JP2011008725A - タッチセンサ、表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが可能な静電容量型のタッチセンサ、並びにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】静電容量の変化に応じてセンサ用検出電極４４から得られる検出信号Ｖdetに基づいて、物体の接触（近接）位置を検出する。この検出の際に、検出信号Ｖdetを３つの互いに異なるサンプリング周波数ｆｓを用いてそれぞれサンプリングし、３つの検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６を生成する。そして、これらの３つの検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６に基づいて検出動作を行う。検出信号と外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉとを区別（切り分け）し易くすることができ、検出用の駆動周波数（基本周波数ｆ０）を変化させることなく、外部ノイズＳｎの影響を抑えた検出動作を行うことができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、液晶表示装置等の表示装置に係わり、特に、ユーザが指等で接触または近接することにより情報入力が可能な静電容量式のタッチセンサ、ならびにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器に関する。

近年、いわゆるタッチパネルと呼ばれる接触検出装置（以下、タッチセンサという。）を液晶表示装置上に直接装着すると共に、液晶表示装置に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した表示装置が注目されている。この技術は、モバイル機器の画面の大型化傾向の中にあって、ディスプレイとボタンの配置の共用化を可能にすることから、省スペース化や部品点数の削減という大きなメリットをもたらす。しかしながら、この技術には、タッチセンサの装着によって液晶モジュールの全体の厚さが厚くなるという問題があった。特にモバイル機器用途においては、タッチセンサ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という問題があった。

そこで、例えば特許文献１，２には、静電容量型のタッチセンサを形成したタッチセンサ付き液晶表示素子が提案され、薄型化が図られている。これは、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センサ用導電膜を設け、このタッチセンサ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センサを形成するようにしたものである。また、例えば特許文献３には、タッチセンサを表示装置に内蔵するようにしたものが提案されている。

特開２００８−９７５０号公報 米国特許６０５７９０３号明細書 特表昭５６−５００２３０号公報 米国特許出願公開第２００７／０２５７８９０号明細書

しかしながら、上記特許文献１，２に開示されたタッチセンサ付き液晶表示素子では、原理的に、タッチセンサ用導電膜が利用者と同電位にあることが必要であり、利用者がきちんと接地されている必要がある。したがって、コンセントから電源を取っているような据置型のテレビジョン受像機はともかく、モバイル機器用途に適用するのは現実的に見て困難である。また、上記技術では、タッチセンサ用導電膜が利用者の指に極めて接近していることが必要なので、液晶表示素子の例えば奥深い部分に配設することが無理である等、配設部位が制限される。すなわち、設計の自由度が小さい。さらに、上記技術では、その構成上、タッチセンサ駆動部や座標検出部といった回路部分を、液晶表示素子の表示駆動回路部とは別個に設けなければならず、装置全体としての回路の集積化が困難である。

そこで、元々表示用駆動電圧の印加用に設けられた共通電極に加えて、この共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極を新たに設けることが考えられる（新構造の静電容量型のタッチセンサを備えた表示装置）。この静電容量は物体の接触または近接の有無によって変化するため、表示制御回路により共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号としても利用（兼用）するようにすれば、静電容量の変化に応じた検出信号がタッチ検出電極から得られるからである。そして、この検出信号を所定のタッチ検出回路に入力するようにすれば、物体の接触または近接の有無が検出可能になる。また、この手法によれば、利用者の電位が不定であることが多いモバイル機器用途にも適合可能なタッチセンサ付き表示装置を得ることができる。さらに、表示機能層のタイプに応じて設計の自由度が高いタッチセンサ付き表示装置を得ることができると共に、表示用の回路とセンサ用の回路とを１つの回路基板上に一体に集積することが容易になり、回路の集積化も容易であるという利点がある。

ここで、上記特許文献１〜３や上記新構造のものを含め、静電容量型のタッチセンサでは、様々な環境下での使用を考慮すると、外部環境に起因したノイズ（外部ノイズ、外乱ノイズ）を除去（低減）し、安定した物体検出を行う（物体の検出精度を向上させる）ことが望ましい。この外部ノイズは、接触（または近接）する導電性の被検出物などを介して外部から電界の変化を与えてしまうため、位置検出の際の誤動作の原因となるからである。例えば、人が指でタッチパネルに接触する場合に、人がアンテナとなり周辺の電磁波を拾ってしまい、それが検出用の電極へ伝わってしまうことにより、誤検出を引き起こす場合が生じるのである。

そこで、例えば特許文献４には、外部ノイズと検出信号との区別ができないような状況では、検出用の駆動信号の周波数（駆動周波数）を変えることにより、外部ノイズの影響を避けるようにした静電容量型のタッチセンサが提案されている。

ところが、この手法では、予め複数の検出用の駆動周波数を用意しておき、外部ノイズの状況に応じてそれら複数の駆動周波数を切り換えるようにしているため、複数の駆動周波数を利用している分、回路構成が複雑化してしまうという問題があった。

また、例えば上記新構造の静電容量型のタッチセンサを備えた表示装置では、前述したように、共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号としても利用（兼用）している。したがって、この表示用駆動電圧の信号周波数は通常固定されていることから、上記手法のように、外部ノイズの状況に応じて複数の駆動周波数を切り換えることは困難であると考えられる。

このようにして静電容量型のタッチセンサでは、簡易な構成で外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが困難であり、改善の余地があった。

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、簡易な構成で、外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが可能な静電容量型のタッチセンサ、ならびにそのようなタッチセンサを備えた表示装置および電子機器を提供することにある。

本発明の表示装置は、複数の表示画素電極と、この表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、画像表示機能を有する表示機能層と、画像信号に基づいて、表示画素電極と共通電極との間に表示用電圧を印加して表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、共通電極と対向して、または並んで設けられ、共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、表示制御回路により共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体が接触または近接する位置の検出動作を行うタッチ検出回路とを備えたものである。また、このタッチ検出回路は、上記タッチ検出電極から得られる検出信号を、３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングすることにより、３つ以上のサンプリング検出信号を生成するＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部と、これら３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて検出動作を行う検出部とを有している。

本発明の電子機器は、上記本発明の表示装置を備えたものである。

本発明の表示装置および電子機器では、元々表示用駆動電圧の印加用に設けられた共通電極と、新たに設けたタッチ検出電極との間に、静電容量が形成される。この静電容量は、物体の接触または近接の有無によって変化する。したがって、表示制御回路により共通電極に印加される表示用駆動電圧を、タッチセンサ用駆動信号としても利用（兼用）することにより、静電容量の変化に応じた検出信号がタッチ検出電極から得られる。そして、この検出信号をタッチ検出回路に入力することにより、物体の接触または近接位置（物体の接触または近接の有無等）が検出される。ここで、このタッチ検出回路では、タッチ検出電極から得られる検出信号が、３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングされることにより、３つ以上のサンプリング検出信号が生成される。そして、これらの３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて、検出動作がなされる。これにより、外部ノイズの折り返しノイズが上記検出信号の周波数領域付近で発生した場合であっても、各サンプリング検出信号では、その折り返しノイズが発生する周波数（折り返し周波数）が、互いに異なり易くなる。言い換えると、上記３つ以上のサンプリング検出信号において、複数のサンプリング検出信号同士で上記折り返し周波数が一致するような外部ノイズの周波数が、一部の周波数領域（例えば、検出信号よりも高周波側の一部の周波数領域）に限定されることになる。したがって、検出信号と外部ノイズの折り返しノイズとが区別（切り分け）し易くなり、従来のように検出用の駆動周波数（タッチセンサ用駆動信号の周波数）を変化させることなく、外部ノイズの影響を抑えた検出動作を行うことができる。

本発明のタッチセンサは、タッチ駆動電極と、このタッチ駆動電極と対向して、または並んで設けられ、タッチ駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、タッチ駆動電極にタッチセンサ用駆動信号を印加することによりタッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体が接触または近接する位置を検出するタッチ検出回路とを備えたものである。また、このタッチ検出回路は、上記Ａ／Ｄ変換部と上記検出部とを有している。

本発明のタッチセンサでは、タッチ駆動電極とタッチ検出電極との間に、静電容量が形成される。この静電容量は、物体の接触または近接の有無によって変化する。したがって、タッチ駆動電極にタッチセンサ用駆動信号を印加することにより、静電容量の変化に応じた検出信号がタッチ検出電極から得られる。そして、この検出信号をタッチ検出回路に入力することにより、物体の接触または近接位置（物体の接触または近接の有無等）が検出される。このタッチ検出回路では、上記本発明の表示装置および電子機器におけるタッチ検出回路と同様の作用により、検出信号と外部ノイズの折り返しノイズとが区別（切り分け）し易くなり、従来のように検出用の駆動周波数（タッチセンサ用駆動信号の周波数）を変化させることなく、外部ノイズの影響を抑えた検出動作を行うことができる。

本発明のタッチセンサ、表示装置および電子機器によれば、静電容量の変化に応じてタッチ検出電極から得られる検出信号に基づいて、物体の接触または近接位置を検出すると共に、この検出の際に、検出信号を３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングすることにより３つ以上のサンプリング検出信号を生成し、これら３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて検出動作を行うようにしたので、検出信号と外部ノイズの折り返しノイズとを区別（切り分け）し易くすることができ、検出用の駆動周波数を変化させることなく、外部ノイズの影響を抑えた検出動作を行うことができる。よって、簡易な構成で、外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが可能となる。

本発明に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図であり、指非接触時の状態を示す図である。 本発明に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図であり、指接触時の状態を示す図である。 本発明に係るタッチセンサ付きの表示装置の動作原理を説明するための図であり、タッチセンサの駆動信号および検出信号の波形の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るタッチセンサ付きの表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図４に示した表示装置の要部（共通電極およびセンサ用検出電極）の一構成例を示す斜視図である。 図４に示した表示装置における画素構造およびドライバの詳細構成の一例を表すブロック図である。 図４に示した表示装置における画素構造およびドライバの詳細構成の他の例を表すブロック図である。 図４に示した表示装置における検出回路等の一構成例を示す回路図である。 図８に示したＡ／Ｄ変換部および信号処理部の詳細構成例を表すブロック図である。 図９に示した多数決選択部の詳細構成および動作の一例を表す図である。 共通電極の線順次動作駆動の一例を表す模式図である。 表示装置における検出動作の際の外乱ノイズ（外部ノイズ）について説明するためのタイミング波形図である。 サンプリング周波数と外部ノイズの折り返しノイズとの関係について説明するための模式特性図である。 第１の実施の形態に係る外部ノイズの除去方法の流れについて説明するためのタイミング波形図である。 検出動作の際の表示書き込み動作に起因したノイズ（内部ノイズ）とＡ／Ｄ変換の際のサンプリングタイミングとの関係の一例を表すタイミング波形図である。 第１の実施の形態に係る外部ノイズの除去方法における検出信号および外部ノイズの周波数領域の一例について説明するための模式特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るタッチセンサ付きの表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 図１７に示した表示装置における画素基板の一部の詳細構成に表す断面図および平面図である。 図１７に示した表示装置の要部の拡大斜視図である。 図１７に示した表示装置の動作を説明するための断面図である。 第２の実施の形態の変形例に係るタッチセンサ付きの表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 第２の実施の形態の他の変形例に係るタッチセンサ付きの表示装置の概略断面構造を表す断面図である。 上記各実施の形態等の表示装置の適用例１における（Ａ）表側から見た外観、（Ｂ）裏側から見た外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例３の外観を表す斜視図である。 適用例４の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。 本発明の他の変形例に係るタッチセンサの要部構成を表す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．タッチ検出方式の基本原理
２．第１の実施の形態（互いに異なる３つ以上のサンプリング周波数による検出信号の
Ａ／Ｄ変換を利用した外部ノイズ除去方法の例）
３．第２の実施の形態（表示素子として横電界モードの液晶素子を用いた例）
４．適用例 （タッチセンサ付きの表示装置の電子機器への適用例）
５．その他の変形例

＜タッチ検出方式の基本原理＞
まず最初に、図１〜図３を参照して、本発明のタッチセンサ付きの表示装置におけるタッチ検出方式の基本原理について説明する。このタッチ検出方式は、静電容量型タッチセンサとして具現化されるものであり、例えば図１（Ａ）に示したように、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および検出電極Ｅ２）を用い、容量素子を構成する。この構造は、図１（Ｂ）に示した等価回路として表される。駆動電極Ｅ１、検出電極Ｅ２および誘電体Ｄによって、容量素子Ｃ１が構成される。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Ｐは抵抗器Ｒを介して接地されると共に、電圧検出器（検出回路）ＤＥＴに接続される。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〜十数ｋＨｚ程度）の交流矩形波Ｓｇ（図３（Ｂ））を印加すると、検出電極Ｅ２（容量素子Ｃ１の他端Ｐ）に、図３（Ａ）に示したような出力波形（検出信号Ｖdet）が現れる。なお、この交流矩形波Ｓｇは、後述するコモン駆動信号Ｖcomに相当するものである。

指が接触（または近接）していない状態では、図１に示したように、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Ｉ０が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ０のようになり、これが電圧検出器ＤＥＴによって検出される。

一方、指が接触（または近接）した状態では、図２に示したように、指によって形成される容量素子Ｃ２が容量素子Ｃ１に直列に追加された形となる。この状態では、容量素子Ｃ１，Ｃ２に対する充放電に伴って、それぞれ電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。このときの容量素子Ｃ１の他端Ｐの電位波形は、例えば図３（Ａ）の波形Ｖ１のようになり、これが電圧検出器ＤＥＴによって検出される。このとき、点Ｐの電位は、容量素子Ｃ１，Ｃ２を流れる電流Ｉ１，Ｉ２の値によって定まる分圧電位となる。このため、波形Ｖ１は、非接触状態での波形Ｖ０よりも小さい値となる。電圧検出器ＤＥＴは、後述するように、検出した電圧を所定のしきい値電圧Ｖthと比較し、このしきい値電圧以上であれば非接触状態と判断する一方、しきい値電圧未満であれば接触状態と判断する。このようにして、タッチ検出が可能となる。

＜第１の実施の形態＞
［表示装置１の構成例］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るタッチセンサ付きの表示装置１の要部断面構造を表すものである。この表示装置１は、表示素子として液晶表示素子を用いると共に、この液晶表示素子に元々備えられている電極の一部（後述する共通電極４３）および表示用駆動信号（後述するコモン駆動信号Ｖcom）を兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。

図４に示したように、この表示装置１は、画素基板２と、この画素基板２に対向して配置された対向基板４と、画素基板２と対向基板４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上にマトリクス状に配設された複数の画素電極２２とを有する。ＴＦＴ基板２１には、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やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の他、各画素電極に画像信号を供給するソース線（後述するソース線２５）や、各ＴＦＴを駆動するゲート線（後述するゲート線２６）等の配線が形成されている。ＴＦＴ基板２１にはまた、後述するタッチ検出動作を行う検出回路（図８）が形成されていてもよい。

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、このカラーフィルタ４２の上に形成された共通電極４３とを有する。カラーフィルタ４２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ層を周期的に配列して構成したもので、各表示画素（画素電極２２）ごとにＲ、Ｇ、Ｂの３色が１組として対応付けられている。共通電極４３は、タッチ検出動作を行うタッチセンサの一部を構成するセンサ用駆動電極としても兼用されるものであり、図１における駆動電極Ｅ１に相当する。

共通電極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から共通電極４３に交流矩形波形のコモン駆動信号Ｖcomが印加されるようになっている。このコモン駆動信号Ｖcomは、画素電極２２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を画定するものであるが、タッチセンサの駆動信号としても兼用されるものであり、図１の駆動信号源Ｓから供給される交流矩形波Ｓｇに相当する。すなわち、このコモン駆動信号Ｖcomは、所定の周期ごとに極性反転するものとなっている。また、このコモン駆動信号Ｖcomは、固定の周波数（例えば、基本周波数ｆ０＝数ｋＨｚ以上）からなる矩形波（あるいは鋸波）となっている。

ガラス基板４１の他方の面には、センサ用検出電極（タッチ検出電極）４４が形成され、さらに、このセンサ用検出電極４４の上には、偏光板４５が配設されている。センサ用検出電極４４は、タッチセンサの一部を構成するもので、図１における検出電極Ｅ２に相当する。

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、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が用いられる。

なお、液晶層６と画素基板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、また、画素基板２の下面側には入射側偏光板が配置されるが、ここでは図示を省略している。

（共通電極４３およびセンサ用検出電極４４の詳細構成例）
図５は、対向基板４における共通電極４３およびセンサ用検出電極４４の一構成例を斜視状態にて表したものである。この例では、共通電極４３は、図の左右方向に延在する複数のストライプ状の電極パターン（ここでは、一例としてｎ個（ｎ：２以上の整数）の共通電極４３１〜４３ｎからなる）に分割されている。各電極パターンには、共通電極ドライバ４３Ｄによってコモン駆動信号Ｖcomが順次供給され、後述するように時分割的に線順次走査駆動が行われるようになっている。一方、センサ用検出電極４４は、共通電極４３の電極パターンの延在方向と直交する方向に延びる複数のストライプ状の電極パターンから構成されている。センサ用検出電極４４の各電極パターンからは、それぞれ、検出信号Ｖdetが出力され、図６〜図８等に示す検出回路８に入力されるようになっている。

（画素構造およびドライバの構成例）
図６および図７は、表示装置１における画素構造および各種ドライバの構成例を表したものである。表示装置１では、有効表示エリア１００内に、ＴＦＴ素子Ｔｒと液晶素子ＬＣとを有する複数の画素（表示画素２０）がマトリクス状に配置されている。

図６に示した例では、表示画素２０には、ゲートドライバ２６Ｄに接続されたゲート線２６と、図示しないソースドライバに接続された信号線（ソース線）２５と、共通電極ドライバ４３Ｄに接続された共通電極４３１〜４３ｎとが接続されている。共通電極ドライバ４３は、前述したように、共通電極４３１〜４３ｎに対してコモン駆動信号Ｖcom（Ｖcom(1)〜Ｖcom(n)）を順次供給するものである。この共通電極ドライバ４３Ｄは、例えば、シフトレジスタ４３Ｄ１と、ＣＯＭセレクト部４３Ｄ２と、レベルシフタ４３Ｄ３と、ＣＯＭバッファ４３Ｄ４とを有している。

シフトレジスタ４３Ｄ１は、入力パルスを順次転送するためのロジック回路である。具体的には、このシフトレジスタ４３Ｄ１に対して転送トリガーパルス（スタートパルス）を入力することにより、クロック転送を開始するようになっている。また、１フレーム期間内で複数回のスタートパルスを入力するようにした場合には、その度に転送を繰り返すことができるようになっている。なお、シフトレジスタ４３Ｄ１としては、複数個の共通電極４３１〜４３ｎをそれぞれ制御するために、各々独立した転送ロジック回路としてもよい。ただし、その場合には制御回路規模が大きくなるため、後述する図７に示したように、転送ロジック回路は、ゲートドライバと共通電極ドライバとで共用するようにすることが好ましく、更には、共通電極４３の個数に関わらず単一であることが好ましい。

ＣＯＭセレクト部４３Ｄ２は、コモン駆動信号Ｖcomを、有効表示エリア１００内の各表示画素２０に対して出力するか否かを制御するロジック回路である。すなわち、コモン駆動信号Ｖcomの出力を、有効表示エリア１００内の位置等に応じて制御している。さらに、詳細は後述するが、このＣＯＭセレクト部４３Ｄ２に対して入力する制御パルスを可変とすることにより、例えば１水平ラインごとにコモン駆動信号Ｖcomの出力位置を任意に移動させたり、複数の水平期間後に出力位置を移動させたりすることが可能となっている。

レベルシフタ４３Ｄ３は、ＣＯＭセレクト部４３Ｄ２から供給される制御信号を、コモン駆動信号Ｖcomを制御するのに十分な電位レベルまでシフトさせるための回路である。

ＣＯＭバッファ４３Ｄ４は、コモン駆動信号Ｖcom（Ｖcom(1)〜Ｖcom(n)）を順次供給するための最終出力ロジック回路であり、出力バッファ回路もしくはスイッチ回路等を含んで構成されている。

一方、図７に示した例では、表示画素２０には、ゲート・共通電極ドライバ４０Ｄに接続されたゲート線２６および共通電極４３１〜４３ｎと、図示しないソースドライバに接続された信号線（ソース線）２５とが接続されている。ゲート・共通電極ドライバ４０Ｄは、ゲート線２６を介して各表示画素２０に対してゲート駆動信号を供給すると共に、共通電極４３１〜４３ｎに対してコモン駆動信号Ｖcom（Ｖcom(1)〜Ｖcom(n)）を順次供給するものである。このゲート・共通電極ドライバ４０Ｄは、例えば、シフトレジスタ４０Ｄ１と、イネーブル・コントロール部４０Ｄ２と、ゲート／ＣＯＭセレクト部４０Ｄ３と、レベルシフタ４０Ｄ４と、ゲート／ＣＯＭバッファ４０Ｄ５とを有している。

シフトレジスタ４０Ｄ１は、ゲートドライバと共通電極ドライバとで共用されていること以外は、前述したシフトレジスタ４３Ｄ１と同様の機能を有している。

イネールブル・コントロール部４０Ｄ２は、シフトレジスタ４０Ｄ１から転送されたクロックパルスを利用してイネーブルパルスを取り込むことにより、ゲート線２６を制御するためのパルスを生成するものである。

ゲート／ＣＯＭセレクト部４０Ｄ３は、コモン駆動信号Ｖcomおよびゲート信号ＶＧをそれぞれ、有効表示エリア１００内の各表示画素２０に対して出力するか否かを制御するロジック回路である。すなわち、コモン駆動信号Ｖcomおよびゲート信号ＶＧの出力をそれぞれ、有効表示エリア１００内の位置等に応じて制御している。

レベルシフタ４０Ｄ４は、ゲート／ＣＯＭセレクト部４０Ｄ３から供給される制御信号を、ゲート信号ＶＧおよびコモン駆動信号Ｖcomをそれぞれ制御するのに十分な電位レベルまでシフトさせるための回路である。

ゲート／ＣＯＭバッファ４０Ｄ５は、コモン駆動信号Ｖcom（Ｖcom(1)〜Ｖcom(n)）およびゲート信号ＶＧ（ＶＧ(1)〜ＶＧ(n)）をそれぞれ順次供給するための最終出力ロジック回路であり、出力バッファ回路もしくはスイッチ回路等を含んで構成されている。

なお、図７に示した例では、表示装置１内においてこれらの他に、Ｔ／Ｇ・ＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｄが設けられている。このＴ／Ｇ・ＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｄは、Ｔ／Ｇ（タイミング・ジェネレータ）およびＤＣ／ＤＣコンバータとしての役割を果たすものである。

（駆動信号源Ｓおよび検出回路８の回路構成例）
図８は、図１に示した駆動信号源Ｓとタッチ検出動作を行う検出回路８との回路構成例を、タイミング・ジェネレータとしてのタイミング制御部９とともに表したものである。この図において、容量素子Ｃ１１〜Ｃ１ｎは、図５に示した各共通電極４３１〜４３ｎとセンサ用検出電極４４との間に形成される（静電）容量素子に対応するものである。

駆動信号源Ｓは、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１ｎごとに１つずつ設けられている。この駆動信号源Ｓは、ＳＷ制御部１１と、２つのスイッチ素子１２，１５と、２つのインバータ（論理否定）回路１３１，１３２と、オペアンプ１４とを有している。ＳＷ制御部１１は、スイッチ素子１２のオン・オフ状態を制御するものであり、これにより電源＋Ｖとインバータ回路１３１，１３２との間の接続状態が制御されるようになっている。インバータ回路１３１の入力端子は、スイッチ素子１２の一端（電源＋Ｖとは反対側の端子）およびインバータ回路１３２の出力端子に接続されている。インバータ回路１３１の出力端子は、インバータ回路１３２の入力端子およびオペアンプ１４の入力端子に接続されている。これにより、これらのインバータ回路１３１，１３２が、所定のパルス信号を出力する発振回路として機能するようになっている。オペアンプ１４は、２つの電源＋Ｖ，−Ｖに接続されている。スイッチ素子１５は、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ１に従ってオン・オフ状態が制御されるようになっている。具体的には、このスイッチ素子１５によって、容量素子Ｃ１１〜Ｃ１ｎの一端側（共通電極４３１〜４３ｎ側）が、オペアンプ１４の出力端子側（コモン駆動信号Ｖcomの供給源側）または接地に接続される。これにより、各駆動信号源Ｓから各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１ｎへ、コモン駆動信号Ｖcomが供給されるようになっている。

検出回路８（電圧検出器ＤＥＴ）は、増幅部８１と、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部８３と、信号処理部８４と、フレームメモリ８６と、座標抽出部８５と、前述した抵抗器Ｒとを有している。なお、この検出回路８の入力端子Ｔinは、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ１６の他端側（センサ用検出電極４４側）に共通して接続されている。

増幅部８１は、入力端子Ｔinから入力される検出信号Ｖdetを増幅する部分であり、信号増幅用のオペアンプ８１１と、２つの抵抗器８１２，８１３とを有している。オペアンプ８１１の正入力端（＋）は、入力端子Ｔinに接続され、出力端は後述するＡ／Ｄ変換部８３の入力端に接続されている。抵抗器８１２，８１３の一端は、ともにオペアンプ８１１の負入力端（−）に接続され、抵抗器８１２の他端はオペアンプ８１１の出力端に接続され、抵抗器８１３の他端は接地に接続されている。これにより、増幅部８１は、非反転増幅回路として機能するようになっている。

抵抗器Ｒは、オペアンプ８１１の正入力端（＋）側の接続点Ｐと、接地との間に配置されている。この抵抗器Ｒは、センサ用検出電極４４がフローティング状態になってしまうのを回避して安定状態を保つためのものである。これにより、検出回路８において、検出信号Ｖdetの信号値がふらついて変動してしまうのが回避されると共に、この抵抗器Ｒを介して静電気を接地に逃がすことができるという利点もある。

Ａ／Ｄ変換部８３は、増幅部８１において増幅されたアナログの検出信号Ｖdetを、所定のタイミング（サンプリングタイミングｔｓ）でサンプリングし、そのサンプリング後の検出信号Ｓin（サンプリング検出信号）を信号処理部８４へ供給するものである。具体的には、詳細は後述するが、３つ以上（ここでは、３つ）の互いに異なるサンプリング周波数ｆｓを用いて検出信号Ｖdetをそれぞれサンプリングし、３つ以上（ここでは、３つ）のサンプリング検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６を生成するようになっている。また、このＡ／Ｄ変換部８３におけるンプリングタイミングｔｓ（サンプリング周波数ｆｓ）は、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ２（ＣＴＬ２４，ＣＴＬ２５，ＣＴＬ２６）によって制御されるようになっている。なお、このサンプリングタイミングｔｓ（サンプリング周波数ｆｓ）の詳細については、後述する（図１３，図１５，図１６）。

信号処理部８４は、Ａ／Ｄ変換部８３から出力されるサンプリング後の検出信号Ｓin（Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６）に対し、所定の信号処理（例えば、デジタル的なノイズ除去処理や、周波数情報を位置情報に変換する処理などの信号処理）を施すものである。この信号処理部８４はまた、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６において、（下記の外部ノイズの）折り返しノイズが発生する周波数（折り返し周波数ｆｉ）が互いに異なり易くなることを利用して、ノイズの影響を除去（抑制）するための所定の演算処理を行っている。ここで、このようなノイズとしては、画像信号の書き込み動作に起因したノイズ（内部ノイズ）と、外部環境に起因したノイズ（外部ノイズ）との２種類に大別することができる。なお、信号処理部の詳細構成については、後述する（図９，図１０）。

座標抽出部８５は、信号処理部８４から出力される検出信号（上記した内部ノイズや外部ノイズを除去（抑制）した後の検出信号Ｓout）に基づいて物体の検出結果を求め、出力端子Ｔoutから出力するものである。この検出結果とは、タッチされたか否か、およびタッチされた場合にはその部分の位置座標を含むものである。

なお、このような検出回路８は、対向基板４上の周辺領域（非表示領域または額縁領域）に形成するようにしてもよいし、あるいは、画素基板２上の周辺領域に形成するようにしてもよい。但し、画素基板２上に形成すれば、元々画素基板２上に形成されている表示制御用の各種回路素子等との集積化が図れるので、回路の集積化による簡略化という観点でより好ましい。この場合には、コンタクト導電柱７と同様のコンタクト導電柱（図示せず）によって、センサ用検出電極４４の各電極パターンと画素基板２の検出回路８との間を接続し、検出信号Ｖdetをセンサ用検出電極４４から検出回路８に伝送するようにすればよい。

（Ａ／Ｄ変換部８３および信号処理部８４の詳細構成例）
図９は、図８に示したＡ／Ｄ変換部８３および信号処理部８４の詳細構成をブロック図で表したものである。Ａ／Ｄ変換部８３は、３つのサンプリング部８３４，８３５，８３６を有している。信号処理部８４は、３つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａと、３つの絶対値変換部８４４Ｃ，８４５Ｃ，８４６Ｃとを有している。この信号処理部８４はまた、３つのローパスフィルタ（ＬＰＦ）８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄと、３つの２値化処理部８４４Ｅ，８４５Ｅ，８４６Ｅと、１つの多数決選択部８４０とを有している。

サンプリング部８３４は、タイミング制御信号ＣＴＬ２４による制御に従って、増幅部８１から供給される検出信号Ｖdetを所定のサンプリングタイミングｔｓでサンプリングし、サンプリング後の検出信号Ｓin４を信号処理部８４へ供給するものである。同様に、サンプリング部８３５は、タイミング制御信号ＣＴＬ２５による制御に従って、検出信号Ｖdetを所定のサンプリングタイミングｔｓでサンプリングし、サンプリング後の検出信号Ｓin５を信号処理部８４へ供給するものである。また、サンプリング部８３６は、タイミング制御信号ＣＴＬ２６による制御に従って、検出信号Ｖdetを所定のサンプリングタイミングｔｓでサンプリングし、サンプリング後の検出信号Ｓin４を信号処理部８４へ供給するものである。

ここで、本実施の形態では、これら３つのサンプリング部８３４，８３５，８３６において、互いに異なるサンプリングタイミングｔｓ（サンプリング周波数ｆｓ）を用いて、検出信号Ｖdetのサンプリングを行っている。具体的には、サンプリング部８３４は、サンプリング周波数ｆｓとして、コモン駆動信号Ｖcomにおける基本周波数ｆ０の４倍の周波数（４ｆ０）を用いている。また、サンプリング部８３５は、サンプリング周波数ｆｓとして、この基本周波数ｆ０の５倍の周波数（５ｆ０）を用い、サンプリング部８３６は、サンプリング周波数ｆｓとして、この基本周波数ｆ０の６倍の周波数（６ｆ０）を用いている。すなわち、ここでは、各サンプリング部８３４，８３５，８３６において、サンプリング周波数ｆｓとして、基本周波数ｆ０のＮ倍（Ｎ：２以上の整数）の周波数（Ｎ×ｆ０）を用いるようになっている。ただし、各サンプリング周波数ｆｓは、必ずしも基本周波数ｆ０の整数倍には限られず、例えば表示ノイズ（後述する内部ノイズ）の影響が少ない場合等には、整数倍となっていなくともよい。

ＢＰＦ８４４Ａは、サンプリング部８３４から供給されるサンプリング後の検出信号Ｓin４のうち、上記したコモン駆動信号Ｖcomにおける基本周波数ｆ０の信号（検出信号Ｓ１４）を選択的に通過させるフィルタである。同様に、ＢＰＦ８４５Ａは、サンプリング部８３５から供給されるサンプリング後の検出信号Ｓin５のうち、基本周波数ｆ０の信号（検出信号Ｓ１５）を選択的に通過させるフィルタである。また、ＢＰＦ８４６Ａは、サンプリング部８３６から供給されるサンプリング後の検出信号Ｓin６のうち、基本周波数ｆ０の信号（検出信号Ｓ１６）を選択的に通過させるフィルタである。なお、これらＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａが、本発明における「フィルタ部」の一具体例に対応する。

絶対値変換部８４４Ｃ，８４５Ｃ，８４６Ｃはそれぞれ、ＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａを通過した検出信号Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６に対し、電圧値０（ゼロ）を中心とする絶対値変換（０Ｖを中心とする信号波形の折り返し処理）を行うものである。

ＬＰＦ８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄはそれぞれ、絶対値変換部８４４Ｃ，８４５Ｃ，８４６Ｃから出力される絶対値変換後の検出信号Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６に対し、所定のＬＰＦ処理を行い、検出信号Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６をそれぞれ生成するものである。具体的には、検出対象の物体に対応する信号の周波数のみを選択的に通過させる（抽出する）ＬＰＦとなっている。なお、このようなＬＰＦの代わりに、ＢＰＦもしくは包絡線検波回路を用いるようにしてもよい。

２値化処理部８４４Ｅ，８４５Ｅ，８４６Ｅはそれぞれ、ＬＰＦ８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄを通過した検出信号Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６において、所定の閾値との比較を行うことにより２値化処理を行い、検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６をそれぞれ生成するものである。

多数決選択部８４０は、２値化処理部８４４Ｅ，８４５Ｅ，８４６Ｅからそれぞれ出力される検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６を用いて所定の多数一致演算を行い、物体検出に用いる最終的な検出信号Ｓoutを、座標抽出部８５へ出力するものである。具体的には、３つの検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６のうち、多数一致した（ここでは、２つ以上が一致した）検出信号を採用し、検出信号Ｓoutとして出力するようになっている。ここで、この多数決選択部８４０および前述した座標抽出部８５が、本発明における「検出部」の一具体例に対応する。

図１０は、多数決演算部８４０の詳細構成および動作について表したものであり、（Ａ）はこの多数決演算部８４０の論理回路構成を、（Ｂ）はこの論理回路における真理値表を、（Ｃ）はこの論理回路における演算結果を示す波形図を、それぞれ表している。なお、これらの図において、入力信号としての検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６をそれぞれ信号Ａ〜Ｃとし、出力信号としての検出信号Ｓoutを信号Ｏとする。

この多数決演算部８４０は、図１０（Ａ）に示したように、２つのＯＲ（論理和）回路８４０Ｃ，８４０Ｄと、２つのＡＮＤ（論理積）回路８４０Ｂ，８４０Ｃとを有している。ＯＲ回路８４０ＡおよびＡＮＤ回路８４０Ｂにおける２つの入力端子には、信号Ｂ，Ｃがそれぞれ入力されている。ＡＮＤ回路８４０Ｃにおける２つの入力端子には、信号Ａと、ＯＲ回路８４０Ａからの出力信号とが入力されている。ＯＲ回路８４０Ｄにおける２つの入力端子には、ＡＮＤ回路８４０Ｂからの出力信号と、ＡＮＤ回路８４０Ｃからの出力信号とがそれぞれ入力されている。そして、このＯＲ回路８４０Ｄからの出力信号が、信号Ｏ（検出信号Ｓout）となっている。このようにして、図１０（Ｂ），（Ｃ）からも分かるように、論理「１」の多数決とした場合、および論理「０」の多数決とした場合のいずれにおいても、同じ回路構成となり、容易に回路を構築することができる。

［表示装置１の作用・効果］
次に、本実施の形態の表示装置１における作用および効果について説明する。

（１．基本動作）
この表示装置１では、画素基板２の表示ドライバ（共通電極ドライバ４３Ｄ等）が、共通電極４３の各電極パターン（共通電極４３１〜４３ｎ）に対してコモン駆動信号Ｖcomを線順次で供給する。この表示ドライバはまた、ソース線２５を介して画素電極２２へ画素信号（画像信号）を供給すると共に、これに同期して、ゲート線２６を介して各画素電極のＴＦＴ（ＴＦＴ素子Ｔｒ）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、表示画素２０ごとに、コモン駆動信号Ｖcomと各画像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、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。

一方、対向基板４の側では、共通電極４３の各電極パターンと、センサ用検出電極４４の各電極パターンとの交差部分にそれぞれ、容量素子Ｃ１（容量素子Ｃ１１〜Ｃ１ｎ）が形成される。ここで、例えば図５中の矢印（スキャン方向）に示したように、共通電極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と、以下のようになる。すなわち、印加された共通電極４３の電極パターンとセンサ用検出電極４４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Ｃ１１〜Ｃ１ｎの各々に対し、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検出信号Ｖdetが、センサ用検出電極４４の各電極パターン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、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。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。

なお、このような共通電極４３の各電極パターンの線順次駆動の際には、例えば図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、共通電極４３の各電極パターンのうちの一部の電極パターンを束ねて、線順次駆動動作を行うようにするのが好ましい。具体的には、この一部の電極パターンからなる駆動ラインＬを、複数ラインの電極パターンからなる位置検出用駆動ラインＬ１と、少数ライン（ここでは１ライン）の電極パターンからなる表示用駆動ラインＬ２とから構成するようにする。これにより、共通電極４３の電極パターンの形状に対応した筋や斑等が生ずることによる画質劣化を抑えることが可能となる。

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（すなわち、共通電極４３の電極パターンのうち、そのタッチ箇所に対応する電極パターンにコモン駆動信号Ｖcomが印加されたとき）の検出信号Ｖdetの値が、他の箇所よりも小さくなる。検出回路８（図８）は、この検出信号Ｖdetをしきい値電圧Ｖthと比較して、しきい値電圧Ｖth未満の場合に、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、しきい値電圧Ｖth未満の検出信号Ｖdetの検出タイミングとから割り出すことができる。

このようにして、本実施の形態のタッチセンサ付きの表示装置１では、液晶表示素子に元々備えられている共通電極４３が、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されている。また、表示用駆動信号としてのコモン駆動信号Ｖcomが、タッチセンサ用駆動信号として共用されている。これにより、静電容量型のタッチセンサにおいて、新たに設ける電極はセンサ用検出電極４４だけでよく、また、タッチセンサ用駆動信号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。更に、部品点数が少なく、また厚みも薄くなり、薄型の電子機器に搭載することができる。

また、従来のタッチセンサ付き表示装置（特許文献１）では、センサに流れる電流の大きさを正確に測定し、その測定値に基づいてタッチ位置をアナログ演算により求めるようにしている。これに対し、本実施の形態の表示装置１では、タッチの有無に応じた電流の相対変化（電位変化）の有無をデジタル的に検知するだけでよいので、簡単な検出回路構成で検出精度を高めることができる。また、コモン駆動信号Ｖcomの印加用に元々設けられている共通電極４３と、新たに設けたセンサ用検出電極４４との間に静電容量を形成し、この静電容量が利用者の指の接触によって変化することを利用してタッチ検出を行うようにしている。このため、利用者の電位が不定であることが多いモバイル機器用途にも適合可能である。

更に、センサ用検出電極４４が複数の電極パターンに分割されると共に、各電極パターンが個別に時分割的に駆動されるため、タッチ位置の検出も可能となる。

（２．特徴的部分の作用；ノイズ除去処理を用いた検出動作）
次に、図１２〜図１６を参照して、本発明の特徴的部分の１つであるノイズ除去処理を用いた検出動作について、詳細に説明する。

まず、例えば図１２（Ａ）に示したように、ユーザの指が触れた範囲（検出期間Δｔ１）では、前述したように、元々の容量素子Ｃ１と指による容量素子Ｃ２との容量カップリングにより、検出信号Ｖdetの値が、他の箇所よりも小さくなる。これに対し、例えばインバータ蛍光灯からの光等の外部環境に起因した外部ノイズ（外乱ノイズ）Ｓｎあるいはその折り返しノイズＳｉが、指を介してセンサ用検出電極４４に乗ると、検出信号Ｖdetは例えば図１２（Ｂ）に示したようになる。すなわち、検出期間Δｔ１において、図１２（Ａ）に示した検出信号Ｖdetの波形に、外部ノイズＳｎまたはその折り返しノイズＳｉの波形が重畳されることになる。このような外部ノイズＳｎまたはその折り返しノイズＳｉが重畳された波形からなる検出信号Ｖdetを用いた場合、そのままでは直ちに物体検出を行うのは困難である。

ここで、図１３は、このような外部ノイズＳｎ，その折り返しノイズＳｉと、Ａ／Ｄ変換部８３（サンプリング部８３４，８３５，８３６）におけるサンプリング周波数ｆｓとの関係（周波数特性の関係）の一例を模式的に表したものである。

まず、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部８３の前段にＬＰＦが設けられていない。また、このＡ／Ｄ変換部８３でのサンプリング周波数ｆｓ（＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０）は、消費電力を抑えるため、必要以上に高く設定しないほうが望ましい。これらのことから、本実施の形態では、図１３に示したように、外部ノイズＳｎの周波数ｆｎがサンプリング周波数ｆｓの１／２（ｆｓ／２）を超えてしまう場合が生じ、その場合には、この外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉが発生してしまうことになる。ここで、この折り返しノイズＳｉの周波数（折り返し周波数）ｆｉは、元の外部ノイズＳｎの周波数をｆｎ、サンプリング周波数をｆｓとすると、以下の（１）式で表される。この（１）式により、前述したように、サンプリング周波数ｆｓが異なる場合（各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６）、元の外部ノイズＳｎが同じであっても、その折り返しノイズＳｉの発生周波数（折り返し周波数ｆｉ）は、原則として互いに異なることが分かる。なお、例外として、サンプリング周波数ｆｓが異なる場合であっても折り返し周波数ｆｉが互いに一致してしまうのは、詳細は後述するが、以下のような場合である。すなわち、（１）式において、異なるサンプリング周波数ｆｓに対応する複数の係数ｎ（例えば、ｎ１，ｎ２等）同士の最小公倍数に係数ｎが設定されることにより、折り返し周波数ｆｉが互いに一致してしまう場合である。
ｆｉ＝｜ｆｎ−ｎ×ｆｓ｜ （ｎ：整数）……（１）

（２−１．ノイズ除去処理の全体の流れ）
そこで、本実施の形態では、検出回路８内のＡ／Ｄ変換部８３、信号処理部８４および座標抽出部８５において、例えば以下説明する図１４〜図１６に示したようにして、外部ノイズＳｎ（および内部ノイズ）の影響を取り除いた（低減した）物体検出を行っている。

図１４は、このような外部ノイズの除去（低減）方法の流れをタイミング波形図で表したものである。ここで、（Ａ）はサンプリング前後の検出信号Ｖdet，Ｓinを、（Ｂ）は検出信号Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を、（Ｃ）は検出信号Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６を、（Ｄ）は検出信号Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６を、（Ｅ）は検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６を、（Ｆ）は検出信号Ｓoutを、それぞれ表している（各検出信号の内容については、図９参照）。

まず、検出回路８内のＡ／Ｄ変換部８３は、増幅部８１において増幅されたアナログの検出信号Ｖdetを、所定のサンプリングタイミングｔｓでサンプリングし、そのサンプリング後の検出信号Ｓinを信号処理部８４へ供給する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部８３内のサンプリング部８３４，８３５，８３６では、例えば図１５（Ｃ）〜（Ｅ）に示したように、互いに異なるサンプリングタイミングｔｓ（サンプリング周波数ｆｓ＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０）を用いて、検出信号Ｖdetのサンプリングを行う。

このとき、実際の検出信号Ｖdetの波形には、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、画像表示制御の際の画像信号の書き込み動作に起因した内部ノイズが発生し、この画像信号の階調レベルに応じた波形変動が生じている。具体的には、黒書き込み時（図中の「Black」参照）にはコモン駆動信号Ｖcomと同相に、白書き込み時（図中の「White」参照）にはコモン駆動信号Ｖcomと逆相に内部ノイズが含まれることになる。このような内部ノイズの発生タイミングでは、画像信号の階調レベルに応じて検出信号Ｖdetの波形が変動してしまうため、物体の接触の有無等による検出波形の変化（図３）と切り分けるのが困難となってしまう。

そこで、各サンプリング部８３４，８３５，８３６では、タイミング制御部９から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ２４，ＣＴＬ２５，ＣＴＬ２６に従って、このような内部ノイズの発生タイミングを避けて、検出信号Ｖdetのサンプリングを行っている。具体的には、図１５（Ｃ）〜（Ｅ）に示した各サンプリング部８３４，８３５，８３６でのサンプリングタイミングｔｓ（ｆｓ＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０）は、図１５（Ｂ）中の符号Ｐ１で示したように、内部ノイズの発生タイミングを避けたものとなっている。これにより、内部ノイズの影響を除去（低減）した物体検出が可能となる。

次に、信号処理部８４では、ＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａにおいてそれぞれ、各サンプリング部８３４，８３５，８３６におけるサンプリング後の検出信号Ｓin（Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６）に対し、所定のフィルタ処理を行う。具体的には、これらのＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａではそれぞれ、検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６のうち、コモン駆動信号Ｖcomにおける基本周波数ｆ０の信号（検出信号Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）が選択的に通過する。（図１４（Ｂ）参照）。このとき、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６では、サンプリング周波数ｆｓが互いに異なる（ｆｓ＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０）ため、原則として（折り返し周波数ｆｉが互いに一致する場合を除き）、それらのうちの最大でも１つが、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉの影響を受ける。つまり、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６（各検出信号Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）において、この折り返しノイズＳｉの影響を受けた検出信号が存在する場合、その検出信号では波形が崩れることになる。

次に、絶対値変換部８４４Ｃ，８４５Ｃ，８４６Ｃはそれぞれ、ＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａを通過した検出信号Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６に対し、電圧値０（ゼロ）を中心とする絶対値変換（０Ｖを中心とする信号波形の折り返し処理）を行う。これにより、検出信号Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６がそれぞれ生成される（図１４（Ｃ）参照）。

次に、ＬＰＦ８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄはそれぞれ、絶対値変換後の検出信号Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６に対し、検出対象の物体に対応する信号の周波数のみを選択的に通過させる（抽出する）ＬＰＦ処理を行う。これにより、検出信号Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６がそれぞれ生成される（図１４（Ｄ）参照）。

次に、２値化処理部８４４Ｅ，８４５Ｅ，８４６Ｅはそれぞれ、ＬＰＦ８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄを通過した検出信号Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６において、所定の閾値ＴＨとの比較を行うことにより２値化処理を行う。これにより、検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６がそれぞれ生成される（図１４（Ｅ）参照）。このとき、前述したように、検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６のうち、原則として最大でも１つが外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉの影響を受ける場合があり、その検出信号では波形が崩れることになる。

次に、多数決選択部８４０は、これらの検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６を用いて所定の多数一致演算を行い、物体検出に用いる最終的な検出信号Ｓoutを、座標抽出部８５へ出力する。具体的には、３つの検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６のうち、多数一致した（ここでは、２つ以上が一致した）検出信号を採用し、検出信号Ｓoutとして出力する（図１４（Ｆ）参照）。ここで、このような多数一致演算を行い、多数一致した検出信号を物体検出用の最終的な検出信号Ｓoutとしているのは、以下の理由による。すなわち、上記したように、検出信号Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６のうちの原則として多くとも１つは、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉの影響を受けて波形が崩れている可能性があるからである。したがって、多数一致した検出信号を物体検出用の最終的な検出信号Ｓoutとすることにより、そのような外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉの影響を排除する（抑える）ことができる。

そして、座標抽出部８５では、このようにして採用された検出信号Ｓout（内部ノイズや外部ノイズを除去（抑制）した後の検出信号Ｓout）に基づいて、物体の検出結果を求め、出力端子Ｔoutから出力する。以上により、本実施の形態における外部ノイズ（および内部ノイズ）の影響を取り除いた（低減した）物体検出が終了となる。

（２−２．ノイズ除去処理の際の特徴的な作用）
ここで、図１６を参照して、これまで説明したノイズ除去処理における特徴的な作用について、詳細に説明する。図１６は、検出信号Ｖdet（Ｓin）および外部ノイズＳｎの周波数領域と、サンプリング周波数ｆｓとの関係の一例について、模式的に表したものである。

まず、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部８３内のサンプリング部８３４，８３５，８３６において、互いに異なるサンプリング周波数ｆｓ（＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０）を用いて、検出信号Ｖdetのサンプリングを行う（図１５（Ｃ）〜（Ｅ）参照）。そして、信号処理部８４および座標抽出部８５では、このようなサンプリングにより得られた３つの検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６に基づいて、物体の検出動作を行う。これにより、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉが検出信号Ｖdet（Ｓin）の周波数領域（基本周波数ｆ０）付近で発生した場合であっても、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６では、折り返し周波数ｆｉが互いに異なり易くなる。なお、検出信号Ｖdet（Ｓin）の波形は、この検出用の駆動信号であるコモン駆動信号Ｖcomの波形（基本周波数ｆ０）に対し、その振幅もしくは周波数が変調されたものとなる。

すなわち、以下詳述するように、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６において、複数の検出信号同士で折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎの周波数が、一部の周波数領域に限定されることになる。具体的には、例えば図１６に示したように、折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎの周波数が、検出信号Ｖdet（Ｓin）よりも高周波側の一部の周波数領域Δｆ４６，Δｆ４５，Δｆ５６，Δｆ４５６に限定される。ここで、周波数領域Δｆ４６は、検出信号Ｓin４，Ｓin６同士で折り返し周波数ｆｉが一致する外部ノイズＳｎの周波数領域を意味している。同様に、周波数領域Δｆ４５は、検出信号Ｓin４，Ｓin５同士で折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎ４６の周波数領域を、周波数領域Δｆ５６は、検出信号Ｓin５，Ｓin６同士で折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎ５６の周波数領域を意味している。また、周波数領域Δｆ４５６は、検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６の全てにおいて折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎ４５６の周波数領域を意味している。

このようにして本実施の形態では、検出信号（検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６等）と、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉとが、区別（切り分け）し易くなる。これにより、従来のように検出用の駆動周波数（コモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０）を変化させることなく、外部ノイズＳｎ（折り返しノイズＳｉ）の影響を抑えた検出動作を行うことができる。

ここで、以下、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６において、複数の検出信号同士で折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎの周波数領域Δｆ４６，Δｆ４５，Δｆ５６，Δｆ４５６について、詳細に説明する。

まず、前述した（１）式において、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６を取得する際のサンプリング周波数ｆｓ＝４ｆ０，５ｆ０，６ｆ０を代入すると、以下の（２）〜（４）式が得られる。なお、ここでは、それぞれの場合における（１）式中の係数ｎを、ｎ，ｍ，ｋとして表している。
ｆｉ＝｜ｆｎ−ｎ×４ｆ０｜ （ｎ：整数）……（２）
ｆｉ＝｜ｆｎ−ｍ×５ｆ０｜ （ｍ：整数）……（３）
ｆｉ＝｜ｆｎ−ｋ×６ｆ０｜ （ｋ：整数）……（４）

すると、上記した周波数領域Δｆ４６，Δｆ４５，Δｆ５６，Δｆ４５６に対応する折り返し周波数ｆｉはそれぞれ、以下の（５）〜（８）式で表される。言い換えると、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６において、複数（２つ以上）の検出信号同士で折り返し周波数ｆｉが一致する条件式が、以下の（５）〜（８）式となる。
Δｆ４６： ｆｉ＝｜ｆｎ−ｎ×４ｆ０｜＝｜ｆｎ−ｋ×６ｆ０｜ ……（５）
Δｆ４５： ｆｉ＝｜ｆｎ−ｎ×４ｆ０｜＝｜ｆｎ−ｍ×５ｆ０｜ ……（６）
Δｆ５６： ｆｉ＝｜ｆｎ−ｍ×５ｆ０｜＝｜ｆｎ−ｋ×６ｆ０｜ ……（７）
Δｆ４５６： ｆｉ＝｜ｆｎ−ｎ×４ｆ０｜＝｜ｆｎ−ｍ×５ｆ０｜
＝｜ｆｎ−ｋ×６ｆ０｜ ……（８）

ここで、上記（５）式を満たすときの最も小さい係数ｎ，ｋは、「４」および「６」の最小公倍数「１２」に対応し、ｎ×４＝ｋ×６＝１２となるとき、すなわち、ｎ＝３，ｋ＝２のときである。同様に、上記（６）式を満たすときの係数ｎ，ｍは、「４」および「５」の最小公倍数「２０」に対応し、ｎ×４＝ｍ×５＝２０となるとき、すなわち、ｎ＝５，ｋ＝４のときである。また、上記（７）式を満たすときの係数ｍ，ｋは、「５」および「６」の最小公倍数「３０」に対応し、ｍ×５＝ｋ×６＝３０となるとき、すなわち、ｍ＝６，ｋ＝５のときである。更に、上記（８）式を満たすときの係数ｎ，ｍ，ｋは、「４」，「５」および「６」の最小公倍数「６０」に対応し、ｎ×４＝ｍ×５＝ｋ×６＝６０となるとき、すなわち、ｎ＝１５，ｍ＝１２，ｋ＝５のときである。

したがって、上記（５）〜（８）式は、以下の（９）〜（１２）式のように変形することができる。
Δｆ４６： ｆｉ＝｜ｆｎ−１２ｆ０｜ ……（９）
Δｆ４５： ｆｉ＝｜ｆｎ−２０ｆ０｜ ……（１０）
Δｆ５６： ｆｉ＝｜ｆｎ−３０ｆ０｜ ……（１１）
Δｆ４５６： ｆｉ＝｜ｆｎ−６０ｆ０｜ ……（１２）

また、折り返しノイズＳｉが発生する条件式である以下の（１３）式を、上記（９）〜（１２）式にそれぞれ代入して変形すると、以下の（１４）〜（１７）式が得られる。
０＜ｆｉ＜（ｆ０／２） ……（１３）
Δｆ４６： １１．５ｆ０＝＜ｆｎ（Ｓｎ４６の周波数）＜１２．５ｆ０ …（１４）
Δｆ４５： １９．５ｆ０＝＜ｆｎ（Ｓｎ５６の周波数）＜２０．５ｆ０ …（１５）
Δｆ５６： ２９．５ｆ０＝＜ｆｎ（Ｓｎ５６の周波数）＜３０．５ｆ０ …（１６）
Δｆ４５６： ５９．５ｆ０＝＜ｆｎ（Ｓｎ４５６の周波数）＜６０．５ｆ０…（１７）

そして、一例として、コモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０（検出用の駆動周波数）＝１１．２ｋＨｚを、上記（１４）〜（１７）式にそれぞれ代入して変形すると、以下の（１８）〜（２１）式が得られる。
Δｆ４６： １２８．８ｋＨｚ＜ｆｎ＜１４０．０ｋＨｚ ……（１８）
Δｆ４５： ２１８．４ｋＨｚ＜ｆｎ＜２２９．６ｋＨｚ ……（１９）
Δｆ５６： ３３０．４ｋＨｚ＜ｆｎ＜３４１．６ｋＨｚ ……（２０）
Δｆ４５６： ６６６．４ｋＨｚ＜ｆｎ＜６７７．６ｋＨｚ ……（２１）

これにより、各検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６のうちの２つ以上において、折り返し周波数ｆｉが一致するような外部ノイズＳｎの周波数領域Δｆ４６，Δｆ４５，Δｆ５６，Δｆ４５６は、検出信号Ｖdet（Ｓin）に対してかなり高周波側の一部の領域に制限されることが分かる。すなわち、図１６にも示したように、折り返しノイズＳｉにより外部ノイズＳｎが検出動作の妨げとなるのは、かなり高い周波数領域の外部ノイズＳｎからとなるため、検出動作の際の外部ノイズＳｎの影響が軽減される。また、上記の周波数領域Δｆ４６，Δｆ４５，Δｆ５６，Δｆ４５６の中に外部ノイズＳｎが含まれるような場合でも、信号処理部８４内にＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａが設けられているため、その場合にも外部ノイズＳｎの影響が軽減される。すなわち、これらのＢＰＦ８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａでは、コモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０（検出用の駆動周波数）を選択的に通過させるため、そのような場合であっても、外部ノイズＳｎの影響を軽減することができる。

このようにして本実施の形態では、前述したように、検出信号（検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６等）と、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉとが、区別（切り分け）し易くなる。すなわち、検出信号（検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６等）のうち、原則として最大でも１つだけ（多くの場合は０個）が、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉの影響を受けて波形が崩れることになる。したがって、上記したように、多数一致した検出信号を物体検出用の最終的な検出信号Ｓoutとすることにより、外部ノイズＳｎの影響を排除する（抑える）ことができる。よって、従来のように検出用の駆動周波数（コモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０）を変化させることなく、外部ノイズＳｎ（折り返しノイズＳｉ）の影響を抑えた検出動作を行うことができる。

なお、このとき、外部ノイズＳｎの周波数ｆｎが、コモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０（検出用の駆動周波数）と一致するような場合、検出信号（検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６等）と、外部ノイズＳｎ自体とを、区別（切り分け）するのが困難となる。したがって、このコモン駆動信号Ｖcomの基本周波数ｆ０は、外部ノイズＳｎにおいて想定される周波数ｆｎよりも低くなるように設定しておくのが望ましい。これにより、検出動作の妨げとなる外部ノイズが、その折り返しノイズＳｉでのみ観察されることになるため、本実施の形態によるノイズ低減手法（検出信号と折り返しノイズとの識別手法）が効果的となる。

以上のように本実施の形態では、静電容量の変化に応じてセンサ用検出電極４４から得られる検出信号Ｖdetに基づいて物体の接触（近接）位置を検出すると共に、この検出の際に、検出信号Ｖdetを３つの互いに異なるサンプリング周波数ｆｓを用いてそれぞれサンプリングすることにより３つの検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６を生成し、これら３つの検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６に基づいて検出動作を行うようにしたので、検出信号（検出信号Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６等）と、外部ノイズＳｎの折り返しノイズＳｉとを区別（切り分け）し易くすることができ、検出用の駆動周波数（基本周波数ｆ０）を変化させることなく、外部ノイズＳｎの影響を抑えた検出動作を行うことができる。よって、簡易な構成で、外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の場合とは異なり、表示素子として横電界モードの液晶素子を用いるようにしたものである。

［表示装置１Ｂの構成例］
図１７は、本実施の形態のタッチセンサ付きの表示装置１Ｂの要部断面構造を表すものである。図１８は、この表示装置１Ｂにおける画素基板（後述する画素基板２Ｂ）の詳細構成を表すものであり、（Ａ）は断面構成を、（Ｂ）は平面構成を示している。図１９は、表示装置１Ｂの斜視構造を表すものである。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態の図４等と同一部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態の表示装置１Ｂは、画素基板２Ｂと、この画素基板２Ｂに対向して配置された対向基板４Ｂと、画素基板２Ｂと対向基板４Ｂとの間に挿設された液晶層６とを備えている。

画素基板２Ｂは、ＴＦＴ基板２１と、このＴＦＴ基板２１上に配設された共通電極４３と、この共通電極４３の上に絶縁層２３を介してマトリクス状に配設された複数の画素電極２２とを有する。ＴＦＴ基板２１には、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やＴＦＴのほか、絶縁層２３１，２３２を介して、各画素電極に画像信号を供給する信号線（ソース線）２５や、各ＴＦＴを駆動するゲート線２６等の配線が形成されている（図１８）。ＴＦＴ基板２１にはまた、タッチ検出動作を行う検出回路８（図８）が形成されている。共通電極４３は、タッチ検出動作を行うタッチセンサの一部を構成するセンサ用駆動電極としても兼用されるものであり、図１における駆動電極Ｅ１に相当する。

対向基板４Ｂ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とを有する。ガラス基板４１の他方の面には、センサ用検出電極４４が形成され、さらに、このセンサ用検出電極４４の上に偏光板４５が配設されている。センサ用検出電極４４は、タッチセンサの一部を構成するもので、図１における検出電極Ｅ２に相当する。センサ用検出電極４４は、図５に示したように、複数の電極パターンに分割されて構成される。センサ用検出電極４４は、薄膜プロセスにより対向基板４Ｂの上に直接形成してもよいが、間接的に形成してもよい。この場合には、タッチ検出電極４４を図示しないフィルム基体上に形成すると共に、このタッチ検出電極４４の形成されたフィルム基体を対向基板４Ｂの表面に貼り付けるようにすればよい。この場合、ガラスと偏光板の間だけでなく偏光板の上面に貼り付けることも可能であり、さらには偏光板を構成するフィルム内に作成してもよい。

共通電極４３は、ＴＦＴ基板２１から交流矩形波形のコモン駆動信号Ｖcomが印加されるようになっている。このコモン駆動信号Ｖcomは、画素電極２２に印加される画素電圧とともに各画素の表示電圧を画定するものであるが、タッチセンサの駆動信号としても兼用されるものであり、図１の駆動信号源Ｓから供給される交流矩形波Ｓｇに相当する。

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）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用いられる。

画素基板２Ｂにおける共通電極４３および対向基板４Ｂにおけるセンサ用検出電極４４の構成は、例えば図５に示したものと同様であり、両方とも、互いに交差するように延在する複数の電極パターンとして形成されている。

ここで、図１９を参照して、より詳細に説明する。ここに示したようなＦＦＳモードの液晶素子においては、画素基板２Ｂ上に形成された共通電極４３の上に、絶縁層２３を介して、櫛歯状にパターニングされた画素電極２２が配置され、これを覆うように配向膜２６が形成される。この配向膜２６と、対向基板４Ｂ側の配向膜４６との間に、液晶層６が挟持される。２枚の偏光板２４，４５は、クロスニコルの状態で配置される。２枚の配向膜２６，４６のラビング方向は、２枚の偏光板２４，４５の一方の透過軸と一致している。ここでは、ラビング方向が出射側の偏光板４５の透過軸と一致している場合を図示してある。さらに、２枚の配向膜２６，４６のラビング方向および偏光板４５の透過軸の方向は、液晶分子が回転する方向が規定される範囲で、画素電極２２の延設方向（櫛歯の長手方向）とほぼ平行に設定されている。

［表示装置１Ｂの作用・効果］
次に、本実施の形態の表示装置１Ｂにおける作用および効果について説明する。

最初に、図１９および図２０を参照して、ＦＦＳモードの液晶素子の表示動作原理について簡単に説明する。ここで、図２０は液晶素子の要部断面を拡大して表したものである。これらの図で、（Ａ）は電界非印加時、（Ｂ）は電界印加時における液晶素子の状態を示す。

共通電極４３と画素電極２２との間に電圧を印加していない状態では（図１９（Ａ）、図２０（Ａ））、液晶層６を構成する液晶分子６１の軸が入射側の偏光板２４の透過軸と直交し、かつ、出射側の偏光板４５の透過軸と平行な状態となる。このため、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈは、液晶層６内において位相差を生じることなく出射側の偏光板４５に達し、ここで吸収されるため、黒表示となる。一方、共通電極４３と画素電極２２との間に電圧を印加した状態では（図１９（Ｂ）、図２０（Ｂ））、液晶分子６１の配向方向が、画素電極間に生じる横電界Ｅにより、画素電極２２の延設方向に対して斜め方向に回転する。この際、液晶層６の厚み方向の中央に位置する液晶分子６１が約４５度回転するように白表示時の電界強度を最適化する。これにより、入射側の偏光板２４を透過した入射光ｈには、液晶層６内を透過する間に位相差が生じ、９０度回転した直線偏光となり、出射側の偏光板４５を通過するため、白表示となる。

次に、表示装置１Ｂにおける表示制御動作およびタッチ検出動作について説明する。これらの動作は、上記第１の実施の形態における動作と同様なので、適宜省略する。

画素基板２Ｂの表示ドライバ（図示せず）は、共通電極４３の各電極パターンに対してコモン駆動信号Ｖcomを線順次で供給する。表示ドライバはまた、ソース線２５を介して画素電極２２へ画像信号を供給すると共に、これに同期して、ゲート線２６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と各画像信号とにより定まる横方向（基板に平行な方向）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。

一方、対向基板４Ｂの側では、共通電極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、その印加された共通電極４３の電極パターンとセンサ用検出電極４４の各電極パターンとの交差部分に形成された一列分の容量素子Ｃ１（Ｃ１１〜Ｃ１ｎ）の各々に対し、充放電が行われる。そして、容量素子Ｃ１の容量値に応じた大きさの検出信号Ｖdetが、センサ用検出電極４４の各電極パターンからそれぞれ出力される。対向基板４Ａ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、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。対向基板４Ｂ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が付加される結果、そのタッチ箇所がスキャンされた時点の検出信号Ｖdetの値が他の箇所よりも小さくなる。検出回路８（図８）は、この検出信号Ｖdetをしきい値電圧Ｖthと比較して、しきい値電圧Ｖth未満の場合に、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、しきい値電圧Ｖth未満の検出信号Ｖdetの検出タイミングとから割り出される。

以上のように本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様に、液晶表示素子に元々備えられている共通電極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と共に、表示用駆動信号としてのコモン駆動信号Ｖcomを、タッチセンサ用駆動信号として共用して静電容量型タッチセンサを構成したので、新たに設ける電極はセンサ用検出電極４４だけでよく、また、タッチセンサ用駆動信号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、本実施の形態においても、上記第１の実施の形態で説明した検出回路８を設けるようにしたので、上記第１の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、静電容量型のタッチセンサを備えた表示装置において、簡易な構成で、外部環境によらずに安定した物体検出を行うことが可能となる。

特に、本実施の形態では、タッチセンサ用駆動電極としての共通電極４３が画素基板２Ｂの側（ＴＦＴ基板２１の上）に設けられた構造を有していることから、ＴＦＴ基板２１から共通電極４３にコモン駆動信号Ｖcomを供給することが極めて容易であると共に、必要な回路や電極パターンおよび配線等を画素基板２に集中させることができ、回路の集積化が図られる。したがって、上記第１の実施の形態において必要であった、画素基板２側から対向基板４側へのコモン駆動信号Ｖcomの供給経路（コンタクト導電柱７）が不要となり、構造がより簡単になる。

また、上記のように、タッチセンサ用駆動電極としての共通電極４３が画素基板２Ｂの側に設けられると共に、この画素基板２Ｂ上にソース線２５やゲート線２６も設けられているため、本実施の形態では特に前述した内部ノイズの影響を受けやすい構造となっている。このことから、本実施の形態の表示装置１Ｂでは、図１５に示したようにして内部ノイズの影響を取り除いて検出動作を行う利点が特に大きいと言える。

なお、検出回路８（図８）は、対向基板４Ｂ上の周辺領域（非表示領域または額縁領域）に形成するようにしてもよいが、画素基板２Ｂ上の周辺領域に形成するのが好ましい。画素基板２Ｂ上に形成すれば、元々画素基板２Ｂ上に形成されている表示制御用の各種回路素子等との集積化が図れるからである。

［第２の実施の形態の変形例］
なお、本実施の形態では、センサ用検出電極４４をガラス基板４１の表面側（液晶層６と反対側）に設けるようにしたが、次のような変形が可能である。

例えば図２１に示した表示装置１Ｃように、対向基板４Ｃにおいて、センサ用検出電極４４をカラーフィルタ４２よりも液晶層６の側に設けるようにしてもよい。

あるいは、図２２に示した表示装置１Ｄのように、対向基板４Ｄにおいて、センサ用検出電極４４をガラス基板４１とカラーフィルタ４２との間に設けるようにしてもよい。ここで、横電界モードの場合、縦方向に電極があると縦方向に電界がかかり、液晶が立ち上がってしまい視野角等が大きく悪化してしまう。したがって、この表示装置１Ｄのように、カラーフィルタ４２等の誘電体を挟んでセンサ用検出電極４４を配置すれば、この問題は大きく低減することができる。

＜適用例＞
次に、図２３〜図２７を参照して、上記実施の形態および変形例で説明したタッチセンサ付きの表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

（適用例１）
図２３は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。

（適用例２）
図２４は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。

（適用例３）
図２５は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。

（適用例４）
図２６は、上記実施の形態等の表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。

（適用例５）
図２７は、上記実施の形態等の表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等に係る表示装置により構成されている。

＜その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、Ａ／Ｄ変換部８３および信号処理部８４において、サンプリング部、ＢＰＦ、絶対値変換部、ＬＰＦおよび２値化処理部がそれぞれ３つずつ設けられている場合について説明したが、この場合には限られない。すなわち、Ａ／Ｄ変換部８３および信号処理部８４において、これらがそれぞれ４つ以上設けられているようにしてもよい。また、上記実施の形態等で説明した信号処理部８４内には、ＢＰＦおよび絶対値変換部は必ずしも設けられていなくともよい。更に、上記実施の形態等では、Ａ／Ｄ変換部８３内に複数のサンプリング部を設けることにより、互いに異なる複数のサンプリング周波数ｆｓでのサンプリング動作を実現しているが、この場合には限られない。すなわち、１つのサンプリング部において、複数のサンプリング周波数ｆｓを用いたサンプリング動作を実現するようにしてもよい。ただし、上記実施の形態等の構成のほうが、Ａ／Ｄ変換部（サンプリング部）の性能を低く抑えることができるため、設計が容易となるという利点がある。

また、上記実施の形態等では、互いに異なる複数のサンプリング周波数ｆｓとして、基本周波数ｆ０の４倍，５倍，６倍のものを用いる場合について説明したが、この場合には限られない。具体的には、例えば、各サンプリング周波数ｆｓは基本周波数ｆ０の２以上の整数倍であればよく、更には、そのような基本周波数ｆ０の整数倍には限られず、３種類以上の異なる周波数であればよい。また、特に、この基本周波数ｆ０に対する倍数を、例えば７倍，１１倍，…というように大きくしていけば、更に外部ノイズＳｎの影響を高周波側に追いやることが可能であり、また複数のサンプリングによる結果が一致する機会も減少するため、ノイズ耐性を更に向上させることが可能となる。なお、複数のサンプリング周波数ｆｓを用いた各検出信号において、各サンプリング周波数ｆｓ同士の最小公倍数ができるだけ大きくなるようにしたほうが、外部ノイズＳｎの影響をより高周波側に追いやることができる。したがって、一例として、複数のサンプリング周波数ｆｓが、いずれも基本周波数ｆ０の素数倍となっていることが望ましいと言える。

更に、上記第２の実施の形態では、横電界モードとしてＦＦＳモードの液晶素子を例に説明したが、ＩＰＳモードの液晶について同様に適用可能である。

加えて、上記実施の形態等では、表示素子として液晶表示素子を用いた表示装置について説明したが、それ以外の表示素子、例えば有機ＥＬ素子を用いた表示装置にも適用可能である。

加えてまた、上記実施の形態等では、タッチセンサを表示装置内に内蔵させた場合（タッチセンサ付きの表示装置）について構成を具体的に挙げて説明したが、内蔵させた場合の構成はこれには限られない。すなわち、タッチセンサが表示部に対応して表示装置内に内蔵されているものであれば、その構成によらず、本発明を広く適用することが可能である。

加えて更に、本発明のタッチセンサは、上記したような表示装置内に内蔵させた場合には限られず、例えば表示装置の外側（外付け型のタッチセンサ）にも適用することが可能である。具体的には、例えば図２８に示したようなタッチセンサ１０を、表示装置の外側に設けるようにしてもよい。このタッチセンサ１０は、例えばガラス等よりなる一対の絶縁基板４１１，４１２と、これらの基板間に形成されたセンサ用駆動電極（タッチ駆動電極）４３０、センサ用検出電極４４および絶縁層２３０とを備えている。センサ用駆動電極４３０は、絶縁基板４１１上に形成されており、タッチセンサ用の駆動信号が印加されるようになっている。センサ用検出電極４４は絶縁基板４１２上に形成されており、上記実施の形態等と同様に、検出信号Ｖdetを得るための電極である。絶縁層２３０は、これらセンサ用駆動電極４３０とセンサ用検出電極４４との間に形成されている。なお、タッチセンサ１０の斜視構造は、例えば図５等に示した上記実施の形態等のものと同様となっている。また、駆動信号源Ｓ、検出回路８およびタイミング制御部９の回路構成等も、例えば図８に示した上記実施の形態等のものと同様となっている。このタッチセンサ１０においても、上記実施の形態等の手法を適用することにより、内部ノイズ（この場合、表示装置の映像ノイズ）や外部ノイズの影響を除去（低減）しつつ、検出動作を行うことが可能である。

更にまた、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。

１，１Ｂ〜１Ｄ…表示装置、１０…タッチセンサ、１００…有効表示エリア、１１…ＳＷ制御部、１２…スイッチ素子、１３１，１３２…インバータ（論理否定）回路、１４…オペアンプ、１５…スイッチ素子、２，２Ｂ…画素基板、２０…表示画素、２０Ｄ…Ｔ／Ｇ・ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１…ＴＦＴ基板（回路基板）、２２…画素電極、２３，２３１，２３２…絶縁層、２４…偏光板、２５…信号線（ソース線）、２６…ゲート線、４，４Ｂ〜４Ｄ…対向基板、４０Ｄ…ゲート・共通電極ドライバ、４１…ガラス基板、４２…カラーフィルタ、４３，４３１〜４３ｎ…共通電極（兼センサ用駆動電極）、４３Ｄ…共通電極ドライバ、４４…センサ用検出電極（タッチ検出電極）、４５…偏光板、６…液晶層、７…コンタクト導電柱、８…検出回路、８１…増幅部、８３…Ａ／Ｄ変換部、８３４，８３５，８３６…サンプリング部、８４…信号処理部、８４４Ａ，８４５Ａ，８４６Ａ…ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、８４４Ｃ，８４５Ｃ，８４６Ｃ…絶対値変換部、８４４Ｄ，８４５Ｄ，８４６Ｄ…ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、８４４Ｅ，８４５Ｅ，８４６Ｅ…２値化処理部、８４０…多数決選択部、８５…座標抽出部、８６…フレームメモリ、９…タイミング制御部、Ｃ１，Ｃ１１〜Ｃ１ｎ，Ｃ２…容量素子、Ｓｇ…交流矩形波、Ｅ１…駆動電極、Ｅ２…検出電極、Ｓ…交流信号源（駆動信号源）、Ｖcom，Ｖcom(1)〜Ｖcom(n)…コモン駆動信号、ＤＥＴ…電圧検出器（検出回路）、Ｖdet，Ｓin（Ｓin４，Ｓin５，Ｓin６），Ｓout，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６…検出信号、Ｖth…しきい値電圧、Ｓｎ，Ｓｎ４５，Ｓｎ４６，Ｓｎ５６，Ｓｎ４５６…外部ノイズ、Ｓｉ…（外部ノイズの）折り返しノイズ、Δｔ１…検出期間、ｔｓ…サンプリングタイミング、ｆ０…基本周波数、ｆｓ…サンプリング周波数、ｆｎ…外部ノイズ周波数、ｆｉ…折り返しノイズ周波数、Δｆ４５，Δｆ４６，Δｆ５６，Δｆ４５６…周波数領域、Ｔｒ…ＴＦＴ素子、ＬＣ…液晶素子、Ｔin…入力端子、Ｔout…出力端子、Ｒ…抵抗器、ＣＴＬ１，ＣＴＬ２（ＣＴＬ２４，ＣＴＬ２５，ＣＴＬ２６）…タイミング制御信号、Ｌ…駆動ライン、Ｌ１…位置検出用駆動ライン、Ｌ２…表示用駆動ライン。

Claims (15)

1. 複数の表示画素電極と、
   前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、
   画像表示機能を有する表示機能層と、
   画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、
   前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
   前記表示制御回路により前記共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体が接触または近接する位置の検出動作を行うタッチ検出回路と
   を備え、
   前記タッチ検出回路は、
   前記タッチ検出電極から得られる検出信号を、３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングすることにより、３つ以上のサンプリング検出信号を生成するＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部と、
   前記３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて検出動作を行う検出部と
   を有する表示装置。
2. 前記検出部は、前記３つ以上のサンプリング検出信号を用いて多数一致演算を行うと共に、これら３つ以上のサンプリング検出信号のうち、多数一致したサンプリング検出信号を用いて検出動作を行う
   請求項１に記載の表示装置。
3. 各サンプリング周波数が、前記タッチセンサ用駆動信号における基本周波数のＮ倍（Ｎ：２以上の整数）の周波数となっている
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 各サンプリング周波数において、前記Ｎがいずれも素数である
   請求項３に記載の表示装置。
5. 前記タッチ検出回路は、
   前記３つ以上のサンプリング検出信号において、前記タッチセンサ用駆動信号における基本周波数の信号をそれぞれ通過させて前記検出部へと供給するフィルタ部を有する
   請求項３に記載の表示装置。
6. 前記Ａ／Ｄ変換部は、前記表示制御回路による画像表示制御の際の画像信号の書き込み動作に起因した内部ノイズの発生タイミングを避けて、前記検出信号のサンプリングを行う
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
7. 前記タッチセンサ用駆動信号における基本周波数が、外部環境に起因した外部ノイズにおいて想定される周波数（外部ノイズ周波数）よりも、低くなるように設定されている
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
8. 前記共通電極が、ストライプ状の複数の電極パターンに分割されている
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
9. 前記表示制御回路は、前記複数の電極パターンのうちの一部の電極パターンを束ねて順次駆動動作を行う
   請求項１または請求項２に記載の表示装置。
10. 前記表示制御回路が形成された回路基板と、
    前記回路基板と対向して配設された対向基板と
    を備え、
    前記表示画素電極が、前記回路基板の、前記対向基板に近い側に配設され、
    前記共通電極が、前記対向基板の、前記回路基板に近い側に配設され、
    前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板の前記共通電極との間に、前記表示機能層が挿設されている
    請求項１または請求項２に記載の表示装置。
11. 前記表示機能層が液晶層である
    請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記表示制御回路が形成された回路基板と、
    前記回路基板と対向して配設された対向基板と
    を備え、
    前記回路基板に前記共通電極および前記表示画素電極が絶縁層を介して順に積層され、
    前記回路基板の前記表示画素電極と、前記対向基板との間に、前記表示機能層が挿設されている
    請求項１または請求項２に記載の表示装置。
13. 前記表示機能層が液晶層であり、横電界モードでの液晶表示が行われる
    請求項１２に記載の表示装置。
14. タッチ駆動電極と、
    前記タッチ駆動電極と対向して、または並んで設けられ、前記タッチ駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
    前記タッチ駆動電極にタッチセンサ用駆動信号を印加することにより前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体が接触または近接する位置を検出するタッチ検出回路と
    を備え、
    前記タッチ検出回路は、
    前記タッチ検出電極から得られる検出信号を、３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングすることにより、３つ以上のサンプリング検出信号を生成するＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部と、
    前記３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて検出動作を行う検出部と
    を有するタッチセンサ。
15. タッチセンサ付きの表示装置を備え、
    前記表示装置は、
    複数の表示画素電極と、
    前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、
    画像表示機能を有する表示機能層と、
    画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、
    前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
    前記表示制御回路により前記共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、物体が接触または近接する位置の検出動作を行うタッチ検出回路と
    を備え、
    前記タッチ検出回路は、
    前記タッチ検出電極から得られる検出信号を、３つ以上の互いに異なるサンプリング周波数を用いてそれぞれサンプリングすることにより、３つ以上のサンプリング検出信号を生成するＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部と、
    前記３つ以上のサンプリング検出信号に基づいて検出動作を行う検出部と
    を有する電子機器。

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