JP6813967B2 - 入力機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は表示装置に関する。本明細書で開示される発明の一実施形態は、可撓性を有し、入力機能を有する表示装置に関する。

画面に表示されるアイコン等の画像をタッチして（指先等で触れて）操作が行われるタブレット端末やスマートフォンと呼ばれる多機能携帯電話等の電子機器が普及している。このような電子機器は、画像を表示する表示パネルによって表示画面が形成され、この表示画面に重ねてタッチセンサが設けられている。

このような電子機器に用いられる表示パネルとして、液晶表示パネル、有機エレクトロルミネセンス表示パネルが用いられている。表示パネルに重ねて設けられるタッチセンサとしては、静電容量式のタッチセンサが主として採用されている。静電容量式のタッチセンサは、人体（指先等）の接触又は接近による静電容量の変化を電気的に検出してタッチの有無を判断している。静電容量式のタッチセンサが付加された表示装置として、例えば、基板上に有機発光ダイオードが形成された画素領域と、この画素領域上にタッチセンサ用の電極が設けられた入力機能を有する表示装置が開示されている（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１５／０３１１４７７号明細書

液晶表示パネルや有機エレクトロルミネセンス表示パネル等の表示パネルについては新たな用途が検討されている。例えば、可撓性を有する表示装置は、表示画面を巻き取ったり折り畳んだりすることを可能とすることから、従来にない形態の電子機器を提供できるものと期待されている。可撓性を有する表示装置においても、タッチセンサを表示画面上に設けることで入力機能を有する表示装置が実現可能である。しかしながら、従来のタッチセンサは平板状の表示面のタッチ検出を行うものであるため、可撓性を有する表示装置にかかるタッチセンサを搭載すると、平面状に広げた状態ではタッチ入力が正常に行われるが、表示画面の一部を巻き取ったり折り曲げたりした状態では、タッチ検出が不安定になる虞がある。

本発明はこのような課題に鑑み、表示画面の一部を折り畳んだり、巻き取ったりする場合でも、タッチ入力を正常に行うことのできるようにすることを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、表示パネルと、表示パネルに重ねて配置されるタッチセンサと、表示パネルと重ねて配置される電磁シールドとを備え、表示パネル、タッチセンサ及び電磁シールドは可撓性を有し、表示パネルは、可撓性を有する基材の第１面に配置された機能回路層と、該機能回路層を介して第１面に対向する位置に設けられる表示素子層とを含み、タッチセンサは、表示素子層を介して機能回路層に対向する位置に配置された静電容量式の複数のセンサ電極を含み、電磁シールドは、基材を、機能回路層及び表示素子層を内側に巻き取り又は折り返したとき、巻き取り軸又は折り返し軸からみてタッチセンサよりも外側となる位置に配置されている。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置は、可撓性を有する、表示パル、表示パネルに重ねて配置されるタッチセンサ及び表示パネルと重ねて配置される電磁シールドと、タッチセンサと接続される制御回路と、を有し、タッチセンサ及び電磁シールドは、表示パネルと共に少なくとも一方向に巻き取り可能に配置され、表示パネルは、複数の画素が配列する画素領域を含み、タッチセンサは、少なくとも画素領域と重なる領域に静電容量式の複数のセンサ電極を含み、制御回路は、表示パネルの巻き取り状態を検出する巻き取り状態判定回路を含む。

本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す斜視図であり、（Ａ）は表示画面を巻いた状態、（Ｂ）は表示画面を折り曲げた状態を示す。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置に設けられるセンサ電極の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の画素部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の動作を説明するフローチャート図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂ等を付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。

本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、基板に対して第２基板が配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る入力機能付き表示装置１００の構成を断面図で示す。入力機能付き表示装置１００は、表示パネル１０２、タッチセンサ１０４、電磁シールド１０６を含む。図１は、表示パネル１０２の一方の面にタッチセンサ１０４が配置され、他方の面に電磁シールド１０６が配置される構成を示す。表示パネル１０２は可撓性を有する基材１１０を用いて構成され、表示画面を巻き取ったり折り曲げたりすることが可能とされる。さらに、タッチセンサ１０４及び電磁シールド１０６も可撓性を有し、表示パネル１０２と共に巻き取ったり折り曲げたりすることが可能とされる。なお、図１は、表示パネル１０２に対しタッチセンサ１０４及び電磁シールド１０６が僅かな間隙をもって配置されるように示すが、本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００はこの形態に限定されず、各構成部材が密接して配置されてもよいし、接着剤のような部材が介在していてもよい。

表示パネル１０２は、基材１１０の第１面に表示素子層１１４が配置される。基材１１０と表示素子層１１４との間には機能回路層１１２が配置される。別言すれば、基材１１０の第１面に機能回路層１１２が配置され、この機能回路層１１２を介して第１面に対向する位置に表示素子層１１４が設けられる。表示素子層１１４は表示素子を含む。機能回路層１１２は、トランジスタ等の能動素子とキャパシタ等の受動素子とを含み、画像を表示するための回路が形成される層である。表示パネル１０２は、表示素子層１１４に含まれる表示素子と、機能回路層１１２に形成される機能回路とによって表示画面が形成される。本実施形態において表示パネル１０２は、表示素子層１１４が配置される側から表示画面を視認する構成を有する。なお、表示素子層１１４の上層側（基材１１０とは反対側の面）には保護層１１６が配置されていてもよい。保護層１１６は、少なくとも一層の透光性を有する絶縁材料で形成される。

表示素子層１１４に設けられる表示素子として、液晶素子及び発光素子が挙げられる。本実施形態においては、表示素子として発光素子が適用されるものとする。発光素子としては、例えば、有機エレクトロルミネセンス材料（以下、「有機ＥＬ材料」ともいう。）を発光材料として用いる有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ともいう。）が適用される。有機ＥＬ素子は、第１電極（アノードとも呼ばれる。）と第２電極（カソードとも呼ばれる。）との間に、有機ＥＬ材料を含む有機層が設けられた構造を有する。表示素子層１１４は層構造として、有機ＥＬ素子を形成する、第１電極、有機層及び第２電極が含まれる。

タッチセンサ１０４は、基材１１８の第１面（表示素子層１１４と反対側の面）に配置された複数のセンサ電極１２０を含む。すなわち、タッチセンサ１０４は、表示素子層１１４を介して機能回路層１１２と対向する位置に配置された複数のセンサ電極１２０を含む。タッチセンサ１０４は静電容量式であり、複数のセンサ電極１２０は静電容量を形成するように配置される。複数のセンサ電極１２０は、表示素子層１１４及び機能回路層１１２と重なる領域に配置される。すなわち、複数のセンサ電極１２０は、表示素子層１１４と機能回路層１１２とによって形成される表示画面の上面（視認者側の面）に配置される。このため、基材１１８及び複数のセンサ電極１２０は透光性を有することが好ましい。例えば、複数のセンサ電極１２０は、透明導電膜で形成されることが好ましく、他の形態として金属の細線パターンで形成されてもよい。

電磁シールド１０６は、表示パネル１０２に対して、表示素子層１１４及び機能回路層１１２で形成される表示画面を遮らない位置に配置される。また、電磁シールド１０６は、少なくとも、表示パネル１０２及びタッチセンサ１０４を平面状に広げた状態において、タッチセンサ１０４のタッチ面１２８（図１において、保護層１２６の表面又は上方面）を遮らない位置に配置される。図１は、電磁シールド１０６が、表示パネル１０２に対し、タッチセンサ１０４が配置される側の面とは反対側の面に配置される態様を示す。

電磁シールド１０６は、導電性材料で形成される薄膜状、板状又は箔状の部材が適用される。電磁シールド１０６は、表示パネル１０２の略一面を覆うように配置される。別言すれば、電磁シールド１０６は、少なくとも表示パネル１０２に設けられる機能回路層１１２の一方の面を覆うように配置される。電磁シールド１０６は、所定の電位（一定の電位又は所定の振幅で変動する電位）に保持されることにより、機能回路層１１２から発生する電磁ノイズが放射されることを防ぐ機能を有する。電磁シールド１０６は、機能回路層１１２の下層側（基材１１０側）に配置されることにより、少なくとも表示パネル１０２を平面状に広げた状態においては、タッチセンサ１０４の動作に影響を与えないようにされている。

本実施形態において、入力機能付き表示装置１００は可撓性を有する。表示パネル１０２の基材１１０及びタッチセンサ１０４の基材１１８は、樹脂材料で形成される。例えば、これらの基材はポリイミドによって形成される。これにより入力機能付き表示装置１００は可撓性を有する。

図２（Ａ）で示すように入力機能付き表示装置１００の一部分を巻いた状態、図２（Ｂ）で示すように入力機能付き表示装置１００の一部分を折り曲げた状態では、表示パネル１０２の裏面がタッチ面１２８上に表れる。すなわち、表示パネル１０２の裏面がタッチセンサ１０４のタッチ面と重なる。この状態において、機能回路層１１２で発生する電磁ノイズを遮蔽する電磁シールドが無いと、機能回路層１１２で発生する電磁ノイズがタッチセンサ１０４の動作に影響を与え、誤動作やセンシング感度の低下をもたらすこととなる。表示パネル１０２が画像を表示するとき、機能回路層１１２に形成される機能回路としては、走査信号や映像信号を出力する駆動回路及び表示素子を制御する画素回路が含まれる。駆動回路は画素回路に走査信号及び映像信号を出力する動作が行われている。画素領域に含まれる画素は、走査信号によって画素が選択され、１フレーム期間（例えば、１／６０秒）に１回の割合で映像信号の書き込みが行われる。このような機能回路の動作に伴って電磁ノイズが発生する。

本実施形態においては、表示パネル１０２の一面に電磁シールド１０６が設けられている。電磁シールド１０６は機能回路層１１２で発生する電磁ノイズを遮蔽する。図２（Ａ）及び（Ｂ）で示すように、タッチセンサ１０４のタッチ面１２８に表示パネル１０２の裏面が表れても、機能回路層１１２からの電磁ノイズは電磁シールド１０６で遮蔽される。すなわち、電磁シールド１０６は、表示パネル１０２の機能回路層１１２及び表示素子層１１４を内側に巻き取り又は折り返したとき、その巻き取り軸又は折り返し軸（巻き取り中心又は折り返し中心（線））からみて、タッチセンサ１０４よりも外側となる位置に配置されている。これにより入力機能付き表示装置１００の表示画面を巻いたり折り曲げたりしても、タッチセンサ１０４は機能回路層１１２からの電磁ノイズの影響を受けず、正常な動作をすることが可能となる。

図３は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００の構成を平面図で示す。入力機能付き表示装置１００は、表示パネル１０２、タッチセンサ１０４、電磁シールド１０６を含む。表示パネル１０２は、複数の画素１３２が配列する画素部１３０、及び画素部１３０に信号を出力する駆動回路１３４含む。駆動回路１３４は画素部１３０の外側領域に配置される。画素部１３０は表示画面を形成する。駆動回路１３４は、走査信号を出力する第１駆動回路１３４ａ、映像信号を出力する第２駆動回路１３４ｂの一方又は双方が含まれる。駆動回路１３４の外側領域には、映像信号等が入力される第１端子部１３６が配置される。

図３で示すタッチセンサ１０４は、複数のセンサ電極１２０を含む。図３で示すタッチセンサ１０４は、センサ電極１２０として、複数のトランスミッタ電極（Ｔｘ電極）１２４ａ及び複数のレシーバ電極（Ｒｘ電極）１２４ｂが配置されている。複数のセンサ電極１２０は、画素部１３０に重ねて配置される。複数のセンサ電極１２０は、それぞれが配線１２２によって第２端子部１３８に接続される。センサ電極１２０が検出した信号は第２端子部１３８から出力される。本実施形態において、タッチセンサ１０４は静電容量式である。静電容量式のタッチセンサは、さらに自己容量式と相互容量式に分類される。センサ電極１２０はこのような方式に対応する形態で配置される。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、センサ電極の一例を示す。図４（Ａ）は、自己容量方式によるセンサ電極１２０のパターンを示す。自己容量方式のセンサ電極１２０は、例えば、矩形状の形状で形成される。各センサ電極１２０からは信号を得るための配線が接続されている。自己容量方式では、複数のセンサ電極１２０によるパターンと、人体（指先）との間の静電容量を検知して、タッチ状態か否かを判別する。

図４（Ｂ）は、相互容量方式のセンサ電極１２０を示す。相互容量方式は、複数のトランスミッタ電極（Ｔｘ電極）電極１２４ａ及び複数のレシーバ電極（Ｒｘ電極）１２４ｂにより構成される。トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂの形状は任意であるが、表示画面側に配置されるとき視認されにくいように、透明導電膜によって規則的なブロックパターンで形成される。例えば、トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂは、図４（Ｂ）で示すように菱形の電極パターンが連鎖する形態を有する。トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂとは交差するように配置されているが、両者は絶縁されている。トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂは、絶縁層を挟んで設けられてもよいし、同一の絶縁表面に設けられてもよい。トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂとが、同一の絶縁表面に設けられる場合、一方の電極はブリッジ配線１２５によって接続される。相互容量方式では、トランスミッタ電極１２４ａにパルス信号を与え、レシーバ電極１２４ｂとの間に電界を形成する。人体（指先）が近づくと電界が乱されレシーバ電極１２４ｂで検知する電界強度が低下し、静電容量も減少する。相互容量方式では、この静電容量の変化を捉えて、タッチ状態か否かを判別する。このようなタッチセンサ１０４によって、表示装置に入力機能が付加される。

図３において、タッチセンサ１０４は、タッチ面においてセンサ電極１２０が検知する静電容量の変化を検出し、これをセンシング信号として用いている。従って、タッチセンサ１０４のタッチ面には電磁ノイズによって電界が乱されないようにする必要がある。本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００は、電磁シールド１０６が表示パネル１０２の裏面側に設けられていることで、機能回路層１１２で発生する電磁ノイズの影響を低減することが可能とされている。

図５は、画素部１３０の断面構造を示し、表示パネル１０２に重ねてタッチセンサ１０４及び電磁シールド１０６が配置された形態を示す。図５は、画素部１３０の構成として第１画素１３２ａ及び第２画素１３２ｂが含まれる態様を示す。表示パネル１０２は、基材１１０の第１面側に機能回路層１１２、表示素子層１１４が設けられている。機能回路層１１２はトランジスタ１４０を含む。トランジスタ１４０は、機能回路層１１２の一部を構成する第１絶縁層１４４、第２絶縁層１４５に埋設されている。

トランジスタ１４０は、図５において挿入図（Ａ）で示すように、半導体層１４１、ゲート絶縁層１４３、ゲート電極１４７が積層された構造を有する。半導体層１４１は、非晶質又は多結晶シリコン、若しくは酸化物半導体等で形成される。ソース・ドレイン配線１４９ａ、１４９ｂは、第１絶縁層１４４を介して、ゲート電極１４７の上層に設けられる。ソース・ドレイン配線１４９ａ、１４９ｂの上層には平坦化層としての第２絶縁層１４５が設けられる。第１絶縁層１４４は、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機絶縁材料で形成され、第２絶縁層１４５はポリイミド、アクリル等の有機絶縁材料で形成される。

機能回路層１１２の上層側に表示素子層１１４が配置される。表示素子層１１４は表示素子として有機ＥＬ素子１４２を含む。有機ＥＬ素子１４２は、図５において挿入図（Ｂ）で示されるように、第１電極１４６、有機層１４８、第２電極１５０が積層された構造を有する。有機ＥＬ素子１４２は保護層１１６で覆われている。第１画素１３２ａ及び第２画素１３２ｂのそれぞれにおいて、有機ＥＬ素子１４２は、トランジスタ１４０と電気的に接続される。トランジスタ１４０は有機ＥＬ素子１４２の発光を制御する。有機ＥＬ素子１４２の発光は保護層１１６を通して出射される。

タッチセンサ１０４は表示素子層１１４の上面に配置される。タッチセンサ１０４は、基材１１８の第１面にセンサ電極１２０が設けられる。センサ電極１２０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜で形成される。センサ電極１２０が透明導電膜で形成されることにより、画素部１３０によって形成される表示画面を、タッチセンサ１０４を通して視認することができる。センサ電極１２０の上面には、さらに保護層１２６が設けられていてもよい。

電磁シールド１０６は、表示パネル１０２に対しタッチセンサ１０４が配置される側とは反対側の面に配置される。別言すれば、電磁シールド１０６は、基材１１０の第１面に対向する第２面の側に配置される。電磁シールド１０６は、導電性を有する。電磁シールドは、様々な形態で設けることが可能である。例えば、基材１１０の第２面に設けられた金属膜を電磁シールド１０６として用いることができる。このような金属膜は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、クロム等の金属膜又はＩＴＯ等の透明導電膜を、真空蒸着法やスパッタリング法で一層又は複数層を積層して形成することができる。金属の薄膜を、表示パネル１０２の基材１１０に接して設けることで、表示パネル１０２と共に巻いたり折り曲げたりすることができる。また、他の形態として、絶縁フィルム等による基材の一面に金属膜を設け、これを基材１１０の第２面側に配置して、電磁シールド１０６とすることができる。さらに、金属箔を基材１１０の第２面側に設けることで電磁シールド１０６としてもよい。

一方、機能回路層１１２で発生する電磁ノイズは、表示素子層１１４側にも放射される。しかし、表示素子層１１４には、有機ＥＬ素子１４２の第２電極１５０が画素部の略一面に配置される。第２電極１５０は一定電位に保持されるため、電磁シールド１０６としても機能する。機能回路層１１２とタッチセンサ１０４との間に、有機ＥＬ素子１４２を含む表示素子層１１４を設けることで、有機ＥＬ素子１４２の一方の電極（第２電極１５０）を電磁シールドとして兼用することができる。

図６に示すように、電磁シールド１０６は、表示パネル１０２に対し、基材１１０と機能回路層１１２との間に設けてもよい。この場合、電磁シールド１０６と機能回路層１１２とに間には絶縁層１５２が設けられていてもよい。絶縁層１５２により、機能回路層１１２に含まれる各素子及び配線と電磁シールド１０６とを絶縁することができる。この場合、電磁シールド１０６は前述の金属薄膜等によって、基材１１０の第１面に設けることができる。

また、表示パネル１０２は基材１１０が導体で形成されていてもよい。例えば、アルミニウム箔、ステンレススチールの薄板等を基材１１０として用いることができる。この場合、基材１１０の機能回路側の面には、図６で示す場合と同様に、絶縁層１５２を設けておくことが好ましい。この形態では、基材１１０それ自体を電磁シールドとして用いることができる。

電磁シールド１０６は、表示パネル１０２の画素部１３０及び駆動回路１３４の略全面を覆うように設けることが好ましい。電磁シールド１０６は、固定電位（例えば、接地電位）、又はタッチセンサ１０４の動作に同期して所定の振幅で変化する電位が与えられていることが好ましい。このように電磁シールドを設けることで、機能回路層１１２で発生する電磁ノイズを確実に遮蔽することができる。

本実施形態によれば、図５及び図６で示すように、薄膜状又は薄板若しくは箔状の電磁シールド１０６は、表示パネル１０２と一緒に曲げることができる。すなわち、入力機能付き表示装置１００を巻いたり折り曲げたりするときに、タッチセンサ１０４のタッチ面上に電磁シールド１０６が表れるようにすることができる。これによりトランジスタ１４０を含んで構成される機能回路層１１２は、電磁シールド１０６でシールドされるので、電磁ノイズの漏洩を防止し、タッチセンサ１０４の誤動作を防止することができる。

［第２実施形態］
図７は、自己容量方式のタッチセンサ１０４ａが設けられた入力機能付き表示装置１００ａを湾曲させ、表示画面を形成する画素部１３０の一部を巻き込んだ態様を示す。なお、図７は、入力機能付き表示装置１００ａの構成要素のうち、タッチセンサ１０４ａを構成するセンサ電極１２０ａを示す。

自己容量方式のセンサ電極１２０ａは、自己容量を有する（例えば、有機ＥＬ素子１４２の第２電極１５０等との間で生じる寄生容量）。タッチ面１２８に人体（指先等）が近づくとセンサ電極１２０ａとの間に静電容量が発生し、センサ電極１２０ａに発生する容量が変化する。自己容量検出方式は、非タッチ時からタッチ時の静電容量の変化を測定する事により人体（指先等）の接近を検出する。自己容量方式は電極構造が簡単であるという利点を有している。

自己容量方式のタッチセンサ１０４ａは、センサ電極１２０ａが巻き取られた状態では電磁シールド１０６の中に包み込まれて静電容量変化が生じない。したがって、巻き取られているセンサ電極１２０ａを判別し、該当するセンサ電極１２０ａの動作を停止することで誤動作を防止することができる。

図８は、相互容量方式のタッチセンサ１０４ｂが設けられた入力機能付き表示装置１００ｂを湾曲させ、表示画面を形成する画素部１３０の一部を巻き込んだ態様を示す。図８は、入力機能付き表示装置１００ｂの構成要素のうち、タッチセンサ１０４ｂを構成するトランスミッタ電極（Ｔｘ電極）１２４ａ及びレシーバ電極（Ｒｘ電極）１２４ｂを示す。トランスミッタ電極１２４ａは一方向に延伸し、レシーバ電極１２４ｂはこれと交差する方向に延伸する。

相互容量方式は、例えば、レシーバ電極１２４ｂ側を一定電位に固定し（例えば、接地電位）、トランスミッタ電極１２４ａ側からパルス状の信号を送信して、両電極間に電界を発生させる。この状態で人体等（指先）をタッチ面１２８近づけると、電界の一部が人体との間で発生するため、トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂとの間の電界強度が変化する。相互容量方式は、このとき（非タッチ時からタッチ時）の電界強度の変化検出する事によりタッチの有無を検知する。トランスミッタ電極１２４ａとレシーバ電極１２４ｂとは、それぞれ複数本が表示画面上でマトリクスを形成する（交差する）状態で配設される。

このような動作原理に基づけば、トランスミッタ電極１２４ａは入力機能付き表示装置１００ｂを巻き取る方向（図８において矢印で示す方向）に延伸していることが好ましい。一方、レシーバ電極１２４ｂは巻き取り方向と交差する方向に延伸するように配置しておくことが好ましい。すなわち、トランスミッタ電極１２４ａは、表示画面の一部を巻き取るときでも、少なくとも一部が露出しているように配設されていることが好ましい。仮に、表示画面の巻き取り方向と交差する方向に配置したとすると、巻き取られた領域のトランスミッタ電極１２４ａは、電磁シールド１０６に遮蔽されてしまい、タッチを検出するための信号を送信できなくなってしまう。一方、トランスミッタ電極１２４ａを、巻き取り方向と平行な方向に配設すると、巻き取られていない領域のトランスミッタ電極１２４ａは検知信号を送信できる状態にあるので、通常通り動作させることができる。なお、表示画面全体が巻き取られてしまった場合には、タッチセンサ１０４ｂも同様に巻き取られてしまうので、トランスミッタ電極１２４ａの動作を停止させればよい。

一方、受信側であるレシーバ電極１２４ｂは、表示画面が巻き取られている領域のレシーバ電極１２４ｂは電磁シールド１０６によりトランスミッタ電極１２４ａにより発生する電界が阻害されるため、その出力はどのトランスミッタ電極１２４ａを動作させても同じ値を示す。このとき同じ値を示すレシーバ電極１２４ｂは巻き取られていると判断して動作を停止させてもよい。

図９は、相互容量方式のタッチセンサ１０４ｂが設けられた入力機能付き表示装置１００ｂにおいて、巻き取り状態を判断する動作を説明するフローチャートを示す。まず、第１センサ電極（Ｔｘ電極）及び第２センサ電極（Ｒｘ電極）を順次走査して１画面分の信号を検出する（Ｓ２０１）。その後、巻き取り状態を判断する（Ｓ２０２）。巻き取り状態の判断は、巻き取り軸に近いＲｘ電極から順次行うものとする。例えば、ある第２センサ電極（Ｒｘ電極）で得られる全てのデータ（交差する全ての第１センサ電極（Ｔｘ電極）の本数分のデータ）について以下の判定基準を適用することができる。
（１）全てのデータが所定の範囲内（例えば±１０％以内）である場合
（２）予め定めされた固定値の範囲内にある場合（例えば、固定値は、予め巻き取った状態の出力で得られた測定値が適用される。）
（３）巻き取り軸により近い側のＲｘ電極も巻き取り状態と判断されている場合

第２センサ電極（Ｒｘ電極）が巻き取り状態にあるか否かは、上記（１）乃至（３）の一つ又は複数の条件（好ましくは全ての条件）を満たすか否かによって判断することができる。このように、本実施形態によれば、表示画面の巻き取り状態を、タッチセンサ１０４ｂを構成する電極によって判断することができるので、新たに巻き取り状態を検知するセンサを設けなくてもよい。

図９において、判定（Ｓ２０２）の結果、巻き取り状態にあると判断されたＲｘ電極は動作を停止させるか、間欠的な動作に移行する（Ｓ２０３）。このようにすることで、タッチセンサ１０４ｂの誤動作を確実に防止でき、また消費電力の削減を図ることができる。

図８で示すように、入力機能付き表示装置１００ｂの一部を巻いた状態でも、タッチセンサ１０４ｂのタッチ面１２８には、電磁シールド１０６が露出するため、機能回路層からの電磁ノイズの影響が低減される。さらにトランスミッタ電極１２４ａを巻き取り方向と平行な方向に配置することで、表示画面の一部を巻き取った状態でも、タッチセンサ１０４ｂを正常に動作させることができる。

本実施形態によれば、入力機能付き表示パネルを巻いたときに、タッチセンサのタッチ面に電磁シールドが表れるように構成されていることで、タッチセンサの誤動作や感度の低下を防止することができる。

［第３実施形態］
図１０は、相互容量方式のタッチセンサが設けられた入力機能付き表示装置１００ｂの構成を機能ブロック図で示す。図１０は、入力機能付き表示装置１００ｂの構成として、第１センサ電極（Ｔｘ電極）１２４ａ及び第２センサ電極（Ｒｘ電極）１２４ｂが設けられたタッチセンサ１０４ｂ、検出器１５８ｂ、Ｔｘ電極駆動回路１５６、メモリモジュール１６０、巻き取り判定回路１６２を含む制御回路１５４ｂを示す。検出器１５８ｂは抵抗素子、コンデンサ素子、オペアンプ等で構成される検出回路とＣＰＵを含むマイクロコンピュータ（マイコン）によって実現される。巻き取り判定回路１６２は、メモリ、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータ（マイコン）等により実現される。メモリモジュール１６０は、ダイナミックメモリ、スタティックメモリ又は不揮発性メモリ等の記憶素子によって構成される。また、Ｔｘ電極駆動回路１５６は、パルス発生回路、アンプ、シフトレジスタ等の回路によって構成される。

Ｔｘ電極駆動回路１５６は、複数のトランスミッタ電極１２４ａにパルス信号を出力する。複数のレシーバ電極１２４ｂのそれぞれに対応する検出器１５８ｂは、トランスミッタ電極１２４ａ及びレシーバ電極１２４ｂにより形成される静電容量の変化を電圧信号として検出する。それぞれのレシーバ電極１２４ｂによって検出された計測値は、１画面分のデータとしてメモリモジュール１６０に記憶させる。巻き取り判定回路１６２は、メモリモジュール１６０から１画面分の計測データを読み出し、巻き取り状態の判定を行う。巻き取り判定回路１６２は、第２実施形態と同様に判定処理を実行して巻き取り状態を判定する。判定の結果、表示画面の一部が巻き取り状態にあると判定されると、該当する領域のレシーバ電極１２４ｂの動作を停止又は駆動間隔を間引く信号を検出器１５８ｂに出力する。このようにして、表示画面が巻き取られた状態にあるレシーバ電極１２４ｂを判別し、タッチ状態を検出する動作を停止することで、タッチセンサの誤動作を防止し、消費電力の削減を図ることができる。

タッチセンサ１０４ｂを構成するトランスミッタ電極１２４ａ及びレシーバ電極１２４ｂは、表示画面にマトリクスを形成するように配置される。従って、巻き取られた状態にあるレシーバ電極１２４ｂのアドレスを判別することにより、表示画面のどの領域まで巻き取られたかを判断することができる。このとき、図１１で示すように、巻き取り判定回路１６２は、巻き取り位置の情報を表示制御回路１６４に出力するようにしてもよい。表示制御回路３は、走査信号を出力する第１駆動回路１３４ａ及び映像信号を出力する第２駆動回路１３４ｂに対し、巻き取られた領域の画面表示を停止する信号を出力する。表示画面が巻き取られた領域においては映像を視認することができないため、この領域の表示動作を停止することで、表示装置の低消費電力化を図ることができる。

［第４実施形態］
図１２は、自己容量方式のタッチセンサが設けられた入力機能付き表示装置１００ｃの構成を示す機能ブロック図である。タッチセンサ１０４ｃとして、複数のセンサ電極１２０ａが配列されている。また、複数のセンサ電極１２０ａがマトリクス状に配列する中に、巻き取り検出用電極１６６が設けられている。例えば、図１２において、表示画面の巻き取り方法（図中に示す矢印の方向）を行方向、これと交差する方向を列方向とする。巻き取り検出用電極１６６は行方向に沿って所定の間隔で配置される。例えば、巻き取り検出用電極１６６は、センサ電極１２０ａの各列間に配置される。巻き取り検出用電極１６６の配置は任意であり、センサ電極１２０ａの複数の列毎に配置されていてもよい。巻き取り検出用電極１６６を配置する間隔を狭めれば、それだけ表示画面の巻き取り状態の検出精度が向上することとなる。

センサ電極１２０ａは検出器１５８ａに接続される。通常の動作では、センサ電極１２０ａの電位を検出器１５８ｂが計測する。検出器１５８ａで計測された計測値はメモリモジュール１６０に出力される。巻き取り検出用電極１６６は巻き取り検出器１６８に接続される。巻き取り状態を検出するとき、巻き取り検出用電極１６６はレシーバ電極（Ｒｘ電極）として動作する。一方、巻き取り検出用電極１６６に隣接するセンサ電極１２０ａは、トランスミッタ電極（Ｔｘ電極）として動作する。例えば、ある巻き取り検出用電極１６６に隣接する１列のセンサ電極１２０ａがトランスミッタ電極として動作する。

巻き取り状態を検出する動作モードでは、センサ電極１２０ａから出力されたパルス状の信号を巻き取り検出用電極１６６のへ送信し、巻き取り検出器１６８により計測された計測値が巻き取り判定回路１６２に出力される。巻き取り判定回路１６２は、第２実施形態と同様に巻き取り状態の判定を行うことができる。また、図１１で示すように、巻き取り判定回路１６２の判定結果によって、巻き取られている表示画面の領域で、画像表示を停止させる制御をしてもよい。

本実施形態に係る入力機能付き表示装置１００ｃは、タッチの有無を検出する動作では、自己容量方式で動作するセンサ電極１２０ａが静電容量の変化を検出する。本実施形態においても、表示画面が巻き取られた状態で電磁シールドがタッチ面に表れるので、電磁ノイズの影響を受けずに画面タッチの有無を検出することができる。一方、巻き取り状態を検出するときは、センサ電極１２０ａがトランスミッタ電極として動作し、巻き取り検出用電極１６６がレシーバ電極として動作することで、表示画面の巻き取り状態を検出することができる。

［第５実施形態］
図１３は、自己容量方式のタッチセンサ１０４ａが設けられた入力機能付き表示装置１００ｄの構成を示す機能ブロック図である。タッチセンサ１０４ａとして、複数の第１センサ電極１２０ａと、第２センサ電極１２０ｂが配列されている。第２センサ電極１２０ｂは、第１センサ電極１２０ａの中に分散して配置されている。例えば、第１センサ電極１２０ａの列方向の配列（１列の配列）の中に１つの第２センサ電極１２０ｂが配列されている。

第１センサ電極１２０ａ及び第２センサ電極１２０ｂは、それぞれ検出器１５８ａに接続される。さらに、第２センサ電極１２０ｂは、選択スイッチ１７１ａ、１７１ｂにより検出器１５８ａと巻き取り検出器１６８とのいずれか一方に接続先が切り替え可能とされている。選択スイッチ１７１ａ、１７１ｂは、スイッチ制御回路１７０によって、一方の選択スイッチがオンのとき他方の選択スイッチがオフとなるように動作が制御される。第１センサ電極１２０ａと第２センサ電極１２０ｂは、画面タッチの有無を検出するときは、選択スイッチ１７１ａがオン、選択スイッチ１７１ｂがオフとなり、それぞれが検出器１５８ａに接続されて動作する。一方、巻き取り状態を判定するときは、選択スイッチ１７１ａがオフ、選択スイッチ１７１ｂがオンとなり、第２センサ電極１２０ｂが巻き取り検出器１６８に接続される。このとき、第１センサ電極１２０ａの少なくとも一つがトランスミッタ電極として動作し、第２センサ電極１２０ｂがレシーバ電極として動作する。このような動作は、巻き取り判定回路１６２によって、スイッチ制御回路１７０、検出器１５８ａが制御されることにより実現されてもよい。

巻き取り状態検出時には、第２センサ電極１２０ｂに接続された巻き取り検出器１６８の計測値が巻き取り判定回路１６２に出力される。巻き取り判定回路１６２は、第２実施形態と同様に、巻き取り状態の判定を行うことができる。

本実施形態によれば、自己容量を検出する電極の一部を、トランスミッタ電極と、レシーバ電極として動作させることで、新たな電極を追加しなくても、表示画面の巻き取り状態を動的に検出することができる。このようにして、表示画面が巻き取られた状態にある第１センサ電極１２０ａ及び第２センサ電極１２０ｂを判別し、タッチ状態を検出する動作を停止することで、タッチセンサの誤動作を防止し、消費電力の削減を図ることができる。さらに、第３実施形態と同様に、巻き取り判定回路１６２は、巻き取り位置の情報に基づいて、該当する領域の画面表示を停止するようにしてもよい。表示画面が巻き取られた領域においては映像を視認することができないため、この領域の表示動作を停止することで、表示装置の低消費電力化を図ることができる。

［第６実施形態］
図１４は、可撓性を有する入力機能付き表示装置１００ｅにおいて、表示画面を巻き取る回転軸に、巻き取り量を検出する回転センサ１７２を設けた一例を示す。巻き取り量を検出する回転センサ１７２としては、例えば、多回転ボリューム抵抗を用いることができる。タッチセンサ１０４ａの構成は第５の実施形態と同様であり、制御回路１５４において回転センサ１７２の出力が入力されるＡ／Ｄ変換回路１７４が設けられ、Ａ／Ｄ変換回路１７４の出力が巻き取り判定回路１６２に入力される点が相違する。検出器１５８ｂ、メモリモジュール１６０、巻き取り判定回路１６２の構成は第５実施形態と同様である。

回転センサ１７２の出力は、Ａ／Ｄ変換回路１７４を介して巻き取り判定回路１６２に入力される。巻き取り判定回路１６２は、第２実施形態と同様にして巻き取り状態を判別する。巻き取り状態の判定は、予め設定された回転数と抵抗値の対応が記録されたテーブルを参照して、表示画面がどの領域まで巻き取られたかを判定する。また、巻き取り判定回路１６２は、巻き取られた領域に対応する検出器１５８ａの動作を停止する信号を出力する。例えば、巻き取り判定回路１６２は、自己容量検出器１５８のイネーブル信号を制御して、検出器１５８ａの動作を止める制御を行う。

なお、本実施形態は、タッチセンサ１０４ａとして自己容量方式の電極が配置された態様を示すが、第２実施形態で示す相互容量方式のタッチセンサ１０４ｂが適用されてもよい。

このように、本実施形態によれば、回転量を検出するセンサを用いることで、表示画面の巻き取り状態を検出し、タッチセンサ１０４の動作を制御することができる。このようにして、表示画面が巻き取られた状態にあるセンサ電極１２０を判別し、タッチ状態を検出する動作を停止することで、タッチセンサの誤動作を防止し、消費電力の削減を図ることができる。さらに、第３実施形態と同様に、巻き取り判定回路１６２は、巻き取り位置の情報に基づいて、該当する領域の画面表示を停止するようにしてもよい。表示画面が巻き取られた領域においては映像を視認することができないため、この領域の表示動作を停止することで、表示装置の低消費電力化を図ることができる。

１００・・・入力機能付き表示装置、１０２・・・表示パネル、１０４・・・タッチセンサ、１０６・・・電磁シールド、１１０・・・基材、１１２・・・機能回路層、１１４・・・表示素子層、１１６・・・保護層、１１８・・・基材、１２０・・・センサ電極、１２２・・・配線、１２４ａ・・・トランスミッタ電極、１２４ｂ・・・レシーバ電極、１２５・・・ブリッジ配線、１２６・・・保護層、１２８・・・タッチ面、１３０・・・画素部、１３２・・・画素、１３４・・・駆動回路、１３６・・・第１端子部、１３８・・・第２端子部、１４０・・・トランジスタ、１４１・・・半導体層、１４２・・・有機ＥＬ素子、１４３・・・ゲート絶縁層、１４４・・・第１絶縁層、１４５・・・第２絶縁層、１４６・・・第１電極、１４７・・・ゲート電極、１４８・・・有機層、１４９・・・ソース・ドレイン電極、１５０・・・第２電極、１５２・・・絶縁層、１５４・・・制御回路、１５６・・・Ｔｘ駆動回路、１５８・・・検出器、１６０・・・メモリモジュール、１６２・・・巻き取り判定回路、１６４・・・表示制御回路、１６６・・・巻き取り検出用電極、１６８・・・巻き取り検出器、１７０・・・切り替えスイッチ、１７２・・・回転センサ、１７４・・・Ａ／Ｄ変換回路

Claims (12)

1. 表示パネルと、前記表示パネルに重ねて配置されるタッチセンサと、前記表示パネルと重ねて配置され前記表示パネルを介してタッチセンサと対向する電磁シールドと、を備え、
   前記表示パネル、前記タッチセンサ及び前記電磁シールドは可撓性を有し、
   前記表示パネルは、可撓性を有する基材の第１面に配置された機能回路層と、該機能回路層を介して前記第１面に対向する位置に設けられる表示素子層と、を含み、
   前記タッチセンサは、前記表示素子層を介して前記機能回路層に対向する位置に配置された静電容量式の複数のセンサ電極を含み、
   前記機能回路層は、前記電磁シールドに対向して配置された画素回路及び駆動回路を含み、
   前記電磁シールドは所定の電位に保持されており、前記基材を、前記機能回路層及び前記表示素子層を内側に巻き取り又は折り返したとき、巻き取り軸又は折り返し軸からみて前記タッチセンサよりも外側となる位置に配置されている、入力機能付き表示装置。
2. 前記電磁シールドが、前記基材の前記第１面とは反対側の第２面に配置されている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
3. 前記電磁シールドは、前記基材と前記機能回路層との間に配置されている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
4. 前記基材が導電性を有し、前記電磁シールドを兼ねている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
5. 前記表示パネルは複数の画素が配列された画素領域を含み、
   前記表示素子層は、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に設けられた第１電極と、前記第１電極に対向して配置され前記画素領域の略全体に亘って設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた有機エレクトロルミネセンス材料を含む有機層と、を含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
6. 前記機能回路層は、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第１電極と電気的に接続される少なくとも一つのトランジスタを含む、請求項５に記載の入力機能付き表示装置。
7. 前記機能回路層は、前記画素領域の外側の領域に、前記複数の画素のそれぞれに信号を与える駆動回路を含む、請求項６に記載の入力機能付き表示装置。
8. 前記タッチセンサが、自己容量式又は相互容量式である、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
9. 前記複数のセンサ電極が、一方向に延伸するトランスミッタ電極と、前記一方向と交差する方向に延伸するレシーバ電極とを含む、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
10. 前記表示パネル、前記タッチセンサ及び前記電磁シールドが、前記トランスミッタ電極が延伸する方向と略並行な方向に巻き取り可能に配置されている、請求項９に記載の入力機能付き表示装置。
11. 前記表示素子層は、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に設けられた第１電極と、前記第１電極に対向して配置され前記画素領域の略全体に亘って設けられた第２電極と、を含み、
    前記画素回路は、前記第２電極と前記電磁シールドとに挟まれている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
12. 前記電磁シールドと前記機能回路層との間に絶縁層を有し、
    前記電磁シールドは前記絶縁層を介して前記画素回路と対向している、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。

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