JPWO2016181704A1 - 有機エレクトロルミネッセンスモジュール及びスマートデバイス - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、発光機能と、スクロール動作やタップ動作を兼ね備えた有機EL素子を有する有機ELモジュールと、それを具備したスマートデバイスを提供することである。本発明の有機ELモジュールは、有機ELパネルと電気接続部材とを有し、有機ELパネルは、一対のアノード電極とカソード電極間に発光層を含む有機機能層群を挟持する構成の有機EL素子を有し、かつ、非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、電気接続部材は、前記有機ELパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、前記ベゼル電極への信号ラインを有し、電気接続部材は、導電性部材を介して、前記有機ELパネルと電気的に接続されていることを特徴とする。
Description
本発明は、タッチ検出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と、それを具備したスマートデバイスに関する。
従来、平面状の光源体としては、導光板を用いた発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下、「LED」と略記する。)や、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode、以下、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機EL素子又は「OLED」と略記する。)等が挙げられる。
2008年ごろから、世界的にスマートデバイス(例えば、スマートフォン、タブレット等)の生産量が飛躍的に伸長してきている。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配置されている。例えば、スマートデバイスの下段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)を示す3種類のマークが設けられている場合がある。
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、例えば、LED等を使用する場合には、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(例えば、特許文献1参照。)。
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、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ことを目的とした、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位置に、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤層を設けることにより、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。)。
前述の有機エレクトロルミネッセンス素子は、テレビジョンなどのアプリケーションに加え、照明用の面光源としても注目され、各分野でその適用に関する検討が進められている。
近年、フィルム基板を用いて、薄型のフレキシブル性を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子が開発され始めており、その薄さや優れたフレキシブル性を活かし、有機エレクトロルミネッセンス素子を、スマートデバイス、特にスマートフォン用の光源、例えば、バックライト、機能性キー用ライト、装飾用ライト、カメラ補助光等に適用する検討が盛んになされている。また、装飾用ライトについては、各スマートメディアメーカーが、単一デザインになりがちなスマートフォンの自社ロゴ部を発光させて、ブランドをアピールしたいというニーズがあることと、ディスプレイのような細かな画素分割が要求されないこともあり、早くからその適用の可能性に関する検討が進められている。
一方、単に光るだけの一画素の有機エレクトロルミネッセンス光源(照明)に対し、別機能を取り込んだ多機能の有機エレクトロルミネッセンス素子の開発がすすめられ、例えば、有機エレクトロルミネッセンスパネル特性を利用した温度検知、パネルの電極面を検知電極に使ったタッチ操作検出などの開発が盛んになされている。
この様なスマートデバイスにおけるタッチ検出機能としては、ディスプレイ部および共通機能キー部にいたるまで、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方法が検討されている。
このタッチ検出型デバイスとしては、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を用いられることが多い。特に、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。タッチ検出方式としては、近年、静電容量方式のものが採用されることが多い。メインディスプレイ向けには、「投影型静電容量方式」と呼ばれる、x軸、y軸方向それぞれに精細な電極パターンを有する方式が採用される。当該方式では、いわゆる「マルチタッチ」と呼ばれる2点以上のタッチ検出が可能となる。
このようなタッチセンサーが利用される場合でも、これまでは共通機能キーの部分には、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、共通機能キー用の発光デバイスに、独自のタッチ検出機能を設けることが強く求められてきた。
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、面発光体であり、これまでの照明用光源と異なり、薄膜で、かつフレキシブル性を具備し、様々形状に曲げたりすることができる、という点が最も特徴のある強みである。
スマートデバイスであるスマートフォンについては、近年、どのセットメーカの製品にも、デバイスのデザインが同じように見えてしまうという不満があることから、例えば、背面側のカンパニーロゴ部を発光させることによりブランドアピールを行う、通話時に点滅する、着信時に点灯する、等の訴求機能を備えたスマートフォンの開発も進められている。
スマートフォンの操作方法として、共通機能キー(アイコンキー)を排除し、その機能をディスプレイ内部に取り込むことが主流となりつつあり、かつ指紋認証や脈拍測定、操作性向上用の小サイズのタッチパッドなど、様々な追加機能デバイスをスマートフォン背面部に搭載するという流れも徐々に検討され始めている。
しかしながら、上記のカンパニーロゴの配置、追加機能デバイスの配置を設計検証する際には、スマートフォン内部の各種部品、例えば、RF(高周波)アンテナやNFC(近距離無線通信)コイル、バックカバーの機械強度制約による加工形状制約から、多数のデバイスをスマートフォン背面部に搭載するには、自ずと限界があることが問題となっていた。
背面側のスイッチ機能、特に、タッチ機能を活かしたインタラクティブな操作性の付与や、カンパニーロゴを光らせることによる新たな表示機能を具備する機種等については、それぞれの機能を両立するための解決策の模索が続けられている。
上記の問題を解決するための具体的な手段としては、発光機能を備え、かつタッチ検出機能を付与することができるデバイスとして、例えば、インセル型の有機エレクトロルミネッセンス素子が、有力な候補となってくる。この方式を適用することにより、追加のタッチパネルをラミネートする必要もなくなり、部品点数の削減にも大きく貢献することができる。しかしながら、スクロール操作やタップ操作などのマルチタッチ機能を付与させようとする場合には、インセル型の有機エレクトロルミネッセンス素子では、アノード電極そのものをエリア分割する必要があった。
従って、指触によるスクロール動作やタップ動作を検出することが可能で、かつカンパニーロゴ等の表示が可能なインセル型の有機エレクトロルミネッセンスモジュール、とそれを具備したスマートデバイスの開発が求められている。
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、発光表示機能と、スクロール動作機能やタップ動作機能を兼ね備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を有する有機エレクトロルミネッセンスモジュールと、それを具備したスマートデバイス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、鋭意検討を進めた結果、有機エレクトロルミネッセンスパネルと電気接続部材とにより構成される有機エレクトロルミネッセンスモジュールで、有機エレクトロルミネッセンスパネルが、有機エレクトロルミネッセンス素子の一対の電極により構成される非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、電気接続部材は導電性部材を介して、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと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により、上記課題を解決することができることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る課題は、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電気接続部材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は、一対のアノード電極とカソード電極間に、発光層を含む有機機能層群を挟持する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を有し、かつ、非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、
前記電気接続部材は、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、前記ベゼル電極への信号ラインを有し、
前記電気接続部材は、導電性部材を介して、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと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は、一対のアノード電極とカソード電極間に、発光層を含む有機機能層群を挟持する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を有し、かつ、非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、
前記電気接続部材は、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、前記ベゼル電極への信号ラインを有し、
前記電気接続部材は、導電性部材を介して、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと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.前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光を指示する発光素子駆動回路ユニットと、前記アノード電極の自己静電容量変化又は前記ベゼル電極の自己容量変化を検知する静電容量方式のタッチ検出回路ユニットを有す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.前記発光素子駆動回路ユニット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ユニットにより制御す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ることを特徴とする第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.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を具備するスマートデバイスであって、
前記有機エレクトロルミネッセンスモジュールが、主表示面側、背面側又は側面側に配置されていることを特徴とするスマートデバイス。
前記有機エレクトロルミネッセンスモジュールが、主表示面側、背面側又は側面側に配置されていることを特徴とするスマートデバイス。
本発明の上記手段により、発光機能と、スクロール動作やタップ動作を兼ね備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を有する有機エレクトロルミネッセンスモジュールと、それを具備したスマートデバイスを提供することができる。
本発明で規定する構成からなる有機エレクトロルミネッセンスモジュールの技術的特徴とその効果の発現機構は、以下のとおりである。
これまで、スマートメディアの背面に具備されているカンパニーロゴ部に発光部材を適用し、かつタッチの操作性機能を組み込むことを試みる場合は、LEDチップおよび導光板、指での簡単なタッチ操作や上下あるいは左右のスクロール操作といった「単純」な操作の割には複雑な電極パターン構成を有するタッチパネルモジュールや遮光部材、及びそれに接続される多数の配線を有するフレキシブルプリント回路(FPC)など、複数の部材をアセンブリする必要があり、それぞれ発光機能とタッチ検出機能とが分離しているアセンブリによる構成であるため、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、本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュール(以下、「有機ELモジュール」と略記する。)では、後述の図1にその代表的な構成を示すように、有機エレクトロルミネッセンスパネル(以下、「有機ELパネル」と略記する。)に対し、発光に寄与するアノード電極及びカソード電極に加え、発光に寄与しない「ベゼル電極」を有機ELパネルのベゼル領域の少なくとも1か所に配置し、さらに、当該ベゼル電極に対してタッチ検出回路を有することを特徴とする。また、第一の電気制御部材として、対向位置に配置されている一対のアノード/カソード電極間に、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と略記する。)の発光を制御するための発光素子駆動回路ユニットを有し、第二の電気制御部材として、一対の電極の少なくとも一方の電極をタッチ検出電極として機能させ、そこにタッチ検出回路ユニットを有している構成を特徴とする。
本発明において、ロゴ部へ指などを用いて印加される通常のタップ動作やダブルタップ動作については、有機ELパネル内のアノード電極を検出電極として使用する。
通常、有機ELパネル又は有機EL素子の構成において、アノード電極(陽極)又はカソード電極(陰極)をタッチ検出電極(以下、単に「検出電極」ともいう。)として使用する場合、タッチする指とタッチ検出電極間の静電容量をCfとし、アノード電極とカソード電極間の静電容量をCelとした場合、タッチ時(指触時)の静電容量は「Cf+Cel」となり、指触がない状態での静電容量は「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、かつタッチ検出時には、アノード電極とカソード電極間の静電容量Celが検出されないように、アノード電極(陽極)及びカソード電極(陰極)と発光素子駆動回路部間のスイッチをオフにし、アノード電極(陽極)及びカソード電極(陰極)の少なくとも一方の電極をフローティング電位の状態とすることにより、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たものである。
なお、本発明でいうフローティング電位の状態とは、電源や機器のグランドに接続されていない浮遊電位状態をいい、タッチ検出時のアノード電極(陽極)又はカソード電極(陰極)はフローティング電位をとるため、有機ELパネルの静電容量Celは検出されない状態となり、その結果、指触によるタッチ検出が可能となる。
また、少なくとも1か所に配置されているベゼル電極には、Celは存在せず、Cfの変動を検出することでそのエリアへの指触を検知することが可能であり、上記有機ELパネル発光部へのスイッチオフ操作によるタッチ検出とベゼル電極のCf変化検知を組み合わせることによって、スマートデバイス背面および側面、全面でのカンパニーロゴ発光とタッチ操作、スライドタッチ操作をスモールフォーマットで行うことが可能となる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、有機エレクトロルミネッセンスパネルと電気接続部材とを有し、有機エレクトロルミネッセンスパネルは、一対のアノード電極とカソード電極間に発光層を含む有機機能層群を挟持する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を有し、かつ、非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、前記電気接続部材は、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、前記ベゼル電極への信号ラインを有し、前記電気接続部材は、導電性部材を介して、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと電気的に接続されていることを特徴とする。この特徴は、各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、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光を指示する発光素子駆動回路ユニットと、前記アノード電極の自己静電容量変化又は前記ベゼル電極の自己容量変化を検知する静電容量方式のタッチ検出回路ユニットを有する構成とすることが、回路がより簡素化され、効率の良いタッチ検出機能を発現することができる観点から好ましい。
また、前記発光素子駆動回路ユニット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ユニットにより制御するタッチセンシング期間とを分離し、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とすることが、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、本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュールを、主表示面側、背面側又は側面側に配置することにより、操作する手の大きさやスマートデバイス本体の大きさによらず、様々なユーザーが、楽に操作することができるスマートデバイスを提供することができる。
以下の説明において、本発明では、一対の電極と有機機能層ユニットにより構成されている部材を「有機エレクトロルミネッセンス素子又は有機EL素子」と称す。また、透明基材上に有機EL素子及び封止部材を配置した構成を「有機エレクトロルミネッセンスパネル又は有機ELパネル」と称す。また、「有機エレクトロルミネッセンスモジュール又は有機ELモジュール」とは、有機ELパネルと、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、電気接続部材により構成され、発光機能とタッチ検出機能を有している構成をいう。
また、本発明でいう「ベゼル領域」とは、有機EL素子において、発光に寄与しない領域、具体的には、発光表示領域を除く領域をいう。このベゼル領域に形成し、有機EL素子のアノード電極とカソード電極とは、電気的に接続していない電極を「ベゼル電極」と称す。
以下、本発明の構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について、図を交え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。なお、各図の説明において、構成要素の末尾に括弧内で記載した数字は、各図における符号を表す。
《有機ELモジュール》
本発明の有機ELモジュールは、有機ELパネルに電気接続部材を接合した構成を有し、前記電気接続部材は、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットと、前記有機ELパネルを駆動する発光素子駆動回路部とを有し、前記有機ELパネルは、内部の対向する位置に面状の一対の電極として、少なくともアノード電極とカソード電極を有し、当該一対の電極が、発光素子駆動回路ユニットに接続され、一対の電極で構成される発光領域の外周部、すなわち、ベゼル領域部に、一対の電極とは接続していないベゼル電極を有している構成であ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パネルに電気接続部材を接合した構成を有し、前記電気接続部材は、静電容量方式のタッチ検出回路ユニットと、前記有機ELパネルを駆動する発光素子駆動回路部とを有し、前記有機ELパネルは、内部の対向する位置に面状の一対の電極として、少なくともアノード電極とカソード電極を有し、当該一対の電極が、発光素子駆動回路ユニットに接続され、一対の電極で構成される発光領域の外周部、すなわち、ベゼル領域部に、一対の電極とは接続していないベゼル電極を有している構成であることを特徴とする。
以下、本発明の有機ELモジュール全体の概略構成について、図を交えて説明する。
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に示す有機ELモジュール(1)では、透明基材(3)上に、アノード電極(4、陽極)と、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等から構成される有機機能層ユニット(5)が積層されて、発光領域(LA)を構成している。有機機能層ユニット(5)の上部には、カソード電極(6、陰極)が積層されて、有機EL素子(9)を構成している。また、発光領域(LA)の外周部には、2つのベゼル電極(BZ−A及びBZ−B)が配置されている。この有機EL素子(9)の外周部を封止用接着剤層(7)で封止し、その表面に、外部環境からの有害ガス(酸素、水分等)の発光部への浸透を防止することを目的として封止部材(8)が配置され、有機ELパネル(2)を構成している。
また、本発明に係る有機ELパネル(2)においては、有機EL素子(9)の保護を目的として、最表面側にメタルホイル層を設ける構成であってもよい。
図1の記載の構成において、一対の電極であるアノード電極(4)とカソード電極(6)は、発光を制御する発光素子駆動回路ユニット(12)に接続されている。また、2つのベゼル電極(BZ−A及びBZ−B)、又は2つのベゼル電極(BZ−A及びBZ−B)及びアノード電極(4)は、タッチ(指触)を検出するためのタッチ検出回路ユニット(14)に接続されている。
また、有機ELパネル(2)とは分離した状態で、透明基材(3)の有機EL素子を形成した面とは反対側の面には、例えば、フレキシブル基板上に有機エレクトロルミネッセンスパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、ベゼル電極への信号ラインを設けた電気接続部材(FPC、フレキシブルプリント回路)が、導電性部材を介して、有機ELパネルと電気的に接続されている。この構成の詳細については後述する。
次いで、有機ELパネルと電気接続部材より構成される有機ELモジュールについて説明する。
図2は、有機ELモジュールを構成する有機ELパネルと、電気接続部材の一例として、FPC(フレキシブルプリント回路)の構成の一例を示す概略上面図である。
図2の上段に示すAは、有機ELパネルの一例を示す概略上面図である。
図2のAに示す有機ELパネル(2)は、透明基材(3)上に、アノード電極(4)、発光層を含む有機機能層群(不図示)、及びカソード電極(6)より構成される有機EL素子(9)が配置されていて、発光領域(LA)を形成している。有機EL素子(9)からは、アノード電極(4)からの引き出し電極と、カソード電極(6)からの引き出し電極が配置されている。更に、発光領域(LA)外の上部及び下部には、ベゼル電極A(BZ−A)とベゼル電極B(BZ−B)が、他の電極とは独立して形成されている。
この有機EL素子(9)と各ベゼル電極上には、封止部材(8)が形成されている。
アノード電極(4)、カソード電極(6)及びベゼル電極(BZ−A及びBZ−B)の端部は、図2のBで説明する電気接続部材であるFPC(フレキシブルプリント回路)と電気的に接続するため、露出した状態となっている。
図2の下段に示すBは、電気接続部材であるFPC(フレキシブルプリント回路)の構成の一例を示す概略上面図である。
図2のBに記載のFPCは、プリント配線基板(PCB)上に、上記説明した有機ELパネル(2)を構成する各電極と電気的に接続し、駆動電力の供給や、各情報を制御部に伝達するためのプリント配線(PC)と各パッド(P)を有している。パッドとしては、ベゼル電極A(BZ−A)を接続するためのベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)、カソード電極(6)を接続するためのカソード電極接続用パッド(6−P)、アノード電極(4)を接続するためのアノード電極接続用パッド(4−P)、ベゼル電極B(BZ−B)を接続するためのベゼル電極B接続用パッド(BZ−B−P)が配置されている。
図3は、図2で説明した有機ELパネル(2)と、電気接続部材(FPC)を接続して構成した有機ELモジュール(1)の一例を示す概略図である。
図3の上段に示すAは、有機ELモジュール(1)の概略上面図であり、図3の下段に示すBは、有機ELモジュール(1)を背面側から観察した時の概略背面図である。従って、図2のBで示す上面側から観察した時の電気接続部材(FPC)の概略上面図と、図3のBで示す背面側から観察した電気接続部材(FPC)の概略背面図とは、上下の構成が逆になっている。
図3のAで示すように、図2で説明した有機ELパネル(2)を構成する電極であるベゼル電極A(BZ−A)、アノード電極(4)、カソード電極(6)及びベゼル電極B(BZ−B)と、電気接続部材(FPC)が具備しているベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)、カソード電極接続用パッド(6−P)、アノード電極接続用パッド(4−P)及びベゼル電極B接続用パッド(BZ−B−P)を電気的に接続して、有機ELモジュール(1)を構成する。3は、有機ELパネル(2)を構成する透明基材であり、8は最下部に配置されている封止部材、9は有機EL素子である。
図3の下段に示すBは、有機ELモジュール(1)を背面側から見た図であり、最表面に保護フィルム(F)が配置されている。
図4は、図3で説明した構成の有機ELモジュールの一例を示す概略断面図である。
図4の上段に示すAは、図3に記載しているI−I切断面で表される断面図であり、ベゼル領域に形成したベゼル電極Aを含む断面図である。
図4のAで示す断面図では、透明基材(3)の下に、ベゼル電極A(BZ−A)が配置され、封止部材(8)により封止されている。ベゼル電極A(BZ−A)の端部は、露出している引出電極を構成し、電気接続部材(FPC)の端部にはベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)を有し、ベゼル電極A(BZ−A)とベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)は、導電性部材(不図示)により電気的に接続して、有機ELモジュール(1)を構成している。封止部材(8)の下部には、有機ELモジュール(1)を保護するための保護フィルム(F)が設けられている。
図4の下段に示すBは、図3に記載しているII−II切断面で表される断面図であり、カソード電極(6)を含む断面図である。
図4のBで示す断面図では、透明基材(3)の下に、有機EL素子(9)が配置され、封止部材(8)により封止されている。有機EL素子(9)の端部より、カソード電極(6)の引出電極が形成されている。電気接続部材(FPC)の端部にはカソード電極接続用パッド(6−P)が設けられており、カソード電極(6)とカソード電極接続用パッド(6−P)は、導電性部材(不図示)により電気的に接続して、有機ELモジュール(1)を構成している。封止部材の下部には、有機ELモジュール(1)を保護するための保護フィルム(F)が設けられている。
図5A及び図5Bは、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の一例を示す概略構成図であり、図5Aは、主表示画面側であり、図5Bは背面側である。
図5Aで示すスマートデバイス(100)の主表面側には、主表示画面(120)と副表示画面(110)とを有している構成の一例を示す概略図である。
図5Aに示すスマートデバイス(100)では、表面側には、表示画面(110)と、液晶表示デバイス等で構成される主表示画面(120)等を備えて構成されている。主表示画面(120)を構成する液晶表示装置としては、従来公知の液晶表示装置を用いることができる。副表示画面(110)には、本発明の有機ELモジュールを配置しても、あるいは従来の有機ELジュールを配置してもよい。
副表示画面(110)は、それぞれ複数の本発明の有機ELパネル又は従来の有機ELパネルを有し、表示パターンが異なるアイコン表示部(111)が配置され、各アイコン表示では、有機ELパネルの発光時に、図形、文字、模様等の各種表示パターンの発光が視認される。また、有機ELパネルが非発光状態である場合には、各種表示パターンは視認されない。
図5Bは、スマートデバイス(100)の背面側の構成であり、副表示画面として、有機EL素子(9)を含むスクロール機能あるいはタッチ機能を有する有機ELモジュール(1)が配置されている全体構成概略図の一例を示す。
図5A及び図5Bで示したスマートデバイス(100)では、本発明の有機ELモジュール(1)は、図5Aで示すような主表示画面側、図5Bで示すような背面側、あるいは、スマートデバイス(100)の側面部に配置してもよいが、好ましくは、図5Bで例示するような背面側に、副表示画面としてスクロール機能あるいはタッチ機能を有する本発明の有機ELモジュール(1)を有する構成が、最も好ましい態様である。
次いで、本発明の有機ELモジュール(1)を具備したスマートデバイスによるスクロール操作及びタップ操作の概要を説明する。なお、具体的な操作方法に関しては、後述する回路図を用いた実施態様にて説明する。
図6は、スマートデバイスによるスクロール操作及びタップ操作の一例を示す概略図である。
図6に示すAは、図5Bと同様のスマートデバイス(100)の背面図であり、本発明の有機ELモジュール(1)を具備している構成である。
図6に示すBは、有機ELモジュール(1)の領域の内部構造を示す図であり、発光領域(LA)を有する有機EL素子(9)を具備している有機ELパネル(2)と、電気接続部材(FPC)により構成されている有機ELモジュール(1)が配置されている。
図6に示すCでは、有機ELパネル(2)に対しスクロール操作、例えば、ページスクロールの状況を示す図であり、指(15)を、有機ELパネル(2)の上下方向に指触してスクロール(SC)を行うことにより、ページスクロールを行う。
図6に示すDは、タップ操作を行う状況を示す図であり、有機ELパネル(2)に対し、指(15)により、有機ELパネル(2)の画面をダブルタップ(T)することにより、タップ操作を行うことができる。
図7は、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の全体構成図である。図7では、副表示画面が、表面側と裏面側の双方に配置されている例を示してある。
図7に示すスマートデバイス(100)では、表面側(主表示画面側)にカバーガラス(104)が配置され、その下面側に、液晶パネル(105)が配置され、更にその下部には、駆動用電力である電池(不図示)等が収納されている。一方、表面側の副表示画面(110)の下面側には、有機ELパネル(2)が配置され、当該有機ELパネル(2)は、電気接続ユニットであるフレキシブルプリント回路(FPC)を介して、駆動を制御するプリント配線回路(PCB)に接続されている。
また、前記液晶パネル(105)も、フレキシブルプリント回路(FPC)を介して、プリント配線回路(PCB)に接続されている。また、有機ELパネル(2)の引き出し電極部とフレキシブルプリント回路(FPC)とを電気的に接続する場合には、導電性接着剤を用いて接合する。導電性接着剤については後述する。
図7に示すスマートデバイス(100)においては、裏面側には、図5Bで示した本発明の有機ELモジュール(1)から構成されている副表示画面(102B)を有する構成を記載してある。
副表示画面(102B)は、光透過性の保護部材(F)の下面側に、有機EL素子(2)と、それと電気的に接続されているフレキシブルプリント回路(FPC)から構成される本発明の有機ELデバイス(1)を有し、フレキシブルプリント回路(FPC)は駆動を制御するプリント配線回路(PCB)に接続されている。
(スクロール操作及びタップ操作)
上記図6で示した本発明のベゼル電極を具備した有機ELモジュール(1)によるスクロール操作及びタップ操作について説明する。
上記図6で示した本発明のベゼル電極を具備した有機ELモジュール(1)によるスクロール操作及びタップ操作について説明する。
本発明の有機ELモジュールにおいては、主には、以下に示す2つのタッチ検出方法を適用することが好ましい。
第1の方法は、後述の図8〜図12でその詳細を説明するが、2つのベゼル電極(ベゼル電極A及びベゼル電極B)のみを用いて、タッチ検出によるスクロール操作やタップ操作を行う形態である。
この方法では、発光素子回路ユニットは常時通電して発光状態とし、スイッチ機能を備えたベゼル電極A及びベゼル電極Bを用い、タッチ検出時に、ベゼル電極Aからベゼル電極Bの順にスイッチの「ON」を切り替えながら静電容量(以下、Cfともいう。)の変化を検知することにより、ページや画面を上から下にスクロールするという動作ができ、逆にベゼル電極Bからベゼル電極Aの順にスイッチの「ON」を切り替えながらCf変化を検知することにより、ページや画面を下から上にスクロールができる。このような方法では、有機EL素子の発光ラインをショートさせてフローティング状態にする必要がないため、極めて簡単な回路や方法で、スクロール操作等を行うことができる。
第2の方法は、後述の図13〜図17でその詳細を説明するが、2つのベゼル電極(ベゼル電極A及びベゼル電極B)と、有機EL素子のアノード電極を検知電極として用い、時分割方式で、タッチ検出によるスクロール操作やタップ操作と、有機EL素子の発光制御を行う方法である。
この構成では、ベゼル電極A→アノード検知電極→ベゼル電極Bの順にスイッチの「ON」を切り替えながらCf変化を検知することにより、ページや画面を上から下にスクロールするという動作ができ、逆にベゼル電極B→アノード検知電極→ベゼル電極Aの順にスイッチの「ON」を切り替えながらCf変化を検知することにより、ページや画面を下から上にスクロールができる。
また、アノード検知電極のみのCf変化を検知することにより、タップ動作を行うことができ、Cf変化の検知を時間差で行うことにより、ダブルタップを可能とすることができる。詳細については後述する。
《有機ELモジュールの構成部材》
次いで、本発明の有機ELモジュールの主要構成部材である有機EL素子を含む有機ELパネルと電気接続部材(FPC)の詳細について説明する。
次いで、本発明の有機ELモジュールの主要構成部材である有機EL素子を含む有機ELパネルと電気接続部材(FPC)の詳細について説明する。
〔有機ELパネルの構成〕
有機ELモジュール(1)を構成する有機ELパネル(2)は、例えば、前記図1で例示したように、透明基材(3)上に、アノード電極(4、陽極)と、有機機能層ユニット(5)が積層されて、有機機能層ユニット(5)の上部には、カソード電極(6、陰極)が積層されて、発光領域(LA)を有する有機EL素子(9)を構成している。この有機EL素子(9)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)が構成されている。
有機ELモジュール(1)を構成する有機ELパネル(2)は、例えば、前記図1で例示したように、透明基材(3)上に、アノード電極(4、陽極)と、有機機能層ユニット(5)が積層されて、有機機能層ユニット(5)の上部には、カソード電極(6、陰極)が積層されて、発光領域(LA)を有する有機EL素子(9)を構成している。この有機EL素子(9)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)が構成されている。
以下に、有機EL素子の構成の代表例を示す。
(i)陽極/有機機能層ユニット(正孔注入輸送層/発光層/電子注入輸送層)/陰極
(ii)陽極/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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、本発明に係る有機ELパネルにおいては、非発光領域であるベゼル領域に、陽極(アノード電極)や陰極(カソード電極)とは電気的に接続していないベゼル電極を有していることを特徴とする。
(ii)陽極/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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/有機機能層ユニット(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、本発明に係る有機ELパネルにおいては、非発光領域であるベゼル領域に、陽極(アノード電極)や陰極(カソード電極)とは電気的に接続していないベゼル電極を有していることを特徴とする。
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。
更に、有機EL素子を構成する各構成材料の詳細について説明する。
〔透明基材〕
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光透過性を有する透明基材(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。本発明でいう透明とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいい、好ましくは70%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。
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光透過性を有する透明基材(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。本発明でいう透明とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいい、好ましくは70%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。
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。
樹脂フィルムを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)等のポリエステル、ポリエチレン(略称:PE)、ポリプロピレン(略称:PP)、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(略称: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(略称: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(略称:PVA)、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(略称:PC)、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(略称:PI)、ポリエーテルスルホン(略称: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(略称:PMMA)、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(略称:COP)等を挙げることができる。
有機EL素子においては、上記説明した透明基材(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。更に、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。
〔アノード電極: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。本発明に係る陽極としては、透明電極であっても、非透明電極でもよいが、陽極側が光取出し面(発光面)となる場合には、透明電極として設計する。
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。本発明に係る陽極としては、透明電極であっても、非透明電極でもよいが、陽極側が光取出し面(発光面)となる場合には、透明電極として設計する。
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。
透明陽極としては、銀を主成分として構成されている層であることが好ましいが、具体的には、銀単独で形成しても、あるいは銀(Ag)を主成分として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良い。
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、有機機能層群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とる場合には、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することができる。
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、有機機能層群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とる場合には、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することができる。
〔ベゼル電極〕
本発明においては、非発光領域にタッチ検出用のベゼル電極を形成することを特徴とするが、ベゼル電極は上記説明した陽極、または後述する陰極の形成に用いるのと同様の材料及び方法により、ベゼル領域に形成することができる。
本発明においては、非発光領域にタッチ検出用のベゼル電極を形成することを特徴とするが、ベゼル電極は上記説明した陽極、または後述する陰極の形成に用いるのと同様の材料及び方法により、ベゼル領域に形成することができる。
〔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。
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、発光層と隣接する他層との界面であってもよい。
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設けることが好ましい。
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の範囲内であることがさらに好ましい。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をいう。
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)、湿式塗布法、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、特性の異なる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併用してもよい。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となり、有機電界発光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、米国特許公開第2005/0112407号明細書、米国特許公開第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、さら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傾斜構成であってもよい。
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、米国特許公開第2006/835469号明細書、米国特許公開第2006/0202194号明細書、米国特許公開第2007/0087321号明細書、米国特許公開第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、米国特許公開第2009/0039776号、米国特許第6687266号明細書、米国特許公開第2006/0008670号明細書、米国特許公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許公開第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、米国特許公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許公開第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1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)、さら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。
〔発光層を除く有機機能層群〕
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、有機機能層ユニット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)にその詳細が記載されており、電荷注入層としては、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)にその詳細が記載されており、電荷注入層としては、正孔注入層と電子注入層とがある。
電荷注入層は、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、透明電極に隣接した位置に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、透明電極である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)にその詳細が記載されている。
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ヘキサアザトリフェニレン誘導体も、同様に正孔輸送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との間に設けられる層のことであり、陰極が透明電極で構成されている場合には、当該透明電極に隣接して設けられ、「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、透明電極が陰極の場合は、金属錯体等の有機材料が特に好適に用いられる。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の範囲が好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層は正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料より構成されており、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層としての機能を有する。正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送層は正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料より構成されており、広い意味で正孔注入層及び電子阻止層も正孔輸送層としての機能を有する。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の特性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。
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、更には、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、上記の正孔輸送材料を、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の範囲内であり、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含有する単一構造であってもよい。
また、正孔輸送層を構成する正孔輸送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、より低消費電力の有機EL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(陰極)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良い。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。
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の範囲内であり、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。
(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ユニットの各構成層の他に、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ユニットの各構成層の他に、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、さらに好ましくは5〜30nmの範囲内である。
〔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成膜方法により薄膜として形成することができる。また、陰極としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μmの範囲内であり、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を取り出す方式の両面発光型の場合には、陰極としては、光透過性の陰極を選択して構成する。
〔封止部材〕
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、封止部材と、陰極及び透明基板とを封止用接着剤で接着する方法を挙げることができる。
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、封止部材と、陰極及び透明基板とを封止用接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材は、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、光取出し側でなければ、透明性及び電気絶縁性は、特に限定されない。
封止部材としては、具体的には、ガラス板、ポリマー板、金属板、ポリマーフィルム等が挙げられる。ガラス板としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板又はポリマーフィルムとしては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金が挙げられる。
封止部材としては、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、ポリマーフィルム及び金属フィルムを好ましく使用することができる。さらに、ポリマーフィルムは、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m2・24h以下であることが好ましく、さらには、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(1atmは、1.01325×105Paである)以下であって、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにおける水蒸気透過度が、1×10−3g/m2・24h以下であることが好ましい。
封止部材と有機EL素子の表示領域(発光領域)との間隙には、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できる。また、封止部材と有機EL素子の発光領域との間隙を真空とすることや、その間隙部に吸湿性化合物を封入することもできる。
《電気接続部材》
本発明に係る電気接続部材は、FPC(フレキシブルプリント回路、Flexible Printed Circuits)ともいい、前記図2の(b)で示すように、プリント配線基板(PCB、Printed Circuit Board、プリント回路基板ともいう。)上に、上記説明した有機ELパネル(2)を構成する各電極と電気的に接続し、駆動電力の供給や、各情報を制御部に伝達するためのプリント配線(PC)と各パッド(P)を有している。パッドとしては、ベゼル電極A(BZ−A)を接続するためのベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)、カソード電極(6)を接続するためのカソード電極接続用パッド(6−P)、アノード電極(4)を接続するためのアノード電極接続用パッド(4−P)、ベゼル電極B(BZ−B)を接続するためのベゼル電極B接続用パッド(BZ−B−P)が配置されている構成で、有機ELパネルと接合して、本発明の有機ELモジュールを構成している。
本発明に係る電気接続部材は、FPC(フレキシブルプリント回路、Flexible Printed Circuits)ともいい、前記図2の(b)で示すように、プリント配線基板(PCB、Printed Circuit Board、プリント回路基板ともいう。)上に、上記説明した有機ELパネル(2)を構成する各電極と電気的に接続し、駆動電力の供給や、各情報を制御部に伝達するためのプリント配線(PC)と各パッド(P)を有している。パッドとしては、ベゼル電極A(BZ−A)を接続するためのベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)、カソード電極(6)を接続するためのカソード電極接続用パッド(6−P)、アノード電極(4)を接続するためのアノード電極接続用パッド(4−P)、ベゼル電極B(BZ−B)を接続するためのベゼル電極B接続用パッド(BZ−B−P)が配置されている構成で、有機ELパネルと接合して、本発明の有機ELモジュールを構成している。
プリント配線基板(PCB)を構成する基板としては、透明でフレキシブル性を有し、かつ十分な機械的強度を備えたプラスチックフィルムであれば特に制限はなく、ポリイミド樹脂(略称:PI)、ポリカーボネート樹脂(略称:PC)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート樹脂(略称:PEN)、シクロオレフィン樹脂(略称:COP)等が挙げられるが、好ましくは、ポリイミド樹脂(略称:PI)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート樹脂(略称:PEN)が好ましい。
また、プリント配線(PC、Printed Circuit)を構成する材料としては、導電性を有する金属材料で構成されていることが好ましく、例えば、金、銀、銅、ITO等を挙げることができるが、本発明では、銅により形成することが好ましい。
プリント配線(PC)を形成する方法としては、プリント配線基板(PCB)上に銅層を形成した後、フォトレジスト材料等を塗布する、あるいはドライレジストフィルムをラミネートした後、所望の配線パターンとなるように、マスク材等を介して露光し、次いで現像し、不要のレジストの剥離処理を経て、レジストパターンを形成する。
次いで、銅層のエッチング液に浸漬、あるいはエッチング液をシャワーリングして付与することにより、マスク以外の領域の銅層を除去して、所望のプリント配線パターンを形成する。
本発明の有機ELモジュールにおいては、電気接続部材と有機ELパネルが、導電性部材を介して電気的に接続されていることが好ましい態様である。
電気的に接続する部材とは、図2のBで例示したようなベゼル電極A(BZ−A)を接続するためのベゼル電極A接続用パッド(BZ−A−P)、カソード電極(6)を接続するためのカソード電極接続用パッド(6−P)、アノード電極(4)を接続するためのアノード電極接続用パッド(4−P)、ベゼル電極B(BZ−B)を接続するためのベゼル電極B接続用パッド(BZ−B−P)等のパッドである。
パッドの構成材料としては、導電性を備えた部材であれば特に制限はないが、異方性導電フィルム(ACF、Anisotropic Corductive Film)、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。
異方性導電フィルム(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膜状に成型した導電性フィルム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。本発明に係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る。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。当該金属粒子においては、表面酸化を防ぐ目的で、表面に金やパラジウムを付与した粒子を用いてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁被膜を施したものを用いてもよい。
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で被覆した粒子が挙げられる。同様に、樹脂コアの最外表面に金、パラジウムを付与した粒子を用いてもよい。更に、樹脂コアの表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
また、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、例えば、銀粒子ペースト、銀−パラジウム粒子ペースト、金粒子ペースト、銅粒子ペースト等を適宜選択して用いることができる。金属ペーストとしては、例えば、大研化学社から販売されている有機基板用銀ペースト(CA−6178、CA−6178B、CA−2500E、CA−2503−4、CA−2503N、CA−271等、比抵抗値:15〜30mΩ・cm、スクリーン印刷法で形成、硬化温度:120〜200℃)、LTCC用ペースト(PA−88(Ag)、TCR−880(Ag)、PA−Pt(Ag・Pt))、ガラス基板用銀ペースト(US−201、UA−302、焼成温度:430〜480℃)等を挙げることができる。
《有機ELモジュールの構成例》
次いで、本発明の有機ELモジュールの発光操作及びタッチ検出操作について、駆動回路図及びタイミングチャートを用いて説明する。
次いで、本発明の有機ELモジュールの発光操作及びタッチ検出操作について、駆動回路図及びタイミングチャートを用いて説明する。
〔実施態様1:常時発光方式の有機ELモジュール〕
図8は、有機ELモジュールの駆動方法の一例(実施態様1)を示す駆動回路図である。
図8は、有機ELモジュールの駆動方法の一例(実施態様1)を示す駆動回路図である。
図8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、アノード電極配線(25)とカソード電極配線(26)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、Cel)が接続されている。
左側の発光素子駆動回路ユニット(12)では、アノード電極より引き出されたアノード電極配線(25)が直接、発光素子駆動回路部(23)に接続され、一方、カソード電極から引きだされたカソード電極配線(26)も、直接、発光素子駆動回路部(23)に接続されている。また、発光素子駆動回路部(23)は、グランド(27)につながれている。このグランド(27)は、詳しくはシグナル・グランドと呼ばれている。
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)する発光素子駆動回路部(23)を有する。
本発明でいう発光素子駆動回路ユニット(12)とは、図8の実線で示すように、アノード電極配線(25)、発光素子駆動回路部(23)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。
一方、右側に記載したタッチ検出回路ユニット(14)は、検出電極として機能させるための独立した第1のベゼル電極A(BZ−A)を、スイッチ4(SW4)を介してタッチ検出回路部(24)に接続され、更に下方側に、第2のベゼル電極B(BZ−B)を、スイッチ5(SW5)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、グランド(27)につながれている。このタッチ検出回路部(24)の内部にスイッチ4(SW4)及びスイッチ5(SW5)が組み込まれている構成であってもよい。
本発明に係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、従来の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。
図8で示す回路構成からなる有機EL素子における発光パターンは、常時発光させる方式であるが、その他には、例えば、後述する図13〜図16に示すように、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時分割方式を用いてもよい。
この発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。
以下、本発明に適用可能な発光素子駆動回路部(23)の構成例を以下に示す。
図9は、本発明に係る発光素子駆動回路部(23)の構成の一例を示す概略回路図である。
図9において、発光素子駆動回路部(23)は、昇圧型又は降圧型のDC−DCコンバーター回路(31)、DC−DCコンバーターのスイッチ素子制御回路(32)、電流値のフィードバック回路(33)を有している。例えば、検出抵抗をR1、比較電位をVrefとすると、有機EL素子(22)に流れる電流IOLEDがVref/R1となるように、有機EL素子(22)のアノード電位がDC−DCコンバーター回路(31)で昇圧又は降圧されることにより、定電流回路とすることができる。ここで、フィードバック回路(33)は、VX=Vrefとなるように、DC−DCコンバーター回路(31)の出力Voutにフィードバックを掛ける。例えば、Vref=0.19V、R1=100Ωとすると、定電流値Vref/R1=1.9mAとなるように、VoutがDC−DCコンバーター回路(31)により調整される。
一方、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。
本発明において、駆動回路を構成するスイッチ類としては、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8で示す実施態様1におけるセンシング方法(タッチ検出方法)について説明する。
図10は、実施態様1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る。
図10で示す実施態様1においては、有機EL素子(22)は、発光素子駆動回路部(23)に常時接続されている状態にあり、連続的に連続発光し、タッチ検知回路部により制御するセンシング期間が周期的に出現する駆動方式とである。
センシング期間としては、はじめに、タッチ検出回路ユニット(14)のベゼル電極A(BZ−A)のスイッチ4(SW4)を「ON」にした状態で、検出電極であるベゼル電極A(BZ−A)の保護部材の上面部を指(15A)によりタッチすることにより、指(15A)と検出電極であるベゼル電極A(BZ−A)間に静電容量Cf1が生じ、第1のタッチ検出Aを行う。なお、静電容量Cf1はアース(16A、接地)につながっている。29Aは、第1のセンシング時のタッチ検出情報ルートである。この時、ベゼル電極B(BZ−B)のスイッチ5(SW5)は「OFF」の状態とする。
次いで、ベゼル電極A(BZ−A)のスイッチ4(SW4)を「OFF」にし、ベゼル電極B(BZ−B)のスイッチ5(SW5)を「ON」にした状態で、検出電極であるベゼル電極B(BZ−B)の保護部材の上面部を指(15B)によりタッチすることにより、指(15B)と検出電極であるベゼル電極B(BZ−B)間に静電容量Cf2(不図示)が生じ、第2のタッチ検出Bを行う。なお29Bは、第2のセンシング時のタッチ検出情報ルートである。
このようにして、タッチ検出時に、ベゼル電極Aからベゼル電極Bの順にスイッチであるSW4及びSW5の「ON」、「OFF」を切り替えながら静電容量Cf1及びCf2の変化量を検知することにより、ページや画面を上から下にスクロールするという動作ができ、逆にベゼル電極Bからベゼル電極Aの順にスイッチの「ON」、「OFF」を切り替えながら静電容量Cfの変化を検知することにより、ページや画面を下から上にスクロールができる。
図11は、図10で説明した実施態様1のセンシング期間における回路作動のタイミングチャートである。
図11で示すように、発光素子駆動回路部(23)にはスイッチが存在しておらず、回路が常時繋がった状態になっているため、下段に示すように、OLED印加電圧は、常に「ON」の常時発光状態にあり、全期間が発光期間(LT)となっている。これに対し、タッチ検知回路ユニット(14)のSW4及びSW5を、順次「ON/OFF」することにより、センシング期間(ST)を2分割して、タッチ検知を周期的に行うことができる。
〔実施態様2:常時発光方式の有機ELモジュール2〕
図12は、常時発光方式の有機ELモジュールの他の一例(実施態様2)を示す駆動回路図である。
図12は、常時発光方式の有機ELモジュールの他の一例(実施態様2)を示す駆動回路図である。
図12においては、発光素子駆動回路部(23)は、図8で示した実施態様1と同様で、常時発光方式である。
タッチ検出回路ユニット(14)は、実施態様1と同様にベゼル電極A(BZ−A)とベゼル電極B(BZ−B)で構成しているが、それぞれのベゼル電極は、独立したタッチ検出回路部(24及び25)に接続され、それぞれのタッチ検出を、独立して制御する。それに伴い、図10で示した実施態様1におけるSW4及びSW5は不要となる。
センシング方法に関しては、実施態様1と同様である。
〔実施態様3:発光期間とタッチセンシング期間が分離された時分割方式〕
実施態様3は、発光素子駆動回路ユニットにより制御する有機ELパネルの発光期間(LT)と、タッチ検出回路ユニットにより制御するタッチセンシング期間(ST)とが分離された時分割方式の有機ELモジュール(1)である。
実施態様3は、発光素子駆動回路ユニットにより制御する有機ELパネルの発光期間(LT)と、タッチ検出回路ユニットにより制御するタッチセンシング期間(ST)とが分離された時分割方式の有機ELモジュール(1)である。
図13は、発光期間(LT)とタッチセンシング期間(ST)が分離された時分割方式の有機ELモジュール(1)の駆動回路図である。
図13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、アノード電極配線(25)とカソード電極配線(26)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、Cel)が接続されている。
左側の発光素子駆動回路ユニット(12)では、アノード電極より引き出された有機EL素子発光用のアノード電極配線(25)がスイッチ1(SW1)を介して、発光素子駆動回路部(23)に接続され、一方、カソード電極から引きだされたカソード電極配線(26)がスイッチ2(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、発光素子駆動回路部(23)は、グランド(27)につながれている。
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)する発光素子駆動回路部(23)を有する。また、図13では、発光素子駆動回路部(23)と、SW1と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1(SW1)又はスイッチ2(SW2)が組み込まれた構成であってもよい。
図13で示す構成における発光素子駆動回路ユニット(12)とは、アノード電極配線(25)、SW1、発光素子駆動回路部(23)、SW2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。
一方、右側に示すタッチ検出回路ユニット(14)は、前記図8で説明した第1のベゼル電極A(BZ−A)を検出電極として独立に機能させるため、スイッチ4(SW4)を介してタッチ検出回路部(24)に接続している。更に、前記図8で説明したのと同様に、最下部に、第2のベゼル電極B(BZ−B)を、スイッチ5(SW5)を介してタッチ検出回路部(24)に接続されている。
加えて、タッチ検出用電極として機能させため、アノード電極から引き出したアノード電極配線2(25A)を、スイッチ3(SW3)を介してタッチ検出回路部(24)に接続して、タッチ検出電極群を構成している。
このタッチ検出回路部(24)は、グランド(27)につながれている。このタッチ検出回路部(24)内部に、前記スイッチ3(SW3)、スイッチ4(SW4)及びスイッチ5(SW5)が組み込まれている構成であってもよい。
図13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(12)により制御する有機ELパネルの発光期間(LT)と、タッチ検出回路ユニット(14)により制御するタッチセンシング期間(ST)とを分離して駆動させることが可能となり、有機ELモジュールにタッチセンサー機能を発現させることができる。
図14は、有機ELパネルの発光期間(LT)における駆動回路図の状態を示すものであり、SW1及びSW2を「ON」とし、SW3〜SW5を「OFF」の状態とすることにより、有機EL素子(22)が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、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。
図15は、有機ELパネルのタッチセンシング期間(ST)における駆動回路図を示すものであり、タッチ検出回路ユニット(14)の駆動をコントロールするスイッチであるSW3〜SW5は、SW1及びSW2が「ON」の状態では「OFF」状態とし、SW1及びSW2を「OFF」にした後、図15で示すように「ON」にして、タッチ検出を行う。ただし、SW3を「ON」とするタイミングは、上記説明したSW1及びSW2を「OFF」にしたのち、所定の待機時間(t)を経たのち、「ON」とすることが好ましい。この待機期間(t)としては、有機EL素子の充放電時定数τの0τ〜5τ程度の範囲内であることが好ましい。
図16は、実施態様3における発光期間とタッチセンシング期間を時分割した方式のタイミングチャートである。
図16に示すタイミングチャートにおいて、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、SW1及びSW2を「OFF」にして、待機時間(t、不図示)を経て、SW4、SW3、SW5を順次「ON」及び「OFF」にしてタッチ検出を行った後、SW5を「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)、タッチセンシング期間(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、0.1〜2.0msec.の範囲内であり、タッチセンシング期間(ST)としては0.05〜0.3msec.の範囲内であり、1フレーム期間(1FT)としては、0.15〜2.3msec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16で示すタイミングチャートのタッチセンシング期間におけるタッチ検出方法は、前述のとおりであり、ベゼル電極A(BZ−A)のスイッチ4(SW4)の「ON」及び「OFF]→アノード検知電極(25A)のスイッチ3(SW3)の「ON」及び「OFF]→ベゼル電極B(BZ−B)のスイッチ5(SW5)の「ON」及び「OFF」を切り替えながら、指(15A〜15C)のタッチ操作によるCf1〜Cf3の変化を検知することにより、ページや画面を上から下にスクロールするという動作ができ、逆にベゼル電極B(BZ−B)→アノード検知電極(25A)→ベゼル電極A(BZ−A)の順に各スイッチの「ON」、「OFF」を切り替えながらCf変化を検知することにより、ページや画面を下から上にスクロールができる。
また、アノード検知電極(25A)のみのCf変化を検知することにより、タップ動作を行うことができ、Cf変化の検知を時間差で行うことにより、ダブルタップ検出を可能とすることができる。
図17は、実施態様3における発光期間とセンシング期間の他の一例を示すタイミングチャートで、図16に示すタイミングチャートに対し、ベゼル電極A(BZ−A)のスイッチ4(SW4)、及びベゼル電極B(BZ−B)のスイッチ5(SW5)によるセンシング期間が、有機EL素子の発光期間(LT)と重なっている態様を示す。すなわち、有機EL素子の発光期間(LT)中に、ベゼル電極によるセンシングを行う方法である。
〔実施態様4:発光期間とタッチセンシング期間が分離された時分割方式2〕
図18は、発光期間とタッチセンシング期間が分離された時分割方式の有機ELモジュールの他の一例(実施態様4)を示す駆動回路図である。
図18は、発光期間とタッチセンシング期間が分離された時分割方式の有機ELモジュールの他の一例(実施態様4)を示す駆動回路図である。
図18においては、発光素子駆動回路部(23)は、図13〜図15で示した実施態様3と同様で、SW1及びSW2の「ON」、「OFF」により、有機EL素子の発光期間を制御する。
一方、タッチ検出回路ユニット(14)におけるタッチ検出用の電極構成は、実施態様3と同様に、ベゼル電極A(BZ−A)、ベゼル電極B(BZ−B)及びアノード検知電極(25A)により構成しているが、それぞれベゼル電極(BZ−A及びBZ−B)、及びアノード検知電極(25A)は、個別のタッチ検出回路部(24〜26)に接続され、それぞれのタッチ検出を、独立して制御する方法である。このような構成においては、ベゼル電極A(BZ−A)及びベゼル電極B(BZ−B)の回路では、図13で示すようなSW4及びSW5は不要となる。センシング方法に関しては、実施態様3の図16及び図17で示した方法と同様である。
《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型化を達成し、工程の簡素化を達成することができ、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型化を達成し、工程の簡素化を達成することができ、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〕
前述の図5〜図7で示したように、例えば、裏面側の副表示画面に本発明の有機ELモジュールを具備したスマートデバイス(100)として提供することができる。
前述の図5〜図7で示したように、例えば、裏面側の副表示画面に本発明の有機ELモジュールを具備したスマートデバイス(100)として提供することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスモジュールは、発光機能と、スクロール動作やタップ動作を兼ね備えた有機エレクトロルミネッセンス素子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に好適に利用できる。
1 有機ELモジュール
2 有機ELパネル
3 透明基材
4 アノード電極
4−P アノード電極接続用パッド
5 有機機能層ユニット
6 カソード電極
6−P カソード電極接続用パッド
7 封止用接着剤層
8 封止部材
9、22 有機EL素子
10 従来型のタッチ検出電極
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、15A、15B、15C 指
16、16A 接地(アース)
21 コンデンサー(Cel)
23 発光素子駆動回路部
24、25、26 タッチ検出回路部
25 アノード電極配線
26 カソード電極配線
27 グランド
28 発光制御情報ルート
29A、29B、30 タッチ検出情報ルート
31 DC−DCコンバーター回路
32 スイッチ素子制御回路
33 フィードバック回路
100 スマートデバイス
102B 副表示画面(背面側)
104 カバーガラス
105 液晶パネル
110 副表示画面
111 アイコン表示部
120 液晶表示装置
1FT 1フレーム期間
BZ−A ベゼル電極A
BZ−B ベゼル電極B
BZ−A−P ベゼル電極A接続用パッド
BZ−B−P ベゼル電極B接続用パッド
Cf、Cf1 指とタッチ検出電極間の静電容量
Cel アノード電極とカソード電極間の静電容量
F 保護部材
FPC フレキシブルプリント回路
LA 発光領域
LT 発光期間
PCB プリント配線回路
PL プリント配線
SC スクロール
ST センシング期間、タッチセンシング期間
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
T タップ
2 有機ELパネル
3 透明基材
4 アノード電極
4−P アノード電極接続用パッド
5 有機機能層ユニット
6 カソード電極
6−P カソード電極接続用パッド
7 封止用接着剤層
8 封止部材
9、22 有機EL素子
10 従来型のタッチ検出電極
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、15A、15B、15C 指
16、16A 接地(アース)
21 コンデンサー(Cel)
23 発光素子駆動回路部
24、25、26 タッチ検出回路部
25 アノード電極配線
26 カソード電極配線
27 グランド
28 発光制御情報ルート
29A、29B、30 タッチ検出情報ルート
31 DC−DCコンバーター回路
32 スイッチ素子制御回路
33 フィードバック回路
100 スマートデバイス
102B 副表示画面(背面側)
104 カバーガラス
105 液晶パネル
110 副表示画面
111 アイコン表示部
120 液晶表示装置
1FT 1フレーム期間
BZ−A ベゼル電極A
BZ−B ベゼル電極B
BZ−A−P ベゼル電極A接続用パッド
BZ−B−P ベゼル電極B接続用パッド
Cf、Cf1 指とタッチ検出電極間の静電容量
Cel アノード電極とカソード電極間の静電容量
F 保護部材
FPC フレキシブルプリント回路
LA 発光領域
LT 発光期間
PCB プリント配線回路
PL プリント配線
SC スクロール
ST センシング期間、タッチセンシング期間
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
T タップ
Claims (4)
- 有機エレクトロルミネッセンスパネルと電気接続部材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は、一対のアノード電極とカソード電極間に発光層を含む有機機能層群を挟持する構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を有し、かつ、非発光表示領域であるベゼル領域に、発光動作に寄与しない少なくとも1つのベゼル電極を有し、
前記電気接続部材は、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルのアノード電極及びカソード電極への電気エネルギー供給ラインと、前記ベゼル電極への信号ラインを有し、
前記電気接続部材は、導電性部材を介して、前記有機エレクトロルミネッセンスパネルと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素子の発光を指示する発光素子駆動回路ユニットと、前記アノード電極の自己静電容量変化又は前記ベゼル電極の自己容量変化を検知する静電容量方式のタッチ検出回路ユニットを有す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ユニット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ユニットにより制御す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ることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンスモジュール。
- 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を具備するスマートデバイスであって、
前記有機エレクトロルミネッセンスモジュールが、主表示面側、背面側又は側面側に配置されていることを特徴とするスマートデバイス。
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