JP6056018B2 - 表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサ機能を備えた表示装置および電子機器に関する。

近年、ユーザが指やスタイラス等で情報入力を行うことを可能とする（物体検出動作を行う）タッチセンサ機能が搭載された表示装置および電子機器が増えている。また最近では、そのような表示装置に、更に３Ｄ（３次元）映像の表示機能を付加したものも提案されている（特許文献１参照）。

国際公開第０９／０６９３５８号パンフレット

上記特許文献１の表示装置では、表示画素を含む液晶パネル上に、バリアパララックス（またはレンチキュラレンズ）およびタッチパネルを順に積層した構造を有している。即ち、画像表示機能、３Ｄ表示機能およびタッチセンサ機能をそれぞれ有するモジュールを積み重ねた構造となっている。このような表示装置において、３Ｄ映像だけでなく通常の２Ｄ映像をも表示する機能の実現が望まれている。

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、３次元映像および２次元映像を切り替え可能に表示しつつ、ユーザによる情報入力が可能な表示装置および電子機器を提供することにある。

本発明の第１の表示装置は、複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液晶レンズ部と、液晶レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部とを備え、センサ部におけるセンサ用駆動電極は、液晶レンズ部における表示切り替え用駆動電極を兼ねている。

本発明の第１の電子機器は、上記本発明の第１の表示装置を備えたものである。

本発明の第１の表示装置および電子機器では、液晶レンズ部が、複数の画素を含む画素部から発せられた光に基づく画像を、３次元映像または２次元映像として切り替え可能に表示する。また、センサ部を備えることにより、そのような映像を表示しながら、物体の接触または近接の有無が検出される。

本発明の第２の表示装置は、複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液体レンズ部と、液体レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部とを備え、センサ部におけるセンサ用駆動電極は、液体レンズ部における表示切り替え用駆動電極を兼ねているものである。

本発明の第２の電子機器は、上記本発明の第２の表示装置を備えたものである。

本発明の第２の表示装置および電子機器では、液体レンズ部が、複数の画素を含む画素部から発せられた光に基づく画像を、３次元映像または２次元映像として切り替え可能に表示する。また、センサ部を備えることにより、そのような映像を表示しながら、物体の接触または近接の有無が検出される。

本発明の第１の表示装置および電子機器によれば、複数の画素を含む画素部と、画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、その画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能な液晶レンズ部と、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部とを備える。３次元映像および２次元映像を切り替え可能に表示しつつ、ユーザによる情報入力が可能となる。

本発明の第２の表示装置および電子機器によれば、複数の画素を含む画素部と、画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、その画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能な液体レンズ部と、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部とを備える。３次元映像および２次元映像を切り替え可能に表示しつつ、ユーザによる情報入力が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 図１に示した表示装置の全体構成を表す機能ブロック図である。 図２に示した画素駆動部における周辺回路の一例を表すブロック図である。 図１に示した画素部の回路構成を表す図である。 図２に示した切り替え・センサ駆動回路の一例と検出回路とを、センサ用駆動電極および検出電極のレイアウトと共に表した概念図である。 図２に示した検出回路の一構成例を示す機能ブロック図である。 ３次元表示用、２次元表示用およびセンサ用の駆動信号波形を表した概念図である。 ３Ｄ表示時と２Ｄ表示時とにおける液晶レンズ部における表示動作を表す模式図である。 物体検出動作の原理を説明するための概念図であり、指非接触時の状態を示す図である。 物体検出動作の原理を説明するための概念図であり、指接触時の状態を示す図である。 物体検出動作の原理を説明するための概念図であり、センサ用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。 変形例１に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 変形例２に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 ３Ｄ表示時と２Ｄ表示時とにおける液体レンズ部における表示動作を表す模式図である。 変形例３に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 変形例４に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 ３Ｄ表示時と２Ｄ表示時とにおける液晶バリア部における表示動作を表す模式図である。 変形例５に係る表示装置の概略構造を表す断面図である。 変形例６に係る表示装置の概略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の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。

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。尚、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（液晶レンズ部（表示切り替え機能部）の駆動電極とセンサ部の駆動電極とを共通化した例（ガラス４枚））
２．変形例１（使用するガラス基板を３枚とした例）
３．変形例２（使用するガラス基板を２枚とし、画素部上に保護層を設けた例）
４．第２の実施の形態（液晶レンズ部の駆動電極とセンサ部の駆動電極とを共通化し、液晶レンズ部の対向電極と画素部の共通電極とを共通化した例）
５．第３の実施の形態（液体レンズ部（表示切り替え機能部）の駆動電極とセンサ部の駆動電極とを共通化した例）
６．変形例３（液体レンズ部の他の例）
７．変形例４（液体レンズ部の他の例）
８．第４の実施の形態（液晶バリア部（表示切り替え機能部）の駆動電極とセンサ部の駆動電極とを共通化した例）
９．変形例５（タッチパネルをオンセル構造とした例）
１０．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）

＜第１の実施の形態＞
［表示装置１の構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置１の断面構造を表すものである。表示装置１は、例えばタッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬ（Electro luminescence：以下ＥＬと称す）ディスプレイである。本実施の形態では、画素部１０上に、表示切り替え機能部としての液晶レンズ部２０と、タッチセンサ部３０とがこの順に設けられている。画素部１０は、表示画素として有機ＥＬ素子を複数備えると共に、タッチセンサ部３０は、静電容量型のタッチセンサ機能を有するものである。これらの画素部１０、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。以下、画素部１０，液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０の構成について説明する。

（画素部１０）
画素部１０は、第１基板１１上に設けられ、例えば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の画素としての複数の有機ＥＬ素子を有するものである。第１基板１１は、画素部１０を駆動するための回路基板であり、この第１基板１１には、後述の画素駆動部７１を構成する周辺回路および画素トランジスタ等が配設されている。画素部１０は、その第１基板１１の側から順に、少なくとも画素電極層１１ａ、有機ＥＬ層１２および共通電極１３ａを有するものである。尚、画素の回路構成例については後述する。

画素電極層１１ａは、複数の画素電極から構成されており、各画素電極は、有機ＥＬ層１２へ正孔を注入するためのアノードとして機能するものである。このような画素電極は、例えば反射性を有する金属材料、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）などの金属元素の単体または合金から構成されている。あるいは、例えばインジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜により構成されていてもよい。また、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）共蒸着膜の単層膜またはこれらの積層膜により構成されていてもよい。このような画素電極層１１ａ上には、例えば各画素電極に対応して開口を有する画素分離膜（ウィンドウ膜、図示せず）が設けられており、画素毎に発光領域が区画されている。

有機ＥＬ層１２は、例えば各画素に共通して、正孔および電子の再結合により白色光を発する白色発光層である。但し、有機ＥＬ層１２としては、そのような白色発光層に限らず、各色の発光層（赤色発光層，緑色発光層，青色発光層）が、画素毎に塗り分けられていてもよい。白色発光層を用いる場合には、画素毎にカラーフィルタを配設して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を取り出すようにすればよい。この有機ＥＬ層１２上の全面に渡って、共通電極１３ａが積層されている。

共通電極１３ａは、各画素に共通の電極であり、例えば有機ＥＬ層１２に電子を注入するカソードとして機能するものである。この共通電極１３ａは、例えばインジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）やインジウムと亜鉛の酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜、あるいは、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）共蒸着膜の単層膜またはこれらの積層膜により構成されている。もしくは、例えば反射性を有する金属材料、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）などの金属元素の単体または合金から構成されていてもよい。

尚、画素電極層１１ａと有機ＥＬ層１２との間には、例えば正孔注入層や正孔輸送層（いずれも図示せず）が設けられていてもよいし、共通電極１３ａと有機ＥＬ層１２との間には、例えば電子注入層や電子輸送層（いずれも図示せず）が設けられていてもよい。また、共通電極１３ａ上に図示しないカラーフィルタ層やブラックマトリクス層が設けられていてもよい。

ここで、本実施の形態では、上記のような画素部１０が第２基板１３によって封止されており、この第２基板１３上に、液晶レンズ部２０の基材としての第３基板１５が接着層１４を介して貼り合わせられている。第２基板１３および第３基板１５は、例えばガラス等の透明基板より構成されている。

（液晶レンズ部２０）
液晶レンズ部２０は、画素部１０から発せられた光を通過させることにより画像表示を行うと共に、その際の画像を３次元映像または２次元映像として、切り替え可能に表示する機能を有している。このような液晶レンズ部２０は、例えば対向電極１６と駆動電極１９との間に液晶層１８を有し、液晶層１８への印加電圧に応じて焦点（屈折率）を変化させる（光線の出射角度を変化させる）可変焦点レンズとなっている。この印加電圧に応じた屈折率の変化によって、３次元表示および２次元表示の切り替えがなされるようになっている。対向電極１６および駆動電極１９の液晶層１８側の面には配向膜１７ａ，１７ｂがそれぞれ形成されている。

対向電極１６は、ここでは第３基板１５の全面にわたって設けられ、例えばＩＴＯ，ＩＺＯ等の透明導電膜よりなる。この対向電極１６は、駆動電極１９と共に液晶層１８へ駆動電圧を印加するための電極であり、例えば固定電位（コモン電位）に保持されている。共通電位線等に接続されていてもよいし、接地されていてもよい。

液晶層１８は、例えばネマティック液晶により構成され、ホモジニアス配向を有するものである。配向膜１７ａ，１７ｂは、液晶層１８における液晶の配向状態を制御するものであり、例えばポリイミド等により構成されている。

駆動電極１９は、液晶レンズ部２０の駆動電極（表示切り替え用駆動電極）であると共に、タッチセンサ部３０におけるセンサ用の駆動電極としても機能するものである。この駆動電極１９は、例えばＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜により構成され、例えば短冊状（ストライプ状）の複数の電極に分割されている。換言すると、駆動電極１９には、複数のスリット（電極の形成されていない部分）が設けられており、この電極間スリットによって、電圧印加時における液晶の配向状態が所定の配向状態に変化し、液晶レンズとして機能するようになっている。

（タッチセンサ部３０）
タッチセンサ部３０では、上記駆動電極１９上に、この駆動電極１９との間において静電容量（容量素子）を形成するように、検出電極２２が積層されている。上述のように、駆動電極１９が液晶レンズ部２０と共に、このタッチセンサ部３０をも駆動するようになっている。検出電極２２は、駆動電極１９上に第４基板２１を介して配設されており、駆動電極１９と同様、例えばＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜により構成されると共に、短冊状（ストライプ状）の複数の電極に分割されている。これらの駆動電極１９および検出電極２２は、それぞれの短冊状電極が互いに交差するように配置されている（詳細は後述）。

尚、駆動電極１９を共用する液晶レンズ部２０とタッチセンサ部３０とは、例えば次のようにして作製することができる。即ち、例えば第４基板２１の表面に検出電極２２、裏面に駆動電極１９をそれぞれ後述する所定のパターンで形成した後、駆動電極１９の表面に配向膜１７ｂを形成する。一方、対向電極１６および配向膜１７ａを表面に有する第３基板１５上に、例えばスペーサ等を設けて液晶層１８を滴下した後、第３基板１５上に、上記第４基板２１の駆動電極１９側の面を貼り合わせ、液晶層１８を封止すればよい。本実施の形態では、このようにして作製された液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０の積層体は、画素部１０を封止する第２基板１３上に、接着層１４を介して貼り合わせられる。

第４基板２１は、上記第２基板１３および第３基板１５と同様、ガラス等の透明絶縁基板により構成されている。ここでは、この第４基板２１が誘電体として、駆動電極１９と検出電極２２とが挟み込まれることにより、駆動電極１９および検出電極２２間に容量素子が形成されるようになっている。この第４基板２１上には、偏光板２３が貼り合わせられている。ここで、画素部１０から発せられた光には、２つの偏光が含まれるが、これらのうちの一方の偏光は液晶レンズ部２０において複屈折効果の影響を受けるが、他方の偏光はその影響を受けずに出射する。このため、液晶レンズ部２０における複屈折効果の影響を受けていない偏光を、偏光板２３において除去するようになっている。

このように、本実施の形態では、画素部１０上に液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０が積層されると共に、第１基板１１、第２基板１３、第３基板１５および第４基板２１の計４枚の基板が用いられている。ここでは、第１基板１１および第２基板１３は、画素部１０の駆動基板および封止基板としてそれぞれ機能し、第３基板１５は、液晶レンズ部２０の下部基板（対向基板）として機能している。第４基板２１は、液晶レンズ部２０の封止基板およびタッチセンサ部３０における誘電体として機能している。

（全体構成）
図２は、上記画素部１０、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０を含む表示装置１の全体構成を模式的に表した機能ブロック図である。このように、表示装置１は、制御部７０と、上述の画素部１０、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０と、それらを駆動するための画素駆動部７１、表示切替・センサ駆動回路７２および検出回路７３を備えている。

制御部７０は、外部より供給される映像信号Ｖdispに基づいて、画素駆動部７１、表示切替・センサ駆動回路７２、および検出回路７３に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが所定のタイミングで動作するように制御する回路である。具体的には、制御部７０は、画素駆動部７１に対して映像信号Ｖdispに基づく映像信号を供給すると共に、表示切替・センサ駆動回路７２を制御して、液晶レンズ部２０に対して所定の駆動信号を供給するようになっている。

（画素駆動部７１）
画素駆動部７１は、制御部７０から供給される映像信号に基づいて画素部１０を駆動するものである。この画素駆動部７１は、例えば映像信号に対して所定の補正処理を施す映像信号処理回路、表示駆動およびセンサ駆動の各タイミングを制御するためのタイミング生成回路（いずれも図示せず）および各種ドライバを含んで構成されている。

図３は、画素部１０の周辺回路（ドライバ）の構成例を表したものである。表示領域（有効表示領域）１００内には、複数の画素（ＰＸＬ）が例えばマトリクス状に２次元配置されており、この表示領域１００の周辺には、走査線・電源線駆動回路３１および信号線駆動回路３２が配設されている。各画素（ＰＸＬ）は、走査線ＷＳＬ、電源線ＤＳＬおよび信号線ＤＴＬに接続されている。

走査線・電源線駆動回路３１は、図示しない走査線駆動回路および電源線駆動回路を有している。走査線駆動回路は、所定のタイミングで複数の走査線ＷＳＬに対して選択パルスを順次印加することにより、各画素を順次選択するものである。具体的には、後述の書き込みトランジスタＴｒ１をオン状態に設定するための電圧Ｖon１と、オフ状態に設定するための電圧Ｖoff１とを時分割で切り替えて出力する。電源線駆動回路は、所定のタイミングで複数の電源線ＤＳＬに対して制御パルスを順次印加することにより、各画素の発光動作および消光動作の制御を行うものである。具体的には、後述の駆動トランジスタＴｒ２に電流Ｉｄｓを流すための電圧ＶＨ１と、電流Ｉｄｓを流さないようにするための電圧ＶＬ１とを時分割で切り替えて出力する。

信号線駆動回路３２は、所定のタイミングで、外部から入力される映像信号に対応するアナログの映像信号を生成し、各信号線ＤＴＬに印加するものである。これにより、上記走査線駆動回路により選択された画素に対して、映像信号の書き込みを行うようになっている。

（画素回路の構成例）
図４は、画素（ＰＸＬ）の回路構成の一例である。画素部１０はそれぞれ、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）、書き込み（サンプリング用）トランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２および保持容量素子Ｃｓを含むものである。書き込みトランジスタＴｒ１および駆動トランジスタＴｒ２はそれぞれ、例えばｎチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴである。ＴＦＴの種類は特に限定されるものではなく、例えば、逆スタガー構造（いわゆるボトムゲート型）であってもよいし、スタガー構造（いわゆるトップゲート型）であってもよい。

各画素ではそれぞれ、書き込みトランジスタＴｒ１のゲートが走査線ＷＳＬに接続され、ドレインが信号線ＤＴＬに接続され、ソースが、駆動トランジスタＴｒ２のゲートおよび保持容量素子Ｃｓの一端に接続されている。駆動トランジスタＴｒ２のドレインは電源線ＤＳＬに接続され、ソースは、保持容量素子Ｃｓの他端および有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）のアノードに接続されている。有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）のカソードは固定電位に設定されており、ここではグランド（接地電位）に設定されている。

（表示切替・センサ駆動回路７２）
表示切替・センサ駆動回路７２は、制御部７０から供給される制御信号に基づいて、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０へ所定の駆動信号を印加するものである。本実施の形態では、上述のように、液晶レンズ部２０とタッチセンサ部３０とにおいて駆動電極１９が共用されるが、液晶レンズ部２０用の駆動信号（後述の駆動信号Ｖｄ）と、タッチセンサ部３０用の駆動信号（後述の駆動信号Ｖｓ）とがそれぞれ別個に設定されるようになっている。即ち、表示切替・センサ駆動回路７２は、駆動電極１９に対し、互いに異なる交流矩形波形の信号を、互いに異なるタイミングで印加するようになっている。

図５に、表示切替・センサ駆動回路７２の一例と検出回路７３とを、駆動電極１９および検出電極２２のレイアウトと共に模式的に示す。尚、駆動電極１９および検出電極２２のレイアウトは、検出電極２２の側からみたものである。

（電極レイアウト例）
駆動電極１９は、例えば一方向に延在する複数（ｎ個）のストライプ状の駆動電極１９(1)〜１９(n)からなる。これらの駆動電極１９(1)〜１９ (n)は、ｍ（ｍ：２以上ｎ以下の整数）本の駆動電極１９同士が電気的に接続されていてもよいし、ｎ本全ての駆動電極１９がそれぞれ電気的に分離して設けられていてもよい。前者の場合には、ｍ本の駆動電極１９を、各端部において連結させた形状（櫛歯形状）とし、この連結されたｍ本の駆動電極１９を１組（単位駆動ライン）として駆動信号を印加できる。

他方、検出電極２２は、上記複数の駆動電極１９(1)〜１９(n)と交差（ここでは直交）する方向に沿って延在する複数（ｐ個）のストライプ状の検出電極２２(1)〜２２(p)からなる。これらの検出電極２２についても、ｑ本（ｑ：２以上ｐ以下の整数）の検出電極２２が電気的に接続されていてもよいし、ｐ本全ての検出電極２２がそれぞれ電気的に分離して設けられていてもよい。前者の場合には、ｑ本の検出電極２２を、各端部において連結させた形状（櫛歯形状）とし、この連結されたｑ本の検出電極２２を単位検出ラインとして検出信号を取得できる。後者の場合には、検出電極２２毎に検出信号が取得される。

このような検出電極２２および駆動電極１９のレイアウトにより、それらの交差部では、誘電体層（ここでは、第４基板２１）を検出電極２２および駆動電極１９によって上下から挟み込んだ構造となる。即ち、検出電極２２および駆動電極１９の交差部では、それらの間に容量素子が形成されるようになっている。

また、検出電極２２および駆動電極１９が互いに交差するように複数設けられることにより、それらの交差部がマトリクス状に２次元形成され、物体の位置を２次元座標として検出することが可能となっている。加えて、複数人および複数指によるタッチ（いわゆるマルチタッチ）の有無の検出等も実現できる。

（表示切替・センサ駆動回路７２）
表示切替・センサ駆動回路７２は、上記のような駆動電極１９(1)〜１９(n)に対して、駆動信号Ｖsを、例えば線順次（上述のような１またはｍ本の駆動電極１９を単位駆動ラ
インとする）で供給するものである。この表示切替・センサ駆動回路７２は、例えば、シフトレジスタ７２１と、セレクト部７２２と、レベルシフタ７２３と、バッファ７２４とを有している。

シフトレジスタ７２１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。セレクト部７２２は、駆動信号（Ｖd，Ｖs）を、表示領域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り、駆動信号（Ｖd，Ｖs）の出力を、表示領域１００内の位置等に応じて制御するものである。レベルシフタ７２３は、セレクト部７２２から供給される制御信号を、駆動信号（Ｖd，Ｖs）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。バッファ７２４は、駆動信号Ｖsを各ラインに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むものである。

この表示切替・センサ駆動回路７２より、駆動電極１９へ駆動信号Ｖsが印加されることで、検出電極２２からは、静電容量に基づく検出信号（Ｖdet）が得られるようになっており、得られた検出信号は、検出回路７３へ送られるようになっている。

（検出回路７３）
図６は、物体検出動作を行う検出回路７３およびタイミング・ジェネレータとしてのタイミング制御部７４の機能ブロック構成を表したものである。尚、容量素子Ｃｎ１〜Ｃｎｐは、駆動電極１９(1)〜１９ (n)と、検出電極２２(1)〜(p)との各交差部に形成される（静電）容量素子に対応するものである。これらの容量素子Ｃｎ１〜Ｃｎｐは、駆動信号Ｖsを供給するための駆動信号源Ｓにそれぞれ接続されている。

検出回路７３（電圧検出器ＤＥＴ）は、例えば増幅部８１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部８３、信号処理部８４、フレームメモリ８６、座標抽出部８５および抵抗器Ｒを有している。この検出回路７３の入力端子Ｔinは、各容量素子Ｃｎ１〜Ｃｎｐの他端側（検出電極２２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を増幅するものであり、信号増幅用のオペアンプやキャパシタ等を有している。抵抗器Ｒは、増幅部８１と接地との間に配置されている。この抵抗器Ｒは、検出電極２２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７３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、デジタルの検出信号に変換する部分であり、図示しないコンパレータを含んで構成されている。このコンパレータは、入力された検出信号と所定のしきい値電圧Ｖthとの電位を比較するものである。尚、このＡ／Ｄ変換部８３におけるＡ／Ｄ変換の際のサンプリングタイミングは、タイミング制御部７４から供給されるタイミング制御信号ＣＴＬ２によって制御されるようになっている。

信号処理部８４は、Ａ／Ｄ変換部８３から出力されるデジタルの検出信号に対し、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。

座標抽出部８５は、信号処理部８４から出力される検出信号に基づいて、物体が有るか無いか、または物体の位置（座標）を求め、これを検出結果（検出信号Ｄout）として出力端子Ｔoutから出力するものである。

尚、この検出回路７３は、第４基板２１上に形成するようにしてもよいし、あるいは、第１基板１１上の表示領域の周辺に形成するようにしてもよい。但し、第１基板１１上に形成すれば、元々第１基板１１上に形成されている画素駆動用のドライバ等との集積化が図れるので、集積化による簡略化という観点で好ましい。

［表示装置１の作用・効果］
（画素駆動動作）
まず、図１〜図３を参照して、表示装置１における画素駆動動作について説明する。この表示装置１では、制御部７０から画素駆動部７１へ映像信号が入力されると、走査線・電源線駆動回路３１および信号線駆動回路３２が、表示領域（有効表示領域）１００内の各画素（ＰＸＬ）を表示駆動する。これにより、各画素内の有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）に駆動電流が流れ、有機ＥＬ層１２では、正孔と電子とが再結合して白色発光が起こる。画素部１０から発せられた光は、第２基板１３、接着層１４および第３基板１５を順に透過した後、液晶レンズ部２０へ入射する。

このとき、３次元映像を表示する場合には、制御部７０は、後述の液晶レンズ部２０が３次元表示動作を行うように制御する（具体的には、駆動電極１９へ駆動信号Ｖｄ１を印加する）と共に、画素駆動部７１に対し、映像信号として、例えば左右の視差画像が合成された映像に対応する映像信号を供給する。一方、２次元映像を表示する場合には、制御部７０は、後述の液晶レンズ部２０が２次元表示動作を行うように制御する（具体的には、駆動電極１９へ駆動信号Ｖｄ２を印加する）と共に、画素駆動部７１に対し、映像信号として、通常の２次元映像に対応する映像信号を供給する。

（３次元映像表示動作および２次元映像表示動作）
上記のようにして、液晶レンズ部２０へ入射した光は、液晶レンズ部２０を通過することにより画像として表示される。この際、液晶レンズ部２０では、駆動電極１９へ印加される駆動信号（Ｖｄ）に応じて、駆動電極１９および対向電極１６を通じて液晶層１８へ電圧を供給する。これにより、液晶層１８では配向状態が変化し、入射光に基づく画像を３次元映像または２次元映像として表示する。以下、このような映像表示動作について詳細に説明する。

図７は、３次元表示用および２次元表示用の駆動信号における交流矩形波形を、センサ用の波形と共に表したものである。表示切替・センサ駆動回路７２は、制御部７０からの制御指令に基づいて、駆動電極１９へ対応する所定の駆動信号を印加する。具体的には、３次元映像表示を行う場合には、図７（Ａ）に示したように、例えば交流矩形波において１フレーム期間を周期として極性反転する駆動信号Ｖｄ１を印加する。この際、表示切替・センサ駆動回路７２は、駆動電極１９を構成する複数の駆動電極１９(1)〜１９(n)の全てに対し、同一の駆動信号Ｖｄ１を、同一のタイミングで印加する。

一方、２次元映像表示を行う場合には、図７（Ｂ）に示したように、例えば交流矩形波において１フレーム期間を周期として極性反転すると共に、上記駆動信号Ｖｄ１とは異なる駆動信号Ｖｄ２（ここではＶｄ１＞Ｖｄ２）を印加する。この際、表示切替・センサ駆動回路７２は、上記３次元表示の場合と同様、複数の駆動電極１９(1)〜１９(n)の全てに対し、同一の駆動信号Ｖｄ２を、同一のタイミングで印加する。尚、これらの駆動信号Ｖｄ１，Ｖｄ２の交流矩形波形やその大小関係は、液晶層１８に用いられる液晶の特性、液晶層１８の厚み、駆動電極１９における電極間スリットのスケール等に応じて、適宜設定されればよい。

図８は、上記のような３次元表示時および２次元表示時の各場合における液晶レンズ部２０の屈折率変化（詳細には、液晶分子の配列状態の変化）の様子を示したものである。図８（Ａ）に示したように、駆動電極１９へ駆動信号Ｖｄ１が印加されると、画素部１０側から入射した光は、液晶層１８を通過する過程において屈折され、互いに異なる複数の角度方向へ出射する。これにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像（左右の視差画像の合成画像）が、液晶レンズ部２０によって左右の眼に分離して映し出され、３次元映像として表示（視認）される。

一方、図８（Ｂ）に示したように、駆動電極１９へ駆動信号Ｖｄ２が印加された場合には、画素部１０側から入射した光は、液晶層１８において屈折されずに液晶レンズ部２０を出射する。これにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像（２次元画像）が、偏光板２３上において、２次元映像として表示される。

（物体検出動作）
このような映像表示動作と共に、表示装置１では、タッチセンサ部３０を駆動することにより、物体（指やスタイラス等）が偏光板２３上に接触または近接しているか否かを検出する。具体的には、表示切替・センサ駆動回路７２は、駆動電極１９（駆動電極１９(1)〜１９(n)）に対し、上述した３次元表示用（または２次元表示用）の駆動信号Ｖｄ１（またはＶｄ２）と共に、センサ用の駆動信号Ｖsを供給する。この際、表示切替・センサ駆動回路７２は、駆動電極１９(1)〜１９(n)に対し、駆動信号Ｖｓを例えば線順次で印加する。また、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、この駆動信号Ｖｓを、駆動信号Ｖｄ１，Ｖｄ２における印加期間に比べて極めて短期間に印加する。これにより、液晶レンズ部２０における映像表示動作にほとんど影響を与えることなく（表示に影響を生じる程、液晶層１８を応答させることなく）、物体検出が可能となる。また、この駆動信号Ｖｓは、駆動信号Ｖｄ１（またはＶｄ２）のブランキング期間に印加してもよい。このようにして駆動電極１９に駆動信号Ｖｓが供給されることにより、以下のようにして物体検出動作がなされる。

図９〜図１１は、物体検出動作の原理について説明するための模式図である。図９（Ａ）に示したように、誘電体Ｄ（第４基板２１に相当）を挟んで互いに対向配置された駆動電極１９および検出電極２２により、容量素子Ｃ１を形成するが、この構造は、図９（Ｂ）のような等価回路として表される。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、端部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１９（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１１（Ｂ））を印加すると、検出電極２２（容量素子Ｃ１の端部Ｐ）に、図１１（Ａ）に示したような出力波形（検出信号Ｖdet）が現れる。尚、この交流矩形波Ｓｇは、本実施の形態では、駆動信号Ｖs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９（Ｂ）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の端部Ｐの電位波形は、例えば図１１（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１０（Ｂ）に示したように、物体（例えば、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ことに等価となる。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の端部Ｐの電位波形は、例えば図１１（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、端部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よりも小さな値となる。この波形変化（電圧値の変化）を検出することにより、接触（または近接）する物体の検出が可能となる。

本実施の形態では、上述のように、ｎ本の駆動電極１９(1)〜１９Ｂ(n)と、ｐ本の検出電極２２(1)〜２２(p)との各交差部において、容量素子Ｃ１を形成する。ここで、例えば図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、駆動電極１９(1)〜１９Ｂ(n)に対し、駆動信号Ｖsを線順次に印加していくと、次のようになる。即ち、あるタイミングにおいて駆動信号Ｖsが印加されている１の駆動電極１９と、検出電極２２(1)〜１２(p)との各交差部に形成される複数（ここではｐ個）の容量素子Ｃｎ１〜Ｃｎｐ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、検出電極２２(1)〜１２(p)のそれぞれから出力される。そして、駆動信号Ｖsのスキャンに伴い、充放電の対象となる容量素子Ｃ１の列が順次移動していく。

そのような駆動信号Ｖsのスキャンが行われている状態において、偏光板２３の表面側にユーザの指等が存在しない場合には、この検出信号Ｖdetの大きさはほぼ一定となる。

一方、ユーザの指が偏光板２３の表面に接触（または近接）すると、その接触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、その接触箇所がスキャンされた時点（即ち、駆動電極１９(1)〜１９(n)のうち、タッチ箇所に対応する駆動電極１９に駆動信号Ｖsが印加された時点）の検出信号Ｖdetの値が、他の箇所よりも小さくなる。このようにして検出電極２２を介して得られた検出信号Ｖdetは、検出回路７３へ出力される。

検出回路７３は、上記のようにして得られた検出信号Ｖdet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（非近接状態）と判断する一方、しきい値電圧未満であれば接触状態（近接状態）と判断する。このようにして、物体検出動作が行われる。尚、物体の接触箇所（位置座標）は、駆動信号Ｖs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。

以上説明したように、本実施の形態では、画素部１０上に上述のような液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０を備えることにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像を３次元映像または２次元映像として表示することができる。また、そのような映像表示を行いながら、物体の接触または近接の有無を検出することができる。よって、３次元映像および２次元映像を切り替え可能に表示しつつ、ユーザによる情報入力が可能となる。

また、タッチセンサ部３０と液晶レンズ部２０とにおいて、駆動電極１９を共用する（センサ用の駆動電極が表示切り替え用の駆動電極を兼ねている）ことにより、センサ用の駆動電極が表示切り替え用の駆動電極を別々に設けた場合よりも薄型化に有利となる。

次に、上記第１の実施の形態に係る表示装置の変形例（変形例１，２）について説明する。以下では、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
図１２は、変形例１に係る表示装置（表示装置１Ａ）の断面構造を表すものである。表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、表示切り替え機能部としての液晶レンズ部２０と、タッチセンサ部３０とがこの順に設けられている。また、これらの画素部１０、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。

但し、本変形例では、液晶レンズ部２０が第２基板１３上に設けられており、具体的には、第２基板１３上に対向電極１６が直に形成された積層構造となっている。即ち、上記第１実施の形態の表示装置１では、液晶レンズ部２０（およびタッチセンサ部３０）が第３基板１５と第４基板２１との間に封止されてなる積層体が、第２基板１３上に接着層１４を介して設けられていたが、本変形例では、それらの第３基板１５および接着層１４を省いた構造となっている。これにより、基板枚数は、第１基板１１、第２基板１３および第４基板２１の計３枚となっている。

尚、この場合、画素部１０を封止する第２基板１３上に、対向電極１６および配向膜１７ａを形成した後、この配向膜１７ａ上に液晶層１８を滴下し、その液晶層１８を、上記第１の実施の形態で説明したように、駆動電極１９を有する第４基板２１で封止すればよい。

このように、画素部１０上に、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０が設けられた積層構造において、画素部１０を封止する第２基板１３を、液晶レンズ部２０の下部基板（上記第１の実施の形態における第３基板１５）として用いてもよい。これにより、上記第１実施の形態と同等の効果を得ることができると共に、部品点数を減らし、より薄型化を実現し易くなる。

＜変形例２＞
図１３は、変形例２に係る表示装置（表示装置１Ｂ）の断面構造を表すものである。表示装置１Ｂは、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、表示切り替え機能部としての液晶レンズ部２０と、タッチセンサ部３０とがこの順に設けられている。また、これらの画素部１０、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。更に、上記変形例１と同様、第３基板１５を省いた積層構造を有している。

但し、本変形例では、上記第３基板１５に加え、上記第２基板１３をも省いた積層構造となっており、基板枚数は、第１基板１１と第４基板２１との計２枚となっている。具体的には、画素部１０上に、保護層２４が設けられており、この保護層２４上に、対向電極１６が直に形成されている。保護層２４は、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等からなり、画素部１０を封止保護するためのものである。

このように、画素部１０上に、液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部３０が設けられた積層構造において、画素部１０を封止する第２基板１３を省いた構造としてもよく、この場合、保護層２４を設けて画素部１０を保護するようにしてもよい。これにより、上記第１実施の形態と同等の効果を得ることができると共に、基板枚数を減らすことができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置（表示装置２）について説明する。上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１４は、表示装置２の断面構造を表すものである。表示装置２は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、表示切り替え機能部としての液晶レンズ部（液晶レンズ部２０Ａ）と、タッチセンサ部３０とがこの順に設けられている。また、これらの画素部１０、液晶レンズ部２０Ａおよびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。尚、画素部１０の回路構成およびその周辺回路（走査線・電源線駆動回路３１，信号線駆動回路３２）、制御部７０、表示切替・センサ駆動回路７２、検出回路７３の構成については、上記第１の実施の形態と同様である。

但し、本実施の形態では、画素部１０における共通電極１３ａが、液晶レンズ部２０Ａにおける対向電極（上記第１の実施の形態における対向電極１６に相当）を兼ねている。換言すると、画素部１０と液晶レンズ部２０Ａとにおいて、固定電位に保持される（あるいは接地される）一方の電極が共用されている。

具体的には、液晶レンズ部２０Ａでは、共通電極１３ａ上に、配向膜１７ａが形成され、この配向膜１７ａ上に液晶層１８が設けられている。これにより、第２基板１３および第３基板１５が不要となり、基板枚数は表示装置全体として計２枚となる。液晶層１８は、上記第１の実施の形態と同様、駆動電極１９が配設された第４基板２１によって封止されている。このような液晶レンズ部２０Ａは、上記第１の実施の形態の液晶レンズ部２０と同様、駆動電圧に応じて焦点を変化させる可変焦点レンズであり、画素部１０から発せられた光に基づく画像表示を行うと共に、その際の画像を３次元映像または２次元映像として表示する機能を有している。

本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、画素部１０上に液晶レンズ部２０Ａおよびタッチセンサ部３０を備えることにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像を３次元映像または２次元映像として表示することができる。また、そのような映像表示を行いながら、物体の接触または近接の有無を検出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、液晶レンズ部２０Ａとタッチセンサ部３０とにおいて駆動電極１９を共用するだけでなく、画素部１０と液晶レンズ部２０Ａとにおいて共通電極１３ａを共用することにより、基板数、電極層および配線の数を減らすことができ、より薄型で簡易な構成を実現し易くなる。

尚、上記第２の実施の形態では、駆動電極１９と共通電極１３ａとが、それぞれ共用される場合について説明したが、液晶レンズ部２０Ａおよびタッチセンサ部３０において駆動電極が別々に設けられ、共通電極１３ａのみが画素部１０と液晶レンズ部２０Ａにおいて共用された構造であってもよい。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る表示装置（表示装置３）について説明する。上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１５は、表示装置３の断面構造を表すものである。表示装置３は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、３次元表示および２次元表示を切り替え可能な表示切り替え機能部と、タッチセンサ部３０とをこの順に有するものである。また、これらの画素部１０、表示切り替え機能部およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。更に、表示切り替え機能部とタッチセンサ部３０とにおいて駆動電極１９が共用されている。尚、画素部１０の回路構成およびその周辺回路（走査線・電源線駆動回路３１，信号線駆動回路３２）、制御部７０、表示切替・センサ駆動回路７２、検出回路７３の構成については、上記第１の実施の形態と同様である。

但し、本実施の形態では、上記表示切り替え機能部として、液体レンズ部（液体レンズ部２０Ｂ）を備えている。この液体レンズ部２０Ｂ以外の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。

液体レンズ部２０Ｂは、上記第１の実施の形態の液晶レンズ部２０と同様、駆動電圧に応じて焦点を変化させる可変焦点レンズであり、画素部１０から発せられた光に基づく画像表示を行うと共に、その際の画像を３次元映像または２次元映像として表示する機能を有している。但し、液体レンズ部２０Ｂでは、電極スリットを有する（複数のストライプ状パターンに分割された）駆動電極１９と、対向電極１６との間に、極性の異なる２つの液体層（極性液体層２５Ａ，無極性液体層２５Ｂ）とを有している。また、駆動電極１９の表面は絶縁膜２６で覆われており、絶縁膜２６上の領域が、例えば基板面に沿った面形状が格子状またはストライプ状の隔壁２６ａによって区画されている。この隔壁２６ａによって区画された各領域には、無極性液体層２５Ｂが保持されており、そのような無極性液体層２５Ｂの対向電極１６側の全面に渡り、極性液体層２５Ａが存在している。

このような液体レンズ部２０Ｂを有する本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、駆動電極１９へ所定の駆動信号を供給することにより、駆動電極１９と対向電極１６との間に所定の電圧が印加され、液体レンズ部２０Ｂでは、画素部１０から発せられた光に基づく画像を、２次元映像または３次元映像として切り替え可能に表示することができる。

図１６（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄ表示時と２Ｄ表示時とにおける液体レンズ部２０Ｂにおける表示動作（屈折率変化の様子）について模式的に示す。図１６（Ａ）に示したように、３次元表示用の駆動信号Ｖｄ３に応じた電圧が駆動電極１９および対向電極１６間に印加されると、液体レンズ部２０Ｂでは、極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂの界面（界面Ｓ１）が凸形状となる。このため、画素部１０側から入射した光は、界面Ｓ１において屈折され、液体レンズ部２０Ｂを出射する。これにより、上記第１の実施の形態の液晶レンズ部２０の場合と同様、画素部１０から発せられた光に基づく画像（左右の視差画像の合成画像）が、左右の眼に分離して映し出され、３次元映像として表示（視認）される。

一方、図１６（Ｂ）に示したように、２次元表示用の駆動信号Ｖｄ４（例えば、Ｖｄ３＞＞Ｖｄ４）に応じた電圧が駆動電極１９および対向電極１６間に印加された場合には、極性液体層２５Ａと無極性液体層２５Ｂとの界面（界面Ｓ２）が略平面状となる。このため、画素部１０側から入射した光は、界面Ｓ２において屈折されずに液体レンズ部２０Ｂを出射する。これにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像（２次元画像）が、偏光板２３上において、２次元映像として表示される。

上記のように液体レンズ部２０Ｂを用いて表示切り替え動作を行う本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、画素部１０から発せられた光に基づく画像を３次元映像または２次元映像として表示することができる。また、タッチセンサ部３０を備えることにより、そのような映像表示を行いながら、物体の接触または近接の有無を検出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

次に、上記第３の実施の形態に係る表示装置の変形例（変形例３，４）について説明する。以下では、上記第３の実施の形態の表示装置３と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜変形例３＞
図１７は、変形例３に係る表示装置（表示装置３Ａ）の断面構造を表すものである。表示装置３Ａは、上記第３の実施の形態の表示装置３と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、表示切り替え機能部としての液体レンズ部２０Ｂ１と、タッチセンサ部３０とをこの順に有するものである。また、これらの画素部１０、液体レンズ部２０Ｂ１およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。更に、液体レンズ部２０Ｂ１とタッチセンサ部３０とにおいて駆動電極１９Ａが共用されている。液体レンズ部２０Ｂ１では、上記第３の実施の形態と同様、一対の電極間に極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂを保持し、電圧供給によって屈折率を変化させるようになっている。

但し、本変形例では、上記第３の実施の形態と異なり、第４基板２１の一面側にストライプ状のパターンで設けられる駆動電極１９Ａが、隔壁２６ａの表面を覆って形成されており、全体としてストライプ状のパターンを形成するようになっている。無極性液体層２５Ｂは、第４基板２１上において、そのような駆動電極１９Ａおよび隔壁２６ａによって区画される各領域に保持されている。

本変形例においても、上記第３実施の形態と同様、そのような駆動電極１９Ａと対向電極１６との間に、３次元表示用の駆動信号に応じた電圧が印加されると、極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂの界面形状が変化し（界面Ｓ１；図１７中において一点鎖線で示す）、入射した画像光が屈折されて３次元映像表示がなされる。一方、２次元表示用の駆動信号に応じた電圧が印加されると、極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂの界面（界面Ｓ２；図１７中において実線で示す）において、入射した画像光が屈折されることなく透過し、２次元映像表示がなされる。従って、本変形例のような構成によっても、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

尚、上記変形例３では、駆動電極１９Ａが隔壁２６ａの表面を覆って形成される場合を例に挙げて説明したが、隔壁２６ａを設けずに、駆動電極１９のパターニングによって（駆動電極１９の高さおよびピッチ等を調節することによって）領域を区画し、区画された各領域に無極性液体層２５Ｂを保持するようにしてもよい。

＜変形例４＞
図１８は、変形例４に係る表示装置（表示装置３Ｂ）の断面構造を表すものである。上記第３の実施の形態および変形例３の表示装置３，３Ａの構成に限らず、

表示装置３Ｂは、上記第３の実施の形態および変形例３と同様、表示切り替え機能部として、駆動電極１９および対向電極１６間に極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂを有する液体レンズ部２０Ｂ２を用いるものである。但し、表示装置３Ｂでは、上記第３の実施の形態と異なり、駆動電極１９が無極性液体層２５Ｂの保持領域を区画すると共に、その駆動電極１９の表面が絶縁膜２６ｂによって覆われている。換言すると、無極性液体層２５Ｂは、駆動電極１９によって区画された各領域に、絶縁膜２６ｂを介して設けられている。

本変形例においても、上記第３実施の形態と同様、そのような駆動電極１９と対向電極１６との間に、３次元表示用の駆動信号に応じた電圧が印加されると、極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂの界面形状が変化し（界面Ｓ１；図１８中において一点鎖線で示す）、入射した画像光が屈折されて３次元映像表示がなされる。一方、２次元表示用の駆動信号に応じた電圧が印加されると、極性液体層２５Ａおよび無極性液体層２５Ｂの界面（界面Ｓ２；図１８中において実線で示す）において、入射した画像光が屈折されることなく透過し、２次元映像表示がなされる。従って、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

尚、上記第３の実施の形態および変形例３，４ではいずれも、最表面に偏光板２３を設けた構造を例に挙げたが、この偏光板２３は外光反射の抑制を目的として設けられる。このため、上記第３の実施の形態および変形例３，４においては、偏光板２３は、必ずしも設けられていなくともよい。

＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る表示装置（表示装置４）について説明する。上記第１の実施の形態の表示装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１９は、表示装置４の断面構造を表すものである。表示装置４は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、タッチセンサ機能が搭載された有機ＥＬディスプレイであり、画素部１０上に、３次元表示および２次元表示を切り替え可能な表示切り替え機能部と、タッチセンサ部３０とをこの順に有するものである。また、これらの画素部１０、表示切り替え機能部およびタッチセンサ部３０はいずれも一対の電極を通じて駆動されるようになっている。更に、表示切り替え機能部とタッチセンサ部３０とにおいて駆動電極１９が共用されている。尚、画素部１０の回路構成およびその周辺回路（走査線・電源線駆動回路３１，信号線駆動回路３２）、制御部７０、表示切替・センサ駆動回路７２、検出回路７３の構成については、上記第１の実施の形態と同様である。

但し、本実施の形態では、上記表示切り替え機能部として、液晶を用いたバリアパララックス（液晶バリア部２０Ｃ）を備えている。この液晶バリア部２０Ｃ以外の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。

液晶バリア部２０Ｃでは、駆動電圧に応じて、選択的な領域を遮蔽する（光線の出射領域を変化させる）ことにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像表示を行うと共に、その際の画像を３次元映像または２次元映像として表示する機能を有している。また、駆動電極１９と対向電極１６との間に液晶層２８が封止された構造を有する。

但し、液晶バリア部２０Ｃでは、ストライプ状のパターンに分割された駆動電極１９において、電極間領域に対応する領域（透過領域Ｄ１）において常時光を透過させる一方、電極部分に対向する各領域（開閉領域Ｄ２）において、透過率（透過状態または遮断状態）を切り替え可能となっている。また、第３基板１５と接着層１４との間には、液晶層２８へ選択的な偏光を入射させるための偏光板２９が設けられている。

このような液晶バリア部２０Ｃを有する本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、駆動電極１９へ所定の駆動信号を供給することにより、液晶バリア部２０Ｃでは、画素部１０から発せられた光に基づく画像を、２次元映像または３次元映像として切り替え可能に表示することができる。

図２０（Ａ），（Ｂ）に、３Ｄ表示時と２Ｄ表示時とにおける液晶バリア部２０Ｃにおける表示動作について模式的に示す。図２０（Ａ）に示したように、駆動電極１９へそれぞれ所定の駆動信号を印加して開閉領域Ｄ２を閉状態（遮断状態）とすることにより、液晶バリア部２０Ｃでは、画素部１０から発せられた光の出射方向が透過領域Ｄ１によって制限される。これにより、上記第１の実施の形態の液晶レンズ部２０の場合と同様、画素部１０から発せられた光に基づく画像（左右の視差画像の合成画像）が、左右の眼に分離して映し出され、３次元映像として表示（視認）される。

一方、図２０（Ｂ）に示したように、駆動電極１９へ所定の駆動信号を印加して開閉領域Ｄ２を開状態（透過状態）とすることにより、画素部１０側から入射した光は、出射方向が制限されることなく液晶バリア部２０Ｃを出射する。これにより、画素部１０から発せられた光に基づく画像（２次元画像）が、偏光板２３上において、２次元映像として表示される。

上記のように液晶バリア部２０Ｃを用いて表示切り替え動作を行う本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、画素部１０から発せられた光に基づく画像を３次元映像または２次元映像として表示することができる。また、タッチセンサ部３０を備えることにより、そのような映像表示を行いながら、物体の接触または近接の有無を検出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。

尚、上記第３，４の実施の形態においても、上記変形例１のように、第３基板１５を省いた積層構造としてもよいし、上記変形例２のように、共通電極１３ａ上に保護層２４を介して対向電極１６を設けてもよい。また、上記第２の実施の形態のように、共通電極１３ａが対向電極１６を兼用すると共に第３基板１５および第２基板１３を省いた構成としてもよい。

尚、上記第１〜第４の実施の形態および変形例１〜４ではいずれも、タッチセンサ部３０と表示切り替え機能部（液晶レンズ部，液体レンズ部，液晶バリア部）とにおいて、駆動電極１９が共用されている場合を例に挙げて説明したが、センサ用の駆動電極が別途設けられた構造（以下の変形例５，６に説明する、いわゆるオンセル化構造）であってもよい。

＜変形例５＞
図２１は、変形例５に係る表示装置（表示装置１Ｃ）の断面構造を表したものである。表示装置１Ｃでは、タッチセンサ部３０Ａにおいて、センサ用駆動電極３３が第４基板２１上に、駆動電極１９とは別に配設されている。即ち、第４基板２１の一方の主面に駆動電極１９、他方の主面にセンサ用駆動電極３３がそれぞれストライプ状のパターンで設けられている。このセンサ用駆動電極３３上には、例えばＳｉＯなどよりなる絶縁膜３４が設けられており、これによりセンサ用駆動電極３３と検出電極２２との間に容量素子を形成するようになっている。尚、検出電極２２上には更に保護膜３５が設けられ、この保護膜３５上に偏光板２３が貼り合わせられている。

＜変形例６＞
図２２は、変形例６に係る表示装置（表示装置１Ｄ）の断面構造を表したものである。表示装置１Ｄでは、タッチセンサ部３０Ｂにおいて、第４基板２１の一面側（駆動電極１９とは反対側）に、センサ用駆動電極３３Ａおよび検出電極３３Ｂが互いに同層に設けられ、絶縁膜３４によって覆われている。即ち、第４基板２１上に、センサ用駆動電極３３Ａおよび検出電極３３Ｂが、互いに絶縁分離された状態で、同一面上に所定のパターンで配設されており、これにより、センサ用駆動電極３３Ａおよび検出電極３３Ｂ間において容量素子を形成するようになっている。絶縁膜３４上には、偏光板２３が貼り合わせられている。

上記変形例５，６のように、画素部１０上に液晶レンズ部２０およびタッチセンサ部を積層した一体化構造において、タッチセンサ部をいわゆるオンセル化構造としてもよく、必ずしも、液晶レンズ部とタッチセンサ部との間において駆動電極を共通化しなくともよい。また、上記変形例では、第２基板１３、接着層１４、第３基板１５および対向電極１６を全て積層した構造を例に挙げたが、上記第２の実施の形態および変形例１，２で説明したように、いずれかの層を省略あるいは共用するようにしてもよい。

＜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（適用例１〜５）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、適用例１に係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が、上記実施の形態等に係る表示装置に相当する。

（適用例２）
図２４は、適用例２に係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が、上記実施の形態等に係る表示装置に相当する。

（適用例３）
図２５は、適用例３に係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相当する。

（適用例４）
図２６は、適用例４に係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相当する。

（適用例５）
図２７は、適用例５に係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相当する。

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、画素部上に表示切り替え機能部およびタッチセンサ部をこの順に設けた構造としたが、積層順はこれに限定されず、例えば画素部上にタッチセンサ部を介して表示切り替え機能部を設けるようにしてもよい。但し、センサ感度の観点からタッチセンサ部を最表面に積層することが望ましい。

また、上記実施の形態等では、画素部１０における表示画素として、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明したが、表示画素はこれに限定されず、例えば液晶表示素子であってもよい。液晶表示素子を用いる場合には、他にバックライトを配設して画像表示を行うようにすればよい。

更に、上記実施の形態等では、表示切り替え機能部とタッチセンサ部とにおいて駆動電極を共用した積層構造を例に挙げて説明したが、このような積層構造に限定されず、各部において駆動電極が別々に設けられていてもよい。但し、薄型化や装置構成の簡易化の観点から、上記実施の形態等のように駆動電極を共用することが望ましい。

１，１Ａ〜１Ｄ，２〜４…表示装置、１０…画素部、２０，２０Ａ…液晶レンズ部、２０Ｂ…液体レンズ部、２０Ｃ…液晶バリア部、１１…第１基板、１１ａ…画素電極層、１２…有機ＥＬ層、１３ａ…共通電極、１３…第２基板、１４…接着層、１５…第３基板、１６…対向電極、１７ａ，１７ｂ…配向膜、１８，２８…液晶層、１９…駆動電極、２１…第４基板、２２…検出電極、２３…偏光板、３１…走査線・電源線駆動回路、３２…信号線駆動回路、４０…制御部、７１…画素駆動部、７２…表示切替・センサ駆動回路、７３…検出回路、Ｃ１，Ｃ２…容量素子、Ｖｄ１…（３次元表示用）駆動信号、Ｖｄ２…（２次元表示用）駆動信号、Ｖs…（センサ用）駆動信号、Ｖdet…検出信号。

Claims (14)

1. 複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、
   前記画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、前記画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、前記画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液晶レンズ部と、
   前記液晶レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部と
   を備え、
   前記センサ部における前記センサ用駆動電極は、前記液晶レンズ部における前記表示切り替え用駆動電極を兼ねている
   表示装置。
2. 前記画素部と前記液晶レンズ部との間には偏光板が介在しない
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記液晶レンズ部と前記センサ部との間には偏光板が介在しない
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記画素部上に、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜からなる保護層が設けられ、
   前記保護層上に、前記液晶レンズ部の前記対向電極が形成されている
   請求項１に記載の表示装置。
5. 前記センサ部は、静電容量式タッチセンサである
   請求項１に記載の表示装置。
6. 前記センサ用駆動電極は、１または複数のストライプ状駆動電極を含み、
   前記検出電極は、前記ストライプ状駆動電極に交差する方向に延在する１または複数のストライプ状検出電極を含む
   請求項１に記載の表示装置。
7. 前記センサ用駆動電極に、３次元表示用駆動信号または２次元表示用駆動信号と、センサ用駆動信号とをそれぞれ印加する駆動回路を備えた
   請求項１に記載の表示装置。
8. 前記駆動回路は、前記センサ用駆動信号を、前記３次元表示用駆動信号および前記２次元表示用駆動信号よりも短期間に印加する
   請求項７に記載の表示装置。
9. 前記センサ用駆動電極に対して前記センサ用駆動信号を印加することにより前記検出電極から得られる検出信号に基づき、物体検出処理を行う検出回路を備えた
   請求項８に記載の表示装置。
10. 前記機能層は、印加電圧に応じて屈折率を変化させる液晶層を含む
    請求項１に記載の表示装置。
11. 複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、
    前記画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、前記画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、前記画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液体レンズ部と、
    前記液体レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部と
    を備え、
    前記センサ部における前記センサ用駆動電極は、前記液体レンズ部における前記表示切り替え用駆動電極を兼ねている
    表示装置。
12. 前記機能層は、印加電圧に応じて互いの界面形状を変化させる極性液体層および無極性液体層を含む
    請求項１１に記載の表示装置。
13. 複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、
    前記画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、前記画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、前記画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液晶レンズ部と、
    前記液晶レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部と
    を備え、
    前記センサ部における前記センサ用駆動電極は、前記液晶レンズ部における前記表示切り替え用駆動電極を兼ねている
    表示装置を有する電子機器。
14. 複数の画素を含むと共に、第１基板上に、複数の画素電極と、有機電界発光層と、共通電極とをこの順に有する画素部と、
    前記画素部上に、対向電極と、印加電圧に応じて光線の出射角度または出射領域を変化させる機能層と、表示切り替え用駆動電極とをこの順に有し、前記画素部から発せられた光に基づく画像を表示すると共に、前記画像の３次元表示および２次元表示を切り替え可能に構成された液体レンズ部と、
    前記液体レンズ部の光出射側に設けられると共に、センサ用駆動電極上に第４基板を介して検出電極を有し、物体の接触または近接の有無を検出するセンサ部と
    を備え、
    前記センサ部における前記センサ用駆動電極は、前記液体レンズ部における前記表示切り替え用駆動電極を兼ねている
    表示装置を有する電子機器。

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