(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024161987
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】ディスプレイアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 3/30 20060101AFI20241114BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20241114BHJP
H01Q 1/22 20060101ALI20241114BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01Q3/30
H01Q21/06
H01Q1/22 Z
G06F3/041 400
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023077101
(22)【出願日】2023-05-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100149618
【弁理士】
【氏名又は名称】北嶋 啓至
(72)【発明者】
【氏名】二瓶 亮太
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 真吾
(72)【発明者】
【氏名】奥村 藤男
【テーマコード（参考）】
5J021
5J047
【Ｆターム（参考）】
5J021AA04
5J021AA05
5J021AA09
5J021AA11
5J021AB06
5J021CA03
5J021DB03
5J021FA06
5J021FA31
5J021GA02
5J021HA10
5J021JA07
5J047AA07
5J047AB13
5J047EF04
(57)【要約】
【課題】タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能なディスプレイアンテナを提供する。
【解決手段】格子状に配列された複数の発光器を含むディスプレイと、ディスプレイに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列されたタッチセンサと、タッチセンサに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列されたアンテナアレイと、備え、タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねるディスプレイアンテナとする。
【選択図】 図１
【解決手段】格子状に配列された複数の発光器を含むディスプレイと、ディスプレイに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列されたタッチセンサと、タッチセンサに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列されたアンテナアレイと、備え、タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねるディスプレイアンテナとする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
格子状に配列された複数の発光器を含むディスプレイと、
前記ディスプレイに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列されたタッチセンサと、
前記タッチセンサに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列されたアンテナアレイと、
を備え、
前記タッチ電極は、上方に配置された前記パッチアンテナの接地電極を兼ねるディスプレイアンテナ。
前記ディスプレイに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列されたタッチセンサと、
前記タッチセンサに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列されたアンテナアレイと、
を備え、
前記タッチ電極は、上方に配置された前記パッチアンテナの接地電極を兼ねるディスプレイアンテナ。
【請求項2】
隣接し合う前記発光器に挟まれた隙間領域に配置され、複数の前記パッチアンテナのうち少なくともいずれかに対応付けられ、送受信対象の信号を移相する移相器を備える請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項3】
前記移相器は、
前記タッチセンサに形成された貫通孔に配置された給電電極を介して、複数の前記パッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
前記タッチセンサに形成された貫通孔に配置された給電電極を介して、複数の前記パッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項4】
前記移相器は、
前記タッチセンサに形成された貫通孔を通じた電磁結合を介して、複数の前記パッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
前記タッチセンサに形成された貫通孔を通じた電磁結合を介して、複数の前記パッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項5】
前記パッチアンテナは、
前記タッチセンサに形成された前記貫通孔を通じた電磁結合を介して、下方に配置された前記移相器に接続される請求項４に記載のディスプレイアンテナ。
前記タッチセンサに形成された前記貫通孔を通じた電磁結合を介して、下方に配置された前記移相器に接続される請求項４に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項6】
前記アンテナアレイに含まれる複数の前記パッチアンテナの接続を切り替えてフェーズドアレイアンテナを構成し、前記タッチセンサに含まれる複数の前記タッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて接触検知する制御部を備え、
前記制御部は、
行方向に配列された複数の前記タッチ電極によって形成された行と、列方向に配列された複数の前記タッチ電極によって形成された列との交点における容量変化に応じて、指示体の接触位置を検出する請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
前記制御部は、
行方向に配列された複数の前記タッチ電極によって形成された行と、列方向に配列された複数の前記タッチ電極によって形成された列との交点における容量変化に応じて、指示体の接触位置を検出する請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項7】
前記制御部は、
アンテナとして機能する前記パッチアンテナの下方に配置された前記タッチ電極をＯＦＦに設定する請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
アンテナとして機能する前記パッチアンテナの下方に配置された前記タッチ電極をＯＦＦに設定する請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項8】
前記制御部は、
アクティブな状態の前記タッチ電極の上方に配置された前記パッチアンテナをＯＦＦに切り替える請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
アクティブな状態の前記タッチ電極の上方に配置された前記パッチアンテナをＯＦＦに切り替える請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項9】
前記制御部は、
アクティブな状態の前記タッチ電極の上方に配置された複数の前記パッチアンテナを同電位に設定して、前記タッチセンサの一部として機能させる請求項８に記載のディスプレイアンテナ。
アクティブな状態の前記タッチ電極の上方に配置された複数の前記パッチアンテナを同電位に設定して、前記タッチセンサの一部として機能させる請求項８に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項10】
前記制御部は、
前記タッチセンサにおける位置に対応付けられたユーザインターフェースを前記ディスプレイに表示させ、
検出された前記指示体の接触位置と、前記ディスプレイにおいて前記接触位置に表示された入力画像とを対応付けて、選択された前記入力画像を判別する請求項９に記載のディスプレイアンテナ。
前記タッチセンサにおける位置に対応付けられたユーザインターフェースを前記ディスプレイに表示させ、
検出された前記指示体の接触位置と、前記ディスプレイにおいて前記接触位置に表示された入力画像とを対応付けて、選択された前記入力画像を判別する請求項９に記載のディスプレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、タッチセンサの機能を有するディスプレイアンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
第５世代移動通信システム（５Ｇ）以降の移動通信のために、第４世代移動通信システム（４Ｇ）以前と比べて高い周波数帯の電波に対応した平面型アンテナが開発されている。パッチアンテナがアレイ状に配列された構成のアンテナアレイを用いれば、平面型のフェーズドアレイアンテナを構成できる。また、複数のパッチアンテナによって構成されるアンテナアレイは、タッチセンサ（タッチパネル）として機能させることもできる。
【0003】
特許文献１には、情報処理装置の入力装置に利用される抵抗膜方式のタッチパネルについて開示されている。特許文献１のタッチパネルは、抵抗膜方式のタッチパネルである。特許文献１のタッチパネルは、下面に透明導電膜が固着された上部電極基板の上面に、アンテナ素子が形成されたことを特徴とする。
【0004】
特許文献２には、装置の小型化を図りつつ、かつ誘電損失の発生を抑制することを目的とした半導体装置について開示されている。特許文献２の装置は、半導体素子と、該半導体素子を貫通して形成された貫通電極とを有する。特許文献２の装置は、半導体素子の主面に対する反対側面に、無機絶縁層を介して、貫通電極に接続した受動層を積層した構造を有する。
【0005】
特許文献３には、タッチパネルと、近距離無線通信により情報を読み取るアンテナとを備えたアンテナ内蔵タッチパネルについて開示されている。タッチパネルは、第１の電極と第２の電極とを備える。アンテナは、タッチパネルの第１の電極層および第２の電極層の少なくとも一方に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００３－２８０８１５号公報
【特許文献2】特開２００９－１５８７４３号公報
【特許文献3】特開２０１９－０５３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１のタッチパネルでは、上部電極基板の上面に形成されたアンテナ素子によって、タッチパネルの内部にアンテナが形成される。特許文献１の構成では、上部電極基板の上面に形成されたアンテナ素子によってアンテナが形成されるため、タッチパネルの構造によってアンテナの形状や大きさが制限される。また、特許文献１の手法は、抵抗膜方式のタッチパネルには適用できるが、静電容量方式などの抵抗膜方式以外のタッチパネルには適用できなかった。
【0008】
特許文献２の構成では、半導体素子を貫通して形成された貫通電極によって、パッチアンテナとグランド層とが積層される。特許文献２の構造は、パッチアンテナの基本的な構造に相当する。特許文献２には、アンテナとタッチパネルとを共存させる構造は開示されていない。
【0009】
特許文献３の構成においては、タッチパネルが備える電極層に、アンテナが設けられる。このような構成を取ることによって、特許文献３のアンテナ内蔵タッチパネルの厚みが小さくなる。特許文献３の構成では、タッチパネルが備える電極層にアンテナが設けられるため、タッチパネルの構造によってアンテナの形状や大きさが制限される。
【0010】
本開示の目的は、タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能なディスプレイアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示の一態様のディスプレイアンテナは、格子状に配列された複数の発光器を含むディスプレイと、ディスプレイに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列されたタッチセンサと、タッチセンサに重ねて配置され、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列されたアンテナアレイと、備え、タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねる。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能なディスプレイアンテナを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態に係るディスプレイアンテナの構成の一例を示すブロック図である。
【図2】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるアンテナアレイによって構成されるアンテナ集合体の一例を示す概念図である。
【図3】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるタッチセンサの一例を示す概念図である。
【図4】第１実施形態に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図5】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるパッチアンテナとタッチ電極のスイッチングの一例について説明するための概念図である。
【図6】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるパッチアンテナとタッチ電極のスイッチングの一例について説明するための概念図である。
【図7】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるパッチアンテナとタッチ電極のスイッチングの一例について説明するための概念図である。
【図8】第１実施形態に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図9】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるディスプレイの構成の一例を示す概念図である。
【図10】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれるディスプレイの構成の一例を示す概念図である。
【図11】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれる移相器の構成の一例を示す概念図である。
【図12】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれる移相器の構成の一例を示す概念図である。
【図13】第１実施形態に係るディスプレイアンテナに含まれる移相器の構成の一例を示す概念図である。
【図14】第１実施形態に係るディスプレイアンテナが搭載された端末装置の画面に表示されたユーザインターフェースの一例を示す概念図である。
【図15】第１実施形態の変形例１に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図16】第１実施形態の変形例１に係るディスプレイアンテナに含まれるスイッチの構成の一例を示す概念図である。
【図17】第１実施形態の変形例２に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図18】第１実施形態の変形例３に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図19】第１実施形態の変形例４に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図20】第２実施形態に係るディスプレイアンテナの構成の一例を示すブロック図である。
【図21】第２実施形態に係るディスプレイアンテナの内部構成の一例を示す断面図である。
【図22】第２実施形態に係るディスプレイアンテナのパッチアンテナと移相器との間の電磁結合について説明するための概念図である。
【図23】第３実施形態に係るディスプレイアンテナの構成の一例を示すブロック図である。
【図24】各実施形態の制御や処理を実行するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【0015】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、タッチセンサ（タッチパネル）およびアンテナの機能を有する。本実施形態においては、複数のパッチアンテナによってアンテナ集合体が構成される例をあげる。アンテナ集合体は、フェーズドアレイアンテナとして機能する。また、本実施形態においては、パッチアンテナの接地電極をタッチセンサとして機能させる。
まず、第１実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、タッチセンサ（タッチパネル）およびアンテナの機能を有する。本実施形態においては、複数のパッチアンテナによってアンテナ集合体が構成される例をあげる。アンテナ集合体は、フェーズドアレイアンテナとして機能する。また、本実施形態においては、パッチアンテナの接地電極をタッチセンサとして機能させる。
【0016】
（構成）
図１は、本実施形態に係るディスプレイアンテナ１０の構成の一例を示すブロック図である。ディスプレイアンテナ１０は、アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、移相器１３、ディスプレイ１５、および制御部１７を備える。アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、および移相器１３は、アンテナ装置１００を構成する。アンテナ装置１００には、制御部１７が追加されてもよい。ディスプレイアンテナ１０は、ディスプレイ１５の上にアンテナ装置１００が重ねられた構造を有する。制御部１７は、ディスプレイアンテナ１０の外部に配置されてもよい。その場合、ディスプレイアンテナ１０は、アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、移相器１３、およびディスプレイ１５によって構成される。
図１は、本実施形態に係るディスプレイアンテナ１０の構成の一例を示すブロック図である。ディスプレイアンテナ１０は、アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、移相器１３、ディスプレイ１５、および制御部１７を備える。アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、および移相器１３は、アンテナ装置１００を構成する。アンテナ装置１００には、制御部１７が追加されてもよい。ディスプレイアンテナ１０は、ディスプレイ１５の上にアンテナ装置１００が重ねられた構造を有する。制御部１７は、ディスプレイアンテナ１０の外部に配置されてもよい。その場合、ディスプレイアンテナ１０は、アンテナアレイ１１、タッチセンサ１２、移相器１３、およびディスプレイ１５によって構成される。
【0017】
アンテナアレイ１１は、複数のパッチアンテナを含む。パッチアンテナは、板状の放射素子である。例えば、パッチアンテナは正方形である。パッチアンテナは矩形や菱形であってもよい。送受信対象の波長帯の電波を受信できれば、パッチアンテナは正方形や矩形、菱形ではない形状であってもよい。パッチアンテナは、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明電極である。例えば、可視領域は、３８０～８００ｎｍ（ナノメートル）の波長帯である。例えば、パッチアンテナは、酸化インジウムスズや酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンなどの材質によって実現される。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、パッチアンテナの材質には限定を加えない。パッチアンテナは、可視領域ではない波長帯の光が透過する材質であってもよい。例えば、パッチアンテナは、近赤外領域や、赤外領域、紫外領域の光が透過する材質であってもよい。
【0018】
図２は、アンテナアレイ１１の構成の一例を示す概念図である。アンテナアレイ１１は、複数のパッチアンテナＰが２次元アレイ状に配列された構成である。パッチアンテナＰは、１辺に対応する長さの１／２波長の整数倍に一致する周波数で共振する。パッチアンテナＰの大きさは、送受信対象の電波の波長に応じて設定される。図２の例において、パッチアンテナＰは正方形である。複数のパッチアンテナＰは、それらのパッチアンテナＰの外形を成す正方形の対角線の交点を回転中心として、４５度回転された状態で配列されたパターン（ダイヤパターン）を形成する。すなわち、複数のパッチアンテナＰは、ダイヤパターンで配列される。フェーズドアレイアンテナの機能を発現できれば、複数のパッチアンテナＰは、ダイヤパターンではないパターンで配列されてもよい。
【0019】
複数のパッチアンテナＰは、２次元アレイ状に配列される。図２の例においては、複数のパッチアンテナＰは、Ｘ方向とＹ方向に沿って、２次元アレイ状に配列される。複数のパッチアンテナＰは、いくつかのパッチアンテナＰの単位でグループ化される。図２の例では、１６個のパッチアンテナＰのグループを単位として、４×４で配列されたアンテナ集合体ＡＥが構成される。後述するように、本実施形態のディスプレイアンテナ１０において、アンテナ集合体ＡＥを構成するパッチアンテナＰの数や組み合わせは、任意に変更できる。例えば、７０ＧＨｚ（ギガヘルツ）の周波数帯の電波を送受信するためには、６．８ｍｍ（ミリメートル）角の領域のアンテナ集合体ＡＥが形成されればよい。
【0020】
第５世代移動通信システム（５Ｇ）以降の移動通信に対応する周波数帯で用いられるパッチアンテナＰの最適な大きさは、送受信対象の電波の波長λに応じて決まる。送受信対象の電波の空間中における波長λに関して、隣接するパッチアンテナＰの間隔（ピッチ）を０．７λよりも大きくすると、サイドローブが大きくなり、ゲインが低下する。また、隣接するパッチアンテナＰのピッチを広げるほど、走査角が狭くなる。そのため、隣接するパッチアンテナＰのピッチは、０．４～０．５λ程度であることが好ましい。本実施形態においては、送受信対象の電波の波長に応じて、アンテナ集合体ＡＥを構成するパッチアンテナＰの数や組み合わせを変更することによって、複数の波長帯の電波の送受信に対応する。
【0021】
タッチ電極Ｔは、パッチアンテナＰの接地電極を兼ねる。タッチ電極Ｔは、図示しない回路を介して接地される。複数のタッチ電極Ｔは、２次元アレイ状に配列される。図３は、複数のタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ１２の一例を示す概念図である。図３は、複数のパッチアンテナＰの側から見た平面図である。１つのタッチ電極Ｔの上方には、４つのパッチアンテナＰが配置される。行方向（Ｘ方向）において隣接する２つのタッチ電極Ｔは、配線ＬXによって接続される。行方向（Ｘ方向）に連結された複数のタッチ電極Ｔによって構成された行センサＴＳXは、行方向（Ｘ方向）における位置検知に用いられる。列方向（Ｙ方向）において隣接する２つのタッチ電極Ｔは、配線ＬYによって接続される。列方向（Ｙ方向）に連結された複数のタッチ電極Ｔによって構成された列センサＴＳYは、列方向（Ｙ方向）における位置検知に用いられる。Ｘ方向に連結された複数のタッチ電極Ｔによって構成された行と、Ｙ方向に連結された複数のタッチ電極Ｔによって構成された列との交点における容量の変化に応じて、接触位置が検出される。
【0022】
図４は、ディスプレイアンテナ１０の構造の一例について説明するための断面図である。図４においては、ディスプレイアンテナ１０の構成の一部を示す。図４には、アンテナ層１１０、タッチセンサ層１２０、移相器形成層１３０、およびディスプレイ形成層１５０を示す。ディスプレイ形成層１５０には、ディスプレイ１５が構成される。ディスプレイ形成層１５０の上方に、移相器１３を含む移相器形成層１３０が配置される。移相器形成層１３０の上方に、接地電極を兼ねたタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ層１２０が配置される。タッチセンサ層１２０の上方に、複数のパッチアンテナＰによって構成されたアンテナ層１１０が配置される。複数のパッチアンテナＰの各々は、給電電極ＦＥを介して、移相器形成層１３０に含まれる移相器１３の給電点Ｆに接続される。給電電極ＦＥは、タッチセンサ層１２０に形成された貫通孔を通じて、パッチアンテナＰと移相器２３とを電気的に接続する。
【0023】
図５～図７は、パッチアンテナＰとタッチ電極Ｔのスイッチングの一例について説明するための概念図である。アンテナ層１１０を形成する複数のタッチ電極Ｔは、配線（図示しない）を介して、同電位に設定される。複数のパッチアンテナＰの各々は、複数のタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ層１２０に形成された貫通孔を介して、移相器１３の給電点に接続される。移相器１３の入力端は、スイッチＳＷ１の一端に接続される。スイッチＳＷ１の他端は、信号源ＳＧに接続される。すなわち、移相器１３は、スイッチＳＷ１を介して、信号源ＳＧに接続される。タッチセンサ層１２０を形成する複数のタッチ電極Ｔのうち少なくとも１つは、スイッチＳＷ２の一端に接続される。スイッチＳＷ２の他端は、スイッチＳＷ１の一端および移相器１３の入力端に接続される。すなわち、タッチセンサ層１２０を形成する複数のタッチ電極Ｔは、スイッチＳＷ２を介して、スイッチＳＷ１および移相器１３に接続される。制御部１７は、タッチセンサを構成するタッチ電極Ｔのスキャンに合わせて、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を開閉する。
【0024】
制御部１７は、スキャン中ではないタッチ電極Ｔの上方に位置するパッチアンテナＰに接続されたスイッチＳＷ１を閉じる。図５は、スイッチＳＷ１が閉じた状態（ＯＮ）であり、スイッチＳＷ２が開いた状態（ＯＦＦ）であることを示す。図５の状態では、複数の移相器１３の入力端が信号源ＳＧに接続される。信号源ＳＧからパッチアンテナＰに供給された高周波電力に応じて、信号線（図示しない）を通じて供給された送信対象の信号が、パッチアンテナＰから無線信号として送信される。
【0025】
制御部１７は、スキャン中のタッチ電極Ｔの上方に位置するパッチアンテナＰに接続されたスイッチＳＷ１を開く。図６は、スイッチＳＷ１が開いた状態（ＯＦＦ）であり、スイッチＳＷ２も開いた状態（ＯＦＦ）であることを示す。図６の状態では、複数の移相器１３の入力端が信号源ＳＧから遮断される。そのため、信号源ＳＧからパッチアンテナＰに高周波電力が供給されず、パッチアンテナＰから無線信号は送信されない。制御部１７は、スキャン中のタッチ電極Ｔにおける静電容量の変化に応じて、接触位置を検知する。
【0026】
制御部１７は、スキャン中のタッチ電極Ｔにおける接触の検知に応じて、スキャン中のタッチ電極Ｔに接続されたスイッチＳＷ２を閉じてもよい。図７は、スイッチＳＷ１が開いた状態（ＯＦＦ）であり、スイッチＳＷ２が閉じた状態（ＯＮ）であることを示す。図７の状態では、複数の移相器１３の入力端が信号源ＳＧから遮断されるとともに、パッチアンテナＰとタッチ電極Ｔとが同電位になる。その結果、同電位になったパッチアンテナＰとタッチ電極Ｔとがタッチセンサとして機能する。図６の状態よりも、図７の状態の方が、タッチセンサを構成する電極が増えるため、接触検知の感度が向上する。
【0027】
図８は、ディスプレイアンテナ１０の構造の一例について説明するための断面図である。なお、図８の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。図８には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、および給電点Ｆを示す。また、図８には、移相器形成層１３０、発光器１５５、基板１７０、配線層１７１、シールド電極１７２、および保護層１７７を示す。
【0028】
基板１７０の上には、複数の発光器１５５によって、ディスプレイ１５が形成される。複数の発光器１５５は、２次元アレイ状に配置される。例えば、発光器１５５は、赤Ｒ（Red）、緑Ｇ（Green）、および青Ｂ（Blue）の各色に対応した波長帯の光を発光する発光部を有する。例えば、発光器１５５は、マイクロＬＥＤ（Light-Emitting Diode）によって実現される。マイクロＬＥＤは、赤Ｒの波長帯の光を発光する赤色ＬＥＤ、緑Ｇの波長帯の光を発光する緑色ＬＥＤ、および青Ｂの波長帯の光を発光する青色ＬＥＤを含む。赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂの３原色の光を発光できれば、それらの光を混色させることによって、種々の色を表現できる。発光器１５５は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤのうち少なくとも一つを有すればよい。また、発光器１５５は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤとは異なる波長帯の光を発光する発光部を有してもよい。発光器１５５は、配線層１７１に含まれる配線を介して、駆動部（図示しない）に接続される。発光器１５５は、制御部１７による駆動部の制御に応じて、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを発光させる。
【0029】
図９は、発光器１５５の一例（発光器１５６）を示す概念図である。図９は、２次元アレイ状に発光器１５６が配列された様子を示す。図９は、複数の発光器１５６によって構成されたディスプレイ１５の一部分を示す。発光器１５６は、赤色ＬＥＤ（Ｒ）、緑色ＬＥＤ（Ｇ）、および青色ＬＥＤ（Ｂ）を含む。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤは、マイクロＬＥＤである。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤは、一か所にまとめて配置される。赤色ＬＥＤには、行選択線ＬRと列選択線ＬCRが接続される。緑色ＬＥＤには、行選択線ＬRと列選択線ＬCGが接続される。青色ＬＥＤには、行選択線ＬRと列選択線ＬCBが接続される。行選択線ＬRは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤに共通の選択線である。行選択線ＬRと列選択線ＬCRの選択に応じて、選択された２つの選択線が交差する位置の赤色ＬＥＤが発光する。行選択線ＬRと列選択線ＬCGの選択に応じて、選択された２つの選択線が交差する位置の緑色ＬＥＤが発光する。行選択線ＬRと列選択線ＬCBの選択に応じて、選択された２つの選択線が交差する位置の青色ＬＥＤが発光する。
【0030】
図１０は、発光器１５５の別の一例（発光器１５７）を示す概念図である。図１０は、２次元アレイ状に発光器１５７が配列された様子を示す。図１０は、複数の発光器１５７によって構成されたディスプレイ１５の一部分を示す。発光器１５７は、赤色、緑色、および青色の発光部が集積された集積型のマイクロＬＥＤである。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤには、互いに共通の行選択線ＬRおよび列選択線ＬCが接続される。行選択線ＬRと列選択線ＬCの選択に応じて、選択された２つの選択線が交差する位置の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤのうち少なくともいずれかが発光する。
【0031】
ディスプレイ１５を構成する複数の発光器１５５は、制御部１７の制御に応じて、発光する。複数の発光器１５５の間の領域を隙間領域と呼ぶ。隙間領域は、複数の発光器１５５の間の上方領域を含む。例えば、複数の発光器１５５と配線層１７１との間には、絶縁層が形成される。絶縁層の材質に関しては、特に限定を加えない。例えば、複数の発光器１５５と配線層１７１との間には、空隙が形成されてもよい。ディスプレイ１５には、所望の画像が表示される。例えば、ディスプレイ１５には、少なくとも１つの入力画像を含むタッチパネルの画像が表示される。例えば、入力画像は、操作を受け付けるボタンである。例えば、入力画像は、キーボードやテンキーなどの文字や数字、記号の入力を受け付けるキーの画像である。例えば、入力画像は、スライダーやタグなどのように、操作を受け付ける画像である。ディスプレイ１５に表示された入力画像の位置において、タッチセンサとして機能しているパッチアンテナＰによって接触が検出されると、その入力画像の位置で検出された操作に応じた入力がなされる。
【0032】
配線層１７１は、基板１７０の上面に形成される（図８）。配線層１７１は、複数の発光器１５５の間に形成される。配線層１７１には、ディスプレイ１５を駆動させるための配線が配置される。配線層１７１には、各種のスイッチや配線が配置されてもよい。また、配線層１７１には、送受信対象の信号を伝播させる信号線が配置されてもよい。配線層１７１は、単一の層であってもよいし、複数の層が積層された構造であってもよい。例えば、デバイス転写技術を用いれば、微小な素子を配線層１７１に形成できる。配線層１７１における構成要素や、構成要素間の接続関係などの詳細に関しては、図面を省略する。
【0033】
複数の発光器１５５によって構成されるディスプレイ１５の上部は、平坦化膜や保護膜が形成される。平坦化膜や保護膜は、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明な材質である。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、平坦化膜や保護膜の材質には限定を加えない。例えば、平坦化膜や保護膜は、酸化シリコンなどによって実現される。ディスプレイ１５の上部には、空隙が形成されてもよい。
【0034】
配線層１７１の上方には、シールド電極１７２が配置される。シールド電極１７２は、発光器１５５の上方の領域を避けて配置される。シールド電極１７２は、そのシールド電極１７２の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。シールド電極１７２は、導電性を有する。シールド電極１７２の材質については、導電性があれば、特に限定を加えない。例えば、シールド電極１７２は、アルミニウムや銅などの金属を含む素材で実現される。シールド電極１７２は、図示しない導線等によって、筐体や接地端子に接続される。シールド電極１７２の電位は、そのシールド電極１７２が接続された接地箇所と同じ電位である。パッチアンテナＰや配線層１７１、移相器形成層１３０と、シールド電極１７２との間には、それらの間に形成された誘電体層や空間の誘電率に応じた容量が形成される。
【0035】
シールド電極１７２の上方には、移相器形成層１３０が配置される。移相器形成層１３０は、移相器１３によって構成される。移相器１３は、発光器１５５の上方を避けた位置に配置される。移相器１３の給電点Ｆは、給電電極ＦＥを介して、パッチアンテナＰに接続される。移相器形成層１３０には、各種のスイッチや配線などが配置されてもよい。また、移相器形成層１３０には、送受信対象の信号を伝播させる信号線（図示しない）が配置されてもよい。移相器形成層１３０は、単一の層であってもよいし、複数の層が積層された構造であってもよい。例えば、デバイス転写技術を用いれば、微小な素子を移相器形成層１３０に形成できる。移相器形成層１３０における構成要素や、構成要素間の接続関係などの詳細に関しては、図面を省略する。
【0036】
図１１は、移相器形成層１３０に配置される移相器１３の一例（移相器１３１）である。図１１は、基板１７０の上面を上方の視座から見た平面図である。移相器１３１は、上面視において、複数の発光器１５５の間に配置される。移相器１３１は、線路切替型移相器の一例である。移相器１３１は、異なる線路長の分岐線路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）が、移相スイッチＳＷＰを介して、主要線路Ｍに接続された構成である。図１１の例では、入力端Ｉから給電点Ｆまでを結ぶ主要線路Ｍに、４つの分岐線路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）が接続される。移相器１３１を通過した信号は、主要線路Ｍと分岐線路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）との接続状態に応じた移相量で移相される。主要線路Ｍと分岐線路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）との接続は、制御部１７による移相スイッチＳＷＰの開閉制御に応じて、切り替えられる。
【0037】
分岐線路Ｒ１は、２２．５度の位相差を与える線路である。分岐線路Ｒ１を経由した信号の位相は、分岐線路Ｒ１を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、２２．５度移相される。分岐線路Ｒ２は、４５度の位相差を与える線路である。分岐線路Ｒ２を経由した信号の位相は、分岐線路Ｒ２を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、４５度移相される。分岐線路Ｒ３は、９０度の位相差を与える線路である。分岐線路Ｒ３を経由した信号の位相は、分岐線路Ｒ３を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、９０度移相される。分岐線路Ｒ４は、１８０度の位相差を与える線路である。分岐線路Ｒ４を経由した信号の位相は、分岐線路Ｒ４を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、１８０度移相される。例えば、分岐線路Ｒ１および分岐線路Ｒ２を経由した信号の位相は、それらの線路を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、４７．５度移相される。
【0038】
図１２は、移相器形成層１３０に配置される移相器１３の一例（移相器１３２）である。図１２は、基板１７０の上面を上方の視座から見た平面図である。移相器１３２は、上面視において、複数の発光器１５５の間に配置される。移相器１３２は、スタブ切替型移相器の一例である。移相器１３２は、異なる線路長のオープンスタブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が、移相スイッチＳＷＰを介して、主要線路Ｍに接続された構成である。図１２の例では、入力端Ｉから給電点Ｆまでを結ぶ主要線路Ｍに、４つのオープンスタブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が接続される。移相器１３２を通過した信号は、主要線路Ｍとオープンスタブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）との接続状態に応じた移相量で移相される。主要線路Ｍとオープンスタブ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）との接続は、制御部１７による移相スイッチＳＷＰの開閉制御に応じて、切り替えられる。
【0039】
オープンスタブＳ１は、２２．５度の位相差を与えるスタブである。オープンスタブＳ１を経由した信号の位相は、オープンスタブＳ１を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、２２．５度移相される。オープンスタブＳ２は、４５度の位相差を与えるスタブである。オープンスタブＳ２を経由した信号の位相は、オープンスタブＳ２を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、４５度移相される。オープンスタブＳ３は、９０度の位相差を与えるスタブである。オープンスタブＳ３を経由した信号の位相は、オープンスタブＳ３を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、９０度移相される。オープンスタブＳ４は、１８０度の位相差を与えるスタブである。オープンスタブＳ４を経由した信号の位相は、オープンスタブＳ４を経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、１８０度移相される。例えば、オープンスタブＳ１およびオープンスタブＳ２を経由した信号の位相は、それらのスタブを経由せずに主要線路Ｍを進行した信号の位相に対して、４７．５度移相される。
【0040】
図１３は、移相器形成層１３０に配置される移相器１３の一例（移相器１３３）である。図１３は、基板１７０の上面を上方の視座から見た平面図である。移相器１３３は、上面視において、複数の発光器１５５の間に配置される。移相器１３３は、反射型移相器の一例である。移相器１３３は、９０度ハイブリッド回路とスタブを組み合わせた構成である。伝送線路Ｈ１、伝送線路Ｈ２、伝送線路Ｈ３、および伝送線路Ｈ４が、９０度ハイブリッド回路を構成する。９０度ハイブリッド回路を構成する伝送線路Ｈ１、伝送線路Ｈ２、伝送線路Ｈ３、および伝送線路Ｈ４の電気長は、λ／４（９０度）である。伝送線路Ｈ１および伝送線路Ｈ３の特性インピーダンスはＺ0である。伝送線路Ｈ２および伝送線路Ｈ４の特性インピーダンスはＺ0／√２である。
【0041】
移相器１３３は、スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２を含む。図１３の例において、スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２は、開放端（右端）を有するオープンスタブである。スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２は、開放端（右端）が接地されたショートスタブであってもよい。スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２の長さは、任意に設定できる。スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２に伝播した信号は、その長さに応じた位相差で移相される。スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２の長さは、可変であってもよい。例えば、スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２の線路上にスイッチを配置すれば、そのスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることによって、スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２の長さを変更できる。
【0042】
伝送線路Ｈ１の第１端（上端）は、入力端Ｉに接続される。また、伝送線路Ｈ１の第１端（上端）は、伝送線路Ｈ２の第１端（左端）に接続される。伝送線路Ｈ１の第２端（下端）は、給電点Ｆに接続される。また、伝送線路Ｈ１の第２端（下端）は、伝送線路Ｈ４の第１端（左端）に接続される。伝送線路Ｈ２の第１端（左端）は、入力端Ｉに接続される。また、伝送線路Ｈ２の第１端（左端）は、伝送線路Ｈ１の第１端（上端）に接続される。伝送線路Ｈ２の第２端（右端）は、移相スイッチＳＷＰを介して、スタブＳＴ１に接続される。また、伝送線路Ｈ１の第２端（右端）は、伝送線路Ｈ３の第１端（上端）に接続される。伝送線路Ｈ３の第１端（上端）は、伝送線路Ｈ２の第２端（右端）に接続される。また、伝送線路Ｈ３の第１端（上端）は、移相スイッチＳＷＰを介して、スタブＳＴ１に接続される。伝送線路Ｈ３の第２端（下端）は、移相スイッチＳＷＰを介して、スタブＳＴ２に接続される。また、伝送線路Ｈ３の第２端（下端）は、伝送線路Ｈ４の第２端（右端）に接続される。伝送線路Ｈ４の第１端（左端）は、給電点Ｆに接続される。また、伝送線路Ｈ４の第１端（左端）は、伝送線路Ｈ１の第２端（下端）に接続される。伝送線路Ｈ４の第２端（右端）は、伝送線路Ｈ３の第２端（下端）に接続される。また、伝送線路Ｈ４の第２端（右端）は、移相スイッチＳＷＰを介して、スタブＳＴ２に接続される。移相器１３を通過した信号は、ＳＷの開閉状態に応じて、通過した線路やスタブの電気長に応じた移相量で移相される。移相器１３の移相量は、制御部１７による移相スイッチＳＷＰの開閉制御に応じて、切り替えられる。
【0043】
複数の発光器１５５によって構成されるディスプレイ１５および移相器形成層１３０の上方には、複数のタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ層１２０が配置される。複数のタッチ電極Ｔは、接地電極を兼ねる。すなわち、タッチセンサ層１２０は、シールド層として機能する。タッチ電極Ｔは、透明な導電体によって構成される。例えば、パッチアンテナＰと同様に、タッチ電極Ｔは、酸化インジウムスズや酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンなどの材質によって実現される。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、タッチ電極Ｔの材質には限定を加えない。タッチ電極Ｔは、図示しない導線等によって、筐体や接地端子に接続される。タッチ電極Ｔの電位は、そのタッチ電極Ｔが接続された接地箇所と同じ電位である。パッチアンテナＰや移相器形成層１３０に形成された移相器１３や配線と、タッチ電極Ｔとの間には、それらの間に形成された誘電体層や空間の誘電率に応じた容量が形成される。
【0044】
タッチ電極Ｔが形成されたタッチセンサ層１２０の上方には、複数のパッチアンテナＰによって構成されたアンテナ層１１０が配置される。複数のパッチアンテナＰは、給電電極ＦＥを介して、移相器形成層１３０に形成された移相器１３の給電点Ｆに電気的に接続される。給電電極ＦＥは、パッチアンテナＰと移相器１３の給電点とを電気的に接続する導電性のビアである。導電性があれば、給電電極ＦＥの材質には、特に限定を加えない。
【0045】
複数のパッチアンテナＰの上方には、保護層１７７が形成される。保護層１７７は、可視領域の波長帯の光が透過可能な部材によって形成される。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、保護層１７７の材質には、限定を加えない。例えば、保護層１７７は、ガラスやプラスチックなどの透明部材によって実現される。
【0046】
配線層１７１と保護層１７７との間の空間には、誘電体層（図示しない）が形成される。誘電体層は、可視領域の波長帯の光が透過可能な誘電体によって形成される。配線層１７１と保護層１７７との間の空間は、誘電体層を構成する誘電体で満たされていてもよいし、空隙が形成されてもよい。誘電体層の材質や形状、位置については、特に限定を加えない。
【0047】
送信対象の信号は、送信回路（図示しない）から出力される。送信回路から出力された信号は、信号線（図示しない）を通じて、移相器１３に到達する。移相器１３に到達した送信対象の信号は、移相器１３に設定された移相量で移相される。移相器１３を通過した信号は、給電電極ＦＥを介して、パッチアンテナＰに到達する。パッチアンテナＰに到達した信号は、送信対象の波長帯の電波として送信される。ディスプレイアンテナ１０から送信される電波は、アンテナ集合体ＡＥごとに送信方向が制御される。
【0048】
また、パッチアンテナＰで受信された受信対象の電波は、そのパッチアンテナＰに接続された移相器１３に設定された移相量で、移相される。移相された信号は、信号線を通じて、受信回路（図示しない）によって受信される。受信回路によって受信される信号に含まれる情報は、図示しないデコーダでデコードされる。
【0049】
制御部１７（制御手段）は、アンテナアレイ１１を構成する複数のパッチアンテナＰの接続状態を制御して、アンテナ集合体ＡＥを形成させる。制御部１７は、送受信対象の電波の周波数帯に合わせて、アンテナ集合体ＡＥの大きさを設定する。制御部１７は、パッチアンテナＰの間に配置されたスイッチ（図示しない）のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、アンテナ集合体ＡＥを構成するパッチアンテナＰの組み合わせを変更する。その結果、送受信対象の電波の周波数帯に合わせて、アンテナ集合体ＡＥの大きさが設定される。制御部１７は、アンテナ集合体ＡＥとして設定されたパッチアンテナＰの下方に配置されたタッチ電極Ｔを接地させる。パッチアンテナＰの下方に配置されたタッチ電極Ｔは、そのパッチアンテナＰの接地電極として機能する。
【0050】
例えば、送受信対象の電波の周波数帯が７０ＧＨｚの場合、制御部１７は、１辺が６．８ｍｍの方形領域になるように、アンテナ集合体ＡＥの大きさを設定する。制御部１７は、複数のスイッチを切り替えて、一辺が１．７ｍｍのパッチアンテナＰを１６個（４×４）組み合わせる。制御部１７は、１６個のパッチアンテナＰが同電位になるように、複数のスイッチを切り替える。その結果、４×４で配列された１６個のパッチアンテナＰが組み合わされて、１辺が６．８ｍｍである方形領域のアンテナ集合体ＡＥが設定される。制御部１７は、アンテナアレイ１１に関して、複数のアンテナ集合体ＡＥを設定する。制御部１７は、隣接したアンテナ集合体ＡＥの間の接続に用いられるスイッチをＯＦＦに設定する。複数のアンテナ集合体ＡＥを組み合わせてさらに大きなアンテナ集合体ＡＥを形成させる場合、制御部１７は、隣接したアンテナ集合体ＡＥの間の接続に用いられるスイッチをＯＮに設定する。その場合、制御部１７は、送受信対象の電波の波長帯に合わせて、隣接したアンテナ集合体ＡＥの間の接続に用いられるスイッチをＯＮに設定する。
【0051】
また、制御部１７は、移相器１３の移相量を設定する。制御部１７は、移相器１３に配置された移相スイッチＳＷＰのＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、移相器１３の移相量を設定する。制御部１７は、移相量が設定された移相器１３の入力端Ｉに接続された信号線に、送信対象の信号を供給する。また、制御部１７は、電波の送信に用いられるアンテナ集合体ＡＥを構成するパッチアンテナＰと信号源（図示しない）との接続を切り替えるスイッチ（図示しない）をＯＮに切り替える。信号源は、送信対象の電波の送信に用いられる高周波電源である。信号源は、送信対象の電波の周波数帯や、その電波の送信強度に応じた高周波電力を供給する。信号源に接続されたパッチアンテナＰを含むアンテナ集合体ＡＥには、その信号源から高周波電力が供給される。その結果、信号線から供給された送信対象の信号は、移相器１３の移相量に応じて移相されて、アンテナ集合体ＡＥから送信される。
【0052】
制御部１７は、アクティブな行センサＴＳXおよび列センサＴＳYを順次切り替えて、接触のスキャンを実行する。行センサＴＳXは、行方向（Ｘ方向）の接触を検知する。列センサＴＳYは、列方向（Ｙ方向）の接触を検知する。制御部１７は、スキャン中のタッチ電極Ｔの上方に位置するパッチアンテナＰに接続されたスイッチＳＷ１を順次開いて、信号源ＳＧから切り離す。その結果、接触検知のスキャンに合わせて、パッチアンテナＰへの高周波電力の供給が停止する。制御部１７は、行センサＴＳXと列センサＴＳYとの交点における容量の変化に応じて、接触位置を検出する。
【0053】
さらに、制御部１７は、ディスプレイ１５の表示を制御する。制御部１７は、操作入力を受け付けるユーザインターフェースが表示されるように、ディスプレイ１５を構成する複数の発光器１５５を発光させる。制御部１７は、タッチセンサ１２による検出位置に対応付けて、その検出位置において選択や操作を行うための表示情報が表示されるように、複数の発光器１５５を発光させる。ユーザインターフェースを表示させない場合、制御部１７は、タッチパネルとは無関係の画像が表示されるように、ディスプレイ１５を構成する複数の発光器１５５を発光させてもよい。なお、ディスプレイ１５の表示制御のために、制御部１７とは異なる表示制御部（図示しない）が用いられてもよい。
【0054】
図１４は、ディスプレイアンテナ１０が搭載された端末装置の一例を示す概念図である。端末装置の画面１８０には、ディスプレイアンテナ１０に含まれるディスプレイ１５の画像が表示される。また、端末装置の画面１８０には、ディスプレイアンテナ１０のタッチパネルの機能が設定される。図１４には、ユーザインターフェースが画面１８０に表示される例を示す。図１４には、画面１８０に表示されたユーザインターフェースに含まれるボタンのうち一つが、ユーザによって選択された様子を示す。図１４には、タッチパネルを構成するタッチセンサの行方向および列方向のイメージを網目状のパターンで示すが、実際に形成されるタッチセンサの大きさや間隔を正確に表してはいない。
【0055】
図１４の例において、ディスプレイアンテナ１０は、ユーザの指が接触した位置を検出する。ディスプレイアンテナ１０は、検出された位置に表示された表示情報に対応した入力を受け付ける。また、端末装置の画面１８０は、フェーズドアレイアンテナとしても機能する。このように、ディスプレイアンテナ１０は、タッチパネルの機能と、フェーズドアレイアンテナの機能とを同時に発揮できる。ディスプレイアンテナ１０は、タッチパネル、フェーズドアレイアンテナ、およびディスプレイのうち少なくともいずれかの機能が発現すればよい。
【0056】
（変形例）
次に、本実施形態のディスプレイアンテナ１０の変形例をあげる。ここでは、４つの変形例をあげる。以下の変形例に関する説明においては、これまで説明されたディスプレイアンテナ１０と同様の部分については、説明を省略する。
次に、本実施形態のディスプレイアンテナ１０の変形例をあげる。ここでは、４つの変形例をあげる。以下の変形例に関する説明においては、これまで説明されたディスプレイアンテナ１０と同様の部分については、説明を省略する。
【0057】
〔変形例１〕
図１５は、変形例１に係るディスプレイアンテナ１０－１の構成の一例を示す概念図である。図１５は、ディスプレイアンテナ１０－１の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－１は、移相器形成層１３０に配置された移相器１３に含まれる移相スイッチＳＷＰを実現する構成の一例である。本変形例では、二酸化バナジウムＶＯ2の金属－絶縁体相転移（以下、相転移と呼ぶ）を利用したスイッチＳＷＶが、移相スイッチＳＷＰとして用いられる例をあげる。
図１５は、変形例１に係るディスプレイアンテナ１０－１の構成の一例を示す概念図である。図１５は、ディスプレイアンテナ１０－１の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－１は、移相器形成層１３０に配置された移相器１３に含まれる移相スイッチＳＷＰを実現する構成の一例である。本変形例では、二酸化バナジウムＶＯ2の金属－絶縁体相転移（以下、相転移と呼ぶ）を利用したスイッチＳＷＶが、移相スイッチＳＷＰとして用いられる例をあげる。
【0058】
スイッチＳＷＶは、移相器１３に設置される。スイッチＳＷＶの下方には、シールド電極１７２を挟んで、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が配置される。ＴＦＴは、基板１７０の上面に配置される。シールド電極１７２には、貫通孔が形成される。貫通孔は、スイッチＳＷＶの下方に形成される。貫通孔を通して、ビアＶ１が配置される。スイッチＳＷＶは、ビアＶ１を介して、スイッチＳＷＶの開閉制御を行うＴＦＴに接続される。
【0059】
図１６は、スイッチＳＷＶを実現する構成の一例を示す概念図である。図１６のスイッチＳＷＶは、二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜を含む。二酸化バナジウムＶＯ2は、常温から温度を上昇させると、摂氏６７度付近で急激に電気抵抗が減少して、絶縁体から金属に相転移する。相転移温度よりも低温において、二酸化バナジウムＶＯ2は絶縁相である。相転移温度よりも高温において、二酸化バナジウムＶＯ2は金属相である。実際の二酸化バナジウムＶＯ2の相転移においては、温度の上昇と下降においてヒステリシスが発生する。そのため、スイッチＳＷＶは、所定の温度帯でスイッチＳＷＶのＯＮ／ＯＦＦが切り替わるように、温度設計される。
【0060】
図１６の例において、スイッチＳＷＶは、移相器１３に含まれる配線Ｌに配置される。例えば、スイッチＳＷＶは、分岐線路やスタブなどと主要線路との接続点に配置される。また、スイッチＳＷＶには、電熱線Ｈが熱的に接続される。電熱線Ｈの第１端は、ビアＶ２を介して、電源線ＬPに電気的に接続される。また、電熱線Ｈの第２端は、ビアＶ１を介して、ＴＦＴのドレインｄに電気的に接続される。電熱線Ｈは、スイッチＳＷＶに含まれる二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜の温度を制御するために用いられる。例えば、電熱線Ｈは、ニッケルＮｉやクロムＣｒを主成分とする合金で実現される。電熱線Ｈは、クロムＣｒ、鉄Ｆｅ、およびアルミニウムＡｌを主成分とする合金で実現されてもよい。電流の印加に応じて温度を制御しやすい材質であれば、電熱線Ｈの材質には、特に限定を加えない。
【0061】
電熱線Ｈへの電流の供給は、ＴＦＴを用いて制御できる。ＴＦＴのゲートｇに閾値電圧を越えた電圧が印加されると、ＴＦＴがＯＮになる。ＴＦＴがＯＮになると、接地線ＧＮＤに接続されたソースｓとドレインｄが同電位（０Ｖ）になり、電源線ＬPを介して電熱線Ｈに電流が供給される。電熱線Ｈに電流が供給されると、電熱線の温度が上昇する。電熱線Ｈの熱は、スイッチＳＷＶに含まれる二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜に伝わる。スイッチＳＷＶに含まれる二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜の温度が相転移温度を超えると、その薄膜が金属相に相転移する。その結果、スイッチＳＷＶがＯＮの状態に遷移し、スイッチＳＷＶが介在する配線Ｌが導通される。また、電熱線Ｈへの電流の供給が停止されると、電熱線Ｈの温度が下降する。スイッチＳＷＶに含まれる二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜の温度が相転移温度を下回ると、その薄膜は絶縁相に相転移する。その結果、スイッチＳＷＶがＯＦＦの状態に遷移し、スイッチＳＷＶが介在する配線Ｌが電気的に遮断される。
【0062】
本変形例によれば、二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜を含むスイッチＳＷＶを用いることによって、ディスプレイアンテナ１０－１を半導体プロセスで一括して製造できる。また、本変形例によれば、移相器形成層１３０に形成される移相器１３を小型化できる。二酸化バナジウムＶＯ2の薄膜を含むスイッチＳＷＶは、ディスプレイアンテナ１０－１に含まれるその他のスイッチに適用されてもよい。
【0063】
〔変形例２〕
図１７は、変形例２に係るディスプレイアンテナ１０－２の構成の一例を示す概念図である。図１７は、ディスプレイアンテナ１０－２の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－２は、アンテナの機能（アンテナＡ２）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ２）が分割された構成である。アンテナＡ２は、ディスプレイＤ２の上方に積層される。アンテナＡ２には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、シールド層１７５、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ２には、複数の発光器１５５、基板１７０、および配線層１７１が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１７においては、ディスプレイアンテナ１０－２の構成のうち一部を省略する。また、図１７の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
図１７は、変形例２に係るディスプレイアンテナ１０－２の構成の一例を示す概念図である。図１７は、ディスプレイアンテナ１０－２の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－２は、アンテナの機能（アンテナＡ２）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ２）が分割された構成である。アンテナＡ２は、ディスプレイＤ２の上方に積層される。アンテナＡ２には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、シールド層１７５、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ２には、複数の発光器１５５、基板１７０、および配線層１７１が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１７においては、ディスプレイアンテナ１０－２の構成のうち一部を省略する。また、図１７の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
【0064】
アンテナＡ２の最下層には、シールド電極１７２の替わりに、シールド層１７５が形成される。シールド層１７５は、そのシールド層１７５の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。シールド層１７５は、透明な導電体によって構成される。例えば、パッチアンテナＰと同様に、シールド層１７５は、酸化インジウムスズや酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンなどの材質によって実現される。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、シールド層１７５の材質には限定を加えない。シールド層１７５は、図示しない導線等によって、筐体や接地端子に接続される。シールド層１７５の電位は、そのシールド層１７５が接続された接地箇所と同じ電位である。
【0065】
ディスプレイＤ２の上部には、平坦化膜や保護膜が形成される。平坦化膜や保護膜は、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明な材質である。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、平坦化膜や保護膜の材質には限定を加えない。例えば、平坦化膜や保護膜は、酸化シリコンなどによって実現される。ディスプレイＤ２の上方には、アンテナＡ２が配置される。アンテナＡ２に含まれる移相器形成層１３０は、ディスプレイＤ２に含まれる発光器１５５の上方の領域を避けて配置される。
【0066】
本変形例によれば、アンテナＡ２とディスプレイＤ２とを個別に製造できる。例えば、アンテナＡ２とディスプレイＤ２とは、異なる工場で製造されてもよい。このように、本変形例によれば、ディスプレイアンテナ１０－２の製造における自由度が向上する。
【0067】
〔変形例３〕
図１８は、変形例３に係るディスプレイアンテナ１０－３の構成の一例を示す概念図である。図１８は、ディスプレイアンテナ１０－３の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－３は、アンテナの機能（アンテナＡ３）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ３）が分割された構成である。アンテナＡ３は、ディスプレイＤ３の上方に積層される。アンテナＡ３には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、シールド電極１７２、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ３には、複数の発光器１５５、基板１７０、および配線層１７１が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１８においては、ディスプレイアンテナ１０－３の構成のうち一部を省略する。また、図１８の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
図１８は、変形例３に係るディスプレイアンテナ１０－３の構成の一例を示す概念図である。図１８は、ディスプレイアンテナ１０－３の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－３は、アンテナの機能（アンテナＡ３）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ３）が分割された構成である。アンテナＡ３は、ディスプレイＤ３の上方に積層される。アンテナＡ３には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、シールド電極１７２、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ３には、複数の発光器１５５、基板１７０、および配線層１７１が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１８においては、ディスプレイアンテナ１０－３の構成のうち一部を省略する。また、図１８の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
【0068】
アンテナＡ３の最下層には、シールド電極１７２が形成される。シールド電極１７２は、シールド電極１７２の上方と、シールド電極１７２の下方に配置されるディスプレイＤ３との電磁結合を防ぐために形成される。シールド電極１７２の材質については、導電性があれば、特に限定を加えない。例えば、シールド電極１７２は、アルミニウムや銅などの金属を含む素材で実現される。シールド電極１７２は、図示しない導線等によって、筐体や接地端子に接続される。シールド電極１７２の電位は、そのシールド電極１７２が接続された接地箇所と同じ電位である。
【0069】
ディスプレイＤ３の上部には、平坦化膜や保護膜が形成される。平坦化膜や保護膜は、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明な材質である。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、平坦化膜や保護膜の材質には限定を加えない。例えば、平坦化膜や保護膜は、酸化シリコンなどによって実現される。ディスプレイＤ３の上方には、アンテナＡ３が配置される。アンテナＡ３に含まれる移相器形成層１３０およびシールド電極１７２は、ディスプレイＤ３に含まれる発光器１５５の上方の領域を避けて配置される。
【0070】
本変形例によれば、アンテナＡ３とディスプレイＤ３とを個別に製造できる。例えば、アンテナＡ３とディスプレイＤ３とは、異なる工場で製造されてもよい。このように、本変形例によれば、ディスプレイアンテナ１０－３の製造における自由度が向上する。
【0071】
〔変形例４〕
図１９は、変形例４に係るディスプレイアンテナ１０－４の構成の一例を示す概念図である。図１９は、ディスプレイアンテナ１０－４の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－４は、アンテナの機能（アンテナＡ４）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ４）が分割された構成である。アンテナＡ４は、ディスプレイＤ４の上方に積層される。アンテナＡ４には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ４には、複数の発光器１５５、基板１７０、配線層１７１、およびシールド電極１７２が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１９においては、ディスプレイアンテナ１０－４の構成のうち一部を省略する。また、図１９の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
図１９は、変形例４に係るディスプレイアンテナ１０－４の構成の一例を示す概念図である。図１９は、ディスプレイアンテナ１０－４の断面構造の一例を示す。ディスプレイアンテナ１０－４は、アンテナの機能（アンテナＡ４）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ４）が分割された構成である。アンテナＡ４は、ディスプレイＤ４の上方に積層される。アンテナＡ４には、パッチアンテナＰ、タッチ電極Ｔ、給電電極ＦＥ、移相器形成層１３０、および保護層１７７が含まれる。ディスプレイＤ４には、複数の発光器１５５、基板１７０、配線層１７１、およびシールド電極１７２が含まれる。アンテナの機能とディスプレイの機能とは、一体で形成されてもよい。図１９においては、ディスプレイアンテナ１０－４の構成のうち一部を省略する。また、図１９の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
【0072】
アンテナＡ４の最下層には、移相器形成層１３０が形成される。例えば、移相器形成層１３０の下方には、平坦化膜や保護膜が形成される。平坦化膜や保護膜は、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明な材質である。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、平坦化膜や保護膜の材質には限定を加えない。例えば、平坦化膜や保護膜は、酸化シリコンなどによって実現される。
【0073】
ディスプレイＤ４の上部には、平坦化膜や保護膜が形成される。平坦化膜や保護膜は、可視領域の波長帯の光が透過可能な透明な材質である。可視領域の波長帯の光が透過可能であれば、平坦化膜や保護膜の材質には限定を加えない。例えば、平坦化膜や保護膜は、酸化シリコンなどによって実現される。複数の発光器１５５の間には、シールド電極１７２が配置される。シールド電極１７２は、アンテナＡ４に含まれる移相器形成層１３０に含まれる移相器１３に対応付けられて、移相器１３の下方に配置される。シールド電極１７２は、シールド電極１７２の上方と、シールド電極１７２の下方に配置された配線層１７１などとの電磁結合を防ぐために形成される。シールド電極１７２の材質については、導電性があれば、特に限定を加えない。例えば、シールド電極１７２は、アルミニウムや銅などの金属を含む素材で実現される。シールド電極１７２は、図示しない導線等によって、筐体や接地端子に接続される。シールド電極１７２の電位は、そのシールド電極１７２が接続された接地箇所と同じ電位である。ディスプレイＤ４の上方には、アンテナＡ４が配置される。移相器形成層１３０は、ディスプレイＤ４に含まれる発光器１５５の上方の領域を避けて配置される。
【0074】
本変形例によれば、アンテナＡ４とディスプレイＤ４とを個別に製造できる。例えば、アンテナＡ４とディスプレイＤ４とは、異なる工場で製造されてもよい。このように、本変形例によれば、ディスプレイアンテナ１０－４の製造における自由度が向上する。本変形例の構成によれば、移相器形成層１３０に含まれる移相器１３が透明でなくてもよい。
【0075】
以上のように、本実施形態のディスプレイアンテナは、アンテナアレイ、タッチセンサ、移相器、ディスプレイ、および制御部を備える。ディスプレイは、格子状に配列された複数の発光器を含む。タッチセンサは、ディスプレイに重ねて配置される。タッチセンサは、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列された構造を有する。タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねる。アンテナアレイは、タッチセンサに重ねて配置される。アンテナアレイは、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列された構造を有する。移相器は、隣接し合う発光器に挟まれた隙間領域に配置される。移相器は、タッチセンサに形成された貫通孔に配置された給電電極を介して、複数のパッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される。移相器は、複数のパッチアンテナのうち少なくともいずれかに対応付けられる。移相器は、送受信対象の信号を移相する。制御部は、アンテナアレイに含まれる複数のパッチアンテナの接続を切り替えてフェーズドアレイアンテナを構成する。制御部は、タッチセンサに含まれる複数のタッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて接触検知する。制御部は、行方向に配列された複数のタッチ電極によって形成された行と、列方向に配列された複数のタッチ電極によって形成された列との交点における容量変化に応じて、指示体の接触位置を検出する。
【0076】
本実施形態のディスプレイアンテナは、アンテナアレイとタッチセンサが積層された構造を有する。アンテナアレイは、複数のパッチアンテナによってアンテナ集合体を構成されることによって、送受信対象の電波の周波数帯を変更できる。アンテナアレイは、信号源との接続を切り替えることによって、電波の送受信に用いられるパッチアンテナを選択できる。タッチセンサは、複数のタッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、接触を検知できる。フェーズドアレイアンテナとタッチセンサとは、異なる層で構成される。すなわち、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能である。
【0077】
５Ｇ以降の移動通信に対応する周波数帯で用いられるパッチアンテナの最適な大きさは、タッチセンサに用いられるタッチ電極の最適な大きさとは異なる。また、５Ｇ以降の移動通信に対応する周波数帯に応じて、パッチアンテナの最適な大きさと、タッチ電極の最適なピッチとが異なる。本実施形態によれば、タッチセンサとアンテナとを独立して設定できる。すなわち、本実施形態の構成は、５Ｇ以降の移動通信に用いられるタッチセンサ兼用型アンテナ装置に好適である。
【0078】
本実施形態の一態様において、制御部は、アンテナとして機能するパッチアンテナの下方に配置されたタッチ電極をＯＦＦに設定する。本態様によれば、アンテナとして動作するパッチアンテナの下方に配置されたタッチ電極を、パッチアンテナの接地電極として機能させることができる。
【0079】
本実施形態の一態様において、制御部は、アクティブな状態のタッチ電極の上方に配置されたパッチアンテナをＯＦＦに切り替える。本態様によれば、タッチ電極の上方に配置されたパッチアンテナをＯＦＦに切り替えることによって、タッチ電極の感度を向上できる。
【0080】
本実施形態の一態様において、制御部は、アクティブな状態のタッチ電極の上方に配置された複数のパッチアンテナを同電位に設定して、タッチセンサの一部として機能させる。本態様によれば、タッチ電極の上方に配置されたパッチアンテナを、タッチセンサの一部として機能させることによって、タッチ電極の感度を向上できる。
【0081】
本実施形態の一態様において、制御部は、タッチセンサにおける位置に対応付けられたユーザインターフェースをディスプレイに表示させる。制御部は、検出された指示体の接触位置と、ディスプレイにおいて接触位置に表示された入力画像とを対応付けて、選択された入力画像を判別する。本態様によれば、ディスプレイに表示された入力画像の選択に応じて、ユーザの操作を受け付けるユーザインターフェースを実現できる。
【0082】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、パッチアンテナと移相器とを電磁結合によって接続する点において、第１実施形態に係るディスプレイアンテナとは異なる。
次に、第２実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、パッチアンテナと移相器とを電磁結合によって接続する点において、第１実施形態に係るディスプレイアンテナとは異なる。
【0083】
（構成）
図２０は、本実施形態に係るディスプレイアンテナ２０の構成の一例を示すブロック図である。ディスプレイアンテナ２０は、アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、移相器２３、ディスプレイ２５、および制御部２７を備える。アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、および移相器２３は、アンテナ装置２００を構成する。アンテナ装置２００には、制御部２７が追加されてもよい。制御部２７は、ディスプレイアンテナ２０の外部に配置されてもよい。その場合、ディスプレイアンテナ２０は、アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、移相器２３、およびディスプレイ２５によって構成される。
図２０は、本実施形態に係るディスプレイアンテナ２０の構成の一例を示すブロック図である。ディスプレイアンテナ２０は、アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、移相器２３、ディスプレイ２５、および制御部２７を備える。アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、および移相器２３は、アンテナ装置２００を構成する。アンテナ装置２００には、制御部２７が追加されてもよい。制御部２７は、ディスプレイアンテナ２０の外部に配置されてもよい。その場合、ディスプレイアンテナ２０は、アンテナアレイ２１、タッチセンサ２２、移相器２３、およびディスプレイ２５によって構成される。
【0084】
アンテナアレイ２１は、第１実施形態のアンテナアレイ１１と同様の構成である。アンテナアレイ２１は、複数のパッチアンテナを含む。パッチアンテナは、可視領域および近赤外領域の波長帯の光が透過可能な透明電極である。例えば、可視領域は、３８０～８００ｎｍの波長帯である。例えば、近赤外領域は、０．７～２．５μｍ（マイクロメートル）の波長帯である。アンテナアレイ２１は、接触の検知に用いられる光の波長帯に対して、透明であればよい。
【0085】
図２１は、ディスプレイアンテナ２０の構造の一例について説明するための断面図である。図２１においては、ディスプレイアンテナ２０の構成の一部を示す。図２１には、アンテナ層２１０、タッチセンサ層２２０、移相器形成層２３０、およびディスプレイ形成層２５０を示す。ディスプレイ形成層２５０には、ディスプレイ２５が構成される。ディスプレイ形成層２５０の上方に、移相器２３を含む移相器形成層２３０が配置される。移相器形成層２３０の上方に、接地電極を兼ねたタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ層２２０が配置される。タッチセンサ層２２０の上方に、複数のパッチアンテナＰによって構成されたアンテナ層２１０が配置される。移相器形成層２３０に形成された移相器２３からは、マイクロストリップライン（図示しない）が出ている。移相器２３から出ているマイクロストリップラインは、電磁結合によって、その移相器２３の上方に配置されたパッチアンテナＰに接続される。
【0086】
パッチアンテナＰは、電磁結合給電方式で、給電される。パッチアンテナＰの下のタッチセンサ層２２０には、開口部（スロットとも呼ぶ）が開口する。パッチアンテナＰは、タッチセンサ層２２０のスロットを介して、移相器形成層２３０に形成された移相器２３から出ているマイクロストリップラインと電磁結合される。移相器２３は、マイクロストリップ線路に相当する。スロットを介して、移相器２３から出ているマイクロストリップラインとパッチアンテナＰとが電磁結合することによって、パッチアンテナＰが励振される。例えば、送信対象である電波の波長の１／４波長程度スロット直下から離れた位置に、移相器２３の開放端を配置し、スロットの寸法を調整することによって、インピーダンスを整合できる。例えば、スロットの形状は、長方形である。例えば、スロットの形状は、ドッグボーン型などのように、長方形以外の形状であってもよい。移相器２３から出ているマイクロストリップラインとパッチアンテナＰとは、スロットを介さずに、近接結合給電によって、電磁結合されてもよい。
【0087】
図２２は、パッチアンテナＰと移相器２３との間の電磁結合ＥＣについて説明するための概念図である。図２２においては、移相器２３から出ているマイクロストリップラインを省略する。アンテナ層２１０を形成する複数のタッチ電極Ｔは、配線（図示しない）を介して、同電位に設定される。複数のパッチアンテナＰの各々は、複数のタッチ電極Ｔによって構成されたタッチセンサ層２２０に形成された貫通孔を介して、電磁結合ＥＣによって移相器２３（マイクロストリップライン）に接続される。移相器２３の入力端は、信号源ＳＧに接続される。信号源ＳＧから移相器２３に供給された高周波電力に応じて、信号線（図示しない）を通じて供給された送信対象の信号が、電磁結合ＥＣによって、パッチアンテナＰに伝送される。パッチアンテナＰに伝送された信号は、無線信号として送信される。
【0088】
タッチ電極Ｔは、第１実施形態のタッチ電極Ｔと同様の構成である。タッチ電極Ｔは、移相器形成層２３０に含まれる移相器２３の上方に配置される。タッチ電極Ｔは、パッチアンテナＰの接地電極を兼ねる。タッチ電極Ｔは、図示しない回路を介して接地される。複数のタッチ電極Ｔは、２次元アレイ状に配列される。
【0089】
タッチ電極Ｔの上方には、複数のパッチアンテナＰが配置される。複数のパッチアンテナＰは、電磁結合ＥＣを介して、下方に配置された移相器２３から出ているマイクロストリップラインに接続される。パッチアンテナＰは、下方に配置された移相器２３との間で信号を送受信する。パッチアンテナＰは、移相器２３から受信した信号を無線信号として送信する。また、パッチアンテナＰは、受信した無線信号を移相器２３に送信する。
【0090】
送信対象の信号は、送信回路（図示しない）から出力される。送信回路から出力された信号は、信号線（図示しない）を通じて、移相器２３に到達する。移相器２３に到達した送信対象の信号は、移相器２３に設定された移相量で移相される。移相器２３から出ているマイクロストリップラインに到達した信号は、電磁結合ＥＣによって、その移相器２３の上方に配置されたパッチアンテナＰに伝播する。パッチアンテナＰに伝播した信号は、送信対象の波長帯の電波として送信される。ディスプレイアンテナ２０から送信される電波は、アンテナ集合体ごとに送信方向が制御される。
【0091】
また、パッチアンテナＰで受信された受信対象の信号は、電磁結合ＥＣによって、そのパッチアンテナＰの下方に配置された移相器２３に送信される。移相器２３によって受信された信号は、その移相器２３に設定された移相量で移相される。移相された信号は、信号線を通じて、受信回路（図示しない）によって受信される。受信回路によって受信される信号に含まれる情報は、図示しないデコーダでデコードされる。
【0092】
制御部２７（制御手段）は、第１実施形態の制御部１７と同様の構成である。制御部２７は、アンテナアレイ２１を構成する複数のパッチアンテナＰの接続状態を制御して、アンテナ集合体を形成させる。制御部２７は、送受信対象の電波の周波数帯に合わせて、アンテナ集合体の大きさを設定する。制御部２７は、パッチアンテナＰの間に配置されたスイッチ（図示しない）のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、アンテナ集合体を構成するパッチアンテナＰの組み合わせを変更する。その結果、送受信対象の電波の周波数帯に合わせて、アンテナ集合体の大きさが設定される。制御部２７は、アンテナ集合体として設定されたパッチアンテナＰの下方に配置されたタッチ電極Ｔを接地させる。パッチアンテナＰの下方に配置されたタッチ電極Ｔは、そのパッチアンテナＰの接地電極として機能する。
【0093】
また、制御部２７は、移相器２３の移相量を設定する。制御部２７は、移相器２３に配置された移相スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、移相器２３の移相量を設定する。制御部２７は、移相量が設定された移相器２３の入力端に接続された信号線に、送信対象の信号を供給する。また、制御部２７は、電波の送信に用いられるアンテナ集合体を構成するパッチアンテナＰに対応付けられた移相器２３と信号源（図示しない）との接続を切り替えるスイッチ（図示しない）をＯＮに切り替える。信号源は、送信対象の電波の送信に用いられる高周波電源である。信号源は、送信対象の電波の周波数帯や、その電波の送信強度に応じた高周波電力を供給する。信号源に接続された移相器２３に対応付けられたパッチアンテナＰを含むアンテナ集合体には、その信号源から高周波電力が供給される。その結果、信号線から供給された送信対象の信号は、移相器２３の移相量に応じて移相されて、アンテナ集合体を構成するパッチアンテナＰに伝送される。パッチアンテナＰに伝送された信号は、そのパッチアンテナＰから無線信号として送信される。
【0094】
制御部２７は、アクティブな行センサＴＳXおよび列センサＴＳYを順次切り替えて、接触のスキャンを実行する。行センサＴＳXは、行方向（Ｘ方向）の接触を検知する。列センサＴＳYは、列方向（Ｙ方向）の接触を検知する。制御部２７は、スキャン中のタッチ電極Ｔの上方に位置するパッチアンテナＰに対応付けられた移相器２３と信号源ＳＧとの間のスイッチを開く。その結果、接触検知のスキャンに合わせて、パッチアンテナＰに対応付けられた移相器２３への高周波電力の供給が停止する。制御部２７は、行センサＴＳXと列センサＴＳYとの交点における容量の変化に応じて、接触位置を検出する。
【0095】
さらに、制御部２７は、ディスプレイ２５の表示を制御する。制御部２７は、操作入力を受け付けるユーザインターフェースが表示されるように、ディスプレイ２５を構成する複数の発光器２５５を発光させる。制御部２７は、タッチセンサ２２による検出位置に対応付けて、その検出位置において選択や操作を行うための表示情報が表示されるように、複数の発光器２５５を発光させる。ユーザインターフェースを表示させない場合、制御部２７は、タッチセンサとは無関係の画像が表示されるように、ディスプレイ２５を構成する複数の発光器２５５を発光させてもよい。なお、ディスプレイ２５の表示制御のために、制御部２７とは異なる表示制御部（図示しない）が用いられてもよい。
【0096】
上記のように、ディスプレイアンテナ２０は、タッチセンサの機能と、フェーズドアレイアンテナの機能とを同時に発揮できる。ディスプレイアンテナ２０は、フェーズドアレイの機能を使わずに、タッチセンサとして用いられてもよい。また、ディスプレイアンテナ２０は、タッチセンサの機能を使わずに、フェーズドアレイアンテナとして用いられてもよい。
【0097】
以上のように、本実施形態のディスプレイアンテナは、アンテナアレイ、タッチセンサ、移相器、ディスプレイ、および制御部を備える。ディスプレイは、格子状に配列された複数の発光器を含む。タッチセンサは、ディスプレイに重ねて配置される。タッチセンサは、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列された構造を有する。タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねる。アンテナアレイは、タッチセンサに重ねて配置される。アンテナアレイは、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列された構造を有する。移相器は、隣接し合う発光器に挟まれた隙間領域に配置される。移相器は、タッチセンサに形成された貫通孔を通じた電磁結合を介して、複数のパッチアンテナのうち少なくともいずれかに接続される。移相器は、複数のパッチアンテナのうち少なくともいずれかに対応付けられる。移相器は、送受信対象の信号を移相する。制御部は、アンテナアレイに含まれる複数のパッチアンテナの接続を切り替えて、フェーズドアレイアンテナを構成する。制御部は、タッチセンサに含まれる複数のタッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、接触を検知する。制御部は、行方向に配列された複数のタッチ電極によって形成された行と、列方向に配列された複数のタッチ電極によって形成された列との交点における容量変化に応じて、指示体の接触位置を検出する。
【0098】
本実施形態のディスプレイアンテナは、アンテナアレイとタッチセンサが積層された構造を有する。アンテナアレイは、複数のパッチアンテナによってアンテナ集合体を構成されることによって、送受信対象の電波の周波数帯を変更できる。アンテナアレイは、信号源との接続を切り替えることによって、電波の送受信に用いられるパッチアンテナを選択できる。タッチセンサは、複数のタッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、接触を検知できる。フェーズドアレイアンテナとタッチセンサとは、異なる層で構成される。すなわち、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能である。また、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、電磁結合によって複数のパッチアンテナが移相器に接続されるため、配線を簡略化できる。
【0099】
本実施形態の一態様のディスプレイアンテナは、タッチセンサに形成された貫通孔を通じた電磁結合を介して、下方に配置された移相器に接続される。本態様によれば、タッチセンサに形成された貫通孔を介して対向し合うパッチアンテナと移相器とが、電磁結合によって互いに通信できる。
【0100】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、第１～第２実施形態に係るディスプレイアンテナを簡略化した構成である。
次に、第３実施形態に係るディスプレイアンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のディスプレイアンテナは、第１～第２実施形態に係るディスプレイアンテナを簡略化した構成である。
【0101】
図２３は、本実施形態に係るディスプレイアンテナ３０の構成の一例を示すブロック図である。ディスプレイアンテナ３０は、アンテナアレイ３１、タッチセンサ３２、およびディスプレイ３５を備える。ディスプレイ３５は、格子状に配列された複数の発光器を含む。タッチセンサ３２は、ディスプレイ３５に重ねて配置される。タッチセンサ３２は、可視領域の波長帯の光が透過する複数のタッチ電極が格子状に配列された構造を有する。タッチ電極は、上方に配置されたパッチアンテナの接地電極を兼ねる。アンテナアレイ３１は、タッチセンサ３２に重ねて配置される。アンテナアレイ３１は、可視領域の波長帯の光が透過する複数のパッチアンテナが格子状に配列された構造を有する。
【0102】
本実施形態のディスプレイアンテナは、アンテナアレイとタッチセンサが積層された構造を有する。アンテナアレイは、複数のパッチアンテナによってアンテナ集合体を構成されることによって、送受信対象の電波の周波数帯を変更できる。また、アンテナアレイは、信号源との接続を切り替えることによって、電波の送受信に用いられるパッチアンテナを選択できる。タッチセンサは、複数のタッチ電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、接触を検知できる。このように、アンテナアレイとタッチセンサは、独立して制御できる。すなわち、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、タッチセンサとアンテナとを独立して設定可能である。
【0103】
（ハードウェア）
次に、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図面を参照しながら説明する。ここでは、そのようなハードウェア構成の一例として、図２４の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図２４の情報処理装置９０は、各実施形態の制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
次に、本開示の各実施形態に係る制御や処理を実行するハードウェア構成について、図面を参照しながら説明する。ここでは、そのようなハードウェア構成の一例として、図２４の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図２４の情報処理装置９０は、各実施形態の制御や処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
【0104】
図２４のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図２４においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
【0105】
プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラム（命令）を、主記憶装置９２に展開する。例えば、プログラムは、各実施形態の制御や処理を実行するためのソフトウェアプログラムである。プロセッサ９１は、主記憶装置９２に展開されたプログラムを実行する。プロセッサ９１は、プログラムを実行することによって、各実施形態に係る制御や処理を実行する。
【0106】
主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２には、プロセッサ９１によって、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムが展開される。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリによって実現される。また、主記憶装置９２として、ＭＲＡＭ（Magneto resistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。
【0107】
補助記憶装置９３は、プログラムなどの種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
【0108】
入出力インターフェース９５は、規格や仕様に基づいて、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。外部機器と接続されるインターフェースとして、入出力インターフェース９５と通信インターフェース９６とが共通化されてもよい。
【0109】
情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器が接続されてもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。入力機器としてタッチパネルが用いられる場合、タッチパネルの機能を有する画面がインターフェースになる。プロセッサ９１と入力機器とは、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0110】
情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器が備え付けられてもよい。表示機器が備え付けられる場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられる。情報処理装置９０と表示機器は、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0111】
情報処理装置９０には、ドライブ装置が備え付けられてもよい。ドライブ装置は、プロセッサ９１と記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体に格納されたデータやプログラムの読み込みや、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みを仲介する。情報処理装置９０とドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して接続される。
【0112】
以上が、本開示の各実施形態に係る制御や処理を可能とするためのハードウェア構成の一例である。図２４のハードウェア構成は、各実施形態に係る制御や処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本開示の範囲を限定するものではない。各実施形態に係る制御や処理をコンピュータに実行させるプログラムも、本開示の範囲に含まれる。
【0113】
各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も、本開示の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体によって実現されてもよい。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現されてもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。
【0114】
各実施形態の構成要素は、任意に組み合わせられてもよい。各実施形態の構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよい。各実施形態の構成要素は、回路によって実現されてもよい。
【0115】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【0116】
１０、２０、３０ ディスプレイアンテナ
１１、２１、３１ アンテナアレイ
１２、２２、３２ タッチセンサ
１３、２３ 移相器
１５、２５、３５ ディスプレイ
１７、２７ 制御部
１００、２００ アンテナ装置
１１０、２１０ アンテナ層
１２０、２２０ タッチセンサ層
１３０、２３０ 移相器形成層
１５０、２５０ ディスプレイ形成層
１５５ 発光器
１７０ 基板
１７１ 配線層
１７２ シールド電極
１７７ 保護層
１１、２１、３１ アンテナアレイ
１２、２２、３２ タッチセンサ
１３、２３ 移相器
１５、２５、３５ ディスプレイ
１７、２７ 制御部
１００、２００ アンテナ装置
１１０、２１０ アンテナ層
１２０、２２０ タッチセンサ層
１３０、２３０ 移相器形成層
１５０、２５０ ディスプレイ形成層
１５５ 発光器
１７０ 基板
１７１ 配線層
１７２ シールド電極
１７７ 保護層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】