＶｃｏｍＡＣが供給される、駆動電極ＣＯＭＬの複数の帯状の電極パターンが図１０に示す駆動電極ブロックＢである。
【００８５】
駆動電極ブロックＢ（駆動電極ＣＯＭＬ）は、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺と平行な方向に形成されている。後述するタッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ブロックＢの延在方向と交差する方向に形成されており、例えば、タッチ検出機能付き表示部１０の長辺と平行な方向に形成されている。
【００８６】
タッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側に接続されたフレキシブルプリント基板Ｔ上に実装されたタッチＩＣ４９に、接続されている。タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔに実装されたドライバであるＩＣチップであり、図２に示したタッチ検出制御部４０等、タッチ動作に必要な各回路を内蔵した制御装置である。このように、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に実装され、並設された複数のタッチ検出電極ＴＤＬのそれぞれと接続されている。フレキシブルプリント基板Ｔは、端子であれば良く、基板に限られない。この場合、タッチＩＣ４９は、モジュールの外部に備えられる。なお、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ上に配置される場合に限らず、ＴＦＴ基板２１または第２絶縁基板３１上に配置されていてもよい。
【００８７】
本構成例では、タッチＩＣ４９は、タッチ検出制御部４０として機能する制御装置であるが、タッチ検出制御部４０の一部の機能は、他のＭＰＵの機能として設けられてもよい。
【００８８】
具体的には、タッチドライバであるＩＣチップの機能として設けられ得るＡ／Ｄ変換、ノイズ除去等の各種機能のうち一部の機能（例えば、ノイズ除去等）は、タッチドライバであるＩＣチップと別個に設けられたＭＰＵ等の回路で実施されてもよい。また、ドライバであるＩＣチップを１つ（１チップ構成）にする場合等、例えば、フレキシブルプリント基板Ｔ等の配線を介して検出信号をアレイ基板上のタッチドライバであるＩＣチップに伝送するようにしてもよい。
【００８９】
ソースセレクタ部１３Ｓは、ＴＦＴ基板２１上の表示領域Ａｄの近傍に、ＴＦＴ素子を用いて形成されている。表示領域Ａｄには、後述する画素Ｐｉｘがマトリックス状（行列状）に多数配置されている。額縁Ｇｄは、ＴＦＴ基板２１の表面を垂直な方向からみて画素Ｐｉｘが配置されていない領域である。ゲートドライバ１２と、駆動電極ドライバ１４のうち駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂとは、額縁Ｇｄに配置されている。
【００９０】
ゲートドライバ１２は、例えば、ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂを備え、ＴＦＴ基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂは、後述する副画素ＳＰｉｘ（画素）がマトリックス状に配置された表示領域Ａｄを挟んで両側から駆動することができるようになっている。また、走査線は、ゲートドライバ１２Ａとゲートドライバ１２Ｂとの間に配列する。このため、走査線は、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、駆動電極ＣＯＭＬの延在方向と平行な方向に延びるように設けられている。
【００９１】
本構成例では、ゲートドライバ１２として、ゲートドライバ１２Ａ及び１２Ｂの２つの回路が設けられているが、これはゲートドライバ１２の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。例えば、ゲートドライバ１２は、走査線の一方端のみに設けられた１つの回路であってもよい。
【００９２】
駆動電極ドライバ１４は、例えば、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂを備え、ＴＦＴ基板２１上にＴＦＴ素子を用いて形成されている。駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂは、ＣＯＧ１９から、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣの供給を受けると共に、駆動信号Ｖｃｏｍｔｍ及びＶｃｏｍｔｓ２の供給を受ける。駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂは、並設された複数の駆動電極ブロックＢのそれぞれを、両側から駆動することができるようになっている。
【００９３】
本構成例では、駆動電極ドライバ１４として、駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂの２つの回路が設けられているが、これは駆動電極ドライバ１４の具体的構成の一例であってこれに限られるものでない。例えば、駆動電極ドライバ１４は、駆動電極ブロックＢの一方端のみに設けられた１つの回路であってもよい。
【００９４】
タッチ検出機能付き表示装置１は、上述した検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２及びＶｄｅｔ３を、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺側から出力する。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、端子部であるフレキシブルプリント基板Ｔを介してタッチ検出制御部４０に接続する際の配線の引き回しが容易になる。
【００９５】
図１１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの他の例を示す図である。実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１は、自己静電容量方式の基本原理に基づき、タッチ検出を行う。図１１に示すように、自己静電容量方式の場合、マトリックス状に設けられた複数の電極ＥＬをタッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬの機能を兼用する電極として用いるようにしてもよい。この場合、複数の電極ＥＬの各々が、配線Ｌ１及びＬ２等の接続部を介して駆動電極走査部１４Ａ及び１４Ｂ及びタッチ検出制御部４０に接続される。なお、図１１では、一部の電極ＥＬの配線Ｌ２のみ図示されているが、実際には全ての電極ＥＬに個別に配線Ｌ２又はそれに類する接続部が設けられる。
【００９６】
電極ＥＬの形状及び大きさは任意であるが、電極ＥＬの大きさを例えば画素の大きさに対応させてもよい。この場合、画素を構成する電極（例えば、液晶表示装置の画素における画素電極２２又は対向電極としての駆動電極ＣＯＭＬ）の１つを電極ＥＬとして用いてもよい。すなわち、電極ＥＬは、複数の画素を有する表示装置の画素の各々に設けられた電極と兼用されていてもよい。
【００９７】
図１２は、タッチ検出機能付き表示部の概略断面構造を表す断面図である。図１３は、タッチ検出機能付き表示部の画素配置を表す回路図である。図１２に示すように、タッチ検出機能付き表示部１０は、画素基板２と、この画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置された第２基板（例えば、対向基板３）と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された表示機能層（例えば、液晶層６）と、を含む。
【００９８】
画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上に行列状に配設された複数の画素電極２２と、ＴＦＴ基板２１及び画素電極２２の間に形成された複数の駆動電極ＣＯＭＬと、画素電極２２と駆動電極ＣＯＭＬとを絶縁する絶縁層２４と、を含む。表示機能層（例えば、液晶層６）と駆動電極ＣＯＭＬとが平面視で重なり合う位置にある。本実施形態において、平面視とは、画素基板２又は対向基板をＺ方向に見た状態をいう。
【００９９】
ＴＦＴ基板２１には、図１３に示す、各副画素ＳＰｉｘの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子Ｔｒ、図１３に示す、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する画素信号線ＳＧＬ、図１３に示す、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査信号線ＧＣＬ等の配線が形成されている。画素信号線ＳＧＬは、ＴＦＴ基板２１の表面と平行な平面に延在し、画像を表示するための画素信号Ｖｐｉｘを副画素ＳＰｉｘに供給する。なお、副画素ＳＰｉｘとは、画素信号Ｖｐｉｘで制御される構成単位を示す。また、副画素ＳＰｉｘは、画素信号線ＳＧＬと走査信号線ＧＣＬで囲われた領域であって、ＴＦＴ素子Ｔｒによって制御される構成単位を示す。
【０１００】
図１３に示すように、液晶表示デバイス２０は、行列状に配置した複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、ＴＦＴ素子Ｔｒ及び液晶素子ＬＣを含む。ＴＦＴ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。
【０１０１】
ＴＦＴ素子Ｔｒのソース又はドレインの一方は画素信号線ＳＧＬに結合され、ゲートは走査信号線ＧＣＬに結合され、ソース又はドレインの他方は液晶素子ＬＣの一端に結合されている。液晶素子ＬＣは、例えば、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに結合され、他端が駆動電極ＣＯＭＬに結合されている。なお、図１２において、ＴＦＴ基板２１の側から、駆動電極ＣＯＭＬ、絶縁層２４、画素電極２２の順で積層されているが、これに限られない。ＴＦＴ基板２１の側から、画素電極２２、絶縁層２４、駆動電極ＣＯＭＬの順で積層されていてもよいし、駆動電極ＣＯＭＬと画素電極２２とが、絶縁層２４を介して同一層に形成されていてもよい。
【０１０２】
副画素ＳＰｉｘは、走査信号線ＧＣＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。走査信号線ＧＣＬは、ゲートドライバ１２と結合され、ゲートドライバ１２より走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。
【０１０３】
また、副画素ＳＰｉｘは、画素信号線ＳＧＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。画素信号線ＳＧＬは、ソースドライバ１３と結合され、ソースドライバ１３より画素信号Ｖｐｉｘが供給される。
【０１０４】
さらに、副画素ＳＰｉｘは、駆動電極ＣＯＭＬにより、液晶表示デバイス２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに結合されている。駆動電極ＣＯＭＬは、駆動電極ドライバ１４と結合され、駆動電極ドライバ１４より駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。つまり、この例では、同じ一行に属する複数の副画素ＳＰｉｘが一本の駆動電極ＣＯＭＬを共有するようになっている。
【０１０５】
本構成例の駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、走査信号線ＧＣＬが延在する方向と平行である。駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、これに限定されない。例えば、駆動電極ＣＯＭＬが延在する方向は、画素信号線ＳＧＬが延在する方向と平行な方向であってもよい。また、タッチ検出電極ＴＤＬが延在する方向は、画素信号線ＳＧＬが延在する方向に限らない。タッチ検出電極ＴＤＬが延在する方向は、走査信号線ＧＣＬが延在する方向と平行な方向であってもよい。
【０１０６】
図２に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図１２に示す走査信号線ＧＣＬを介して、画素ＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加することにより、液晶表示デバイス２０に行列状に形成されている副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。
【０１０７】
図２に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図１２に示す画素信号線ＳＧＬを介して、ゲートドライバ１２により順次選択される１水平ラインを構成する各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。そして、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。
【０１０８】
図２に示す駆動電極ドライバ１４は、駆動信号Ｖｃｏｍを印加し、所定の本数の駆動電極ＣＯＭＬからなるブロック毎に駆動電極ＣＯＭＬを駆動する。
【０１０９】
上述したように、液晶表示デバイス２０は、ゲートドライバ１２が走査信号線ＧＣＬを時分割的に線順次走査するように駆動することにより、１水平ラインが順次選択される。また、液晶表示デバイス２０は、１水平ラインに属する副画素ＳＰｉｘに対して、ソースドライバ１３が画素信号Ｖｐｉｘを供給することにより、１水平ラインずつ表示が行われる。この表示動作を行う際、駆動電極ドライバ１４は、その１水平ラインに対応する駆動電極ＣＯＭＬを含むブロックに対して駆動信号Ｖｃｏｍを印加するようになっている。
【０１１０】
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る。駆動電極ＣＯＭＬの駆動時、画素電極２２に供給された画素信号Ｖｐｉｘに応じた電圧が液晶層６に印加され、電界が生じることで、液晶層６を構成する液晶が電界に応じた配向を示して液晶層６を通過する光を変調する。
【０１１１】
このように、画素電極２２及び駆動電極ＣＯＭＬは、液晶層６に電界を生じさせる一対の電極として機能する。すなわち、液晶表示デバイス２０は、一対の電極に与えられる電荷に応じて表示出力内容が変化する表示部ＤＰとして機能する。ここで、画素電極２２は、少なくとも副画素ＳＰｉｘ毎に配置される。駆動電極ＣＯＭＬは、少なくとも全ての複数の画素Ｐｉｘ毎又は全ての副画素ＳＰｉｘ毎に平面視で重畳する位置に配置される。
【０１１２】
本構成例では、液晶表示デバイス２０として、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）を含むＩＰＳ（インプレーンスイッチング）等の横電界モードの液晶を用いた液晶表示デバイスが用いられる。なお、図１２に示す液晶層６と画素基板２との間、及び液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
【０１１３】
液晶表示デバイス２０は、横電界モードに対応した構成を有しているが、他の表示モードに対応した構成を有していてもよい。例えば、液晶表示デバイス２０は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モード等の主として基板主面間に生じる縦電界を利用するモードに対応した構成を有していてもよい。縦電界を利用する表示モードでは、例えば画素基板２に画素電極２２が備えられ、対向基板３に駆動電極ＣＯＭＬが備えられた構成が適用可能である。
【０１１４】
対向基板３は、第２絶縁基板３１と、この第２絶縁基板３１の一方の面に形成されたカラーフィルタ３２とを含む。第２絶縁基板３１の他方の面には、タッチ検出デバイス３０の検出電極であるタッチ検出電極ＴＤＬが形成され、さらに、このタッチ検出電極ＴＤＬの上には、偏光板３５が配設されている。
【０１１５】
なお、カラーフィルタ３２の実装方式は、アレイ基板である画素基板２にカラーフィルタ３２が形成された所謂カラーフィルタ・オン・アレイ（ＣＯＡ：Ｃｏｌｏｒ−ｆｉｌｔｅｒ  Ｏｎ  Ａｒｒａｙ）方式であってもよい。
【０１１６】
図１２に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配置して、各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ及びＢの３色の色領域３２Ｒ，３２Ｇ及び３２Ｂが対応付けられ、色領域３２Ｒ，３２Ｇ及び３２Ｂを１組として画素Ｐｉｘを構成している。
【０１１７】
画素Ｐｉｘは、走査信号線ＧＣＬに平行な方向及び画素信号線ＳＧＬに平行な方向に沿って行列状に配置され、後述する表示領域Ａｄを形成する。カラーフィルタ３２は、ＴＦＴ基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。このように、副画素ＳＰｉｘは、単色の色表示を行うことができる。
【０１１８】
なお、カラーフィルタ３２は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。また、カラーフィルタ３２は、なくてもよい。このように、カラーフィルタ３２が存在しない領域、すなわち着色しない副画素ＳＰｉｘがあってもよい。また、画素Ｐｉｘが有する副画素ＳＰｉｘは４以上であってもよい。
【０１１９】
図１４は、タッチ検出機能付き表示部の駆動電極及びタッチ検出電極の構成例を表す斜視図である。本構成例に係る駆動電極ＣＯＭＬは、液晶表示デバイス２０の駆動電極として機能するとともに、タッチ検出デバイス３０の駆動電極としても機能する。
【０１２０】
駆動電極ＣＯＭＬは、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向において、画素電極２２に対向している。タッチ検出デバイス３０は、画素基板２に設けられた駆動電極ＣＯＭＬと、対向基板３に設けられたタッチ検出電極ＴＤＬにより構成されている。
【０１２１】
タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬの電極パターンの延在方向と交差する方向に延びる帯状の電極パターンから構成されている。そして、タッチ検出電極ＴＤＬは、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直な方向において、駆動電極ＣＯＭＬと対向している。タッチ検出電極ＴＤＬの各電極パターンは、タッチ検出制御部４０のタッチ検出信号増幅部４２の入力にそれぞれ接続されている。
【０１２２】
駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとが互いに交差した電極パターンは、その交差部分に静電容量を生じさせる。タッチ検出デバイス３０では、駆動電極ドライバ１４が駆動電極ＣＯＭＬに対して駆動信号Ｖｃｏｍｔｍを印加することにより、タッチ検出電極ＴＤＬから検出信号Ｖｄｅｔ１を出力し、タッチ検出が行われるようになっている。
【０１２３】
つまり、駆動電極ＣＯＭＬは、図３から図５までに示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Ｅ１に対応し、タッチ検出電極ＴＤＬは、タッチ検出電極Ｅ２に対応する。そして、タッチ検出デバイス３０は、この基本原理に従ってタッチを検出するようになっている。
【０１２４】
このように、タッチ検出デバイス３０は、画素電極２２又は駆動電極ＣＯＭＬのいずれか一方の電極（例えば、駆動電極ＣＯＭＬ）と相互静電容量を形成するタッチ検出電極ＴＤＬを有し、相互静電容量の変化に基づいてタッチ検出を行う。
【０１２５】
駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとが互いに交差した電極パターンは、相互静電容量式タッチセンサをマトリックス状に構成している。よって、タッチ検出制御部４０は、タッチ検出デバイス３０の入力面ＩＳ全体にわたって走査することにより、被検出物ＯＢＪの接触又は近接が生じた位置及び接触面積の検出も可能となっている。
【０１２６】
つまり、タッチ検出デバイス３０では、タッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４が、図１０に示す駆動電極ブロックＢを時分割的に線順次走査するように駆動する。これにより、スキャン方向Ｓｃａｎに駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢ（１検出ブロック）は、順次選択される。そして、タッチ検出デバイス３０は、タッチ検出電極ＴＤＬから検出信号Ｖｄｅｔ１を出力する。このようにタッチ検出デバイス３０は、１検出ブロックのタッチ検出が行われるようになっている。
【０１２７】
検出ブロックと表示出力におけるライン数との関係は任意であるが、本実施形態では、２ライン分の表示領域Ａｄに対応するタッチ検出領域が１検出ブロックとなっている。言い換えると、検出ブロックと、対向する画素電極、走査信号線、又は、画素信号線のいずかとの関係は任意であるが、本実施形態では、２つの画素電極または２つの走査信号線と、１つの駆動電極ＣＯＭＬが対向する。
【０１２８】
なお、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）は、複数に分割された帯形状に限られない。例えば、タッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）は、櫛歯形状であってもよい。あるいはタッチ検出電極ＴＤＬ又は駆動電極ＣＯＭＬ（駆動電極ブロックＢ）は、複数に分割されていればよく、駆動電極ＣＯＭＬを分割するスリットの形状は直線であっても、曲線であってもよい。
【０１２９】
タッチ検出機能付き表示装置１の動作方法の一例として、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出動作（タッチ検出期間）と表示動作（表示動作期間）とを時分割に行う。タッチ検出動作と表示動作とはどのように分けて行ってもよい。
【０１３０】
図１５は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す分解斜視図である。図１５に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、タッチ検出機能付き表示部１０を照らす照明部（例えば、バックライトユニットＢＬ）と、電極ＳＵＳと、タッチ検出機能付き表示部１０及びバックライトユニットＢＬを制御するホストＨＳＴと、筐体ＣＡと、カバー部材ＣＧと、を含む。
【０１３１】
タッチ検出機能付き表示部１０は、互いに直交する第１方向であるＸ方向と第２方向であるＹ方向とで規定されるＸ−Ｙ平面と、平行な平面を有している。本構成例において、第１方向であるＸ方向及び第２方向であるＹ方向は、互いに直交しているが、９０°以外の角度で交差していてもよい。第３方向であるＺ方向は、第１方向であるＸ方向及び第２方向であるＹ方向の各々と互いに直交している。第３方向であるＺ方向は、タッチ検出機能付き表示部１０の厚み方向である。
【０１３２】
筐体ＣＡは、上部に開口を有する箱形状を有しており、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及びホストＨＳＴを収容している。筐体ＣＡは、金属等の導電体で形成される場合や、樹脂で形成してその表面層を金属材料等の導電体とする場合があり得る。
【０１３３】
カバー部材ＣＧは、筐体ＣＡの開口を閉塞し、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及びホストＨＳＴを覆っている。
【０１３４】
平面視において、カバー部材ＣＧの寸法は、第２基板の寸法や、第１基板の寸法より大きい。カバー部材ＣＧは、ガラス基板又は樹脂基板などの光透過性を有する基板が例示される。カバー部材ＣＧがガラス基板である場合、カバー部材ＣＧは、カバーガラスと称される場合がある。
【０１３５】
第３方向であるＺ方向において、タッチ検出機能付き表示部１０、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡの底面とカバー部材ＣＧとの間に位置し、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡとタッチ検出機能付き表示部１０との間に位置している。バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、タッチ検出機能付き表示部１０と間隔を空けて配置され得る。また、バックライトユニットＢＬ及び電極ＳＵＳは、筐体ＣＡに間隔を空けて配置され得る。
【０１３６】
力検出部ＳＥ２が力を検出する力検出領域は、表示領域Ａｄと同じにしてもよい。
【０１３７】
図１６は、バックライトユニットを示す分解斜視図である。バックライトユニットＢＬは、導光体ＬＧ、光源ＬＳ、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ、輝度向上フィルムＢＥＦ及びフレームＦＲを有している。バックライトユニットＢＬは、タッチ検出機能付き表示部１０に対応した形状及びサイズを有している。
【０１３８】
導光体ＬＧは、タッチ検出機能付き表示部１０と筐体ＣＡとの間に配置されている。本構成例において、導光体ＬＧは、扁平な矩形状に形成されている。光源ＬＳは、導光体ＬＧに光を出射する。本構成例において、光源ＬＳは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用し、導光体ＬＧの一側面に対向配置されている。
【０１３９】
光反射体ＲＳは、導光体ＬＧと筐体ＣＡとの間に配置されている。光反射体ＲＳは、導光体ＬＧからタッチ検出機能付き表示部１０とは反対方向に出された光を反射させ、タッチ検出機能付き表示部１０側に出射する。光反射体ＲＳは、光のロスを減らすことにより、表示画像の輝度レベルを向上させることができる。本構成例において、光反射体ＲＳは、矩形のシート状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、光反射体ＲＳの面積は、導光体ＬＧの面積と略同一である。例えば、光反射体ＲＳは、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜構造を有していてもよい。
【０１４０】
光拡散シートＤＩは、導光体ＬＧとタッチ検出機能付き表示部１０との間に配置されている。光拡散シートＤＩは、導光体ＬＧ側から入射する光を拡散させてタッチ検出機能付き表示部１０に出射させる。すなわち、光拡散シートＤＩを透過した光は拡散されるので、光拡散シートＤＩは、バックライトユニットＢＬの出射光のＸ−Ｙ平面における輝度ムラを抑制することができる。本構成例において、光拡散シートＤＩは、矩形のシート状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、光拡散シートＤＩの面積は導光体ＬＧの面積と略同一である。
【０１４１】
輝度向上フィルムＢＥＦは、光拡散シートＤＩとタッチ検出機能付き表示部１０との間に配置されている。輝度向上フィルムＢＥＦは、バックライトユニットＢＬの出射光の輝度レベルを向上させる作用を有している。本構成例において、輝度向上フィルムＢＥＦは、矩形の膜状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、輝度向上フィルムＢＥＦの面積は導光体ＬＧの面積と略同一である。
【０１４２】
フレームＦＲは、バックライトユニットＢＬのモジュール化に用いられている。フレームＦＲには、導光体ＬＧ、光源ＬＳ、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ及び輝度向上フィルムＢＥＦが取り付けられる。これにより、導光体ＬＧと光源ＬＳとの相対的な位置が固定される。
【０１４３】
本構成例において、フレームＦＲは、矩形枠状に形成されている。Ｘ−Ｙ平面において、フレームＦＲは、導光体ＬＧ及び光源ＬＳの集合体を全体的に囲んでいる。フレームＦＲには、光源ＬＳに接続されるフレキシブルプリント基板Ｔが通るパスＦＲＰが形成されている。フレームＦＲは、金属などの導電材料で形成される場合があり得る。
【０１４４】
なお、Ｘ−Ｙ平面におけるフレームＦＲの形状は、種々変形可能であり、タッチ検出機能付き表示部１０の照明を妨げることの無い形状であればよい。例えば、Ｘ−Ｙ平面におけるフレームＦＲの形状は、導光体ＬＧの隣り合う２辺と対向したＬ字状、導光体ＬＧの隣り合う３辺と対向したΠ字状又は導光体ＬＧの対向する２辺と対向したＩＩ字状が例示される。
【０１４５】
ここで、図１６にはバックライトユニットＢＬを例示的に示したが、バックライトユニットＢＬとしては種々の形態が適用可能である。例えば、光反射体ＲＳ、光拡散シートＤＩ及び輝度向上フィルムＢＥＦの少なくとも一部を除いてバックライトユニットＢＬが形成されていてもよい。又は、図１６に示していない光学部材を付加してバックライトユニットＢＬが形成されていてもよい。バックライトユニットＢＬは、タッチ検出機能付き表示部１０に光を放出するように構成されていればよい。
【０１４６】
図１７は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。図１７に示すように、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、ＣＯＧ１９と、カバー部材ＣＧと、第１光学素子ＯＤ１と、第２光学素子ＯＤ２と、タッチＩＣ４９と、バックライトユニットＢＬと、第１プリント基板、第２プリント基板及び第３プリント基板（例えば、フレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２及びＴ３）と、クッション層ＣＵＳと、電極ＳＵＳと、を含む。
【０１４７】
タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層（エアギャップ）ＡＧが設けられている。
【０１４８】
ＣＯＧ１９は、タッチ検出機能付き表示部１０の画素基板２上に実装されている。フレキシブルプリント基板Ｔ２は、画素基板２に接続されている。コネクタＣＯ１及びコネクタＣＯ２は、フレキシブルプリント基板Ｔ２上に実装されている。フレキシブルプリント基板Ｔ２は、コネクタＣＯ１を介してホストＨＳＴに接続されている。
【０１４９】
フレキシブルプリント基板Ｔは、タッチ検出電極ＴＤＬとコネクタＣＯ２との間を接続している。ＣＯＧ１９は、フレキシブルプリント基板Ｔ２、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、タッチＩＣ４９に接続されている。タッチＩＣ４９の配置に関して例示的に示すと、タッチＩＣ４９は、フレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２、Ｔ３、及び、対向基板３の内のいずれか１個の基板上に実装されたり、いずれか２つ以上の基板上に分割して実装されたりすることができる。
【０１５０】
フレキシブルプリント基板Ｔ３は、光源ＬＳとフレキシブルプリント基板Ｔ２との間を接続している。ホストＨＳＴは、コネクタＣＯ１及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して光源ＬＳに接続され、光源ＬＳに電力を供給し、光源ＬＳの駆動を制御する。なお、光源ＬＳは、フレキシブルプリント基板Ｔ３及びフレキシブルプリント基板Ｔ２を介してＣＯＧ１９と接続され、ＣＯＧ１９によって光源ＬＳが制御されてもよい。言い換えると、表示制御部１１には、光源を制御する光源制御部を含んでもよい。
【０１５１】
フレキシブルプリント基板Ｔ３は、バックライトユニットＢＬの背面側（Ｚ方向と反対方向の側）にまで延在し、バックライトユニットＢＬの背面側を覆っており、中間電極ＥＬＣが形成されている。中間電極ＥＬＣは、表示領域Ａｄに対応した位置に形成されている。
【０１５２】
フレキシブルプリント基板Ｔ３と電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。クッション層ＣＵＳは、不導体であり、ポリウレタンが例示される。
【０１５３】
弱い力が入力面ＩＳに加えられた場合には、空気層ＡＧの厚みだけが薄くなり、クッション層ＣＵＳは変形しないので、タッチ検出機能付き表示装置１は、弱い力を好適に検出できる。また、強い力が入力面ＩＳに加えられた場合には、空気層ＡＧの厚みがゼロに至り、クッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形するので、タッチ検出機能付き表示装置１は、強い力を好適に検出できる。
【０１５４】
中間電極ＥＬＣは、フレキシブルプリント基板Ｔ３、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、タッチＩＣ４９に接続されている。中間電極ＥＬＣは、タッチＩＣ４９によって、基準電位（例えば、接地電位）にされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相かつ同振幅の信号が供給される。なお、中間電極ＥＬＣは、ＣＯＧ１９又はホストＨＳＴによって、基準電位にされ、又は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相かつ同振幅の信号が供給されてもよい。
【０１５５】
電極ＳＵＳとフレキシブルプリント基板Ｔ３との間には、導電テープ１０１が設けられており、電極ＳＵＳは、導電テープ１０１、フレキシブルプリント基板Ｔ３、コネクタＣＯ２及びフレキシブルプリント基板Ｔを介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。電極ＳＵＳは、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴによって、基準電位にされる。また、電極ＳＵＳは、フレキシブルプリント基板Ｔ３以外の部材を介して、基準電位にされてもよい。
【０１５６】
ホストＨＳＴ、タッチ検出機能付き表示部１０、タッチ検出電極ＴＤＬ、光源ＬＳ、中間電極ＥＬＣ及び電極ＳＵＳを接続する手段は、種々変形可能である。
【０１５７】
例えば、上記の独立した３個のフレキシブルプリント基板Ｔ、Ｔ２及びＴ３とコネクタＣＯ１及びＣＯ２の代わりに、１個のフレキシブルプリント基板を利用してもよい。この場合、１個のフレキシブルプリント基板をホストＨＳＴに接続し、フレキシブルプリント基板の第１分岐部をタッチ検出機能付き表示部１０に接続し、フレキシブルプリント基板の第２分岐部をタッチ検出電極ＴＤＬに接続し、フレキシブルプリント基板の第３分岐部を光源ＬＳ、中間電極ＥＬＣ及び電極ＳＵＳに接続することができる。また、フレキシブルプリント基板間、又は、フレキシブルプリント基板とホストＨＳＴ若しくは基板とは、コネクタＣＯ１及びコネクタＣＯ２のようなコネクタを介して接続されていてもよいし、コネクタの代わりに半田等で接続されていてもよい。
【０１５８】
ホストＨＳＴ、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９は、タッチ検出機能付き表示部１０の駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとを有するタッチ検出部ＳＥ１を制御する制御部ＣＴＲＬとして機能する。
【０１５９】
また、ホストＨＳＴ、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９は、タッチ検出機能付き表示部１０の駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとを有する力検出部ＳＥ２を制御する制御部ＣＴＲＬとして機能する。
【０１６０】
ホストＨＳＴをアプリケーションプロセッサと言い換えることができる。タッチＩＣ４９は、タッチ検出部ＳＥ１及び力検出部ＳＥ２の駆動時期を知らせるタイミング信号をＣＯＧ１９に与えることができる。又は、ＣＯＧ１９は、駆動電極ＣＯＭＬの駆動時期を知らせるタイミング信号をタッチＩＣ４９に与えることができる。又は、ホストＨＳＴは、ＣＯＧ１９及びタッチＩＣ４９の各々にタイミング信号を与えることができる。このタイミング信号により、ＣＯＧ１９の駆動と、タッチＩＣ４９の駆動と、の同期化を図ることができる。
【０１６１】
カバー部材ＣＧは、タッチ検出機能付き表示部１０の外側に位置し、対向基板３に対向している。この構成例では、タッチ検出機能付き表示装置１の入力面ＩＳは、カバー部材ＣＧの表面である。タッチ検出機能付き表示装置１は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触したときに、被検出物ＯＢＪの位置及び接触面積を検出することができる。
【０１６２】
また、タッチ検出機能付き表示装置１の力検出部ＳＥ２は、被検出物ＯＢＪによって入力面ＩＳに力が加えられた場合に、力に応じた信号を制御部ＣＴＲＬに出力することができる。力に応じた信号とは、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳを押下する力に応じた信号であり、力の大きさによって変化する信号である。
【０１６３】
第１光学素子ＯＤ１は、画素基板２とバックライトユニットＢＬとの間に配置されている。第１光学素子ＯＤ１は、画素基板２に貼り付けられている。
【０１６４】
第２光学素子ＯＤ２は、タッチ検出機能付き表示部１０とカバー部材ＣＧとの間に配置されている。第２光学素子ＯＤ２は、対向基板３及びタッチ検出電極ＴＤＬに貼り付けられている。
【０１６５】
第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２の各々は、少なくとも偏光板を含んでおり、必要に応じて位相差板を含んでいてもよい。第１光学素子ＯＤ１に含まれる偏光板の吸収軸は、第２光学素子ＯＤ２に含まれる偏光板の吸収軸と互いに交差している。例えば、第１光学素子ＯＤ１に含まれる偏光板の吸収軸と、第２光学素子ＯＤ２に含まれる偏光板の吸収軸とは、互いに直交している。
【０１６６】
カバー部材ＣＧは、接着層ＡＬにより第２光学素子ＯＤ２に貼り付けられている。接着層ＡＬは、光学用透明樹脂（ＯＣＲ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｒｅｓｉｎ）が例示される。タッチ検出機能付き表示部１０は力を検出するので、接着層ＡＬは、弾性変形してもよいが、カバー部材ＣＧから加えられる力を第２光学素子ＯＤ２に伝えることができればよい。
【０１６７】
タッチ検出電極ＴＤＬは、駆動電極ＣＯＭＬとカバー部材ＣＧとの間に配置されている。この構成例において、タッチ検出電極ＴＤＬは、対向基板３の、第２光学素子ＯＤ２に対向する側の面の上方に設けられている。タッチ検出電極ＴＤＬは、対向基板３に接していてもよく、対向基板３から離れていてもよい。タッチ検出電極ＴＤＬが対向基板３から離れている場合、対向基板３とタッチ検出電極ＴＤＬとの間には、図示しない絶縁膜等の部材が介在する。タッチ検出電極ＴＤＬは、第２方向であるＹ方向に延在している。
【０１６８】
駆動電極ＣＯＭＬ及びタッチ検出電極ＴＤＬは、相互静電容量方式及び自己静電容量方式のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。駆動電極ＣＯＭＬは、表示用の電極として機能するとともに、センサ駆動電極としても機能する。タッチ検出部ＳＥ１は、被検出物ＯＢＪの位置及び接触面積を検出するために用いられる。
【０１６９】
本構成例では、電極ＳＵＳは、導電体（例えば、アルミニウム）で形成されている。電極ＳＵＳの電位は、基準電位である。基準電位は、接地電位（ＧＮＤ）が例示される。なお、タッチＩＣ４９、ＣＯＧ１９、ホストＨＳＴのいずれかと、電極ＳＵＳとが接続配線等で電気的に接続され、タッチＩＣ４９、ＣＯＧ１９、ホストＨＳＴのいずれかから基準電位が供給されてもよい。
【０１７０】
電極ＳＵＳは、タッチ検出機能付き表示部１０と間隔を空けて配置されている。本構成例において、タッチ検出機能付き表示部１０と電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。すなわち、タッチ検出機能付き表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間の空気層ＡＧと、バックライトユニットＢＬと電極ＳＵＳとの間のクッション層ＣＵＳと、を有する。
【０１７１】
電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間には、空気層ＡＧ及びクッション層ＣＵＳが設けられている。空気層ＡＧ及びクッション層ＣＵＳが存在することにより、電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間隔は、入力面ＩＳを押す力の大きさに応じて変化可能である。また、入力面ＩＳを押す力が取り除かれた際、電極ＳＵＳと駆動電極ＣＯＭＬとの間隔は、時間の経過とともに、元の間隔に復帰する。
【０１７２】
駆動電極ＣＯＭＬが、本発明の「第１電極」に対応する。中間電極ＥＬＣが、本発明の「第２電極及び第３電極」に対応する。電極ＳＵＳが、本発明の「導電体」に対応する。空気層ＡＧが、本発明の「第１誘電層」に対応する。クッション層ＣＵＳが、本発明の「第２誘電層」に対応する。力検出部ＳＥ２が本発明の「力検出装置」に対応する。液晶層６が本発明の「液晶層」に対応する。タッチ検出機能付き表示装置１が本発明の「液晶表示装置」に対応する。
【０１７３】
なお、本構成例では、空気層ＡＧがタッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間に設けられているが、これに限定されない。空気層ＡＧに代えて、バックライトユニットＢＬから出射される光の透過率が高い樹脂層がタッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間に設けられてもよい。この場合、力に対する樹脂層の厚みの変化の度合いは、力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いより、大きくてもよい。つまり、樹脂層は、クッション層ＣＵＳよりも柔らかいものであってもよい。この場合、樹脂層が、本発明の「第１誘電層」に対応する。
【０１７４】
電極ＳＵＳから駆動電極ＣＯＭＬまでの距離ｄ3は、第３方向であるＺ方向の距離であり、電極ＳＵＳの駆動電極ＣＯＭＬに対向する側の面から、駆動電極ＣＯＭＬの電極ＳＵＳに対向する側の面までの距離である。距離ｄ3は、カバー部材ＣＧに加えられる力の大きさ及び力が加えられる位置に応じて変化する。
【０１７５】
駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間には、容量Ｃ3が存在する。また、駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの間には容量Ｃ1が存在し、中間電極ＥＬＣと電極ＳＵＳとの間には容量Ｃ2が存在する。容量Ｃ3は容量Ｃ1、Ｃ2の合成容量である。容量Ｃ1、Ｃ2及びＣ3は、距離ｄ3に対応して変化する。従って、ＣＯＧ１９は、容量Ｃ1、Ｃ2及びＣ3の変化を検出することにより、力情報を検出することができる。なお、力検出の原理については、後で詳しく説明する。
【０１７６】
容量Ｃ1が、本発明の「第１容量」に対応する。容量Ｃ2が、本発明の「第２容量」に対応する。
【０１７７】
力検出制御部５０は、駆動電極ＣＯＭＬを駆動し、容量Ｃ1、Ｃ2及びＣ3の変化に基づいた力情報を駆動電極ＣＯＭＬから取り出す。例えば、力検出制御部５０は、ＣＯＧ１９に含まれ、ＣＯＧ１９は、駆動電極ＣＯＭＬに信号を出力し、容量Ｃ1、Ｃ2及びＣ3の変化に基づく信号を駆動電極ＣＯＭＬから読み出す。また、力検出制御部５０は、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに含まれてもよい。表示制御部１１、タッチ検出制御部４０、力検出制御部５０及びホストＨＳＴは、協働してタッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２を制御してもよい。
【０１７８】
本構成例では、駆動電極ＣＯＭＬは、タッチ検出部ＳＥ１、表示部ＤＰ及び力検出部ＳＥ２で兼用される。
【０１７９】
図１８は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。複数のタッチ検出電極ＴＤＬ並びに駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆは、図１のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。
【０１８０】
駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆ、中間電極ＥＬＣ、並びに、電極ＳＵＳは、図１の力検出部ＳＥ２を構成する。
【０１８１】
なお、本発明の実施形態において、タッチ検出部ＳＥ１と力検出部ＳＥ２とで駆動する駆動ブロックの単位を共通にしているが、これに限られない。例えば、タッチ検出部ＳＥ１は、駆動電極ブロックを個別に駆動し、力検出部ＳＥ２は、全ての駆動電極ブロック、または、２以上の複数の駆動電極ブロックを同時に駆動するようにしてもよい。また、図１８では、駆動電極ＣＯＭＬを構成する駆動電極ブロックとして、５つの駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆを示しているが、駆動電極ブロックの数は５つに限定されるものでない。駆動電極ブロックの数は任意である。図１８に示すように、実施形態に係る駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ間には、それぞれスペースが設けられている。
【０１８２】
図１８に示すように、実施形態に係る中間電極ＥＬＣは、例えば、帯状に分割された複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆを有する。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、ＥｆはそれぞれＸ方向に延在している。また、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆは、例えば、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ及びＢｆとＺ方向で重なる位置にそれぞれ配置されている。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ間には、それぞれスペースが設けられている。
【０１８３】
なお、図１８では、中間電極ＥＬＣとして、５つの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆを示しているが、中間電極ブロックの数は５つに限定されるものでない。中間電極ＥＬＣを構成する中間電極ブロックの数は任意である。実施形態では、例えば、中間電極ＥＬＣを構成する中間電極ブロックは、駆動電極ＣＯＭＬを構成する駆動電極ブロックと同じ数だけ用意される。
【０１８４】
電極ＳＵＳの平面視による大きさは、中間電極ＥＬＣのサイズと同じか、又は中間電極ＥＬＣの大きさよりも大きくてもよい。
【０１８５】
図１９は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の一例を示す断面図である。図１９に示す構成例では、電極ＳＵＳの上には、導電テープ１０１と、クッション層ＣＵＳと、が配置されている。そして、導電テープ１０１及びクッション層ＣＵＳの上には、フレキシブルプリント基板Ｔ３が配置されている。電極ＳＵＳには、導電テープ１０１及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴから基準電位が供給される。
【０１８６】
クッション層ＣＵＳの上方であって、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、中間電極ＥＬＣが形成されている。これにより、中間電極ＥＬＣは、フレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。
【０１８７】
中間電極ＥＬＣの上には、バックライトユニットＢＬの光反射体ＲＳが配置されている。導電テープ１０１の上方であって、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、テープ１０３を挟んで、バックライトユニットＢＬの導光体ＬＧが配置されている。また、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上には、導光体ＬＧの側面に接するように、光源ＬＳが配置されている。導光体ＬＧ及び光源ＬＳの上方には、スペーサ１０４ａが配置され、バックライトユニットＢＬの光拡散シートＤＩの上には、スペーサ１０４ｂが配置されている。スペーサ１０４ａ及び１０４ｂ並びにバックライトユニットＢＬの輝度向上フィルムＢＥＦの上には、テープ１０５が配置されている。
【０１８８】
図１９に示す構成例によれば、光源ＬＳに電力を供給するためのフレキシブルプリント基板Ｔ３をバックライトユニットＢＬの背面側にまで延在させることで、フレキシブルプリント基板Ｔ３の上に中間電極ＥＬＣを形成できる。これにより、構成の簡易化及び部品点数の削減が可能である。
【０１８９】
図２０は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の光源近傍の構成の他の例を示す断面図である。図２０に示す構成例では、中間電極ＥＬＣは、バックライトユニットＢＬの光反射体ＲＳの下面に成膜されている。
【０１９０】
フレキシブルプリント基板Ｔ３の先端部Ｔ３ａは、導電テープ１０１とクッション層ＣＵＳとの間で、電極ＳＵＳ上に配置されている。先端部Ｔ３ａの上には、導電テープ１０６が配置され、導電テープ１０６は、中間電極ＥＬＣに接続されている。これにより、中間電極ＥＬＣは、導電テープ１０６及びフレキシブルプリント基板Ｔ３を介して、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴに接続されている。
【０１９１】
図２０に示す構成例によれば、光源ＬＳに電力を供給するためのフレキシブルプリント基板Ｔ３を、光反射体ＲＳの下面に成膜された中間電極ＥＬＣに接続できる。これにより、構成の簡易化及び部品点数の削減が可能である。
【０１９２】
図２１は、実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置の全体構成の一例を示す断面図である。図２１に示す構成例では、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとは、端部がスペーサＳＰ１及びＳＰ２によって接続されており、タッチ検出機能付き表示部１０とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層ＡＧが設けられている。バックライトユニットＢＬと電極ＳＵＳとの間には、クッション層ＣＵＳが設けられている。図２１に示す構成例では、図１６で示したフレームＦＲを備えていない。電極ＳＵＳと筐体ＣＡとの間には、空気層ＡＧ２が設けられている。
【０１９３】
＜比較例＞
図２２は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。この比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置１１１は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置１（図１８参照）と比較して、中間電極ＥＬＣを備えていない。
【０１９４】
駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間には、容量Ｃ1が存在し、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間には、容量Ｃ2が存在する。なお、容量Ｃ1と容量Ｃ2との境界は、空気層ＡＧとバックライトユニットＢＬとの境界でもよいし、バックライトユニットＢＬとクッション層ＣＵＳとの境界でもよい。
【０１９５】
図２２に示すように、被検出物（例えば、ユーザの指）ＯＢＪが入力面ＩＳに接触したとき、駆動電極ＣＯＭＬと被検出物ＯＢＪとの間には、容量Ｃfingerが発生する。
【０１９６】
図２３は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。図２３に示すように、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに力を加えたとき、タッチ検出機能付き表示部１０がたわむ。タッチ検出機能付き表示部１０がたわむと、空気層ＡＧの厚みが薄くなり、駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間の距離が短くなるので、駆動電極ＣＯＭＬとクッション層ＣＵＳとの間の容量は、ΔＣ1だけ増加し、（Ｃ1＋ΔＣ1）になる。従って、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ3＝１／（１／（Ｃ1＋ΔＣ1）＋１／Ｃ2）になる。タッチ検出機能付き表示装置１１１は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ3に基づいて、力を検出する。
【０１９７】
図２４は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。図２４に示すように、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに更に強い力を加えたとき、タッチ検出機能付き表示部１０がたわみ、空気層ＡＧの厚みがゼロに至り、タッチ検出機能付き表示部１０がバックライトユニットＢＬに接触し、クッション層ＣＵＳが圧縮され弾性変形する。
【０１９８】
クッション層ＣＵＳが圧縮され弾性変形すると、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間の距離が短くなるので、クッション層ＣＵＳと電極ＳＵＳとの間の容量は、ΔＣ2だけ増加し、（Ｃ2＋ΔＣ2）になる。従って、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ3＝１／（１／（Ｃ1＋ΔＣ1）＋１／（Ｃ2＋ΔＣ2））になる。タッチ検出機能付き表示装置１１１は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量Ｃ3に基づいて、力を検出する。
【０１９９】
図２５は、比較例に係るタッチ検出機能付き表示装置の入力面を押す力と、力信号値との関係を示すグラフである。図２５において、横軸は、入力面ＩＳを押す力［ｇｆ］を表す。縦軸は、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量に基づく信号値を表す。以下、駆動電極ＣＯＭＬと電極ＳＵＳとの間の容量に基づく信号値を、力信号値ともいう。力信号値は、自己静電容量方式の基本原理により、駆動電極ＣＯＭＬから出力される電圧に基づく信号値である。
【０２００】
空気層ＡＧの厚みだけが薄くなりクッション層ＣＵＳは変形しない力の第１範囲Ｒ１では、力と力信号値との関係が直線状になる。
【０２０１】
同様に、空気層ＡＧの厚みがゼロに至りクッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２でも、力と力信号値との関係が直線状になる。
【０２０２】
しかし、空気層ＡＧの誘電率とクッション層ＣＵＳの誘電率とは、異なる。また、力に対する空気層ＡＧの厚みの変化の度合いと、力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いと、は異なる。力に対するクッション層ＣＵＳの厚みの変化の度合いは、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）が例示される。クッション層ＣＵＳは、空気層ＡＧよりも変形しづらい。そのため、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２との境目では、力と力信号値との関係に変曲点Ｐ１ができてしまう。従って、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３では、力と力信号値との関係が直線状にならない。そのため、タッチ検出機能付き表示装置１１１は、力を好適に検出できない。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１１１は、力の検出精度の向上を図ることができない。
【０２０３】
なお、図２５において、縦軸の目盛りは、変曲点Ｐ１での力信号値を「１」として正規化したものである。
【０２０４】
＜実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成＞
次に、本発明の実施形態の一例として、実施形態１を説明する。
【０２０５】
図２６は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置のタッチ検出電極、駆動電極ブロック、中間電極及び電極を示す斜視図である。
【０２０６】
図２６に示すように、実施形態１に係る中間電極ＥＬＣは、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆを有する。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆは、Ｚ方向から見てそれぞれ帯状であり、Ｘ方向にそれぞれ延在している。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆは、第１中間電極７１と第２中間電極７２とを有する。第１中間電極７１と第２中間電極７２は、Ｚ方向から見てそれぞれ帯状であり、Ｘ方向にそれぞれ延在している。また、第１中間電極７１と第２中間電極７２との間にはスペースが設けられている。
【０２０７】
図２７は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成例を示す断面図である。また、図２８は、図２７の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。図２７及び図２８は、被検出物ＯＢＪ（例えば、ユーザの指）が入力面ＩＳに力を加えていないときのタッチ検出機能付き表示装置１Ａを示している。
【０２０８】
図２７及び図２８に示すように、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ａは、入力面ＩＳの側から順に、カバー部材ＣＧと、第２光学素子ＯＤ２と、対向基板３と、駆動電極ＣＯＭＬを含むＴＦＴ基板２１と、第１光学素子ＯＤ１と、バックライトユニットＢＬと、中間電極ＥＬＣと、クッション層ＣＵＳと、導電膜６０と、を備える。また、図示しないが、対向基板３と駆動電極ＣＯＭＬとの間には液晶層６（図１２参照）が設けられている。第１光学素子ＯＤ１とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層ＡＧが設けられている。
【０２０９】
駆動電極ＣＯＭＬは、被検出物ＯＢＪが力を加える入力面ＩＳに対向しており、導電膜６０と、クッション層ＣＵＳ及び中間電極ＥＬＣよりも入力面ＩＳ側に配置されている。例えば、駆動電極ＣＯＭＬを構成する複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅには、それぞれ駆動電極ドライバ１４（図２参照）に接続されている。また、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅには、電圧検出器ＤＥＴがそれぞれ接続されている。駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅは、互いに同一の形状で同一の大きさである。
【０２１０】
導電膜６０は、駆動電極ＣＯＭＬと対向する位置に配置されている。導電膜６０は、基準電位（例えば、接地電位）に接続される。導電膜６０は、例えば、銅又はステンレス等の導電性材料からなる。ただし、導電膜６０は、導電性を有すればよく、その材料は限定されない。
【０２１１】
中間電極ＥＬＣは、駆動電極ＣＯＭＬと導電膜６０との間に設けられている。中間電極ＥＬＣは、入力面ＩＳ側から加えられる力によって変形可能な空気層ＡＧを挟んで駆動電極ＣＯＭＬと対向し、かつ、入力面ＩＳ側から加えられる力によって変形可能なクッション層ＣＵＳを挟んで導電膜６０と対向している。空気層ＡＧ及びクッション層ＣＵＳは力による変形のし易さが互いに異なり、例えば空気層ＡＧはクッション層ＣＵＳよりも変形し易い。
【０２１２】
中間電極ＥＬＣは、駆動電極ＣＯＭＬが有する複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅに対応して、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅを有する。例えば、中間電極ブロックＥａは駆動電極ブロックＢａとＺ方向で重なる位置に配置されており、中間電極ブロックＥｂは駆動電極ブロックＢｂとＺ方向で重なる位置に配置されている。同様に、中間電極ブロックＥｃ、Ｅｄ、Ｅｅは、駆動電極ブロックＢｃ、Ｂｄ、ＢｅとＺ方向で重なる位置にそれぞれ配置されている。
【０２１３】
中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅは、第１中間電極７１と第２中間電極７２と、をそれぞれ有する。力検出部ＳＥ２（図１参照）が力検出を行う際、第１中間電極７１は基準電位（例えば、接地電位）に接続され、第２中間電極７２には力検出用の駆動信号と同じ信号（例えば、力検出用の駆動信号と同相かつ同振幅の信号）が印加される。以下、力検出用の駆動信号と同相かつ同振幅の信号を、ガード（Ｇｕａｒｄ）信号という。第１中間電極７１と第２中間電極７２は、それぞれ駆動電極ドライバ１４に接続されている。また、第２中間電極７２は電圧検出器ＤＥＴに接続されている。
【０２１４】
タッチ検出機能付き表示装置１Ａでは、力検出部ＳＥ２（図１参照）が力検出を行う際、駆動電極ドライバ１４がスキャン方向（例えば、Ｙ方向）に沿って１つまたは複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅを順次選択する。そして、駆動電極ドライバ１４は、選択した駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅに力検出用の駆動信号として、交流矩形波Ｓｇ（駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２）を供給する。また、駆動電極ドライバ１４は、選択した駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅに対応する中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅの第２中間電極７２に、力検出用の駆動信号に同期したガード信号を供給する。電圧検出器ＤＥＴは、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅの第２中間電極７２から出力される電圧信号と、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅから出力される電圧信号とを検出する。
【０２１５】
例えば図２８に示すように、駆動電極ドライバ１４は駆動電極ブロックＢｃに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２を供給すると共に、中間電極ブロックＥｃの第２中間電極７２に駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に同期したガード信号を供給する。
【０２１６】
駆動電極ブロックＢｃに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２が供給されると、中間電極ブロックＥｃの第１中間電極７１は基準電位（例えば、接地電位）に接続されているため、駆動電極ブロックＢｃと第１中間電極７１との間に電位差が生じ、容量Ｃ1が生じる。また、中間電極ブロックＥｃの第２中間電極７２にガード信号が供給されると、導電膜６０は基準電位（例えば、接地電位）に接続されているため、第２中間電極７２と導電膜６０との間に電位差が生じ、容量Ｃ2が生じる。
【０２１７】
一方、駆動電極ブロックＢｃと中間電極ブロックＥｃの第２中間電極７２との間には、図２８の破線で示すような容量は生じない。その理由は、第２中間電極７２に駆動電極ブロックＢｃに供給される駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同期して、ガード信号が供給されることで、駆動電極ブロックＢｃと第２中間電極７２とが同電位になるからである。また、第１中間電極７１と導電膜６０との間にも図２７の破線で示すような容量は生じない。その理由は、第１中間電極７１と導電膜６０とがそれぞれが基準電位（例えば、接地電位）に接続されることで、第１中間電極７１と導電膜６０とが同電位になるからである。
【０２１８】
実施形態１では、電圧検出器ＤＥＴに接続された駆動電極ＣＯＭＬと、中間電極ＥＬＣの第２中間電極７２が力検出のセンサ部として機能する。実施形態１では、駆動電極ＣＯＭＬ及び中間電極ＥＬＣの第２中間電極７２とが、電圧検出器ＤＥＴを介して検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。
【０２１９】
図２９は、中間電極の構成例１を示す平面図である。図２９は、中間電極ＥＬＣを構成する中間電極ブロックとして、３つの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃを示している。また、図２９は、Ｚ方向における駆動電極ＣＯＭＬの駆動ブロックと中間電極ＥＬＣの中間電極ブロックとの位置関係を示すために、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃを破線で示している。
【０２２０】
なお、図２９と、後述の図３４から図３７では、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃを又は電極ＥＬ示す破線が、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ又は中間電極Ｅｘ、Ｅｙを示す実線の外側に記載されているが、これは図面において破線と実線とを区別し易くするためであり、電極の大小を規定するものではない。また、図２９と、後述の図３４から図３７では、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ間又は電極ＥＬ間のスペースが電極内のスペースよりも大きく記載されているが、これも図面において電極内と電極間とを区別し易くするためであり、スペースの大小を規定するものではない。
【０２２１】
図２９に示すように、複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、ＢｃとＺ方向で重なる位置に、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃがそれぞれ位置する。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、ＥｃはそれぞれＸ方向に帯状に延在している。また、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃはそれぞれ、Ｙ方向に並んでいる。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの平面視による外周の形状は、例えば、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの平面視による外周の形状とそれぞれ同じである。また、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの平面視による外周の大きさは、例えば、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの平面視による外周の大きさと同じである。
【０２２２】
図２９に示すように、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃは、１つの第１中間電極７１と、Ｙ方向において第１中間電極７１の両側に配置された２つの第２中間電極７２とを有する。第１中間電極７１はＸ方向に帯状に延在している。第２中間電極７２もＸ方向に帯状に延在している。第１中間電極７１と第２中間電極７２は、Ｙ方向で隣り合っている。
Ｙ方向で隣り合う第１中間電極７１と第２中間電極７２との間、及び、Ｙ方向で隣り合う第２中間電極７２同士の間には、例えば、それぞれ同じ幅のスペースが設けられている。
【０２２３】
図２９に示す例では、第１中間電極７１のＸ方向における長さと、第２中間電極７２のＸ方向における長さとが互いに同じである。図２９において、１つの駆動電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第１中間電極７１は１つであり、その面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ｗ１×Ｌ１、で算出される。Ｌ１は、第１中間電極７１のＸ方向の長さであり、第２中間電極７２のＸ方向の長さでもある。Ｗ１は、第１中間電極７１のＹ方向の長さである。また、図２９において、１つの駆動電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２中間電極７２の面積Ｓ２は、Ｓ２＝Ｗ２×Ｌ１×２、で算出される。Ｗ２は、第２中間電極７２のＹ方向の長さである。面積Ｓ１とＳ２の比率は、面積Ｓ１、Ｓ２をＬ１で除算することにより、Ｗ１、Ｗ２の比で示すことが可能である。また、図２９に示す例では、第１中間電極７１の配置間隔ｎ１は、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃの配置間隔ｍ１と同じである。
【０２２４】
このように、図２９に示す例では、第１中間電極７１のＸ方向の長さと、第２中間電極７２のＸ方向の長さとが同じＬ１であるため、第１中間電極７１と第２中間電極７２の面積比率は、Ｗ１、Ｗ２の比で決まる。
【０２２５】
実施形態１では、駆動電極ＣＯＭＬの駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ、Ｂｆが、本発明の「第１電極」に対応する。中間電極ＥＬＣの「中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆ」が、本発明の「第２電極及び第３電極」に対応する。導電膜６０が、本発明の「導電体」に対応する。空気層ＡＧが、本発明の「第１誘電層」に対応する。クッション層ＣＵＳが、本発明の「第２誘電層」に対応する。容量Ｃ1が、本発明の「第１容量」に対応する。容量Ｃ2が、本発明の「第２容量」に対応する。第１中間電極７１が本発明の「第２電極」に対応する。第２中間電極７２が本発明の「第３電極」に対応する。Ｘ方向が本発明の「第１方向」に対応する。Ｙ方向が本発明の「第２方向」に対応する。力検出部ＳＥ２が本発明の「力検出装置」に対応する。液晶層が本発明の「液晶層」に対応する。タッチ検出機能付き表示装置１Ａが本発明の「液晶表示装置」に対応する。
【０２２６】
＜実施形態１における容量変化の検出例＞
次に、実施形態１における単位力当たりの容量変化の検出例について説明する。
【０２２７】
図３０は、実施形態１に係る第１、第２中間電極の面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。図３０の横軸は、第１中間電極７１と第２中間電極７２との面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を示す。面積Ｓ１は、１つの駆動電極ブロック（例えば、駆動電極ブロックＢｃ）とＺ方向で重なる位置にある第１中間電極７１のＺ方向から見た面積である。面積Ｓ２は、１つの駆動電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２中間電極７２のＺ方向から見た面積である。図３０の縦軸は、入力面ＩＳ側から加えられる単位力当たりの容量変化量［ｐＦ／ｇｆ］を示す。縦軸のａは定数である。
【０２２８】
図３０に示す直線Ｃ1は、図２９に示した容量Ｃ1について、単位力当たりの容量変化量と面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）との関係を示す直線である。図３０の直線Ｃ2は、図２９に示した容量Ｃ2について、単位力当たりの容量変化量と面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）との関係を示す直線である。
【０２２９】
容量Ｃ1の単位力当たりの変化量は、ε１×Ｓ１×Δｄ１／（ｄ×（ｄ−Δｄ１））、で与えられる。ε１は空気層ＡＧの誘電率、ｄ１は第１層の厚さ、Δｄ１は空気層ＡＧに単位力が加えられたときの厚さの変化量である。
【０２３０】
容量Ｃ2の単位力当たりの容量変化量は、ε２×Ｓ２×Δｄ２／（ｄ×（ｄ−Δｄ２））、で与えられる。ε２はクッション層ＣＵＳの誘電率、ｄ２はクッション層ＣＵＳの厚さ、Δｄ２はクッション層ＣＵＳに単位力が加えられたときの厚さの変化量である。
【０２３１】
図３０に示すように、面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が１に近いほど、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量は大きくなり、容量Ｃ2の単位力当たりの変化量は小さくなる。また、面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０に近いほど、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量は小さくなり、容量Ｃ2の単位力当たりの変化量は大きくなる。直線Ｃ1の傾きは正であり、直線Ｃ2の傾きは負であり、面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０から１の間で直線Ｃ1と直線Ｃ2は交差する。
【０２３２】
図３０に示すように、実施形態１において、直線Ｃ1と直線Ｃ2とが交差するときの面積比率をα１とする。面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）がα１を満たすとき、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが一致し、式（１）が成り立つ。なお、α１は０よりも大きく１よりも小さい数である。
（数１）
【０２３３】
ε１×Ｓ１×Δｄ１／（ｄ×（ｄ−Δｄ１））＝ε２×Ｓ２×Δｄ２／（ｄ×（ｄ−Δｄ２））…（１）
【０２３４】
図３０に示す面積比率α１、つまり、式（１）が成り立つときの面積Ｓ１、Ｓ２の比は、式（１）にε１、ε２、ｄ１、ｄ２、Δｄ１、Δｄ２の各値を代入することで、算出可能である。また、シミュレーションから面積比率α１を求めることも可能である。
【０２３５】
なお、面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）は、図２９に示した例では、第１中間電極７１のＹ方向の長さＷ１と、第２中間電極７２のＹ方向の長さＷ２の比率と同じである。このため、タッチ検出機能付き表示装置１Ａの設計者は、タッチ検出機能付き表示装置１Ａの設計時にＷ１とＷ２の比を調節することで、面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）をα１に合わせ込むことができる。
【０２３６】
図３１は、タッチ検出機能付き表示装置の入力面を押す力と、容量に基づく信号値との関係について、実施形態１と比較例とを比べた図である。図３１の横軸は入力面を押す力［ｇｆ］を示す。図３１の縦軸は容量に基づく信号値を示す。
【０２３７】
図３１に示すように、比較例では、力と力信号値との関係を示す直線の傾きは、空気層ＡＧの厚みだけが薄くなりクッション層ＣＵＳは変形しない力の第１範囲Ｒ１と、空気層ＡＧの厚みがなくなりクッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２とで異なっていた。比較例では、第１範囲Ｒ１で力と力信号値との関係を示す直線１２１と、第２範囲で力と力信号値との関係を示す直線１２２との間に、傾きが変わる変曲点Ｐ１が存在していた。
【０２３８】
これに対し、実施形態１に係る力検出部ＳＥ２では、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆの各々において、第１中間電極７１と第２中間電極７２との面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）は図３０に示したα１となっている。つまり、力によって空気層ＡＧの厚みが減少するときの第１容量Ｃ１の単位力あたりの変化量と、力によってクッション層ＣＵＳの厚みが減少するときの第２容量Ｃ２の単位力あたりの変化量とが同じとなっている。これにより、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆの各々とＺ方向で重なる領域において、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と、容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなっている。
【０２３９】
このため、図３１に示すように、実施形態１では、力と力信号値との関係を示す直線について、第１範囲Ｒ１での傾きと第２範囲Ｒ２での傾きとが同一となる。力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになり、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２との間の傾きの変曲点Ｐ１は小さくなる。タッチ検出機能付き表示装置１Ａは、力と力信号値との関係を示す直線で変曲点Ｐ１が小さくなることで、直線の傾き補正の演算量が軽減される。
【０２４０】
＜実施形態１における力検出動作＞
次に、実施形態１における力検出動作について説明する。
【０２４１】
図３２は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の力検出制御部の機能ブロックを示す図である。力検出制御部５０は、接触判定部５１と、容量算出部５２と、力信号値算出部５３と、を含む。また、力検出制御部５０は、Ａ／Ｄ変換部４３を介して電圧検出器ＤＥＴに接続されている。
【０２４２】
接触判定部５１、容量算出部５２、力信号値算出部５３は、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９又はホストＨＳＴがプログラムを実行することで実現できる。または、接触判定部５１、容量算出部５２、力信号値算出部５３は、ＣＯＧ１９、タッチＩＣ４９及びホストＨＳＴの内の２つ以上がプログラムを協働して実行することで実現できる。
【０２４３】
接触判定部５１は、タッチ検出制御部４０（図２参照）から出力される信号Ｖｏｕｔに基づいて、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接しているか否かを判定する。
【０２４４】
電圧検出器ＤＥＴは、駆動電極ＣＯＭＬに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２が供給され、中間電極ＥＬＣの第１中間電極７１及び導電膜６０が基準電位（例えば、接地電位）にそれぞれ接続され、中間電極ＥＬＣの第２中間電極７２にガード信号が供給されているときに、電圧信号Ｖｄｅｔ３を検出する。Ａ／Ｄ変換部４３は、電圧検出器ＤＥＴが検出した電圧信号Ｖｄｅｔ３をＡ／Ｄ変換して、容量算出部５２に出力する。
【０２４５】
容量算出部５２は、Ａ／Ｄ変換部４３がＡ／Ｄ変換したＶｄｅｔ３に基づいて、駆動電極ＣＯＭＬと導電膜６０との間に生じている容量Ｃ3を算出する。容量Ｃ３は、駆動電極ＣＯＭＬと第１中間電極７１との間に生じる容量Ｃ1と、第２中間電極７２と導電膜６０との間に生じる容量Ｃ2との合成容量である。容量算出部５２は、算出した容量Ｃ３を力信号値算出部５３に出力する。
【０２４６】
力信号値算出部５３は、容量Ｃ３に基づいて力信号値Ｃforceを算出する。
【０２４７】
図３３は、実施形態１に係るタッチ検出機能付き表示装置の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。
【０２４８】
１枚の画像（１フレーム）を表示する期間である表示フレーム期間１３１は、タイミングｔ0で開始し、タイミングｔ9で終了する。表示フレーム期間１３１は、タッチ検出及び力検出を行う期間である２つのタッチフレーム期間１３２及び１３３を含む。なお、表示フレーム期間１３１は、１つだけのタッチフレーム期間を含んでもよいし、３つ以上のタッチフレーム期間を含んでもよい。
【０２４９】
タッチフレーム期間１３２は、タイミングｔ0で開始し、タイミングｔ8で終了する。タッチフレーム期間１３３は、タイミングｔ8で開始し、タイミングｔ9で終了する。タッチフレーム期間１３３の動作タイミングは、タッチフレーム期間１３２の動作タイミングと同じであるので、タッチフレーム期間１３２についてだけ説明する。
【０２５０】
タッチフレーム期間１３２は、相互静電容量方式の基本原理に基づいて、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量を検出する期間である相互静電容量検出期間１３４と、自己静電容量方式の基本原理に基づいて、駆動電極ＣＯＭＬ及びタッチ検出電極ＴＤＬの各々の自己静電容量を検出する期間である自己静電容量検出期間１３５と、を含む。相互静電容量検出期間１３４は、タイミングｔ0で開始し、タイミングｔ1で終了する。自己静電容量検出期間１３５は、タイミングｔ1で開始し、タイミングｔ8で終了する。
【０２５１】
タッチフレーム期間１３２は、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに接触又は近接していることを検出する期間であるタッチ検出期間１３６と、被検出物ＯＢＪが入力面ＩＳに供給している力を検出する期間である力検出期間１３７と、を含む。タッチ検出期間１３６の一部と力検出期間１３７の一部とは、重なっている。
【０２５２】
タッチ検出期間１３６は、相互静電容量検出期間１３４の開始タイミングと同じタイミングｔ0で開始し、自己静電容量検出期間１３５の開始タイミングであるタイミングｔ1を跨いで、タイミングｔ5で終了する。つまり、タッチ検出期間１３６は、相互静電容量検出期間１３４及び自己静電容量検出期間１３５に跨っている。
【０２５３】
力検出期間１３７は、自己静電容量検出期間１３５の期間中且つタッチ検出期間１３６の期間中であるタイミングｔ2で開始し、タッチ検出期間１３６の終了タイミングであるタイミングｔ5を跨いで、自己静電容量検出期間１３５の終了タイミングと同じタイミングｔ8で終了する。
【０２５４】
相互静電容量検出期間１３４では、画素信号Ｖｐｉｘが表示部ＤＰに供給されて表示部ＤＰが画像を表示する表示期間１３８と、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量を検出する容量検出期間１３９と、が交互に繰り返される。容量検出期間１３９で検出された、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出に利用される。
【０２５５】
タイミングｔ1で自己静電容量検出期間１３５が開始すると、次の表示期間１３８ａが終了した後に、タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０において、タッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量が検出される。タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０で検出されたタッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出に利用される。
【０２５６】
タイミングｔ2で力検出期間１３７が開始すると、次の表示期間１３８ｂが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量が検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１は、タイミングｔ3で開始し、タイミングｔ4で終了する。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量は、タッチ検出制御部４０でのタッチ検出と、力検出制御部５０での力検出と、で兼用される。
【０２５７】
タッチ検出制御部４０は、複数の容量検出期間１３９で検出された、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量と、タッチ検出電極ＴＤＬ検出期間１４０で検出されたタッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量と、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１で検出された駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量と、に基づいて、タッチ検出を行う。タッチ検出制御部４０は、駆動電極ＣＯＭＬとタッチ検出電極ＴＤＬとの間の相互静電容量に加えて、タッチ検出電極ＴＤＬの自己静電容量及び駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量を加味することで、水滴等の影響を好適に抑制し、スタイラスペン等を好適に検出できる。
【０２５８】
力検出制御部５０（図１参照）は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１にタイミングを合わせて、基準電位期間１４４ａ、１４４ｂにおいて、中間電極ＥＬＣの第１中間電極７１の電位と第２中間電極７２の電位をそれぞれ基準電位にする。基準電位期間１４４ａ、１４４ｂは、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の開始タイミングと同じタイミングｔ3で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１の終了タイミングと同じタイミングｔ4で終了する。
【０２５９】
駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１が終了すると、次の表示期間１３８ｃが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量と第２中間電極７２の自己静電容量とが検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２は、タイミングｔ6で開始し、タイミングｔ7で終了する。
【０２６０】
駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４１が終了すると、次の表示期間１３８ｃが終了した後に、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２において、駆動電極ＣＯＭＬの自己静電容量が検出される。駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２は、タイミングｔ6で開始し、タイミングｔ7で終了する。
【０２６１】
力検出制御部５０は、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２にタイミングを合わせて、駆動信号期間１４５ｂにおいて、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅のガード信号を第２中間電極７２に出力する。駆動信号期間１４５ｂは、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の開始タイミングと同じタイミングｔ6で開始し、駆動電極ＣＯＭＬ検出期間１４２の終了タイミングと同じタイミングｔ7で終了する。
【０２６２】
タッチ検出機能付き表示装置１Ａは、力と力信号値Ｃforceとの関係を全範囲で直線状にできる。例えば、ホストＨＳＴは、力との関係が全範囲で直線状の力信号値Ｃforceを受け取ることができる。これにより、タッチ検出機能付き表示装置１は、力を好適に検出できる。つまり、タッチ検出機能付き表示装置１は、力の検出精度の向上を図ることができる。
【０２６３】
＜実施形態１の変形例＞
実施形態１において、中間電極ＥＬＣの構成は図２９に限定されるものではない。中間電極ＥＬＣには、種々の変形例がある。
【０２６４】
図３４は、中間電極の変形例１を示す平面図である。図３４に示すように、中間電極ＥＬＣが有する中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃは、Ｙ方向に細かく分割されていてもよく、複数本の第１中間電極７１と複数本の第２中間電極７２とを有していてもよい。Ｙ方向において、第２中間電極７２の両側に第１中間電極７１が配置されていてもよい。図３４において、第１中間電極７１のＹ方向の長さは１／３×Ｗ１であり、第２中間電極７２のＹ方向の長さは１／３×Ｗ２である。図２９に示した例と比べて、第１中間電極７１のＹ方向の長さと、第２中間電極７２のＹ方向の長さは、それぞれ１／３となっている。
【０２６５】
図３４に示すように、第１中間電極７１及び第２中間電極７２がＹ方向に細かく分割されていれば、中間電極層ＥＬＣの駆動電極ＣＯＭＬに対するＹ方向への位置ずれに冗長性を持たせることができる。例えば、タッチ検出機能付き表示装置１Ａを組み立てる際に、中間電極層ＥＬＣの駆動電極ＣＯＭＬに対する取り付けがＹ方向に位置ずれした場合でも、Ｙ方向では第１中間電極７１と第２中間電極７２とが狭い範囲で交互に配置されているため、第１中間電極７１の面積Ｓ１と第２中間電極７２の面積Ｓ２との面積比率の変動を小さく抑えることができる。
【０２６６】
図３５は、中間電極の変形例２を示す平面図である。図３５に示すように、第１中間電極７１及び第２中間電極７２が延在する方向は、Ｘ方向ではなくてＹ方向でもよい。また、第１中間電極７１及び第２中間電極７２が並ぶ方向は、Ｙ方向ではなくＸ方向でもよい。また、複数の第１中間電極７１には、Ｘ方向に延在する配線７３がそれぞれ接続していてもよい。複数の第２中間電極７２には、Ｘ方向に延在する配線７４がそれぞれ接続していてもよい。
【０２６７】
これにより、複数の第１中間電極７１と、複数の第２中間電極７２をそれぞれＸ方向に引き出すことが可能となる。なお、図示しないが、Ｚ方向において、第１中間電極７１及び第２中間電極７２と、配線７３、７４との間には絶縁膜が設けられている。絶縁膜によって、第１中間電極７１と配線７４との間と、第２中間電極７２と配線７３との間が、それぞれ絶縁されている。
【０２６８】
なお、図３５は、Ｙ方向で隣り合う中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ間にそれぞれスペースが設けられている場合を示している。しかし、第１中間電極７１には、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ間のスペースは無くてもよい。つまり、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ間で第１中間電極７１は連続していてもよい。その理由は、第１中間電極７１は、力検出期間１３７（図３３参照）中は基準電位に接続されるため、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃがそれぞれ異なるタイミングで力検出に供される場合でも、特に支障はないからである。また、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ間で第１中間電極７１が連続している場合は、第１中間電極７１に接続する配線７３の本数を減らすことも可能である。
【０２６９】
図３６は、中間電極の変形例３を示す平面図である。図１１に示したように、タッチ検出機能付き表示装置１は、マトリックス状（行列状）に設けられた複数の電極ＥＬを、タッチ検出電極ＴＤＬ及び駆動電極ＣＯＭＬの機能を兼用する電極として用いるようにしてもよい。この場合は、図３６に示すように、中間電極ＥＬＣは、マトリックス状に設けられた複数の電極Ｅｘを備えてもよい。
【０２７０】
複数の電極Ｅｘの各々は、第１中間電極７１と第２中間電極７２とを有する。平面視で、電極Ｅｘの中心部に第１中間電極７１が設けられており、第１中間電極７１の外側に第２中間電極７２が設けられている。第１中間電極７１と第２中間電極７２の平面視による外周の形状は、それぞれ矩形である。また、第１中間電極７１と中間電極ブロックとの間にはスペースが設けられている。
【０２７１】
複数の電極Ｅｘの各々には、Ｘ方向又はＹ方向に延在する配線７３、７４がそれぞれ接続されていてもよい。例えば、図３６に示すように、第１中間電極７１には配線７３が電気的に接続されている。第１中間電極７１は配線７３を介してＸ方向に引き出されている。同様に、第２中間電極７２には配線７４が電気的に接続されている。第２中間電極７２は配線７４を介してＸ方向に引き出されている。
【０２７２】
図３７は、中間電極の変形例４を示す平面図である。図３７に示すように、中間電極ＥＬＣは、マトリックス状に設けられた複数の電極Ｅｙを備えてもよい。電極Ｅｙは、第１中間電極７１と第２中間電極７２とを有するが、それらの配置は図３６に示した電極Ｅｘの逆となっている。つまり、電極Ｅｙの中心部に第２中間電極７２が設けられており、電極Ｅｙの外周部に第１中間電極７１設けられている。
【０２７３】
図３６、３７のいずれの例においても、第１中間電極７１と第２中間電極７２の面積比率が、図３０に示したような特定の面積比率α１であれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０２７４】
図３８は、実施形態１の変形例１に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す斜視図である。図３８に示すように、複数の電極ＥＬは、図１のタッチ検出部ＳＥ１を構成する。複数の電極ＥＬ、中間電極ＥＬＣ、並びに、導電膜６０は、図１の力検出部ＳＥ２を構成する。中間電極ＥＬＣは、平面視で、複数の電極ＥＬと重なる位置に配置されている。中間電極ＥＬＣのサイズは、複数の電極ＥＬで構成されるタッチ検出領域と同じか、又はタッチ検出領域よりも大きくてもよい。
【０２７５】
図３８において、導電膜６０は、平面視で、中間電極ＥＬＣと重なる位置に配置されている。電極ＳＵＳのサイズは、中間電極ＥＬＣのサイズと同じか、又は中間電極ＥＬＣのサイズよりも大きくてもよい。
【０２７６】
また、実施形態１では、空気層ＡＧの代わりに、透明なクッション層が配置されていてもよい。
【０２７７】
図３９は、実施形態１の変形例２に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。図３９に示すように、第１光学素子ＯＤ１とバックライトユニットＢＬとの間に、第１クッション層ＣＵＳ１が配置されていてもよい。また、中間電極ＥＬＣと導電膜６０との間に第２クッション層ＣＵＳ２が配置されていてもよい。第２クッション層ＣＵＳ２は、実施形態１で説明したクッション層ＣＵＳ（図２７参照）と同じ構成である。第１クッション層ＣＵＳ１は、無色透明または有色透明であり、バックライトユニットＢＬからの光を入力面ＩＳ側に透過させることが可能な材料で構成されている。また、第１クッション層ＣＵＳ１は不導体である。第１クッション層ＣＵＳ１は、例えば第２クッション層ＣＵＳ２よりも変形し易い（ヤング率が小さい）材料で構成されている。第１クッション層ＣＵＳ１として、ポリウレタンが例示される。図３９に示す例では、第１クッション層ＣＵＳ１が本発明の「第１誘電層」に対応し、第２クッション層ＣＵＳ２が本発明の「第２誘電層」に対応する。
【０２７８】
図３９に示す例においても、第１中間電極７１と第２中間電極７２との面積比率Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が、図３０に示した特定の面積比率α１であれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じである。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０２７９】
また、図示しないが、実施形態１では、空気層ＡＧとクッション層ＣＵＳとが入れ替わっていてもよい。この場合、クッション層が本発明の「第１誘電層」に対応し、空気層ＡＧが本発明の「第２誘電層」に対応する。このような構成であっても、空気層ＡＧの厚みが先に薄くなってゼロになり、その後にクッション層ＣＵＳの厚みが薄くなる。したがって、第１中間電極７１と第２中間電極７２との面積比率が、図３０に示した特定の面積比率α１であれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０２８０】
＜実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成＞
次に、本発明の実施形態の一例として、実施形態２を説明する。
【０２８１】
図４０は、実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。また、図４１は、図４０の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【０２８２】
図４０及び図４１に示すように、実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、入力面ＩＳの側から順に、カバー部材ＣＧと、第２光学素子ＯＤ２と、対向基板３と、駆動電極ＣＯＭＬを含むＴＦＴ基板２１と、第１光学素子ＯＤ１と、第１クッション層ＣＵＳ１と、バックライトユニットＢＬと、中間電極ＥＬＣと、第２クッション層ＣＵＳ２と、導電膜６０と、を備える。また、図示しないが、対向基板３と駆動電極ＣＯＭＬとの間には液晶層が設けられている。
【０２８３】
駆動電極ＣＯＭＬは、複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅを有する。実施形態２では、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅが基準電位（例えば、接地電位）に接続される。または、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅには、基準電位（例えば、接地電位）ではなく、駆動電極ドライバ１４から表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが供給されてもよい。表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣは直流の一定電圧である。
【０２８４】
中間電極ＥＬＣは、駆動電極ＣＯＭＬと導電膜６０との間に設けられている。中間電極ＥＬＣは、入力面ＩＳ側から加えられる力によって変形可能な第１クッション層ＣＵＳ１を挟んで駆動電極ＣＯＭＬと対向し、かつ、入力面ＩＳ側から加えられる力によって変形可能な第２クッション層ＣＵＳ２を挟んで導電膜６０と対向している。
【０２８５】
中間電極ＥＬＣは、駆動電極ＣＯＭＬが有する複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅに対応して、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅを有する。ただし、実施形態２は実施形態１と異なり、複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅの各々は、第１中間電極と第２中間電極とには分かれていない。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅはそれぞれ単一の中間電極である。
【０２８６】
また、実施形態２では、力検出用の駆動信号である駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２は、駆動電極ＣＯＭＬではなく、中間電極ＥＬＣに供給される。例えば、中間電極ＥＬＣの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅはそれぞれ駆動電極ドライバ１４に接続されており、駆動電極ドライバ１４から駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２がそれぞれ供給される。また、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅは、電圧検出器ＤＥＴにそれぞれ接続されている。
【０２８７】
第１クッション層ＣＵＳ１と第２クッション層ＣＵＳ２の構成は、実施形態１の変形例２（図３９参照）と同じである。例えば、第１クッション層ＣＵＳ１は、無色透明または有色透明であり、バックライトユニットＢＬからの光を入力面ＩＳ側に透過させることが可能な材料で構成されている。第１クッション層ＣＵＳ１及び第２クッション層ＣＵＳ２はそれぞれ不導体である。第１クッション層ＣＵＳ１は、第２クッション層ＣＵＳ２よりも変形し易い（ヤング率が小さい）材料で構成されている。
【０２８８】
導電膜６０は、第２クッション層ＣＵＳ２の駆動電極ＣＯＭＬと対向する面の反対側の面に設けられている。実施形態２では、導電膜６０は、第１導電膜パターン６１と、第２導電膜パターン６２と、を有する。
【０２８９】
タッチ検出機能付き表示装置１Ｂでは、力検出部ＳＥ２（図１参照）が力検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４がスキャン方向（例えば、Ｙ方向）に沿って１つまたは複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅを順次選択する。そして、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに力検出用の駆動信号として駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２を入力する。
【０２９０】
また、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する第２導電膜パターン６２に、力検出用の駆動信号に同期したガード信号を供給する。
【０２９１】
また、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅを基準電位（例えば、接地電位）に接続する。または、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅに表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する。第１導電膜パターン６１は基準電位（例えば、接地電位）に接続されている。
【０２９２】
例えば図４１に示すように、駆動電極ドライバ１４は中間電極ブロックＥｃに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２を供給すると共に、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第２導電膜パターン６２に、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に同期したガード信号をそれぞれ供給する。また、駆動電極ドライバ１４は、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある駆動電極ブロックＢｃを基準電位（例えば、接地電位）に接続する。これにより、中間電極ブロックＥｃと駆動電極ブロックＢｃとの間に電位差が生じ、容量Ｃ1が生じる。また、中間電極ブロックＥｃと、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第１導電膜パターン６１との間にも電位差が生じ、容量Ｃ2が生じる。
【０２９３】
一方、中間電極ブロックＥｃと、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第２導電膜パターン６２との間には、図４１の破線で示すような容量は生じない。その理由は、第２導電膜パターン６２にガード信号が供給されることで、中間電極ブロックＥｃと第２導電膜パターン６２とが同電位になるからである。
【０２９４】
このように、実施形態２では、電圧検出器ＤＥＴに接続された中間電極ＥＬＣが力検出のセンサ部として機能する。実施形態２では、中間電極ＥＬＣが電圧検出器ＤＥＴを介して検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。
【０２９５】
図４２は、実施形態２に係る導電膜の構成例を示す平面図である。図４２は、Ｚ方向における導電膜６０と中間電極ＥＬＣとの位置関係を示すために、中間電極ＥＬＣの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃを破線で示している。図４２に示すように、第１導電膜パターン６１は、平面視による形状が帯状であり、Ｘ方向に延在している。第２導電膜パターン６２も、平面視による形状が帯状であり、Ｘ方向に延在している。Ｙ方向において、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２は交互に配置されており、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２との間にはスペースが設けられている。
【０２９６】
第１導電膜パターン６１のＹ方向への配置間隔ｎ２は、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの配置間隔ｍ２と同じである。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、ＥｃとＺ方向で重なる位置に、第１導電膜パターン６１が１つずつ配置されている。
【０２９７】
図４２に示す例では、第１導電膜パターン６１のＸ方向の長さと、第２導電膜パターン６２のＸ方向の長さとが互いに同じである場合を示している。
【０２９８】
図４２において、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第１導電膜パターン６１は１つであり、その面積Ｓ３は、Ｓ３＝Ｗ３×Ｌ２で算出される。Ｌ２は第１導電膜パターン６１のＸ方向の長さであり、第２導電膜パターン６２のＸ方向の長さでもある。Ｗ３は第１導電膜パターン６１のＹ方向の長さである。また、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２導電膜パターン６２は１つ（＝１／２×２）であり、その面積Ｓ４は、Ｓ４＝Ｗ４×Ｌ２×２で算出される。Ｗ４は、第２導電膜パターン６２のＹ方向の長さである。面積Ｓ３とＳ４の比率は、面積Ｓ３、Ｓ４をＬ２で除算することにより、Ｗ３、Ｗ４の比で示すことが可能である。また、図４２に示す例では、第１導電膜パターン６１の配置間隔ｎ２は、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの配置間隔ｍ２と同じである。
【０２９９】
＜実施形態２における容量変化の検出例＞
次に、実施形態２における単位力当たりの容量変化の検出例について説明する。
【０３００】
図４３は、実施形態２に係る第１、第２導電膜パターンの面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。図４３の横軸は、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２との面積比率Ｓ３／（Ｓ３＋Ｓ４）を示す。面積Ｓ３は、１つの中間電極ブロック（例えば、中間電極ブロックＥｃ）とＺ方向で重なる位置にある第１導電膜パターン６１のＺ方向から見た面積である。面積Ｓ４は、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２導電膜パターン６２のＺ方向から見た面積である。図４３の縦軸は、入力面ＩＳ側から加えられる単位力当たりの容量変化量［ｐＦ／ｇｆ］を示す。縦軸のｂは定数である。
【０３０１】
また、図４３の直線Ｃ1は、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量を示す直線である。図４３の直線Ｃ2は、容量Ｃ2の単位力当たりの変化量を示す直線である。実施形態２では、直線Ｃ1の傾きはほぼ０である。その理由は、容量Ｃ1の電極板は駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣであり、電極板ではない導電膜６０の面積比率が容量Ｃ1の容量値に与える影響はほぼ０であるからである。
【０３０２】
実施形態２においても、実施形態１と同様に、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じであるときの面積比率α２を、設計者等が予め求めておく。面積比率α２を求める方法は、実施形態１と同様であり、式（１）を用いたり、シミュレーションを行う方法が挙げられる。なお、α２は０よりも大きく１よりも小さい数である。実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂでは、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２の面積比率Ｓ３／（Ｓ３＋Ｓ４）が、図４３に示した特定の面積比率α２となっていれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。
【０３０３】
これにより、実施形態１と同様、実施形態２においても、力と力信号値との関係を示す直線（図３１参照）は、第１クッション層ＣＵＳ１の厚みだけが薄くなり第２クッション層ＣＵＳ２は変形しない力の第１範囲Ｒ１での傾きと、第１クッション層ＣＵＳ１の厚みがゼロに至り第２クッション層ＣＵＳ２が力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２での傾きとが同一となる。力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになり、第１範囲と第２範囲との間の傾きの変曲点Ｐ１は小さくなる。タッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、力と力信号値との関係を示す直線で変曲点Ｐ１が小さくなることで、直線の傾き補正の演算量が軽減される。
【０３０４】
なお、第１クッション層ＣＵＳ１と第２クッション層ＣＵＳ２とに用いられる２つの材料は、ヤング率や誘電率が異なり、同じ力が加えられた場合でも容量変化の度合いが違う。また、容量変化の度合いが大きい方が、容量値の検出ばらつきも大きい。そこで、２つの材料がいずれも透明な場合は、容量変化が小さい方の材料を第１クッション層ＣＵＳ１に用い、容量変化が大きい方の材料を第２クッション層ＣＵＳ２に用いることが好ましい。その理由は、容量Ｃ1の電極面積よりも、容量Ｃ2の電極面積の方が小さいからである。一般に、電極面積が小さいほど容量は小さく、容量変化の度合いも小さい。このため、容量変化の度合いが大きい方の材料を第２クッション層ＣＵＳ２に用いることで、容量値の検出ばらつきを抑制することが可能である。
【０３０５】
＜実施形態２の変形例＞
図４４は、実施形態２の変形例１を示す断面図である。また、図４５は、図４４の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【０３０６】
実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂでは、第１クッション層ＣＵＳ１及び第２クッション層ＣＵＳ２の一方（図４０参照）が、空気層ＡＧ１に置き換えられていてもよい。図４４及び図４５は、第２クッション層ＣＵＳ２が空気層ＡＧ１に置き換えられている場合を示す。また、導電膜６０の第２導電膜パターン６２（図４０参照）は空気層ＡＧ２に置き換えられていてもよい。
【０３０７】
例えば図４５に示すように、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある空気層ＡＧ２の、Ｚ方向から見た面積をＳ’４とする。図４４及び図４５に示す例でも、第２導電膜パターン６２と空気層ＡＧ２の面積比率Ｓ３／（Ｓ３＋Ｓ’４）が、図４３に示した特定の面積比率α２であれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０３０８】
図４６は、実施形態２の変形例２を示す断面図である。また、図４７は、図４６の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。図４６及び図４７に示すように、実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、電極ＳＵＳを備えていてもよい。また、導電膜６０は絶縁膜（図示せず）を介して電極ＳＵＳの表面上に形成されていてもよい。タッチ検出機能付き表示装置１Ｂを組み立てる際は、電極ＳＵＳの導電膜６０が形成された面を、第２クッション層ＣＵＳ２の表面に貼付すればよい。
【０３０９】
図４６及び図４７に示す例でも、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２の面積比率Ｓ３／（Ｓ３＋Ｓ４）が、図４３に示した特定の面積比率α２となっていれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０３１０】
また、電極ＳＵＳは金属製であり、第２クッション層ＣＵＳ２よりも硬くて耐熱性等も優れている。このため、図４６及び図４７に示す例は、第２クッション層ＣＵＳ２の表面に導電膜６０を形成する場合と比べて、導電膜６０の形成が容易である。
【０３１１】
図４８は、実施形態２の変形例３を示す断面図である。また、図４９は、図４８の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。実施形態２に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、表示部ＤＰ（図１参照）として、有機エレクトロルミネッセンス表示部９０を備えていてもよい。駆動電極ＣＯＭＬは、有機エレクトロルミネッセンスのアノード又はカソードの一方に接続される。例えば、駆動電極ＣＯＭＬは、有機エレクトロルミネッセンスのアノード電極又はカソード電極の一方であってもよい。タッチ検出機能付き表示装置１Ｂの力検出部ＳＥ２が力を検出する際は、駆動電極ＣＯＭＬは直流の一定電圧に維持される。
【０３１２】
図４８及び図４９に示す例でも、第１導電膜パターン６１と第２導電膜パターン６２の面積比率Ｓ３／（Ｓ３＋Ｓ４）が、図４３に示した特定の面積比率α２となっていれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０３１３】
なお、有機エレクトロルミネッセンス表示部９０は、有機エレクトロルミネッセンスそのものが発光する自発光型である。このため、図４８、図４９に示すタッチ検出機能付き表示装置１Ｂには、バックライトユニットＢＬは不要である。一方、タッチ検出機能付き表示装置１Ｂは、カバー部材ＣＧの側から有機エレクトロルミネッセンス表示部９０に向けて光を照射するフロントライトユニットは備えてもよい。
【０３１４】
図４８及び図４９に示す例では、有機エレクトロルミネッセンス表示部９０が本発明の「有機エレクトロルミネッセンス表示部」に対応する。タッチ検出機能付き表示装置１Ｂが本発明の「有機エレクトロルミネッセンス表示装置」に対応する。
【０３１５】
＜実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成＞
図５０は、実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成を示す断面図である。また、図５１は、図５０の破線で囲む部分を拡大して示す断面図である。
【０３１６】
図５０及び図５１に示すように、実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｃは、入力面ＩＳの側から順に、カバー部材ＣＧと、第２光学素子ＯＤ２と、対向基板３と、駆動電極ＣＯＭＬを含むＴＦＴ基板２１と、第１光学素子ＯＤ１と、バックライトユニットＢＬと、中間電極ＥＬＣと、クッション層ＣＵＳと、導電膜６０と、を備える。また、図示しないが、対向基板３と駆動電極ＣＯＭＬとの間には液晶層が設けられている。第１光学素子ＯＤ１とバックライトユニットＢＬとの間には、空気層ＡＧが設けられている。
【０３１７】
駆動電極ＣＯＭＬは、複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅを有する。ただし、実施形態３は実施形態１と異なり、複数の駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅの各々は、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２と、を有する。第１駆動電極８１と第２駆動電極８２は、それぞれＸ方向に延在している。また、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２との間にはスペースが設けられている。
【０３１８】
タッチ検出機能付き表示装置１Ｃの力検出部ＳＥ２が力を検出する際は、第１駆動電極８１は基準電位（例えば、接地電位）に接続される。または、第１駆動電極８１は、表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが供給されてもよい。また、第２駆動電極８２には、力検出用の駆動信号と同相且つ同振幅のガード信号が供給される。
【０３１９】
例えば、第２駆動電極８２は駆動電極ドライバ１４に接続されている。駆動電極ドライバ１４は、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅のガード信号を第２駆動電極８２に供給する。また、駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅの各第２駆動電極８２は、複数の電圧検出器ＤＥＴにそれぞれ接続されている。
【０３２０】
中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅは、実施形態２と同様、第１中間電極と第２中間電極とには分かれておらず、それぞれ単一の中間電極となっている。また、力検出用の駆動信号である駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２も、実施形態２と同様に、中間電極ＥＬＣに供給される。
【０３２１】
例えば、中間電極ＥＬＣの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅはそれぞれ駆動電極ドライバ１４に接続されており、駆動電極ドライバ１４から駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２がそれぞれ供給される。中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅは、電圧検出器ＤＥＴにそれぞれ接続されている。
【０３２２】
タッチ検出機能付き表示装置１Ｃでは、力検出部ＳＥ２（図１参照）が力検出動作を行う際、駆動電極ドライバ１４がスキャン方向（例えば、Ｙ方向）に沿って１つまたは複数の中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅを順次選択する。そして、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに力検出用の駆動信号として駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２を供給する。また、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する第２駆動電極８２に、力検出用の駆動信号に同期したガード信号を供給する。また、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する第１駆動電極８１を基準電位（例えば、接地電位）に接続する。または、駆動電極ドライバ１４は、選択した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅに対応する第１駆動電極８１に表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する。導電膜６０は基準電位（例えば、接地電位）に接続されている。
【０３２３】
例えば図５１に示すように、駆動電極ドライバ１４は、中間電極ブロックＥｃに駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２を供給すると共に、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第２駆動電極８２に、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に同期したガード信号をそれぞれ供給する。また、駆動電極ドライバ１４は、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第１駆動電極８１を基準電位（例えば、接地電位）に接続する。これにより、中間電極ブロックＥｃと第１駆動電極８１との間に電位差が生じ、容量Ｃ1が生じる。また、中間電極ブロックＥｃと、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある導電膜６０との間にも電位差が生じ、容量Ｃ2が生じる。
【０３２４】
一方、中間電極ブロックＥｃと、中間電極ブロックＥｃとＺ方向で重なる位置にある第２駆動電極８２との間には、図５１の破線で示すような容量は生じない。その理由は、第２駆動電極８２にガード信号が供給されることで、中間電極ブロックＥｃと第２駆動電極８２とが同電位になるからである。
【０３２５】
実施形態３では、電圧検出器ＤＥＴに接続された中間電極ＥＬＣ及び第２駆動電極８２が力検出のセンサ部として機能する。実施形態３では、中間電極ＥＬＣ及び第２駆動電極８２が、電圧検出器ＤＥＴを介して検出信号Ｖｄｅｔ３を出力する。
【０３２６】
図５２は、実施形態３における駆動電極ＣＯＭＬの構成例を示す平面図である。図５２は、Ｚ方向における駆動電極ＣＯＭＬと中間電極ＥＬＣとの位置関係を示すために、中間電極ＥＬＣの中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃを破線で示している。図５２に示すように、第１駆動電極８１は、平面視による形状が帯状であり、Ｘ方向に延在している。第２駆動電極８２も、平面視による形状が帯状であり、Ｘ方向に延在している。Ｙ方向において、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２は交互に配置されており、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２との間にはスペースが設けられている。また、第１駆動電極８１のＹ方向への配置間隔ｎ３は、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの配置間隔ｍ３と同じである。これにより、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、ＥｃとＺ方向で重なる位置に、第１駆動電極８１が１つずつ配置されている。
【０３２７】
図５２に示す例では、第１駆動電極８１のＸ方向の長さと第２駆動電極８２のＸ方向の長さとが互いに同じである場合を示している。図５２において、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第１駆動電極８１は１つであり、その面積Ｓ５は、Ｓ５＝Ｗ５×Ｌ３で算出される。Ｌ３は第１駆動電極８１のＸ方向の長さであり、第２駆動電極８２のＸ方向の長さでもある。Ｗ５は第１駆動電極８１のＹ方向の長さである。また、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２駆動電極８２は２つであり、その面積Ｓ６は、Ｓ６＝Ｗ６×Ｌ３×２で算出される。Ｗ６は、第２駆動電極８２のＹ方向の長さである。面積Ｓ５とＳ６の比率は、面積Ｓ５、Ｓ６をＬ３で除算することにより、Ｗ５、Ｗ６で示すことが可能である。また、図５２に示す例では、第１駆動電極８１の配置間隔ｎ２は、中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃの配置間隔ｍ３と同じである。
【０３２８】
＜実施形態３における容量変化の検出例＞
次に、実施形態３における単位力当たりの容量変化の検出例について説明する。
【０３２９】
図５３は、実施形態３に係る第１、第２駆動電極の面積比率と、単位力当たりの容量変化量との関係を示すグラフである。図５３の横軸は、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２との面積比率Ｓ５／（Ｓ５＋Ｓ６）を示す。面積Ｓ５は、１つの中間電極ブロック（例えば、中間電極ブロックＥｃ）とＺ方向で重なる位置にある第１駆動電極８１のＺ方向から見た面積である。面積Ｓ６は、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２駆動電極８２をＺ方向から見た面積である。図５３の縦軸は、入力面ＩＳ側から加えられる単位力当たりの容量変化量［ｐＦ／ｇｆ］を示す。縦軸のｃは定数である。
【０３３０】
また、図５３の直線Ｃ1は、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量を示す直線である。図５３の直線Ｃ2は、容量Ｃ2の単位力当たりの変化量を示す直線である。実施形態３では、直線Ｃ2の傾きはほぼ０である。その理由は、容量Ｃ2の電極板は中間電極ＥＬＣと導電膜６０であり、電極板ではない駆動電極ＣＯＭＬの面積比率が容量Ｃ2の容量値に与える影響はほぼ０であるからである。
【０３３１】
実施形態３においても、実施形態１と同様に、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じであるときの面積比率α３を、設計者等が予め求めておく。面積比率α３を求める方法は、実施形態１と同様であり、式（１）を用いたり、シミュレーションを行う方法が挙げられる。なお、α３は０よりも大きく１よりも小さい数である。実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｃでは、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２の面積比率Ｓ５／（Ｓ５＋Ｓ６）が、図５３に示した特定の面積比率α３となっていれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。
【０３３２】
これにより、実施形態１と同様、実施形態３においても、力と力信号値との関係を示す直線（図３１参照）について、空気層ＡＧの厚みだけが薄くなりクッション層ＣＵＳは変形しない力の第１範囲Ｒ１での傾きと、空気層ＡＧの厚みがゼロに至りクッション層ＣＵＳが力に応じて弾性変形する力の第２範囲Ｒ２での傾きとが同一となる。力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになり、第１範囲と第２範囲との間の傾きの変曲点Ｐ１が小さくなる。タッチ検出機能付き表示装置１Ｃは、力と力信号値との関係を示す直線で変曲点Ｐ１が小さくなることで、直線の傾き補正の演算量が軽減される。
【０３３３】
＜実施形態３の変形例＞
図５４は、実施形態３に係るタッチ検出機能付き表示装置の変形例を示す断面図である。図５４に示すように、第２駆動電極８２に電圧検出器ＤＥＴは接続されていなくてもよい。この場合でも、第２駆動電極８２は駆動電極ドライバ１４に接続されている。そして、駆動電極ドライバ１４から第２駆動電極８２に駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同じ信号（例えば、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅のガード信号）が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同期して供給される。これにより、例えば図５１に示したように、中間電極ブロックＥｃと第２駆動電極８２とが同電位になるので、中間電極ブロックＥｃと第２駆動電極８２との間には、破線で示すような容量は生じない。また、図５４に示すタッチ検出機能付き表示装置１Ｃでは、第２駆動電極８２は電圧検出器ＤＥＴに接続されていないので、力検出のセンサ部として機能しない。第２駆動電極８２と被検出物ＯＢＪとの間の容量が、第２駆動電極８２から電圧検出器ＤＥＴを介して検出さることはないため、容量算出部５２は、駆動電極ＣＯＭＬと導電膜６０との間の容量をより高精度に検出することが可能となる。
【０３３４】
また、実施形態３においても、実施形態１と同様に、空気層ＡＧを透明なクッション層に置き換えてもよい。例えば図５０において、第１光学素子ＯＤ１とバックライトユニットＢＬとの間に、第１クッション層ＣＵＳ１が配置されていてもよい。この場合、第１クッション層ＣＵＳ１は、例えば、中間電極ＥＬＣと導電膜６０との間のクッション層（第２クッション層ＣＵＳ２）よりも変形し易い（ヤング率が小さい）材料で構成されている。このような構成であっても、第１駆動電極８１と第２駆動電極８２との面積比率Ｓ５／（Ｓ５＋Ｓ６）が、図５３に示した特定の面積比率α３であれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。これにより、図３１に示したように、力と力信号値との関係を示す直線は、第１範囲Ｒ１と第２範囲Ｒ２とを合わせた全範囲Ｒ３で直線１２３のようになる。
【０３３５】
また、実施形態３の変形例では、第１クッション層ＣＵＳ１又は第２クッション層ＣＵＳ２に用いられる２つの材料がいずれも透明な場合は、容量変化が小さい方の材料を第２クッション層ＣＵＳ２に用い、容量変化が大きい方の材料を第１クッション層ＣＵＳ１に用いることが好ましい。その理由は、実施形態３では、容量Ｃ2の電極面積よりも容量Ｃ1の電極面積の方が小さいからである。容量Ｃ1の方が電極面積が小さく、容量変化の度合いも小さいため、容量変化の度合いが大きい方の材料を第１クッション層ＣＵＳ１に用いることで、容量値の検出ばらつきを抑制することが可能である。
【０３３６】
以上説明したように、実施形態３及び実施形態３の変形例に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｃは、第１駆動電極８１及び第２駆動電極８２と、導電膜６０と、中間電極ＥＬＣと、第１誘電層（例えば、空気層ＡＧ又は第１クッション層ＣＵＳ１）と、第２誘電層（例えば、クッション層ＣＵＳ又は第２クッション層ＣＵＳ２）と、を備える。第１駆動電極８１及び第２駆動電極８２は、被検出物ＯＢＪが力を加える入力面ＩＳに対向し、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２が供給される。導電膜６０は、第１駆動電極８１及び第２駆動電極８２と対向し、基準電位（例えば、接地電位）に接続される。中間電極ＥＬＣは、第１駆動電極８１及び第２駆動電極８２と、導電膜６０との間に配置される。第１誘電層（例えば、空気層ＡＧ又は第１クッション層ＣＵＳ１）は、第１駆動電極８１及び第２駆動電極８２と、中間電極ＥＬＣとの間に配置される。第２誘電層（例えば、クッション層ＣＵＳ又は第２クッション層ＣＵＳ２）は、中間電極ＥＬＣと、導電膜６０との間に配置される。第１駆動電極８１は基準電位（例えば、接地電位）に接続される。第２駆動電極８２には駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同じ信号（例えば、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同相且つ同振幅のガード信号）が駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２と同期して供給される。
【０３３７】
＜実施形態４に係るタッチ検出機能付き表示装置の構成＞
本発明の実施形態では、複数の走査信号線ＧＣＬは、液晶素子ＬＣ（図１３参照）を駆動する信号が供給される配線として動作し、かつ、力検出部ＳＥ２（図１参照）の駆動電極ＣＯＭＬとして動作してもよい。例えば、実施形態１から３では、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして、複数本の走査信号線ＧＣＬが用いられてもよい。
【０３３８】
図５５は、実施形態４に係る、力検出部の駆動電極として動作する走査信号線と、電圧検出器ＤＥＴとの結線例を示す図である。
【０３３９】
図５５に示すように、実施形態４に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｄにおいて、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして動作する複数本の走査信号線ＧＣＬは、互いに隣り合って並んでいる。また、走査信号線ブロックＤＵａを構成する複数本の走査信号線にはそれぞれスイッチＳＷ２１が取り付けられている。力検出期間１３７（図３３参照）中は、例えばスイッチＳＷ２１がオンすることで、複数本の走査信号線ＧＣＬが並列に接続されて１つの走査信号線ブロックＤＵａが構成されるとともに、１つの走査信号線ブロックＤＵａが１つの電圧検出器ＤＥＴに接続される。図５５に示すように、実施形態４に係るタッチ検出機能付き表示装置１Ｄは、複数の走査信号線ブロックＤＵａを備える。
【０３４０】
１つの走査信号線ブロックＤＵａが１つの駆動電極ブロック（例えば、図２７に示した駆動電極ブロックＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅのいずれか１つ）として用いられる。１つの走査信号線ブロックＤＵａとＺ方向で重なる位置に、１つの中間電極ブロック（例えば、図２７に示した中間電極ブロックＥａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅのいずれか１つ）が位置する。
【０３４１】
力検出部ＳＥ２では、駆動電極ドライバ１４（図１参照）が、スキャン方向ＳＣ1に沿って１つまたは複数の走査信号線ブロックＤＵａを順次選択する。そして、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａに力検出用の駆動信号又はガード信号を供給する。または、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａを基準電位に接続する。
【０３４２】
実施形態１において、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして走査信号線ブロックＤＵａが用いられる場合、走査信号線ブロックＤＵａには力検出用の駆動信号（例えば、駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２）が供給される。スイッチＳＷ２１がオンされることで、走査信号線ブロックＤＵａから力検出器ＤＥＴに電圧信号が出力される。電圧検出器ＤＥＴの出力信号は、自己静電容量方式の基本原理による検出信号Ｖｄｅｔ３である。
【０３４３】
また、実施形態２において、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして走査信号線ブロックＤＵａが用いられる場合、走査信号線ブロックＤＵａは基準電位（例えば、接地電位）に接続される。または、走査信号線ブロックＤＵａは表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが供給される。
【０３４４】
また、実施形態３において、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして走査信号線ブロックＤＵａが用いられる場合、走査信号線ブロックＤＵａは、第１駆動電極８１（図５１参照）としての第１走査信号線と、第２駆動電極８２（図５１参照）としての第２走査信号線とに分けて用いられる。駆動電極ドライバ１４によって、第１走査信号線には基準電位又は表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣが供給され、第２走査信号線には駆動信号Ｖｃｏｍｔｓ２に同期したガード信号が供給される。
【０３４５】
なお、実施形態３において、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして走査信号線ブロックＤＵａが用いられる場合、第１駆動電極８１の面積Ｓ５と、第２駆動電極８２の面積Ｓ６の比率は、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第１走査信号線の本数Ｓ’５と、１つの中間電極ブロックとＺ方向で重なる位置にある第２走査信号線の本数をＳ’６の比率に置き換えることができる。その理由は、第１、第２走査信号線の延在方向の長さは互いに同じであり、第１、第２走査信号線の幅も互いに同じであり、第１、第２走査信号線の面積比率は、第１、第２走査信号線の本数の比と合致するからである。
【０３４６】
図５３に示すグラフにおいて、第１、第２走査信号線の本数の比率Ｓ’５／（Ｓ’５＋Ｓ’６）が、直線Ｃ1と直線Ｃ2とが交差するときの特定の比率α３となっていれば、容量Ｃ1の単位力当たりの変化量と容量Ｃ2の単位力当たりの変化量とが同じとなる。
【０３４７】
また、図５５に示すように、複数本の画素信号線ＳＧＬにもそれぞれスイッチＳＷ２２が取り付けられている。複数本の画素信号線ＳＧＬはスイッチＳＷ２２を介して駆動電極ドライバ１４（図１参照）に接続されている。力検出期間１３７（図３３参照）中は、スイッチＳＷ２２がオンすることで、複数本の画素信号線ＳＧＬが並列に接続されて１つの画素信号線ブロックＤＵｂが構成される。
【０３４８】
駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａへの力検出用の駆動信号又はガード信号の供給と同期して、選択した走査信号線ブロックＤＵａと交差する画素信号線ブロックＤＵｂにガード信号を供給する。これにより、選択した走査信号線ブロックＤＵａと画素信号線ブロックＤＵｂとの間の寄生容量の生成を抑制することができ、寄生容量による容量Ｃ1の変動を低減することができる。
【０３４９】
また、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａを基準電位に接続する場合は、選択した走査信号線ブロックＤＵａと交差する画素信号線ブロックＤＵｂも基準電位に接続する。または、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａに表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する場合は、選択した走査信号線ブロックＤＵａと交差する画素信号線ブロックＤＵｂにも表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する。これにより、選択した走査信号線ブロックＤＵａと画素信号線ブロックＤＵｂとの間の寄生容量の生成を抑制することができ、寄生容量による容量Ｃ1の変動を低減することができる。
【０３５０】
また、駆動電極ドライバ１４は、画素信号線ブロックＤＵｂだけでなく、駆動ＣＯＭＬにも、ガード信号等を供給してもよい。例えば、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａへの力検出用の駆動信号又はガード信号の供給と同期して、選択した走査信号線ブロックＤＵａとＺ方向で重なる位置にある駆動ＣＯＭＬにガード信号を供給する。
【０３５１】
また、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａを基準電位に接続する場合は、選択した走査信号線ブロックＤＵａとＺ方向で重なる位置にある駆動ＣＯＭＬも基準電位に接続する。あるいは、駆動電極ドライバ１４は、選択した走査信号線ブロックＤＵａに表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する場合は、選択した走査信号線ブロックＤＵａとＺ方向で重なる位置にある駆動ＣＯＭＬにも表示用駆動電圧ＶｃｏｍＤＣを供給する。これにより、選択した走査信号線ブロックＤＵａと駆動電極ＣＯＭＬとの間で寄生容量の生成を抑制することができ、寄生容量による容量Ｃ１の変動を低減することができる。
【０３５２】
実施形態４では、複数の走査信号線ＧＣＬの各々を電圧検出器ＤＥＴに接続してもよいが、図５５に示す例では、複数本の走査信号線ＧＣＬを並列接続し、１つの電圧検出器ＤＥＴに接続している。これにより、複数の走査信号線ＧＣＬの各々を電圧検出器ＤＥＴに接続する場合と比べて、電圧検出器ＤＥＴの数を低減させることができる。
【０３５３】
なお、実施形態４では、力検出部ＳＥ２の駆動電極ＣＯＭＬとして、走査信号線ＣＧＬを用いる場合と同様に、画素信号線ＳＧＬや、複数本の画素信号線ＳＧＬを並列に接続した画素信号線Ｄｕｂを用いてもよい。
【０３５４】
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。
【符号の説明】
【０３５５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  タッチ検出機能付き表示装置
２  画素基板
３  対向基板
６  液晶層
１０  タッチ検出機能付き表示部
１１  表示制御部
１２  ゲートドライバ
１３  ソースドライバ
１４  駆動電極ドライバ
１９  ＣＯＧ
２０  液晶表示デバイス
２１  ＴＦＴ基板
２２  画素電極
３０  タッチ検出デバイス
３１  第２絶縁基板
３２  カラーフィルタ
４０  タッチ検出制御部
４２  タッチ検出信号増幅部
４３  Ａ／Ｄ変換部
４４  信号処理部
４５  座標抽出部
４６  検出タイミング制御部
４７  駆動ドライバ
５０  力検出制御部
５１  接触判定部
５２  容量算出部
５３  力信号値算出部
６０  導電膜
６１  第１導電膜パターン
６２  第２導電膜パターン
７１  第１中間電極
７２  第２中間電極
８１  第１駆動電極
８２  第２駆動電極
ＡＧ  空気層
Ｂ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ、Ｂｆ  駆動電極ブロック
ＢＬ  バックライトユニット
ＣＡ  筐体
ＣＧ  カバー部材
ＣＯＭＬ  駆動電極
ＣＴＲＬ  制御部
ＣＵＳ  クッション層
ＣＵＳ１  第１クッション層
ＣＵＳ２  第２クッション層
ＤＥＴ  電圧検出器
ＤＰ  表示部
Ｅ、Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆ  中間電極ブロック
ＥＬ  電極
ＥＬＣ  中間電極
ＦＲ  フレーム
ＧＣＬ  走査信号線
ＨＳＴ  ホスト
ＩＳ  入力面
Ｐｉｘ  画素
ＳＥ１  タッチ検出部
ＳＥ２  力検出部
ＳＧＬ  画素信号線
ＳＰｉｘ  副画素
Ｔ、Ｔ２、Ｔ３  フレキシブルプリント基板
ＴＤＬ  タッチ検出電極
Ｔｒ  ＴＦＴ素子
【図１】
2018022286.tif 000003
【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】
2018022286.tif 000013
【図１２】
2018022286.tif 000014
【図１３】
2018022286.tif 000015
【図１４】
2018022286.tif 000016
【図１５】
2018022286.tif 000017
【図１６】
2018022286.tif 000018
【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】
2018022286.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2018022286.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
2018022286.tif 000039
【図３８】
2018022286.tif 000040
【図３９】
2018022286.tif 000041
【図４０】
2018022286.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
2018022286.tif 000048
【図４７】
2018022286.tif 000049
【図４８】
2018022286.tif 000050
【図４９】
2018022286.tif 000051
【図５０】
2018022286.tif 000052
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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