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(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】P2024078840
(43)【公開日】2024-06-11
(54)【発明の名称】ディスプレイアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 3/36 20060101AFI20240604BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20240604BHJP
H01Q 1/22 20060101ALI20240604BHJP
H01Q 1/44 20060101ALI20240604BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20240604BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20240604BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20240604BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20240604BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20240604BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240604BHJP
【ＦＩ】
H01Q3/36
H01Q21/06
H01Q1/22 Z
H01Q1/44
G06F3/041 400
G06F3/044 122
G09F9/33
G09F9/00 366A
G09F9/00 313
G09F9/30 349Z
H01L33/00 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022191416
(22)【出願日】2022-11-30
(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】船田 純一
(72)【発明者】
【氏名】若藤 健司
(72)【発明者】
【氏名】林 和幸
(72)【発明者】
【氏名】吉田 昂平
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 真吾
(72)【発明者】
【氏名】須尭 一志
(72)【発明者】
【氏名】小野 真和
(72)【発明者】
【氏名】奥村 藤男
【テーマコード（参考）】
5C094
5F142
5G435
5J021
5J046
5J047
【Ｆターム（参考）】
5C094AA51
5C094AA60
5C094BA23
5C094CA19
5C094FA01
5C094HA08
5F142BA32
5F142CB14
5F142CB23
5F142CD02
5F142DB52
5F142EA02
5F142EA34
5F142GA01
5G435AA00
5G435BB04
5G435CC09
5G435DD11
5G435EE49
5G435HH01
5G435LL08
5J021AA04
5J021AA05
5J021AA09
5J021AB06
5J021CA03
5J021DB03
5J021EA01
5J021FA06
5J021FA29
5J021FA31
5J021GA02
5J021HA10
5J046AA08
5J046AB13
5J046SA01
5J047AA08
5J047AB13
5J047EF05
(57)【要約】
【課題】タッチパネルの機能を有し、指向性のある電波を送受信できる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、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集合体を有し、ディスプレイの上に重ねて配置されるアンテナアレイと、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置され、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、送受信対象の信号を移相する移相器と、を備え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、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集合体を有し、ディスプレイの上に重ねて配置されるアンテナアレイと、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置され、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、送受信対象の信号を移相する移相器と、を備え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、
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集合体を有し、前記ディスプレイの上に重ねて配置されるアンテナアレイと、
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接続され、送受信対象の信号を移相する移相器と、を備えるディスプレイアンテナ。
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集合体を有し、前記ディスプレイの上に重ねて配置されるアンテナアレイと、
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接続され、送受信対象の信号を移相する移相器と、を備えるディスプレイアンテナ。
【請求項2】
前記発光器は、
マイクロＬＥＤ（Light-Emitting Diode）であり、
前記移相器は、
隣接し合う前記発光器に挟まれた前記隙間領域の上方に配置された少なくとも一つの伝送線路によって構成され、
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電気的に接続される請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
マイクロＬＥＤ（Light-Emitting Diode）であり、
前記移相器は、
隣接し合う前記発光器に挟まれた前記隙間領域の上方に配置された少なくとも一つの伝送線路によって構成され、
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電気的に接続される請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項3】
前記伝送線路は、
入力端と前記給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して前記主要線路に接続された少なくとも一つの分岐線路とを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
入力端と前記給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して前記主要線路に接続された少なくとも一つの分岐線路とを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項4】
前記伝送線路は、
入力端と前記給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して前記主要線路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
入力端と前記給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して前記主要線路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項5】
前記伝送線路は、
入力端と前記給電電極とに接続された９０度ハイブリッド回路と、移相スイッチを介して前記９０度ハイブリッド回路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
入力端と前記給電電極とに接続された９０度ハイブリッド回路と、移相スイッチを介して前記９０度ハイブリッド回路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む請求項２に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項6】
スイッチの開閉を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
複数の前記パッチアンテナの間に配置された第１スイッチを閉じて、前記アンテナ集合体を形成させる請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
前記制御手段は、
複数の前記パッチアンテナの間に配置された第１スイッチを閉じて、前記アンテナ集合体を形成させる請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項7】
前記制御手段は、
タッチセンサとして機能させる前記アンテナ集合体の頂点の位置にある前記パッチアンテナに接続された前記第１スイッチを閉じることによって、前記タッチセンサとして機能する複数の前記アンテナ集合体が行方向および列方向に配列されたタッチパネルを構成し、
前記行方向に配列された複数の前記アンテナ集合体によって形成された行と、前記列方向に配列された複数の前記アンテナ集合体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、前記タッチパネルにおける指示体の接触位置を検出する請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
タッチセンサとして機能させる前記アンテナ集合体の頂点の位置にある前記パッチアンテナに接続された前記第１スイッチを閉じることによって、前記タッチセンサとして機能する複数の前記アンテナ集合体が行方向および列方向に配列されたタッチパネルを構成し、
前記行方向に配列された複数の前記アンテナ集合体によって形成された行と、前記列方向に配列された複数の前記アンテナ集合体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、前記タッチパネルにおける指示体の接触位置を検出する請求項６に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項8】
前記制御手段は、
前記タッチパネル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７に記載のディスプレイアンテナ。
前記タッチパネル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７に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項9】
前記パッチアンテナは、
可視領域および近赤外領域の光が透過し、
前記発光器は、
近赤外領域の光を発光する発光部を含む第１発光器と、近赤外領域の光に感度があるフォトダイオードを含む第２発光器とを有し、
前記ディスプレイには、
前記第１発光器および前記第２発光器が交互に配列されたタッチパネルが構成される請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
可視領域および近赤外領域の光が透過し、
前記発光器は、
近赤外領域の光を発光する発光部を含む第１発光器と、近赤外領域の光に感度があるフォトダイオードを含む第２発光器とを有し、
前記ディスプレイには、
前記第１発光器および前記第２発光器が交互に配列されたタッチパネルが構成される請求項１に記載のディスプレイアンテナ。
【請求項10】
スイッチの開閉を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記タッチパネル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、
前記第２発光器に含まれる前記フォトダイオードによる近赤外領域の光の受光に応じて、指示体の接触位置を検出し、
検出された前記指示体の接触位置と、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。
前記制御手段は、
前記タッチパネル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、
前記第２発光器に含まれる前記フォトダイオードによる近赤外領域の光の受光に応じて、指示体の接触位置を検出し、
検出された前記指示体の接触位置と、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、ディスプレイとアンテナ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、タッチ入力機能のためのタッチ電極と、通信機能のためのアンテナ電極とを含む表示装置について開示されている。特許文献１の装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネル上に配置されるタッチアンテナアレイとを含む。タッチアンテナアレイは、タッチ電極と、タッチ電極と電気的に連結されるタッチ配線と、アンテナ電極と、アンテナ電極と電気的に連結される給電線と、タッチ配線と給電線の間に配置される遮蔽電極とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－０６０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のアンテナ電極パターンは、格子またはメッシュの形態である。また、特許文献１には、移相器に関する記載がない。移相器は、複数のアンテナ電極から送信される電波を、ビームフォーミングするために用いられる。そのため、特許文献１の手法では、複数のアンテナ電極から指向性のある電波を送信できなかった。
【0006】
本開示の目的は、指向性のある電波を送受信できる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】
【0007】
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、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集合体を有し、ディスプレイの上に重ねて配置されるアンテナアレイと、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置され、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、送受信対象の信号を移相する移相器と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、指向性のある電波を送受信できる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】
【0009】
【図1】第１の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の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の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タッチセンサの一例を示す概念図である。
【図4】第１の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の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6】第１の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7】第１の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8】第１の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9】第１の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10】第１の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11】第１の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タッチセンサの一例を示す概念図である。
【図12】第１の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13】第１の実施形態の変形例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14】第１の実施形態の変形例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15】第１の実施形態の変形例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16】第１の実施形態の変形例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17】第１の実施形態の変形例４に係るディスプレイアンテナに含まれる給電電極パターンの一例を示す断面図である。
【図18】第１の実施形態の変形例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19】第１の実施形態の変形例５に係るディスプレイアンテナに含まれる給電電極パターンの一例を示す断面図である。
【図20】第１の実施形態の変形例５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21】第２の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22】第２の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23】第２の実施形態に係るディスプレイアンテナのディスプレイを構成する発光器の配置例を示す断面図である。
【図24】第２の実施形態に係るディスプレイアンテナによる指示体の接触位置の検知について説明するための概念図である。
【図25】第３の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26】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】
【0010】
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。
【0011】
（第１の実施形態）
まず、第１の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およびタッチセンサとして機能させることができる。なお、アンテナ集合体は、フェーズドアレイアンテナの機能を発揮できればよく、タッチセンサとして機能させなくてもよい。
まず、第１の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およびタッチセンサとして機能させることができる。なお、アンテナ集合体は、フェーズドアレイアンテナの機能を発揮できればよく、タッチセンサとして機能させなくてもよい。
【0012】
（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、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を重ねた構造を有する。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、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、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を重ねた構造を有する。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、移相器１３、およびディスプレイ１５によって構成される。
【0013】
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。
【0014】
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。タッチセンサおよび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。
【0015】
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。
【0016】
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、タッチパネルに用いられるセンサ電極の最適な大きさとは異なる。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程度に設定されることが好ましい。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Ｐの最適な大きさと、タッチパネルの電極の最適なピッチとは異なる。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、複数の波長帯に対応する。
【0017】
図３は、アンテナアレイ１１にタッチセンサが設定された状態の一例を示す概念図である。図３の例では、４×４（１６個）のパッチアンテナＰを１組とするアンテナ集合体ＡＥが構成される。図３の例では、４×４（１６個）のパッチアンテナＰの一部が、タッチセンサの電極として機能する。電極として機能するパッチアンテナＰのグループは、Ｘ方向に配列されたタッチセンサＴＳXを構成するアンテナ集合体ＡＥと、Ｙ方向に配列されたタッチセンサＴＳYを構成するアンテナ集合体ＡＥとに分けられる。タッチセンサとして用いられるパッチアンテナＰは、制御部１７による制御によって選択できる。タッチセンサとして用いられないパッチアンテナＰは、フェーズドアレイアンテナとして機能させる。Ｘ方向に連結された複数のアンテナ集合体ＡＥによって構成された行と、Ｙ方向に連結された複数のアンテナ集合体ＡＥ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、接触位置が判別される。
【0018】
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の構成のうち一部を省略する。また、図４の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
【0019】
基板１７０の上には、ディスプレイ１５が形成される。ディスプレイ１５は、複数の発光器１５０によって構成される。複数の発光器１５０は、２次元アレイ状に配置される。例えば、発光器１５０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１５０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１５０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１５０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１５０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１５０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。
【0020】
図５は、ディスプレイ１５を構成する発光器１５０の一例（発光器１５１）が配列された様子を示す概念図である。図５は、複数の発光器１５１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１５１は、赤色ＬＥＤ（Ｒ）、緑色ＬＥＤ（Ｇ）、および青色ＬＥＤ（Ｂ）は、マイクロＬＥＤである。赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤは、一か所に集中して配置される。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が選択されると、赤色ＬＥＤが発光する。行選択線ＬRと列選択線ＬCGが選択されると、緑色ＬＥＤが発光する。行選択線ＬRと列選択線ＬCBが選択されると、青色ＬＥＤが発光する。
【0021】
図６は、ディスプレイ１５を構成する発光器１５０の別の一例（発光器１５２）が配列された様子を示す概念図である。図６は、複数の発光器１５２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１５２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。図５の発光器１５１と比べて、図６の発光器１５２の方が、外形が小さい。そのため、図５の構成と比べて、図６の構成の方が、発光器１５２の間隔が大きい。
【0022】
ディスプレイ１５を構成する複数の発光器１５０は、制御部１７の制御に応じて、発光する。複数の発光器１５０は、２次元アレイ状に配置される。例えば、複数の発光器１５０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１５０と配線層１７１との間には、空隙が形成されてもよい。
【0023】
ディスプレイ１５には、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。
【0024】
配線層１７１は、発光器１５０の間の領域に形成される。配線層１７１は、複数の発光器１５０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、第１スイッチや各種の配線など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。
【0025】
複数の発光器１５０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。
【0026】
配線層１７１が形成された領域の上方には、シールド電極１７２が配置される。シールド電極１７２は、発光器１５０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。そのため、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。
【0027】
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には、移相器１３が形成される。移相器１３は、発光器１５０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、第１スイッチや各種の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ＬS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。
【0028】
図７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７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１５０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７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。
【0029】
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。
【0030】
図８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８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１５０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８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。
【0031】
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。
【0032】
図９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９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１５０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。
【0033】
移相器１３３は、スタブＳＴ１およびスタブＳＴ２を含む。図９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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
複数の発光器１５０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の上方のシールド層には、接地電極１７３が配置される（図４）。接地電極１７３は、接地電極１７３の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。接地電極１７３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、接地電極１７３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、接地電極１７３の材質には限定を加えない。接地電極１７３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。接地電極１７３の電位は、その接地電極１７３が接続された接地箇所と同じ電位である。そのため、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、接地電極１７３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。
【0040】
接地電極１７３が形成されたシールド層の上方には、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、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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
制御部１７（制御手段）は、アンテナアレイ１１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の間に配置された第１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。
【0046】
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、複数の第１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、複数の第１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第１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第１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第１スイッチをＯＮに設定する。
【0047】
図１０は、指の大きさに合わせて設定されたアンテナ集合体ＡＥ（１６×１６）の構成の一例を示す概念図である。図１０の例では、一つのアンテナ集合体ＡＥ（８×８）の一辺が３．２ｍｍである。図１０の例において、アンテナ集合体ＡＥ（８×８）は、３００ＧＨｚの周波数帯に対応する。制御部１７は、指の大きさ合わせて、１辺が６．４ｍｍの方形領域になるように、４つのアンテナ集合体ＡＥ（８×８）を組み合わせて、アンテナ集合体ＡＥ（１６×１６）を設定する。制御部１７は、複数の第１スイッチＳＷ１を切り替えて、一辺が３．２ｍｍのアンテナ集合体ＡＥ（８×８）を４個組み合わせる。その結果、１６×１６で配列された２５６個のパッチアンテナ１１１が組み合わされて、１辺が６．４ｍｍである方形領域のアンテナ集合体ＡＥ（１６×１６）が設定される。制御部１７は、アンテナアレイ１１に関して、タッチセンサとして機能する複数のアンテナ集合体ＡＥを設定する。
【0048】
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。
【0049】
また、制御部１７は、タッチセンサとして機能させるアンテナ集合体ＡＥを選択する。制御部１７は、タッチセンサとして機能させる複数のアンテナ集合体ＡＥが網目状に配列されるように、隣接し合うアンテナ集合体ＡＥを選択する。制御部１７は、選択されたアンテナ集合体ＡＥのうち、隣接し合う２つのアンテナ集合体ＡＥを電気的に接続させる。タッチセンサとして機能させるアンテナ集合体ＡＥのうち、隣接し合う２つのアンテナ集合体ＡＥを接続する配線に配置された第１スイッチＳＷ１をＯＮに切り替える。その結果、ＯＮに切り替えられた第１スイッチＳＷ１で接続された複数のアンテナ集合体ＡＥによって、網目状のタッチセンサが形成される。Ｘ方向に連結された複数のアンテナ集合体ＡＥによって構成された行と、Ｙ方向に連結された複数のアンテナ集合体ＡＥ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、接触位置を特定できる。制御部１７による接触位置の検知の詳細については、説明を省略する。
【0050】
例えば、制御部１７は、指の大きさに合わせて設定された、アンテナ集合体ＡＥを構成するパッチアンテナＰの組み合わせを選択する。パッチアンテナＰの組み合わせは、指を含めた指示体の大きさ位に応じて、選択される。前述した図３の例の場合、１６個（４×４）のパッチアンテナＰによって構成されたアンテナ集合体ＡＥによって、タッチセンサ用の電極が１つ構成される。制御部１７は、Ｘ方向の配線ＬXに配置された第１スイッチＳＷ１をＯＮに切り替えることによって、Ｘ方向に配列されたタッチセンサＴＳXを構成するアンテナ集合体ＡＥを電気的に接続させる。制御部１７は、Ｙ方向の配線ＬYに配置された第１スイッチＳＷ１をＯＮに切り替えることによって、Ｙ方向に配列されたタッチセンサＴＳYを構成するアンテナ集合体ＡＥを電気的に接続させる。タッチセンサとして用いられるアンテナ集合体ＡＥは、１６個（４×４）ではない数のパッチアンテナＰによって構成されてもよい。例えば、タッチセンサとして用いられるアンテナ集合体ＡＥは、６４個（８×８）のパッチアンテナＰによって構成されてもよい。例えば、タッチセンサとして用いられるアンテナ集合体ＡＥは、４個（２×２）のパッチアンテナＰによって構成されてもよい。
【0051】
図１１は、アンテナアレイ１１におけるタッチセンサの設定例を示す概念図である。図１１は、フェーズドアレイアンテナとして機能させるアンテナ集合体ＡＥ１と、タッチセンサとして機能させるアンテナ集合体ＡＥ２とを構成するパッチアンテナＰの数が異なる例である。制御部１７は、複数の第１スイッチＳＷ１を切り替えて、１辺が３．０ｍｍのパッチアンテナＰを１６個（４×４）組み合わせて、アンテナ集合体ＡＥ１を形成させる。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１２ｍｍである方形領域のアンテナ集合体ＡＥ１が設定される。例えば、１辺が１２ｍｍである方形領域のアンテナ集合体ＡＥ１は、周波数帯が４０ＧＨｚの電波の送受信に用いられる。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ＡＥ１を設定する。
【0052】
図１１の例において、制御部１７は、タッチセンサとして機能させるアンテナ集合体ＡＥ２を選択する。制御部１７は、複数の第１スイッチＳＷ１を切り替えて、１辺が３．０ｍｍのパッチアンテナＰを４個（２×２）組み合わせて、アンテナ集合体ＡＥを形成させる。その結果、２×２で配列された４個のパッチアンテナＰが組み合わされて、タッチセンサとして機能するアンテナ集合体ＡＥ２が構成される。制御部１７は、Ｘ方向の位置検知用のタッチセンサＴＳXとして機能させるアンテナ集合体ＡＥ２の間の配線ＬXに配置された第１スイッチＳＷ１を、ＯＮに切り替える。制御部１７は、Ｙ方向の位置検知用のタッチセンサＴＳYとして機能させるアンテナ集合体ＡＥ２の間の配線ＬYに配置された第１スイッチＳＷ１を、ＯＮに切り替える。その結果、Ｘ方向の位置検知用のタッチセンサＴＳXと、Ｙ方向の位置検知用のタッチセンサＴＳYとが網目状に配置されたタッチパネルが構成される。
【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１５０を発光させる。制御部１７は、アンテナアレイ１１に設定されたタッチパネルの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１５０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１５０を発光させてもよい。なお、ディスプレイ１５の表示制御には、制御部１７ではない表示制御部（図示しない）が用いられてもよい。
【0054】
図１２は、ユーザが使用する端末装置に、ディスプレイアンテナ１０が搭載されている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１２には、画面１８０にユーザインターフェースが表示される例を示す。図１２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１２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１２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。端末装置の画面１８０のうち、タッチパネルとして機能していない部分は、フェーズドアレイアンテナとして機能する。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、タッチパネルの機能のみを発現させてもよい。また、ディスプレイアンテナ１０は、フェーズドアレイアンテナの機能のみを発現させてもよい。
【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、５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、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、５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、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１３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１３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に配置された少なくとも一部の移相器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が用いられる例をあげる。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（Thin Film Transistor）に接続される。
図１３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１３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に配置された少なくとも一部の移相器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が用いられる例をあげる。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（Thin Film Transistor）に接続される。
【0058】
図１４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１４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、ヒステリシスを考慮して、スイッチＳＷＶのＯＮ／ＯＦＦが切り替わるように、温度設計される。
【0059】
図１４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が上がり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。
【0060】
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、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、その薄膜は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が遮断される。
【0061】
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。
【0062】
〔変形例２〕
図１５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１５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Ａ１）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ１）が分割された構成である。アンテナＡ１は、ディスプレイＤ１の上方に積層される。
図１５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１５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Ａ１）とディスプレイの機能（ディスプレイＤ１）が分割された構成である。アンテナＡ１は、ディスプレイＤ１の上方に積層される。
【0063】
アンテナＡ１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。
【0064】
ディスプレイＤ１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Ｄ１の上部には、アンテナＡ１が配置される。アンテナＡ１に含まれる移相器形成層１３０は、ディスプレイＤ１に含まれる発光器１５０の上方の領域を避けて配置される。
【0065】
本変形例によれば、アンテナＡ１とディスプレイＤ１とを個別に製造できる。例えば、アンテナＡ１とディスプレイＤ１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。
【0066】
〔変形例３〕
図１６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１６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。
図１６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１６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。
【0067】
アンテナＡ２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Ｄ２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。
【0068】
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の上部には、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およびシールド電極１７２は、ディスプレイＤ２に含まれる発光器１５０の上方の領域を避けて配置される。
【0069】
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１０－３の製造における自由度が向上する。
【0070】
〔変形例４〕
図１７は、変形例４に係るディスプレイアンテナ１０－４の構成の一例について説明するための概念図である。図１７は、ディスプレイ１５が構成された基板１７０の上面を、上方の視座から見た平面図である。図１７は、発光器１５０の間の上方領域に、給電電極パターンＦＰ１が形成された例である。
図１７は、変形例４に係るディスプレイアンテナ１０－４の構成の一例について説明するための概念図である。図１７は、ディスプレイ１５が構成された基板１７０の上面を、上方の視座から見た平面図である。図１７は、発光器１５０の間の上方領域に、給電電極パターンＦＰ１が形成された例である。
【0071】
図１８は、図１７のＡ－Ａ切断線で切断された断面の一例を示す断面図である。図１８の断面図では、ハッチングを省略した箇所がある。給電電極パターンＦＰ１を構成する給電電極ＦＥは、移相器形成層１３０に形成された移相器１３の給電点ＦとパッチアンテナＰとを電気的に接続する。
【0072】
本変形例によれば、１つの給電電極ＦＥで移相器１３とパッチアンテナＰとが接続された場合と比較して、移相器１３とパッチアンテナＰとが接続された部分の面積を大きく設定できる。
【0073】
〔変形例５〕
図１９は、変形例５に係るディスプレイアンテナ１０－５の構成の一例について説明するための概念図である。図１９は、ディスプレイ１５が構成された基板１７０の上面を、上方の視座から見た平面図である。図１９は、発光器１５０の間の上方領域に、給電電極パターンＦＰ２が形成された例である。
図１９は、変形例５に係るディスプレイアンテナ１０－５の構成の一例について説明するための概念図である。図１９は、ディスプレイ１５が構成された基板１７０の上面を、上方の視座から見た平面図である。図１９は、発光器１５０の間の上方領域に、給電電極パターンＦＰ２が形成された例である。
【0074】
図２０は、図１９のＢ－Ｂ切断線で切断された断面の一例を示す断面図である。図２０の断面図では、ハッチングを省略した箇所がある。給電電極パターンＦＰ２は、移相器形成層１３０に形成された移相器１３の配線によって構成される。接地電極１７３は、給電電極パターンＦＰ２の上方の領域を避けて配置される。給電電極パターンＦＰ２の上面は、開口部分（スロット）を介して、パッチアンテナＰの下面と対向する。パッチアンテナＰは、接地電極１７３の間のスロットを介して、移相器形成層１３０に形成された給電電極パターンＦＰ２と電磁結合される。パッチアンテナＰと給電電極パターンＦＰ２を、スロットを介して電磁結合させることによって、パッチアンテナＰが励振される。
【0075】
本変形例によれば、電磁結合によって、パッチアンテナＰと移相器１３とを結合できる。また、本変形例の構成では、パッチアンテナＰと移相器１３とを物理的に接続させなくてもよい。そのため、本変形例では、パッチアンテナＰと移相器１３とを接続する給電電極ＦＥを省略できるため、変形例４と比べて発光器１５０の視野角が広い。
【0076】
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、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。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アンテナ集合体を有する。アンテナアレイは、ディスプレイの上に重ねて配置される。移相器は、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置される。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接続される。移相器は、送受信対象の信号を移相する。制御部は、スイッチの開閉を制御する。制御部は、複数のパッチアンテナの間に配置された第１スイッチを閉じて、アンテナ集合体を形成させる。制御部は、タッチセンサとして機能させるアンテナ集合体の頂点の位置にあるパッチアンテナに接続された第１スイッチを閉じることによって、タッチセンサとして機能する複数のアンテナ集合体が行方向および列方向に配列されたタッチパネルを形成させる。制御部は、行方向に配列された複数のアンテナ集合体によって形成された行と、列方向に配列された複数のアンテナ集合体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、タッチパネルにおける指示体の接触位置を検出する。
【0077】
本実施形態のディスプレイアンテナにおいては、複数の発光器に挟まれた隙間領域に移相器が配置される。そのため、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、送受信対象の信号の位相を、移相器によって移相できる。また、本実施形態のディスプレイアンテナには、タッチセンサとして機能する複数のアンテナ集合体が行方向および列方向に配列されたタッチパネルが形成される。そのため、本実施形態によれば、アンテナ集合体アンテナの機能と、タッチパネルの機能とが共存するディスプレイアンテナを実現できる。すなわち、本実施形態によれば、タッチパネルの機能を有し、指向性のある電波を送受信するディスプレイアンテナを実現できる。
【0078】
本実施形態では、透明なパッチアンテナとマイクロＬＥＤとを組み合わせることによって、アンテナ付きのディスプレイ（ディスプレイアンテナ）を実現する。通常の構造では、パッチアンテナに給電するために、隣接したマイクロＬＥＤの間の隙間を通じて、給電電極（ビア）を配置する必要があった。そのような構造は、ビアや、ビアの貫通孔を微細加工する必要があり、製造することが難しかった。本実施形態のディスプレイアンテナの構造では、隣接したマイクロＬＥＤの間の隙間に移相器を配置できる。そのため、本実施形態のディスプレイアンテナは、隣接したマイクロＬＥＤの間の隙間にビアを形成しなくてもよいため、ビアが必要な場合と比較して製造しやすい。
【0079】
本実施形態の一態様において、発光器は、マイクロＬＥＤ（Light-Emitting Diode）である。移相器は、隣接し合う発光器（マイクロＬＥＤ）に挟まれた隙間領域の上方に配置された少なくとも一つの伝送線路によって構成される。移相器は、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電気的に接続される。本態様では、発光器としてマイクロＬＥＤを用いるため、ディスプレイ全体において発光器が占める面積を低減できる。本態様によれば、発光器としてマイクロＬＥＤを用いることで発生した隙間領域の上方を、移相器の形成層として有効に活用できる。本態様のディスプレイアンテナは、隙間領域の上方に移相器を形成するため、ビアや、ビアの貫通孔を微細加工する必要がなく、製造しやすい。
【0080】
本実施形態の一態様において、伝送線路は、入力端と給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して主要線路に接続された少なくとも一つの分岐線路とを含む。本態様によれば、分岐線路を選択することによって、所望の移相量を設定できる。
【0081】
本実施形態の一態様において、伝送線路は、入力端と給電電極とを結ぶ主要線路と、移相スイッチを介して主要線路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む。本態様によれば、オープンスタブを選択することによって、所望の移相量を設定できる。
【0082】
本実施形態の一態様において、伝送線路は、入力端と給電電極とに接続された９０度ハイブリッド回路と、移相スイッチを介して９０度ハイブリッド回路に接続された少なくとも一つのオープンスタブとを含む。本態様によれば、オープンスタブを選択することによって、所望の移相量を設定できる。
【0083】
本実施形態の一態様において、制御部は、タッチパネル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、検出された指などの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。
【0084】
（第２の実施形態）
次に、第２の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の実施形態に係るディスプレイアンテナとは、接触を検知する原理が異なる。本実施形態のディスプレイアンテナは、光学的に接触を検知する。
次に、第２の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の実施形態に係るディスプレイアンテナとは、接触を検知する原理が異なる。本実施形態のディスプレイアンテナは、光学的に接触を検知する。
【0085】
（構成）
図２１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、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。ディスプレイアンテナ２０は、ディスプレイ２５の上にアンテナ装置２００を重ねた構造を有する。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、移相器２３、およびディスプレイ２５によって構成される。
図２１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、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。ディスプレイアンテナ２０は、ディスプレイ２５の上にアンテナ装置２００を重ねた構造を有する。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、移相器２３、およびディスプレイ２５によって構成される。
【0086】
アンテナアレイ２１は、第１の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。
【0087】
図２２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２２においては、ディスプレイアンテナ２０の構成のうち一部を省略する。また、図２２の断面図においては、ハッチングを省略した箇所がある。
【0088】
基板２７０の上には、ディスプレイ２５が形成される。ディスプレイ２５は、複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２によって構成される。複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２は、２次元アレイ状に配置される。図２３は、複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２の配置例を示す概念図である。図２３は、基板２７０の上方に配置された複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２の発光面を、上方の視座から見た平面図である。複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２は、交互に配置される。
【0089】
第１発光器２５１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。また、第１発光器２５１は、近赤外ＮＩＲ（Near-infrared）の光を発する発光部を有する。近赤外ＮＩＲの光は、接触位置の検知に用いられる。例えば、第１発光器２５１は、マイクロＬＥＤ（Light-Emitting Diode）によって実現される。例えば、第１発光器２５１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、青Ｂの波長帯の光を発光する青色ＬＥＤ、および近赤外ＮＩＲの波長帯の光を発光する近赤外ＬＥＤを含むマイクロＬＥＤによって実現される。第１発光器２５１は、赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂのうち少なくとも一つの波長帯の光と、近赤外ＮＩＲの波長帯の光とを発光する発光部を有すればよい。また、第１発光器２５１は、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ、および近赤外ＮＩＲ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。
【0090】
第１発光器２５１は、配線層２７１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。第１発光器２５１は、制御部２７による駆動部の制御に応じて、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ、および近赤外ＮＩＲの波長帯の光を発光させる。
【0091】
第２発光器２５２は、赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂ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。また、第２発光器２５２は、近赤外ＮＩＲの波長帯の光に感度があるフォトダイオードＰＤを有する。例えば、第２発光器２５２は、マイクロＬＥＤにフォトダイオードＰＤが追加された素子によって実現される。フォトダイオードＰＤは、指などの指示体の接触検知に用いられる。例えば、第２発光器２５２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、青Ｂの波長帯の光を発光する青色ＬＥＤ、および近赤外ＮＩＲの波長帯の光を受光するフォトダイオードＰＤを含む素子によって実現される。第２発光器２５２は、赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂのうち少なくとも一つの波長帯の光を発光する発光部を有すればよい。また、第２発光器２５２は、赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂ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。
【0092】
第２発光器２５２は、配線層２７１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。第２発光器２５２は、制御部２７による駆動部の制御に応じて、赤Ｒ、緑Ｇ、および青Ｂの波長帯の光を発光させる。また、第２発光器２５２のフォトダイオードＰＤは、近赤外ＮＩＲの波長帯の光を受光する。フォトダイオードＰＤは、受光した近赤外ＮＩＲの波長帯の光を電気信号に変換する。フォトダイオードＰＤは、変換後の電気信号を制御部２７に出力する。
【0093】
図２４は、ディスプレイアンテナ２０による接触検知の一例を示す概念図である。保護層２７７の一部に指が接触すると、第１発光器２５１から発光された光は、その指の下方に向けて反射される。第１発光器２５１から発光された光に含まれる近赤外ＮＩＲの光は、第１発光器２５１のフォトダイオードＰＤによって受光される。制御部２７は、近赤外ＮＩＲの光を受光したフォトダイオードＰＤを含む第２発光器２５２の位置に応じて、接触箇所を特定する。
【0094】
ディスプレイ２５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２５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。
【0095】
配線層２７１は、第１の実施形態の配線層１７１と同様である。配線層２７１は、第１発光器２５１および第２発光器２５２の間の領域に形成される。配線層２７１には、ディスプレイ２５を構成する複数の第１発光器２５１および第２発光器２５２に接続される配線が配置される。配線層２７１には、ディスプレイ２５を駆動させるための配線が配置される。また、配線層２７１には、近赤外ＮＩＲの光を発光させるための配線や、受光された近赤外ＮＩＲの光に応じた電気信号が伝送される配線が配置される。配線層２７１には、第１スイッチや各種の配線などが配置されてもよい。また、配線層２７１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２７１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２７１に形成できる。配線層２７１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。
【0096】
複数の第１発光器２５１および第２発光器２５２によって構成されるディスプレイ２５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２５の上部には、空隙が形成されてもよい。
【0097】
配線層２７１が形成された領域の上方には、シールド電極２７２が配置される。シールド電極２７２は、第１の実施形態のシールド電極１７２と同様の構成である。シールド電極２７２は、発光器２５０の上方の領域を避けて配置される。シールド電極２７２は、シールド電極２７２の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。
【0098】
シールド電極２７２の上方には、移相器形成層２３０が配置される。移相器形成層２３０には、移相器２３が形成される。移相器２３は、第１の実施形態の移相器１３と同様の構成である。移相器２３は、第１発光器２５１および第２発光器２５２の上方を避けた位置に配置される。移相器２３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。
【0099】
移相器２３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２３の移相量は、制御部２７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。
【0100】
複数の第１発光器２５１および第２発光器２５２によって構成されるディスプレイ２５および移相器形成層２３０の上方のシールド層には、接地電極２７３が配置される。接地電極２７３は、第１の実施形態の接地電極１７３と同様の構成である。接地電極２７３は、接地電極２７３の上方と下方の電磁結合を防ぐために形成される。接地電極２７３は、透明な導電体によって構成される。
【0101】
接地電極２７３が形成されたシールド層の上方には、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、給電電極ＦＥを介して、移相器形成層２３０に形成された移相器２３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２３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。
【0102】
複数のパッチアンテナＰの上方には、保護層２７７が形成される。保護層２７７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部材によって形成される。可視領域および近赤外領域の光が透過可能であれば、保護層２７７の材質には、限定を加えない。例えば、保護層２７７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。
【0103】
配線層２７１と保護層２７７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２７１と保護層２７７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。
【0104】
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２０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。
【0105】
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。
【0106】
制御部２７（制御手段）は、アンテナアレイ２１を制御して、アンテナ集合体ＡＥ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ＡＥの大きさを設定する。制御部２７は、パッチアンテナＰの間に配置された第１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を形成させるパッチアンテナ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。
【0107】
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ＳＷＰ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２７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のうち少なくともいずれかを、信号源（図示しない）に接続させる。例えば、制御部２７は、パッチアンテナＰと信号源との間に配置されたスイッチを閉じて、パッチアンテナＰと信号源とを接続させる。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、信号源ＳＧ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ＡＥから送信される。
【0108】
また、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を構成する複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２を発光させる。制御部２７は、アンテナアレイ２１に設定されたタッチパネルの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、複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２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２５を構成する複数の第１発光器２５１および複数の第２発光器２５２を発光させてもよい。なお、ディスプレイ２５の表示制御には、制御部２７ではない表示制御部（図示しない）が用いられてもよい。
【0109】
また、制御部２７は、複数の第１発光器２５１に含まれる近赤外ＮＩＲの発光部を発光させる。近赤外ＮＩＲの発光部を発光させるタイミングは、任意に設定される。例えば、制御部２７は、ディスプレイ２５にユーザインターフェースを表示させている期間、近赤外ＮＩＲの発光部を発光させる。制御部２７は、複数の第２発光器２５２に含まれるフォトダイオードＰＤによって受光された光に応じた電気信号を取得する。制御部２７は、電気信号を出力したフォトダイオードＰＤを含む第２発光器２５２の位置を接触箇所として特定する。制御部２７は、特定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。
【0110】
上記のように、ディスプレイアンテナ２０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２０は、フェーズドアレイの機能を使わずに、タッチパネル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、タッチパネルの機能を使わずに、フェーズドアレイアンテナとして用いられてもよい。
【0111】
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、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。発光器は、近赤外領域の光を発光する発光部を含む第１発光器と、近赤外領域の光に感度があるフォトダイオードを含む第２発光器とを有する。ディスプレイには、第１発光器および第２発光器が交互に配列されたタッチパネルが構成される。アンテナアレイは、可視領域および近赤外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集合体を有する。アンテナアレイは、ディスプレイの上に重ねて配置される。移相器は、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置される。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接続され。移相器は、送受信対象の信号を移相する。制御部は、スイッチの開閉を制御する。制御部は、複数のパッチアンテナの間に配置された第１スイッチを閉じて、アンテナ集合体を形成させる。制御部は、タッチパネル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、第２発光器に含まれるフォトダイオードによる近赤外領域の光の受光に応じて、指示体の接触位置を検出する。制御部は、検出された指示体の接触位置と、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。
【0112】
本実施形態のディスプレイアンテナにおいては、複数の発光器に挟まれた隙間領域に、移相器が配置される。そのため、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、送受信対象の信号の位相を、移相器によって移相できる。また、本実施形態のディスプレイアンテナには、第１発光器の発光部から出射された近赤外領域の光の反射光を第２発光器のフォトダイオードで受光する構成によって、タッチパネルが形成される。そのため、本実施形態によれば、フェーズドアレイアンテナの機能と、タッチパネルの機能とが共存するディスプレイアンテナを実現できる。すなわち、本実施形態によれば、タッチパネルの機能を有し、指向性のある電波を送受信するディスプレイアンテナを実現できる。
【0113】
本実施形態の一態様において、制御部は、タッチパネル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、第２発光器に含まれるフォトダイオードによる近赤外領域の光の受光に応じて、タッチパネルにおける指示体の接触位置を検出する。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。
【0114】
（第３の実施形態）
次に、第３の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の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の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の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。
【0115】
図２５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、移相器３３、およびディスプレイ３５を備える。
【0116】
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。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アンテナ集合体を有する。アンテナアレイ３１は、ディスプレイ３５の上に重ねて配置される。移相器３３は、複数の発光器に挟まれた隙間領域に配置される。移相器３３は、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。移相器３３は、送受信対象の信号を移相する。
【0117】
以上のように、本実施形態のディスプレイアンテナは、複数の発光器に挟まれた隙間領域に、移相器が配置される。そのため、本実施形態のディスプレイアンテナは、送受信対象の信号の位相を、移相器によって移相できる。すなわち、本実施形態のディスプレイアンテナによれば、受信対象の信号の位相を移相することによって、指向性のある電波を送受信できる。
【0118】
（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２６の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図２６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２６の情報処理装置９０（コンピュータ）をあげる。図２６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。
【0119】
図２６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２６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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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２６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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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】
【0131】
１０、２０、３０ ディスプレイアンテナ
１１、２１、３１ アンテナアレイ
１３、２３、３３ 移相器
１５、２５、３５ ディスプレイ
１７、２７ 制御部
１００ アンテナ装置
１３０ 移相器形成層
１３１、１３２、１３３ 移相器
１５０、１５１、１５２ 発光器
１７０、２７０ 基板
１７１、２７１ 配線層
１７２、２７２ シールド電極
１７５ シールド層
１７３、２７３ 接地電極
１７７、２７７ 保護層
２５１ 第１発光器
２５２ 第２発光器
１１、２１、３１ アンテナアレイ
１３、２３、３３ 移相器
１５、２５、３５ ディスプレイ
１７、２７ 制御部
１００ アンテナ装置
１３０ 移相器形成層
１３１、１３２、１３３ 移相器
１５０、１５１、１５２ 発光器
１７０、２７０ 基板
１７１、２７１ 配線層
１７２、２７２ シールド電極
１７５ シールド層
１７３、２７３ 接地電極
１７７、２７７ 保護層
２５１ 第１発光器
２５２ 第２発光器
【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】
【図25】
【図26】