KR101449632B1 - 입력 기능을 갖는 유기 ｅｌ 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
(과제) 높은 검출 정밀도를 얻을 수 있고, 고성능이며 고신뢰성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및, 전자 기기를 제공한다.
(해결 수단) 한 쌍의 전극(20, 21) 간에 협지된(sandwiched) 발광층(50b)을 가진 소자 기판(11)과, 소자 기판(11)을 봉지(sealing)하는 봉지 기판(12)과, 봉지 기판(12)의 내면측에 형성된 제1 검출 전극(12)과, 봉지 기판(12)의 외면측에 형성되어, 제1 검출 전극(14)과는 다른 검출축을 갖는 제2 검출 전극(18)과, 제2 검출 전극(18) 상에 적층되는 유전체막(15)과, 유전체막(15)을 통하여 제1 및 제2 검출 전극(14, 18) 간에 형성되는 정전 용량의 형성 위치를 검출하는 검출 수단을 구비한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)이다.
검출 전극, 정전 용량, 검출 수단
Description
본 발명은, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및, 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 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.
이러한 정전 용량 방식을 이용한 터치 패널 기능 부착의 액정 표시 장치에서는, 액정층을 구동하기 위해 한 쌍의 전극 간에 공급하고 있는 구동 신호에 의해 발생한 전계가 검출 전극에 도달함으로써, 이 전계 성분이 노이즈가 되어 접촉 위치의 검출 정밀도가 낮아진다는 문제가 있다. 여기서, 전자(前者)의 터치 패널 기능 부착의 액정 표시 장치에서는, 구동 신호로부터 생성된 신호에 의해 발생한 노이즈를 제거하는 것이 도모되고 있다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2006-146895호
[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 2003-196023호
그러나, 상기 종래의 터치 패널 기능 부착의 액정 표시 장치에 있어서도, 이하의 과제가 남아 있다. 즉, 종래의 터치 패널 기능 부착의 액정 표시 장치에서는, 노이즈를 제거하는 신호를 생성하기 위해 복잡한 시스템이 필요하다는 문제가 있다. 그래서, 복잡한 시스템을 도입하는 일 없이, 터치 패널 기능을 탑재할 수 있는 표시 장치의 제공이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 검출 정밀도를 얻을 수 있는, 고성능이며 고신뢰성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치 및, 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 유기 EL 장치는, 그 구조상, 유기층을 협지하는 한 쌍의 전극이 소자 기판측에 형성되는 점으로부터, 한 쌍의 전극 간에 발생하는 전계 성분에 기인하는, 봉지 기판측으로의 영향이 작아진다는 지식을 얻었다. 그리고, 이러한 지식에 기초하여, 이하의 본 발명을 완성시킨 것이다.
본 발명의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치는, 한 쌍의 전극 간에 협지된(sandwiched) 발광층을 가진 소자 기판과, 이 소자 기판을 봉지(sealing)하는 봉지 기판과, 이 봉지 기판의 내면측에 형성된 제1 검출 전극과, 상기 봉지 기판의 외면측에 형성되어, 상기 제1 검출 전극과는 다른 검출축을 갖는 제2 검출 전극과, 이 제2 검출 전극 상에 적층되는 유전체막과, 이 유전체막을 통하여 상기 제1 및 제2 검출 전극 간에 형성되는 정전 용량의 형성 위치를 검출하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 의하면, 유기 EL의 구성에 정전 용량 방식의 터치 패널이 조합되기 때문에, 노이즈에 의한 제1 및 제2 검출 전극으로의 영향이 억제되어, 터치 입력시의 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 검출 전극을 구비함으로써, 예를 들면 XY 등의 2방향에 대응한 위치 검출을 행할 수 있고, 검출 정밀도의 신뢰성을 보다 높일 수 있다.
따라서, 검출 정밀도가 높은, 고성능이며 고신뢰성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치가 된다.
또한, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 있어서는, 상기 제1 검출 전극은 상기 봉지 기판의 내면측에 형성된 차광막의 일부로 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 제1 검출 전극 외에 차광막을 별도 형성할 필요가 없기 때문에, 봉지 기판의 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 예를 들면 복수의 서브 화소 영역을 차광막이 구획하도록 형성함으로써, 각 서브 화소 영역간에서 혼색이 일어나는 것을 방지할 수도 있다.
여기서, 상기 차광막 중, 상기 제1 검출 전극을 구성하지 않는 부분은 전위가 고정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 전위가 고정된 제1 검출 전극을 구성하지 않는 부분이, 유기층을 협지하는 한 쌍의 전극 간에서 근소하게 발생하는 전계 성분을 차폐하는 실 드(shield) 전극으로서 기능한다. 이에 따라, 상기 전계 성분에 기인하는 문제점을 보다 확실히 방지할 수 있다.
또한, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치에 있어서는, 상기 한 쌍의 전극은 양극 및 음극으로 구성되고, 이 음극은 상기 소자 기판에 면 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 예를 들면, 음극이 실드 전극으로서 기능함으로써, 유기층을 협지하는 한 쌍의 전극 간에서 근소하게 발생한 전계 성분을 차폐하는 실드 전극으로서 기능하고, 이러한 전계 성분에 기인하는 검출 정밀도의 저하가 방지되어, 신뢰성이 높은 것이 된다.
본 발명의 전자 기기는, 상기의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 기기에 의하면, 전술한 바와 같은 검출 정밀도가 높고, 고성능이며 고신뢰성의 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 각 색광을 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 있어서의 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 형성된 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 형성된다. 또한, 상기 봉지 수지(13)의 내측에는 물, 산소 등을 흡수하는 게터(getter)제를 형성하고, 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 형성되어 있다.
또한, 입력 기능을 갖는 EL 장치(1)는, 봉지 기판(12)의 내면측(상기 소자 기판(11)의 대향면측)에 형성된 제1 검출 전극(14)과, 상기 봉지 기판(12)의 외면측(상기 소자 기판(11)의 대향면과 반대측)에 형성되고, 상기 제1 검출 전극(14)과는 다른 검출축을 갖는 제2 검출 전극(18)과, 이 제2 검출 전극(18) 상에 적층되는 유전체막(15)과, 유전체막(15)을 통하여 상기 제1 및 제2 검출 전극(14, 18) 간에 형성되는 정전 용량의 형성 위치를 검출하는 검출 수단(16)을 구비하고 있다. 상기 제1 검출 전극(14), 상기 제2 검출 전극(18), 유전체막(15) 및, 검출 수단(16)은, 소위, 정전 용량 방식의 터치 패널부를 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 형성되어 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 게 이트 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 상기 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 형성되어 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 순차 적으로 적층되어 구성되어 있고, 유기 EL층(50)의 빛이 대향 전극(21)을 투과하여 봉지 기판(12)측(관측자측)으로 출사되도록 되어 있다. 대향 전극(21)은, 상기 서브 화소 영역(A)의 전역을 덮도록 하여 상기 발광 소자부(31) 상에 균일하게 덧입히는 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 대향 전극(21)으로서는, ITO(Indium Tin Oxide; 인듐 주석 산화물), Pt, Ir, Ni, 또는 Pd 등의 투명한 재료가 이용된다.
또한, 대향 전극(21)을 적층 구조로 해도 좋고, 이 경우, 발광층에 가까운측의 대향 전극(21)에는 워크(work) 함수가 낮은 것을 형성하는 것이 바람직하며, 특히 이 형태에 있어서는 발광층(50b)에 직접 접하여 발광층(50b)에 전자를 주입하는 역할을 수행한다.
회로 소자부(34)에는, 기판 본체(11A) 상에 실리콘 산화막으로 이루어지는 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 형성되 어 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 EL층(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 뱅크 층(61b)은, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등에 의해 형성된다.
무기물 뱅크층(61a) 및 유기물 뱅크층(61b)은, 화소 전극(20)의 원주 둘레부상에 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 좀더 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 형성함으로써, 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 바와 같이 봉지 기판(12)측에 형성되는 컬러 필터층(54)을 투과함으로써 착색되고, 컬러 표시가 행해지도록 되어 있다.
또한, 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-퀴노리노라토 알루미늄 착체(Alq3)를 전자 수송층으로 하여 발광층의 일부로서 더할 수도 있다.
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 제1 검출 전극(14), 컬러 필터층(54)을 구비하고 있다. 또한, 상기 기판 본체(12A)의 외면측에 상기 제2 검출 전극(18)이 형성되어 있다. 이들 제1, 제2 검출 전극(14, 18)은, 각각 ITO 등의 투명 도전 재료로서 균일한 층으로 구성되어 있다.
또한, 상기 컬러 필터층(54)은, 기판 본체(12A)의 내면측에 배치되어 있고, 예를 들면 아크릴 등으로 구성되어 각 서브 화소 영역에서 표시하는 색(표시색)에 대응하는 색재(色材)를 함유하고 있고, 백색광을 적(R)색, 녹(G)색 및, 청(B)색으로 착색하도록 되어 있다.
도4(a) 는 기판 본체(12A)의 내면측에서 본 상기 제1 검출 전극(14)의 평면도이며, 도4(b) 는 기판 본체(12A)의 외면측에서 본 상기 제2 검출 전극(18)의 평면도이며, 도4(c) 는 상기 제1 검출 전극(14)과 상기 제2 검출 전극(18)과의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
제1 검출 전극(14)은, 도4(a) 에 나타내는 바와 같이 마름모(다이아몬드) 형상의 패드(pad)부가 동(同)도 중 Y축 방향을 따라 균등한 간격으로 배치됨과 함께, 각 패드부(14a)가 배선부(14b)에 의해 접속된 스트라이프(stripe) 형상으로 형성되고, 그 일단측이 도시되지 않은 검출 수단(16)에 접속된 것으로 되어 있다. 즉, 제1 검출 전극(14)은, Y축 방향에 그 검출축을 갖고 있다.
한편, 제2 검출 전극(18)은, 도4(b) 에 나타내는 바와 같이 마름모(다이아몬드) 형상의 패드부(18a)가 동도 중 X축 방향을 따라 균등한 간격으로 배치됨과 함 께, 각 패드부(18a)가 배선부(18b)에 의해 접속된 스트라이프 형상으로 형성되고, 그 일단측이 도시되지 않은 검출 수단(16)에 접속된 것으로 되어 있다. 즉, 제2 검출 전극(18)은, X축 방향에 그 검출축을 갖고 있다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)에서는, 상기 제1 검출 전극(14) 및 제2 검출 전극(18)은, 그 검출축이 서로 직교한 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 도4(c) 에 나타내는 바와 같이, 제1 검출 전극(14) 및 제2 검출 전극(18)은, 봉지 기판(12)의 기판 본체(12A)를 통하여, 서로의 배선부(14b, 18b)를 교차시키도록 배치되고, 각각의 패드부(14a, 18a)가 격자 형상으로 배치된 것으로되어 있다. 이에 따라 기판 본체(12A)의 표면에 형성되는 패드부(14a, 18a)의 면적을 가능한 한 크게 설정할 수 있고, 그 결과, 터치 패널부로서의 유효 위치 검출 범위를 광범위하게 설정할 수 있다. 또한, 제1 검출 전극(14) 및 제2 검출 전극(18)은, 패드부(14a, 18a)에 비하여 표면적이 작은 배선부(14b, 18b)에서 서로가 교차하는 구조로 되어 있기 때문에, 제1 및 제2 검출 전극(14, 18) 간에 형성되는 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 검출 전극(14, 18)의 단부(端部)에는, 검출 수단(16)으로부터의 검출 신호가 공급되는 단자부(도시 생략)가 각각 형성되어 있다.
검출 수단(16)은, 제1, 제2 검출 전극(14, 18)에 형성된 상기 단자부에 각각 동상(同相) 동전위(同電位)의 교류 전압을 인가하여 제1, 제2 검출 전극(14, 18)의 면 내에 균일한 전계를 발생시키는 구성으로 되어 있다. 또한, 검출 수단(16)은, 유전체막(15)을 통하여 제1, 제2 검출 전극(14, 18)과의 사이에 형성된 정전 용량 을 통하여 흐르는 전류량의 측정치로부터 손가락 등의 접촉 위치를 검출하는 구성으로 되어 있다. 또한, 상기 유전체막(15)을 대신하여, 반사 방지막으로서 기능하는, 예를 들면 폴리비닐알코올(PVA) 등의 유전체 재료로 이루어지는 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 여기되어, 여기 상태의 여기 분자가 기저 상태로 활성을 잃을 때의 차분 에너지가 빛으로서 방출된다. 이에 따라, 소망하는 화상을 표시할 수 있다.
본 발명자는, 예의 연구한 결과, 유기 EL(Electro Luminescence) 장치는 구조상, 유기 EL층을 협지하는 한 쌍의 전극(화소 전극 및 대향 전극)이 소자 기판측에만 형성되어 있는 점으로부터, 이들 전극 간에 공급한 구동 신호에 의해 발생한 전계 성분에 기인하는 노이즈가 적다는 지식을 얻었다. 그래서, 상기 노이즈의 영향이 보다 작은 봉지 기판(12)측에 터치 패널부를 형성하는 것을 찾아내어, 상기 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)를 완성시킨 것이다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 특히 대향 전극(음극)(21)이 소자 기판(11)상에 면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 대향 전극(21)이 실드 전극으로서 기능하고, 발광시에 전극(20, 21) 간에서 근소하게 발생하는 전계 성분에 기인하는 터치 입력의 검출 정밀도 저하라는 문제점을 방지할 수 있어, 고성능이며 고신뢰성의 것으로 되어 있다.
터치 입력을 행할 때에는, 상기 봉지 기판(12)에 형성된 터치 패널의 표면에 손가락으로 접촉한다. 이 때, 제1, 제2 검출 전극(14, 18)에 면 내에서 균일한 교류 전압을 인가한 상태로 유전체막(15)에 인간의 손가락 등이 접촉하면, 유전체막(15)을 통하여 제1, 제2 검출 전극(14, 18)과 손가락과의 사이에서 정전 용량이 형성된다. 이 때문에, 제1, 제2 검출 전극(14, 18)에 형성된 단자부로부터 정전 용량을 통하여 전류가 흐른다. 검출 수단(16)은, 정전 용량이 형성됨으로써 흐른 전류량을, 예를 들면 각 전극 단(端)으로부터 각각 검출하고, 그들의 정보로부터 손가락 등의 접촉 위치를 검출한다(도1 참조). 또한, 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 전술한 바와 같은 2개의 검출 방향(X, Y방향)에 대응하고 있기 때문에, 터치면상(유전체막(15))의 어느 위치에 손가락이 접촉한 경우라도, 양호하게 터치 판정을 행할 수 있다. 또한, 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 전술한 바와 같이 전극(20, 21) 간에서 발생한 전계 성분에 기인하는 노이즈가 적어, 높은 터치 검출 정밀도를 얻을 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)에 의하면, 유기 EL의 구성에 정전 용량 방식의 터치 패널이 조합되기 때문 에, 노이즈에 의한 제1 및 제2 검출 전극으로의 영향이 억제되어, 터치 입력시의 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 서로의 검출축이 다른 제1 및 제2 검출 전극(14, 18)을 구비함으로써, XY의 2방향에 대응한 위치 검출을 행할 수 있고, 검출 정밀도의 신뢰성을 높은 것으로 할 수 있다. 따라서, 검출 정밀도가 높은, 고성능이며 고신뢰성의 것이 된다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제2 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도5 는, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 제1 검출 전극의 구성이 다르기 때문에, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략히 한다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(110)는, 도5 에 나타내는 바와 같이 컬러 필터층(54)이 차광층으로서 기능하는 차광부(55)를 구비한 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 차광부(55)는 도전 재료로 구성되어, 전술한 제1 검출 전극의 기능을 겸비하도록 되어 있다. 차광부(55)는, 예를 들면 Cr(크롬) 등의 광흡수성을 갖는 금속 재료나 수지에 카본 블랙(carbon black)을 분산시킨 광흡수성을 갖는 도전 재료로 구성되어 있다.
또한, 도6 은, 상기 봉지 기판(12)을 구성하는 기체 본체(12A)의 내면측에서 본 차광부(55)의 평면도를 나타내는 것이다. 도6 에 나타내는 바와 같이, 차광부(55)는 평면에서 보아 대략 격자 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 각 격자로 둘러싸인 영역은 상기 서브 화소 영역(A)에 대응하고 있다.
상기 제1 검출 전극으로서 기능하는 부분은, 차광부(55)를 이루는 격자부로부터 분단된 상태로 형성되어 있다. 즉, 차광부(55)의 일부로부터 제1 검출 전극으로서 기능하는 부분이 구성되어 있고, 따라서 차광부(55)는, 제1 검출 전극으로서 기능하는 검출 전극 구성부(56)와, 제1 검출 전극으로서 기능하지 않고 차광막으로서의 기능만을 갖는 차광부(57)를 포함하여 구성된 것으로 되어 있다.
도6 중에 나타내는 바와 같이, 검출 전극 구성부(56)(동 도, 2점 쇄선)는, 평면에서 보아 대략 마름모(다이아몬드) 형상으로 상기 격자부를 복수 분단함으로써 형성되는 마름모 형상부(56a)와, 마름모 형상부(56a)의 단부에 접속되어 상기 각 마름모 형상부(56a) 간을 도통시키는 도통부(56b)를 가지고 구성되어 있다. 또한, 상기 마름모 형상부(56a)는, 동도 중 Y축 방향을 따라 배치되어, Y축 방향의 검출축을 갖고 있다. 또한, 상기 검출 전극 구성부(56)와 상기 차광부(57)와의 간격은, 5∼10㎛ 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마름모 형상부(56a)는, 그 대각변의 길이가 3∼5mm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 봉지 기판(12)을 구성하는 기판 본체(12A)의 외면측에는, 상기 실시 형태와 동일하게 제2 검출 전극(18)이 형성되어 있다. 이 제2 검출 전극(18)은, 상기 차광막과 다르며, ITO 등의 투명 도전 재료로서 균일한 층으로 구성되어 있다.
상기 검출 전극 구성부(56) 및 제2 검출 전극(18)은 기판 본체(12A)를 통하여, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 각각의 마름모 형상부가 격자 형상으로 배치된 것으로 되어 있다(도4(c) 참조).
상기 검출 전극 구성부(56)의 단부에는, 검출 수단(16)으로부터의 검출 신호가 공급되는 단자부(도시 생략)가 형성되어 있다. 또한, 상기 차광부(57)는, 봉지 기판(12)의 단부에 있어서 기판간 도통 부재를 통하여 소자 기판(11)에 형성된 배선부에 접속되어 있고, 일정한 전위(예를 들면, 그라운드)가 되도록 제어되어 있다. 이 구성에 의하면, 전위가 고정된 차광부(57)가, 발광층(50b)을 협지하는 한 쌍의 전극(20, 21) 간에서 근소하게 발생하는 전계 성분을 차폐하는 실드 전극으로서 기능시킬 수 있다. 이에 따라, 전계 성분에 기인하는 문제점의 발생을 더욱 억제할 수 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(55)의 일부가 제1 검출 전극을 겸비함으로써, 차광막을 별도 형성할 필요가 없기 때문에, 봉지 기판(12)의 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 차광막이 형성됨으로써 인접하는 서브 화소 영역(A) 간에서 혼색이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 제3 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 여기서, 도7 은, 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 형태 에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략히 한다. 또한, 도7 중에서는 정공 주입/수송층의 도시를 생략하고 있다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)는, 도7 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(120)는, 풀 컬러 표시가 행해지도록 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.
본 실시 형태에 있어서의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(120)에 의하면, 제1 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, 도8 은, 서브 화소 영역을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 컬러 필터층을 이용하지 않는 점에 있어 서, 제2 실시 형태와 다르고, 이하에서는, 이 점을 중심으로 설명함과 함께, 상기 실시 형태에서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략 또는 간략히 한다.
본 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(130)는, 봉지 기판(12)의 내면측(소자 기판(11)측)에, 평면으로 본 상태로 서브 화소 영역(A)을 구획하는 차광부(55)를 구비한 구성으로 되어 있다.
또한, 차광부(55)는, 상기 제2 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(11O)와 동일하게, 제1 검출 전극으로서 기능하는 검출 전극 구성부(56)와, 제1 검출 전극으로서 기능하지 않고 차광막으로서의 기능만을 갖는 차광부(57)를 포함하여 구성된 것으로 되어 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 컬러 필터층이 불필요해지기 때문에, 봉지 기판(12)측의 두께가 억제되고, 이에 따라 소형화를 도모할 수 있다.
(전자 기기)
이상과 같은 구성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)는, 예를 들면 도9 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. 이 표시부(210)는, 사람의 손가락이나 펜 끝 등이 접촉함으로써, 그 접촉 위치를 검출함으로써 터치 판정이 행해지도록 되어 있다.
본 실시 형태에 따른 PDA(200)에 의하면, 전술한 바와 같은 검출 정밀도가 높고, 고성능이며 고신뢰성의 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치(1)를, 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 가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 제1, 제2 검출 전극의 형상으로서 마름모(다이아몬드) 형상의 것을 예시했지만, 이들 검출 전극의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.
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 레코더, 페이저(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 전자북이나 프로젝터, 워드 프로세서, TV 전화기, POS 단말 등과 같은 다른 전자 기기여도 좋다.
도1 은 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 개략 단면도이다.
도2 는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도3 은 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 표시 영역의 단면 모식도이다.
도4 는 (a)∼(c)는 제1, 제2 검출 전극의 평면 구성을 나타내는 도면이다.
도5 는 제2 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도6 은 차광부의 평면 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도7 은 제3 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도8 은 제4 실시 형태에 따른 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치의 단면 구성도이다.
도9 는 전자 기기의 일 실시 형태로서의 PDA의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
11 : 소자 기판
12 : 봉지 기판
14 : 제1 검출 전극
16 : 검출 수단
18 : 제2 검출 전극
55 : 차광부(차광막)
110 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
120 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
130 : 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치
200 : PDA(전자 기기)
Claims (6)
- 한 쌍의 전극 간에 협지된(sandwiched) 발광층을 갖는 소자 기판과,상기 소자 기판을 봉지(sealing)하는 봉지 기판과,상기 봉지 기판의 내면측에 형성된 제1 검출 전극과,상기 봉지 기판의 외면측에 형성되어, 상기 제1 검출 전극과는 다른 검출축을 갖는 제2 검출 전극과,상기 제2 검출 전극 상에 적층되는 유전체막과,당해 유전체막에 대한 접촉물과 상기 제1 및 제2 검출 전극과의 사이에 상기 유전체막을 통하여 형성되는 정전 용량의 형성 위치를 검출하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 검출 전극은 상기 봉지 기판의 내면측에 형성된 차광막의 일부로 구성되는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
- 제2항에 있어서,상기 차광막 중, 상기 제1 검출 전극을 구성하지 않는 부분은, 전위가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 한 쌍의 전극은 양극 및 음극으로 구성되고, 상기 음극은 상기 소자 기판에 면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 접촉물은, 입력 동작을 행하는 손가락 또는 펜인 것을 특징으로 하는 입력 기능을 갖는 유기 EL 장치.
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