(57)【要約】      （修正有）【課題】検出信号からノイズ成分を適切に除去した、薄型で低コストなタッチパネル装置の提供。【解決手段】接触検出装置１０は、検出面と、配線容量が異なる２種類の配線から形成されたロングセンサ線ＬＳＬｉおよびショートセンサ線ＳＳＬｉと、接触検出部８とを有する。接触検出部８は、被検出物の検出面に対する接触または近接に応答してロングセンサ線ＬＳＬｉおよびショートセンサ線ＳＳＬｉに発生した電気的変化を検出する。接触検出部８は、互いに近接するロングセンサ線ＬＳＬｉとショートセンサ線ＳＳＬｉから２出力に対し配線容量比Ｋｃを用いた演算処理を行い、検出信号Ｖｄｅｔを発生する演算回路８Ａを含む。【選択図】図８
2011013757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面と、
配線容量が異なる複数種類の配線から形成された複数のセンサ線と、
被検出物の前記検出面に対する接触または近接に応答して前記複数のセンサ線に発生した電気的変化を検出する接触検出部と、
を有し、
前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類のセンサ線からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記電気的変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む
接触検出装置。
【請求項２】
前記複数のセンサ線は、種類ごとに長さが異なり互いに平行配置された複数Ｍ種類の配線から形成され、かつ、互いに近接するＭ本のセンサ線は種類が異なるように配置され、
前記接触検出部は、前記互いに近接し種類が異なるＭ本のセンサ線ごとに前記演算回路を有する
請求項１に記載の接触検出装置。
【請求項３】
前記Ｍ本のセンサ線は、厚さと幅が同じで長さが複数種類の同一材料の配線から形成され、
前記Ｍ本のセンサ線の各々は、最も短い基本センサ線の長さをＬとしたときにＬのＫ倍（ただし、Ｋ＝１〜Ｎ）の長さを有し、
前記演算回路は、前記Ｍ本のセンサ線から最も長いセンサ線を含む２本のセンサ線を選択し、当該２本のセンサ線からの２つの出力に対して、前記選択した２本のセンサ線の長さの比に応じたタイミングで２つの出力をサンプリングし、サンプリング値の差分演算を行うことによって前記検出信号を求める
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項４】
前記Ｍと前記Ｎが３である
請求項３に記載の接触検出装置。
【請求項５】
前記Ｍ本のセンサ線は、厚さと幅が同じで長さが複数種類の同一材料の配線から形成され、
前記Ｍ本のセンサ線の各々は、最も短い基本センサ線の長さをＬとしたときにＬのＫ倍（ただし、Ｋ＝１〜Ｎ）の長さを有し、
前記演算回路は、前記Ｍ本のセンサ線から２本のセンサ線を選択し、長さの比がｋ（２以上の自然数）の２本の選択したセンサ線の出力を差分演算し、求めた差分を（ｋ−１）で除して前記検出信号を求める
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項６】
一の前記演算回路と他の一の前記演算回路が同一のセンサ線に接続され、当該２つの演算回路で共通のセンサ線を中心に、他の種類のセンサ線が線対称に配置されている
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項７】
前記種類が異なるＭ本のセンサ線が周期的に繰り返し配置されている
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項８】
複数のセンサ線は、種類ごとに長さが異なり互いに平行配置された複数Ｍ種類の配線から形成され、
前記複数のセンサ線とそれぞれが容量結合し、前記複数のセンサ線と異なる方向に長く平行配置された複数の駆動電極と、
前記複数の駆動電極を一方端の駆動電極から他方端の駆動電極に向かって順次電圧駆動（走査）する走査駆動部と、
をさらに有する請求項１に記載の接触検出装置。
【請求項９】
前記接触検出部は、前記演算回路で発生した前記検出信号と、前記走査駆動部の走査と同期した時間情報とから、前記被検出物の位置を求める
請求項７に記載の接触検出装置。
【請求項１０】
前記互いに近接し種類が異なるＭ本のセンサ線ごとに前記演算回路の各々が、全ての演算回路で同時にセンサ線電位をリセットするリセットスイッチを有する
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項１１】
前記Ｍ本のセンサ線のうち、最も長さが短い種類のセンサ線をシールドする導電層を有する
請求項２に記載の接触検出装置。
【請求項１２】
表示面と、
複数の映像信号線と、
前記複数の映像信号線への印加電圧に応じて前記表示面の表示を変化させる表示機能層と、
配線容量が異なる複数種類の配線から形成された複数のセンサ線と、
被検出物の前記表示面に対する接触または近接に応答して前記複数のセンサ線に発生した電気的変化を検出する接触検出部と、
を有し、
前記複数のセンサ線は配線容量が異なる複数種類の配線から形成され、
前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類のセンサ線からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記電気的変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む、
タッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１３】
前記複数のセンサ線は、種類ごとに長さが異なり互いに平行配置されたに複数Ｍ種類の配線から形成され、かつ、互いに近接するＭ本のセンサ線は種類が異なるように配置され、
前記接触検出部は、前記互いに近接し種類が異なるＭ本のセンサ線ごとに前記演算回路を有する
請求項１２に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１４】
前記Ｍ本のセンサ線は、厚さと幅が同じで長さが複数種類の同一材料の配線から形成され、
前記Ｍ本のセンサ線の各々は、最も短い基本センサ線の長さをＬとしたときにＬのＫ倍（ただし、Ｋ＝１〜Ｎ）の長さを有し、
前記演算回路は、前記Ｍ本のセンサ線から最も長いセンサ線を含む２本のセンサ線を選択し、当該２本のセンサ線からの２つの出力に対して、前記選択した２本のセンサ線の長さの比に応じたタイミングで２つの出力をサンプリングし、サンプリング値の差分演算を行うことによって前記検出信号を求める
請求項１３に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１５】
前記Ｍ本のセンサ線のうち最大長のセンサ線は、前記表示面の有効表示領域の互いに対向する２辺と交差しており、
前記Ｍ本のセンサ線のうち最小長のセンサ線は、前記有効表示領域の外に配置されている
請求項１３に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１６】
複数の走査線および複数の映像信号線により相互接続され、対応する一の前記映像信号線の電圧を、対応する一の前記走査線の印加電圧に応じて書き込むスイッチを各々が含む複数の画素と、
前記画素ごとに設けられ、面状に行列配置された複数の画素電極と、
前記画素電極と対向する面状に配置され、前記画素電極の一方の配置方向である走査方向で前記画素電極の配列が有するピッチ長の１倍以上のピッチ長を有し、前記走査方向に等間隔で配置された複数ｍ個の駆動電極と、
前記ｍ個の駆動電極の各々との間に静電容量が形成される複数の検出電極と、
互いに対向する前記画素電極と前記駆動電極との間に印加される信号電圧に応じて画像の表示機能を発揮する表示機能層と、
前記走査方向と直交する他方向に並ぶ所定数の前記画素電極に対して、所定数の前記スイッチをオンして所定数の前記映像信号線の電圧を書き込む動作と、書き込み対象となる前記所定数の画素電極を前記走査方向に順に切り替えるシフト動作とを繰り返す書き込み駆動走査部と、
前記書き込み対象である前記所定数の画素電極と対向する駆動電極を含むことを条件に前記ｍ個の駆動電極から限定されるｓ（１≦ｓ＜ｍ）個の駆動電極に電圧を交流駆動し、当該交流駆動の対象である前記ｓ個の駆動電極を前記走査方向で前記条件を満たすようにシフトする交流駆動走査部と、
外部容量の影響で生じる前記静電容量の印加電圧の変化を前記検出電極の側で検出する接触検出部と、
を有し、
前記複数の検出電極が、配線容量が異なる複数種類の配線から形成され、
前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類の前記検出電極からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記静電容量の印加電圧の変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む
タッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１７】
前記書き込み駆動走査部は、前記ｍ個の駆動電極から、連続する２つ以上の前記ｓ個の駆動電極を選択して当該選択したｓ個の駆動電極を交流駆動し、
前記複数の映像信号線は、前記駆動電極の交流駆動電圧に対応して映像信号の基準電位が２つのレベルで繰り返し変化した信号が印加され、
前記複数の映像信号線と前記複数の検出電極のそれぞれが、同一方向に長い平行ストライプ状に配置されている
請求項１６に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１８】
前記複数の検出電極は、種類ごとに長さが異なり互いに平行配置されたに複数Ｍ種類の配線から形成され、かつ、互いに近接するＭ個の検出電極は種類が異なるように配置され、
前記接触検出部は、前記互いに近接し種類が異なるＭ本の検出電極ごとに前記演算回路を有する
請求項１６に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項１９】
前記Ｍ個の検出電極は、厚さと幅が同じで長さが複数種類の同一材料の配線から形成され、
前記Ｍ個の検出電極の各々は、最も短い基本検出電極の長さをＬとしたときにＬのＫ倍（ただし、Ｋ＝１〜Ｎ）の長さを有し、
前記演算回路は、前記Ｍ個の検出電極から最も長い検出電極を含む２本の検出電極センサ線を選択し、当該２本の検出電極からの２つの出力に対して、前記選択した２本の検出電極の長さの比に応じたタイミングで２つの出力をサンプリングし、サンプリング値の差分演算を行うことによって前記検出信号を求める
請求項１８に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【請求項２０】
前記複数の駆動電極は、前記走査線および前記信号線より前記表示面の側に配置されている
請求項１６に記載のタッチセンサ機能を有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザが指やペン等を検出面に接触または近接させることを検出する接触検出装置に関する。また、本発明は、上記接触検出装置（タッチセンサ）の機能を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、接触検出装置は、検出面に対しユーザの指やペン等が接触し、あるいは、近接したことを検出する装置である。
【０００３】
タッチパネルと呼ばれる接触検出装置を表示パネルに重ねて形成し、表示面に画像として各種のボタンを表示させることにより、通常のボタンの代わりとして情報入力を可能とする表示装置が知られている。この表示装置を小型のモバイル機器に適用すると、ディスプレイとボタンの配置の共用化が可能で画面の大型化、あるいは、操作部の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。このように“タッチパネル”というとき、一般には、表示装置と組み合わされるパネル状の接触検出装置を指す。
【０００４】
タッチパネルの接触検出方式は、光学式、抵抗膜式、静電容量式の３つが知られている。一方、接触や近接に応じて生じる電気的変化を位置情報に対応させるためには、位置特定が可能に組み合わされてマトリクス配置された多数の配線が必要となる。
【０００５】
タッチパネルの装着によって表示装置（例えば液晶モジュール）全体の厚さが厚くなる。特にモバイル機器用途においては、タッチパネルの傷防止のための保護層が必要となることから、液晶モジュールが益々厚くなる傾向があり、薄型化のトレンドに反する。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１には、液晶表示素子の観察側基板とその外面に配置された観察用偏光板との間にタッチパネル用導電膜を設けている。特許文献１には、このタッチパネル用導電膜と偏光板の外面との間に、偏光板の外面をタッチ面とした静電容量型タッチパネルを形成したタッチパネル付き液晶表示素子が提案され、薄型化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したタッチパネル（接触検出装置）やタッチセンサ機能を有する表示装置は、以下の不利益を有する。
【０００９】
接触検出装置は、光学式、抵抗膜式、静電容量式の方式を問わず、検出面に対する被検出物（ユーザの指やスタイラスペン等）の接触または検出に応答して電気的変化がセンサ線に出現する。そのセンサ線の電気的変化を検出面より外側にまで延びるセンサ線端部で検出する。ところが、接触検出装置は一般に、センサ線の他に多数の配線が必要なことから、これらの配線の電位変動がセンサ線に対しノイズとなって重畳すると、検出信号のＳ／Ｎ比が低下する。光学式は画素回路が増幅機能をもつ場合が多く、抵抗膜式の電気的変化は比較的大きい場合が多い。これに対し、静電容量式の接触検出装置においてセンサ線に出現する電気的変化は、その振幅が比較的小さく、検出信号のＳ／Ｎ比低下の防止は特に静電容量式の接触検出装置において重要性が高い。
【００１０】
一方、タッチセンサ機能を有する表示装置は、タッチパネルを単に表示パネルに外付けしたものから、さらなる薄型化やコスト低減を目指して、タッチセンサ駆動のための電極等を表示パネル内部に形成するものに進展している。そのため、センサ線に対してノイズ源となる電圧変化が大きい配線が、センサ線に対してパネルの厚み方向に近接して配置される表示装置が増えている。したがって、検出信号のＳ／Ｎ比低下の防止は、タッチセンサ機能を有する表示装置において、より一層重要性を増している。このことは光学式、抵抗膜式、静電容量式の方式を問わないが、上述した理由から、特に静電容量式においてセンサ線のノイズ低減が強く求められている。
【００１１】
本発明は、接触検出装置、および、タッチセンサ機能を有する表示装置において、センサ線の電気的変化を検出して得られる検出信号からノイズ成分を除去可能とするための発明である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に関わる接触検出装置は、検出面と、配線容量が異なる複数種類の配線から形成された複数のセンサ線と、接触検出部と、を有する。
前記接触検出部は、被検出物の前記検出面に対する接触または近接に応答して前記複数のセンサ線に発生した電気的変化を検出する。また、前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類のセンサ線からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記電気的変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む。
【００１３】
本発明では好適に、前記複数のセンサ線は、種類ごとに長さが異なり互いに平行配置された複数Ｍ種類の配線から形成され、かつ、互いに近接するＭ本のセンサ線は種類が異なるように配置されている。この好適な例において、前記接触検出部は、前記互いに近接し種類が異なるＭ本のセンサ線ごとに前記演算回路を有する。演算回路はセレクタ機構を持たせてセンサ線間で共用することもできる。
【００１４】
本発明では、前記Ｍ本のセンサ線は、厚さと幅が同じで長さが複数種類の同一材料の配線から形成されている。この場合、さらに好適に、前記Ｍ本のセンサ線の各々は、最も短い基本センサ線の長さをＬとしたときにＬのＫ倍（ただし、Ｋ＝１〜Ｎ）の長さを有する。そして、前記演算回路は、前記Ｍ本のセンサ線から２本のセンサ線を選択し、長さの比がｋ（２以上の自然数）の２本の選択したセンサ線の出力を差分演算し、求めた差分を（ｋ−１）で除して前記検出信号を求める。
【００１５】
上記構成を有する本発明の接触検出装置によれば、検出面に対し被検出物（ユーザの指やスタイラスペン等）が接触または近接すると、その接触または近接に応答して、複数のセンサ線に電気的変化が発生する。通常、検出面は被検出物より大きいため、複数のセンサ線の幾つかに上記電気的変化が出現する。電気的変化が出現するセンサ線は配線容量が異なる複数種類の配線から形成されている。よって、電気的変化が発生した各センサ線において、当該電気的変化は、異なる配線容量をもつ幾つかのセンサ線を伝わり接触検出部に入力される。
接触検出部は演算回路を含む。演算回路は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類のセンサ線からの複数の入力を受けて演算処理を行う。この演算処理では配線容量比を用い、これにより、検出面への接触または近接に応答して発生する上記電気的変化を示す検出信号が演算回路で発生する。演算回路から出力される検出信号は、被検出物の有無や検出面内における位置検出に供せられる。
【００１６】
本発明に関わるタッチセンサ機能を有する表示装置は、表示面と、複数の映像信号線と、表示機能層と、複数のセンサ線と、接触検出部と、を有する。
前記表示機能層は、前記複数の映像信号線への印加電圧に応じて前記表示面の表示を変化させる。
前記被検出物の前記検出面に対する接触または近接に応答して前記複数のセンサ線に発生した電気的変化を検出する。また、前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類のセンサ線からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記電気的変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む。
【００１７】
本発明に関わる他のタッチセンサ機能を有する表示装置は、複数の画素と、複数の画素電極と、複数ｍ個の対向電極と、複数の検出電極と、表示機能層と、書き込み駆動走査部と、交流駆動走査部と、接触検出部と、を有する。
【００１８】
前記複数の画素の各々は、複数の走査線および複数の映像信号線により相互接続され、対応する一の前記映像信号線の電圧を、対応する一の前記走査線の印加電圧に応じて書き込むスイッチを含む。
前記複数の画素電極は、前記画素ごとに設けられ、面状に行列配置されている。
前記複数ｍ個の対向電極は、前記画素電極と対向する面状に配置され、前記画素電極の一方の配置方向である走査方向で前記画素電極の配列が有するピッチ長の１倍以上のピッチ長を有する。そして、この複数ｍ個の対向電極が、前記走査方向に等間隔で配置されている。
【００１９】
前記複数の検出電極は、それぞれ、前記ｍ個の対向電極の各々との間に静電容量が形成される。また、前記複数の検出電極が、配線容量が異なる複数種類の配線から形成されている。
【００２０】
前記表示機能層は、互いに対向する前記画素電極と前記対向電極との間に印加される信号電圧に応じて画像の表示機能を発揮する。
前記書き込み駆動走査部は、前記走査方向と直交する他方向に並ぶ所定数の前記画素電極に対して、所定数の前記スイッチをオンして所定数の前記映像信号線の電圧を書き込む動作を行う。そして、この書き込み駆動走査部は、前記書き込み動作と、書き込み対象となる前記所定数の画素電極を前記走査方向に順に切り替えるシフト動作とを繰り返す。
【００２１】
前記交流駆動走査部は、前記書き込み対象である前記所定数の画素電極と対向する対向電極を含むことを条件に前記ｍ個の対向電極から限定されるｓ（１≦ｓ＜ｎ）個の対向電極に電圧を交流駆動する。また、前記交流駆動走査部は、当該交流駆動の対象である前記ｓ個の対向電極を前記走査方向で前記条件を満たすようにシフトする。
【００２２】
前記接触検出部は、外部容量の影響で生じる前記静電容量の印加電圧の変化を前記検出電極の側で検出する。また、前記接触検出部は、配線容量が異なり互いに近接する複数種類の前記検出電極からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行うことによって、前記静電容量の印加電圧の変化を示す検出信号を発生する演算回路を含む。
【００２３】
上記構成を有する本発明の２つの表示装置は、その複数のセンサ線（または検出電極）と接触検出部は、前述した本発明の接触検出装置と同様な働きをする（ただし、被検出物が接触または近接する面を、当該表示装置では表示面と呼ぶ場合もある）。
【００２４】
前記表示機能層は、複数のセンサ線（または複数の検出電極）と、例えば表示装置の厚さ方向において近接配置されることがある。その場合、表示機能層を駆動する電圧を与える複数の映像信号線も複数のセンサ線と近接配置される。さらに、特に映像信号線が複数のセンサ線（または複数の検出電極）と同じ方向に長く配置されることがある。かかる場合に、複数のセンサ線（または複数の検出電極）の各々は、近接配置される幾つかの映像信号線の電位変化の影響を受けて電位変動する。
【００２５】
本発明に関わる表示装置において、演算回路が、配線容量が異なり互いに近接する複数種類の前記センサ線（または検出電極）からの複数の出力に対し配線容量比を用いた演算処理を行う。そのため、これにより演算回路から出力される検出信号から、上述した他の配線（例えば映像信号線）からの影響を受けて発生する電位変動成分が有効に除去される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、センサ線の電気的変化を検出して得られる検出信号からノイズ成分を除去可能な接触検出装置を提供することができる。また、センサ線（または検出電極）の静電容量の印加電圧を変動させるノイズ成分が検出信号から除去可能な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１〜第３の実施の形態に関わるタッチセンサ部の動作を説明するための等価回路図と概略断面図
【図２】図１に示すタッチセンサ部に指が接触または接近した場合の、同等価回路図と同概略断面図
【図３】実施形態に関わるタッチセンサ部の入出力波形を示す図
【図４】第１,第２の実施の形態に関わる接触検出装置の構成を示す平面図と概略断面図
【図５】第１〜第３の実施の形態に関わる、タッチセンサ検出を説明するための平面図と等価回路図と式を示す図
【図６】第１の実施の形態に関わる、ロングセンサ出力とショートセンサ出力の波形と成分模式図と演算例を示す図
【図７】第１の実施の形態に関わる接触検出装置でボーダ位置を示す図と演算過程や演算結果を示す図表
【図８】交流信号源と演算回路の回路例をボーダスキャン位置とともに示す図
【図９】第２の実施の形態においてセンサ線出力の成分模式図
【図１０】第２の実施の形態に関わる接触検出装置でボーダ位置を示す図と演算過程や演算結果を示す図表
【図１１】第３の実施の形態に関わる表示装置のタッチ検出のための電極パターンと、その駆動回路との接続を示す平面図と概略断面図
【図１２】第３の実施の形態に関わる表示装置の画素回路の等価回路図
【図１３】第３の実施の形態に関わる表示装置が行うボーダスキャンの説明図
【図１４】第３の実施の形態に関わる表示装置で画素電極形成後の液晶表示部の拡大平面図
【図１５】第５変形例の構成例を示す概略断面構造図
【図１６】第６変形例の構成例を示す概略断面構造図
【図１７】第７変形例の構成例を示す概略断面構造図
【図１８】第８変形例のセンサ線配置を示す平面図
【図１９】第９変形例のセンサ線配置を示す平面図
【図２０】第１０変形例のセンサ線配置を示す平面図
【図２１】第１０変形例の他のセンサ線配置を示す平面図
【図２２】第１１変形例のセンサ線配置を示す平面図
【図２３】ノイズ源を説明するための波形図
【図２４】ノイズ抑圧効果を説明するための波形図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、静電容量式の接触検出装置、および、当該接触検出の機能を有する液晶表示装置を主な例として図面を参照して説明する。なお、抵抗膜式や光学式にも本発明は適用可能である。また、ここでは液晶表示装置を例とするが、有機ＥＬ表示装置などの他の表示装置に対しても本発明は適用可能である。
以下、次の順で説明を行う。
１．第１の実施の形態：２本のセンサ線の出力を用いて演算処理を行う接触検出装置。
２．第１変形例：センサ線の幅のみが異なる場合。
３．第２変形例：センサ線の長さと幅が異なる場合（配線容量比Ｋｃ＝２）。
４．第３変形例：センサ線の長さと幅が異なる場合（配線容量比Ｋｃが２以外）。
５．第２の実施の形態：３本のセンサ線の出力を用いて演算処理を行う接触検出装置。
６．第３の実施の形態：ボーダスキャンを行う表示装置。
７．第４変形例：センサ線のマトリクス配置。
８．第５〜第７変形例：横電界モード液晶表示装置の構造例。
９．第８変形例：極短のセンサ線。
１０．第９変形例：センサ線の配置順の任意性。
１１．第１０変形例：演算回路によるセンサ線の共用。
１２．第１１変形例：シールド層。
１３．表示装置のノイズ源とノイズ抑圧効果。
１４．その他の効果。
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［タッチ検出の基本構成と動作］
最初に、第１の実施の形態で前提となる事項（他の実施の形態でも共通する事項）として、図１〜図３を参照して、静電容量式接触検出の基本を説明する。
図１（Ａ）と図２（Ａ）はタッチセンサ部の等価回路図、図１（Ｂ）と図２（Ｂ）はタッチセンサ部の構造図（概略断面図）である。ここで図１は被検出物としての指がセンサに近接していない場合を、図２はセンサに指が近接または接触している場合を、それぞれ示す。
【００３０】
図解するタッチセンサ部は、静電容量型タッチセンサであり、図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように容量素子からなる。具体的に、誘電体Ｄと、誘電体Ｄを挟んで対向配置する１対の電極、すなわち駆動電極Ｅ１および検出電極Ｅ２とから容量素子（静電容量）Ｃ１が形成されている。図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、容量素子Ｃ１の駆動電極Ｅ１は、ＡＣパルス信号Ｓｇを発生する交流信号源ＡＳに接続される。容量素子Ｃ１の検出電極Ｅ２は、演算回路８Ａに接続される。このとき検出電極Ｅ２は抵抗Ｒを介して接地されることで、ＤＣレベルが電気的に固定される。
【００３１】
交流信号源ＡＳから駆動電極Ｅ１に所定の周波数、例えば数[ｋＨｚ]〜数十[ｋＨｚ]程度のＡＣパルス信号Ｓｇを印加する。
このＡＣパルス信号Ｓｇの波形図を図３（Ｂ）に例示する。ＡＣパルス信号Ｓｇの印加に応じて、検出電極Ｅ２に、図３（Ａ）に示す出力波形の信号（検出信号Ｖｄｅｔ）が現れる。
【００３２】
なお、後述する他の実施の形態で詳細を述べるが、接触検出装置の機能を液晶表示パネル内に有する液晶表示装置では、駆動電極Ｅ１が液晶駆動のための対向電極（画素電極に対向する、複数画素で共通の電極）に相当する。ここで対向電極は液晶駆動のため、いわゆるＶｃｏｍ駆動と称される交流駆動がなされる。よって、本発明の実施形態では、Ｖｃｏｍ駆動のためのコモン駆動信号を表示とは異なるタイミングまたは同時に複数の箇所で発生させ、駆動電極Ｅ１をタッチセンサのために駆動するＡＣパルス信号Ｓｇとしても用いる。
【００３３】
指を接触していない図１に示す状態では、容量素子Ｃ１の駆動電極Ｅ１が交流駆動され、その充放電にともなって検出電極Ｅ２に交流の検出信号Ｖｄｅｔが出現する。以下、このときの検出信号を「初期検出信号Ｖｄｅｔ０」と表記する。検出電極Ｅ２側はＤＣ接地されているが高周波的には接地されていないため交流の放電経路がなく、初期検出信号Ｖｄｅｔ０のパルス波高値は比較的大きい。ただし、ＡＣパルス信号Ｓｇが立ち上がってから時間が経過すると、初期検出信号Ｖｄｅｔ０のパルス波高値が損失のため徐々に低下している。図３（Ｃ）に、スケールとともに波形を拡大して示す。初期検出信号Ｖｄｅｔ０のパルス波高値は、初期値の２.８[Ｖ]から高周波ロスによって僅かな時間の経過で０.５[Ｖ]ほど、低下している。
なお、図３（Ｃ）の波形はノイズがのっていない波形であり、ノイズがのった波形とノイズ除去については後述する。
【００３４】
この初期状態から、指が検出電極Ｅ２に接触、または、影響を及ぼす至近距離まで接近すると、図２（Ａ）に示すように、検出電極Ｅ２に容量素子Ｃ２が接続された場合と等価な状態に回路状態が変化する。これは、高周波的に人体が、片側が接地された容量と等価になるからである。この接触状態では、容量素子Ｃ１とＣ２を介した交流信号の放電経路が形成される。よって、容量素子Ｃ１とＣ２の充放電に伴って、容量素子Ｃ１,Ｃ２に、それぞれ交流電流Ｉ１,Ｉ２が流れる。そのため、初期検出信号Ｖｄｅｔ０は、容量素子Ｃ１とＣ２の比等で決まる値に分圧され、パルス波高値が低下する。
【００３５】
図３（Ａ）および図３（Ｃ）に示す検出信号Ｖｄｅｔ１は、この指が接触したときに検出電極Ｅ２に出現する検出信号である。図３（Ｃ）から、検出信号の低下量は０.５[Ｖ]〜０.８[Ｖ]程度であることが分かる。図１および図２に示す演算回路８Ａは、この検出信号の低下を、例えば閾値Ｖｔを用いて検出することにより、指の接触を検出する。
【００３６】
［接触検出装置の概略構成］
図４（Ａ）に、本発明の実施の形態に関わる接触検出装置の概略的な平面図を示す。この平面図は最表面の保護層を省略し、検出面（保護層の際表面）から装置内部を透視した図である。また、図４（Ｂ）に、図４（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図を示す。
図４（Ｂ）に図解するように、接触検出装置１０は、第１基板１１と、第２基板１２との間に駆動電極ＤＥｍが配置されている。第２基板１２の駆動電極ＤＥｍ側と反対の面、すなわち検出面側の面にセンサ線が配置されている。
【００３７】
センサ線は、図４（Ａ）に示すようにｙ方向に細長く２種類の長さをもつ複数の配線から形成されている。以下、比較的長いセンサ線を“ロングセンサ線ＬＳＬ”と呼び、比較的短いセンサ線を“ショートセンサ線ＳＳＬ”と呼ぶ。本例では、ロングセンサ線ＬＳＬｉ（ｉ＝１,２,３,…,ｎ）とショートセンサ線ＳＳＬｉ（ｉ＝１,２,３,…,ｎ）がｘ方向で交互に配置されている。詳細は後述するが、隣接する長さが異なるセンサ線、すなわちロングセンサ線ＬＳＬｉとショートセンサ線ＳＳＬｉを１対として、対ごとにセンサ線出力を演算処理する。また、本例では、ロングセンサ線ＬＳＬｉはショートセンサ線ＳＳＬｉの２倍の長さを有する。
以下、ｎ本のロングセンサ線ＬＳＬｉとｎ本のショートセンサ線ＳＳＬｉを総称して“２ｎ本のセンサ線ＳＬ”と呼ぶ。
【００３８】
駆動電極は、図４（Ａ）に示すように、ｘ方向に長い帯状に形成され、ｙ方向に同一ピッチでｍ個配置されている。ｍ個の駆動電極ＤＥｊ（ｊ＝１,２,３,…,ｍ）は、２ｎ本のセンサ線ＳＬ（ＬＳＬ＋ＳＳＬ）と、例えば直交して配置されている。
【００３９】
第１基板１１と第２基板１２の材質を限定しない。ただし、２ｎ本のセンサ線ＳＬの各々がｍ個の駆動電極ＤＥｍと容量結合している必要がある。そのため当該容量結合を所定の強さとするという観点から、第２基板１２の厚さや材質が規定されている。その観点では第２基板１２を省略し、絶縁物を２ｎ本のセンサ線ＳＬとｍ個の駆動電極ＤＥｍとの間に介在させてよい。
【００４０】
ｍ個の駆動電極ＤＥｊの一方端に接続されて走査駆動部９が配置されている。また、２ｎ本のセンサ線ＳＬ（ＬＳＬ＋ＳＳＬ）の一方端に接続されて接触検出部８が配置されている。
【００４１】
走査駆動部９は、駆動電極ごとに交流信号源ＡＳ（図１,図２参照）を有し、活性化する交流信号源ＡＳを図４（Ａ）の走査駆動部９のブロック内で矢印により示す方向（走査方向）に順次切り替える回路である。あるいは、走査駆動部９は、１つの交流信号源ＡＳを有し、この１つの交流信号源ＡＳと、ｍ個の駆動電極ＤＥ１〜ＤＥｍのうち１つの駆動電極ＤＥｊとの接続を上記走査方向で順次切り替える回路である。
このように実際に交流信号が与えられる駆動電極を、ｍ個の駆動電極の一方端から他方端に向かって切り替える動作を“走査”と呼ぶ。
なお、接触検出部８の機能および構成は後述する。
【００４２】
本実施の形態では、駆動電極とセンサ線との直交配置は必須ではなく、各センサ線と各駆動電極との容量結合が、検出面内で均一またはほぼ均一となれば、両者の形状や配置を特に限定する必要がない。
ただし、図４（Ａ）のように検出面の直交する２つの辺の一方の側からセンサ線を引き出して接触検出部８に接続し、上記２つの辺のもう片方の側から駆動電極を引き出して走査駆動部９に接続すると、接触検出部８と走査駆動部９の配置が行いやすい。そのため駆動電極とセンサ線との直交配置は望ましいが、これに限定することが必須というわけではない。
【００４３】
［検出信号の信号成分］
図５（Ａ）に、ｍ個の駆動電極ＤＥｊのうち、最初の駆動電極ＤＥ１を交流信号源ＡＳが駆動している様子を示す。また、図５（Ｂ）に、このとき図４（Ａ）に示すｎ本のロングセンサ線ＬＳＬｉの任意の１本にユーザの指が近接しているときのタッチセンサの等価回路図を示す。
図５（Ａ）に示すように駆動電極ＤＥ１に交流信号源ＡＳが接続されて、駆動電極ＤＥ１が交流駆動されている。このときタッチセンサは、図５（Ｂ）のような等価回路で表される。ただし、ここでは容量素子Ｃ１＿１〜Ｃ１＿ｍの各静電容量値を“Ｃｐ”、ロングセンサ線ＬＳＬｉに、容量素子Ｃ１＿１〜Ｃ１＿ｍ以外に接続されている容量成分（寄生容量）を“Ｃｃ”、交流信号源ＡＳによる交流電圧の実効値を“Ｖ１”と表す。このとき接触検出部８（図４（Ａ）参照）で検出される検出信号Ｖｄｅｔは、指が非接触のときは電圧Ｖｓ、指が接触のときは電圧Ｖｆ（＜Ｖｓ）となる。図３との関係では、電圧Ｖｓが“初期検出信号Ｖｄｅｔ０”に相当し、電圧Ｖｆが“検出信号Ｖｄｅｔ１”に相当する。以下、電圧Ｖｓ,Ｖｆをセンサ電圧という。
【００４４】
非接触時のセンサ電圧Ｖｓは、図５（Ｃ）のような式によって表される。この式から、駆動電極ＤＥの数ｍが大きいと、その分、各静電容量値Ｃｐは小さくなる。このため図５（Ｃ）の式の分母における“ｍＣｐ”がほぼ一定となる。また、寄生容量Ｃｃの値は駆動電極ＤＥの数ｍの影響を多少は受けるが、ほぼ一定とみなしてよい。このため図５（Ｃ）の式の分子に余り大きな変化がないが、その分子が小さくなる。よって、駆動電極ＤＥの数ｍが大きくなるにしたがって、センサ電圧Ｖｓの大きさ（非接触時の検出信号の波高値）も小さくなる。一方、センサ電圧Ｖｆ（接触時の検出信号の波高値）はセンサ電圧Ｖｓと同様に、ほぼ“ｍＣｐ”に反比例し、ほぼ“Ｃｐ”に比例する値をとる。これは、指の近接により付加された外部容量Ｃ２の値が静電容量値Ｃｐより十分小さいからである。
以上より、駆動電極ＤＥの数ｍが大きいほど検出信号の波高値も大きくなる。
【００４５】
これに対し駆動電極ＤＥの数ｍが小さく、１つの駆動電極ＤＥ１の面積が大きいと、検出信号の波高値は大きくなるが、被検出物の大きさを検出する際の分解能（認識可能な最小の被検出物の大きさに対応）が低下する。また、被検出物の位置検出の場合は、その位置検出の精度も上記数ｍが小さいほど高い。よって、この物体の大きさや位置を検出する精度を上げて高性能化すると、どうしても１つの駆動電極ＤＥの面積を小さくせざるを得ない。しかし、前述したように、駆動電極ＤＥの数ｍを大きくして電極面積を小さくすると、タッチセンサの検出信号の波高値が低下する。
【００４６】
本例では、１つの駆動電極ＤＥの面積に応じて、駆動電極ＤＥと交差する箇所での静電容量値Ｃｐが変化する。つまり、駆動電極ＤＥの面積（特に幅）が大きいほど、静電容量値Ｃｐも大きくなる。また、静電容量値Ｃｐは、１本のセンサ線ＳＬｉの面積（特に幅）が大きいほど、静電容量値Ｃｐも大きくなる。
【００４７】
ところで、センサ線ＳＬｉにノイズがのると、結果として、検出信号Ｖｄｅｔ中のノイズ成分に対して信号成分（センサ電圧Ｖｓ,Ｖｆの平均的な波高値）が相対的に小さくなる。したがって、検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比が低下してしまう。このＳ／Ｎ比は、駆動電極ＤＥの数ｍが大きく１つの駆動電極ＤＥの幅が小さいほど低下する。また、信号成分とノイズ成分の大きさ（ノイズ量）が近接するほどノイズ分離技術の適用が難しくなる。とくにノイズ成分が周期的に変動し、その周期が検出信号の周期に近いと、さらにノイズ分離が難しくなる。
よって、タッチセンサの感度（検出する物体の大きさの解像度や位置検出精度）と検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比にはトレードオフの関係があり、ノイズフィルタ等のノイズ分離技術を適用したとしても、両者を共に向上させることは困難である。
【００４８】
図５は、最初の駆動電極ＤＥとロングセンサ線ＬＳＬｉとの交差部分を駆動した場合であるが、ここで、ショートセンサ線ＳＳＬｉの駆動にも言及する。
ロングセンサ線ＬＳＬｉ（図４（Ａ）参照）はｍ個の駆動電極ＤＥ全てと交差しているため、このとき図５（Ｃ）に示す式の分母が“ｍＣｐ＋Ｃｃ”である。これに対し、ショートセンサ線ＳＳＬｉ（図４（Ａ）参照）において、駆動電極ＤＥとの交差箇所がロングセンサ線ＬＳＬｉの約半数である。そのため、図５（Ｃ）に示す式の分母が“ｍＣｐ／２＋Ｃｃ”となる。ここで総結合容量、すなわち“ｍＣｐ”や“ｍＣｐ／２”に対し寄生容量Ｃｃが十分小さいとする。この仮定のもとでは、ショートセンサ線ＳＳＬｉから出力される検出信号Ｖｄｅｔの信号成分（センサ電圧Ｖｓ,Ｖｆの平均的な波高値）がロングセンサ線ＬＳＬｉの場合の約２倍となる。
【００４９】
なお、検出信号Ｖｄｅｔの信号成分がショートセンサ線でロングセンサ線の２倍となることは、各センサ線の寄生容量Ｃｃが総結合容量（ｍＣｐ,ｍＣｐ／２）より十分小さい仮定（以下、第１仮定）のもとでの結論である。
これに対し、各センサ線の寄生容量Ｃｃが総結合容量（ｍＣｐ,ｍＣｐ／２）より十分大きいと仮定する（以下、第２仮定）。この第２仮定のもとでは、図５（Ｃ）の式における分母で寄生容量Ｃｃが支配的となるが、寄生容量Ｃｃは配線容量に比例し配線容量が小さいほど小さくなる。つまり、ショートセンサ線の寄生容量Ｃｃはロングセンサ線の寄生容量Ｃｃからほぼ半減する。よって、検出信号Ｖｄｅｔの信号成分がショートセンサ線でロングセンサ線の２倍となるという結論は、第２仮定でも変わらない。
一方、第１仮定と第２仮定の中間、つまり、図５（Ｃ）の式における分母で総結合容量（ｍＣｐ,ｍＣｐ／２）と寄生容量Ｃｃのどちらも無視できない値を有する場合を考える（第３仮定）。この場合も、図５（Ｃ）の式における分母が、ショートセンサ線の場合がロングセンサ線の場合の半分であることは容易に類推でき、結論は変わらない。
【００５０】
以上より、ショートセンサ線の長さをロングセンサ線の長さの（１／２）倍に設定していると、ショート側の信号成分がロング側の２倍となる。その前提は、ロングセンサ線とショートセンサ線を幅が同じで材質や厚さも同じ配線層から形成していることである。
一般に配線層は、配線幅、厚さおよび材質が同じだと、長さに比例した配線容量をもつ。したがって、このことを一般化すると、「幅、厚さおよび材質が同じロングセンサ線とショートセンサ線は、その長さの比が配線容量比Ｋｃとほぼ一致し、配線容量比Ｋｃにほぼ反比例して検出信号の信号成分の大きさ（波高値）が規定される」といえる。
なお、本発明で“配線容量”と言うとき、配線層自身の容量に、寄生容量や他の導電部位との結合容量を付加した容量を意味する。
【００５１】
＜２．第１変形例＞
ここで配線容量比Ｋｃを変化させる他の態様（変形例）を説明する。
第１変形例では、２つのセンサ線の長さ、厚さ、材質が同じで、幅が異なる。
例えば、第１センサ線に対し２倍の幅を有する第２センサ線を考える。その場合、第２センサ線の第１センサ線に対する配線容量比Ｋｃが約２であり、図５（Ｃ）に示す式の分母も第２センサ線側で第１センサ線側の約２倍となる。この場合、ｍ個の駆動電極ＤＥｊの各電極幅が一定とすると、静電容量値Ｃｐが第２センサ線で第１センサ線の約２倍となる。よって、変形例１では、検出信号の信号成分（波高値）が第１および第２センサ線でほぼ同じになる。
【００５２】
＜３．第２変形例＞
第２変形例では、２つのセンサ線の厚さと材質が同じで、長さと幅が異なる。
例えば、図４と同じようにショートセンサ線がロングセンサ線の半分、すなわち（１／２）倍の長さを有し、ショートセンサ線の幅がロングセンサ線の幅の（１／２）倍であるとする。この場合、図５（Ｃ）の分母がショートセンサ線側でロングセンサ線側の約（１／４）倍となる（配線容量比Ｋｃが４または１／４）。また、静電容量値Ｃｐはショートセンサ線側でロングセンサ線側の約（１／２）倍となる。したがって、第２変形例においては、ショートセンサ線から出力される検出信号の信号成分（波高値）は、ロングセンサ線から出力される検出信号の信号成分（波高値）の約２倍となる。
【００５３】
＜４．第３変形例＞
第３変形例では、第２変形例と同様に、２つのセンサ線の厚さと材質が同じで、長さと幅が異なる。
ただし、図４と同じようにショートセンサ線がロングセンサ線の（１／２）倍の長さを有するが、ショートセンサ線の幅がロングセンサ線の幅の２倍であるとする。この場合、図５（Ｃ）の分母がショートセンサ線側とロングセンサ線側で変わらない（配線容量比Ｋｃが１）。また、静電容量値Ｃｐがショートセンサ線側でロングセンサ側の約２倍となる。したがって、第３変形例においては、ショートセンサ線から出力される検出信号の信号成分（波高値）は、ロングセンサ線から出力される検出信号の信号成分（波高値）の約２倍となる。
【００５４】
図４の場合、ならびに、第１〜第３変形例では、一方のセンサ線に対し他方のセンサ線の長さのみを変え、幅のみを変え、または、長さと幅の両方を変え、その変化倍率を２とした。しかし、この変化倍率を３としてもよいし、それ以外の自然数にしてもよい。これにより、一方のセンサ線の検出信号の信号成分に対して他方のセンサ線の信号成分を等倍、２倍、３倍、…と任意の自然数倍に変化させることが可能となる。
このことは、逆の見方をすると、他方のセンサ線の検出信号の信号成分に対して一方のセンサ線の信号成分を等倍、（１／２）倍、（１／３）倍、…と任意の自然数の逆数倍に変化させることを意味する。
【００５５】
また、図４の場合、ならびに、第１〜第３変形例では、長さと幅の少なくとも一方を変えたが、配線容量比Ｋｃを変化させるパラメータは、長さ、幅のほかに、配線層の材質、厚さも関係してくる。よって、センサ線を形成するときの配線層の材質、厚さを単独で、あるいは、他のパラメータと組み合わせることで配線容量比Ｋｃを２つのセンサ線間で変えてもよい。
【００５６】
［ノイズ成分］
ノイズ成分は、想定するノイズ源によって、そのセンサ線への重畳のしかたが異なる。
接触検出装置は、それ自身で薄型化、高機能化を行い、さらには他の電子機器（例えば後述する実施の形態のように表示装置）へ搭載されることがある。そのため、接触検出装置のセンサ線より下層側に電位変動する他の配線が配置され、薄型化にともない、その配線とセンサ線との距離も縮まる傾向にある。
【００５７】
ノイズ源として電位変動する配線が、仮にセンサ線と平行に配置される場合、厚さや材質も関係するが、主に長さと幅を主要パラメータとする容量結合の強さでノイズ成分の大きさ（ノイズ量）が規定される。
ここで、ノイズは寄生容量Ｃｃを介してセンサ線に重畳されるため、寄生容量Ｃｃが大きいほどノイズ量も大きくなる関係がある。但し、既に述べたように寄生容量Ｃｃは配線容量に比例し、この意味では配線容量が大きいほどノイズ量も大きくなるようにも思われる。しかし、その一方で、センサ線の配線容量が大きいと、ノイズによってセンサ線の電位変化が起きにくい。このため、配線容量比Ｋｃが変化してもノイズ量は殆んど変化しない。
【００５８】
例えば、センサ線の幅が同じで長さが半減する場合（配線容量比Ｋｃ＝２または１／２）、長さが半減することにともなって配線容量（静電容量値Ｃｐ）が半減し、このとき寄生容量Ｃｃも半減する。このため、センサ線の長さが変化してもノイズ量は殆んど変化しない。
また、センサ線の長さが同じで幅が半減する場合（配線容量比Ｋｃ＝２または１／２）、幅が半減することにともなって配線容量（静電容量値Ｃｐ）が半減し、このとき寄生容量Ｃｃも半減する。このため、センサ線の幅が変化してもノイズ量は殆んど変化しない。
【００５９】
一方、ノイズ源の配線が、仮にセンサ線の幅方向を横切る場合、厚さや材質も関係するが、主に幅を主要パラメータとする容量結合の強さでノイズ成分の大きさが規定される。この場合もノイズは寄生容量Ｃｃを介してセンサ線に重畳され、既に述べたように寄生容量Ｃｃは配線容量に比例し配線容量が大きいほど大きくなるようにも思われる。しかし、幅が大きくなる分、配線容量も大きくなるため、ノイズによってセンサ線の電位変化が起きにくく、この場合も配線容量比Ｋｃが変化してもノイズ量は殆んど変化しない。例えば、図４に示す同じ幅のロングセンサ線ＬＳＬｉとショートセンサ線ＳＳＬｉを横切る配線がノイズ源となる場合、この２つのセンサ線には同じ程度のノイズ成分が重畳される。
【００６０】
ノイズ源は外部から飛来する電磁波となる場合もある。このときセンサ線がアンテナとしてノイズを拾う。
この場合、センサ線の厚さや材質も関係するが、主に長さ、あるいは、長さと幅を主要パラメータとする容量結合の強さでノイズ成分の大きさが規定される。この場合、センサ線に重畳されるノイズは、寄生容量Ｃｃを介したものでないため、ノイズ成分は配線容量と比例する傾向がある。よって、この場合の飛来ノイズ量は、配線容量比Ｋｃに応じたものとなる。
【００６１】
以上から、ノイズ源によっては配線容量比Ｋｃと相関する場合（飛来ノイズの場合）もあるが、センサ線に電位変化する配線が近接する場合、この配線からの誘導ノイズが支配的であり、飛来ノイズの全体のノイズ量に占める割合は無視できるほど小さいと仮定できる。よって、配線容量比Ｋｃを用いた演算処理によりノイズ成分を除去する際に、ノイズ量は配線容量比Ｋｃによらずほぼ一定と仮定してもノイズ除去演算の精度を低下させない。
なお、詳細な演算手法は示さないが、飛来ノイズ等、ノイズ量が配線容量比Ｋｃと相関するノイズ源が無視できない場合は、ノイズ量を一定としないノイズ除去演算も可能である。
【００６２】
［ノイズ除去演算］
つぎに、センサ線の長さに応じて検出信号の信号成分が異なる場合を主な例として、そのとき得られる配線容量比Ｋｃを利用したノイズ除去演算について説明する。
【００６３】
図６（Ａ）は、ロングセンサ出力とショートセンサ出力の波形を示すための図である。
図６（Ａ）において“Long Sensor(L)”と表記する波形図はロングセンサ線ＬＳＬｉの出力波形を示す。また、“Sort Sensor(S)”と表記する波形図はショートセンサ線ＳＳＬｉの出力波形を示す。これらの出力波形で、横軸は時間ｔ（単位[μｓ]）の推移を、縦軸は基準電位（例えば０[Ｖ]）中心としたセンサ線出力電位変動を表している。横軸は時間ゼロから時間１６.６７[ｍｓｅｃ]の範囲をとる。駆動電極を交流駆動した結果、センサ線出力も交流変化しているが、図６（Ａ）の横軸に対してその電位変動周期が極めて小さいため交流波形の山が１本の線として見えている。
図６（Ａ）でボーダ（Border）と表記されている領域は、図４（Ａ）や図５（Ａ）において交流信号源ＡＳが接続または活性化している駆動電極ＤＥに対応する検出面からみた領域を指す。
【００６４】
図６（Ｂ）は、“Long Sensor(L)”の波形図に対応するロングセンサ線出力の模式的説明図である。図６（Ｃ）は、“Sort Sensor(S)”の波形図に対応するショートセンサ線出力の模式的説明図である。
ここで、ボーダのｙ方向の幅が移動ピッチより大きく設定されている。これは、図５（Ａ）に示す駆動電極ＤＥの分割数を多くして、その代わり、交流信号源ＡＳによって一度に駆動する駆動電極ＤＥの数を複数にすることで実施できる。つまり、一度に駆動する駆動電極ＤＥを、例えば数個〜数十個に設定し、走査時のシフトのピッチを例えば駆動電極１つ分とする。なお、この駆動電極の複数駆動と狭ピッチ走査は、本実施の形態では必須ではないが、図６では、この駆動走査方法を採用している。
【００６５】
図６（Ｂ）と図６（Ｃ）に記載した数字“０”と“８００”は、ｙ方向走査のシフトピッチ数を表している。その真中の“４００”を境に“０〜４００”がＡ領域に相当し、“４００〜８００”がＢ領域に相当する。
【００６６】
ボーダ（Border）が図６（Ａ）の状態から矢印の向きに移動する。
ロングセンサ線ＬＳＬｉのみがボーダ（border）と交差するＡ領域の走査では、ロングセンサ線ＬＳＬｉからは“Long Sensor(L)”と表記する波形の検出信号Ｖｄｅｔが出力される。Ａ領域中の走査において、ロングセンサ線出力は図６（Ｂ）に示すように、１倍の信号成分Ｓと１倍のノイズ成分が重畳していると定義する。このとき、ショートセンサ線出力は図６（Ｃ）に示すように、まだボーダと交差する前の段階であるため、ノイズ成分のみが出現する。
ここで［ノイズ成分］の項で前述したように、ノイズ成分は配線容量比Ｋｃによらず一定であると仮定することができるため、ショートセンサ線出力のノイズ成分も１倍（＝Ｎ）で表記される。
【００６７】
図６（Ｃ）には、信号成分Ｓを求めるための演算式（Ｋｃ＝２の場合）と、配線容量比Ｋｃを用いた一般化の式を例示している。このように、長さが異なる２本のセンサ線の出力から、配線容量比Ｋｃを用いることによって、ノイズ成分が除去された信号成分Ｓを演算により求めることができる。
【００６８】
図７（Ｂ）に、図６（Ｃ）に示す演算式による演算を３つの位置の走査時に得られた検出信号から演算した結果を表にまとめて示す。また、図７（Ａ）に位置＜１＞〜＜３＞とセンサ線との関係を示す。
演算回路には、領域Ｂにボーダがあるときの位置＜１＞、領域Ａと領域Ｂの境界にボーダ幅中心があるときの位置＜２＞、領域Ａにボーダがあるときの位置＜３＞の順で時系列に検出信号が入力される。演算回路は、ロングセンサ線ＬＳＬｉの出力と、ショートセンサ線ＳＳＬｉの出力を入力し、その差分(Delta)と配線容量比Ｋｃを用いた演算により信号成分Ｓを求める。
【００６９】
図７（Ｂ）に示すように、演算回路は、位置＜３＞に対応する検出時間帯では、単に差分(Delta)を演算し、位置＜１＞に対応する検出時間帯では、差分(Delta)と配線容量比Ｋｃを用いた演算式「(Delta)／(Ｋｃ−１)」を用いた演算を実行する。また、位置＜２＞に対応する検出時間帯では、例えばＫｃ＝２の場合に差分(Delta)＝０となり演算が成り立たないので、この中間の検出時間帯では演算を行わない。
なお、検出時間帯の判断は検出走査、すなわち図６（Ａ）のボーダのシフト動作と同期したクロック信号を入力して、クロック信号をもとに時間帯の判断を行う。
【００７０】
他の方法として、Ｋｃ＝２に限れば差分(Delta)がそのまま信号成分Ｓとなるので、位置＜１＞または位置＜３＞に対応した検出タイミングで演算回路が検出信号Ｖｄｅｔをサンプリングして信号成分Ｓを求めてもよい。
なお、配線容量比Ｋｃが３以上の場合は、位置＜３＞に対応した検出タイミングで演算回路が検出信号Ｖｄｅｔをサンプリングして信号成分Ｓを求めてよい。一方、位置＜１＞に対応した検出タイミングの場合、差分(Delta)の一般式は「(Ｋｃ−１) (Delta)」となるので演算回路は、「(Delta)／(Ｋｃ−１)」を演算することにより信号成分Ｓを求めることができる。
【００７１】
このようにして求めた演算回路からの出力は、不図示の回路（当該位置検出装置の内部回路か外部の回路かを問わない）で被検出物の有無や位置を判定する処理に供せられる。
【００７２】
なお、長さが同じで幅が異なる２つのセンサ線の演算では、容量式の場合、前述した＜第１変形例＞で述べたように検出信号の信号成分が幅が異なっても同じ場合があり、また、前述した［ノイズ成分］で述べたようにノイズ成分も同じ場合がある。その場合、幅が異なっても信号成分とノイズ成分の比が変わらない。そのため、上記長さが異なる場合と同様な配線容量比Ｋｃを用いた演算ができない。
但し、容量式以外の場合、さらに容量式でも、例えば飛来ノイズのように配線容量比Ｋｃに応じてノイズ成分が変化する場合もあり得る。その場合、詳しい説明は省略するが、上記の長さが異なる場合と同様な考えで、信号成分とノイズ成分の比の違いを利用して信号成分Ｓを求める演算が可能である。
【００７３】
［交流信号源と演算回路の構成例］
図８（Ｂ）は、接触検出部８内の演算回路８Ａと交流信号源ＡＳの一構成例を示す回路図である。図８（Ａ）は、駆動電極の駆動位置を示す図である。
図８（Ａ）において、斜線により示す駆動電極ＤＥ１が交流信号源ＡＳに接続されて活性化しており、それ以外の非選択の駆動電極ＤＥ２〜ＤＥｍがＧＮＤ電位で保持されている。駆動電極が選択されて活性化された状態をオン状態（ＯＮ）、非選択の状態をオフ状態ともいう。図８（Ｂ）は、これらの駆動電極群に交差する、あるロングセンサ線ＬＳＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）に接続された接触検出部８内の１つの演算回路８Ａと、交流信号源ＡＳの回路図を示している。演算回路８Ａは、ロングセンサ線ＬＳＬｉと対で近接配置されたショートセンサ線ＳＳＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）も入力し、ＬＳＬ出力とＳＳＬ出力間で所定の演算を行う回路である。
【００７４】
ロングセンサ線ＬＳＬｉと各駆動電極ＤＥｊ（ｊ＝１〜ｍ）との各交差部分に、（静電）容量素子Ｃ１＿１〜Ｃ１＿ｍが形成される。
【００７５】
図８（Ｂ）に図解する交流信号源ＡＳは、制御部９１と、２つのスイッチＳＷ(＋),ＳＷ(−)と、ラッチ回路９２と、バッファ回路（波形整形部）９３と、出力スイッチＳＷとを有する。制御部９１は、プラス電圧Ｖ(＋)とマイナス電圧Ｖ(−)を各々がスイッチする２つのスイッチＳＷ(＋),ＳＷ(−)と、出力スイッチＳＷとを制御する回路である。制御部９１は、交流信号源ＡＳ内に設けなくとも、外部のＣＰＵ等で代用できる。
【００７６】
スイッチＳＷ(＋)はプラス電圧Ｖ(＋)とラッチ回路９２の入力との間に接続され、スイッチＳＷ(−)はマイナス電圧Ｖ(−)とラッチ回路９２の入力との間に接続されている。ラッチ回路９２の出力はバッファ回路９３を介して、出力スイッチＳＷのオン側ノードに接続されている。バッファ回路９３はプラス電圧Ｖ(＋)とマイナス電圧Ｖ(−)に、入力電位を電位補償して出力する回路である。ここで出力スイッチＳＷは、制御部９１により制御されて、当該交流信号源ＡＳをオン（選択状態あるいは活性状態）とするか、非活性のＧＮＤ接続とするかを制御する。この制御部９１の機能は他の交流信号源ＡＳとの制御と同期させる関係上、通常は、たとえば活性化する交流信号源ＡＳのグループをシフトして選択する信号を、シフトレジスタ等で順送りする等の構成によって実施される。
【００７７】
（静電）容量素子Ｃ１＿１〜Ｃ１＿ｍが接続されたロングセンサ線ＬＳＬｉに、演算回路８Ａが接続されている。ショートセンサ線ＳＳＬｉにも演算回路８Ａが接続されているが、ショートセンサ線ＳＳＬｉに接続される（静電）容量素子はロングセンサ線ＬＳＬｉの半分の数である。
図８に図解する演算回路８Ａは、差分演算器（例えばＯＰアンプ）８０、２つの係数乗算器（例えばＯＰアンプ回路）８１、整流回路８２および出力回路８３から構成される。
【００７８】
係数乗算器８１は、例えば図８（Ｂ）に示すように、ＯＰアンプ８４、抵抗Ｒ１とＲ２、および、容量Ｃ３を有して構成できる。係数乗算器８１は、入力するＬＳＬ出力＜Ｌ＞またはＳＳＬ出力＜Ｓ＞に所定の係数、例えば図７（Ｂ）に示す係数（配線容量比Ｋｃ＝１／３            または２／３）を乗算する乗算器として機能する。係数乗算器８１は、抵抗のほかに容量Ｃ３を有することから高周波ノイズの除去機能も有する。
係数乗算器８１が入力に対して乗算する係数は、（１＋ｒ２／ｒ１）で表すことができる（ｒ１：抵抗Ｒ１の値、ｒ２：抵抗Ｒ２の値）。ＬＳＬ出力＜Ｌ＞を入力する係数乗算器８１は、（１＋ｒ２／ｒ１）＝１／３となるように抵抗Ｒ１,Ｒ２の値が決められている。ＳＳＬ出力＜Ｓ＞を入力する係数乗算器８１は、（１＋ｒ２／ｒ１）＝２／３となるように抵抗Ｒ１,Ｒ２の値が決められている。
【００７９】
図８（Ｂ）においてＯＰアンプ８４の非反転入力「＋」にロングセンサ線ＬＳＬｉが接続され、ここから検出信号Ｖｄｅｔ（ＬＳＬ出力＜Ｌ＞）が入力される。ロングセンサ線ＬＳＬｉは、その電位のＤＣレベルを電気的にリセットするためのリセットスイッチＲＳＷを介して接地電位に接続されている。ＯＰアンプ８４の出力と反転入力「−」との間に抵抗Ｒ２と容量Ｃ３が並列接続され、ＯＰアンプ８４の反転入力「−」と接地電位との間に抵抗Ｒ１が接続されている。
この構成は、ショートセンサ線ＳＳＬｉに接続される他の係数乗算器８１でも同様である。
【００８０】
差分演算器８０は、例えばＯＰアンプであり、その非反転入力「＋」が、ロングセンサ線ＬＳＬｉの出力に係数を乗算する係数乗算器８１の出力に接続されている。差分演算器８０としてのＯＰアンプの反転入力「−」が、ショートセンサ線ＳＳＬｉの出力に係数を乗算する他の係数乗算器８１の出力に接続されている。
差分演算器８０は、係数乗算後のＬＳＬ出力＜Ｌ＞から係数乗算後のＳＳＬ出力＜Ｓ＞を引いて、その差分（または絶対値の差分）を求める回路である。したがって、差分演算器８０からは図７（Ｂ）に示す差分(Delta)（＝Ｓ）を示す差分信号が出力される。この差分信号は交流信号であるため、次の整流回路８２で直流に変換され、出力回路８３で所定の閾値Ｖｔと比較される。なお、図７（Ｂ）に示す演算「(Delta)／(Ｋｃ−１)」を行う場合は、さらに除算回路を設けて、その除算結果が閾値Ｖｔと比較される。
【００８１】
ただし、整流回路８２と出力回路８３は必須の構成ではない。このため、例えば上記演算「(Delta)／(Ｋｃ−１)」を行なわない場合、差分演算器８０から出力される差分信号が本発明の“検出信号”に相当するとしてもよい。あるいは、出力回路８３からの被検出物の有無により論理が異なるデジタル信号を本発明の“検出信号”としてもよい。演算「(Delta)／(Ｋｃ−１)」を行う場合は、除算回路から出力される信号が本発明の“検出信号”に相当する。いずれにしても、接触検出部８はセンサ線出力から検出信号を発生させることができる。
【００８２】
図示例の整流回路８２は、半波整流を行うダイオードＤ１と、充電キャパシタＣ４と、放電抵抗Ｒ０とを有する。ダイオードＤ１のアノードが係数乗算器８１の出力に接続され、ダイオードＤ１のカソードと接地電位との間に、充電キャパシタＣ４と放電抵抗Ｒ０がそれぞれ接続されている。充電キャパシタＣ４と放電抵抗Ｒ０により平滑回路が形成される。ダイオードＤ１のカソード（整流回路８２の出力）電位が、出力回路８３を介してデジタル値として読み出される。
【００８３】
図示例の出力回路８３は、閾値と電圧比較を実行するコンパレータ８５のみ示す。出力回路８３はＡＤコンバータの機能も有する。ＡＤコンバータは、抵抗ラダー型や容量分割型などコンバータのタイプは任意である。出力回路８３は、入力したアナログ信号をコンパレータ８５によって閾値Ｖｔ（図３（Ａ）参照）と比較する。コンパレータ８５は、ＣＰＵなどの制御回路（不図示）の機能として実現してもよい。この比較結果が、タッチされたか否かを示す信号、例えばボタン操作の有無を示す信号として各種アプリケーションに利用される。
なお、コンパレータ８５の参照電圧としての閾値Ｖｔは、ＣＰＵなどの制御部によって変更可能であり、これにより、検出信号Ｖｄｅｔの電位を判別可能である。
【００８４】
以上は、長さが異なる２本のセンサ線の出力を演算処理する演算回路８Ａの構成例であるが、演算回路８Ａは、前述した第１〜第３変形例に適合可能に適宜、その構成が決められる。
【００８５】
第１の実施の形態によれば、例えば長さ等の配線パラメータが異なる２本のセンサ線を配置し、一方（例えば長いセンサ線）の出力に被検出物の位置を示す信号成分とノイズ成分が重畳されている。また、他方（例えば短いセンサ線）の出力は、ノイズ成分のみが重畳された期間を有する。そして、信号成分はセンサ線の配線容量比Ｋｃに応じた値を有し、また、ノイズ成分は配線容量比Ｋｃによらずほぼ一定値を有する。したがって、第１の実施の形態に関わる接触検出装置は、この２つのセンサ線出力に対し配線容量比Ｋｃを用いた演算処理を行うことにより、ノイズ成分を概ね除去することが可能である。
【００８６】
＜５．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、ノイズ除去演算処理に、配線容量が異なる３本のセンサ線の出力を利用する。このこと以外は、第１の実施の形態と同様であり、図１〜図３、図５はそのまま本実施の形態にも適用でき、図４ではセンサ線のパターン形状や配置を除く構成が本実施の形態にも適用できる。
【００８７】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に、第１の実施の形態における図６と同様な、検出信号Ｖｄｅｔの模式図を示す。また、図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）に、第１の実施の形態における図７（Ａ）と図７（Ｂ）と同様な、ボーダ位置を示す平面図と演算結果（途中経過を含む）の図表を示す。
【００８８】
第２の実施の形態では、図１０（Ａ）に示すように、ロングセンサ線ＬＳＬと、その２／３の長さを有するミドルセンサ線ＭＳＬと、１／３の長さを有するショートセンサ線ＳＳＬとが近接配置されている。この３本のセンサ線を１組として演算回路が、センサ線出力間で配線容量比Ｋｃを用いた演算を行う。
【００８９】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）では、ノイズ成分Ｎはセンサ線の長さによらずほぼ一定として“３Ｎ”により表し、最も小さい信号成分Ｓの自然数倍（Ｓ,２Ｓ,３Ｓ）で信号成分を表している。
図９（Ａ）に示すロングセンサ線ＬＳＬの出力（ＬＳＬ出力＜Ｌ＞）では、信号成分Ｓにノイズ成分（３Ｎ）が重畳されている。図９（Ｂ）に示すミドルセンサ線ＭＳＬの出力（以下、ＭＳＬ出力という）＜Ｍ＞では、信号成分（２Ｓ）にノイズ成分（２Ｎ）が重畳されている。図９（Ｃ）に示すショートセンサ線ＳＳＬの出力（ＳＳＬ出力＜Ｓ＞）では、信号成分（３Ｓ）にノイズ成分Ｎが重畳されている。
【００９０】
これらの３つのセンサ線出力、すなわちＬＳＬ出力＜Ｌ＞、ＭＳＬ出力＜Ｍ＞、ＳＳＬ出力＜Ｓ＞を用いた演算結果（途中の結果を含む）を、図１０（Ｂ）の図表に示す。
【００９１】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、位置＜１＞では、演算回路が、ＬＳＬ出力＜Ｌ＞である“Ｓ＋３Ｎ”を入力する。また、演算回路は、ＭＳＬ出力＜Ｍ＞とＳＳＬ出力＜Ｓ＞である“３Ｎ”を入力する。差分演算ではＬＳＬ出力＜Ｌ＞とＭＳＬ出力＜Ｍ＞の差分Δ(Ｌ−Ｍ)、または、ＬＳＬ出力＜Ｌ＞とＳＳＬ出力＜Ｓ＞との差分Δ(Ｌ−Ｓ)で信号成分Ｓが得られる。このときＭＳＬ出力＜Ｍ＞とＳＳＬ出力＜Ｓ＞との差分Δ(Ｍ−Ｓ)＝０となる。
【００９２】
他の位置＜２＞〜位置＜５＞で同様な差分演算を行い、表にまとめたのが図１０（Ｂ）である。ここで、位置＜２＞と位置＜４＞において、ＭＳＬ出力＜Ｍ＞とＳＬＳ出力＜Ｓ＞は実効ボーダ幅が変わる領域での出力である。
【００９３】
以上の演算結果から、図１０（Ｂ）の表中、Δ（Ｌ−Ｍ）、Δ（Ｌ−Ｓ）、Δ（Ｍ−Ｓ）の欄に示す最終演算出力において、太線で囲む箇所で使用可能な信号成分Ｓが得られる。但し、マイナスとなる箇所があるため、その箇所を使用する場合は、差分演算を絶対値差分演算とする。
【００９４】
以上説明した具体的な演算方法は一例にすぎず、本発明は、これに限定されない。演算方法の本質は、配線容量比Ｋｃに比例した信号成分とノイズ成分を検出信号Ｖｄｅｔがもつため、配線容量比Ｋｃを用いればノイズ除去が容易に行えることである。
【００９５】
第２の実施の形態によれば、例えば長さ等の配線パラメータが異なる３本のセンサ線を配置し、全てのセンサ線で、その出力に被検出物の位置を示す信号成分とノイズ成分が重畳されている。ただし、中間の長さのセンサ線と最も短いセンサ線の出力は、ノイズ成分のみが重畳された期間を有する。そして、信号成分はセンサ線の配線容量比Ｋｃに応じた値を有し、また、ノイズ成分も概ね一定値を有する。したがって、第２の実施の形態に関わる接触検出装置は、この３つのセンサ線出力に対し配線容量比Ｋｃを用いた演算処理を行うことにより、ノイズ成分を概ね除去することが可能である。
センサ線が２本より多い３本の場合の演算処理はやや複雑となるが、その一方で、センサ線の先端部でボーダ（走査時に活性化されている駆動電極の範囲）が重なる時間帯でも演算による信号成分Ｓの算出が可能である。よって、第２の実施の形態では、ｙ方向に切れ目なく被検出物の有無や位置が判定できるという利益が得られる。
【００９６】
なお、実際には配線間同士、配線とＴＦＴ素子間などの寄生容量を考慮して係数を決定するため、整数倍にはならない場合も多い。しかし、配線容量比Ｋｃを用いたパラメータ（この場合はセンサ線ＳＬの長さ）を設定し、当該パラメータを用いた演算を行うことにより、完全なノイズ除去はできない場合でも実用上十分なノイズ抑圧の効果は得られる。このこと（厳密に整数倍にならないことと、その場合でも十分なノイズ抑圧効果が得られること）は、図７の第１の実施の形態でも同様である。
【００９７】
＜６．第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、本発明の表示装置に関する。この表示装置のタッチセンサ機能自体は第１または第２の実施の形態と同じである。
本実施の形態で例示する表示装置は、液晶表示装置であり、しかも、特にＶｃｏｍ駆動による重畳ノイズを除去するものである。
本発明において、Ｖｃｏｍ駆動は必須ではない。ただし以下の説明では、Ｖｃｏｍ駆動を行い、その表示駆動のために共通電極（対向電極）をセンサ駆動のためにも用いて、表示走査（書き込み走査）とセンサ駆動走査を同時に行う液晶表示装置を例示する。この液晶表示装置は、装置全体の薄型化が図られる利益を有するが、そのことがセンサ線に対するノイズ源との距離を近づけるという別の面での不利益を伴うことから、本発明適用の効果が大きいからである。
なお、本発明で“対向電極”とは、第２の実施の形態で表示駆動のための共通電極の役割と第１の実施の形態と同様にタッチ検出のための駆動電極の役割を兼ねる電極をいう。以下、第１の実施の形態との整合性を保つため、第１の実施の形態における用語である“駆動電極ＤＥ”を引き続き用いる。
【００９８】
センサ検出精度はセンサ線（本実施の形態では“検出電極”とも言う）の数に比例するが、センサ線をｘ方向とｙ方向にマトリクス配置するとセンサ線の数が膨大になる。センサ線の数を減らすには、複数の駆動電極の１つを交流駆動し、その交流駆動の動作対象を、所定間隔をおいて一定ピッチで並ぶ複数の駆動電極の配列内でシフトする駆動法が望ましい。この駆動方法自体は第１の実施の形態でも採用されており、そのためｙ方向に長いセンサ線のみでセンサ出力が可能となる。この駆動電極の動作対象をシフトする方向を、以下、走査方向と呼ぶ。
【００９９】
この交流駆動の対象を走査方向（ｙ方向）に走査する手法では、走査に追従してセンサ線の電位変化を観察すると、電位変化があった走査時の位置から被検出物のタッチパネル面への接触または近接が検出できる。
本発明の適用は、駆動電極をｙ方向に分割して所定数ずつ駆動し、駆動対象をシフトする駆動方法に限定されるものでなない。しかし、薄型化には望ましいため、以下の実施の形態では、主に当該駆動方法を前提とした説明を行う。
【０１００】
［表示装置の概略構成］
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に、本実施の形態に関わる表示装置の電極と、その駆動や検出のための回路の配置に特化した平面図を示す。また、図１１（Ｄ）に、本実施形態に関わる表示装置の概略的な断面構造を示す。図１１（Ｄ）は、例えば行方向（画素表示ライン方向）の６画素分の断面を表している。図１３は、画素の等価回路図である。
図１１に図解する表示装置は、「表示機能層」としての液晶層を備える液晶表示装置である。
【０１０１】
液晶表示装置は、液晶層を挟んで対抗する２つの画素のうち、複数の画素で共通な電極であり、各画素ごとに階調表示のための信号電圧に対し基準電圧を付与するコモン駆動信号Ｖｃｏｍが印加される電極（駆動電極）を有する。
図１１（Ｄ）では断面構造を見易くするために、この本発明の主要な構成である、駆動電極、画素電極および検出電極についてはハッチングを付すが、それ以外の部分（基板、絶縁膜および機能膜等）についてはハッチングを省略している。このハッチングの省略は、これ以降の他の断面構造図においても同様である。
【０１０２】
液晶表示装置１は、図１２に示す画素ＰＩＸがマトリクス配置されている。各画素ＰＩＸは、図１２に示すように、画素のセレクト素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；thin film transistor、以下、ＴＦＴ２３と表記）と、液晶層６の等価容量Ｃ６と、保持容量（付加容量ともいう）Ｃｘとを有する。液晶層６を表す等価容量Ｃ６の一方側の電極は、画素ごとに分離されてマトリクス配置された画素電極２２であり、他方側の電極は複数の画素で共通な駆動電極４３である。
【０１０３】
ＴＦＴ２３のソースとドレインの一方に画素電極２２が接続され、ＴＦＴ２３のソースとドレインの他方に映像信号線ＳＩＧが接続されている。映像信号線ＳＩＧは不図示の垂直駆動回路（後述の実施形態に関わる図１３参照）に接続され、信号電圧を持つ映像信号が映像信号線ＳＩＧに垂直駆動回路から供給される。
駆動電極４３には、コモン駆動信号Ｖｃｏｍが与えられる。コモン駆動信号Ｖｃｏｍは、中心電位を基準として正と負の電位を、１水平期間（１Ｈ）ごとに反転した信号である。
ＴＦＴ２３のゲートは行方向、即ち表示画面の横方向に並ぶ全ての画素ＰＩＸで電気的に共通化され、これにより走査線ＳＣＮが形成されている。走査線ＳＣＮは、不図示の垂直駆動回路から出力され、ＴＦＴ２３のゲートを開閉するためのゲートパルスが供給される。そのため走査線ＳＣＮはゲート線とも称させる。
【０１０４】
図１２に示すように、保持容量Ｃｘが等価容量Ｃ６と並列に接続されている。保持容量Ｃｘは、等価容量Ｃ６では蓄積容量が不足し、ＴＦＴ２３のリーク電流などによって書き込み電位が低下するのを防止するために設けられている。また、保持容量Ｃｘの追加はフリッカ防止や画面輝度の一様性向上にも役立っている。
【０１０５】
このような画素が配置された液晶表示装置１は、断面構造（図１１（Ｄ））で見ると、断面に現れない箇所で図１２に示すＴＦＴ２３が形成され画素の駆動信号（信号電圧）が供給される基板（以下、駆動基板２という）と、駆動基板２に対向して配置された対向基板４と、駆動基板２と対向基板４との間に配置された液晶層６とを備えている。
【０１０６】
駆動基板２は、図１２のＴＦＴ２３が形成された回路基板としてのＴＦＴ基板２１（基板ボディ部はガラス等からなる）と、このＴＦＴ基板２１上にマトリクス配置された複数の画素電極２２とを有する。
ＴＦＴ基板２１に、各画素電極２２を駆動するための図示しない表示ドライバ（垂直駆動回路、水平駆動回路等）が形成されている。また、ＴＦＴ基板２１に、図１２に示すＴＦＴ２３、ならびに、映像信号線ＳＩＧおよび走査線ＳＣＮ等の配線が形成されている。ＴＦＴ基板２１に、第１の実施の形態で述べた接触検出部８（図４,図８参照）が形成されていてもよい。
【０１０７】
対向基板４は、ガラス基板４１と、このガラス基板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の上（液晶層６側）に形成された駆動電極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、画素ＰＩＸ（画素電極２２）ごとにＲ、Ｇ、Ｂの３色の１色が対応付けられている。なお、１色が対応付けられている画素をサブ画素といい、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のサブ画素を画素という場合があるが、ここではサブ画素も画素ＰＩＸと表記する。
駆動電極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タッチ検出センサの駆動電極ＤＥ（第１および第２の実施の形態参照）としても兼用されるものである。対向電極４３は、図１および図２における駆動電極Ｅ１に相当する。
【０１０８】
駆動電極４３は、コンタクト導電柱７によってＴＦＴ基板２１と連結されている。このコンタクト導電柱７を介して、ＴＦＴ基板２１から駆動電極４３に交流パルス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、図１および図２の駆動信号源Ｓから供給されるＡＣパルス信号Ｓｇに相当する。
【０１０９】
ガラス基板４１の他方の面（表示面側）には、センサ線ＳＬが形成され、さらに、センサ線ＳＬの上には、保護層４５が形成されている。センサ線ＳＬは、タッチセンサの一部を構成するもので、図１および図２における検出電極Ｅ２に相当する。ガラス基板４１に、後述するタッチ検出動作を行う接触検出部８（図８参照）が形成されていてもよい。
【０１１０】
液晶層６は、「表示機能層」として、印加される電界の状態に応じて厚さ方向（電極の対向方向）を通過する光を変調する。液晶層６は、例えば、ＴＮ（ツイステッドネマティック）、ＶＡ（垂直配向）、ＥＣＢ（電界制御複屈折）等の各種モードの液晶材料が用いられる。
【０１１１】
なお、液晶層６と駆動基板２との間、および液晶層６と対向基板４との間には、それぞれ配向膜が配設される。また、駆動基板２の反表示面側（即ち背面側）と対向基板４の表示面側には、それぞれ偏光板が配置される。これらの光学機能層は、図１１で図示を省略している。
【０１１２】
［駆動電極の構成と駆動走査］
駆動電極４３は、図１１（Ａ）に示すように、画素配列の行または列、本例では列の方向（図の縦方向）に分割されている。この分割の方向は、表示駆動における画素ラインの走査方向、すなわち不図示の垂直駆動回路が走査線ＳＣＮを順次活性化していく方向と対応する。
駆動電極４３は、合計で（ｋ×ｍ）個に分割されている。よって、駆動電極４３＿１,４３＿２,…,４３＿ｋ,…,４３＿ｋｍは、行方向に長い帯状のパターンを有して面状配置され、当該面内で互いの離間距離をとって平行に敷き詰められている。
【０１１３】
この（ｋ×ｍ）分割された駆動電極４３＿１〜４３＿ｋｍの分割配置ピッチが、（サブ）画素ピッチ、あるいは、画素電極の配置ピッチの自然数倍に設定されている。
【０１１４】
なお、図１１においては駆動電極ＤＥはｋ（＞２）本の駆動電極４３の集合を有し、この単位で交流駆動が行われる。この交流駆動の単位を１画素ラインより大きくするのはタッチセンサの静電容量を大きくして検出感度上げるためである。その一方で、駆動電極ＤＥを画素ピッチ単位の自然数倍でシフトさせて、シフトの不可視化を図ることができる。
【０１１５】
その一方、このように駆動電極ＤＥを単位とするＶｃｏｍ駆動において、そのシフト動作は、不図示の垂直駆動回路（書き込み駆動走査部）内に設けられた、「交流駆動走査部」としての走査駆動部９により行われる。走査駆動部９の動作は、「ｋ本の駆動電極の配線を同時にＶｃｏｍ交流駆動する交流信号源ＡＳ（図１,図２,図８参照）を列方向に移動して、選択する駆動電極を１つずつ変えながら列方向に走査する動作」に等しいとみなせる。
【０１１６】
一方、センサ線ＳＬは、第１の実施の形態と同様に、ｎ本のロングセンサ線ＬＳＬｉと、ｎ本のショートセンサ線ＳＳＬｉとを交互に配置したものである。合計２ｎ本のセンサ線ＳＬはｙ方向に長い平行ストライプの配線から形成されている。２ｎ本のセンサ線のうち、ロングセンサ線ＬＳＬｉからＬＳＬ出力＜Ｌ＞が出力され、ショートセンサ線ＳＳＬｉからＳＳＬ出力＜Ｓ＞が出力される。これら２ｎ個のセンサ線出力が、例えば図８（Ｂ）に回路例を示す演算回路８Ａを基本検出単位とする接触検出部８に入力されるようになっている。
【０１１７】
なお、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）は電極パターン説明のために分けた図である。ただし、実際には図１１（Ｃ）のように、駆動電極４３＿１〜４３＿ｋｍとセンサ線（ロングセンサ線ＬＳＬｉおよびショートセンサ線ＳＳＬｉ）とは重ねて配置されて、２次元平面内の位置検出が可能になっている。この構成によって、接触検出部８は、どの演算回路８Ａに電圧変化が生じたかで行方向の位置が検出でき、その検出時のタイミングによって列方向の位置情報を得ることができる。つまり、走査駆動部９のＶｃｏｍ駆動と接触検出部８の動作が、例えば所定周期のクロック信号で同期しているとする。このような同期動作によって、接触検出部８が電圧変化を得たときが、走査駆動部９が分割された、どの駆動電極を駆動していたときに対応するかが分かるため、指の接触位置中心を検出できる。このような検出動作は、液晶表示装置１全体を統括する不図示のコンピュータベースの統括制御回路、例えばＣＰＵやマイクロコンピュータ、あるいは、タッチ検出のための制御回路により制御される。
【０１１８】
「交流駆動走査部」としての走査駆動部９は、図１１（Ｄ）の駆動基板２側に形成されるが、接触検出部８は、駆動基板２側でも対向基板４側でもよい。ＴＦＴが多く集積化されているため製造工程数を減らすには駆動基板２に接触検出部８も一緒に形成することが望ましい。ただし、センサ線ＳＬが対向基板４側に存在し、センサ線ＳＬが透明電極材料から形成されるため配線抵抗が高くなることがある。そのような場合、配線抵抗が高いことの不具合を回避するには、対向基板４側に接触検出部８を形成することが好ましい。ただし、接触検出部８だけのために対向基板４にＴＦＴ形成プロセスを用いると、コスト高になるという不利益がある。以上の利益と不利益を総合的に勘案して、接触検出部８の形成位置を決定するとよい。
【０１１９】
図１３に、この交流駆動とシフトの動作説明図を示す。
図１３において斜線により示す７本の駆動電極４３により１つの駆動電極ＤＥが構成されている。ここで駆動電極４３と駆動電極ＤＥの違いは、同時に駆動するｋ本の駆動電極４３を駆動電極ＤＥと称している。
【０１２０】
図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は、駆動電極ＤＥを１画素ライン単位で、即ち１本の駆動電極４３のピッチだけ列方向にシフトさせたときの選択範囲の推移を示す。
図１３（Ａ）の時間Ｔ１では、最初の１つの画素ラインは非選択であるが、２番目から８番目の画素ラインに対応したｋ本の駆動電極が選択されて同時に交流信号源ＡＳで交流駆動されている。
次のサイクル（時間Ｔ２）では、駆動電極ＤＥが１つの画素ライン分シフトし、１番目と２番目の画素ラインに対応する２つの駆動電極が非選択、３番目以降の７本が選択、その他が非選択となっている。
さらにその次のサイクル（時間Ｔ３）では、さらに１つの画素ライン分、駆動電極ＤＥがシフトし、１〜３番目のラインに対応する駆動電極が非選択、４番目以降の７本が選択、その他が非選択となる。以後、同様にシフトと交流駆動を繰り返す。
【０１２１】
この動作により、図５（Ｃ）に示した式におけるｍの値は、実際の分割数の１／７に低減されてセンサ電圧Ｖｓの実効値がその分、大きくなる。一方、図１３に示すように、選択グループ（駆動電極ＤＥ）に新たに含まれ、それに変わって含まれなくなる単位が１画素ラインに対応する１つの駆動電極である。よって、交流駆動の切り替わり周波数がコモン駆動信号Ｖｃｏｍの１Ｈ反転周波数と等しくなる。この周波数は商用電源周波数、例えば６０[Ｈｚ]を列方向の画素数倍した非常に高い周波数となる。たとえば列方向の画素数が４８０の場合、この周波数は２８.８[ｋＨｚ]、パルス波形の周波数としては、その半分の１４.４[ｋＨｚ]となる。よって、交流駆動のシフトに起因する画像変化は、人の目に視認できない十分に高い周波数となる。以上より、センサ電圧の低下によるＳ／Ｎ比低下の防止と、電極駆動の切り替えによる画質低下の防止が両立できる。
【０１２２】
［画素電極と映像信号線の配置］
図１４は、画素電極２２を形成した製造途中の表示部の拡大平面図である。
図１４に図解する画素電極２２を形成した段階における平面図では、行方向（ｘ方向）の平行ストライプ状に配置された複数のゲート線（走査線ＳＣＮ：図１２参照）と、列方向（ｙ方向）の平行ストライプ状に配置された複数の映像信号線ＳＩＧとが交差している。任意の２本の走査線ＳＣＮと任意の２本の映像信号線ＳＩＧに囲まれた矩形領域が（サブ）画素ＰＩＸを規定している。各画素ＰＩＸより僅かに小さい矩形孤立パターンに画素電極２２が形成されている。このように複数の画素電極２２は、行列状の平面配置となっている。
【０１２３】
［表示動作］
次に、以上のような構成の表示装置の動作を説明する。
【０１２４】
駆動基板２の表示ドライバ（図示しない水平駆動回路および垂直駆動回路等）は、駆動電極４３の各電極パターン（駆動電極４３＿１〜４３＿ｋｍ）に対してコモン駆動信号Ｖｃｏｍを線順次で供給する。このとき、駆動電極の選択の仕方とシフトの仕方は、上述したとおりである。コモン駆動信号Ｖｃｏｍは、画像表示の駆動電極電位制御のためにも用いられる。また、表示ドライバは、映像信号線ＳＩＧを介して画素電極２２へ信号電圧を供給すると共に、これに同期して、走査線ＳＣＮを介して各画素電極のＴＦＴのスイッチングを線順次で制御する。これにより、液晶層６には、画素ごとに、コモン駆動信号Ｖｃｏｍと各画素信号とにより定まる縦方向（基板に垂直な方向）の電界が印加されて液晶状態の変調が行われる。このようにして、いわゆる反転駆動による表示が行われる。
【０１２５】
一方、対向基板４の側では、駆動電極４３＿１〜４３＿ｋｍ）と、ロングセンサ線ＬＳＬｉまたはショートセンサ線ＳＳＬｉとの交差部分にそれぞれ容量素子Ｃ１が形成される。駆動電極４３の各電極パターンにコモン駆動信号Ｖｃｏｍを時分割的に順次印加していく。すると、その印加された駆動電極４３の電極パターンとセンサ線（ＬＳＬｉ,ＳＳＬｉ）の各電極パターンとの交差部分に形成されている一列分の容量素子Ｃ１の各々に対する充放電が行われる。その結果、容量素子Ｃ１の容量値に応じた大きさの出力が、センサ線（ＬＳＬｉ,ＳＳＬｉ）からそれぞれ出力される。対向基板４の表面にユーザの指が触れられていない状態においては、このセンサ線出力の大きさはほぼ一定（センサ電圧Ｖｓ）となる。コモン駆動信号Ｖｃｏｍのスキャンに伴い、充放電の対象となる容量素子Ｃ１の列が線順次的に移動していく。
【０１２６】
ここで、対向基板４の表面のいずれかの場所にユーザの指が触れると、そのタッチ箇所に元々形成されている容量素子Ｃ１に、指による容量素子Ｃ２が付加される。その結果、そのタッチ箇所がスキャンされた時点のセンサ出力の値（センサ電圧Ｖｓ）が他の箇所よりも小さくなる（センサ電圧Ｖｆ（＜Ｖｓ）となる）。接触検出部８（図８,図１１参照）は、各演算回路８Ａで図７（Ｂ）に示す演算処理を行い、検出信号Ｖｄｅｔを発生させる。また、検出信号Ｖｄｅｔを閾値Ｖｔと比較して、検出信号Ｖｄｅｔが閾値Ｖｔ以下の場合に、その箇所をタッチ箇所として判定する。このタッチ箇所は、コモン駆動信号Ｖｃｏｍの印加タイミングと、閾値Ｖｔ以下の検出信号Ｖｄｅｔの検出タイミングとから求めることができる。
【０１２７】
このように、第３の実施の形態によれば、液晶表示素子に元々備えられている液晶駆動の共通電極（駆動電極４３）を、駆動電極と検出電極とからなる一対のタッチセンサ用電極のうちの一方として兼用する。表示駆動信号としてのコモン駆動信号Ｖｃｏｍを、タッチセンサ駆動信号として共用するようにして静電容量型タッチセンサを構成している。よって、タッチセンサ機能を付加する際に新たに設ける電極はセンサ線だけでよく、また、タッチセンサ駆動信号の発生部を新たに用意する必要がない。したがって、構成が簡単である。
また、複数ｋ個の駆動電極４３を同時に交流駆動し、これを１つの駆動電極ＤＥとして、その駆動電極ＤＥを各駆動電極４３が２回の交流駆動で共に選択されるようにシフトする。このため、センサの検出電圧のＳ／Ｎ比低下と画質低下の防止を両立できる。さらにコモン駆動信号Ｖｃｏｍの駆動電極と駆動回路を、センサ駆動電極と駆動回路と兼用できるため、その分の配置スペースと消費電力の節約ができる。
【０１２８】
なお、図４および図１４において、センサ線ＳＬは一定幅のラインとして示し、長さを２種類変えているが、第１および第２の実施の形態で述べた変形等は、第３の実施の形態でも実施可能である。
【０１２９】
以下、第３の実施の形態における変形例を幾つか説明する。
【０１３０】
＜７．第４変形例＞
以上の第３の実施の形態で述べた表示装置の構造および駆動方法は、タッチパネルを一体化した（液晶）表示装置の厚さを薄くできる利点があるため望ましい。
しかしながら、タッチパネルを表示パネルと一体化する場合でも、タッチセンサの駆動電極は、（液晶）表示のための駆動（共通）電極とは別の層として設けてもよい。この場合、タッチセンサの駆動電極は分離しないで、複数の画素電極と対向する１枚の電極として配置してもよい。ただし、センサ線に関しては、ｙ方向に長い第１センサ線群と、ｘ方向に長い第２センサ線群とを互いに直交してマトリクス配置させる。そして、タッチセンサの駆動電極専用の１枚の電極を、第１センサ線群と第２センサ群の両方に所定の強さで容量結合可能に配置する。本発明は第１センサ線群と第２センサ群の両方に適用する。つまり、上述したｙ方向の第１センサ線群だけでなくｘ方向の第２センサ群においても、例えば長さ等の種類を変えて複数の配線容量をもつ配線群とする。第１センサ線群だけでなくｘ方向の第２センサ群においても、配線容量が異なる複数のセンサ線の出力を配線容量比を用いた演算によりノイズ除去のための処理を行う。これにより、マトリクスクスにセンサ線が配置された接触検出機能をもつ表示装置においてノイズを効果的に除去し、センサ検出の精度を高めることができる。
なお、このマトリクスクスにセンサ線が配置することは、第１および第２の実施の形態で述べた接触検出装置に適用することもできる。
【０１３１】
＜８．第５〜第７変形例＞
液晶層６は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）モードや、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モード等の横電界モードの液晶が好適に用いられる。
図１５〜図１７は、横電界モード液晶表示装置の構造例を示す。
【０１３２】
図１１（Ｂ）に示す構造は、画素電極２２と駆動電極４３が液晶層６を介在して対面しており、この２つの電極間の印加電圧に応じて縦方向の電界を液晶層６に与えていた。
横電界モードでは、画素電極２２と駆動電極４３が駆動基板２側に配置される。
【０１３３】
図１５に示す第５変形例の構造では、ＴＦＴ基板２１の正面側（表示面側）の面に駆動電極４３が配置され絶縁層２４を介して、駆動電極４３と画素電極２２が近接する。駆動電極４３は、表示ラインの向き（ｘ方向）に長いライン状に配置され、画素電極２２は、その向きに画素ごとに分離されている。
ＴＦＴ基板２１は、その画素電極２２側を液晶層６に隣接させ、ガラス基板４１にと貼り合わされている。液晶層６は不図示のスペーサで強度的に保たれている。
【０１３４】
符号“４９”はガラスや透明性のフィルムなどの表示面側の基材を示す。この基材４９の片側の面にセンサ線ＳＬが形成されている。基材４９に保持されたセンサ線ＳＬは、接着層４８によってガラス基板４１の反液晶側の面に固定されている。
一方、ＴＦＴ基板２１の背面には第１偏光板６１が貼られ、これと偏光の向きが異なる第２偏光板６２が、基材４９の表示面側に貼られている。
第２偏光板６２の表示面側に不図示の保護層が形成される。
【０１３５】
図１６に示す第６変形例の構造では、カラーフィルタ４２がガラス基板４１の液晶側に予め形成されている。カラーフィルタ４２は（サブ）画素ごとに異なる色領域が規則的に配置されている。
【０１３６】
図１７に示す第７変形例の構造では、表示面側の積層構造が図１６と異なる。
図１６に示す構造では、センサ線ＳＬが基材４９に予め形成されて、例えばロール状の部材として貼られるが、図１７ではガラス基板４１の表示面側にセンサ線ＳＬを形成し、その上に第２偏光板６２が貼られる。
【０１３７】
つぎに、以上の第１〜第３の実施の形態および第１〜第７変形例における、共通のさらなる変形例（第８〜第１１変形例）を説明する。
【０１３８】
＜９．第８変形例＞
図１８に示す第８変形例は、短いセンサ線（ショートセンサ線ＳＳＬｉ）の長さを極端に短くする点が第８変形例の特徴である。その意図は、この極端のセンサ線を検出面より外側の領域に配置することで、これを信号成分Ｓが重畳されないノイズ成分Ｎの検出専用とするためである。
このことは特に３本の長さのセンサ線を設ける第２の実施の形態においてより有効である。その理由を以下に説明する。
【０１３９】
図１０（Ｂ）の図表において、例えば位置＜５＞のみ、この極短のセンサ線ＥＳＳＬが存在すると仮定する。すると、極短のセンサ線出力に相当するＳＳＬ出力＜Ｓ＞の値、すなわち“３Ｓ＋３Ｎ”が単に“３Ｎ”のみで表される。一方、ＬＳＬ出力＜Ｌ＞は“Ｓ＋３Ｎ”となる。よって、極短のセンサ線出力をＬＳＬ出力＜Ｌ＞から減算するだけで信号成分Ｓの算出ができ、使用する箇所が増える。
【０１４０】
＜１０．第９変形例＞
図１９に示す第９変形例は、図１０（Ａ）に示すＭＳＬ,ＬＳＬ,ＳＳＬの順番で配置されたセンサ線の配置順が任意であることを示すものである。例えば図１９では、ＳＳＬ,ＬＳＬ,ＭＳＬの順番で３本のセンサ線が配置されている。このようにセンサ線の配置順は任意である。
また、図１８や図１９のように規則的な配置でなくとも、２本の対、３本の組内で長さの異なるセンサ線がバラバラに配置されていてもよい。演算回路８Ａ側で対応していればよいからである。ただし、演算回路８Ａの構成を全く同一にできる利点があるため、センサ線が規則的に配置されている方が望ましい。ここで規則的配置の特徴は「種類が異なるＭ本のセンサ線が周期的に繰り返し配置されている」ことである。
【０１４１】
＜１１．第１０変形例＞
第１０変形例は、１つの演算回路８Ａと隣の他の演算回路８Ａが１本以上のセンサ線を共用する場合を示す。
例えば、図２０では、２入力の演算回路８Ａが１つの極短のセンサ線ＥＳＳＬを共用している。また、図２１では、ＭＳＬとＳＳＬが交互に、隣り合う演算回路８Ａに共用されている。これ以外に、例えば長さの種類が多い場合など、２本ずつのセンサ線共用も可能である。なお、共用するセンサ線を複数の演算回路に対して切り替える、不図示のセレクタを設けることができる。
これらの共用構造は、「２つの演算回路８Ａが同一のセンサ線に接続され、当該２つの演算回路で共通のセンサ線を中心に、他の種類のセンサ線が線対称に配置されている」ことである。
【０１４２】
＜１２．第１１変形例＞
極短のセンサ線ＥＳＳＬを、検出面や表示面の有効領域より外に配置し、その被検出物が接触する側の面を図２２のようにシールド層７０で覆うとよい。これは飛来電磁ノイズと配線容量比Ｋｃとの相関性が弱い場合など、飛来電磁ノイズがノイズ除去精度をかえって落としてしまうことを考慮した構成である。このようにすると演算回路８Ａにより電磁飛来ノイズの影響は除去されない。しかし、時々刻々と変化する飛来電磁ノイズを演算回路８Ａでセンサ線出力から差し引くと、時として誤差が大きくなることがある。シールド層７０を設けるとノイズ成分Ｎに電磁飛来ノイズ成分が含まれないため、検出誤差のバラツキを抑制することが可能である。
なお、図２２に示すように演算回路８Ａもシールドすると、より演算精度が高まり好ましい。
【０１４３】
＜１３．表示装置のノイズ源とノイズ抑圧効果＞
つぎに、第３の実施の形態のように表示装置にタッチセンサ機能を実装した場合に影響が大きなノイズ源について述べる。
タッチセンサの種々のノイズ源は第１の実施の形態で既に述べたが、センサ線への容量結合が大きいのは、センサ線と平行に配線されて電位変化が大きな配線である。特に表示装置の薄型化により、この配線とセンサ線との距離が縮まる傾向にある。そのような配線の筆頭として、映像信号線ＳＩＧを挙げることができる。映像信号線ＳＩＧは、図１４に示すようにセンサ線と同じｙ方向に配置され、駆動電極４３のＶｃｏｍ電位と対応する１Ｈ（１水平表示期間）の周期で、Ｖｃｏｍ電位と逆位相で映像信号の基準電位が大きく振れる交流信号である。
【０１４４】
図２３（Ａ）にロングセンサ線ＬＳＬｉの電位波形を、画面全体を白表示とした場合と黒表示とした場合で比較して示す。また、図２３（Ｂ）にノイズ成分Ｎのみが乗ったショートセンサ線ＳＳＬｉの電位波形を白表示と黒表示で比較して示す。
【０１４５】
図２３（Ａ）に示すように、表示装置の表示に応じてセンサ線出力が大きく変化する。その原因は、図２３（Ｂ）に示すノイズ成分Ｎが、１Ｈごとに逆位相で周期的に変化しているためである。このような周期的なノイズ成分Ｎの発生原因としては、次の２つが考えられる。
第１は、Ｖｃｏｍ駆動がされている駆動電極ＤＥの電位変動の位相が１Ｈごとに反転していることである。第２は、映像信号線ＳＩＧもＶｃｏｍ駆動に合わせて、映像信号の基準レベルを１Ｈごとに反転させていることである。
【０１４６】
しかし、前者は白表示と黒表示で異ならないため、後者が原因である。つまり、映像信号の基準電位はＶｃｏｍ駆動電位と位相が１８０度反転しているため、この映像信号の基準電位変動が、センサ線電位差を白表示で縮小し、黒表示で拡大するように作用する。図２３（Ａ）のＬＳＬ波形と図２３（Ｂ）のＳＳＬ波形で、黒表示が同位相、白表示が逆位相で周期変化していることは、このことを表している。
【０１４７】
図２４は、本発明の適用による効果を示す図である。白表示に関する図２４（Ａ１）〜（Ａ３）と、黒表示に関する図２４（Ｂ１）〜図２４（Ｂ３）とは、その片方の位相を１８０度シフトした波形図である。
また、図２４（Ａ１）と図２４（Ｂ１）は、ノイズ成分Ｎと信号成分が重なるロングセンサ線ＬＳＬｉの波形図である。図２４（Ａ２）と図２４（Ｂ２）はノイズ成分のみの波形図である。そして、図２４（Ａ３）と図２４（Ｂ３）は、ノイズ除去後の波形図である。
【０１４８】
例えば図１０（Ｂ）の図表中、位置＜１＞にボーダ（駆動電極ＤＥ）があるときのＬＳＬ出力＜Ｌ＞（＝Ｓ＋３Ｎ）の波形が、図２４（Ａ１）と図２４（Ｂ１）に対応する。その場合、同図中の位置＜１＞に対応するショートセンサの欄に示す“３Ｎ”が、図２４（Ａ２）と図２４（Ｂ２）に対応する。そして、図２４（Ａ１）の波形から図２４（Ａ２）の波形の差分をとった波形が図２４（Ａ３）の波形となる。同様に、図２４（Ｂ１）の波形から図２４（Ｂ２）の波形の差分をとった波形が図２４（Ｂ３）の波形となる。
【０１４９】
白表示の図２４（Ａ１）と黒表示の図２４（Ｂ１）に最大で０.８[Ｖ]あった電位差（ノイズ）が、図２４（Ａ３）と図２４（Ｂ３）ではほとんどない状態にまで抑圧されていることがわかる。
以上より、本発明に関わる表示装置では、映像信号線の電位変化をノイズ源とする場合のノイズ抑圧に本発明の適用が特に有効であることが明らかにされた。
【０１５０】
＜１４．その他の効果＞
このようなノイズ源を想定する場合、ノイズ源となる配線に対して、２本または３本のセンサ線ができるだけ等距離となるようにセンサ線配置とすることが望ましい。例えば、可能なかぎりセンサ線同士を近接配置させるとよい。そのためには、センサ線の幅は細いことが望ましい。つまり、幅で制御する場合は演算が簡単になる利点がある一方で、ノイズ源に対してセンサ線を等距離とすることは難しい。その一方、長さで制御する場合は、幅で制御する場合より多少演算が複雑になる場合があるが、ノイズ源に対してセンサ線を等距離で配置させることが容易となる。
【０１５１】
以上の理由から、図１８や図１９では同一の演算回路８Ａに接続されるセンサ線同士の距離を可能な限り小さくしている配置例が示されている。
【０１５２】
また、図２０や図２１のように、隣り合う２つの演算回路８Ａでセンサ線を共用する構成では、ｘ方向の検出感度を落とすことなくセンサ線密度を上げることができる。換言すれば、組み合わせられるセンサ線をノイズ源からほぼ等距離にするという制約下でのｘ方向のセンサ線密度に余裕があれば、さらにセンサ線の本数を増やして感度を向上させることができる。よって、より正確で感度がよいタッチ検出が可能となる。
【０１５３】
図２２のように、シールド層７０を設けることによりランダムに変化することが多いノイズ源である飛来電磁波の影響を排除して、より正確なノイズ除去処理が可能となる。また、シールド層７０により演算回路８Ａもシールドすると誤動作防止に有効である。
【０１５４】
第３の実施の形態のようにボーダスキャン、つまり複数ｋの駆動電極４３（ボーダ）を同時駆動し、そのシフトは１画素ピッチに対応する最小のピッチで行うことを組み合わせると、ｙ方向の検出感度まで向上するため望ましい。ボーダスキャンでは駆動電極の不可視化という付随的な効果も得られる。また、不可視化の観点でいえば、例えばミドルセンサ線ＭＳＬやショートセンサ線ＳＳＬの、センサ線がない部分にダミーのセンサ線を配置し、見た目ではロングセンサ線ＬＳＬと変わらないようにすることで不可視化の万全を期してもよい。
【０１５５】
なお、演算回路８ＡごとにリセットスイッチＲＳＷを有することから、残存電荷を排除した上で演算が可能となるため、演算精度が向上するという効果が得られる。また、リセットスイッチＲＳＷを複数の演算回路８Ａでほぼ同時にオンまたはオフすることで、より正確な演算結果が得られる。このリセットスイッチＲＳＷの制御は不図示のＣＰＵ等が行うとよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１…液晶表示装置、２…駆動基板、２２…画素電極、４…対向基板、４２…カラーフィルタ、６…液晶層、８…接触検出部、８Ａ…演算回路、９…走査駆動部、１０…接触検出装置、１１…第１基板、１２…第２基板、４３…対向（駆動）電極、８０…差分演算器、８１…係数乗算器、ＤＥ…駆動電極、ＳＬ…センサ線、ＬＳＬｉ…ロングセンサ線、ＭＳＬ…ミドルセンサ線、ＳＳＬ…ショートセンサ線、ＥＳＳＬ…極短のセンサ線、ＡＳ…交流信号源、ＲＳＷ…リセットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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