KR101449629B1 - 입력 기능을 갖는 유기 ｅｌ 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

(과제) 유기 EL 소자를 발광시킬 때에 생기는 노이즈에 기인한 검출 정밀도의 저하를 방지한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및 전자 기기를 제공한다.
(해결 수단) 매트릭스 형상으로 배치되는 각 서브 화소 영역(A)에, 양극(20)과 음극(21)과의 사이에 협지된(sandwiched) 발광층(50b)이 마련되는 소자 기판(11)과, 소자 기판(11)을 봉지(sealing)하는 봉지 기판(12)과, 봉지 기판(12)의 외면측에 형성된 터치 패널부(17)를 구비하고, 음극(21)은, 서브 화소 영역(A)에 있어서의 표시색에 대응하여 독립적으로 형성되고, 봉지 기판(12)이, 소자 기판(11)측에 형성되어 전위가 고정된 실드(shield) 도체(52)를 갖는다.
Figure R1020080015876
발광층, 봉지 기판, 터치 패널

Description

입력 기능을 갖는 유기 ＥＬ 장치 및 전자 기기{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE HAVING INPUT FUNCTION AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및, 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 유기 EL 소자를 화소로서 이용한 유기 EL 장치는, 풀 컬러 디스플레이 등으로의 응용이 기대되어, 왕성하게 연구 개발이 이루어지고 있다(이하, 「Electro Luminescence」를 「EL」로 약기함). 유기 EL 소자는, 전류 구동 소자이기 때문에, 구동 전류의 불균일은, 그대로 화질의 악화로 이어져 버린다. 구동 전류의 불균일의 요인으로서는, 예를 들면 박막 트랜지스터로 유기 EL 소자를 구동할 때에, 스레숄드(threshold) 전압이 시프트하는 것이 고려된다. 그래서, 상기 시프트량의 저감을 도모한 유기 EL 장치의 제어 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).
또한, 유기 EL 소자는, 발광층을 포함하는 1층 이상의 박막을 양극과 음극으로 이루어지는 한 쌍의 전극에 의해 끼운 구조를 갖는다. 일반적으로, 음극은 균일하게 덧입히는 막(膜) 형상으로 형성되고, 각 화소 간에 있어서 공통의 전위를 갖는 것으로 되어 있다. 그런데, 예를 들면 RGB 각색의 발광층마다 인가 전압을 효 과적으로 조정하기 위해, 음극을 RGB마다 독립한 상태로 형성하는 경우가 있다.
또한 최근에는, 퍼스널 디지털 어시스턴트(PDA), 퍼스널 컴퓨터 등의 소형 정보 전자 기기의 보급에 따라, 표시 화면 상에 손가락이나 펜 등의 물체를 접촉시킴으로써 입력 조작을 행하는, 소위 터치 패널 기능이 부가된 표시 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 터치 패널에 있어서, 손가락 등의 접촉 위치를 검출하는 방법으로서 정전 용량 방식이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조). 정전 용량 방식은, 인간이 손가락으로 표시면에 접촉함으로써 형성된 정전 용량을 통하여 미약한 전류를 흘려, 이 전류량으로부터 접촉 위치의 검출을 행하는 방식이다. 여기서, 정전 용량 방식에서는, 평면 형상으로 형성된 검출 전극과 검출 전극상에 적층된 유전체막을 이용하고 있고, 유전체막을 손가락 등으로 접촉함으로써 정전 용량을 형성하고 있다. 그래서, 정전 용량 방식을 이용한 터치 패널을 전술한 바와 같은 RGB마다 독립한 음극을 갖는 유기 EL 장치에 조합시키는 것도 고려된다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2006-146895호
[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 2003-196023호
[특허 문헌 3] 일본공개특허공보 2003-302936호
그러나, 이러한 터치 패널 기능 부착의 유기 EL 장치에서는, 유기 EL 소자를 발광시키기 위해 전극에 공급한 구동 신호에 기인하는 전계(an electric field)가, 상기 음극의 극간(a gap region)으로부터 검출 전극에 도달함으로써, 이 전계 성분이 노이즈가 되어 접촉 위치의 검출 정밀도가 낮아진다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 유기 EL 소자를 발광시킬 때에 생기는 노이즈에 기인한 검출 정밀도의 저하를 방지한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및, 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용했다. 즉, 본 발명의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치는, 매트릭스 형상으로 배치되는 각 서브 화소 영역에, 양극과 음극과의 사이에 협지된(sandwiched) 발광층이 마련되는 소자 기판과, 이 소자 기판을 봉지(sealing)하는 봉지 기판과, 이 봉지 기판의 외면측에 형성된 터치 패널부를 구비하고, 상기 음극은, 상기 서브 화소 영역에 있어서의 표시색에 대응하여 독립적으로 형성되고, 상기 봉지 기판이, 상기 소자 기판측에 형성되어 전위가 고정된 실드(shield) 도체를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 의하면, 봉지 기판의 소자 기판측에 실드 도체가 마련되어 있기 때문에, 서브 화소 영역에 있어서의 표시색에 대응하여 형성된 음극간에 극간이 생기고, 상기 발광층을 발광시켰을 때에 상기 극간 으로부터 터치 패널부를 향하는 전계가 실드 도체에 의해 차단된다. 따라서, 발광시의 구동 신호에 의한 노이즈의 영향을 억제할 수 있어, 터치 패널부에 있어서의 접촉 위치의 검출 정밀도를 향상할 수 있다.
따라서, 발광시의 노이즈에 기인한 검출 정밀도의 저하를 방지한 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 있어서는, 상기 실드 도체가 차광막을 구성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 실드 도체가 차광막을 겸비함으로써, 봉지 기판의 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 실드 도체가 차광막의 형성 영역에만 배치되어 있기 때문에, 빛의 취출(output) 효율이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 있어서는, 상기 실드 도체가, 투광성을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 실드 도체를 투광성의 도전 재료로 구성함으로써, 실드 도체를 면 형상으로 형성할 수 있어, 발광시의 노이즈의 영향을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또한, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 있어서는, 상기 실드 도체가 투광부 및 차광부를 포함하여 구성되고, 상기 투광부는 상기 봉지 기판에 있어서의 표시 영역에 면 형상으로 형성되고, 상기 차광부는 차광막으로서 기능하는 것이 바람직하다.
투광부에 있어서의 광투광율을 향상시키기 위해서는 막두께를 작게 할 필요 가 있지만, 이 경우, 실드 도체의 저항치가 증가해 버린다. 한편, 차광부는 광투과성이 요구되지 않기 때문에, 차광부에 의해 실드 도체 전체의 저항치를 조정할 수 있다.
그래서, 본 발명을 채용하면, 투광부의 막두께를 억제함으로써 증가한 저항치를 차광부의 저항치를 작게 함으로써, 실드 도체 전체로서의 저항치를 소정치로 유지할 수 있다. 또한, 차광부는 표시 영역을 면 형상으로 형성되기 때문에, 노이즈의 영향을 확실히 억제할 수 있음과 함께, 그 막두께가 얇기 때문에 발광층의 빛을 외부로 양호하게 취출할 수 있다. 또한, 차광부를 구비함으로써 인접하는 서브 화소 영역간에 있어서의 광누설도 방지할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상기의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 기기에 의하면, 전술한 바와 같은 노이즈에 기인한 검출 정밀도의 저하가 방지된 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를, 예를 들면 표시부로서 구비하고 있기 때문에, 전자 기기 자체도 고성능이며 고기능의 것이 된다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL(Electro Luminescence) 장치의 제1 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해 축척을 적절히 변경하 고 있다. 도1 은 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 개략 단면도이며, 도2 는, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 등가 회로를 나타내는 도면이며, 도3 은, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 표시 영역의 단면 모식도이다. 본 실시 형태의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치는, R(적), G(녹), B(청)의 각색광을 출력하는 3개의 서브 화소 영역으로 1개의 화소를 구성하도록 되어 있다. 여기서, 표시를 구성하는 최소 단위가 되는 표시 영역이 서브 화소 영역이다.
우선, 본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 도1 에 나타내는 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판인 소자 기판(11)과, 소자 기판(11)과 대향 배치된 봉지 기판(12)을 구비하고 있고, 소자 기판(11)에 형성된 발광층의 빛을 봉지 기판(12)으로부터 취출하는, 소위 톱(top) 에미션 구성으로 되어 있다.
또한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 소자 기판(11)과 봉지 기판(12)이 대향하는 대향 영역의 외주부에 마련된 평면에서 보아 거의 직사각형의 틀 형상의 봉지 수지(13)를 갖고 있고, 이 봉지 수지(13)에 의해 소자 기판(11)과 봉지 기판(12)이 접합되어 있다. 상기 봉지 수지(13)는, 열경화 수지 또는 자외선 경화 수지 등으로 이루어지고, 특히, 열경화 수지의 1종인 에폭시 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 봉지 수지는, 음극 또는 발광 소자부 내에 형성된 발광층의 산화를 방지하는 목적으로 마련된다. 또한, 상기 봉지 수지(13)의 내측에는 물, 산소 등을 흡수하는 게터(getter)제를 형성하여, 봉지캔의 내부에 침입한 물 또는 산 소를 흡수할 수 있도록 해도 좋다. 그리고, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1) 중 봉지 수지(13)의 내측에, 화상 표시 영역이 형성된다.
또한, 입력 기능을 갖는 EL 장치(1)는, 봉지 기판(12)의 외면측(소자 기판(11)에 대향하는 면과 반대측)에 마련된 검출 전극(14)과, 검출 전극(14)의 외면측에 마련된 유전체막(15)과, 유전체막(15)을 통하여 검출 전극(14)과의 사이에 형성되는 정전 용량의 형성 위치를 검출하는 검출 수단(16)을 구비하고 있다. 상기 검출 전극(14), 유전체막(15) 및, 검출 수단(16)은, 소위 정전 용량 방식의 터치 패널부(17)를 구성하고 있다.
도2 에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 장치는, 복수의 주사선(101)과, 주사선(101)에 대하여 교차하는 방향으로 연장하는 복수의 신호선(102)과, 신호선(102)에 대하여 병렬하는 방향으로 연장하는 복수의 전원선(103)이 각각 배선된 구성을 가짐과 함께, 주사선(101) 및 신호선(102)의 각 교점 부근에, 서브 화소 영역(A)이 마련되어 있다.
신호선(102)에는, 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인 및 아날로그 스위치를 구비하는 데이터측 구동 회로(104)가 접속되어 있다. 또한, 주사선(101)에는, 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 구비하는 주사측 구동 회로(105)가 접속되어 있다.
또한, 서브 화소 영역(A)의 각각에는, 주사선(101)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용의 박막 트랜지스터(122)와, 이 스위칭용의 박막 트랜지스터(122)를 통하여 신호선(102)으로부터 공급되는 화소 신호를 유지하는 유지 용량(cap)과, 이 유지 용량(cap)에 의해 유지된 화소 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용의 박막 트랜지스터(123)와, 이 구동용의 박막 트랜지스터(123)를 통하여 전원선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 당해 전원선(103)으로부터 구동 전류가 흘러 들어오는 화소 전극(양극)(20)과, 이 화소 전극(20)과 대향 전극(음극)(21)과의 사이에 끼워 넣어진 유지 EL층(50)이 마련되어 있다. 화소 전극(20)과 대향 전극(21)과 유기 EL층(50)에 의해, 발광 소자가 구성되어 있다.
주사선(101)이 구동되어 스위칭용의 박막 트랜지스터(122)가 온(ON)이 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(cap)에 유지되고, 이 유지 용량(cap)의 상태에 따라 구동용의 박막 트랜지스터(123)의 온·오프 상태가 결정된다. 그리고, 구동용의 박막 트랜지스터(123)의 채널을 통하여, 전원선(103)으로부터 화소 전극(20)에 전류가 흐르고, 또한 유기 EL층(50)을 통하여 대향 전극(21)에 전류가 흐른다. 유기 EL층(50)에서는, 흐르는 전류량에 따라 발광이 생긴다.
다음으로, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)의 상세한 구성에 대하여, 도3 을 참조하여 설명한다.
도3 의 단면 구성도는, 3개의 서브 화소 영역(A)에 대응하는 것이다. 상기 소자 기판(11)은, 예를 들면 유리 등의 투명 기판으로 이루어지는 기판 본체(11A)를 주체로 하여 구성되고, 이 기판 본체(11A) 상에, TFT 등의 회로 등이 형성된 회로 소자부(34), 유기 EL층(50)이 형성된 발광 소자부(31) 및 대향 전극(21)이 순차적으로 적층되어 구성되어 있고, 유기 EL층(50)의 빛이 대향 전극(21)을 투과하여 봉지 기판(12)측(관측자측)으로 출사되도록 되어 있다. 또한, 상기 대향 전극(21) 으로서, ITO(Indium Tin Oxide; 인듐 주석 산화물), Pt, Ir, Ni, 또는 Pd 등의 투명한 재료가 이용된다.
회로 소자부(34)에는, 기판 본체(11A) 상에 실리콘 산화막으로 된 하지(base) 보호막(40)이 형성되고, 이 하지 보호막(40) 상에 다결정 실리콘으로 이루어지는 섬(island) 형상의 반도체막(60)이 형성되어 있다. 반도체막(60)에는, 소스 영역(60a) 및 드레인 영역(60b)이 고(高)농도 인 이온 주입에 의해 형성되어 있다. 상기 인 이온이 도입되지 않았던 부분이 채널 영역(60c)으로 되어 있다.
또한, 상기 하지 보호막(40) 및 반도체막(60)을 덮는 투명한 게이트 절연막(41)이 형성되고, 게이트 절연막(41) 상에는 Al, Mo, Ta, Ti, W 등으로 이루어지는 게이트 전극(42)(주사선(101))이 형성되고, 게이트 전극(42) 및 게이트 절연막(41)상에는 투명한 제1 층간 절연막(44a)과 제2 층간 절연막(44b)이 형성되어 있다. 게이트 전극(42)은 반도체막(60)의 채널 영역(60c)에 대응하는 위치에 마련되어 있다. 또한, 제1, 제2 층간 절연막(44a, 44b)을 관통하여, 반도체막(60)의 소스, 드레인 영역(60a, 60b)에 각각 접속되는 콘택트 홀(45, 46)이 형성되어 있다.
그리고, 제2 층간 절연막(44b) 상에는, ITO 등으로 이루어지는 투명한 화소 전극(20)이 소정의 형상으로 패터닝되어 형성되고, 한쪽의 콘택트 홀(45)이 이 화소 전극(20)에 접속되어 있다. 또한, 다른 한쪽의 콘택트 홀(46)이 전원선(103)에 접속되어 있다. 이와 같이 하여, 회로 소자부(34)에는, 각 화소 전극(20)에 접속된 구동용의 박막 트랜지스터(123)가 형성되어 있다.
발광 소자부(31)는, 복수의 화소 전극(20…)상의 각각에 적층된 유기 EL 층(50)과, 각 화소 전극(20) 및 유기 EL층(50)의 사이에 구비되어 각 유기 EL층(50)을 구획하는 뱅크부(bank portions;61)를 주체로 하여 구성되어 있다. 유기 EL층(50) 상에는 대향 전극(21)이 배치되어 있다. 이들 화소 전극(20), 유기 EL층(50) 및 대향 전극(21)에 의해 발광 소자가 구성되어 있다. 여기서, 화소 전극(20)은, 예를 들면 ITO에 의해 형성되어 이루어지고, 평면에서 보아 대략 직사각형 형상으로 패턴 형성되어 있다. 이 각 화소 전극(20…)을 구분하는 형태로 뱅크부(61)가 구비되어 있다.
뱅크부(61)는, 도3 에 나타내는 바와 같이, 기판 본체(11A)측에 위치하는 제1 격벽부로서의 무기물 뱅크층(제1 뱅크층)(61a)과, 기판 본체(11A)로부터 떨어져 위치하는 제2 격벽부로서의 유기물 뱅크층(61b)이 적층된 구성을 구비하고 있다. 무기물 뱅크층(61a)은, 예를 들면 TiO2나 SiO2 등에 의해 형성되고, 유기물 뱅크층(61b)은, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등에 의해 형성된다.
무기물 뱅크층(61a) 및 유기물 뱅크층(61b)은, 화소 전극(20)의 원주 둘레부(周緣部) 상에 얹히도록 형성되어 있다. 평면적으로는, 화소 전극(20)의 주위와 무기물 뱅크층(61a)이 부분적으로 겹치도록 배치된 구조로 되어 있다. 또한, 유기물 뱅크층(61b)도 동일하며, 화소 전극(20)의 일부와 평면적으로 겹치도록 배치되어 있다. 또한 무기물 뱅크층(61a)은, 유기물 뱅크층(61b)의 테두리 끝보다도 화소 전극(20)의 중앙측으로 더욱 돌출하도록 형성되어 있다.
유기 EL층(50)은, 화소 전극(20)상에 적층된 정공 주입/수송층(50a)과, 정공 주입/수송층(50a)상에 인접하여 형성된 발광층(50b)으로 구성되어 있다.
정공 주입/수송층(50a)은, 발광층(50b)에 정공을 주입하는 기능을 가짐과 함께, 정공 주입/수송층(50a) 내부에 있어서 정공을 수송하는 기능을 갖는다. 이러한 정공 주입/수송층(50a)을 화소 전극(20)과 발광층(50b)의 사이에 마련함으로써, 발광층(50b)의 발광 효율, 수명 등의 소자 특성이 향상한다. 또한, 발광층(50b)에서는, 정공 주입/수송층(50a)으로부터 주입된 정공과, 대향 전극(21)으로부터 주입되는 전자가 발광층에서 재결합하여, 발광이 행해진다. 상기 정공 주입/수송층(50a)의 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스틸렌술폰산 등의 혼합물을 이용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 톱 에미션 구조인 점에서 발광층(50b)의 하면측에 도시하지 않은 반사막을 형성하고 있고, 이에 따라 효율적으로 빛을 취출하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 발광층(50b)은, 정공 주입/수송층(50a)을 덮도록 하여, 상기 유기물 뱅크층(61b) 내에 배치되어 있고, 그 두께가 50nm∼80nm의 범위로 되어 있다.
발광층(50b)은, 적색을 발광 가능한 적색 발광 재료, 녹색을 발광 가능한 녹색 발광 재료 및, 청색을 발광 가능한 청색 발광 재료의 3종류의 발광 재료를 포함하여, 백색을 발광하도록 구성되어 있다. 발광층(50b)은 각 서브 화소 영역(A)에서 공통의 층으로 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 발광층(50b)으로부터 방사된 백색광은, 후술하는 봉지 기판(12)측에 마련되는 컬러 필터층(54)을 투과함으로써 착색되고, 컬러 표시가 행해지도록 되어 있다. 이 컬러 필터는, 백색광을 적(R)색, 녹(G)색 및, 청(B)색으로 착색하는 색재를 포함하여 구성되어 있다.
발광층을 형성하는 발광 재료로서는, 형광 또는 인광을 발광하는 것이 가능한 공지의 발광 재료가 이용된다. 구체적으로는, (폴리)플루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카르바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 매우 적합하게 이용된다. 또한, 이들의 고분자 재료에, 페릴렌계 색소, 쿠머린계 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드(nile red), 쿠머린6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도프(dope)하여 이용할 수도 있다. 또한 카르바졸(CBP) 등의 저분자 재료에 이들의 저분자 색소를 도프하여 발광층으로 할 수도 있다. 또한 트리스-8-퀴노리노라이토 알루미늄 착체(Alq3)를 전자 수송층으로 하여 발광층의 일부로서 더할 수도 있다.
대향 전극(21)은, 서브 화소 영역(A)에 있어서의 표시색에 대응하여 독립적으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 상기 대향 전극(21)이, 적(R)색에 대응하는 서브 화소 영역(A)에 걸쳐 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 이 대향 전극(21)은, 유기물 뱅크층(61b) 내에 배치되고, 화소 전극(20)과의 사이에 유기 EL층(50)을 협지한 것으로 되어 있다. 또한, 녹(G)색 및, 청(B)색에 대해서도 동일하게, 스트라이프 형상의 대향 전극(21)이 독립적으로 형성되어 있다.
이와 같이 대향 전극(21)을 스트라이프(stripe) 형상으로 형성함으로써, 표시색마다 대향 전극(20)의 전위를 변동시키는 것이 가능해지며, 화소 전극(20) 및 대향 전극(21) 간의 전위차의 조정폭을 크게 취함으로써, γ(gamma)보정 등의 RGB의 계조 보정을 양호하게 행하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 표시색에 대응하여 독립한다는 것은, 다른 색을 표시하는 서브 화소 영역(A)에 배치되는 대향 전극(21)끼리가 일체로 형성되지 않는 것을 의미하고 있다. 즉, 각 서브 화소 영역(A)에 대응하는 대향 전극(21)을, 화소 전극(20)과 동일하게 독립적으로 마련하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 대향 전극(21)을 제어하기 위한 스위칭 소자도 필요해진다.
대향 전극(21)은 화소 전극(20)과 쌍을 이루어 유기 EL층(50)에 전류를 흘리는 역할을 수행한다. 이 대향 전극(21)은, 전술한 바와 같이, ITO(인듐 주석 산화물), Pt, Ir, Ni, 또는 Pd 등의 투명한 재료로 구성되어 있다. 또한, 대향 전극(21)을 적층 구조로 해도 좋고, 이 경우, 발광층에 가까운 측의 대향 전극(21)에는 워크 함수가 낮은 것을 마련하는 것이 바람직하며, 특히 이 형태에 있어서는 발광층(50b)에 직접 접하여 발광층(50b)에 전자를 주입하는 역할을 수행한다.
한편, 봉지 기판(12)은 유리나 석영, 플라스틱 등의 광투과성을 갖는 기판 본체(12A)로 구성되고, 그리고 기판 본체(12A)의 내면측(소자 기판(11)측)의 표면에 순차적으로 적층된 실드 전극(실드 도체)(52), 컬러 필터층(54)을 구비하고 있다.
상기 실드 전극(52)은, 봉지 기판(12)의 내측 표면의 전면(全面)에 형성되어 있고, 예를 들면 ITO 등의 투광성 도전 재료로 구성되어 있다. 그리고, 실드 전극(52)은, 봉지층 등을 통하여 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)에 대향 배치되어 있다. 또한, 실드 전극(52)은, 그 시트 저항이 예를 들면 1kΩ/sq 이하로 되어 있다.
또한, 상기 실드 전극(52)은, 봉지 기판(12)의 단부(端部)에 있어서 도전 재료로 구성된 기판간 도통 부재(도시 생략)를 통하여 소자 기판(11)에 마련된 배선부(도시 생략)와의 도통이 확보되어 있다. 그리고, 실드 전극(52)은, 이 배선부를 통하여 거의 일정한 전위(예를 들면, 그라운드)를 나타내고 있다.
상기 컬러 필터층(54)은, 각 서브 화소 영역(A)에 대응하여 배치되어 있고, 예를 들면 아크릴 등으로 구성되어 각 서브 화소 영역에서 표시하는 색(표시색)에 대응하는 색재(色材)를 함유하고 있다.
상기 검출 전극(14)은, 봉지 기판(12)의 외측 표면의 전면에 형성되어 있고, 예를 들면 ITO 등의 투광성 도전 재료로 구성되어 있다. 또한, 평면에서 보아 거의 직사각형 형상의 검출 전극(14)의 4모퉁이에는, 검출 수단(16)으로부터의 검출 신호가 공급되는 단자부(도시 생략)가 각각 마련되어 있다.
검출 수단(16)은, 검출 전극(14)에 마련된 상기 단자부에 각각 동상(同相) 동전위(同電位)의 교류 전압을 인가하여 검출 전극(14)의 면 내에 균일한 전계를 발생시키는 구성으로 되어 있다. 또한, 검출 수단(16)은, 유전체막(15)을 통하여 검출 전극(14)과의 사이에 형성된 정전 용량을 통하여 흐르는 전류량의 측정치로부터 손가락 등의 접촉 위치를 검출하는 구성으로 되어 있다. 또한, 상기 유전체막(15)을 대신하여, 예를 들면 폴리비닐알코올(PVA) 등의 유전체 재료로 이루어져, 반사 방지막으로서 기능하는 원편광판을 이용해도 좋다.
(입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 동작)
다음으로, 이와 같은 구성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)간에 전압이 인가되면, 화소 전극(20)으로부터 정공 주입/수송층(50a)을 통하여 발광층(50b)으로 정공이 주입됨과 함께, 대향 전극(21)으로부터 발광층(50b)으로 전자가 주입된다. 그리고, 화소 전극(20)측으로부터 주입된 정공과 대향 전극(21)측으로부터 주입된 전자가 발광층(50b) 내에서 재결합하고, 재결합했을 때에 발생하는 에너지에 의해 발광층(50b)내에 있어서의 주위의 분자가 여기되고, 여기 상태의 여기 분자가 기저(基底) 상태로 활성을 잃을 때의 차분 에너지가 빛으로서 방출된다.
이와 같이 발광층(50b)의 발광시에는, 상기 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)간에 전계가 발생한다. 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 전술한 바와 같이 대향 전극(21)이 서브 화소 영역(A)에 있어서의 표시색에 대응하여 형성되어 있기 때문에, 다른 표시색에 대응하는 대향 전극(21) 간에 극간이 생기고 있다(도3 참조). 그 때문에, 대향 전극(21)의 극간으로부터, 상기 전계가 누출되어 버린다. 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 봉지 기판(12)의 내면측에 실드 전극(52)이 형성되어 있기 때문에, 이 실드 전극(52)에 의해 검출 전극(14)을 향하는 전계가 효과적으로 차단된다. 또한, 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)과 봉지 기판(12)에 마련된 실드 전극(52)과의 사이에 충분한 간격이 형성되어 있다. 그 때문에, 실드 전극(52)을 향하는 노이즈가 되는 전계의 강도는 저감된다.
그리고, 검출 전극(14)에 면 내에서 균일한 교류 전압을 인가한 상태로 유전체막(15)에 인간의 손가락 등이 접촉하면, 유전체막(15)을 통하여 검출 전극(14)과 손가락 등과의 사이에서 정전 용량이 형성된다. 이 때문에, 검출 전극(14)에 마련된 단자부로부터 정전 용량을 통하여 전류가 흐른다. 검출 수단(16)은, 정전 용량이 형성됨으로써 흐른 전류량을, 예를 들면 검출 영역의 네 모퉁이로부터 각각 검출하고, 그들의 정보로부터 손가락 등의 접촉 위치를 검출한다(도1 참조). 여기서, 검출 전극(14)과 실드 전극(52)과는 기판 본체(12A)를 통하여 이간 배치되어 있기 때문에, 검출 전극(14)과 실드 전극(52)과의 사이에 용량 성분이 형성되는 것이 방지된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)에 의하면, 봉지 기판(12)의 소자 기판(11)측에 실드 전극(52)이 마련되어 있기 때문에, 발광층(50b)을 발광시킬 때의 노이즈의 영향을 억제하고, 터치 패널부(17)에 있어서의 접촉 위치의 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 상기 발광층(50b)을 발광했을 때에, 상기 대향 전극(21)의 극간으로부터 봉지 기판(12)의 외면측에 마련된 터치 패널부(17)를 구성하는 검출 전극(14)을 향하여 발생하는 전계가 실드 전극(52)에 의해 차단할 수 있다. 따라서, 발광시의 노이즈에 기인한 터치 패널부(17)의 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제2 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도4 는, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 서브 화소 영역의 구성이 다르기 때문에, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략한다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(110)는, 도4 에 나타내는 바와 같이 컬러 필터층(54)이 차광층으로서 기능하는 차광부(54a)를 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 차광부(54a)는 도전 재료로 구성되고, 실드 도체(실드 전극)를 겸비하도록 되어 있다. 차광부(54a)는, 예를 들면 Cr(크롬) 등의 광흡수성을 갖는 금속 재료나 수지에 카본 블랙(carbon black)을 분산시킨 광흡수성을 갖는 도전 재료로 구성되어 있다. 그리고, 차광부(54a)는, 봉지 기판(12)의 단부에 있어서, 전술한 기판간 도통 부재를 통하여 소자 기판(11)에 마련된 배선부에 접속되어 있고, 차광부(54a)가 일정한 전위(예를 들면, 그라운드)가 되도록 제어되고 있다. 또한, 차광부(54a)는, 서브 화소 영역(A)에 대응하여 개구부가 형성되어 있기는 하지만, 발광층(50b)의 발광시에 화소 전극(20)에 공급되는 신호에 따라 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)으로부터 검출 전극(14)을 향하여 발생하는 전계를 충분히 차단 가능하게 되어 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(110)에 의해서도, 전술한 실시 형태와 동일한 작용, 효과를 가져오고, 나아가서는 차광부(54a)가 실드 전극을 겸비함으로써, 부품 점수를 삭감하여 봉지 기판의 박육화가 도모된다. 또한, 실드 전극이 차광부(54a)의 형성 영역에만 배치되기 때문에, 빛의 취출 효율을 잃는 일이 없다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제3 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도5 는, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 각 서브 화소 영역에 RGB 각색에 대응하는 발광 재료를 배치하고, 컬러 필터층을 이용하지 않는 점에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 다르다. 이하에서는, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략한다. 또한, 도5 중에서는 정공 주입/수송층의 도시를 생략하고 있다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)는, 도5 에 나타내는 바와 같이 발광층(150)은, 적색(R)으로 발광하는 적색 발광층(150R), 녹색(G)으로 발광하는 녹색 발광층(150G) 및, 청색(B)으로 발광하는 청색 발광층(150B)의 3종류를 가지며, 각 발광층(150R, 150G, 150B)이 스트라이프 형상으로 배치된다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(210)는, 풀 컬러 표시가 행해지도록 되어 있다.
예를 들면, RGB 각색으로 γ보정을 행하는 경우 등, RGB의 발광 재료마다 다른 전압을 인가하는 경우가 있다. 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)는, 대향 전극(21)이 RGB 각색에 대응하여 독립적으로 형성되어 있기 때문에, 화소 전극(20) 및 대향 전극(21)간에 생기게 하는 전위차의 조정폭을 크게 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 발광층(150)과 대향 전극(21)과의 사이에 발광 효율을 높이기 위한 LiF를 형성하는 경우도 있다. 또한, 적색 및 녹색의 발광층(150R, 150G)에는 불화 리튬에 한정하지 않고, 다른 재료를 이용해도 좋다. 또한, 적색 및 녹색의 발광층(150R, 150G) 상에는 불화 리튬을 형성하지 않고, 칼슘만을 형성해도 좋다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)는, 상기 제1 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)와 동일하게, 봉지 기판(12)의 내면측(소자 기판(11)측)에 실드 전극(52)을 가지며, 상기 봉지 기판(12)의 외측에는 터치 패널부(17)를 구비하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)에 의하면, 전술한 실시 형태와 동일한 작용, 효과를 가져오고, 나아가서는 컬러 필터층이 불필요해지기 때문에, 봉지 기판(12)측의 두께가 억제되고, 이에 따라 소형화를 도모할 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제4 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도6 은, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 컬러 필터층을 이용하지 않는 점에 있어서, 제2 실시 형태와 다르다. 이하에서는, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략한다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(130)는, 전술한 제2 실시 형태와 동일하게, 봉지 기판(12)의 내면측(소자 기판(11)측)에, 평면으로 본 상 태에서 서브 화소 영역(A)을 구획하고, 실드 전극을 겸비하는 차광부(54a)를 구비한 구성으로 되어 있다. 이 차광부(54a)는 대향 전극(21)의 비형성 영역에 대응하여 형성되어 있고, 봉지 기판(12)의 단부에 있어서, 기판간 도통 부재를 통하여 소자 기판(11)에 마련된 배선부에 접속되어 있고, 차광부(54a)가 일정한 전위(예를 들면, 그라운드)가 되도록 제어되어 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(130)에 의하면, 전술한 제2 실시 형태와 동일한 작용, 효과를 가져오고, 나아가서는 차광부(54a)가 실드 전극을 겸비함으로써 그 부품 점수를 삭감하여 봉지 기판(12)의 박육화가 도모된다. 또한, 실드 전극(차광부(54a))이 차광막의 형성 영역에만 배치되기 때문에, 빛의 취출 효율을 저하시키는 일이 없다.
(제5 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제5 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도7 은, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에 있어서의 구조를 조합한 실드 도체를 구비하고 있는 점을 특징으로 하고 있고, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략한다.
즉, 본 실시 형태의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(140)에서는, 도7 에 나타내는 바와 같이 실드 전극(152)이 투광부(152a) 및 차광부(152b)를 포함하여 구성되고, 상기 투광부(152a)가 상기 봉지 기판(12)에 있어서의 표시 영역의 전면에 형성되고, 상기 차광부(152b)는 차광막으로서 기능하도록 되어 있다. 또한, 차광부(152b)의 비형성 영역에는, 컬러 필터층(54)이 형성되어 있다.
상기 투광부(152a)는 ITO 등의 광투과성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 차광부(152b)는 Cr(크롬) 등의 광흡수성을 갖는 금속 재료나 수지에 카본 블랙을 분산시킨 광흡수성을 갖는 도전 재료로 구성된다.
그런데, 상기 투광부(152a)의 광투과율은, 투광부( 152a)의 막두께에 의존하고 있다. 그래서, 투광부(152a)에 있어서의 광투과율을 향상시키기 위해, 막두께를 작게 할 필요가 있지만, 이 경우, 투광부(152a)의 저항치가 증가해 버린다.
한편, 상기 차광부(152b)는 광투과성이 요구되지 않기 때문에, 차광부(152b)에 의해 실드 전극(152) 전체의 저항치를 조정할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 투광부(152a)의 막두께를 억제함으로써 증가한 저항치를 차광부(152b)로 조정함으로써, 실드 전극(152) 전체로서의 저항치를 소정의 값(1kΩ/sq 이하)으로 유지할 수 있다. 또한, 실드 전극(152)이 표시 영역에 면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 노이즈의 영향을 확실히 억제할 수 있고, 발광층(50)의 빛을 효율적으로 외부로 취출할 수 있다. 또한, 차광부(152b)를 구비함으로써 인접하는 서브 화소 영역(A)간에 있어서의 광누설을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(140)에 의하면, 상기 실드 전극(152)을 구비함으로써, 발광층(50)의 빛을 효율적으로 외부로 취출함과 함께, 노이즈에 기인하는 터치 패널부(17)에 있어서의 검출 정밀도의 저하를 방지한 고성능의 것이 된다.
또한, 상기 발광층(50)으로서, 상기 제3, 제4 실시 형태와 동일하게, RGB 각색에 대응한 것을 이용해도 좋고, 이 경우에도 동일한 작용 효과를 가져올 수 있다.
(전자 기기)
이상과 같은 구성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 예를 들면 도8 에 나타내는 바와 같은 PDA(Personal Digital Assistant: 휴대 정보 단말기)(200)의 표시부(210)로서 이용된다. 이 PDA(200)는, 표시부(210)로서 본 발명의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비하고 있다.
본 실시 형태에 따른 PDA(200)에 의하면, 전술한 바와 같은 노이즈에 기인하는 검출 정밀도의 저하가 방지된 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를, 표시부(210)로서 구비하고 있기 때문에, 터치 패널에 의해 정확한 입력 기능을 가진 고성능이며 고기능의 것이 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 더하는 것이 가능하다.
예를 들면, 실드 전극을 봉지 기판(12)의 단부에 마련된 기판간 도통 부재를 통하여 소자 기판과 도통시킴으로써 실드 전극의 전위를 고정하고 있지만, 실드 전극의 전위가 고정되면, 다른 방법을 이용해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에서는, 터치 패널부(17)로서 정전 용량 방식의 것을 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 저항막 방식의 터치 패널을 가진 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 대해서도 적응 가능하다.
또한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비하는 전자 기기로서는, 모바일형 퍼스널 컴퓨터에 한정하지 않고, 휴대 전화기나 퍼스털 컴퓨터, 노트북(노트형 퍼스널 컴퓨터), 워크 스테이션, 디지털 스틸 카메라, 차량 탑재용 모니터, 카 네비게이션 장치, 헤드업 디스플레이, 디지털 비디오 카메라, TV 수상기, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코터, 페이저(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 전자북이나 프로젝터, 워드 프로세서, TV 전화기, POS 단말 등의 다른 전자 기기여도 좋다.
도1 은 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 개략 단면도이다.
도2 는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 평면 모식도이다.
도3 은 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 표시 영역의 단면 모식도이다.
도4 는 제2 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도5 는 제3 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도6 은 제4 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도7 은 제5 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도8 은 전자 기기의 일 실시 형태로서의 PDA의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
A : 서브 화소 영역
1 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
20 : 화소 전극(양극)
21 : 대향 전극(음극)
50 : 유기 EL층(유기층)
11 : 소자 기판
12 : 봉지 기판
17 : 터치 패널부
52 : 실드 전극(실드 도체)
54a : 차광부
110 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
120 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
130 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
140 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
152 : 실드 전극
152a : 투광부
152b : 차광부
200 : PDA(전자 기기)

Claims (7)

  1. 매트릭스 형상으로 배치되는 각 서브 화소 영역에, 양극과 음극과의 사이에 협지된(sandwiched) 발광층이 형성되는 소자 기판과,
    상기 소자 기판을 봉지(sealing)하는 봉지 기판과,
    상기 봉지 기판의 외면측에 형성된 터치 패널부를 구비하고,
    상기 음극은, 상기 서브 화소 영역에 있어서의 표시색에 대응하여 독립적으로 형성되고,
    상기 봉지 기판이, 상기 소자 기판측에 형성되어 전위가 고정된 실드(shield) 도체를 갖는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실드 도체가 차광막을 구성하는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실드 도체가, 투광성을 갖는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실드 도체가, 상기 봉지 기판의 내면에 면 형상으로 형성된 투광부와, 차광막으로서 기능하는 차광부를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차광부는 상기 투광부의 내면측에 적층된 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
  7. 제1항 내지 제4항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실드 도체의 전위는 그라운드 전위로 고정되는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
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