JP6741062B2 - 有機エレクトロルミネッセンスモジュール、スマートデバイス及び照明装置 - Google Patents
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Description
静電容量方式のタッチ検出回路部を有するタッチ検出回路ユニットと、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部を有する発光素子駆動回路ユニットとを有し、
前記有機エレクトロルミネッセンスパネルは、複数の発光エリアを有し、内部の対向する位置に少なくとも2つの面状の一対の電極を有し、前記一対の電極が前記発光素子駆動回路ユニットに接続され、前記一対の電極のいずれか一方がタッチ検出電極であり、前記一対の電極の双方又はいずれか一方が前記タッチ検出回路ユニットに接続され、
前記一対の電極のうち、一方の電極は複数個に分割され、他方の電極は単一構成であり、
かつ、前記一対の電極のうち、前記複数個に分割されている一方の電極群、及び前記他方の単一構成の電極の全てが、タッチ検出期間に同一電位が印加されている、
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。
本発明の有機ELモジュールは、操作体、例えば、指やタッチペン等による接触又は近接を検出するタッチ機能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、静電容量方式のタッチ検出回路部を有するタッチ検出回路ユニットと、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部を有する発光素子駆動回路ユニットとを有し、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルは、複数の発光エリアを有し、内部の対向する位置に少なくとも2つの面状の一対の電極を有し、前記一対の電極が前記発光素子駆動回路ユニットに接続され、前記一対の電極のいずれか一方がタッチ検出電極であり、前記一対の電極の双方又はいずれか一方が前記タッチ検出回路ユニットに接続され、一対の電極のうち、一方の電極は複数個に分割され、他方の電極は単一構成であり、かつ、前記一対の電極のうち、前記複数個に分割されている一方の電極群、及び前記他方の単一構成の電極の全てが、タッチ検出期間に同一電位が印加されていることを特徴とする。
1)面状の一対の電極のうち、複数個に分割され一方の電極群、及び他方の単一構成の電極の全てが、タッチ検出期間に同一電位が印加されていること、
2)発光期間とタッチ検出期間とが、時間的に分離されていること、
3)1)項に記載の複数個に分割され電極の一方をタッチ検出電極とすること、
4)タッチ検出期間では、有機EL素子の容量(Cel)の影響が排除される構成であること
5)タッチ検出期間では、一方の電極で、分割された電極間どうしの影響が排除される構成であること
6)タッチ検出期間では、有機EL素子の容量(Cel)の影響を排除し、かつ一方の電極で、分割された電極間どうしの影響が排除されるように、各電極に同電位を印加すること、
が好ましい形態である。
本発明の有機ELモジュールの全体構成を説明する前に、従来型の比較例の有機ELパネルの概略構成について説明する。
図1A〜図1Cは、従来型のマルチタッチ方式の一例を示す模式図で、マルチタッチの判定方法について、説明する図である。
(検出方法1:分割したアノードと共通のカソードに同一検知波形を印加して、個別検知:実施形態1)
図2A及び図2Bは、本発明に適用が可能なマルチタッチ検出の原理の一例(実施形態1)を示す模式図である。
図3A及び図3Bは、本発明に適用が可能なマルチタッチ方式の原理の他の一例で、実施形態3であるカソード電極がフローティング状態にある構成の一例を示す模式図である。
次いで、本発明の有機ELモジュールの具体的な構成について説明する。
図4は、2つの発光エリアを有し、検出方法1に適用が可能な有機ELモジュールの構成(実施形態1)を示す概略断面図である。
図5は、2つの発光エリアを有し、検出方法2に適用が可能な有機ELモジュールの構成(実施形態2)を示す概略断面図である。
次いで、本発明の有機ELモジュールの駆動回路とその駆動方法について、説明する。
図6は、図4で示した有機ELモジュールの実施形態1を駆動させる回路構成の一例を示す駆動回路図である。
この発光素子駆動回路ユニット(12)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)することができる発光素子駆動回路部(23)を有する。また、図6では、発光素子駆動回路部(23)と、SW1〜SW3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)内に、スイッチ1(SW1)、スイッチ2(SW2)、スイッチ3(SW3)が組み込まれた構成であってもよい。
本発明でいうタッチ検出回路ユニット(14)とは、図6の右側の実線で示す範囲であり、アノード電極配線(25A及び25B)、SW4、SW5、タッチ検出回路部(24)、SW6及びカソード電極配線(26)で構成されている回路範囲をいう。
接触方式のタッチ検出回路部(24)としては、その構成に特に制限はなく、従来の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、特表2009−543246号公報、特開2010−231565号公報、特開2012−073783号公報、特開2013−088932号公報、特開2013−80290号公報、特開2014−053000号公報、特開2014−99189号候公報、特開2014−132441号公報、特開2014−157402号公報、特開2014−229302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。
本発明の有機ELモジュールにおいては、ホバリング検出(近接検出)方式に対しても対応することができる。
(1)超音波を指にあてて、その反射波から近接する指の座標位置を計測する超音波センサー方式、
(2)ディスプレイのセルに配置した光センサーの受光強度から、近接する指の座標を計測する光センサー方式インセルタッチパネル、
(3)タッチパネル上の静電容量値の変化量から近接する指の座標を計測する静電容量方式タッチパネル、
を挙げることができるが、タッチパネル全面で近接位置情報を得ることができること、常に安定した操作で近接位置情報を得ることができること、及び新規のデバイスの追加が不要であること等から、本発明では、(3)に記載の静電容量方式によるホバリング検出(近接検出)を行う。
C=(ε×S)/D
上記式(1)に示すように、2枚の導体板間の距離(D)が小さいほど、発生する静電容量(C)の大きさは大きくなり、2枚の導体板間の距離(D)が大きいほど、発生する静電容量(C)の大きさは小さくなる。したがって、指とホバリング検出電極との距離(D)が小さくなるほど静電容量(C)は大きくなる。
図8は、実施形態1における発光期間とタッチ検出期間の一例を示すタイミングチャートである。
図9は、図6に記載の駆動回路(実施形態1)における発光期間とタッチ検出期間の他の一例(各OLEDに逆バイアス電圧付与)を示すタイミングチャートである。
図10は、実施形態1の発光期間(LT)における回路の作動の一例を示す回路作動図である。
図11は、実施形態1のタッチ検出期間(ST)における回路作動の一例を示す回路作動図である。
図12は、図3及び図5で示したカソード(6)がフローティングになっている実施形態2の回路構成の一例を示す駆動回路図である。
図13は、図12に記載の駆動回路(実施形態2)における発光期間とタッチ検出期間の一例を示すタイミングチャートであり、図14は、図12に記載の駆動回路(実施形態2)における発光期間とタッチ検出期間の他の一例(逆印加電圧付与)を示すタイミングチャートである。
(実施形態3:各回路ユニットに独立したグランドを配置した例)
図15は、有機ELモジュールの一例である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、それぞれ独立したグランドに接続されている実施形態3の駆動回路図である。
図16に示す実施形態4では、前記図6に記載した実施形態1の駆動回路に対し、タッチ検出回路ユニット(14)を構成しているスイッチ4(SW4)〜スイッチ6(SW6)を、それぞれコンデンサーCs1〜Cs3に変更した構成である。コンデンサーCs1〜Cs3を回路に組み入れることにより、スイッチ4〜6と同様の機能を付与することができる。
図17に示す実施形態5では、有機ELモジュールがグランド1つで、OLEDが常時発光する方式のタッチ検出期間における回路作動の一例を示す回路作動図である。
有機ELモジュール(1)を構成する有機ELパネル(2)の代表例としては、例えば、前記図4で例示したように、透明基材(3)上に、分割されたアノード電極(4A及び4B、陽極)と、同じく分割された有機機能層ユニット(5A及び5B)が積層されて、有機機能層ユニット(5A及び5B)の上部には、共通の電極としてカソード電極(6、陰極)が積層されて、2つの発光ユニットを有する有機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(7)で封止し、その表面に、封止部材(8)が配置され、有機ELパネル(2)を構成している。
(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
更に、発光層間には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。
本発明に係る有機EL素子に適用可能な透明基材(3)としては、例えば、ガラス、プラスチック等の透明材料を挙げることができる。好ましく用いられる透明な透明基材(3)としては、ガラス、石英、樹脂フィルムを挙げることができる。
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。
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、各有機機能層と発光層から構成される有機機能層ユニットを二つ以上積層した構造を有し、二つ以上の有機機能層ユニット間を、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。
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。
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。
本発明で用いることのできる代表的な発光材料としては、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℃で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。
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。
次いで、有機機能層ユニットを構成する発光層以外の各層として、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。
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。
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や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。
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ユニット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。
陰極は、有機機能層ユニットや発光層に正孔を供給するために機能する電極層であり、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。
有機EL素子を封止するのに用いられる封止手段としては、例えば、図2で示すように、封止部材(8)と、陰極(6)及び透明基板(3)とを封止用接着剤(7)で接着する方法を挙げることができる。
有機EL素子の製造方法としては、透明基材上に、陽極、発光層を含む有機機能層ユニット及び陰極を積層して形成することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、スモールフォーマット化及び薄型化を達成し、工程の簡素化を達成することができる有機エレクトロルミネッセンスモジュールであり、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。
図19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。本発明の有機ELモジュールは、アイコン部以外にも、主画面等に適用が可能である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、照明装置にも適用が可能である。本発明の有機エレクトロルミネッセンス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、さら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。
2 有機ELパネル
3 透明基材
4A、4B アノード電極
5 有機機能層ユニット
6 カソード電極
7 封止用接着剤
8 封止部材
10 従来型のタッチ検出電極
11 カバーガラス
12 発光素子駆動回路ユニット
14 タッチ検出回路ユニット
15 指
16 接地(アース)
21A、21B コンデンサー(Cel)
22A、22B 有機EL素子
23 発光素子駆動回路部
24A、24B タッチ検出回路部
25A、25B アノード電極配線
26 カソード電極配線
27、27A、27B グランド
28A、28B 発光制御情報ルート
29A、29B、29C タッチ検出情報ルート
31、Cs1,Cs2,Cs3 コンデンサー(Cs)
100 スマートデバイス
111A、111B 表示パターン
120 液晶表示装置
1FT 1フレーム期間
Cf 指食時の静電容量
LT 発光期間
ST タッチ検出期間
SW1 スイッチ1
SW2 スイッチ2
SW3 スイッチ3
SW4 スイッチ4
SW5 スイッチ5
SW6 スイッチ6
t 待機時間
τ OLED充放電時定数
Claims (10)
- 操作体による接触又は近接を検出するタッチ機能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、
静電容量方式のタッチ検出回路部を有するタッチ検出回路ユニットと、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部を有する発光素子駆動回路ユニットとを有し、
前記有機エレクトロルミネッセンスパネルは、複数の発光エリアを有し、内部の対向する位置に少なくとも2つの面状の一対の電極を有し、前記一対の電極が前記発光素子駆動回路ユニットに接続され、前記一対の電極のいずれか一方がタッチ検出電極であり、前記一対の電極の双方又はいずれか一方が前記タッチ検出回路ユニットに接続され、
前記一対の電極のうち、一方の電極は複数個に分割され、他方の電極は単一構成であり、
かつ、前記一対の電極のうち、前記複数個に分割されている一方の電極群、及び前記他方の単一構成の電極の全てが、タッチ検出期間に同一電位が印加されている、
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。 - 前記複数個に分割されている一方の電極が、タッチ検出電極であ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。
- 前記発光素子駆動回路部により制御す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部により制御するタッチ検出期間とが分離される状態であ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。
- 前記タッチ検出期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの電気容量が検出されない状態であ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部により制御す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部により制御するタッチ検出期間とが分離され、前記タッチ検出期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの電気容量が検出されないように、前記一対の電極の少なくとも一方の電極がフローティング電位の状態であり、かつ前記一対の電極の他方の電極が同電位な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部により制御す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部により制御するタッチ検出期間とが分離され、前記タッチ検出期間では、有機エレクトロルミネッセンスパネルの電気容量が検出されないように、前記一対の電極が同電位な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部により制御す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部により制御するタッチ検出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6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3、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。
- 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を具備したことを特徴とする照明装置。
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