JP2016099921A - 有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、薄膜化を達成しつつ、タッチ検出性に優れた有機ELモジュールを提供することである。【解決手段】本発明の有機ELモジュール(1)は、有機ELパネル(2)と、有機ELパネル(2)を駆動する発光素子駆動回路ユニット(9)と、静電容量方式のタッチ検出回路ユニット(10)とを有し、有機ELパネル(2)が、基板(3)上に、アノード(4)、少なくとも発光層を含む有機機能層(5)、カソード(6)、絶縁層(7)及びタッチ検出電極(8)が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニット(10)とタッチ検出電極(8)とが電気的に接続されていることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置に関する。より詳しくは、薄膜化を達成しつつ、タッチ検出性に優れた有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置に関する。
2008年頃から、世界的にスマートデバイス(スマートフォン、タブレット等)の生産量が飛躍的に伸びている。これらのスマートデバイスには、その操作性の観点から、フラットな面を有するキーが使われている。例えば、スマートデバイスの下部に設けられている共通機能キーボタンであるアイコン部がそれに相当する。この共通機能キーボタンには、例えば、「ホーム」(四角形などのマークで表示)、「戻る」(矢印マークなどで表示)、「検索」(虫眼鏡マークなどで表示)等を示すマークがある。
このような共通機能キーボタンは、視認性向上の観点から、表示するマークのパターン形状に応じて、LED(Light Emitting Diode:LED)等が使用される。例えば、特許文献1には、あらかじめLED導光板などの平面発光デバイスをスマートデバイスの内部に設置して利用する方法が開示されている。
また、LED光源を用いた静電容量式情報入力ユニットとして、センサー電極の感度を高めることにより、センサー回路による静電容量の変化の検出を確実にし、使用者の入力操作を安定して処理するため、センサー電極が形成されたフレキシブルプリント回路(以下、FPCと略記する。)と表面パネルとの間に、アイコン等の部位を回避するように、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤層を設け、静電容量を検出する検出電極の精度を向上させる方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
アイコン部の表示方法として、上記LED光源を用いる方法に対し、近年、より低消費電力化、発光輝度の均一性向上を目的として、面発光型の有機エレクトロルミネッセンス(electroluminescence:EL)デバイスを利用しようという動きもある。これらの有機ELデバイスは、アイコン部を構成しているカバーガラス側へマーク等をあらかじめ印刷しておき、その該当部分裏側に配置されることで表示機能を発現する。
一方、スマートデバイスの利用に際してはタッチ機能が必須であり、ディスプレイ部及び共通機能キーボタン部に至るまで、タッチ検出のための静電容量方式のタッチ検出型デバイスをカバーガラスの裏面側へ配置するのが通例となっている。
このタッチ検出デバイスとしては、フィルム/フィルム型のタッチセンサーを、カバーガラスと同等のサイズまで拡大させてラミネートしたものが使われることが多い。厚さに制約がないような機種の場合には、ガラス/ガラスタイプのものが用いられることもある。
このようなタッチセンサーが利用されるため、これまでは共通機能キーボタンの部分には、タッチ機能を持たない発光デバイスが使用されていた。しかしながら、近年、いわゆる「インセル」型、あるいは「オンセル」型のディスプレイが登場したことにより、共通機能キーボタン用の発光デバイスに、独自にタッチ検出機能を設けることが強く求められている。
特に、面発光型の有機ELデバイスの場合、有機EL素子を構成しているアノード(陽極)、カソード(陰極)、あるいは素子保護のために利用されるメタルホイル層が上記の静電容量方式の静電容量の変化の検出に悪影響を与えるため、有機ELデバイスに静電タッチ機能を付与する場合は、図25に示すように、有機ELパネル102とともに、その発光面側に、基板3上に静電容量方式の検出回路と配線部を設けた電気接続ユニット、例えば、FPCにより構成されるタッチ検出用のタッチ検出電極108のアセンブリが必要であり、その構成には大きな制約があった。また、このような場合、デバイスの厚膜化、製造工程における工数増加、タッチ検出用デバイスの追加調達による経済的負荷等の問題を抱えている。
そこで、有機ELパネルのアノード又はカソードを検出電極とすることが考えられる。このとき、タッチする検出対象物、例えば、指と検出電極間の静電容量をCF、アノードとカソード間の静電容量をCelとすると、指触がない状態の静電容量は「Cel」であり、タッチ時(指触時)の静電容量は「CF+Cel」となるが、通常、CF<Celであるため、タッチ検出が困難であった。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、薄膜化を達成しつつ、タッチ検出性に優れた有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、有機エレクトロルミネッセンスパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニットとタッチ検出電極とが電気的に接続されていることにより、薄膜化を達成しつつ、タッチ検出性に優れた有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置を提供できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.有機エレクトロルミネッセンスパネルと、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルを駆動する発光素子駆動回路ユニットと、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットとを有する有機エレクトロルミネッセンスモジュールであって、
前記有機エレクトロルミネッセンスパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、
前記タッチ検出回路ユニットと前記タッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
前記有機エレクトロルミネッセンスパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、
前記タッチ検出回路ユニットと前記タッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
2.前記アノード、前記有機機能層及び前記カソードが、封止部材により封止されていることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
3.前記タッチ検出電極が、金属又は導電性を有する薄膜で構成されていることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
4.前記タッチ検出回路ユニットと前記発光素子駆動回路ユニットとが、一つの共通のグランドに接続されていることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
5.前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルの発光期間と、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、前記タッチセンシング期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの静電容量が検出されないように、前記アノード又は前記カソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
6.前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルの発光期間と、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、前記タッチセンシング期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの静電容量が検出されないように、前記アノード又は前記カソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であり、かつ、前記アノード及び前記カソードが短絡した状態にあることを特徴とする第1項から第4項までのいずれ一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
7.前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルが連続的に発光し、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間が周期的に出現する駆動方式であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
8.前記発光期間の最後に、逆印加電圧期間を有することを特徴とする第5項又は第6項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
9.前記発光素子駆動回路ユニット及び前記タッチ検出回路ユニットのグランドを結ぶ配線間にコンデンサーを具備したことを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
10.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュールを具備したことを特徴とするスマートデバイス。
11.第1項から第9項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュールを具備したことを特徴とする照明装置。
本発明の上記手段により、薄膜化を達成しつつ、タッチ検出性に優れた有機エレクトロルミネッセンスモジュール、並びにこれを備えたスマートデバイス及び照明装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構・作用機構については明確になっていないが、以下のように推察している。
従来、スマートメディアに具備されているアイコン表示部に適用する有機ELモジュールは、図25に示されるように、基板3上に、対向する位置に配置されている一対の電極ユニット(アノード4及びカソード6)、該一対の電極ユニットに挟持される有機機能層5を有する有機ELパネル102と、タッチ検出用のタッチ検出電極108(例えば、フレキシブルプリント回路(FPC))及びタッチ検出電極の周辺部を封止する封止用接着剤からなる絶縁層7とを有するタッチ検出部13とから構成され、その上面部に、カバーガラス11が設けられている。従来の有機ELモジュール100は、それぞれ発光機能とタッチ検出機能とが分離したアセンブリにより構成されているため、厚膜化し、スモールフォーマット化に対しては障害となっていた。
上記問題に対し、本発明の有機ELモジュールでは、有機ELパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニットとタッチ検出電極とが電気的に接続されている構成を特徴とする。
通常、有機ELパネル又は有機EL素子の構成において、アノード(陽極)又はカソード(陰極)をタッチ検出電極(以下、単に「検出電極」ともいう。)としようとした場合、タッチする指等の検出対象物とタッチ検出電極間との静電容量をCFとし、アノードとカソード間の静電容量をCelとすると、タッチ時(指触時)の静電容量は「CF+Cel」となり、指触がない状態では「Cel」となるが、通常の場合は、CF<Celであるため、タッチ検出が困難であった。
本発明の有機ELモジュールでは、発光素子駆動回路ユニットと、タッチ検出回路ユニットを独立して設け、タッチ検出を可能にすることができ、その結果、スモールフォーマット化及び薄膜化を達成し、工程の簡素化が達成することができる。
本発明の有機ELモジュールは、有機ELパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニットとタッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項11までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、より封止能を向上させる観点から、アノード、有機機能層及びカソードが封止部材により封止されていることが好ましい。
また、デバイスの薄型化の観点から、タッチ検出電極が金属又は導電性を有する薄膜で構成されていることが好ましく、また、透過率向上の観点から、タッチ検出電極が導電性を有する薄膜で構成されていることが好ましい。
また、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、タッチ検出回路ユニットと、発光素子駆動回路ユニットとが、一つの共通のグランドに接続されている構成であることが、より簡素化及び効率化された制御回路を設計することができる観点から好ましい態様である。
また、発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機ELパネルの発光期間と、タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、タッチセンシング期間では、有機ELパネルの静電容量が検出されないように、アノード又はカソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であることが、発光期間とセンシング期間をより明確に分離できる観点から好ましい。
また、発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機ELパネルの発光期間と、タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、タッチセンシング期間では、有機ELパネルの静電容量が検出されないように、アノード又はカソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であり、かつ、アノード及びカソードが短絡した状態にあることが、発光期間とセンシング期間をより明確に分離できる観点から好ましい。
また、発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機ELパネルが連続的に発光し、タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間が周期的に出現する駆動方式であることが、回路を簡素化でき、効率的なセンシング機能を発現させることができる観点から好ましい。
また、発光期間の最後に、逆印加電圧期間を有することにより、発光期間とセンシング期間をより明確に分離できる観点から好ましい。
また、発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットのグランドを結ぶ配線間にコンデンサーを具備した構成とすることが、発光素子を連続発光させながら、タッチ検出回路部により制御されるタッチセンシング期間を不連続に出現させることができる点で好ましい。
また、本発明の有機ELモジュールは、スマートデバイス及び照明装置に好適に具備される。
本発明において、有機EL素子とは、一対の対向電極及び有機機能層により構成されているものをいい、有機ELパネルとは、有機EL素子に対し、少なくとも絶縁層及びタッチ検出電極により封止した構成をいい、有機ELモジュールとは、有機ELパネルに、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットと発光素子駆動回路ユニットとが電気接続部材により接続され、発光機能とタッチ検出機能を併せ持つ構成をいう。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。
≪有機ELモジュール≫
本発明の有機ELモジュールは、有機ELパネルと、有機ELパネルを駆動する発光素子駆動回路ユニットと、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットとを有し、有機ELパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニットとタッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の有機ELモジュールは、有機ELパネルと、有機ELパネルを駆動する発光素子駆動回路ユニットと、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットとを有し、有機ELパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、タッチ検出回路ユニットとタッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。
図1は、本発明の有機ELモジュールの構成の一例を示す概略断面図である。
図1に示すように、有機ELモジュール1は、有機ELパネル2と、発光素子駆動回路9と、タッチ検出回路ユニット10とから構成されている。
有機ELパネル2は、基板3上に、アノード(陽極)4、少なくとも発光層を含む有機機能層5及びカソード(陰極)6が積層された有機EL素子と、該有機EL素子周辺部に配設される封止用接着剤等からなる絶縁層7と、該絶縁層7の表面に配設されるタッチ検出電極8とから構成されている。
発光を制御する発光素子駆動回路ユニット9は、アノード4とカソード6との間に接続されている。
指等の検出対象物Fによるタッチ(指触)を検出するためのタッチ検出回路ユニット10は、タッチ検出電極8に接続されている。
有機ELパネル2は、基板3上に、アノード(陽極)4、少なくとも発光層を含む有機機能層5及びカソード(陰極)6が積層された有機EL素子と、該有機EL素子周辺部に配設される封止用接着剤等からなる絶縁層7と、該絶縁層7の表面に配設されるタッチ検出電極8とから構成されている。
発光を制御する発光素子駆動回路ユニット9は、アノード4とカソード6との間に接続されている。
指等の検出対象物Fによるタッチ(指触)を検出するためのタッチ検出回路ユニット10は、タッチ検出電極8に接続されている。
図示しないが、スマートデバイスにおいては、基板3の有機EL素子を形成した面とは反対側の面に、封止用接着剤等からなる絶縁層を介して、カバーガラスが設けられる。このカバーガラスを検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fと検出電極8間に静電容量CFが生じ、タッチを検出することができる。
また、本発明に係る有機ELパネル2は、より封止能を向上させることを目的として、図2に示すように、有機EL素子周辺部に、更に封止部材12を設けてもよい。
この場合、タッチ検出電極8の感度調整のため、封止部材12の接着範囲を変化させてもよく、例えば、封止部材12の接着範囲を有機EL素子の外周のみにしたり、また、発光領域と重なる領域では接着剤を使用しないことなどが挙げられる。
この場合、タッチ検出電極8の感度調整のため、封止部材12の接着範囲を変化させてもよく、例えば、封止部材12の接着範囲を有機EL素子の外周のみにしたり、また、発光領域と重なる領域では接着剤を使用しないことなどが挙げられる。
さらに、有機EL素子の保護を目的として、最表面側にメタルホイル層を有する構成であってもよい。
次いで、本発明の有機ELモジュールを構成する具体的な駆動回路とその駆動方法について、説明する。
(実施態様1)
図3は、有機ELモジュールの一例である実施態様1の駆動回路図である。
図3は、有機ELモジュールの一例である実施態様1の駆動回路図である。
図3に示す有機ELモジュール1の回路図において、中央に示した有機ELパネル2は、アノード配線25とカソード配線26とを有し、両配線間にダイオードである有機EL素子22と、コンデンサー21(静電容量:Cel)が接続されている。
有機ELパネル2は、アノード配線25とカソード配線26とを介して、発光素子駆動回路ユニット9の発光素子駆動回路部23に接続されている。
発光素子駆動回路部23は、グランド28に接続されている。このグランド28は、詳しくは、シグナル・グランドと呼ばれる。
発光素子駆動回路部23は、グランド28に接続されている。このグランド28は、詳しくは、シグナル・グランドと呼ばれる。
発光素子駆動回路ユニット9には、定電流駆動回路、あるいは定電圧駆動回路が組み込まれ、有機EL素子の発光のタイミングを制御し、必要に応じて、逆バイアス印加(逆印加電圧)する発光素子駆動回路部を有する。
発光素子駆動回路部23としては、その構成に特に制限はなく、従来公知の発光素子駆動回路部(有機EL素子駆動回路)を適用することができる。一般に、発光素子駆動回路は、例えば、後述する図6に示すようなあらかじめ設定した発光素子の発光パターンに応じて、アノード電極とカソード電極との間に、発光素子である有機EL素子の発光光量に応じて電流を印加する機能を有するものである。この光素子駆動回路としては、昇圧型又は降圧型のDC−DCコンバーター回路、電流値のフィードバック回路、DC−DCコンバーターのスイッチ制御回路等からなる定電流回路が知られており、また、特開2002−156944号公報、特開2005−265937号公報、特開2010−040246号公報等に記載されている発光素子駆動回路を参照することができる。
有機ELパネル2のタッチ検出電極8は、タッチ検出電極配線27を介して、タッチ検出回路ユニット10のタッチ検出回路部24に接続されている。
タッチ検出回路部24は、発光素子駆動回路部23と共通のグランド28に接続されている。
タッチ検出回路部24は、発光素子駆動回路部23と共通のグランド28に接続されている。
タッチ検出回路部24としては、その構成に特に制限はなく、従来公知のタッチ検出回路部を適用することができる。一般に、タッチ検出回路は、増幅器、フィルター、AD変換器、整流平滑回路、比較器等で構成され、代表例としては、自己容量検出方式、直列容量分圧比較方式(オムロン方式)等を挙げることができ、また、特開2012−073783号公報、特開2013−088932号公報、特開2014−053000号公報等に記載されているタッチ検出回路を参照することができる。
また、本発明の有機ELパネル2においては、発光素子駆動回路部23とタッチ検出回路部24とを共通グランド28に接続しているが、図4に示すように、それぞれ異なるグランド28及び29に接続する構成としてもよい。
実施態様1では、絶縁層7の層厚が十分に大きいため、駆動回路をフローティングする必要がない。
また、発光素子駆動回路ユニット9とタッチ検出回路ユニット10とが切り離されているため、有機ELパネルを発光させながら、センシングすることができる。タッチ検出電極8の検出感度を向上させたい場合には、パルス駆動で「OFF」期間中に検出させることもできる。
また、発光素子駆動回路ユニット9とタッチ検出回路ユニット10とが切り離されているため、有機ELパネルを発光させながら、センシングすることができる。タッチ検出電極8の検出感度を向上させたい場合には、パルス駆動で「OFF」期間中に検出させることもできる。
(実施態様2)
図5は、有機ELモジュールの一例である実施態様2の駆動回路図である。
図5は、有機ELモジュールの一例である実施態様2の駆動回路図である。
図5に示す実施態様2の駆動回路図では、図3に示す実施態様1の駆動回路図に対し、発光素子駆動回路ユニット9のアノード配線25にスイッチSW1、カソード配線26にスイッチSW2、タッチ検出回路ユニット10のタッチ検出電極配線27にスイッチSW3を組み入れた構成である。
発光素子駆動回路ユニット9では、アノードより引き出されたアノード配線25がスイッチSW1を介して、発光素子駆動回路部23に接続され、一方、カソードから引き出されたカソード配線26がスイッチSW2を介して、発光素子駆動回路部23に接続されている。
また、図5では、発光素子駆動回路部23と、スイッチSW1及びスイッチSW2とがそれぞれ独立した構成で示してあるが、必要に応じて、発光素子駆動回路部23に、スイッチSW1及び/又はスイッチSW2が組み込まれた構成であってもよい。
本発明でいう発光素子駆動回路ユニット9とは、図5の破線で示すように、アノード配線25、スイッチSW1、発光素子駆動回路部23、スイッチSW2及びカソード配線26で構成されている回路範囲をいう。
一方、タッチ検出回路ユニット10は、検出電極8から引き出されたタッチ検出電極配線27が、スイッチSW3を介して、タッチ検出回路部24に接続されている。
タッチ検出回路部24は、その内部にスイッチSW3が組み込まれている構成であってもよい。
タッチ検出回路部24は、その内部にスイッチSW3が組み込まれている構成であってもよい。
スイッチSW1〜SW3は、FET(電界効果トランジスター)、TFT(薄膜フィルムトランジスター)等のスイッチ機能を備えたものであればよく、特に制限はない。
次いで、図5で示す実施態様2における駆動回路図の発光期間とセンシング期間(タッチ検出期間)との時系列的な作動について、タイミングチャートを用いて説明する。
図6は、実施態様2における駆動回路図の発光期間とセンシング期間の一例を示すタイミングチャートである。
図5に示す回路構成からなる有機ELモジュール1においては、各スイッチのON/OFF制御により、発光素子駆動回路ユニット9により制御する有機ELパネル2の発光期間と、タッチ検出回路ユニット10により制御するタッチセンシング期間とを分離して駆動させることで、アイコン部におけるタッチセンサー機能を発現させることができる。
図6には、発光素子駆動回路ユニット9におけるスイッチSW1、SW2及びSW3のON/OFFの作動タイミングを示すグラフを示している。ここで示すグラフでは、ハイ期間(凸部)がスイッチのON状態を示している。以降説明するタイミングチャートでも同様である。
図6に示すとおり、有機EL素子に対する印加電圧の履歴を示すグラフでは、スイッチSW1及びSW2が「ON」の状態になると、有機EL素子オフ電圧から電圧が上昇し、発光に必要な電圧となった時点で発光が開始される。次いで、スイッチSW1及びSW2を「OFF」にすると、有機EL素子への電流供給が停止し、消灯される。しかしながら、スイッチSW1及びSW2を「OFF」にしても、瞬時に消灯することはなく、有機EL素子充放電時定数τに従い、一定の時間を要して消灯する。
一方、スイッチSW3は、タッチ検出回路ユニット10の駆動をコントロールするスイッチであり、スイッチSW1及びSW2が「ON」の状態では「OFF」状態とし、スイッチSW1及びSW2を「OFF」にした後、「ON」にして、タッチ検出を行う。ただし、スイッチSW3を「ON」とするタイミングは、上記説明したスイッチSW1及びSW2を「OFF」にした後、所定の待機時間tを経て「ON」とする。この待機期間tとしては、有機EL素子充放電時定数τの0〜5τ程度の範囲内であることが好ましい。
図6に示すタイミングチャートにおいて、スイッチSW1及びSW2を「ON」にしてから「OFF」にするまでの期間が、発光期間LTであり、スイッチSW1及びSW2を「OFF」にして、待機時間tを経て、スイッチSW3を「ON」にしてタッチ検出を行った後、「OFF」にするまでの期間が、センシング期間STであり、LT+STを1フレーム期間1FTと称する。
本発明の有機ELモジュールにおける発光期間LT、センシング期間ST及び1フレーム期間1FTとしては、特に制限はなく、適用する環境に適した条件を適宜選択することができるが、一例としては、有機EL素子の発光期間LTとしては、0.1〜2.0msの範囲内であり、センシング期間STとしては0.05〜0.3msの範囲内であり、1フレーム期間1FTとしては、0.15〜2.3msの範囲内を挙げることができる。また、1フレーム期間1FTとしては、フリッカ低減の目的からは、60Hz以上とすることが好ましい。
図7は、実施態様2における駆動回路図の発光期間とセンシング期間との他の一例として、有機EL素子に逆印加電圧を付与する方法によるタイミングチャートである。
図7では、図6に示す有機EL素子(以下、Organic Light Emitting Diode:OLEDともいう。)印加電圧パターンに対し、スイッチSW1及びSW2を「ON」にした後、発光期間の最後で「OFF」にする直前に、アノードとカソード間に逆印加電圧(逆バイアス電圧の印加)を付与することにより、有機EL素子消灯時の充放電を抑制したタイミングチャートで、スイッチSW3のパターンとしては、図6で示したような待機時間tを設ける必要がない。
図8は、実施態様2の駆動回路図の発光期間LTにおける回路作動の一例を示す回路作動図である。
実施態様2において、発光期間LTでは、スイッチSW1及びSW2を「ON」の状態にし、発光素子駆動回路部23で発光条件を制御して、発光制御情報ルート30に従って、有機EL素子22を発光させる。
この時、タッチ検出回路ユニット10のスイッチSW3は「OFF」の状態とする。
図9は、実施態様2の駆動回路図のセンシング期間STにおける回路作動の一例を示す回路作動図である。
図9においては、発光素子駆動回路ユニット9のスイッチSW1及びSW2を「OFF」にして、発光素子駆動回路を開放にし、タッチ検出回路ユニット10のスイッチSW3を「ON」にした状態で、カバーガラス上面部を指等の検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fと検出電極8間に静電容量CFが生じる。静電容量CFはアース(接地)につながっている。図9中、符号31は、センシング時のタッチ検出情報ルートである。
この時、スイッチSW1及びSW2は「OFF」状態で、有機ELパネル2の一対の電極間の電気容量Celが検出されないフローティング電位の状態となっているため(Cel≒0となっているため)、タッチ検出が可能となる。
(実施態様3)
図10は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様3の駆動回路図である。
図10は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様3の駆動回路図である。
図10に示す実施態様3の駆動回路図では、図5に示す実施態様2の駆動回路図に対し、タッチ検出回路ユニット10を構成しているスイッチSW3に代えて、コンデンサー32(静電容量:CS)を組み入れた構成である。コンデンサー32を回路に組み入れることにより、スイッチSW3と同様の機能を付与することができる。
この時、発光素子駆動回路部23に、スイッチSW1及び/又はスイッチSW2が組み込まれた構成であってもよい。また、タッチ検出回路部24にコンデンサー32が組み込まれた構成であってもよい。
図11は、実施態様3の駆動回路図における発光期間とセンシング期間との一例で、センシングのタイミングとして待機時間tを設けたタイミングチャートである。
図11に示すタイミングチャートは、先に説明した図6に示したタイミングチャートに対し、スイッチSW3の「ON/OFF」操作に代えて、コンデンサー32によるセンシングのタイミングを示した図である。
図12は、実施態様3の駆動回路図における発光期間とセンシング期間との他の一例で、実施態様3のセンシング期間における回路作動の一例を示す回路作動図に逆印加電圧を付与したタイミングチャートである。
図12に示すタイミングチャートは、先に説明した図7に示した逆印加電圧を付与したタイミングチャートに対し、スイッチSW3の「ON/OFF」操作に代えて、コンデンサー32によるセンシングタイミングを示した図である。
図13は、実施態様3の発光期間における回路作動の一例を示す回路作動図であり、先に説明した図8に示した実施態様2の発光期間における回路作動と同様である。
図14は、実施態様3のセンシング期間における回路作動の一例を示す回路作動図であり、発光素子駆動回路ユニット9のスイッチSW1及びSW2を「OFF」にして、発光素子駆動回路を開放にした状態で、カバーガラス上面部を検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fと検出電極8との間に静電容量CFが生じ、その静電容量によりタッチ検出する方法である。
図15は、実施態様3の駆動回路図における発光期間とセンシング期間(指触時)との静電容量差を説明するための模式図である。図15(a)に示すように、検出対象物Fによりタッチしていない状態(有機EL素子点灯時)では、一方の電極がフローティング電位の状態であるため、タッチ検出回路ユニット10に設けたコンデンサー32の静電容量CSは検出されない。これに対し、図13(b)で示すタッチ検出時(タッチ時)では、静電容量としては、検出対象物Fとタッチ検出電極8との間に生じた静電容量CFとCSとの合計値CF+CSとなるため、タッチを検出することができる。
(実施態様4)
図16は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様4の駆動回路図である。
図16は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様4の駆動回路図である。
図16に示す有機ELモジュール1において、基本的な駆動回路構成は、先に説明した図5の駆動回路図と同様な構成であるが、アノード配線25とカソード配線26にショート(短絡)させるための第4のスイッチSW4を設けた構成である点において異なっている。
この時、発光素子駆動回路部23に、スイッチSW1及び/又はスイッチSW2が組み込まれた構成であってもよい。また、タッチ検出回路部24にスイッチSW3が組み込まれた構成であってもよい。
図17は、実施態様4の駆動回路図における発光期間とセンシング期間との一例を示すタイミングチャートである。
先の図6に対し、図17に示すスイッチSW4を有する構成では、発光期間LTでは、フルにスイッチSW1及びSW2を「ON」にして有機EL素子を発光させ、センシング期間STに移行した瞬間に、スイッチSW1及びSW2を「OFF」にするのと同時に、スイッチSW3及びSW4を「ON」にする。ショートスイッチであるスイッチSW4を「ON」とすることにより、有機EL素子の電極間に残留している充放電成分を瞬時に除去することにより、待機時間tを設けることなく、発光期間LTからセンシング期間STに移行することができる。
図18は、実施態様4の駆動回路図における発光期間とセンシング期間との他の一例で、有機EL素子に逆印加電圧を付与する方法によるタイミングチャートである。
図18のタイミングチャートに対し、スイッチSW1及びSW2を「ON」にした後、発光期間の最後で「OFF」にする直前に、アノードとカソード間に逆印加電圧(逆バイアス電圧の印加)を付与することにより、有機EL素子消灯時の充放電を抑制したタイミングチャートである。
図19は、実施態様4の発光期間における回路作動の一例を示す回路作動図である。
図19に示す発光期間においては、基本的な発光素子駆動回路ユニット9の回路構成は、スイッチSW1及びSW2を「ON」にし、スイッチSW4を「OFF」の状態としており、回路の状態は図8に示す構成と同じである。
図20は、実施態様4のセンシング期間における回路作動の一例を示す回路作動図であり、発光素子駆動回路ユニット9のスイッチSW1及びSW2を「OFF」にして、発光素子駆動回路を開放にした状態で、カバーガラス上面部を検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fとタッチ検出電極8間に静電容量CFが生じ、その静電容量によりタッチ検出する方法である。この時、発光素子駆動回路ユニット9内のスイッチSW4を同時に「ON」の状態とすることにより、対向電極間の充放電を瞬時に行うことができる。
なお、実施態様4の駆動回路図においては、タッチ検出回路ユニット10の「ON/OFF」制御をスイッチSW3で行う例を示したが、実施態様3で説明したように、スイッチSW3に代えて、コンデンサー32を用いる構成であってもよい。
(実施態様5)
図21は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様5で、発光素子駆動回路部23により制御する有機ELパネルが連続的に発光し、タッチ検出回路部24により制御するタッチセンシング期間が周期的に出現する駆動方式の一例で、タッチ時の駆動回路図を例示してある。具体的には、発光素子駆動回路部23とタッチ検出回路部24とのグランドを結ぶ配線33間にコンデンサー34を具備した構成である。
図21は、有機ELモジュールの他の一例である実施態様5で、発光素子駆動回路部23により制御する有機ELパネルが連続的に発光し、タッチ検出回路部24により制御するタッチセンシング期間が周期的に出現する駆動方式の一例で、タッチ時の駆動回路図を例示してある。具体的には、発光素子駆動回路部23とタッチ検出回路部24とのグランドを結ぶ配線33間にコンデンサー34を具備した構成である。
図21において、発光素子駆動回路ユニット9側は、スイッチが存在していないため、常時回路がつながった状態にある。
一方、タッチ検出回路ユニット10において、タッチ検出電極8は、タッチ検出電極配線27、スイッチSW3を介して、タッチ検出回路部24に接続されている。このタッチ検出回路部24は、コンデンサー34を経由してグランド28に接続されている。
図21では、タッチ検出回路ユニット10のスイッチSW3を「ON」の状態とし、カバーガラス上面部を検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fとタッチ検出電極8間に静電容量CFが生じ、タッチを検出することができる。
一方、タッチ検出回路ユニット10において、タッチ検出電極8は、タッチ検出電極配線27、スイッチSW3を介して、タッチ検出回路部24に接続されている。このタッチ検出回路部24は、コンデンサー34を経由してグランド28に接続されている。
図21では、タッチ検出回路ユニット10のスイッチSW3を「ON」の状態とし、カバーガラス上面部を検出対象物Fによりタッチすることにより、検出対象物Fとタッチ検出電極8間に静電容量CFが生じ、タッチを検出することができる。
図22は、実施態様5における連続して発光する発光期間と間欠センシング期間とにより構成されるタイミングチャートであり、図5で示したようなスイッチSW1及びSW2が存在しておらず、回路が常時繋がった状態になっているため、OLED印加電圧は、常に「ON」の状態にある。これに対し、タッチ検出回路ユニット10のスイッチSW3を「ON/OFF」することにより、タッチ検出を周期的に行うことができる。
なお、図21及び22の説明では、タッチ検出回路ユニット10の「ON/OFF」制御をスイッチSW3で行う例を示したが、実施態様3で説明したように、スイッチSW3に代えて、コンデンサー32を用いる構成であってもよい。
≪有機ELパネルの構成≫
図1に示すように、有機ELパネル2は、基板3上に、アノード(陽極)4と、少なくとも発光層を含む有機機能層5と、カソード(陰極)6とが積層されて、有機EL素子を構成している。この有機EL素子の外周部を封止用接着剤等からなる絶縁層7で封止され、その表面に、タッチ検出電極8が配置されて構成されている。
また、有機ELパネル2は、より封止能を向上させることを目的として、図2に示すように、有機EL素子の周辺部に、更に封止部材12が設けられていてもよい。
また、有機ELパネル2は、より封止能を向上させることを目的として、図2に示すように、有機EL素子の周辺部に、更に封止部材12が設けられていてもよい。
以下に、有機EL素子の構成の代表例を示す。
(i)陽極/正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔注入輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔注入輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(v)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(vi)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(ii)陽極/正孔注入輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔注入輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子注入輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(v)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(vi)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
さらに、有機ELパネル2は、複数の発光層を有する場合、発光層間に非発光性の中間層を有していてもよい。中間層は、電荷発生層であってもよく、マルチフォトンユニット構成であってもよい。
本発明に適用可能な有機EL素子の概要については、例えば、特開2013−157634号公報、特開2013−168552号公報、特開2013−177361号公報、特開2013−187211号公報、特開2013−191644号公報、特開2013−191804号公報、特開2013−225678号公報、特開2013−235994号公報、特開2013−243234号公報、特開2013−243236号公報、特開2013−242366号公報、特開2013−243371号公報、特開2013−245179号公報、特開2014−003249号公報、特開2014−003299号公報、特開2014−013910号公報、特開2014−017493号公報、特開2014−017494号公報等に記載されている構成を挙げることができる。
さらに、有機EL素子を構成する各層について説明する。
〔基板〕
本発明に係る有機EL素子に適用可能な基板3としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型や、両面発光型の有機EL素子である場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
本発明に係る有機EL素子に適用可能な基板3としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型や、両面発光型の有機EL素子である場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
ガラス材料としては、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。これらのガラス材料の表面には、隣接する層との密着性、耐久性、平滑性の観点から、必要に応じて、研磨等の物理的処理、無機物又は有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜を形成することができる。
樹脂フィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類及びそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル及びポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)及びアペル(商品名三井化学社製)等のシクロオレフィン系樹脂等を挙げることができる。
有機EL素子においては、上記説明した基材3上に、必要に応じて、ガスバリアー層を設ける構成であってもよい。
ガスバリアー層を形成する材料としては、水分や酸素など、有機EL素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などの無機物を用いることができる。さらに、ガスバリアー層の脆弱性を改良するため、これら無機層と有機材料からなる有機層との積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
また、不透明な基板として、上記した透明基板にアルミ等の反射金属を設けたものを用いてもよい。
また、不透明な基板として、上記した透明基板にアルミ等の反射金属を設けたものを用いてもよい。
(アノード:陽極)
有機EL素子を構成する陽極としては、Ag、Au等の金属又は金属を主成分とする合金、CuI、あるいはインジウム−スズの複合酸化物(ITO)、SnO2及びZnO等の金属酸化物、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)等を挙げることができるが、金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましく、更に好ましくは、銀又は銀を主成分とする合金である。
有機EL素子を構成する陽極としては、Ag、Au等の金属又は金属を主成分とする合金、CuI、あるいはインジウム−スズの複合酸化物(ITO)、SnO2及びZnO等の金属酸化物、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)等を挙げることができるが、金属又は金属を主成分とする合金であることが好ましく、更に好ましくは、銀又は銀を主成分とする合金である。
透明陽極を、銀を主成分として構成する場合、銀の純度としては、99%以上であることが好ましい。また、銀の安定性を確保するためにパラジウム(Pd)、銅(Cu)及び金(Au)等が添加されていてもよい。
透明陽極は銀を主成分として構成されている層であるが、具体的には、銀単独で形成しても、あるいは銀(Ag)を含有する合金から構成されていてもよい。そのような合金としては、例えば、銀・マグネシウム(Ag・Mg)、銀・銅(Ag・Cu)、銀・パラジウム(Ag・Pd)、銀・パラジウム・銅(Ag・Pd・Cu)、銀・インジウム(Ag・In)などが挙げられる。
上記陽極を構成する各構成材料の中でも、本発明に係る有機EL素子を構成する陽極としては、銀を主成分として構成し、厚さが2〜20nmの範囲内にある透明陽極であることが好ましいが、更に好ましくは厚さが4〜12nmの範囲内である。厚さが20nm以下であれば、透明陽極の吸収成分及び反射成分が低く抑えられ、高い光透過率が維持されるため好ましい。
本発明でいう銀を主成分として構成されている層とは、透明陽極中の銀の含有量が60質量%以上であることをいい、好ましくは銀の含有量が80質量%以上であり、より好ましくは銀の含有量が90質量%以上であり、特に好ましくは銀の含有量が98質量%以上である。また、本発明に係る透明陽極でいう「透明」とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
透明陽極においては、銀を主成分として構成されている層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であってもよい。
また、本発明においては、陽極が、銀を主成分として構成する透明陽極である場合には、形成する透明陽極の銀膜の均一性を高める観点から、その下部に、下地層を設けることが好ましい。下地層としては、特に制限はないが、窒素原子又は硫黄原子を有する有機化合物を含有する層であることが好ましく、当該下地層上に、透明陽極を形成する方法が好ましい態様である。
〔中間電極〕
本発明に係る有機EL素子においては、陽極と陰極との間に、少なくとも発光層を含む有機機能層を二つ以上積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層間を、電気的接続を得るための独立した接続端子を有する中間電極層ユニットで分離した構造をとることができる。
本発明に係る有機EL素子においては、陽極と陰極との間に、少なくとも発光層を含む有機機能層を二つ以上積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層間を、電気的接続を得るための独立した接続端子を有する中間電極層ユニットで分離した構造をとることができる。
〔発光層〕
有機EL素子を構成する発光層は、発光材料としてリン光発光化合物が含有されている構成が好ましい。
有機EL素子を構成する発光層は、発光材料としてリン光発光化合物が含有されている構成が好ましい。
この発光層は、電極又は電子輸送層から注入された電子と、正孔輸送層から注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接する層との界面であってもよい。
このような発光層としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。
発光層の厚さの総和は、1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、より低い駆動電圧を得ることができることから1〜30nmの範囲内がさらに好ましい。なお、発光層の厚さの総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む厚さである。
以上のような発光層は、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)、インクジェット法等の公知の方法により形成することができる。
また、発光層は、複数の発光材料を混合してもよく、リン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。)とを同一発光層中に混合して用いてもよい。発光層の構成としては、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)及び発光材料(発光ドーパント化合物ともいう。)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
〈ホスト化合物〉
発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに、リン光量子収率が0.01未満であることが好ましい。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに、リン光量子収率が0.01未満であることが好ましい。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、あるいは、複数種のホスト化合物を用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
発光層に用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
本発明に適用可能なホスト化合物としては、例えば、特開2001−257076号公報、同2001−357977号公報、同2002−8860号公報、同2002−43056号公報、同2002−105445号公報、同2002−352957号公報、同2002−231453号公報、同2002−234888号公報、同2002−260861号公報、同2002−305083号公報、米国特許出願公開第2005/0112407号明細書、米国特許出願公開第2009/0030202号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2012/023947号、特開2007−254297号公報、欧州特許第2034538号明細書等に記載されている化合物を挙げることができる。
〈発光材料〉
本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料又はリン光発光ドーパントともいう。)及び蛍光発光性化合物(蛍光性化合物又は蛍光発光材料ともいう。)が挙げられる。
本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料又はリン光発光ドーパントともいう。)及び蛍光発光性化合物(蛍光性化合物又は蛍光発光材料ともいう。)が挙げられる。
〈リン光発光性化合物〉
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は、種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて、上記リン光量子収率として0.01以上が達成されればよい。
リン光発光性化合物は、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、白金化合物(白金錯体系化合物)又は希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
本発明においては、少なくとも一つの発光層が、二種以上のリン光発光性化合物が含有されていてもよく、発光層におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化している態様であってもよい。
本発明に使用できる公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature 395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.78,1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2009/000673号、米国特許第7332232号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許第7090928号明細書等に記載の化合物を挙げることができる。
また、Angew.Chem.lnt.Ed.47,1(2008)、Chem.Mater.18,5119(2006)、Inorg.Chem.46,4308(2007)、Organometallics 23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書等に記載の化合物も挙げることができる。
さらには、国際公開第2005/076380号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/073149号、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−363552号公報等に記載の化合物も挙げることができる。
本発明においては、好ましいリン光発光性化合物としてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
上記説明したリン光発光性化合物(リン光発光性金属錯体ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)、更にこれらの文献中に記載されている参考文献等に開示されている方法を適用することにより合成することができる。
〈蛍光発光性化合物〉
蛍光発光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
蛍光発光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
〔有機機能層〕
次いで、有機機能層を構成する発光層以外の各層について、電荷注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び阻止層の順に説明する。
次いで、有機機能層を構成する発光層以外の各層について、電荷注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び阻止層の順に説明する。
(電荷注入層)
電荷注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
電荷注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
電荷注入層としては、一般には、正孔注入層であれば、陽極と発光層又は正孔輸送層との間、電子注入層であれば、陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させることができるが、本発明においては、電極に隣接して電荷注入層を配置させることが好ましい。
正孔注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陽極に隣接して配置される層であり、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
正孔注入層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えば、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン):PSS(ポリスチレンスルホン酸)、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。
トリアリールアミン誘導体としては、α−NPD(4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル)に代表されるベンジジン型や、MTDATA(4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン)に代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔注入材料として用いることができる。
電子注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陰極と発光層又は電子輸送層との間に設けられる層のことであり、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
電子注入層は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデン、酸化アルミニウム等に代表される金属酸化物、リチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、金属錯体等の有機材料も好適に用いられる。電子注入層は、ごく薄い膜であることが望ましく、構成材料にもよるが、その層厚は1nm〜10μmの範囲内が好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。
正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。
正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性
高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることができ、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(略称:TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン及びN−フェニルカルバゾール等が挙げられる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
正孔輸送層の層厚については、特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。
この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
また、正孔輸送層の材料に不純物をドープすることにより、p性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料から構成され、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。
電子輸送層は、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料から構成され、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。
電子輸送層は、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
単層構造の電子輸送層及び積層構造の電子輸送層において、発光層に隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる。)としては、カソードより注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。
このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(略称:Znq)等及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層の材料として用いることができる。
電子輸送層は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法及びLB法等の公知の方法により、薄膜化することで形成することができる。
電子輸送層の層厚については、特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。
電子輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる単一構造であってもよい。
電子輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる単一構造であってもよい。
(阻止層)
阻止層としては、正孔阻止層及び電子阻止層が挙げられ、上記説明した有機機能層5の各構成層の他に、必要に応じて設けられる層である。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層等を挙げることができる。
阻止層としては、正孔阻止層及び電子阻止層が挙げられ、上記説明した有機機能層5の各構成層の他に、必要に応じて設けられる層である。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層等を挙げることができる。
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。
本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
〔カソード:陰極〕
陰極は、有機機能層群や発光層に正孔を供給するために機能する電極膜であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物若しくはこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2及びSnO2等の酸化物半導体などが挙げられる。
陰極は、有機機能層群や発光層に正孔を供給するために機能する電極膜であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物若しくはこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2及びSnO2等の酸化物半導体などが挙げられる。
陰極は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させて作製することができる。また、第2電極としてのシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましく、厚さは通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
なお、有機EL素子が、陰極側からも発光光Lを取り出す、両面発光型の場合には、光透過性の良好な陰極を選択して構成すればよい。
〔絶縁層〕
本発明に係る絶縁層7は、カソード6又は封止部材12と後述のタッチ検出電極8とを接着するための層である。
本発明に係る絶縁層7は、カソード6又は封止部材12と後述のタッチ検出電極8とを接着するための層である。
絶縁層7に用いられる封止用接着剤としては、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
また、封止用接着剤中には、乾燥剤を分散させてもよい。
封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
〔タッチ検出電極〕
本発明に係るタッチ検出電極8は、金属又は導電性を有する薄膜で構成されていることが好ましい。
本発明に係るタッチ検出電極8は、金属又は導電性を有する薄膜で構成されていることが好ましい。
本発明の有機ELモジュール1が、アノード4側から光を取り出す、いわゆるボトムエミッション型のデバイスである場合、タッチ検出電極8は特に光透過性を必要としない。
この場合、タッチ検出電極8としては、金属箔を用いることができる。金属箔の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)等の金属材料や、ステンレス、アルミニウム合金等の合金材料等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。中でも、金属箔としては、加工性やコストの観点から、アルミニウムが好ましい。
また、タッチ検出電極8としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の基材上にあらかじめタッチ検出電極材料が設けられたものを用いることもできる。タッチ検出電極材料が設けられる基材としては、後述する封止部材を用いてもよい。
この場合、タッチ検出電極8としては、金属箔を用いることができる。金属箔の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)等の金属材料や、ステンレス、アルミニウム合金等の合金材料等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。中でも、金属箔としては、加工性やコストの観点から、アルミニウムが好ましい。
また、タッチ検出電極8としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の基材上にあらかじめタッチ検出電極材料が設けられたものを用いることもできる。タッチ検出電極材料が設けられる基材としては、後述する封止部材を用いてもよい。
タッチ検出電極8の厚さは、製造時の取り扱い性及び有機ELパネル2の薄型化の観点から、1〜100μm程度の範囲内であることが好ましく、10〜50μm程度の範囲内であることがより好ましい。
また、タッチ検出電極8の大きさは、有機EL素子の発光領域と同じ大きさであってもよいし、有機ELパネルと同じ大きさであってもよい。
また、タッチ検出電極8の大きさは、有機EL素子の発光領域と同じ大きさであってもよいし、有機ELパネルと同じ大きさであってもよい。
一方で、本発明の有機ELモジュール1が、カソード6側から光を取り出す、いわゆるトップエミッション型、あるいはアノード4及びカソード6側から光を取り出す、いわゆる両面発光型のデバイスである場合には、透明なタッチ検出電極(以下、透明電極ともいう。)8が用いられる。
以下、透明電極8について、詳細に説明する。
(透明電極)
透明電極8は、銀又は銀を主成分とする合金を用いて構成される。
透明電極8を構成する銀(Ag)を主成分とする合金としては、銀を50質量%以上含む合金であることが好ましい。透明電極8を構成する銀(Ag)を主成分とする合金は、一例として、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)、銀アルミニウム(AgAl)、銀モリブデン(AgMo)などが挙げられる。
透明電極8は、銀又は銀を主成分とする合金を用いて構成される。
透明電極8を構成する銀(Ag)を主成分とする合金としては、銀を50質量%以上含む合金であることが好ましい。透明電極8を構成する銀(Ag)を主成分とする合金は、一例として、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)、銀アルミニウム(AgAl)、銀モリブデン(AgMo)などが挙げられる。
以上のような透明電極8は、銀又は銀を主成分とした合金の層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であってもよい。
さらに、この透明電極8は、厚さが4〜12nmの範囲内にあることが好ましい。厚さが12nm以下であることにより、層の吸収成分又は反射成分が低く抑えられ、透明電極8の光透過率が維持されるため好ましい。また、厚さが4nm以上であることにより、透明電極8の導電性も確保される。
また、透明電極8は、金属ナノ粒子を用いた金属細線パターンとして形成されていてもよい。
金属ナノ粒子を構成する金属材料としては、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属の他に合金でもよいが、導電性及び安定性の観点から銀であることが好ましい。
金属ナノ粒子の平均粒径は、1〜100nmの範囲内であることが好ましく、1〜50nmの範囲内であることがより好ましく、1〜30nmの範囲内であることが特に好ましい。金属ナノ粒子の平均粒径が1nm以上であることにより、溶媒への分散性が良好となり、基板3との密着性も良好になる。また、平均粒径が100nm以下であることにより、透明電極8の透明性に影響することなく導電性を確保することができる。
ここで、金属ナノ粒子の平均粒径は、金属ナノ粒子の電子顕微鏡観察から、円形若しくは楕円形、又は実質的に円形若しくは楕円形として観察できる金属ナノ粒子をランダムに200個以上観察し、各金属ナノ粒子の粒径を求め、その数平均値を求めることにより得られる。ここで、平均粒径とは、円形若しくは楕円形、又は実質的に円形若しくは楕円形として観察できる金属ナノ粒子の外縁を2本の平行線で挟んだ距離のうち最小の距離を指す。なお、金属ナノ粒子の平均粒径を測定する際に、明らかに金属ナノ粒子の側面などを表しているものは測定しないこととする。
金属細線パターンのパターン形状は、特に制限はなく、例えば、ストライプ状、あるいはメッシュ状であってもよいが、透明性の観点から透明電極8の開口率が、80%以上となるように金属細線パターンが設けられることが好ましい。
透明電極8の開口率とは、光透過性を有する領域が全体に占める割合である。例えば、金属細線パターンが光不透過性の金属材料で構成され、線幅100μm、線間隔1mmのストライプ状パターンである場合には、透明電極10の開口率は、およそ90%である。
金属細線パターンのパターン形状の線幅は、10〜200μmの範囲内であることが好ましい。パターン形状の線幅が10μm以上であることにより、所望の導電性を確保することができる。また、パターン形状の線幅が200μm以下であることにより、透明電極として十分な透明性を確保することができる。
金属細線パターンの高さは、0.1〜5μmの範囲内であることが好ましい。金属細線パターンの高さが0.1μm以上であることにより、所望の導電性を確保することができる。
〔封止部材〕
有機EL素子は、その周辺部を封止部材12により封止されていることが好ましい。
有機EL素子は、その周辺部を封止部材12により封止されていることが好ましい。
封止部材12は、有機EL素子を覆うものであって、光透過性を有していてもいなくてもよい。ただし、有機EL素子が、カソード6側からも発光光を取り出すものである場合、封止部材12としては、光透過性を有する透明封止部材が用いられる。このような封止部材12は、板状(フィルム状)の封止部材であって接着剤によって基板3側に固定されるものであってもよく、封止膜であってもよい。
板状(フィルム状)の封止部材としては、具体的には、光透過性を有するものであれば、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられ、これらの基板材料を更に薄型のフィルム状にして用いてもよい。中でも、素子を薄膜化できるということから、封止部材12としてポリマー基板を薄型のフィルム状にしたものを好ましく使用することができる。
さらには、フィルム状としたポリマー基板は、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。
また、以上のような基板材料は、凹板状に加工して封止部材として用いてもよい。また、板状の封止部材の他の例として、金属材料で構成されたものを用いることができる。
また、以上のような板状の封止部材を基板3側に固定するための接着剤は、封止部材12と基板3との間に挟持された有機EL素子を封止するためのシール剤として用いられる。なお、有機EL素子を構成する有機材料は、熱処理により劣化する場合がある。このため、接着剤は、室温(25℃)〜80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
また、板状の封止部材と基板3と接着剤との間に隙間が形成される場合、この間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
一方、封止部材として封止膜を用いる場合、有機EL素子における有機機能層5を完全に覆い、かつ有機EL素子におけるアノード4、カソード6及びタッチ検出電極8の端子部分を露出させた状態で、基板3上に封止膜が設けられる。
このような封止膜は、無機材料や有機材料を用いて構成され、特に、水分や酸素等の浸入を抑制する機能を有する材料、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機材料が用いられる。さらに、封止膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる膜と共に、有機材料からなる膜を用いて積層構造としてもよい。
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
以上のような封止部材は、有機EL素子におけるアノード4、カソード6及びタッチ検出電極8の端子部分を露出させるとともに、少なくとも有機機能層5を覆う状態で設けられている。
(保護部材)
基板3との間に有機EL素子及び封止部材12を挟んで保護部材を設けてもよい。この保護部材は、有機EL素子を機械的に保護するためのものであり、特に封止部材12が封止膜である場合には、有機EL素子に対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護部材を設けることが好ましい。
基板3との間に有機EL素子及び封止部材12を挟んで保護部材を設けてもよい。この保護部材は、有機EL素子を機械的に保護するためのものであり、特に封止部材12が封止膜である場合には、有機EL素子に対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護部材を設けることが好ましい。
以上のような保護部材は、ガラス板、ポリマー板、これよりも薄型のポリマーフィルム、金属板、これよりも薄型の金属フィルム、又はポリマー材料膜や金属材料膜が適用される。このうち、特に、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
〔有機EL素子の製造方法〕
有機EL素子の製造方法としては、基板上に、陽極、有機機能層及び陰極を積層して積層体を形成する。
有機EL素子の製造方法としては、基板上に、陽極、有機機能層及び陰極を積層して積層体を形成する。
まず、基板を準備し、該基板上に、所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲内の厚さになるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を形成する。同時に、陽極端部に、外部電源と接続する接続電極部を形成する。
次に、この上に、有機機能層を構成する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を順に積層する。
これらの各層の形成は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な層が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が特に好ましい。さらに、層ごとに異なる形成法を適用してもよい。これらの各層の形成に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度1×10−6〜1×10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層厚0.1〜5μmの範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
以上のようにして有機機能層を形成した後、この上部に陰極を蒸着法やスパッタ法などの適宜の形成法によって形成する。この際、陰極は、有機機能層によって陽極に対して絶縁状態を保ちつつ、有機機能層の上方から基板の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。
陰極の形成後、封止用接着剤からなる絶縁層を介して、タッチ検出電極又はタッチ検出電極を有する基材を接着し、封止する。この際、陽極及び陰極の端子部分4a及び6a(図23参照。)、並びにタッチ検出電極の端子部分8a(図23参照。)は、露出した状態となっている。なお、図23中、符号40は有機ELパネル2の発光領域を示す。
以上のように、本発明においては、有機EL素子を作製後、封止プロセスでタッチ検出電極を設けることができるため、従来のように、タッチ検出電極を設けた状態での基材を全製造プロセスに通過させる必要がなく、各製造プロセスを厳しく制御する必要がない。
また、有機ELパネルの製造において、例えば、有機EL素子の各電極と、発光素子駆動回路ユニット9及びタッチ検出回路ユニット10とを電気的に接続するが、その際に用いることのできる電気的な接続部材としては、導電性を備えた部材であれば特に制限はないが、異方性導電膜(ACF)、導電性ペースト、又は金属ペーストであることが好ましい態様である。
異方性導電膜(ACF)とは、例えば、熱硬化性樹脂に混ぜ合わせた導電性を持つ微細な導電性粒子を有する層を挙げることができる。本発明に用いることができる導電性粒子含有層としては、異方性導電部材としての導電性粒子を含有する層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。異方性導電部材として用いることができる導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。市販されているACFとしては、例えば、MF−331(日立化成製)などの、樹脂フィルムにも適用可能な低温硬化型のACFを挙げることができる。
金属粒子としては、例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどが挙げられ、金属被覆樹脂粒子としては、例えば、樹脂コアの表面をニッケル、銅、金、及びパラジウムのいずれかの金属を被覆した粒子が挙げられ、金属ペーストとしては、市販されている金属ナノ粒子ペースト等を挙げることができる。
≪有機ELモジュールの適用分野≫
本発明の有機ELモジュールは、スモールフォーマット化及び薄膜化を達成し、工程の簡素化を達成することができる有機ELモジュールであり、スマートフォンやタブレット等の各種スマートデバイス及び照明装置に好適に利用できる。
本発明の有機ELモジュールは、スモールフォーマット化及び薄膜化を達成し、工程の簡素化を達成することができる有機ELモジュールであり、スマートフォンやタブレット等の各種スマートデバイス及び照明装置に好適に利用できる。
〔スマートデバイス〕
図24は、アイコン部に本発明の有機ELモジュールを具備したスマートデバイス100の一例を示す概略構成図である。
図24は、アイコン部に本発明の有機ELモジュールを具備したスマートデバイス100の一例を示す概略構成図である。
本発明のスマートデバイス50は、図1〜22で示すタッチ検出機能を有する有機ELモジュールMDと、液晶表示装置51等を備えて構成されている。液晶表示装置51としては、従来公知の液晶表示装置を用いることができる。
図24では、本発明の有機ELモジュールMDが発光している状態を示しており、正面側から見て各種の表示パターン52の発光が視認される。有機ELモジュールMDが非発光状態である場合には、各種表示パターン52が視認されない。なお、図24に示される表示パターン52の形状は、一例であってこれらに限られるものではなく、いずれの図形、文字、模様等であってもよい。ここで、「表示パターン」とは、有機EL素子の発光により表示される図案(図の柄や模様)、文字、画像等をいう。
〔照明装置〕
本発明の有機ELモジュールは、照明装置にも適用が可能である。本発明の有機ELモジュールを具備した照明装置としては、家庭用照明、車内照明、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
本発明の有機ELモジュールは、照明装置にも適用が可能である。本発明の有機ELモジュールを具備した照明装置としては、家庭用照明、車内照明、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
[実施例1]
≪ボトムエミッション型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
陽極として、ガラス基板上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、下記に示すα−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
≪ボトムエミッション型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
陽極として、ガラス基板上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、下記に示すα−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
まず、第1の真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で透明支持基板に層厚90nmの厚さになるように蒸着し、正孔輸送層を設けた。
次いで、ホスト化合物であるCBPの入った加熱ボートとリン光発光性化合物であるFIr(pic)の入った加熱ボートとをそれぞれ独立に通電して、CBPとFIr(pic)との蒸着速度が100:6になるように調節し、層厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
次いで、BAlqの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚10nmの正孔阻止層を設けた。
次いで、Alq3の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚20nmの電子輸送層を設けた。
さらに、電子注入層としてLiFを電子輸送層上に蒸着速度0.1nm/秒で層厚1nmとなるように蒸着した。
最後に、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
(2)有機ELパネルの作製
一方で、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、30μm厚のアルミニウム箔をラミネートしてタッチ検出電極を作製した。
次いで、タッチ検出電極のアルミニウム箔面上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、有機EL素子の陰極とタッチ検出電極のアルミニウム箔とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
一方で、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、30μm厚のアルミニウム箔をラミネートしてタッチ検出電極を作製した。
次いで、タッチ検出電極のアルミニウム箔面上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、有機EL素子の陰極とタッチ検出電極のアルミニウム箔とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
(3)有機ELモジュールの作製
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、ボトムエミッション型の有機ELモジュールを作製した。
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、ボトムエミッション型の有機ELモジュールを作製した。
[実施例2]
≪トップエミッション型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
反射金属を有するガラス基板上に、陽極としてITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
≪トップエミッション型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
反射金属を有するガラス基板上に、陽極としてITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
まず、第1の真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で支持基板に層厚90nmの厚さになるように蒸着し、正孔輸送層を設けた。
次いで、ホスト化合物であるCBPの入った加熱ボートとリン光発光性化合物であるFIr(pic)の入った加熱ボートとをそれぞれ独立に通電して、CBPとFIr(pic)との蒸着速度が100:6になるように調節し、層厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
次いで、BAlqの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚10nmの正孔阻止層を設けた。
次いで、Alq3の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚20nmの電子輸送層を設けた。
さらに、電子注入層としてLiFを電子輸送層上に蒸着速度0.1nm/秒で層厚1nmとなるように蒸着した。
最後に、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
(2)有機ELパネルの作製
次いで、以下の手順で、可撓性フィルムを貼り合わせて封止を行った。
次いで、以下の手順で、可撓性フィルムを貼り合わせて封止を行った。
基材として、厚さ約100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)上に、酸素透過度1ml/(m2・24h・MPa)以下、水蒸気透過度0.01g/(m2・24h)以下となるように、大気圧プラズマ放電処理装置によりSiO2の無機膜を主構成とするガスバリアー膜を形成し、ガスバリアー性フィルムを作製した。
次いで、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で、ガスバリアー膜を有する可撓性フィルムのガスバリアー膜面上に、スクリーン印刷機にて熱硬化性のエポキシ樹脂を有機EL素子の発光素子面及び電極取り出し部を除く周辺部も含め覆うように接着剤の塗布を行った。
接着剤の塗布されたガスバリアー膜を有する可撓性フィルムに対向するようにガラス基板上に形成された有機EL素子面をガスバリアー性フィルム側に向け、位置合わせを行い、周囲環境を10Paまで減圧を行った。減圧後、ガスバリアー性フィルムを平板プレスにより0.05MPaの圧力にて圧着貼り合せを行った。続いて、95℃5時間の熱硬化を施し、有機EL素子を封止した。
一方で、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、スパッタ法により厚さ10nmの銀膜を形成し、タッチ検出電極を作製した。
次いで、タッチ検出電極の銀膜上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、上記で作製したガスバリアー性フィルムとタッチ検出電極の銀膜とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
次いで、タッチ検出電極の銀膜上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、上記で作製したガスバリアー性フィルムとタッチ検出電極の銀膜とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
(3)有機ELモジュールの作製
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、トップエミッション型の有機ELモジュールを作製した。
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、トップエミッション型の有機ELモジュールを作製した。
[実施例3]
≪両面発光型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
陽極として、ガラス基板上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
≪両面発光型有機ELモジュールの作製≫
(1)有機EL素子の作製
陽極として、ガラス基板上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をiso−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、五つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−NPD、CBP、FIr(pic)、BAlq、Alq3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取付けた。さらに、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
まず、第1の真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で透明支持基板に層厚90nmの厚さになるように蒸着し、正孔輸送層を設けた。
次いで、ホスト化合物であるCBPの入った加熱ボートとリン光発光性化合物であるFIr(pic)の入った加熱ボートとをそれぞれ独立に通電して、CBPとFIr(pic)との蒸着速度が100:6になるように調節し、層厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
次いで、BAlqの入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚10nmの正孔阻止層を設けた。
次いで、Alq3の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で層厚20nmの電子輸送層を設けた。
さらに、電子注入層としてLiFを電子輸送層上に蒸着速度0.1nm/秒で層厚1nmとなるように蒸着した。
最後に、アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
(2)有機ELパネルの作製
次いで、以下の手順で、可撓性フィルムを貼り合わせて封止を行った。
次いで、以下の手順で、可撓性フィルムを貼り合わせて封止を行った。
基材として、厚さ約100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)上に、酸素透過度1ml/(m2・24h・MPa)以下、水蒸気透過度0.01g/(m2・24h)以下となるように、大気圧プラズマ放電処理装置によりSiO2の無機膜を主構成とするガスバリアー膜を形成し、ガスバリアー性フィルムを作製した。
次いで、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で、ガスバリアー膜を有する可撓性フィルムのガスバリアー膜面上に、スクリーン印刷機にて熱硬化性のエポキシ樹脂を有機EL素子の発光素子面及び電極取り出し部を除く周辺部も含め覆うように接着剤の塗布を行った。
接着剤の塗布されたガスバリアー膜を有する可撓性フィルムに対向するようにガラス基板上に形成された有機EL素子面をガスバリアー性フィルム側に向け、位置合わせを行い、周囲環境を10Paまで減圧を行った。減圧後、ガスバリアー性フィルムを平板プレスにより0.05MPaの圧力にて圧着貼り合せを行った。続いて、95℃5時間の熱硬化を施し、有機EL素子を封止した。
一方で、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、スパッタ法により厚さ10nmの銀膜を形成し、タッチ検出電極を作製した。
次いで、タッチ検出電極の銀膜上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、上記で作製したガスバリアー性フィルムとタッチ検出電極の銀膜とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
次いで、タッチ検出電極の銀膜上に、熱硬化型接着剤を塗布し、静置した。
その後、上記で作製したガスバリアー性フィルムとタッチ検出電極の銀膜とが熱硬化型接着剤を介して対向するように積層し、1×10−2Paの減圧環境下で真空ラミネータを用いて、押圧力0.1MPaで100℃60秒間圧着し、更に硬化処理として100℃30分間加熱を施して、有機ELパネルを作製した。
(3)有機ELモジュールの作製
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、両面発光型の有機ELモジュールを作製した。
各電極に、異方性導電膜としてMF−331(日立化成製)を用い、図3に示す駆動回路図の発光素子駆動回路ユニット及びタッチ検出回路ユニットを接続し、両面発光型の有機ELモジュールを作製した。
1、MD 有機ELモジュール
2 有機ELパネル
3 基板
4 アノード
4a 端子部分
5 有機機能層
6 カソード
6a 端子部分
7 絶縁層
8 タッチ検出電極
8a 端子部分
9 発光素子駆動回路ユニット
10 タッチ検出回路ユニット
11 カバーガラス
12 封止部材
13 タッチ検出部
16 接地(アース)
21 コンデンサー
22 有機EL素子
23 発光素子駆動回路部
24 タッチ検出回路部
25 アノード配線
26 カソード配線
27 タッチ検出電極配線
28、29 グランド
30 発光制御情報ルート
31 タッチ検出情報ルート
32 コンデンサー
33 配線
34 コンデンサー
40 発光領域
50 スマートデバイス
51 液晶表示装置
52 表示パターン
100 有機ELモジュール
102 有機ELパネル
108 タッチ検出電極
F 検出対象物
1FT 1フレーム期間
LT 発光期間
ST センシング期間
SW1、SW2、SW3、SW4 スイッチ
t 待機時間
τ OLED充放電時定数
2 有機ELパネル
3 基板
4 アノード
4a 端子部分
5 有機機能層
6 カソード
6a 端子部分
7 絶縁層
8 タッチ検出電極
8a 端子部分
9 発光素子駆動回路ユニット
10 タッチ検出回路ユニット
11 カバーガラス
12 封止部材
13 タッチ検出部
16 接地(アース)
21 コンデンサー
22 有機EL素子
23 発光素子駆動回路部
24 タッチ検出回路部
25 アノード配線
26 カソード配線
27 タッチ検出電極配線
28、29 グランド
30 発光制御情報ルート
31 タッチ検出情報ルート
32 コンデンサー
33 配線
34 コンデンサー
40 発光領域
50 スマートデバイス
51 液晶表示装置
52 表示パターン
100 有機ELモジュール
102 有機ELパネル
108 タッチ検出電極
F 検出対象物
1FT 1フレーム期間
LT 発光期間
ST センシング期間
SW1、SW2、SW3、SW4 スイッチ
t 待機時間
τ OLED充放電時定数
Claims (11)
- 有機エレクトロルミネッセンスパネルと、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルを駆動する発光素子駆動回路ユニットと、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットとを有する有機エレクトロルミネッセンスモジュールであって、
前記有機エレクトロルミネッセンスパネルが、基板上に、アノード、少なくとも発光層を含む有機機能層、カソード、絶縁層及びタッチ検出電極が順次積層された構成を有し、
前記タッチ検出回路ユニットと前記タッチ検出電極とが電気的に接続されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスモジュール。 - 前記アノード、前記有機機能層及び前記カソードが、封止部材により封止されていることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記タッチ検出電極が、金属又は導電性を有する薄膜で構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記タッチ検出回路ユニットと前記発光素子駆動回路ユニットとが、一つの共通のグランドに接続されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルの発光期間と、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、前記タッチセンシング期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの静電容量が検出されないように、前記アノード又は前記カソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルの発光期間と、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間とが分離され、前記タッチセンシング期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの静電容量が検出されないように、前記アノード又は前記カソードの少なくとも一方がフローティング電位の状態であり、かつ、前記アノード及び前記カソードが短絡した状態にあることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれ一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記発光素子駆動回路ユニットにより制御される有機エレクトロルミネッセンスパネルが連続的に発光し、前記タッチ検出回路ユニットにより制御されるタッチセンシング期間が周期的に出現する駆動方式であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記発光期間の最後に、逆印加電圧期間を有することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 前記発光素子駆動回路ユニット及び前記タッチ検出回路ユニットのグランドを結ぶ配線間にコンデンサーを具備したことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュールを具備したことを特徴とするスマートデバイス。
- 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュールを具備したことを特徴とする照明装置。
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- 2014-11-26 JP JP2014238494A patent/JP2016099921A/ja active Pending
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