CN102150366A - 具有电容式接近感测装置的oled设备 - Google Patents

Abstract

一种OLED设备，包括：OLED装置、用于感测电容变化的电容式接近感测装置、机械元件以及提供信号的装置，其中该OLED装置和该机械元件在由用户操作时可彼此相对运动且可以占据第一位置或第二位置，其中当OLED装置和机械元件通过操作员而在第一位置与第二位置之间运动时，该电容适合于在第一电容和第二电容之间改变，其中该信号取决于电容。

Description

具有电容式接近感测装置的OLED设备

技术领域

本发明涉及有机发光二极管，特别涉及有机发光二极管和电容式接近传感器的集成。

背景技术

有机发光二极管（OLED）设备包括两个电极和一有机发光层。该有机层布置在两个电极之间。一个电极为阳极且另一电极为阴极。有机层被结构化，使得当阳极相对于阴极具有正得足够多的电压偏置时，空穴从阳极注入且电子从阴极注入。必需的电压偏置取决于有机层所使用的材料。空穴和电子在有机层内复合以在包括该有机层的分子中诱导形成激发态。在受激发分子弛豫到它们的基态的过程中发射光。阳极典型地是由例如透明导电氧化物（TCO）的高功函数材料制成，且阴极典型地是由例如铝或银的高反射材料制成。然而，存在许多种不同的电极设计，所述设计允许光从阴极出射、从阳极出射、或者通过阴极和阳极二者出射。有机层可包括单个有机膜，或者有机层可包括多个有机膜的堆叠。OLED设备是有用的，因为指示器和显示器可以由OLED设备的图案化阵列构造而成。

电容性开关设备通过感测电容变化来工作。触摸传感器是通过感测电极相对于地的电容变化来工作的电容性开关设备。这些类型的传感器典型地感测由操作员的手指接近造成的电容变化。电容性开关设备也可以通过感测两个导电物体之间的电容或电容变化来起作用。

美国专利7,242,393B2公开了一种组合OLED电容性触摸传感器且分别公开了提供触觉反馈的配置和结构的使用。美国专利申请公开US2005/0088417A1公开了使用电容性传感器的触觉触摸感测系统。

发明内容

本发明提供一种具有电容式接近感测装置的有机发光二极管。本发明的实施例在从属权利要求中给出。

可以通过使用电容式接近传感器来感测两个导体彼此接近。当两个导电物体更加靠近时，它们之间的电容增大。电容式接近传感器在这里被理解为是这样的传感器，其或者通过测量或者通过探测两个导体之间的电容变化来起作用。

当前的OLED设备未集成触觉反馈。在许多应用中，触觉反馈以及控制照射是期望的。本发明的实施例提供了使用OLED设备作为电容性开关的一部分与机械元件组合以提供触觉反馈。例如，可以使用置于OLED顶部的柔性圆顶箔。通过按压圆顶箔，该圆顶箔急速返回到OLED玻璃表面上。这种效应为用户提供触觉反馈。同时，OLED表面与地之间的有效电容改变。使用电容传感器可以容易地探测该电容变化。传感器可具有输出，该输出基于该电容产生信号。该信号可以集成到其它电子设备或者可以用作控制系统的输入。该圆顶箔和OLED组合可以容易地适合于不同应用领域，其中以不同方式图案化的箔可以用于显示不同的受照射符号。这种布置可以反转，即柔性和触觉的、提供机械支撑的结构可以置于OLED之下。OLED可以由围绕OLED的弹性体框架支撑。弹性体框架提供支撑且允许竖直运动。

本发明的实施例提供了OLED装置、电容式接近感测装置、机械元件以及用于提供信号的装置。OLED装置为操作员提供视觉指示器。电容式接近感测装置实现了一种探测何时设备被操作的装置。机械元件可相对于OLED装置运动。组合的OLED装置和机械元件可以彼此相对运动且可以由用户操作。提供信号的装置为本发明实施例提供了将被包含在控制系统中或者将被嵌入在电子电路的一部分中的能力。机械元件和OLED装置的组合是非常有利的，因为其提供了触觉反馈且其利用电容性触摸屏技术还提供多种不同类型的开关机制。可能的实施例为：按钮类型开关、拨动开关和滑块。

在另一实施例中，OLED装置适合于提供触觉反馈给用户。这具有的优点在于，用户获得开关何时被激励的指示。添加触觉反馈则还提供了实现一种控制器的可能性，该控制器感测用户用多大的力按压。

在另一实施例中，机械元件适合于提供触觉反馈。电容性开关触摸面板通常不为用户提供反馈，提供这样的机械元件-该机械元件提供反馈-使得用户更容易确定他们何时按压开关以及用多大的力激励开关。结合了机械元件还实现了多种激励该开关的装置，按钮、开关、滑块为如何实施这一点的实例。

在另一实施例中，该信号以若干种不同方式被修改。该信号可指示第一和第二位置之间的转变。这具有的优点在于，开关可以用作按钮从而在两种不同状态之间切换。OLED功能也可以被切换。该信号也可以适合于指示机械元件是否处于第一或第二位置。这具有的优点在于，开关可以用于控制在两种状态之间转变的事物。该信号也可以适合于指示开关是否处于第一位置、第二位置或者其是否处于中间位置。这具有的优点在于，开关不仅可以用于控制开或关功能或者处于两个特定位置之一，而且该开关是可变的。该开关可以例如在视频游戏系统上使用（其中该控制器取决于使用多大的力按压而发生改变），或者可以在MP3播放器上使用。例如，本发明的实施例可以结合在MP3播放器中，其中快进功能的速度是由人们使用多大的力按该按钮来控制的。

在另一实施例中，电容形成于OLED设备和地之间。这具有的优点在于，机械元件可以提供反馈给用户。在一般触摸面板中，用户没有触觉反馈。通过更用力按压或者将机械元件推动某一距离，使得用户足够靠近且电容变化以及接着开关被激励，机械元件控制或者实际上约束对触摸面板的操作。

在另一实施例中，OLED装置包括第一电极层或有机发射层与第二电极层。有机发光层位于第一电极层与第二电极层之间。此外在此实施例中，机械元件包括导电元件。该导电元件毗邻第一电极层或者毗邻第二电极层设置。接着电容形成于导电元件和该导电元件所邻接的电极层之间。当OLED装置和机械装置由用户操作时，导电元件和电极之间的电容改变，其被电容传感器探测并且用于控制开关功能。这是一种极为有利的布置，因为地不再形成用于触摸面板的电流路径的一部分。这与传统开关相比也是有利的，因为大多数开关是机械的且电容性元件将不磨损。

在另一实施例中，OLED设备通过弹性元件连接到机械元件。弹性元件使得机械元件和OLED装置之间能够相对运动。弹性元件的功能是，在由用户操作OLED装置之前，将OLED设备与机械元件返回到原始位置。这具有的优点为允许构造按钮类型开关。弹性元件还使得电容测量之间的电容能够作为用于操作OLED装置和机械元件的力的大小的函数而变化。

在另一实施例中，弹性元件包括机械元件。弹性元件可以是机械元件或者弹性元件可以部分地包括机械元件。这具有的优点在于，圆顶类型开关可以用于实施本发明的实施例。可以根据本发明的实施例构造点击开关（clicker switch）。点击开关是这样的开关，其在两个状态之间物理地切换。当点击开关在其两个状态之间切换时，点击开关典型地发出咔嗒声并提供触觉反馈。

在另一实施例中，弹性元件位于OLED设备和机械元件之间。这具有的优点在于，可以设计出这样的机械元件，该机械元件允许用户感觉到开关何时被激励，或者在取决于被按压程度而给出可变信号的开关设备的情形中，允许用户感觉到开关被激励的程度。

本发明的另一实施例还包括安装结构与OLED设备。安装结构包括前表面与安装凹槽。机械元件包括安装在安装凹槽内的导电元件。OLED装置附连到弹性元件，且弹性元件直接附连到安装结构。OLED装置的电极毗邻导电元件。OLED装置大致上嵌入在弹性元件内。这具有的优点为提供了具有大的动态范围和运动的开关。其还具有的优点为，适合于透射光的弹性元件可以利用来自OLED装置的边缘光。OLED从边缘发射光，该光可以被透射穿过弹性元件且接着被引导为使得用户可以在面板上看到光。

在另一实施例中，弹性元件适合于透射光。这具有的优点在于，弹性元件可以被来自OLED设备的边缘光点亮，特别是在围绕OLED装置的情形下或者当OLED装置嵌入在OLED设备中时。

在本发明的另一实施例中，机械元件适合于透射光。这具有的优点在于，可以构造被背光点亮的开关。OLED将光透射通过机械元件，该光对于用户将是可见的。

在本发明的另一实施例中，OLED设备也可以被图案化。这具有的优点在于装饰性图案可以被应用，且这还具有的优点在于标签可以应用到本发明实施例的开关和按钮。

附图说明

仅仅通过实例的方式并且参考附图，将在下文中描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1为示出本发明的实施例的功能示意图，其中电容性开关通过测量OLED设备与导电元件之间的电容而起作用，

图2为示出本发明的实施例的功能示意图，其中地与OLED装置之间的电容被感测，

图3示出本发明的实施例的图示，其中OLED装置由弹性元件支撑，

图4示出本发明的实施例的图示，其中OLED装置由圆顶开关支撑，

图5示出本发明的实施例的图示，其中OLED装置嵌入在弹性元件中，

图6示出本发明的实施例的图示，其中可变形圆顶箔提供触觉反馈。

具体实施方式

在这些图中用相似数字标记的元件或者是相同的元件，或者执行同一功能。如果功能相同，在前讨论的元件则不一定在后面的图中予以讨论。

图1为示出OLED设备100的实施例的功能示意图，OLED设备100通过测量OLED装置102与导电元件116之间的电容而起作用。OLED装置包括阳极104、阴极106、有机发射层108以及衬底114。通过提供电压源110，OLED装置被激励。当该OLED装置被激励时，光112从有机层108发射。阴极106在此实施例中连接到DC电源110的负端，阳极104连接到ADC电源110的正端。电容性传感器118连接到导电元件116且在此实施例中连接到阴极106。

操作员的手指122操作OLED装置102。当操作员的手指122压在OLED装置102上，导电元件116与阴极106之间的距离164改变。距离164改变且导电元件116与阴极106之间形成的电容改变。这种电容改变被电容性传感器118探测。电容性传感器接着在电容性传感器输出120处被集成到控制系统或者其它电子设备中。取决于本发明的实施例，电容性传感器输出120可以采取多种形式，其可以是数字信号，其可以是模拟信号或者其可以是电子电路的简单输出。

在可替换实施例中，可以操作导电元件而不是OLED装置102。在另一可替换实施例中，电容也可以形成于导电元件116与阳极104之间。阳极典型地由铟锡氧化物（ITO）构成，该铟锡氧化物是一种光学透明的氧化物。这允许光通过阳极层出射。然而，在OLED设备中，电极之一或二者可以是光学透明的。可以使用电极之一或二者与该导电元件之间的电容。

图2示出OLED设备200的实施例的功能示意图，其中地与OLED装置之间的电容被感测。在该图中，OLED装置102同样包括阳极104、阴极106和有机发射层108。同样，阴极106连接到DC电压110的负输入，阳极连接到DC电压110的正输入。在此实施例中，电容形成于用户128的手指122与OLED装置102的阳极104之间。当手指122与阳极104之间的距离130改变时，阳极104与手指122之间的电容134改变。于是存在通过操作员的身体到达地140的导电路径136。该电容用电容138表示。该实施例通过测量漏电流来工作，漏电流表示为132。当手指122与阳极104之间的距离130改变时，该漏电流改变且能够被电容性传感器118探测。典型地，AC信号将置于具有传感器118的表面上且漏电流132被测量。该电容性传感器可以或者直接连接到地140，或者在大多数情况下该设备以任何方式电容性耦合到地。这由电容142表示。当电容变化时，这利用电容性传感器输出120来指示。同样，电容性传感器输出120可以是数字信号、模拟信号，或者其可以正好直接集成到电子电路中。在此实施例中，机械元件126约束操作员的手指122的运动。触觉反馈由机械元件126提供。该实施例示出变形的表面，但是机械元件也可以是滑块或其它元件。电容性传感器118还可以使用其它装置来实施。

图3示出OLED设备300的实施例的图示，其中OLED装置102由弹性元件支撑。在该图中，衬底114接触阳极104。有机发射层108位于阳极的另一表面上，阴极106位于有机发射层的另一侧上。两个电极连接到电压源系统，即OLED电源引线146。OLED装置102被包在密封件内。OLED装置对湿气敏感以及密封件将该OLED装置密封并延长其寿命。OLED框架144置于衬底114的侧面上。整个OLED装置102安装在弹性元件150上。弹性元件安装在OLED装置与导电元件116之间。电容124形成于导电元件116与OLED装置的阴极106之间。弹性元件提供了一种操作和改变阳极104与导电元件116之间距离的装置。导电元件116在此实施例中安装在印刷电路板152上，且印刷电路板152接着安装在安装结构154上。或者该安装结构可以是壳体且开关可以安装在壳内，或者该安装结构可以是控制面板的一部分且开关可以集成在控制面板内。在此实施例中，通过用户按压在衬底114上来操作该开关，当衬底被压下时，阴极106和导电元件116之间的距离改变。这改变了电容124。这些电容接着可以由电容传感器用于生成电容性传感器输出，以用于控制控制系统或者用于控制电子电路或提供模拟信号。

在图3中，OLED置于例如泡沫的可变形支撑上。一个OLED电极与印刷电路板上的电极之间的电容变化被探测。

图4示出OLED设备400的实施例的图示，其中OLED装置被支撑在圆顶开关上。这与图3所示实施例非常相似，除了替代弹性元件，该弹性元件包括导电元件116。当圆顶开关被压下时，圆顶开关和阴极108之间的电容变化。该电容变化接着由电容性传感器用于生成电容性传感器输出120。按照与图3所示实施例相同的方式使用该输出。图4与图3相似，除了泡沫被圆顶箔替代，该圆顶箔允许构造点击开关。

图5示出OLED设备500的实施例的图示，其中OLED装置嵌入在弹性元件中。该实施例还包括安装结构154与安装凹槽160。导电元件116安装在印刷电路板152上，该印刷电路板安装在安装凹槽160中。OLED装置102接着通过弹性元件150直接安装到安装凹槽160。在此实施例中，OLED装置102被示为与安装结构154的前表面158齐平。在此实施例中，安装结构可以是面板或者它可以是用于开关的外壳。弹性元件可以由多种材料制成。在此实施例中，弹性元件被示为由适合于透射光的材料制成。这种情况下，OLED设备的边缘光行进穿过OLED装置并进入弹性元件150。接着，边缘光156被透射穿过弹性装置150并被引导远离前表面158。这是有利的，因为边缘光没有被浪费，并且还取决于弹性元件150所使用的材料，例如使用散射光或甚至颜色的半透明材料，可以实现多种效应。可以使用多种材料以获得OLED设备周围的不同颜色边缘光效应。

在图5所示的OLED设备500的实施例中，硅树脂可以用作弹性元件。OLED可以嵌入在硅树脂中以将OLED固定就位并使得OLED装置能够竖直运动。硅树脂的光学透明性允许其将OLED的边缘光透射到OLED设备的前表面。此外，弹性元件可以通过使用有色硅树脂来改变其颜色。

图6示出OLED设备600的实施例，其中柔性圆顶箔提供触觉反馈。在此实施例中，OLED装置102和OLED框架144安装在印刷电路板152上。印刷电路板152安装在安装结构154上。柔性圆顶箔162接着置于OLED装置102的衬底114的前方。圆顶箔的目的是提供触觉反馈给操作员。在此实施例中，操作员用手指122压下柔性圆顶箔。为了提供开关装置，阳极104与操作员的手指122之间的电容被探测。该实施例与图2给出的实施例相同。这是一种非常可取的开关配置，因为OLED设备本身不运动。柔性圆顶开关箔置于OLED设备顶部上。圆顶开关箔用作双稳态机械设备。一旦预定的力应用到圆顶，箔立即变平并向用户给出成功按钮按压的信号。指尖和OLED电极之一之间距离的这种突然变化可以用电子方法通过电容性测量被探测。圆顶箔本身可以完全透明或者部分透明，符号印刷在该圆顶箔上。

参考数字列表：

100    感测OLED设备与导电元件之间电容的OLED设备

102    OLED装置

104    阳极

106    阴极

108    有机发射层

110    电源

112    发射的光

114    衬底

116    导电元件

118    电容性传感器

120    电容性传感器输出

122    手指

124    OLED电极与导电元件之间的电容

126    机械元件

128    操作员

130    阳极与手指之间的距离

132    漏电流

134    阳极与手指之间的电容

136    通过操作员的身体的导电

138    操作员与地之间的电容

140    地

142    电容性传感器与地之间的电容

144    OLED框架

146    OLED电源引线

148    密封件

150    弹性元件

152    印刷电路板

154    安装结构

156    边缘光

158    前表面

160    安装凹槽

162    圆顶箔

164    阴极与导电元件之间的距离

200    感测地漏电流的OLED设备

300    由弹性元件支撑的OLED设备

400    由圆顶开关支撑的OLED设备

500    嵌入在弹性元件中的OLED设备

600      具有可变形圆顶箔的OLED设备。

Claims (14)

1. 一种OLED设备（100，200，300，400，500，600），包括：OLED装置（102）、用于感测电容变化的电容式接近感测装置（118）、机械元件（126）和提供信号的装置（120），其中该OLED装置（102）和该机械元件（126）在由用户操作时可彼此相对运动且可以占据第一位置或第二位置，其中当该OLED装置（102）和机械元件（126）通过操作员而在第一位置和第二位置之间运动时，该电容适合于在第一电容和第二电容之间改变，其中该信号取决于该电容。

2. 权利要求1的OLED设备（100，300，400，500），其中该OLED装置适合于提供触觉反馈。

3. 权利要求1的OLED设备（200，600），其中该机械元件（126）适合于提供触觉反馈。

4. 权利要求3的OLED设备（200，600），其中该机械元件（126）为下述中的一种：按钮、开关或圆顶箔结构（126，162）。

5. 前述权利要求中任意一项的OLED设备（100，200，300，400，500，600），其中该信号适合于下述中的一种：指示在该第一位置和第二位置之间的转变，指示该OLED装置（102）和该机械元件是否处于该第一位置或者处于该第二位置，以及指示该OLED装置（102）和该机械元件（126）是否处于该第一位置、该第二位置，或者处于中间位置，其中该中间位置为当该OLED装置（102）和机械元件（126）在该第一位置和第二位置之间运动时被占据的该第一位置和第二位置中间的位置。

6. 前述权利要求中任意一项的OLED设备（200，600），其中该电容（134，138）形成于该OLED装置（102）与地（140）之间。

7. 权利要求1至5中任意一项的OLED设备（100，300，400，500），其中该OLED装置（102）包括第一电极层、有机发光层与第二电极层，其中该有机发光层位于该第一电极层和该第二电极层之间，其中该机械元件（126）包括导电元件（116），其中该导电元件（116）毗邻该第一电极层或该第二电极层之一，其中电容形成于所述第一电极层和第二电极层之一与该导电元件之间。

8. 前述权利要求中任意一项的OLED设备（100，300，400，500），其中该OLED装置（102）通过弹性元件（150）连接到该机械元件（126），以使得该机械元件（126）与该OLED装置（102）之间能够相对运动。

9. 权利要求8的OLED设备（400），其中该弹性元件（150）包括该机械元件（126）。

10. 权利要求8的OLED设备（300，500），其中该弹性元件（150）位于该OLED装置（102）和该机械元件（126）之间。

11. 权利要求8的OLED设备（500），还包括安装结构（154），其中OLED设备（500）安装到该安装结构（154），其中该安装结构（154）包括前表面（158）和安装凹槽（160），其中该导电元件（116）安装在该安装凹槽（160）内，其中该OLED装置（102）附连到该弹性元件（150），其中该弹性元件（150）附连到该安装结构（154），其中该OLED装置（102）为下述中的一种情形：安装为与该前表面齐平或者安装为突出超过该前表面。

12. 权利要求8至11中任意一项的OLED设备（100，300，400，500），其中该弹性元件（126）适合于透射光。

13. 前述权利要求中任意一项的OLED设备（100，200，300，400，500，600），其中该机械元件（126）适合于透射光。

14. 前述权利要求中任意一项的OLED设备（100，200，300，400，500，600），其中该OLED设备被图案化。

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