JP2008181466A - 表示入力装置及び表示入力システム - Google Patents

Abstract

【課題】「曲げ」により情報を正確に入力可能とした表示入力装置及び表示入力システムを提供することを目的とする。
【解決手段】可撓性を有し画像を表示可能な表示入力装置（１０）であって、 第１の層状体（１００）と、前記第１の層状体に対して略平行に設けられ、前記表示入力装置を曲げた時に前記第１の層状体に対する滑動により相対的に変位可能な部分を有する第２の層状体（２００）と、前記変位を検出可能な滑動検出部（８００）と、を備えたことを特徴とする表示入力装置を提供する。また、この表示入力装置と、前記滑動検出部による検出の結果に基づいて、前記表示入力装置を制御する制御装置（２０）と、を備えたことを特徴とする表示入力システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示入力装置及び表示入力システムに関し、特に、柔軟性を有する表示装置を用いて情報の入力を可能とした表示入力装置及びこれを備えた表示入力システムに関する。

パソコンをはじめとするコンピュータ技術および携帯電話をはじめとする通信技術の進歩により、モバイルコンピューティングが広がりつつある。モバイルコンピューティングで利用される携帯情報機器の表示装置として、各画素にＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのアクティブ素子を配したアクティブ型表示装置がその高画質性能のために多く用いられている。なかでも、ＴＦＴ ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）と呼ばれる液晶表示装置、特に透過型タイプが最も普及している。また、近年では、自発光型タイプの有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置や、反射型タイプの液晶表示装置、電気泳動表示装置なども開発されている。

モバイルコンピューティングで利用される表示装置は、例えば持ち歩きながら利用されることもあるため、より一層の薄型化、軽量化、耐衝撃性向上が求められている。この要求に応えるものとして、従来のガラス基板に代わってプラスチックなどの可撓性を有する基板を用いる表示装置が提案されている。可撓性を有する基板を用いれば、表示装置の薄型化、軽量化、耐衝撃性向上を達成するだけではなく、曲げることができるというフレキシブル化を可能にする。

一方で、モバイルコンピューティングで用いられる携帯情報機器に対しては、薄型化、軽量化、耐衝撃性の向上などとともに、ヒューマン・インターフェイスとしての使い勝手の良さも要求される。これに対して、プラスチックなどの可撓性を有する基板を用いることによる表示装置のフレキシブル化は、ヒューマン・インターフェイスとしての使い勝手の向上にも貢献する。例えば、表示装置を曲げるという動作を、携帯情報機器への入力手段として用いることが可能となる。このようにすると、表示装置は単なる出力装置としてだけではなく入出力装置として位置づけられ、ヒューマンインターフェイスとしての新しい可能性が開ける。「曲げる」という動作を入力手段として用いる場合、曲げを検出する手段が必要となる。この手段として、曲げに伴って発生する圧力や体積変化により抵抗値などの物性が変化することを利用した表示入力装置が開示されている（特許文献１）。
特開２００４−４６７９２号公報

本発明は、「曲げ」により情報を正確に入力可能とした表示入力装置及び表示入力システムを提供する。

本発明の一態様によれば、可撓性を有し画像を表示可能な表示入力装置であって、 第１の層状体と、前記第１の層状体に対して略平行に設けられ、前記表示入力装置を曲げた時に前記第１の層状体に対する滑動により相対的に変位可能な部分を有する第２の層状体と、前記変位を検出可能な滑動検出部と、を備えたことを特徴とする表示入力装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記の表示入力装置と、前記滑動検出部による検出の結果に基づいて、前記表示入力装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする表示入力システムが提供される。

本発明によれば、「曲げ」により情報を正確に入力可能とした表示入力装置及び表示入力システムが提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の表示入力装置の平面構造を表す概念図である。
また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態の表示入力装置１０は、第１の層状体１００と、第２の層状体２００と、を積層した構造を有する。第１の層状体１００及び第２の層状体２００は、いずれも可撓性を有し、表示装置を構成する要素の一部として設けられている。すなわち、第１及び第２の層状体１００、２００の間やその上下に、他の層状体が設けられていてもよい。

例えば、第１の層状体１００と第２の層状体２００は、それぞれ表示装置を構成する透過型セル、反射型セル、自発光型セル、偏光板、バックライト、フロントライト、筐体などのいずかとすることができる。透過型セルの代表例としては、透過型液晶セルを挙げることができる。反射型セルとしては、反射型液晶セルのほかに、電気泳動セルや機械的表示セルなどがある。自発光型セルとしては、有機ＥＬセルや無機ＥＬセルなどを挙げることができる。

一例として、本実施形態の表示入力装置がＴＦＴ ＬＣＤの形態を採用する場合には、反射板と導光板と光学薄板と、下部偏光板と、液晶が封止されたセル部と、上部偏光板と、が設けられている。そして、この場合、例えば、第１の層状体１００はセル部であり、第２の層状体２００はＴＦＴ ＬＣＤの上部偏光板とすることができる。
なお、図１においては縦長の表示入力装置１０を例示したが、これとは逆に横長であ ってもよく、また縦横が同様のサイズであってもよい。これは、図２以降のすべての具体例についても同様である。

図１及び図２に表した具体例の場合、画像を表示する表示部１０Ａが設けられ、第１の層状体１００と第２の層状体２００とは、その一辺の端部に設けられた固定部９００において互いに固定され、それ以外の部分においては滑動により相対的な変位が可能とされている。そして、固定部９００と対向する他端には、滑動検出部８００が設けられている。滑動検出部８００は、第１の層状体１００と第２の層状体２００の相対的な変位を検出する。本実施形態においては、ユーザが表示入力装置１０を曲げることにより、情報の入力が可能とされている。

すなわち、一般に、表示装置は、透過型液晶セルとバックライトのように一般に２つ以上の板状部材から物理的に構成されることが多い。２つの板状部材を有し、それらが積層され、かつ互いに固定された状態にある表示装置の場合、これを曲げる際、外周と内周との長さの差により実現できる曲率半径が限定され、これを無理に曲げようとすると部材が破損するという問題がある。例えば、紙のような０．１ｍｍ以下の薄いものであっても、複数枚重ねて互いの変位を許容することなく曲げる場合、内側の紙に「しわ」が発生する。複数枚重ねた紙を簡単に曲げることができるのは、紙同士が固定されることなく、滑動を行うことができ、その結果、それぞれの紙が各位置での曲率半径の円弧に沿うとともに、互いに変位するからに他ならない。
これに対して、曲げの方向や量を検出するために、積層構造を有する表示装置においていずれか２つの層の間の滑動による変位の方向や変位量を検出する滑動検出部を表示部に付与するという本発明に至った。

図２は、本実施形態の表示入力装置における入力方法を説明するための模式図であり、図２（ｂ）は表示入力装置１０が曲げられていない平坦な状態を表し、図２（ａ）及び図２（ｃ）は、表示入力装置１０が曲げられた状態を表す。
図２（ａ）は、表示入力装置１０を画像表示面（向かって上方）からみて凹状に曲げた状態を表す。第１及び第２の層状体１００、２００は、固定部９００において互いに固定されているので、表示入力装置１０を曲げることにより、第１の層状体１００に対して第２の層状体２００の端部は相対的に矢印Ｘ１の方向に変位する。これは、第１の層状体１００と第２の層状体２００の曲率半径が異なるからである。この時、第２の層状体２００の右端部は、図２（ｂ）に表した状態から矢印Ｘ１の方向にΔＬ１だけ変位する。この変位を滑動検出部８００が検出することにより、情報の入力が可能となる。

同様に、図２（ｃ）は、表示入力装置１０を画像表示面（向かって上方）からみて凸状に曲げた状態を表す。この場合には、第１の層状体１００に対して第２の層状体２００の端部は相対的に矢印Ｘ２の方向にΔＬ２だけ変位する。この変位を滑動検出部８００が検出することにより、情報の入力が可能となる。

すなわち、第１及び第２の層状体１００、２００の相対的な変位の方向と変位の量とを滑動検出部８００で検出することにより、曲げの方向と曲げの量を検出することができる。従って、この情報に基づき、デジタル的にもアナログ的にも情報を入力することができる。

例えば、表示部１０Ａに質問を表示させ、これに対してユーザが「はい」または「いいえ」と入力することができる。この場合、曲げの量すなわち滑動検出部８００において検出する変位の量に閾値を設定しておき、図２（ａ）のように表示入力装置１０を曲げて滑動検出部８００の検出値が閾値を越えたら「はい」、図２（ｃ）のように表示入力装置１０を曲げて滑動検出部８００の検出値が閾値を越えたら「いいえ」と入力させることができる。

または、例えば、表示部１０Ａに表示された情報をスクロールさせたり、拡大・縮小させることもできる。すなわち、ユーザが図２（ａ）に表したように表示入力装置１０を曲げると、その曲げ量に応じて表示部１０Ａの表示内容を例えば上方向にスクロールさせ、あるいは縮小して表示し、ユーザが図２（ｃ）に表したように表示入力装置１０を曲げると、その曲げ量に応じて表示部１０Ａの表示内容を例えば下方向にスクロールさせ、あるいは拡大して表示することもできる。

本実施形態によれば、第１及び第２の層状体１００、２００の間の変位を滑動検出部８００で検出することにより、曲げの量と方向を正確且つ確実に検出することができる。その結果として、可撓性を有する表示装置を曲げることにより直感的で容易な入力操作が可能な表示入力装置を実現できる。

図３は、滑動検出部８００の第１の具体例を表す模式断面図である。なお、図３以降の各図については、既出の図に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本具体例においては、第１の層状体１００に、複数の光検出素子１２２を併設した光検出素子アレイ１２０が設けられている。例えば、第１の層状体１００がＴＦＴ ＬＣＤのアレイ基板（ＴＦＴが設けられた基板）である場合に、光検出素子１２２として、ＴＦＴと同質のポリ（多結晶）シリコンまたはアモルファスシリコンにより形成されたフォトダイオードやフォトトランジスタを設けることができる。

一方、第２の層状体２００には、光反射層２２０が設けられている。ＴＦＴ ＬＣＤの場合には、例えば上部偏光板を第２の層状体２００とすることができる。なお、この場合には、第１の層状体１００と第２の層状体２００との間に、図示しない液晶層や対向基板などが設けられる。そして、図示しないバックライトなどから透過光Ｌ１、Ｌ２が照射されて、表示部１０Ａ（図１参照）に所定の画像が表示される。これら透過光のうち、光反射層２２０に当たらない光Ｌ１は、そのまま第２の層状体２００を透過して外部に放出される。一方、光反射層２２０に当たった光Ｌ２は、反射されて光検出素子１２２により検出される。このようにして、光反射層２２０の位置を検出できる。また、光検出素子１２２への外光の侵入を防ぐために、図示しない遮光部を設けてもよい。このような遮光部は、後述する他の具体例においても同様に設けることができる。

この表示入力装置１０を曲げると、図２に関して前述したように、第１及び第２の層状体１００、２００が矢印Ｘの方向に相対的に変位し、これに伴って、光反射層２２０も矢印Ｘの方向に変位する。この光反射層２２０の変位を、光反射層２２０にあたった光Ｌ２を検出した光検出素子１２２の光検出素子アレイ１２０上の位置の変化で、曲げの方向と量を検出することができる。

後に詳述するように、例えばＴＦＴ ＬＣＤの場合には、画像表示領域の周囲の額縁領域にフォトダイオードやフォトトランジスタなどの光検出素子１２２からなる光検出素子アレイ１２０を形成することができる。または、画像表示領域において、画素の中にフォトダイオードを併設することも可能であり、このようにすれば２次元的な光検出素子アレイが形成される。

図４は、滑動検出部８００の第２の具体例を表す模式断面図である。
本具体例においても、第１の層状体１００には、複数の光検出素子１２２を併設した光検出素子アレイ１２０が設けられている。そして、第１の層状体１００の上に第２の層状体２００が積層されている。本具体例においても、例えば第１の層状体１００をＴＦＴ ＬＣＤのアレイ基板とし、第２の層状体１００を上部偏光板とすることができる。そして、図示しないバックライトなどから透過光Ｌ１、Ｌ２が照射されて、表示部１０Ａ（図１参照）に所定の画像が表示される。

これら透過光のうち、第２の層状体２００に当たらない光Ｌ１は、そのまま外部に放出される。一方、第２の層状体２００に当たった光Ｌ２は、第２の層状体２００を透過して外部に放出され所定の画像を形成するが、その一部は、点線の矢印で表したように第２の層状体２００で反射されて光検出素子１２２により検出される。このようにして、第２の層状体２００の端部の位置を検出できる。
つまり、この表示入力装置１０を曲げると、第２の層状体２００の端部が矢印Ｘの方向に相対的に変位する。この第２の層状体２００の変位を、第２の層状体２００で反射された光を検出した光検出素子１２２の光検出素子アレイ１２０上の位置の変化として検出することにより、曲げの方向と量を検出することができる。なお、本具体例においても、図３に関して前述した光反射層を第２の層状体２００に設けてもよい。

図５は、滑動検出部８００の第３の具体例を表す模式断面図である。
本具体例においても、第１の層状体１００には、複数の光検出素子１２２を併設した光検出素子アレイ１２０が設けられている。そして、第１の層状体１００の上に第２の層状体２００が積層され、その一部に遮光層２３０が設けられている。本具体例においても、例えば第１の層状体１００をＴＦＴ ＬＣＤのアレイ基板とし、第２の層状体２００を上部偏光板とすることができる。そして、本具体例においては、画像表示面の側から光Ｌ１、Ｌ２が照射されて、表示部１０Ａ（図１参照）に所定の画像が表示される。つまり、本具体例は、反射型の表示装置に対応する。この場合、光Ｌ１、Ｌ２は、外光であったり、あるいは第２の層状体２００の上方に設けられたフロントライトから放出された光に対応する。なお、フロントライトを設ける場合には、フロントライトを第２の層状体２００として用いることもできる。その場合には、遮光層２３０を設けなくてもよい。

本具体例においては、光Ｌ１、Ｌ２のうち、遮光層２３０に当たらない光Ｌ１は光検出素子アレイ１２０に到達するが、遮光層２３０に当たった光Ｌ２は、光検出素子アレイ１２０に到達しないので、その位置を検出することができる。そして、表示入力装置１０を曲げると、遮光層２３０が矢印Ｘの方向に相対的に変位する。この遮光層２３０の変位を、遮光層２３０で遮光し、光が到達しない光検出素子１２２の光検出素子アレイ１２０上の位置の変化として検出することにより、曲げの方向と量を検出することができる。

図６は、滑動検出部８００の第４の具体例を表す模式断面図である。
本具体例においては、第１の層状体１００には、低抵抗の配線層１５０と、これに接続された抵抗層１６０と、が設けられている。一方、第２の層状体２００には、低抵抗の配線層２４０と、これに接続され抵抗層１６０に接触した接点２５０と、が設けられている。表示入力装置１０を曲げると、接点２５０が矢印Ｘの方向に相対的に変位するので、配線層１５０から抵抗層１６０と接点２５０を介して配線層２４０に至る経路に含まれる抵抗層１６０の長さが変化する。例えば、図６に表した状態から接点２５０が向かって左側に変位すれば配線層１５０と配線層２４０との間の抵抗は低下し、接点２５０が向かって右側に変位すると配線層１５０と配線層２４０との間の抵抗は上昇する。従って、第１及び第２の層状体１００、２００の相対的な変位を、配線層１５０と２４０との間の抵抗の変化として検出することで、曲げの方向と量を検出することができる。

図７は、滑動検出部８００の第５の具体例を表す模式断面図である。
本具体例においては、第１の層状体１００には、電極層１７０と、これを覆うように設けられた誘電体層１８０と、が設けられている。一方、第２の層状体２００には、電極層２６０が設けられている。電極層１７０、２６０は、誘電体層１８０を介して対向する部分を有し、この対向部から互いに反対方向に延在するように設けられている。

表示入力装置１０を曲げると、第１及び第２の層状体１００、２００が矢印Ｘの方向に相対的に変位するので、電極層１７０、２６０の対向面積が変化する。その結果として、電極層１７０、２６０間のキャパシタンス（容量）が変化する。例えば、図７に表した状態から第２の層状体２００が向かって左側に変位すれば電極層１７０、２６０間のキャパシタンスは低下し、第２の層状体２００が向かって右側に変位すると電極層１７０、２６０間のキャパシタンスは上昇する。従って、第１及び第２の層状体１００、２００の相対的な変位を、電極層１７０、２６０間のキャパシタンスの抵抗の変化として検出することで、曲げの方向と量を検出することができる。

以上、図３〜図７を参照しつつ、滑動検出部８００について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例には限定されない。例えば、図３〜図７においては、滑動検出部８００を第１及び第２の層状体１００、２００の端部に設けた具体例を表したが本発明はこれに限定されず、滑動検出部８００をもっと中央寄りに設けてもよい。

また、これら具体例以外にも、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子とフォトダイオードなどの光検出素子とを組み合わせ、これらのいずれかをアレイ化して第１及び第２の層状体１００、２００の相対的な変位を検出してもよい。あるいは、圧電素子を利用したり、ホールセンサなどにより磁気的に、第１及び第２の層状体１００、２００の相対的な変位を検出することも可能である。

次に、本実施形態の表示入力装置１０を曲げたときに発生する変位の量について定量的に説明する。
図８は、本実施形態の表示入力装置１０における滑動による変位量と曲率半径との関係を説明するための模式図である。
曲率半径が、Ｒに対してΔＲだけ長くなった時に、その円弧は、ＬからΔＬだけ長くなる。これらの間には、

ΔＲ／Ｒ＝ΔＬ／Ｌ ・・・（１）

なる関係がある。

表示入力装置１０を曲げた時に、第１の層状体１００と第２の層状体２００の曲率半径の差がΔＲである場合、第１の層状体１００に対する第２の層状体２００の変位量がΔＬとなる。例えば、表示サイズが１２．１インチで、０．２ｍｍ厚の透過型液晶セルにおいて、表示部の短辺方向が曲げの稜線に対して平行な場合、Ｌ＝２６０ｍｍ、ΔＲ＝０．２ｍｍとなる。すると、曲率半径Ｒ＝１００ｍｍの時には、ΔＬ＝０．５２ｍｍとなり、曲率半径Ｒ＝２０ｍｍの時にはΔＬ＝２．６ｍｍで、曲率半径Ｒ＝１０ｍｍの時にはΔＬ＝５．２ｍｍとなる。透過型液晶セルの精細度を２００ｐｐｉとした場合、表示部の長辺方向にみた画素サイズは１２７μｍで、サブ画素（色画素）サイズは４２μｍである。

つまり、表示入力装置１０を曲げた時のΔＬは、サブ画素サイズの１０倍以上となり、例えば、画素ピッチと同等のピッチでフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイを形成すれば、曲げの量や方向を十分に精密に検出できる。

また、（１）式から、ΔＲが大きいほど、変位量であるΔＬを大きくすることができることが分かる。つまり、第１の層状体１００と第２の層状体２００とを離したほうが変位量を大きくできる。
図９は、変位量を大きくすることができる表示入力装置１０の構造を例示する模式図である。
本具体例においては、第１の層状体１００と、第２の層状体２００と、第３の層状体３００と、がこの順に積層されている。この表示入力装置１０を曲げた場合、第１の層状体１００に対する第２の層状体２００の変位量をΔＬ１とし、第１の層状体１００に対する第３の層状体１００の変位量をΔＬ２とする。（１）式から明らかなように、第２の層状体２００の変位量ΔＬ１よりも第３の層状体３００の変位量ΔＬ２のほうが大きくなる。

従って、３以上の層状体を積層する場合には、できるだけ離れた層状体の間の変位を検出するようにすれば、曲げに対する変位量を相対的に大きくでき、曲げをより敏感に検出することができる。この場合、可撓性が低い表示入力装置１０の場合でも、わずかな曲げをより確実に検出し入力装置として確実に動作させることができる。

以下、本実施形態の表示入力装置１０の平面構成について説明する。
図１０は、本実施形態の表示入力装置１０の平面構成の他の具体例を例示する模式図である。
また、図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
本具体例においては、表示入力装置１０の中央付近に固定部９００がストライプ状に設けられ、この固定部９００において第１及び第２の層状体１００、２００が固定されている。そして、固定部９００の左右の端部の近傍に滑動検出部８００Ａ、８００Ｂが設けられている。

本具体例の表示入力装置１０は、固定部９００の延在方向に対して平行な方向を曲げの稜線とする曲げを加えることができる。そして、左右に滑動検出部８００Ａ、８００Ｂを設けることにより、２種類の情報を同時に入力することが可能となる。すなわち、表示入力装置１０の左側を凸状または凹状に曲げることにより、滑動検出部８００Ａを介してデジタル的またはアナログ的に情報を入力できる。一方、これとは独立に、表示入力装置１０の右側を凸状または凹状に曲げることにより、滑動検出部８００Ｂを介してデジタル的またはアナログ的に情報を入力できる。この時、図１１に表したように、固定部９００の左右で上下反対方向に曲げることも可能である。

例えば、左側を凸状または凹状に曲げることにより、画像表示部１０Ａの内容を上下にスクロールさせ、右側を凸状または凹状に曲げることにより、画像表示部１０Ａの内容を左右にスクロールさせることが可能となる。
また、例えば、画像表示部１０Ａにゲームの内容を表示させ、表示入力装置１０の左右をそれぞれ曲げることにより一対のジョイスティックと同様に機能させて、登場人物を前後左右に自在に動かすことなども可能となる。

図１２は、本具体例を適用したＴＦＴ ＬＣＤのアレイ基板を表す模式平面図である。 すなわち、第１の層状体１００としてアレイ基板が設けられている。アレイ基板１００は、ＴＦＴや補助容量などからなる画素が形成された画像表示領域１００Ａと、その周囲に設けられ駆動回路などが形成された額縁領域１００Ｂと、を有する。そして、例えば、図３〜図５に関して前述した光検出素子アレイ１２０Ａ、１２０Ｂを額縁領域１００Ｂに形成することができる。この時、滑動検出部８００の一部である光検出素子アレイ１２０Ａ、１２０Ｂは、画像表示領域１００ＡのＴＦＴの形成プロセスにおいて同時に形成することも可能である。

図１３は、本実施形態の表示入力装置１０の平面構成の他の具体例を例示する模式図である。
本具体例においては、表示入力装置１０の中央付近に固定部９００がアイランド状に設けられ、この固定部９００において第１及び第２の層状体１００、２００が固定されている。そして、固定部９００の上下左右の４辺に滑動検出部８００Ａ〜８００Ｄが設けられている。

本具体例の表示入力装置１０は、上下左右の４辺をそれぞれ独立に凸状または凹状に曲げることで、４種類の情報を独立して入力することができる。すなわち、図１１に関して前述したように、固定部９００の上下左右で互いに上下反対方向に曲げることも可能である。

図１４は、本実施形態の表示入力装置１０の平面構成の他の具体例を例示する模式図である。
本具体例においても、表示入力装置１０の中央付近に固定部９００がアイランド状に設けられ、この固定部９００において第１及び第２の層状体１００、２００が固定されている。そして、本具体例においては、表示入力装置１０の４隅に滑動検出部８００Ａ〜８００Ｄが設けられている。

本具体例の表示入力装置１０は、４隅をそれぞれ独立に凸状または凹状に曲げることで、４種類の情報を独立して入力することができる。矩形状の表示入力装置１０の隅部のほうが、曲げに対する抵抗力が小さく曲げやすい場合がある。また、ユーザも表示入力装置１０の隅をつまんで曲げるほうが使い勝手が良い場合などもある。なお、この場合も、図１１に関して前述したように、固定部９００の４隅で互いに上下反対方向に曲げることが可能である。また、固定部９００は必ずしもアイランド状である必要はなく、例えば図１５に例示した如く、十字状に設けてもよい。

次に、本実施形態を適用したＴＦＴ ＬＣＤの具体例について説明する。
図１６は、表示入力装置１０の断面を表す模式図である。
また、図１７（ａ）はその右側端部の拡大図であり、図１７（ｂ）はその平面図である。 この表示入力装置１０は、バックライトユニット４００と、透過型の液晶セル（第１の層状体）１００と、上部偏光板２００と、をこの順に積層した構造を有する。バックライトユニット４００は、下部偏光板も含む。

これら積層体は、向かって左側の端部に設けられた固定部９００において互いに固定されている。そして、その背面と周側面及び画像表示面の周縁を取り囲む筐体６００に収容されている。これら全ての要素は可撓性を有し、図１６に例示したように曲げることが可能とされている。

図１７に表したように、液晶セル１００の額縁領域には、ＴＦＴと同質のポリシリコンまたはアモルファスシリコンにより形成されたフォトダイオード１２２のアレイが設けられている。そして、その上方に積層された上部偏光板２００の端部には、光反射層２２０が設けられている。すなわち、本具体例は、図３に関して前述したものに類似する滑動検出部８００を有する。筐体６００の周縁部の内面側には光吸収層６１０が設けられ、バックライトユニット４００から放出された光の反射が防止される。また、表示領域の上下には、光センサ出力回路７１０や信号線ドライバ回路７２０などが適宜設けられている。

本具体例によれば、表示入力装置１０を曲げることにより、上部偏光板２００に設けられた光反射層２２０が液晶セル１００に対して矢印Ｍの方向に相対的に変位する。フォトダイオード１２２で、光反射層２２０からの反射光を検出することにより、その位置を検出することができ、曲げの方向と量を検出することができる。

本具体例に設けられる透過型液晶セルの製造方法について、以下に簡単に説明する。
透過型の液晶セル１００は、２枚の透明プラスチック基板の間にネマチック液晶を封入した構造を有する。一方のプラスチック基板にはＴＦＴアレイが形成されており、もう一方のプラスチック基板には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる電極が形成されている。カラーフィルターは、対向電極が形成された基板の上に形成することもできるが、プラスチック基板どうしの間の合わせずれによる画質劣化を防止するために、ＴＦＴアレイ側に形成するとよい。プラスチック基板間の間隔は５μｍ程度とし、この間隔を一定に維持するためのスペーサーは、カラーフィルターと同様にＴＦＴアレイが形成された基板に設けるとよい。

プラスチック基板としては、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを用い、スペーサー材料としては感光性アクリル樹脂を用いることができる。２枚のプラスチック基板は、ＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤で貼り合せることができる。アレイ基板は、まずガラス基板上にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法でアモルファスシリコンを形成しレーザアニールにより多結晶化させたｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）ＴＦＴおよびフォトダイオードを、プラスチック基板に転写して形成する。その後、それぞれの基板にポリイミド配向膜を形成し、ラビングによる配向処理を施し、ラビング面が直交するように２枚の基板を対向させて空セルを作製する。次に、この空セルにＴＦＴ液晶セル用のネマチック液晶を真空注入し、注入口をＵＶ硬化型の接着剤で封止する。このようにして、可撓性を有する液晶セル１００が完成する。

一方、液晶セル１００の上下に設けられる偏光板は、通常、液晶セルと組み合わせて用いられるヨウ素系のものを用いることができる。これら偏光板の液晶セル１００に接する表面には、貼り付き防止を防止して互いに滑らかに変位することができるように、複数の突起を形成するとよい。この突起は、例えば樹脂製の球状スペーサーで形成し、その高さは約３μｍ程度とすることができる。

また、バックライトユニット４００は、光源として端面出射型のＬＥＤを用い、アクリル樹脂製の０．４ｍｍ厚の導光板の側面から光を導入する。また、光学フィルム群として反射板、拡散板、輝度向上板などを用いることができる。このようにして、可撓性を有するバックライトユニット４００を形成できる。

図１８は、本実施形態を適用したＴＦＴ ＬＣＤのもうひとつの具体例を表す模式図である。
すなわち、本具体例においても、図１７（ａ）に表したものと同様に、上部偏光板２００の端部に光反射層２２０が設けられている。そして、これに対応して、液晶セル１００にフォトダイオード１２２のアレイが形成されている。ただし、本具体例においては、これらフォトダイオード１２２は、アレイ基板の額縁領域ではなく、図１８（ｂ）の挿入図に表したように、画像表示領域において画素の中に併設されている。

すなわち、液晶セル１００のアレイ基板の画像表示領域には、信号線１９２と書き込み線１９４がマトリクス状に配線され、これらにＴＦＴ１９０が接続されている。これらＴＦＴは、書き込み線１９４からの制御信号によりオン・オフし、信号線１９２から供給される表示信号電圧を画素電極１９６に印加する。

そして、本具体例においては、これらＴＦＴが設けられた画素毎に、フォトダイオード１２２が形成されている。これらフォトダイオード１２２は、マトリクス状に配線された読み出し線１２４、１２６を介して検出信号の読み出しが可能とされている。光反射層２２０は、曲げの伴う偏光板２００の滑動により矢印Ｍの方向に変位する。画像表示領域を光反射層２２０の下方まで延在させることにより、フォトダイオード１２２でその変位を検出することができる。

また、このように画素毎にフォトダイオード１２２を形成した場合には、画像表示領域において上方の層状体の相対的な変位を検出することも可能となる。
図１９は、この具体例を表す模式図である。すなわち、図１９（ａ）は画像表示領域の一部拡大図であり、図１９（ｂ）は表示領域及びその上下の平面構造の概念図である。
本具体例においては、液晶セル１００のアレイ基板の画像表示領域において画素毎にフォトダイオード１２２が形成され、２次元的なフォトダイオード・アレイが形成されている。一方、上部偏光板２００の裏面側には、液晶セル１００との間での張り付きを防止し違いに滑らかに変位することができるように、突起２９０が設けられている。図１７に関して前述したように、この突起２９０は、例えば樹脂製の球状スペーサーで形成し、その高さは約３μｍ程度とすることができる。

このような突起２９０は、画像表示面に表示されユーザが観察する画像には殆ど影響を与えないが、液晶セル１００の側への反射光の光路には影響を及ぼす。つまり、突起２９０の部分と、それ以外の上部偏光板２００の平坦面とでは、光の反射や散乱の状態が異なる。その結果として、アレイ基板の画像表示部に２次元的に設けたフォトダイオード１２２によって、突起２９０の配列のパターンを検出することが可能である。一方、表示入力装置１０が曲げられた時には、上部偏光板２００が液晶セル１００に対して矢印Ｍで表したように相対的に変位するので、図２０に表したように、突起２９０のパターン２９２も変位することとなる。従って、フォトダイオード１２２のアレイにより突起２９０のパターン２９２を逐次検出していれば、表示入力装置１０が曲げられた時に生ずる突起２９０のパターン２９２の変位を検出でき、曲げの方向の量を検出することができる。

また、本具体例によれば、曲げの２次元的な分布を検出することも可能である。例えば、図１１に例示したように表示入力装置１０に対して複数の異なる曲げが同時に加えられた場合でも、突起２９０のパターンの２次元的な変化を検出することにより、それぞれの曲げ成分の方向や量を検出することが可能である。
なお、本具体例においては、画素毎にフォトダイオード１２２を形成しているが本発明はこれに限定されず、１画素おき、または複数画素おきに、画素の中にフォトダイオード１２２を形成してもよい。

図２１は、自発光型のセルを用いた表示入力装置１０の具体例を表す模式図である。
すなわち、図２１は、図１７及び図１８に表したものと同様に表示入力装置１０の端部を表す。

本具体例においては、自発光型のセル１００が筐体６００に収容されている。セル１００としては、例えば、有機ＥＬセルを用いることができる。有機ＥＬセル１００は、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを基板として用い、基板上に透明電極、電子注入層、発光層、正孔注入層、透明電極を形成する。また、その端部に、フォトダイオード１２２のアレイを形成する。この上に、対向する０．０５ｍｍ厚のＰＥＴフィルム基板をラミネートして有機ＥＬセル１００が得られる。

一方、筐体６００は、セル１００の背面と周側面及び前面の周縁を覆うように設けられている。また、図１６に例示した如く、図２１（ａ）に表した部分とは反対側の他端において、筐体６００とセル１００とが固定されている。そして、筐体６００の周縁部の内面側には光反射層６２０が設けられ、セル１００から放出された光を反射する。反射された光は、セル１００に設けられたフォトダイオード１２２のアレイにより検出され、筐体６００に対するセル１００の相対的な位置が検出される。
この表示入力装置１０を曲げると、セル１００が筐体６００に対して相対的に変位する。すると、フォトダイオード１２２のアレイによりこの変位が検出され、曲げの方向と量が検出される。

なお、本実施形態においては、筐体６００の側に光検出素子アレイを設けてもよい。例えば、図２１において光反射層６２０が設けられた位置に光検出素子アレイを設けると、筐体６００とセル１００との相対的な変位を検出することができる。

図２２は、本実施形態にかかる表示入力システムを例示するブロック図である。
表示入力装置１０は、画像表示部１０Ａ、滑動検出部８００、滑動検出データ記憶部８１０、演算部８２０、表示部固有データ記憶部８３０、表示制御部８４０などが設けられている。滑動検出部８００で取得されたデータは、演算部８２０で処理されて曲げデータとして出力される。この際に、例えば、滑動検出データ記憶部８１０に格納されている前回取得されたデータや、平坦な状態での滑動検出データ、あるいは表示部の大きさや精細度などの表示部に固有なデータが記憶された表示部固有データ記憶部８３０からのデータも適宜演算部８２０に出力され、参酌される。

演算部８２０において得られた曲げデータの出力先は、例えば、バックライト制御部８５０、表示制御部８４０、曲げデータ出力部８７０などである。曲げデータ出力部８７０から出力された曲げデータは、制御装置２０に送られる。制御装置２０においては、曲げデータがデジタルまたはアナログの入力データに変換され、この入力データに基づいて例えば、ソフトウエアのステップを進めたり、表示内容のスクロールや拡大・縮小などを実行する。

また一方、本実施形態においては、表示入力装置１０に曲げが加えられたことによる表示品質の劣化を補正するようにしてもよい。例えば、液晶セルが曲げられた場合、視野角への要求値が変わることもある。さらにまた、セルギャップが局所的に変化して表示品質が劣化することもある。そこで、演算部８２０から出力される曲げデータをバックライト制御部８５０や表示制御部８４０にも出力し、バックライト４００の駆動条件や、液晶セルの駆動条件を補正することも可能である。

このように、曲げの方向や曲げ量に応じて、比較的単純な処理を行えばよいフィードバックについては、バックライト制御部８５０や表示制御部８４０において補正する。また、例えば、曲げ限界を超えるような曲げ応力が表示入力装置１０に与えられた場合は、その状況をユーザーに警告するために、バックライト制御部８５０へフィードバックしてバックライト４００を点滅あるいは消灯するようにしてもよい。また、表示制御部８４０へのフィードバックとして、表示画面での警告ダイアログ表示や特定パターンの表示や点滅なども可能である。

一方、曲げの方向や曲げ量に応じて、画像表示に複雑な補正が必要な場合、例えば、拡大率あるいは縮小率を表示位置によって変化させる場合や、アプリケーションによって異なる処理が要求される場合などは、曲げデータ出力部８７０を介して制御装置２０へ曲げデータを送出した上で、入出力部２１を介して制御装置２０の中央演算部２２や記憶部２３やグラフィックス演算部２４で処理を行い、通常の表示と同様にグラフィックスデータ出力部２６から表示入力装置１０のグラフィックスデータ入力部８８０へ表示データを送出すればよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。

例えば、本発明において用いる液晶セル、光検出素子、バックライト、偏光板、筐体などの構造、形状、材質、配置関係などについては、前述した具体例には限定されず、当業者が適宜設計変更したものも、本発明の特徴を有する限り本発明の範囲に包含される。すなわち、本発明は各具体例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能であり、これらすべては本発明の範囲に包含される。

本発明の表示入力装置の平面構造を表す概念図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 滑動検出部８００の第１の具体例を表す模式断面図である。 滑動検出部８００の第２の具体例を表す模式断面図である。 滑動検出部８００の第３の具体例を表す模式断面図である。 滑動検出部８００の第４の具体例を表す模式断面図である。 滑動検出部８００の第５の具体例を表す模式断面図である。 本実施形態の表示入力装置１０における滑動による変位量と曲率半径との関係を説明するための模式図である。 変位量を大きくすることができる表示入力装置１０の構造を例示する模式図である。 本実施形態の表示入力装置１０の平面構成を例示する模式図である。 固定部９００の左右で上下反対方向に曲げることを表した模式図である。 本具体例を適用したＴＦＴ ＬＣＤのアレイ基板を表す模式平面図である。 本実施形態の表示入力装置１０の平面構成の他の具体例を例示する模式図である。 本実施形態の表示入力装置１０の平面構成の他の具体例を例示する模式図である。 固定部９００を十字状に設けた具体例を表す模式図である。 表示入力装置１０の断面を表す模式図である。 （ａ）は表示入力装置１０の右側端部の拡大図であり、（ｂ）はその平面図である。 本実施形態を適用したＴＦＴ ＬＣＤのもうひとつの具体例を表す模式図である。 本発明の具体例を表す模式図である。 突起２９０のパターン２９２の変位を表す模式図である。 自発光型のセルを用いた表示入力装置１０の具体例を表す模式図である。 本実施形態にかかる表示入力システムを例示するブロック図である。

符号の説明

１０ 表示入力装置、 １０Ａ 画像表示部、 ２０ 制御装置、 ２２ 中央演算部、 ２４ グラフィックス演算部、 ２６ グラフィックスデータ出力部、１００ 第１の層状体（液晶セル）、１００Ａ 画像表示領域、１００Ｂ 額縁領域、１２０ 光検出素子アレイ、１２２ フォトダイオード（光検出素子）、１２４、１２６ 読み出し線、１５０ 配線層、１６０ 抵抗層、１７０ 電極層、１８０ 誘電体層、１９２ 信号線、１９４ 書き込み線、１９６ 画素電極、２００ 第２の層状体（上部偏光板）、２２０ 光反射層、２３０ 遮光層、２４０ 配線層、２５０ 接点、２６０ 電極層、２９０ 突起、２９２ パターン、３００ 第３の層状体、４００ バックライト（バックライトユニット）、６００ 筐体、６１０ 光吸収層、６２０ 光反射層、８００、８００Ａ〜８００Ｄ 滑動検出部、８１０ 滑動検出データ記憶部、８２０ 演算部、８３０ 表示部固有データ記憶部、８４０ 表示制御部、８５０ バックライト制御部、８７０ データ出力部、８８０ グラフィックスデータ入力部、９００ 固定部

Claims (9)

1. 可撓性を有し画像を表示可能な表示入力装置であって、
   第１の層状体と、
   前記第１の層状体に対して略平行に設けられ、前記表示入力装置を曲げた時に前記第１の層状体に対する滑動により相対的に変位可能な部分を有する第２の層状体と、
   前記変位を検出可能な滑動検出部と、
   を備えたことを特徴とする表示入力装置。
2. 前記第１の層状体と前記第２の層状体とは、互いに固定された部分を有することを特徴とする請求項１記載の表示入力装置。
3. 前記第１の層状体と前記第２の層状体とは、それらの端部において互いに固定されたことを特徴とする請求項１または２に記載の表示入力装置。
4. 前記第１の層状体と前記第２の層状体とは、中央において互いに固定され、
   前記滑動検出部は、前記固定された部分の両側にそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の表示入力装置。
5. 前記滑動検出部は、光検出素子を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示入力装置。
6. 前記第１の層状体は、複数のスイッチング素子が設けられた画像表示部と、前記画像表示部の周囲に設けられ前記スイッチング素子を制御する制御部が設けられた額縁部と、を有し、
   前記光検出素子は、前記額縁部に設けられたことを特徴とする請求項５記載の表示入力装置。
7. 前記第１の層状体は、複数のスイッチング素子が設けられた画像表示部と、前記画像表示部の周囲に設けられ前記スイッチング素子を制御する制御部が設けられた額縁部と、を有し、
   前記光検出素子は、前記画像表示部において前記複数のスイッチング素子と併設されたことを特徴とする請求項５記載の表示入力装置。
8. 前記第２の層状体の前記第１の層状体に対向する主面には、複数の突起が設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の表示入力装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示入力装置と、
   前記滑動検出部による検出の結果に基づいて、前記表示入力装置を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする表示入力システム。

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