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JP2016170730A - 検出装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属材料などの導電性材料の検出電極を用いつつ、複数の散在する光の点が視認される可能性を低減できる、外部近接物体を検出可能な検出装置及び表示装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、外部近接物体を検出可能であって、基板と、検出電極TDLとを含む。検出電極TDLは、複数の第1細線片Uaと複数の第2細線片Ubとが電気的に繋がる、複数の導電性細線ML1〜7を備える。導電性細線ML1〜7に含まれる、第1方向に延びる第1細線片Uaと、第1方向と異なる第2方向に延びる第2細線片Ubとが交差してなす角度が一定であり、かつ、異なる導電性細線ML1〜7上の第1細線片Ua同士の距離が一定ではない。
【選択図】図13

Description

本発明は、外部近接物体を検出可能な検出装置に係り、特に静電容量の変化に基づいて外部近接物体を検出可能な検出装置及び表示装置に関する。
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又は一体化される、タッチ検出機能付き表示装置に用いられている。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。このようなタッチパネルを有する、タッチ検出機能付き表示装置は、キーボードやマウス、キーパッドのような入力装置を必要としないため、コンピュータのほか、携帯電話のような携帯情報端末などでも、使用が拡大する傾向にある。
タッチ検出装置の方式として、光学式、抵抗式、静電容量式などいくつかの方式が存在する。静電容量式のタッチ検出装置は、携帯端末などに用いて、比較的単純な構造をもち、かつ低消費電力が実現できる。例えば、特許文献1には、透光性電極パターンの不可視化対策がされたタッチパネルが記載されている。
さらに、外部近接物体を検出可能な検出装置では、薄型化、大画面化又は高精細化のため、検出電極の低抵抗化が求められている。検出電極は、透光性電極の材料としてITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電酸化物が用いられている。検出電極を低抵抗にするには、金属材料などの導電性材料を用いることが有効である。しかし、金属材料などの導電性材料を用いると、表示装置の画素と金属材料などの導伝性材料との干渉によりモアレが視認される可能性がある。
特開2010−197576号公報 特開2014−041589号公報
そこで、特許文献2には、検出電極が金属材料などの導電性材料の検出電極を用いても、モアレが視認される可能性を低減できる検出装置が記載されている。特許文献2に記載の検出装置では、モアレが視認される可能性を低減できるものの、可視光が入射すると複数の検出電極で回折又は散乱する光強度パターンが複数の散在する光の点に近くなり、光の点が視認される可能性がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、金属材料などの導電性材料の検出電極を用いつつ、複数の散在する光の点が視認される可能性を低減できる、外部近接物体を検出可能な検出装置及び表示装置を提供することにある。
第1の態様によれば、外部近接物体を検出可能な検出装置であって、基板と、前記基板の表面と平行な面に延在する、金属材料で第1端部と第2端部とを直線で結んだ第1細線片及び第2細線片をそれぞれ複数含み、少なくとも前記第1細線片の1つと前記第2細線片の1つが接続部で接続されて、複数の前記細線片同士が電気的に繋がる、導電性細線を複数備える検出電極とを有し、前記導電性細線に含まれる、第1方向に延びる前記第1細線片と、前記第1方向と異なる第2方向に延びる前記第2細線片とが交差してなす角度が一定であり、かつ、異なる前記導電性細線上の前記第1細線片同士の距離が一定ではない。
第2の態様によれば、表示装置は、基板と、前記基板の表面と平行な面に延在する、金属材料で第1端部と第2端部とを直線で結んだ第1細線片及び第2細線片をそれぞれ複数含み、少なくとも前記第1細線片の1つと前記第2細線片の1つが接続部で接続されて、複数の前記細線片同士が電気的に繋がる、導電性細線を複数備える検出電極とを有し、前記導電性細線に含まれる、第1方向に延びる前記第1細線片と、前記第1方向と異なる第2方向に延びる前記第2細線片とが交差してなす角度が一定であり、かつ、異なる前記導電性細線上の前記第1細線片同士の距離が一定ではない、外部近接物体を検出可能な検出装置と、前記基板の表面と平行な面に、複数の色領域で構成される画素が行列状に配置される表示領域とを備え、前記表示領域と前記検出電極とは基板の垂直な方向に重なり合う。
図1は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図2は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。 図3は、図2に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。 図4は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。 図5は、図4に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。 図6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。 図7は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図8は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。 図9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図10は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の画素配置を表す回路図である。 図11は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の駆動電極及び検出電極の一構成例を表す斜視図である。 図12は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を表すタイミング波形図である。 図13は、実施形態1に係る検出電極の配置を表す模式図である。 図14は、実施形態1の変形例1に係る細線片の第1端部と第2端部との相対的な位置関係を説明する模式図である。 図15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に対するモアレ評価を示した図である。 図16は、実施形態1の変形例2に係る細線片の第1端部と第2端部との相対的な位置関係を説明する模式図である。 図17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に対するモアレ評価を示した図である。 図18は、実施形態2に係る検出電極の配置を表す模式図である。 図19は、実施形態2の変形例1に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。 図20は、実施形態2の変形例2に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。 図21は、実施形態3に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。 図22は、実施形態3の変形例1に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。 図23は、実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図24は、実施形態4の変形例1に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図25は、実施形態4の変形例2に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。
以下、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。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一構成例を表すブロック図である。情報処理装置1は、タッチ検出機能付き表示装置10と、制御部11と、ゲートドライバ12と、ソースドライバ13と、駆動電極ドライバ14と、タッチ検出部40とを備えている。タッチ検出機能付き表示装置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装置20と静電容量型の検出装置30とを一体化した装置である。なお、タッチ検出機能付き表示装置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装置20の上に、静電容量型の検出装置30を装着した装置であってもよい。なお、液晶表示装置20は、例えば、有機EL表示装置であってもよい。
液晶表示装置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装置である。制御部11は、外部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(制御装置)である。
ゲートドライバ12は、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装置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。
ソースドライバ13は、制御部11から供給される制御信号Vsigに基づいて、タッチ検出機能付き表示装置10の、後述する各副画素SPixに画素信号Vpixを供給する回路である。
駆動電極ドライバ14は、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装置10の、後述する駆動電極COMLに駆動信号Vcomを供給する回路である。
タッチ検出部40は、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装置10の検出装置30から供給されたタッチ検出信号Vdetに基づいて、検出装置30に対するタッチ(後述する接触又は近接の状態)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などを求める回路である。このタッチ検出部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とを備えている。
タッチ検出信号増幅部42は、検出装置30から供給されるタッチ検出信号Vdetを増幅する。タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdet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。
(静電容量型タッチ検出の基本原理)
検出装置30は、静電容量型近接検出の基本原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Vdetを出力する。図1〜図6を参照して、実施形態1のタッチ検出機能付き表示装置10におけるタッチ検出の基本原理について説明する。図2は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触又は近接していない状態を表す説明図である。図3は、図2に示す指が接触又は近接していない状態の等価回路の例を示す説明図である。図4は、静電容量型タッチ検出方式の基本原理を説明するため、指が接触又は近接した状態を表す説明図である。図5は、図4に示す指が接触又は近接した状態の等価回路の例を示す説明図である。図6は、駆動信号及びタッチ検出信号の波形の一例を表す図である。
例えば、図2及び図4に示すように、容量素子C1、C1’は、誘電体Dを挟んで互いに対向配置された一対の電極、駆動電極E1及び検出電極E2を備えている。図3に示すように、容量素子C1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1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。
交流信号源Sから駆動電極E1(容量素子C1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、検出電極E2(容量素子C1の他端)側に接続された電圧検出器DETを介して、出力波形(タッチ検出信号Vdet)が現れる。なお、この交流矩形波Sgは、後述するタッチ駆動信号Vcomtに相当するものである。
指が接触(又は近接)していない状態(非接触状態)では、図2及び図3に示すように、容量素子C1に対する充放電に伴って、容量素子C1の容量値に応じた電流Iが流れる。図6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Iの変動を電圧の変動(実線の波形V)に変換する。
一方、指が接触(又は近接)した状態(接触状態)では、図4に示すように、指によって形成される静電容量C2が検出電極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C1の容量値よりも容量値の小さい容量素子C1’として作用する。そして、図5に示す等価回路でみると、容量素子C1’に電流Iが流れる。図6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Iの変動を電圧の変動(点線の波形V)に変換する。この場合、波形Vは、上述した波形Vと比べて振幅が小さくなる。これにより、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|は、指などの外部から近接する物体の影響に応じて変化することになる。なお、電圧検出器DETは、波形Vと波形Vとの電圧差分の絶対値|ΔV|を精度よく検出するため、回路内のスイッチングにより、交流矩形波Sgの周波数に合わせて、コンデンサの充放電をリセットする期間Resetを設けた動作とすることがより好ましい。
図1に示す検出装置30は、駆動電極ドライバ14から供給される駆動信号Vcom(後述するタッチ駆動信号Vcomt)に従って、1検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。
検出装置30は、複数の後述する検出電極TDLから、図3又は図5に示す電圧検出器DETを介して、検出ブロック毎にタッチ検出信号Vdetを出力し、タッチ検出部40のA/D変換部43に供給するようになっている。
A/D変換部43は、駆動信号Vcom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。
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Vcom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。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、検出装置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、指による差分の電圧のみ取り出す処理を行う。この指による差分の電圧は、上述した波形Vと波形Vとの差分の絶対値|ΔV|である。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。信号処理部44は、検出した指による差分の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、このしきい値電圧以上であれば、外部から近接する外部近接物体の接触状態と判断し、しきい値電圧未満であれば、外部近接物体の非接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出部40はタッチ検出が可能となる。
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出力Voutとして出力する。
(モジュール)
図7及び図8は、タッチ検出機能付き表示装置を実装したモジュールの一例を示す図である。図7に示すように、情報処理装置1は、モジュールへ実装するにあたり、ガラス基板のTFT基板21上に上述した駆動電極ドライバ14を形成してもよい。
図7に示すように、情報処理装置1は、タッチ検出機能付き表示装置10と、駆動電極ドライバ14と、COG(Chip On Glass)19Aとを有している。このタッチ検出機能付き表示装置10は、後述するTFT基板21の表面に対する垂直方向において、駆動電極COMLと、駆動電極COMLと立体交差するように形成された検出電極TDLとを模式的に示している。つまり、駆動電極COMLは、タッチ検出機能付き表示装置10の1辺に沿う方向に形成されており、検出電極TDLは、タッチ検出機能付き表示装置10の他辺に沿う方向に形成されている。検出電極TDLの出力は、タッチ検出機能付き表示装置10の前記他辺側に設けられ、フレキシブル基板などにより構成された端子部Tを介して、このモジュールの外部に実装されたタッチ検出部40と接続されている。駆動電極ドライバ14は、ガラス基板であるTFT基板21に形成されている。COG19Aは、TFT基板21に実装されたチップであり、図1に示した制御部11、ゲートドライバ12、ソースドライバ13など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。また、図8に示すように、情報処理装置1は、COG(Chip On Glass)に駆動電極ドライバ14を内蔵してもよい。
図8に示すように、情報処理装置1は、モジュールはCOG19Bを有している。図8に示すCOG19Bは、上述した表示動作に必要な各回路に加え、駆動電極ドライバ14をさらに内蔵したものである。情報処理装置1は、後述するように、表示動作の際に、1水平ラインずつ線順次走査を行う。つまり、情報処理装置1は、表示走査を、タッチ検出機能付き表示装置10の1辺に沿う方向と平行に行う。一方、情報処理装置1は、タッチ検出動作の際に、駆動電極COMLに駆動信号Vcomを順次印加することにより、1検出ラインずつ線順次走査が行われる。つまり、情報処理装置1は、タッチ検出走査を、タッチ検出機能付き表示装置10の他辺に沿う方向と平行に行う。
(タッチ検出機能付き表示装置)
次に、タッチ検出機能付き表示装置10の構成例を詳細に説明する。図9は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図10は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の画素配置を表す回路図である。タッチ検出機能付き表示装置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液晶層6とを備えている。
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。TFT基板21には、図10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9に示す各画素電極22に画素信号Vpixを供給する信号線SGL、各TFT素子Trを駆動する走査線GCL等の配線が形成されている。このように、信号線SGLは、TFT基板21の表面と平行な平面に延在し、画素に画像を表示するための画素信号Vpixを供給する。図10に示す液晶表示装置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を備えている。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。TFT素子Trのソース又はドレインの一方は信号線SGLに接続され、ゲートは走査線GCLに接続され、ソース又はドレインの他方は液晶素子LCの一端に接続されている。液晶素子LCは、例えば、一端がTFT素子Trのドレインに接続され、他端が駆動電極COMLに接続されている。
図10に示す副画素SPixは、走査線GCLにより、液晶表示装置20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。走査線GCLは、ゲートドライバ12と接続され、ゲートドライバ12より走査信号Vscanが供給される。また、副画素SPixは、信号線SGLにより、液晶表示装置20の同じ列に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。信号線SGLは、ソースドライバ13と接続され、ソースドライバ13より画素信号Vpixが供給される。さらに、副画素SPixは、駆動電極COMLにより、液晶表示装置20の同じ行に属する他の副画素SPixと互いに接続されている。駆動電極COMLは、駆動電極ドライバ14と接続され、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1本の駆動電極COMLを共有するようになっている。実施形態1の駆動電極COMLの延びる方向は、走査線GCLの延びる方向と平行である。実施形態1の駆動電極COMLの延びる方向は、限定されず、例えば、駆動電極COMLの延びる方向は、信号線SGLの延びる方向と平行な方向であってもよい。
図1に示すゲートドライバ12は、走査信号Vscanを、図10に示す走査線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、液晶表示装置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。図1に示すソースドライバ13は、画素信号Vpixを、図10に示す信号線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。図1に示す駆動電極ドライバ14は、駆動信号Vcomを印加し、図7及び図8に示す、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。
上述したように、液晶表示装置20は、ゲートドライバ12が走査線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、液晶表示装置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。
実施形態1に係る駆動電極COMLは、液晶表示装置20の駆動電極として機能するとともに、検出装置30の駆動電極としても機能する。図11は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の駆動電極及び検出電極の一構成例を表す斜視図である。図11に示す駆動電極COMLは、図9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、画素電極22に対向している。検出装置30は、画素基板2に設けられた駆動電極COMLと、対向基板3に設けられた検出電極TDLにより構成されている。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ストライプ状の電極パターンから構成されている。そして、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。検出電極TDLの各電極パターンは、タッチ検出部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。駆動電極COMLと検出電極TDLにより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ている。なお、検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、ストライプ状に複数に分割される形状に限られない。例えば、検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)は、櫛歯形状であってもよい。あるいは検出電極TDL又は駆動電極COML(駆動電極ブロック)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。検出電極TDL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と立体交差又は対向していればよい。このため、検出電極TDLは、対向基板3に設けられず、別の基板に設けるようにしてもよい。
この構成により、検出装置30においてタッチ検出動作を行う際、駆動電極ドライバ14が、駆動電極ブロック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1検出ブロックが順次選択される。そして、検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。このように検出装置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。つまり、駆動電極ブロックは、上述したタッチ検出の基本原理における駆動電極E1に対応し、検出電極TDLは、検出電極E2に対応するものであり、検出装置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。図11に示すように、互いに交差した電極パターンは、静電容量式タッチセンサを行列状に構成している。よって、検出装置30のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触又は近接が生じた位置の検出も可能となっている。
液晶層6は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、FFS(フリンジフィールドスイッチング)又は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装置が用いられる。なお、図9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。
対向基板3は、ガラス基板31と、このガラス基板31の一方の面に形成されたカラーフィルタ32とを含む。ガラス基板31の他方の面には、検出装置30の検出電極である検出電極TDLが形成され、さらに、この検出電極TDLの上には、偏光板35が配設されている。
図9に示すカラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、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、上述した図10に示す各副画素SPixにR、G、Bの3色の色領域32R、32G、32B(図10参照)が対応付けられ、色領域32R、32G、32Bを1組として画素Pixを構成している。画素Pixは、走査線GCLに平行な方向及び信号線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。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。
続いて、実施形態1のタッチ検出機能付き表示装置10の動作及び作用について説明する。
駆動電極COMLは、液晶表示装置20の共通駆動電極として機能するとともに、検出装置30の駆動電極としても機能するため、駆動信号Vcomが互いに影響を及ぼす可能性がある。このため、駆動電極COMLは、表示動作を行う表示期間Bと、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aとに分けて駆動信号Vcomが印加される。駆動電極ドライバ14は、表示動作を行う表示期間Bにおいては表示駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。そして、駆動電極ドライバ14は、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aにおいてはタッチ駆動信号として駆動信号Vcomを印加する。以下の説明では、表示駆動信号としての駆動信号Vcomを、表示駆動信号Vcomdとして記載し、タッチ駆動信号としての駆動信号Vcomを、タッチ駆動信号Vcomtとして記載する。
制御部11は、外部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、及びタッチ検出部40に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。ゲートドライバ12は、表示期間Bにおいて、液晶表示装置20に走査信号Vscanを供給し、表示駆動の対象となる1水平ラインを順次選択する。ソースドライバ13は、表示期間Bにおいて、ゲートドライバ12により選択された1水平ラインを構成する各画素Pixに、画素信号Vpixを供給する。
表示期間Bでは、駆動電極ドライバ14が1水平ラインに係る駆動電極ブロックに表示駆動信号Vcomdを印加し、タッチ検出期間Aでは、駆動電極ドライバ14がタッチ検出動作に係る駆動電極ブロックに対してタッチ駆動信号Vcomtを順次印加し、1検出ブロックを順次選択する。タッチ検出機能付き表示装置10は、表示期間Bにおいて、ゲートドライバ12、ソースドライバ13、及び駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいて表示動作を行う。タッチ検出機能付き表示装置10は、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14により供給された信号に基づいてタッチ検出動作を行い、検出電極TDLからタッチ検出信号Vdetを出力する。タッチ検出信号増幅部42は、タッチ検出信号Vdetを増幅して出力する。A/D変換部43は、タッチ駆動信号Vcomt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デジタル信号に変換する。信号処理部44は、A/D変換部43の出力信号に基づいて、検出装置30に対するタッチの有無を検出する。座標抽出部45は、信号処理部44においてタッチ検出がなされたときに、そのタッチパネル座標を求める。
次に、タッチ検出機能付き表示装置10の詳細動作を説明する。図12は、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置の一動作例を表すタイミング波形図である。図12に示すように、液晶表示装置20は、ゲートドライバ12から供給される走査信号Vscanに従って、走査線GCLのうちの、隣接する(n−1)行目、n行目、(n+1)行目の走査線GCLの1水平ラインずつ順次走査して表示を行う。同様に、駆動電極ドライバ14は、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装置10の、駆動電極COMLのうちの、隣接する(m−1)列目、m列目、(m+1)列目に供給する。
このように、タッチ検出機能付き表示装置10では、1表示水平期間(1H)毎に、タッチ検出動作(タッチ検出期間A)と表示動作(表示期間B)を時分割的に行う。タッチ検出動作では、1表示水平期間1H毎に、異なる駆動電極COMLを選択して駆動信号Vcomを印加することにより、タッチ検出の走査を行う。以下に、その動作を詳細に説明する。
まず、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n−1)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、1表示水平期間1Hが開始する。
次に、タッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、(m−1)列目の駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを印加し、駆動信号Vcom(m−1)が低レベルから高レベルに変化する。この駆動信号Vcom(m−1)は、静電容量を介して検出電極TDLに伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化する。次に、駆動信号Vcom(m−1)が高レベルから低レベルに変化すると、タッチ検出信号Vdetは同様に変化する。このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号Vdetの波形は、上述したタッチ検出の基本原理における、タッチ検出信号Vdetに対応するものである。A/D変換部43は、このタッチ検出期間Aにおけるタッチ検出信号VdetをA/D変換することによりタッチ検出を行う。これにより、タッチ検出機能付き表示装置10では、1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、信号線SGLに対して画素信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。なお、図12に示したように、この画素信号Vpixの変化が、寄生容量を介して検出電極TDLに伝わり、タッチ検出信号Vdetが変化し得るが、表示期間BではA/D変換部43がA/D変換を行わないようにすることにより、この画素信号Vpixの変化のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。ソースドライバ13による画素信号Vpixの供給が終了したのち、ゲートドライバ12が、(n−1)行目の走査線GCLの走査信号Vscan(n−1)を高レベルから低レベルに変化させ、1表示水平期間が終了する。
次に、ゲートドライバ12は、先ほどとは異なるn行目の走査線GCLに対して走査信号Vscanを印加し、走査信号Vscan(n)が低レベルから高レベルに変化する。これにより、次の1表示水平期間が開始する。
次のタッチ検出期間Aにおいて、駆動電極ドライバ14が、先ほどとは異なるm列目の駆動電極COMLに対して駆動信号Vcomを印加する。そして、タッチ検出信号Vdetの変化を、A/D変換部43がA/D変換することにより、この1検出ラインのタッチ検出が行われる。
次に、表示期間Bにおいて、ソースドライバ13が、信号線SGLに対して画素信号Vpixを印加し、1水平ラインに対する表示を行う。また、駆動電極ドライバ14が表示駆動信号Vcomdを駆動電極COMLに共通電位として印加している。ここで、表示駆動信号Vcomdの電位は、例えば、タッチ検出期間Aにおけるタッチ駆動信号Vcomtの低レベルの電位となっている。なお、実施形態1のタッチ検出機能付き表示装置10はドット反転駆動を行うため、ソースドライバ13が印加する画素信号Vpixは、前の1表示水平期間のものと比べて、その極性が反転している。この表示期間Bが終了した後、この1表示水平期間1Hが終了する。
これ以降、上述した動作を繰り返すことにより、タッチ検出機能付き表示装置10は、表示面全面にわたる走査により表示動作を行うとともに、タッチ検出面全面にわたる走査によりタッチ検出動作を行う。
タッチ検出機能付き表示装置10では、1表示水平期間(1H)において、タッチ検出動作はタッチ検出期間Aに行い、表示動作は表示期間Bに行うようにしている。このように、タッチ検出動作と表示動作とを別々の期間に行うようにしたので、同じ1表示水平期間において表示動作とタッチ検出動作の両方を行うことができるとともに、表示動作のタッチ検出に対する影響を抑えることができる。
(検出電極)
図13は、実施形態1に係る検出電極TDLの配置を表す模式図である。図13に示すように、実施形態1に係る検出電極TDLは、対向基板3と平行な平面上に、全体を俯瞰してみれば方向Daに延在する複数の導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7を含む。各導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7は、接続部TDC1、TDC2、TDC3、TDC4、TDC5で折り返すジグザグ線又は波線である。このように、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、接続部TDC1、TDC2、TDC3、TDC4、TDC5のそれぞれが屈曲部となっている。
導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7は、同じ材料で形成される。導電性細線ML1、ML2及びML3は、導電性細線ML1の端部ML1e、導電性細線ML2の端部ML2e及び導電性細線ML3の端部ML3eで第1導通部TDB1を介して接続され導通している。導電性細線ML1、ML2及びML3は、第1導通部TDB1で接続する部分を除いて互いに交差する部分を有さないように延在し、検出領域TDAに属する。また、導電性細線ML5、ML6及びML7は、導電性細線ML5の端部ML5e、導電性細線ML6の端部ML6e及び導電性細線ML7の端部ML7eで第1導通部TDB1を介して接続され導通している。導電性細線ML5、ML6及びML7は、第1導通部TDB1で接続する部分を除いて互いに交差する部分を有さないように延在し、検出領域TDAに属する。
複数の検出領域TDAは、互いに一定の間隔を有して延在している。複数の検出領域TDAは、第1導通部TDB1同士が第2導通部TDB2を介して接続され導通している。第2導通部TDB2は、検出配線TDGを介して図1に示すタッチ検出部40に接続される。また、第1導通部TDB1及び第2導通部TDB2は、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7と同じ材料で形成される。上記の構成により、導電性細線数を減らせると同時に、一定の範囲に対して複数の導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7で検出を行うため、検出を行う際の抵抗を低くすることができる。なお、検出領域TDAは、4本以上の導電性細線を含んでもよいし、1本又は2本の導電性細線を含んでもよい。
図13に示すように、複数の検出領域TDAは、互いに一定の間隔を有して配置されている。検出電極TDLの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7が配置される領域と、検出電極TDLの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7がない領域とでは、遮光性に差があるので、検出電極TDLが視認されやすくなる可能性がある。このため、対向基板3には、検出配線TDGに接続されていないダミー電極として、導電性細線ML4が隣り合う検出領域TDAの間に配置されている。ダミー電極の導電性細線ML4は、検出電極TDLの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7と同じ材料で形成される。ダミー電極の導電性細線ML4は、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7と同程度の遮光性を有していれば、異なる材料であってもよい。
上述したように、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(方向Da)に延び、全体的にはストライプ状の電極パターンとみることができる。駆動電極COMLの電極パターンの延在方向には、図13に示す検出電極TDLが複数並んでいるので、隣り合う検出電極TDL間も導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7がない領域になる可能性がある。このため、隣り合う検出電極TDL間にも、ダミー電極の導電性細線ML4と同じ導電性細線を配置してもよい。
導電性細線ML1は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML1は、端部ML1eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。細線片Uaは第1方向Faに延びており、Ubは、第2方向Fbに延びている。細線片Ua及びUbが延びる方向は、互いに異なる方向である。細線片Uaは、導電性材料のパターンであり、第1端部Ua1と第2端部Ua2を含む。細線片Ubは、導電性材料のパターンであり、第1端部Ub1と第2端部Ub2を含む。
細線片Uaと細線片Ubとは、細線片Uaの第2端部Ua2と細線片Ubの第1端部Ub1とが接続され導通している。導電性細線ML1が端部ML1eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。当該接続される部分は、接続部TDC1である。また、細線片Ubと細線片Uaとは、細線片Ubの第2端部Ub2と細線片Uaの第1端部Ua1とが接続され導通している。当該接続される部分は、接続部TDC2である。
細線片Ua同士は平行に延びており、細線片Ub同士も平行に延びているため、細線片Ua及び細線片Ubがなす角度θ1と、細線片Ub及び細線片Uaがなす角度θ2とは同じになる。ダミー電極の導電性細線ML4は、分割部TDDSにおいて、細線片Uaの延長線と細線片Ubの延長線とが仮想点TDC6でなす角度は、同じく角度θ1である。同様に、細線片Ubの延長線と細線片Uaの延長線とが仮想点TDC7でなす角度は、同じく角度θ2である。
導電性細線ML2は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML2は、端部ML2eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。導電性細線ML2は、2つの端部ML2eと導電性細線ML1の2つの端部ML1eとを重ねたとき、導電性細線ML1と重ならない部分を含む。このため、導電性細線ML2は、導電性細線ML1と異なる形状である。
導電性細線ML3は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML3は、端部ML3eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。導電性細線ML3は、2つの端部ML3eと導電性細線ML1の2つの端部ML1eとを重ねたとき、導電性細線ML1と重ならない部分を含む。導電性細線ML3は、2つの端部ML3eと導電性細線ML2の2つの端部ML2eとを重ねたとき、導電性細線ML2と重ならない部分を含む。このため、導電性細線ML3は、導電性細線ML1及び導電性細線ML2と異なる形状である。
導電性細線ML1、ML2及びML3は、それぞれの細線片Ua及び細線片Ubのなす角度θ1が同じである。また、導電性細線ML1、ML2及びML3は、端部ML1e、ML2e、ML3eに接続する各細線片Uaの長さが異なるが、細線片Ubに挟まれて接続する細線片Uaの長さは同じである。導電性細線ML1、ML2及びML3は、第1導通部TDB1に直接接続する各細線片Ubの長さが異なるが、細線片Uaに挟まれて接続する細線片Ubの長さは同じである。これにより、導電性細線ML1、ML2及びML3は、それぞれが有する接続部TDC1の方向Daの位置を比較すると異なっている。例えば、接続部TDC1の方向Daの位置の差は、1μm以上15μm以下である。導電性細線ML1、ML2及びML3は、同様にそれぞれが有する接続部TDC2、TDC3、TDC4、TDC5の方向Daの位置を比較すると異なっている。
導電性細線ML1、ML2及びML3は、端部ML1e、ML2e、ML3eに接続する各細線片Uaの長さを同じとし、細線片Ubに挟まれて接続する細線片Uaの長さの1以上を異ならせてもよい。これにより、導電性細線ML1、ML2及びML3は、それぞれが有する接続部TDC1同士、TDC2同士、TDC3同士、TDC4同士、TDC5同士の方向Daの位置を比較すると、異ならせることができる。
図13に示すように、導電性細線ML1の1つの細線片Uaと導電性細線ML2の1つの細線片Uaとの距離Wa11は、導電性細線ML1の1つの細線片Ubと導電性細線ML2の1つの細線片Ubとの距離Wb21と異なる。また、距離Wb21は、導電性細線ML1の1つの細線片Uaと導電性細線ML2の1つの細線片Uaとの距離Wa31と異なる。また、距離Wa31は、導電性細線ML1の1つの細線片Ubと導電性細線ML2の1つの細線片Ubとの距離Wb41と異なる。隣接する導電性細線ML1、ML2間の距離は、方向Daでみて、距離Wa11、距離Wb21、距離Wa31、距離Wb41のように、一定ではない。
同様に、導電性細線ML2の1つの細線片Uaと導電性細線ML3の1つの細線片Uaとの距離Wa12は、導電性細線ML2の1つの細線片Ubと導電性細線ML3の1つの細線片Ubとの距離Wb22と異なる。また、距離Wb22は、導電性細線ML2の1つの細線片Uaと導電性細線ML2の1つの細線片Uaとの距離Wa32と異なる。また、距離Wa32は、導電性細線ML2の1つの細線片Ubと導電性細線ML3の1つの細線片Ubとの距離Wb42と異なる。隣接する導電性細線ML2、ML3間の距離は、方向Daでみて、距離Wa12、距離Wb22、距離Wa32、距離Wb42のように、一定ではない。
上述したように、導電性細線ML4は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。また、ダミー電極の導電性細線ML4は、細線片Uaと細線片Ubとの間及び細線片Ubと細線片Uaとの間に、導電性の金属材料がないスリットである分割部TDDSを有する。分割部TDDSは、細線片Uaと細線片Ubとの電気的な導通及び細線片Ubと細線片Uaとの電気的な導通を妨げ、検出電極TDLとの容量差を生じさせる。このため、タッチ検出の際、指が導電性細線ML3又は導電性細線ML5と、ダミー電極の導電性細線ML4との両方に近接した場合でも、ダミー電極TDDが、図6で示した絶対値|ΔV|に与える影響を小さくすることができる。このように、ダミー電極の導電性細線ML4は、分割部TDDSを含むことにより、検出電極TDLに対して静電容量の差が生じるため、タッチ検出の精度への影響を小さくできる。
導電性細線ML4は、端部ML4eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に並べられている。細線片Uaは第1方向Faに延びており、Ubは、第2方向Fbに延びている。これより、検出電極TDLが配置される領域と、検出電極TDLが配置されない領域との遮光性の差が小さくなるため、検出電極TDLが視認される可能性を低減できる。
図13に示すように、導電性細線ML3の1つの細線片Uaと導電性細線ML4の1つの細線片Uaとの距離Wa13は、導電性細線ML3の1つの細線片Ubと導電性細線ML4の1つの細線片Ubとの距離Wb23と異なる。また、距離Wb23は、導電性細線ML3の1つの細線片Uaと導電性細線ML4の1つの細線片Uaとの距離Wa33と異なる。また、距離Wa33は、導電性細線ML3の1つの細線片Ubと導電性細線ML4の1つの細線片Ubとの距離Wb43と異なる。隣接する導電性細線ML3、ML4間の距離は、方向Daでみて、距離Wa13、距離Wb23、距離Wa33、距離Wb43のように、一定ではない。そして、隣接する導電性細線ML3、ML4間の距離は、方向Daでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
導電性細線ML5は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML5は、端部ML5eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。導電性細線ML5は、2つの端部ML5eと導電性細線ML1の2つの端部ML1eとを重ねたとき、導電性細線ML1と重ならない部分を含む。このため、導電性細線ML5は、導電性細線ML1と異なる形状である。例えば、導電性細線ML5は、方向Daに並ぶ細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubのそれぞれの各長さが、導電性細線ML1における方向Daに並ぶ対応する細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubのそれぞれの各長さと異なる部分がある。
導電性細線ML6は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML6は、端部ML6eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。導電性細線ML6は、2つの端部ML6eと導電性細線ML5の2つの端部ML5eとを重ねたとき、導電性細線ML5と重ならない部分を含む。このため、導電性細線ML6は、導電性細線ML5と異なる形状である。
導電性細線ML7は、細線片Ua及び細線片Ubを含む。導電性細線ML7は、端部ML7eから方向Daに向かって細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ub、細線片Ua、細線片Ubの順に接続されている。導電性細線ML7は、2つの端部ML7eと導電性細線ML6の2つの端部ML6eとを重ねたとき、導電性細線ML6と重ならない部分を含む。導電性細線ML7は、2つの端部ML7eと導電性細線ML5の2つの端部ML5eとを重ねたとき、導電性細線ML5と重ならない部分を含む。このため、導電性細線ML7は、導電性細線ML5及び導電性細線ML6と異なる形状である。
導電性細線ML5、ML6及びML7は、それぞれの細線片Ua及び細線片Ubのなす角度θ1が同じである。また、導電性細線ML5、ML6及びML7は、端部ML5e、ML6e、ML7eに接続する各細線片Uaの長さが異なるが、細線片Ubに挟まれて接続する細線片Uaの長さも異なる。導電性細線ML5、ML6及びML7は、第1細線片Uaの第1端部Ua1と第1細線片Uaの第2端部Ua2とを直線で結んだ長さがランダムに異なる。また、導電性細線ML5、ML6及びML7は、第2細線片Ubの第1端部Ub1と第2細線片Ubの第2端部Ub2とを直線で結んだ長さがランダムに異なる。これにより、導電性細線ML5、ML6及びML7は、それぞれが有する接続部TDC1の方向Daの位置を比較すると異なっている。例えば、接続部TDC1の方向Daの位置の差は、1μm以上15μm以下である。導電性細線ML5、ML6及びML7は、同様にそれぞれが有する接続部TDC2同士、TDC3同士、TDC4同士、TDC5同士の方向Daの位置を比較すると異なっている。
導電性細線ML5、ML6及びML7は、導電性細線ML1、ML2及びML3と同様に、端部ML1e、ML2e、ML3eに接続する各細線片Uaの長さが異なるが、細線片Ubに挟まれて接続する細線片Uaの長さは同じとしてもよい。
図13に示すように、導電性細線ML4の1つの細線片Uaと導電性細線ML5の1つの細線片Uaとの距離Wa14は、導電性細線ML4の1つの細線片Ubと導電性細線ML5の1つの細線片Ubとの距離Wb24と異なる。また、距離Wb24は、導電性細線ML4の1つの細線片Uaと導電性細線ML5の1つの細線片Uaとの距離Wa34と異なる。また、距離Wa34は、導電性細線ML4の1つの細線片Ubと導電性細線ML5の1つの細線片Ubとの距離Wb44と異なる。隣接する導電性細線ML4、ML5間の距離は、方向Daでみて、距離Wa14、距離Wb24、距離Wa34、距離Wb44のように、一定ではない。そして、隣接する導電性細線ML4、ML5間の距離は、方向Daでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
同様に、導電性細線ML5の1つの細線片Uaと導電性細線ML6の1つの細線片Uaとの距離Wa15は、導電性細線ML5の1つの細線片Ubと導電性細線ML6の1つの細線片Ubとの距離Wb25と異なる。また、距離Wb25は、導電性細線ML5の1つの細線片Uaと導電性細線ML6の1つの細線片Uaとの距離Wa35と異なる。また、距離Wa35は、導電性細線ML5の1つの細線片Ubと導電性細線ML6の1つの細線片Ubとの距離Wb45と異なる。隣接する導電性細線ML5、ML6間の距離は、方向Daでみて、距離Wa15、距離Wb25、距離Wa35、距離Wb45のように、一定ではない。そして、隣接する導電性細線ML5、ML6間の距離は、方向Daでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
同様に、導電性細線ML6の1つの細線片Uaと導電性細線ML7の1つの細線片Uaとの距離Wa16は、導電性細線ML6の1つの細線片Ubと導電性細線ML7の1つの細線片Ubとの距離Wb26と異なる。また、距離Wb26は、導電性細線ML6の1つの細線片Uaと導電性細線ML7の1つの細線片Uaとの距離Wa36と異なる。また、距離Wa36は、導電性細線ML6の1つの細線片Ubと導電性細線ML7の1つの細線片Ubとの距離Wb46と異なる。隣接する導電性細線ML6、ML7間の距離は、方向Daでみて、距離Wa16、距離Wb26、距離Wa36、距離Wb46のように、一定ではない。そして、隣接する導電性細線ML6、ML7間の距離は、方向Daでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
また、細線片Ua及び細線片Ubの幅は、3μm以上かつ10μm以下の範囲にあることが好ましい。細線片Ua及び細線片Ubの幅は、10μm以下であると、表示領域Adのうちブラックマトリックス又は走査線GCL及び信号線SGLで光の透過を抑制されない開口部を覆う面積が小さくなり、開口率を損なう可能性が低くなるためである。また、細線片Ua及び細線片Ubの幅は、3μm以上であると、形状が安定し、断線する可能性が低くなるためである。細線片Ua及び細線片Ubの幅が3μm未満である場合、断線への対策のため、隣り合う導電性細線の同士が接続され導通してもよい。
検出電極TDLの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、導電性の金属材料であって、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、これらの合金の金属材料で形成される。又は、検出電極TDLの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、これらの酸化物(金属酸化物)で形成され、導電性を有している。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、上述した金属材料と、上述した金属酸化物とを1以上積層した積層体でパターニングされていてもよい。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、上述した金属材料又は金属酸化物と、透光性電極の材料としてITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電酸化物とを1以上積層した積層体でパターニングされていてもよい。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7は、透光性電極の材料としてITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7の材料は、同じ膜厚での透過率がITO(Indium Tin Oxide)の透過率よりも低い。例えば、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7の材料は、透過率が10%以下であってもよい。
画素Pixは、上記のように、走査線GCLに平行な方向及び信号線SGLに平行な方向に沿って行列状に配置されている。走査線GCL及び信号線SGLがブラックマトリックスで覆われている場合は、ブラックマトリックスが光の透過を抑制する。走査線GCL及び信号線SGLがブラックマトリックスで覆われていない場合は、走査線GCL及び信号線SGLが光の透過を抑制する。実施形態1において走査線GCLに平行な方向に沿った複数の直線状の模様であって、周期性を有する模様が、表示領域Ad上に現れやすくなる。また、信号線SGLに平行な方向に沿った複数の直線によって、周期性を有する模様が、表示領域Ad上に現れやすくなる。このため、表示領域Adの表面に対して垂直な方向に、検出電極TDLを重ねた場合、表示領域Ad上に現れる模様と検出電極TDLが干渉し明暗模様を形成することで、モアレが視認される可能性がある。
実施形態1において、隣り合う導電性細線ML1及び導電性細線ML2の形状が異なり、隣り合う導電性細線ML3及び導電性細線ML4の形状が異なる。このように、導電性細線ML1から導電性細線ML7のうち隣り合う導電性細線の形状が異なるため、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7と上記の表示領域Ad上に現れる模様とがなす角度は、場所によって異なる。したがって、実施形態1においては、上記の明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性が低減する。
実施形態1において、導電性細線ML1、導電性細線ML2及び導電性細線ML3とを第1導通部TDB1を介して組み合わせた形状と、導電性細線ML5、導電性細線ML6及び導電性細線ML7とを第1導通部TDB1を介して組み合わせた形状とが異なる形状である。このため、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7と上記の表示領域Ad上に現れる模様とがなす角度は、場所によって異なる。したがって、実施形態1に係る検出装置は、上記の明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性を低減できる。
特許文献1に記載の技術では、可視光が入射すると複数の検出電極で回折又は散乱する光強度パターンが複数の散在する光の点に近くなる。視認者が検出装置自体を傾けることで、散在する複数の光強度パターンの光の点の位置又は数を変えることができるが、複数の光強度パターンの光の点の視認を低減させることが難しい。特許文献1に記載の技術では、隣り合う細線片a及び細線片bのなす角度がランダムである。このため、視認者が検出装置自体を傾けることで、新たな回折又は散乱が生じやすく、散在する複数の光強度パターンの光の点が発現しやすいと考えられる。
これに対して、実施形態1の導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7のうち1つの導電性細線の全体で、隣り合う細線片a及び細線片bのなす角度θ1及び角度θ2が一定である。このため、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7に、可視光が入射すると、それぞれの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7で回折又は散乱する光強度パターンが拡散しずらくなる。このため、それぞれの導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7で回折又は散乱する光強度パターンが4方向に集まりやすく、一定の指向性が発現しやすい。そして、視認者が実施形態1に係る検出装置自体を傾けることで、光強度パターンが発現しやすい角度を回避しやすくなる。その結果、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7で回折又は散乱する光強度パターンは、視認しにくくなる。
以上説明したように、実施形態1に係る検出装置は、外部近接物体を検出可能であって、対向基板3と、検出電極TDLとを含む。検出電極TDLは、複数の導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7を含む。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7は、金属材料で第1端部Ua1と第2端部Ua2とを直線で結んだ第1の細線片Uaと、金属材料で第1端部Ub1と第2端部Ub2とを直線で結んだ第2の細線片Ubとをそれぞれ複数含む。導電性細線ML1、ML2、ML3、ML5、ML6、ML7は、第1の細線片Uaの1つと第2の細線片Ubの1つが接続部で接続されて連続して繋がり、対向基板3の表面と平行な面に延在する。そして、1つの第1の細線片Uaの延びる第1方向Faと、第1方向Faと異なる方向であって1つの第2の細線片Ubの延びる第2方向Fbが交差してなす角度θ1又は角度θ2が1つの導電性細線の全体で一定である。また、異なる導電性細線上にあって、隣り合う第1の細線片Ua同士の距離が距離が一定ではない。これにより、隣り合う複数本の導電性細線同士のうち、少なくとも隣接するいずれか2本間の距離が、他の隣接するいずれかの2本間の距離と異なる。
これにより、明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性を低減できる。また、検出電極TDLで回折又は散乱する光強度パターンが視認されにくい。
さらには、上述のような構成に加えて、検出電極TDLに含まれる複数の前記導電性細線に含まれる角度θ1又は角度θ2の全てが一定であることが好ましい。このような構成によれば、モアレの視認を抑制できると共に、検出電極TDLにより回折又は散乱する光強度パターンによるギラツキが視認されることを抑制できる。
また、隣り合う第1の細線片Ua同士の距離が所定方向(方向Da)の位置によってランダムに異なるようにすると、明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性を低減できる。
以上説明したように、タッチ検出機能付き表示装置10は、表示領域Adに設けられた複数の画素電極22と、画素電極22と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極COMLと、を備える。制御部11は、表示動作を行う表示期間Bにおいて、映像信号Vdispに基づいて、複数の画素電極22と駆動電極COMLとの間に表示用駆動電圧を印加する。制御部11は、タッチ検出動作を行うタッチ検出期間Aにおいて、複数の駆動電極COMLのうち駆動信号を供給する駆動電極COMLを選択して走査し、検出電極TDLの静電容量の変化で、タッチ検出部40が外部近接物体を検出可能とする。
(実施形態1の変形例1)
図14は、実施形態1の変形例1に係る細線片の第1端部と第2端部との相対的な位置関係を説明する模式図である。実施形態1の変形例1において、細線片Ua及び細線片Ubの延びる方向が画素Pixの配列によって規定される、図13に示した検出電極TDLである。具体的には、細線片Ua及び細線片Ubの延びる方向は、図14に示す画素配列方向Dyに対してなす角度で規定される。また、検出電極TDLが延在する方向Daは、図14に示す画素配列方向Dyと平行である。
図14に示す画素配列方向Dyと画素直交方向Dxについて説明する。上述したように、表示領域Adは、各副画素SPixに色領域32R、32G、32Bが対応付けられ、色領域32R、32G、32Bを1組とした画素Pixを複数含む。複数の画素Pixは、走査線GCLに平行な方向及び信号線SGLに平行な方向に沿って行列状に配置される。また、画素Pixは、色領域32R、32G、32Bがそれぞれ走査線GCLを挟んで隣り合うように配置する。
画素配列方向Dyは、人間の視感度が最も高い色領域が並ぶ方向である。画素直交方向Dxは、対向基板3の表面と平行な平面上において画素配列方向Dyに対して直交する方向である。R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のなかでは、人間の視感度が最も高い色はG(緑)である。図14で、色領域32Gが並ぶのは信号線SGLと平行な方向であるため、実施形態1の変形例1において画素配列方向Dyは信号線SGLと平行な方向となる。
例として、細線片Ubの第1端部Ub1と第2端部Ub2との相対的な位置関係の説明のため、図14において、走査線GCLと信号線SGLの交差部のうちで任意の点を原点P00とし、原点P00の座標を(0,0)とするxy座標を定義する。画素直交方向Dxと平行な方向にx軸を設定し、画素配列方向Dyと平行な方向にy軸を設定する。x方向の画素Pix1つ分の最大長さをx方向の単位長さとし、y方向の画素Pix1つ分の最大長さをy方向の単位長さとする。x方向の画素Pix1つ分の最大長さは、第1単位長さLx1であり、y方向の画素Pix1つ分の最大長さは、第2単位長さLy1である。例えば、実施形態1の変形例1に係る第1単位長さLx1と第2単位長さLy1の比は、1:1である。
例えば、原点P00からx方向に第1単位長さLx1進み、さらにy方向に第2単位長さLy1進んだ点の座標は(1,1)となる。このxy座標において、点P01は、座標が(0,1)の点である。点P15は、座標が(1,5)の点である。点P14は、座標が(1,4)の点である。点P13は、座標が(1,3)の点である。点P12は、座標が(1,2)の点である。点P35は、座標が(3,5)の点である。点P23は、座標が(2,3)の点である。点P34は、座標が(3,4)の点である。点P45は、座標が(4,5)の点である。点P56は、座標が(5,6)の点である。点P11は、座標が(1,1)の点である。点P65は、座標が(6,5)の点である。点P54は、座標が(5,4)の点である。点P43は、座標が(4,3)の点である。点P32は、座標が(3,2)の点である。点P53は、座標が(5,3)の点である。点P21は、座標が(2,1)の点である。点P31は、座標が(3,1)の点である。点P41は、座標が(4,1)の点である。点P51は、座標が(5,1)の点である。点P10は、座標が(1,0)の点である。
(画素配列方向Dyに対する角度に関する評価例)
ここで、細線片Ubの第1端部Ub1を点P00の位置としたときの、第2端部Ub2
が位置する方向を変化させて、モアレの視認について評価を行った。以下、評価結果は、図15に示す評価例1から21として説明する。
[評価]
モアレ評価は、評価例1から評価例21に対応するタッチ検出機能付き表示装置10の表示画像を、人間の目で見た場合のモアレの見え方を4段階に評価している。具体的には、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置1の表面と人間の目との距離が30cm未満でもモアレが視認できない場合を二重丸(◎)としている。また、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が30cm以上であればモアレが視認できない場合を丸(○)としている。また、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が60cm以上であればモアレが視認できない場合を三角(△)としている。そして、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が60cm以上であってもモアレが視認できる場合をバツ(×)としている。
評価例6から10及び評価例12から16において、細線片Ubの第2端部Ub2が第1端部Ub1から目標位置に向かう方向にある。この目標位置は第1端部Ub1に対して、画素直交方向Dxにおいて第1単位長さLx1の整数倍で2以上の倍数で離れ、画素配列方向Dyにおいて第2単位長さLy1の整数倍で2以上の倍数で離れている。評価例6から10及び評価例12から16は、第1単位長さLx1の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy1の整数倍の倍数の値とは異なる、という第1条件を満たしている。そして、評価例6から10及び評価例12から16においては、細線片Ubの延びる方向が、画素配列方向Dyに対して27度より大きくかつ45度未満にある角度又は45度より大きくかつ63度未満にある角度をなす、という条件を満たしている。そして、第1条件を満たす、実施形態1の変形例1に係る導電性細線は、図15に示すように評価例6から10及び評価例12から16の、モアレ評価が◎、○及び△であり、モアレの視認が抑制されている。
また、評価例6、評価例8から10、評価例12から14及び評価例16においては、第1単位長さLx1の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy1の整数倍の倍数の値は3以上である、という第2条件を満たしている。そして、第2条件を満たす評価例6、評価例8から10、評価例12から14及び評価例16は、モアレ評価が◎又は○であり、さらにモアレの視認が抑制されている。
評価例8から10及び評価例12から14において、第1単位長さLx1の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy1の整数倍の倍数の値との差は1である、という第3条件を満たしている。そして、評価例8から10及び評価例12から14の場合には、モアレ評価が◎であり、さらにモアレの視認が抑制されている。
画素Pixは、上記のように、走査線GCLに平行な方向及び信号線SGLに平行な方向に沿って行列状に配置されている。走査線GCL及び信号線SGLがブラックマトリックスで覆われている場合は、ブラックマトリックスが光の透過を抑制する。走査線GCL及び信号線SGLがブラックマトリックスで覆われていない場合は、走査線GCL及び信号線SGLが光の透過を抑制する。実施形態1の変形例1において走査線GCLに平行な方向に沿った、画素直交方向Dxと平行な複数の直線状の模様であって、周期性を有する模様が、表示領域Ad上に現れやすくなる。また、信号線SGLに平行な方向に沿った、画素配列方向Dyと平行な複数の直線によって、周期性を有する模様が、表示領域Ad上に現れやすくなる。このため、表示領域Adの表面に対して垂直な方向に、検出電極TDLを重ねた場合、表示領域Ad上に現れる模様と検出電極TDLが干渉し明暗模様を形成することで、モアレが視認される可能性がある。
実施形態1の変形例1においては、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7が、第1条件を満たす細線片Ubを含むことで、明暗模様の周期が、人間が視認できない程度に短くなりやすくなる。例えば、細線片Ubは、画素直交方向Dx及び画素配列方向Dyに対して、角度を有して延びている。第1条件を満たせば、当該角度が一定の大きさ以上となるために、明暗模様の周期が短くなりやすい。その結果、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7が、第1条件を満たす細線片Ubを含むことで、モアレが視認される可能性を低減できる。また、細線片Ua及び細線片Ubが第1条件を満たす場合、モアレが視認される可能性を低減できる。
また、細線片Ubが画素配列方向Dyに対して角度を有する方向に延び、当該角度の正接値は、第1単位長さLx1の値を第2単位長さLy1の2倍の値で除した値より大きく、第1単位長さLx1の2倍の値を第2単位長さLy1の値で除した値より小さい範囲にあり、かつ第1単位長さLx1の値を第2単位長さLy1の値で除した値とは異なる。このため、細線片Ubの延びる方向が画素直交方向Dx及び画素配列方向Dyに対してなす角度は、一定の大きさ以上となり、明暗模様の周期が短くなりやすい。その結果、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10はモアレが視認される可能性を低減できる。
なお、検出電極TDLと駆動電極COMLとが金属材料などの導電性材料で形成される場合、電蝕が発生する可能性がある。このため、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置10は、検出電極TDLと駆動電極COMLとが、ガラス基板31の表面に対する垂直方向において、ガラス基板31を挟んで異なる面上に位置している。これにより、実施形態1に係るタッチ検出機能付き表示装置10は、電蝕の発生を抑えることができる。さらに、駆動電極COMLは、透光性の材料で形成されるのが好ましい。これにより、検出電極TDLと駆動電極COMLとの干渉によるモアレが視認される可能性を低減できる。
さらに、駆動電極COMLは、ガラス基板31の表面に垂直な方向において対向するTFT基板21上にある。ガラス基板31の表面と駆動電極COMLとが、ガラス基板31の表面に対する垂直方向において離れている場合は、人間が視認する角度によって、表示領域Ad上に現れる模様の周期と駆動電極COMLの配置の周期との差が変化する。しかし、TFT基板21上に駆動電極COMLを配置することで、人間が視認する角度に応じた、表示領域Ad上に現れる模様の周期と駆動電極COMLの配置の周期との差の変化を小さくすることができる。また、実施形態1に係る駆動電極COMLは、上述した画素配列方向Dy又は画素直交方向Dxに延在するように配置される。これにより、駆動電極COMLが走査線GCLに平行な方向又は信号線SGLに平行な方向に延在し、開口率が低くなる可能性を低減できる。
(実施形態1の変形例2)
図16は、実施形態1の変形例2に係る細線片の第1端部と第2端部との相対的な位置関係を説明する模式図である。実施形態1の変形例2において検出電極TDLは、細線片Ua及び細線片Ubの延びる方向が画素Pixの配列によって規定される、図13に示した検出電極TDLである。具体的には、細線片Ua及び細線片Ubの延びる方向は、図16に示す画素配列方向Dyに対してなす角度で規定される。また、検出電極TDLが延在する方向Daは、図16に示す画素配列方向Dyと同じである。
図16に示す画素配列方向Dyと画素直交方向Dxについて説明する。上述したように、表示領域Adは、各副画素SPixに色領域32R、32G、32B、32Wが対応付けられ、色領域32R、32G、32B、32Wを1組とした画素Pixを複数含む。複数の画素Pixは、走査線GCLに平行な方向及び信号線SGLに平行な方向に沿って行列状に配置される。また、画素Pixは、色領域32R、32G、32B、32Wがそれぞれ走査線GCLを挟んで隣り合うように配置する。
画素配列方向Dyは、人間の視感度が最も高い色領域が並ぶ方向である。R(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4色のなかでは、人間の視感度が最も高い色はW(白)である。図16において、色領域32Wが並ぶのは信号線SGLと平行な方向であるため、画素配列方向Dyは信号線SGLと平行な方向となる。
例として、細線片Ubの第1端部Ub1と第2端部Ub2との相対的な位置関係の説明のため、図16において、走査線GCLと信号線SGLの交差部のうちで任意の点を原点Q00とし、原点Q00の座標を(0,0)とするxy座標を定義する。画素直交方向Dxと平行な方向にx軸を設定し、画素配列方向Dyと平行な方向にy軸を設定する。x方向の画素Pix1つ分の最大長さをx方向の単位長さとし、y方向の画素Pix1つ分の最大長さをy方向の単位長さとする。x方向の画素Pix1つ分の最大長さは、第1単位長さLx2であり、y方向の画素Pix1つ分の最大長さは、第2単位長さLy2である。例えば、実施形態1の変形例2に係る第1単位長さLx2と第2単位長さLy2の比は、4:3である。
例えば、原点Q00からx方向に第1単位長さLx2進み、さらにy方向に第2単位長さLy2進んだ点の座標は(1,1)となる。このxy座標において、点Q01は、座標が(0,1)の点である。点Q15は、座標が(1,5)の点である。点Q14は、座標が(1,4)の点である。点Q13は、座標が(1,3)の点である。点Q12は、座標が(1,2)の点である。点Q35は、座標が(3,5)の点である。点Q23は、座標が(2,3)の点である。点Q34は、座標が(3,4)の点である。点Q45は、座標が(4,5)の点である。点Q56は、座標が(5,6)の点である。点Q11は、座標が(1,1)の点である。点Q65は、座標が(6,5)の点である。点Q54は、座標が(5,4)の点である。点Q43は、座標が(4,3)の点である。点Q32は、座標が(3,2)の点である。点Q53は、座標が(5,3)の点である。点Q21は、座標が(2,1)の点である。点Q31は、座標が(3,1)の点である。点Q41は、座標が(4,1)の点である。点Q51は、座標が(5,1)の点である。点Q10は、座標が(1,0)の点である。
(画素配列方向Dyに対する角度に関する評価例)
ここで、細線片Ubの第1端部Ub1を点Q00の位置としたときの、第2端部Ub2
が位置する方向を変化させて、モアレの視認について評価を行った。以下、評価結果は、図17に示す評価例22から42として説明する。
[評価]
モアレ評価は、評価例22から評価例42に対応するタッチ検出機能付き表示装置10の表示画像を、人間の目で見た場合のモアレの見え方を4段階に評価している。具体的には、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10の表面と人間の目との距離が30cm未満でもモアレが視認できない場合を二重丸(◎)としている。また、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が30cm以上であればモアレが視認できない場合を丸(○)としている。また、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が60cm以上であればモアレが視認できない場合を三角(△)としている。そして、モアレ評価の基準は、タッチ検出機能付き表示装置10と人間の目との距離が60cm以上であってもモアレが視認できる場合をバツ(×)としている。
評価例27から31及び評価例33から37において、細線片Ubの第2端部Ub2が第1端部Ua1から目標位置に向かう方向にある。この目標位置は第1端部Ub1に対して、画素直交方向Dxにおいて第1単位長さLx2の整数倍で2以上の倍数で離れ、画素配列方向Dyにおいて第2単位長さLy2の整数倍で2以上の倍数で離れており、第1単位長さLx2の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy2の整数倍の倍数の値とは異なる、という第1条件を満たしている。そして、評価例27から31及び評価例33から37の場合には、モアレ評価が◎、○及び△であり、モアレの視認が抑制されている。
評価例27、評価例29から31、評価例33から35及び評価例37においては、第1単位長さLx2の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy2の整数倍の倍数の値は3以上である、という第2条件を満たしている。そして、評価例27、評価例29から31、評価例33から35及び評価例37は、モアレ評価が◎又は○であり、さらにモアレの視認が抑制されている。
評価例29から31及び評価例33から35においては、第1単位長さLx2の整数倍の倍数の値と、第2単位長さLy2の整数倍の倍数の値との差は1である、という第3条件を満たしている。評価例29から31及び評価例33から35の場合には、モアレ評価が◎であり、さらにモアレの視認が抑制されている。
実施形態1の変形例2において、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7が、第2条件を満たす細線片Ubを含むことで、明暗模様の周期が、人間が視認できない程度に短くなりやすくなる。例えば、細線片Ubは、画素直交方向Dx及び画素配列方向Dyに対して、角度を有して延びている。第2条件を満たせば、当該角度が一定の大きさ以上となるために、明暗模様の周期が短くなりやすい。その結果、導電性細線ML1、ML2、ML3、ML4、ML5、ML6、ML7が、第2条件を満たす細線片Ubを含むことで、モアレが視認される可能性を低減できる。また、細線片Ua及び細線片Ubが第2条件を満たす場合、モアレが視認される可能性が低減する。
また、細線片Ubが画素配列方向Dyに対して角度を有する方向に延び、当該角度の正接値は、第1単位長さLx2の値を第2単位長さLy2の2倍の値で除した値より大きく、第1単位長さLx2の2倍の値を第2単位長さLy2の値で除した値より小さい範囲にあり、かつ第1単位長さLx2の値を第2単位長さLy2の値で除した値とは異なる。このため、細線片Ubの延びる方向が画素直交方向Dx及び画素配列方向Dyに対してなす角度は、一定の大きさ以上となり、明暗模様の周期が短くなりやすい。その結果、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10はモアレが視認される可能性を低減できる。
(実施形態2)
図18は、実施形態2に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。実施形態2に係る検出電極TDLは、対向基板3と平行な平面上に、接続部同士が交差部として接する部分を有するように延在する複数の細線片Ua及び細線片Ubを含む。細線片Uaは第1方向Faに延びており、細線片Ubは、第2方向Fbに延びている。細線片Ua及びUbが延びる方向は、互いに異なる方向である。細線片Uaは、接続部TDC間に挟まれている。同様に細線片Ubは、接続部TDC間に挟まれている。言い換えれば、実施形態2に係る検出電極TDLは、接続部で折り返すジグザグ線又は波線である導電性細線が網状になっている。また、実施形態2は、説明のためダミー電極の記載はしていないが、実施形態1と同様に、ダミー電極があってもよい。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
細線片Ua同士は平行に延びており、細線片Ub同士も平行に延びているため、細線片Ua及び細線片Ubがなす角度θ1で交差する。
1つの細線片Uaと、これと隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa11は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa12と異なる。隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、距離Wa11、距離Wa12、距離Wa13、距離Wa14のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Uaと、これと隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa21は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa22と異なる。隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、距離Wa21、距離Wa22、距離Wa23、距離Wa24、距離Wa25のように、一定ではない。以上説明したように、そして、隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
1つの細線片Ubと、これと隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb11は、この細線片Ubと次に隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb12と異なる。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、距離Wb11、距離Wb12のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Ubと、これと隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb21は、この細線片Ubと次に隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb22と異なる。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、距離Wb21、距離Wb22、距離Wb23、距離Wb24のように、一定ではない。以上説明したように、隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、規則性がなく、ランダムな値をとる。
実施形態2においても実施形態1と同様に、明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性を低減できる。また、実施形態2において、隣り合う細線片a及び細線片bのなす角度θ1が一定である。このため、検出電極TDLに、可視光が入射すると、検出電極TDLで回折又は散乱する光強度パターンが拡散しずらくなる。このため、光強度パターンが4方向に集まりやすく、一定の指向性が発現しやすい。そして、視認者が実施形態2に係る検出装置自体を傾けることで、光強度パターンが発現しやすい角度を回避しやすくなる。その結果、検出電極TDLで回折又は散乱する光強度パターンは、視認しにくくなる。
(実施形態2の変形例1)
図19は、実施形態2の変形例1に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施形態2において距離Wa11と距離Wa21とが同じであったが、実施形態2の変形例1においては、距離Wa11と距離Wa22とが異なっている。実施形態2において距離Wb11と距離Wb22とが同じであったが実施形態2の変形例1においては、距離Wb11と距離Wb21とが異なっている。このように、隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、一定ではない。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、一定ではない。
実施形態2の変形例1に係る検出電極は、実施形態2に係る検出電極TDLと同じ作用効果を奏する。
(実施形態2の変形例2)
図20は、実施形態2の変形例2に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施形態2に係る検出電極TDLは、例えば細線片Uaが第2方向Fbに並ぶ数が位置によって同じであったが、実施形態2の変形例2では、細線片Uaが第2方向Fbに並ぶ数が位置によって異なっている。このように、隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、一定ではない。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、一定ではない。
実施形態2の変形例2に係る検出電極TDLは、実施形態2に係る検出電極TDLと同じ作用効果を奏する。
なお、図20に示すように、実施形態2の変形例2に係る検出電極は、細線片Uaが細線片Uabと接続していない部分があってもよい。
(実施形態3)
図21は、実施形態3に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。実施形態3に係る検出電極TDLは、対向基板3と平行な平面上に、接続部同士が接する部分を有するように延在する複数の細線片Ua、細線片Ub及び細線片Ucを含む。細線片Uaは第1方向Faに延びており、細線片Ubは、第2方向Fbに延びている。細線片Ucは、第3方向Fcに延びている。細線片Ua及びUbが延びる方向は、互いに異なる方向である。細線片Ucが延びる方向は、細線片Ua及びUbが延びる方向と異なる。細線片Uaと細線片Ubとは、接続部TDC11、12、13、15、17、18間にそれぞれ挟まれている。言い換えれば、実施形態3に係る検出電極TDLは、細線片Uaと細線片Ubとが接続部TDC11、12、13、15、17、18のいずれかで折り返すジグザグ線又は波線である導電性細線を有する。同様に、細線片Uaと細線片Ubとは、接続部TDC21、23、24、25、28、29、31、33間にそれぞれ挟まれている。また、実施形態3は、説明のためダミー電極の記載はしていないが、実施形態1と同様に、ダミー電極があってもよい。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
細線片Ua同士は平行に延びており、細線片Ub同士も平行に延びているため、細線片Ua及び細線片Ubがなす角度θ1で交差する。
1つの細線片Uaと、これと隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa11は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa12と異なる。隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、距離Wa11、距離Wa12、距離Wa13のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Uaと、これと隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa21は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Uaとの距離Wa22と異なる。隣接する2つの細線片Uaの距離は、第2方向Fbでみて、距離Wa21、距離Wa22、距離Wa23のように、一定ではない。
1つの細線片Ubと、これと隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb11は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb12と異なる。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、距離Wb11、距離Wb12のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Ubと、これと隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb21は、この細線片Ubと次に隣接する1つの細線片Ubとの距離Wb22と異なる。隣接する2つの細線片Ubの距離は、第1方向Faでみて、距離Wb21、距離Wb22、距離Wb23のように、一定ではない。
1つの細線片Ucと、これと隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc11は、この細線片Uaと次に隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc12と異なる。隣接する2つの細線片Ucの距離は、方向Daでみて、距離Wc11、距離Wc12、距離Wc13のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Ucと、これと隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc21は、この細線片Ucと次に隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc22と異なる。隣接する2つの細線片Ucの距離は、方向Daでみて、距離Wc21、距離Wc22、距離Wc23、距離Wc24のように、一定ではない。
同様に、1つの細線片Ucと、これと隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc31は、この細線片Ucと次に隣接する1つの細線片Ucとの距離Wc32と異なる。隣接する2つの細線片Ucの距離は、方向Daでみて、距離Wc31、距離Wc32、距離Wc33のように一定ではない。
実施形態3においても実施形態1と同様に、明暗模様が一定の周期を有しにくくなり、モアレが視認される可能性を低減できる。また、実施形態3において、隣り合う細線片a及び細線片bのなす角度θ1、θ11、θ12が一定である。このため、検出電極TDLに、可視光が入射すると、検出電極TDLで回折又は散乱する光強度パターンが拡散しずらくなる。このため、光強度パターンが6方向に集まりやすく、一定の指向性が発現しやすい。そして、視認者が実施形態3に係る検出装置自体を傾けることで、光強度パターンが発現しやすい角度を回避しやすくなる。その結果、検出電極TDLで回折又は散乱する光強度パターンは、視認しにくくなる。
(実施形態3の変形例1)
図22は、実施形態3の変形例1に係る検出電極の配置の一部を表す模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施形態3に係る検出電極は、第3方向Fcでみて、異なる細線片Ucが一直線上に並んでいたが、実施形態3の変形例1に係る検出電極は、第3方向Fcでみて、異なる細線片Ucが一直線上に並んでいない。
実施形態3の変形例1に係る検出電極は、実施形態2に係る検出電極TDLと同じ作用効果を奏する。
(実施形態4)
図23は、実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。上記の実施形態1乃至3及びこれらの変形例において、FFS、IPS等の各種モードの液晶を用いた液晶表示装置20と検出装置30とを一体化してタッチ検出機能付き表示装置10としている。これに代えて、図23に示す実施形態4に係るタッチ検出機能付き表示装置10は、TN(Twisted Nematic:ツイステッドネマティック)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折)等の各種モードの液晶とタッチ検出装置とを一体化してもよい。
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。
図24は、実施形態4の変形例1に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図24に示すように、表示装置4は、検出電極TDL及び駆動電極COMLがなく、いわゆる共通電極COMを備える。検出装置7は、第3基板71のの表面と平行な面に延在する駆動電極COMLと、第4基板72の表面に延在する検出電極TDLとを備える。検出電極TDL及び駆動電極COMLが対向するように、第3基板71と第4基板72とが光学接着層73などで接合されている。検出装置7は、表示装置4と基板72の垂直な方向に重なり合い、光学接着層79などで固定されている。これにより、上述した表示領域Adと検出電極TDLとは基板72の垂直な方向に重なり合う。
図25は、実施形態4の変形例2に係るタッチ検出機能付き表示装置の概略断面構造を表す断面図である。図25に示すように、表示装置4は、検出電極TDL及び駆動電極COMLがなく、いわゆる共通電極COMを備える。検出装置7は、第3基板71の表面と平行な面に延在する駆動電極COMLを備えておらず、第4基板72の表面に延在する検出電極TDLのみを備える。検出電極TDLを保護するように、第3基板71と第4基板72とが光学接着層73などで接合されている。検出装置7は、表示装置4と第4基板72の垂直な方向に重なり合い、光学接着層79などで固定されている。これにより、上述した表示領域Adと検出電極TDLとは基板72の垂直な方向に重なり合う。上述した、タッチ検出部40は、検出電極TDLのみの自己静電容量の変化を検出する検出を行う。検出電極TDLは、駆動電極COMLがなく、電位差が発生しないため、金属の腐蝕、マイグレーションが起こりにくい。
なお、検出電極TDLが複数の島状に均等配置されていてもよい。この場合、複数の検出電極TDLがタッチ検出部40とそれぞれ電気的に接続される。そして、タッチ検出部40により、外部近接物体の接触又は近接が生じた島状の検出電極TDLの位置が自己静電容量の変化により検出される。また、第4基板72の表面に延在する検出電極TDLは、絶縁層を介して対向する2層構造であって、それぞれの検出電極TDLが異なる2方向に延在しているようにしてもよい。この場合、タッチ検出部40は、異なる2方向に延在している検出電極TDL同士の平面視の交差部分の自己静電容量の変化を検出する。
1 情報処理装置
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装置
11 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
20 液晶表示装置
21 TFT基板
22 画素電極
24 絶縁層
30 検出装置
31 ガラス基板
32 カラーフィルタ
32R、32G、32B、32W 色領域
35 偏光板
40 タッチ検出部
Ad 表示領域
COML 駆動電極
Dx 画素直交方向
Dy 画素配列方向
GCL 走査線
ML1〜ML7 導電性細線
Pix 画素
SGL 信号線
SPix 副画素
TDA 検出領域
TDB1 第1導通部
TDB2 第2導通部
TDD ダミー電極
TDDS 分割部
TDG 検出配線
TDL 検出電極

Claims (18)

  1. 外部近接物体を検出可能な検出装置であって、
    基板と、
    前記基板の表面と平行な面に延在する、金属材料で第1端部と第2端部とを直線で結んだ第1細線片及び第2細線片をそれぞれ複数含み、少なくとも前記第1細線片の1つと前記第2細線片の1つが接続部で接続されて、複数の前記細線片同士が電気的に繋がる、導電性細線を複数備える検出電極とを有し、
    前記導電性細線に含まれる、第1方向に延びる前記第1細線片と、前記第1方向と異なる第2方向に延びる前記第2細線片とが交差してなす角度が一定であり、
    かつ、異なる前記導電性細線上の前記第1細線片同士の距離が一定ではない、検出装置。
  2. 前記検出電極に備えられた複数の導電性細線に含まれる、複数の前記第一細線片と複数の前記第二細線片とが交差してなす角度が全て一定である、請求項1に記載の検出装置。
  3. 前記検出電極に備えられた複数の導電性細線のうち、異なる導電性細線上の隣り合う前記第一細線片同士の距離がランダムである、請求項1に記載の検出装置。
  4. 異なる直線上にあって、隣り合う前記第1細線片同士は、前記第1細線片の前記第1端部と前記第1細線片の前記第2端部とを直線で結んだ長さが一定ではない、請求項1に記載の検出装置。
  5. 複数の前記第1細線片と複数の前記第2細線片とが電気的に繋がる複数の導電性細線を備え、
    前記複数の導電性細線のうち、隣り合う第1の導電性細線と第2の導電性細線との間で、前記第1の導電性細線における1つの前記第1細線片と、前記第2の導電性細線における1つの前記第1細線片とは、第1端部と第2端部とを直線で結んだ長さが異なり、
    前記第1の導電性細線における他の複数の前記第1細線片と、前記第2の導電性細線における他の複数の前記第1細線片とは、第1端部と第2端部とを直線で結んだ長さが同じである、請求項1に記載の検出装置。
  6. 異なる導電性細線上にあって、隣り合う前記第2細線片同士の距離が一定ではない、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の検出装置。
  7. 異なる導電性細線上にあって、隣り合う前記第2細線片同士は、前記第2細線片の前記第1端部と前記第2細線片の前記第2端部とを直線で結んだ長さが一定ではない、請求項6に記載の検出装置。
  8. 複数の前記第1細線片と複数の前記第2細線片とが電気的に繋がる複数の導電性細線を備え、
    前記複数の導電性細線のうち、隣り合う第1の導電性細線と第2の導電性細線との間で、前記第1の導電性細線における1つの前記第2細線片と、前記第2の導電性細線における1つの前記第2細線片とは、第1端部と第2端部とを直線で結んだ長さが異なり、
    前記第1の導電性細線における他の複数の前記第2細線片と、前記第2の導電性細線における他の複数の前記第2細線片とは、第1端部と第2端部とを直線で結んだ長さが同じである、請求項6に記載の検出装置。
  9. 前記接続部が前記第1細線片と前記第2細線片との屈曲部である、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の検出装置。
  10. 前記接続部が前記第1細線片と前記第2細線片との交差部であり、前記検出電極の1つが網状である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の検出装置。
  11. 前記検出電極は、金属材料で第1端部と第2端部とを直線で結んだ第3細線片を複数含み、
    前記第3細線片は、前記第1方向及び前記第2方向とは異なる方向に延び、前記第1細線片の1つ及び前記第2細線片の1つのうち少なくとも1つに接続部で接続されて電気的に繋がる、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の検出装置。
  12. 前記検出電極に対して静電容量を有し、駆動信号を印加するための複数の駆動電極をさらに備える、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の検出装置。
  13. 前記検出電極のみの自己静電容量の変化を検出する、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の検出装置。
  14. 基板と、前記基板の表面と平行な面に延在する、金属材料で第1端部と第2端部とを直線で結んだ第1細線片及び第2細線片をそれぞれ複数含み、少なくとも前記第1細線片の1つと前記第2細線片の1つが接続部で接続されて、複数の前記細線片同士が電気的に繋がる、導電性細線を複数備える検出電極とを有し、前記導電性細線に含まれる、第1方向に延びる前記第1細線片と、前記第1方向と異なる第2方向に延びる前記第2細線片とが交差してなす角度が一定であり、かつ、異なる前記導電性細線上の前記第1細線片同士の距離が一定ではない外部近接物体を検出可能な検出装置と、
    前記基板の表面と平行な面に、複数の色領域で構成される画素が行列状に配置される表示領域とを備え、
    前記表示領域と前記検出電極とは基板の垂直な方向に重なり合う、表示装置。
  15. 複数の前記色領域のうち、人間の視感度が最も高い色領域が並ぶ方向を画素配列方向とし、前記基板の表面と平行な面上において前記画素配列方向に対して直交する画素直交方向における、前記画素1つ分の最大長さを第1単位長さとし、前記画素配列方向と平行な方向における、前記画素1つ分の最大長さを第2単位長さとした場合、
    前記第1細線片又は第2細線片は、前記画素配列方向に対して角度を有する方向に延び、当該角度の正接値は、前記第1単位長さの値を前記第2単位長さの2倍の値で除した値より大きく、前記第1単位長さの2倍の値を前記第2単位長さの値で除した値より小さい範囲にあり、かつ前記第1単位長さの値を前記第2単位長さの値で除した値とは異なる、請求項14に記載の表示装置。
  16. 前記第1単位長さの整数倍の倍数の値と、前記第2単位長さの整数倍の倍数の値は、3以上の値である、請求項15に記載の表示装置。
  17. 前記第1単位長さの整数倍の倍数の値と、前記第2単位長さの整数倍の倍数の値との差は、1である、請求項16に記載の表示装置。
  18. 前記表示領域に設けられた複数の画素電極と、
    前記画素電極と対向して設けられ、複数に分割された駆動電極と、
    画像信号に基づいて、前記複数の画素電極と前記駆動電極との間に表示用駆動電圧を印加する制御装置と、
    前記駆動電極と対向する前記検出電極と、
    前記検出電極に接続された検出部と、を備え、
    前記制御装置は、前記複数の駆動電極のうち駆動信号を供給する駆動電極を選択して走査し、前記検出電極の静電容量の変化で、前記検出部が外部近接物体を検出可能とする、請求項14乃至17のいずれか1項に記載の表示装置。
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