KR101821921B1 - 유기 일렉트로루미네센스 모듈, 스마트 디바이스 및 조명 장치 - Google Patents

유기 일렉트로루미네센스 모듈, 스마트 디바이스 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는, 발광 기능과 터치 검지 기능을 겸비하고, 직렬로 복수개 배치한 유기 EL 패널과, 특정한 제어 회로를 갖고, 복수의 유기 EL 소자 간에서의 터치 기능의 오검지를 방지하고, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하여, 공정의 간소화를 달성할 수 있는 유기 EL 모듈과, 그것을 구비한 스마트 디바이스 및 조명 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 유기 EL 모듈은, 터치 검지 기능을 갖고, 터치 검지 회로 유닛과, 유기 EL 패널의 발광 소자 구동 회로 유닛을 구비하고, 상기 유기 EL 패널이, 2개 이상의 유기 EL 소자를 직렬로 접속한 구성을 갖고, 상기 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자가, 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 일렉트로루미네센스 모듈, 스마트 디바이스 및 조명 장치{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT MODULE, SMART DEVICE, AND ILLUMINATION APPARATUS}
본 발명은 터치 검지 기능을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 모듈과, 그것을 구비한 스마트 디바이스 및 조명 장치에 관한 것이다.
종래, 평면형의 광원체로서는, 도광판을 사용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, 「LED」라 약기한다.)나, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, 이하, 「OLED」라 약기한다.) 등을 들 수 있다.
2008년경부터, 세계적으로 스마트 디바이스(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 등)의 생산량이 비약적으로 신장되어 왔다. 이들 스마트 디바이스에는, 그 조작성의 관점에서, 편평한 면을 갖는 키가 사용되고 있다. 예를 들어, 스마트 디바이스의 하부에 설치되어 있는 공통 기능키 버튼인 아이콘부가 그것에 상당한다. 이 공통 기능키 버튼에는, 예를 들어, 「홈」(사각형 등의 마크로 표시), 「복귀」(화살표 마크 등으로 표시), 「검색」(확대경 마크 등으로 표시)을 나타내는 3종류의 마크가 마련되어 있는 경우가 있다.
이러한 공통 기능키 버튼은, 시인성 향상의 관점에서, 표시할 마크의 패턴 형상에 따라, 예를 들어, LED 등을 사용하는 경우에는, 미리 LED 도광판 등의 평면 발광 디바이스를 스마트 디바이스의 내부에 설치하여 이용하는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조.).
또한, LED 광원을 사용한 정전 용량식 정보 입력 유닛으로서, 센서 전극의 감도를 높이는 것에 의해, 센서 회로에 의한 정전 용량의 변화의 검지를 확실하게 하여, 사용자의 입력 조작을 안정 처리하는 것을 목적으로 하여, 센서 전극이 형성된 플렉시블 프린트 회로(이하, FPC와 약기한다.)와, 표면 패널 사이에서, 아이콘 등의 부위를 회피하는 위치에, 동일 형상의 공기층보다도 유전율이 높은 접착제 층을 형성함으로써, 정전 용량을 검지하는 검지 전극의 정밀도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조.).
아이콘부의 표시 방법으로서는, 상기 LED 광원을 사용하는 방법에 대하여, 최근 들어, 보다 저소비 전력화, 발광 휘도의 균일성 향상을 목적으로 하여, 면 발광형의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스를 이용하고자 하는 움직임이 있다. 이 유기 일렉트로루미네센스 디바이스는, 아이콘부를 구성하고 있는 커버 유리측에 마크 등을 미리 인쇄해 두고, 그 당해 부분 이측에 배치됨으로써 표시 기능을 발현한다.
한편, 스마트 디바이스의 이용 시에는 터치 검지 기능이 필수적이어서, 디스플레이부 및 공통 기능키부에 이르기까지, 터치 검지를 위한 정전 용량 방식 터치 검지형 디바이스를 커버 유리의 이면측에 배치하는 것이 통례로 되어 있다.
이 터치 검지 디바이스로서는, 필름/필름형의 터치 센서를, 커버 유리와 동등의 사이즈까지 확대시켜서 라미네이트한 것이 사용되는 경우가 많다. 특히, 두께에 제약이 없는 기종의 경우에는, 유리/유리 타입의 것이 사용되는 경우도 있다. 터치의 검지 방식으로서는, 최근에는 정전 용량 방식의 것이 채용되는 경우가 많다. 메인 디스플레이용으로는 「투영형 정전 용량 방식」이라고 불리는, x축, y축 방향 각각으로 세밀한 전극 패턴을 갖는 방식이 채용된다. 당해 방식에서는, 소위 「멀티 터치」라고 불리는 2점 이상의 터치 검지가 가능하게 된다.
이러한 터치 센서가 이용되기 때문에, 종래에는 공통 기능키의 부분에는, 터치 기능을 갖지 않는 발광 디바이스가 사용되고 있었다. 그러나, 최근 들어, 소위 「인셀」형, 또는 「온셀」형의 디스플레이가 등장한 것에 의해, 공통 기능키용의 발광 디바이스에, 독자적으로 터치 검지 기능을 설치할 것이 강하게 요구되게 되었다.
특히, 면 발광형의 유기 일렉트로루미네센스 디바이스의 경우, 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구성하고 있는 양극, 음극, 또는 보호를 위하여 이용되는 메탈 호일층이, 상기 표면형 정전 용량 방식의 정전 용량의 변화의 검지에 악영향을 주기 때문에, 유기 일렉트로루미네센스 디바이스에 정전 터치 기능을 부여하는 경우에는, 유기 일렉트로루미네센스 패널과 함께, 그 발광면측 상에 어셈블리로서, 플렉시블 기판 상에 정전 용량 방식의 검지 회로와, 배선부를 설치한 전기 접속 유닛, 예를 들어, 플렉시블 프린트 회로(약칭: FPC)에 의해 구성되는 터치 기능 검지용의 터치 검지 전극을, 별도의 구성으로 배치시킬 필요가 있어, 그 구성에는 큰 제약이 있었다. 이러한 어셈블리를 설치하는 방법에서는, 터치 기능 검지용의 디바이스(예를 들어, FPC)를 추가 조달할 필요가 있어, 경제적인 부하가 걸리는 것, 디바이스가 후막화하는 것, 제조 공정에 있어서의 공정수가 증가하는 등의 문제를 안고 있다.
또한, 유기 일렉트로루미네센스 패널 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 구성에서, 애노드 전극(양극) 또는 캐소드 전극(음극)을 터치 검지 전극(이하, 간단히 「검지 전극」이라고도 한다.)으로 하고자 한 경우, 터치하는 손가락과 터치 검지 전극 간의 정전 용량을 Cf라 하고, 애노드 전극과 캐소드 전극 간의 정전 용량을 Cel이라 하면, 터치 시(지촉 시)의 정전 용량은 「Cf+Cel」로 되고, 지촉이 없는 상태에서는 「Cel」로 되는데, 통상의 경우에는, Cf<Cel이기 때문에, 터치 검지가 곤란하였다.
또한, 복수의 공통 기능키 버튼을 구성하는 유기 일렉트로루미네센스 패널 또는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬 접속하여, 검지 기능의 효율화를 도모하는 시도가 이루어져 있지만, 한쪽 유기 일렉트로루미네센스 소자를 손가락으로 터치했을 때에, 다른 쪽 유기 EL 소자가 터치 정보를 검지하여, 오검지해버리는 문제가 발생하는 것이 판명되어, 복수의 유기 EL 소자를 직렬로 배치한 구성으로 할 때의 큰 장해가 되고 있다.
따라서, 아이콘부에 적용하는 발광 디바이스로서 복수의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자와, 그것의 구동을 제어하는 배선 재료가 효율적으로 배치되어, 오검지의 방지, 소형화 및 박막화를 달성하여, 스마트 디바이스에의 적성을 구비한 유기 일렉트로루미네센스 모듈의 개발이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2012-194291호 공보 일본 특허 공개 제2013-065429호 공보
본 발명은 상기 문제·상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 해결 과제는, 발광 기능과 터치 검지 기능을 겸비한 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬로 복수개 배치한 유기 일렉트로루미네센스 패널과, 특정한 제어 회로를 갖고, 복수의 유기 일렉트로루미네센스 소자 간에서의 터치 기능의 오검지를 방지하고, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하고, 공정의 간소화를 달성할 수 있는 유기 일렉트로루미네센스 모듈과, 그것을 구비한 스마트 디바이스 및 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 진행시킨 결과, 정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 일렉트로루미네센스 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고, 상기 유기 일렉트로루미네센스 패널이, 2개 이상의 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬로 접속한 구성으로, 상기 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈에 의해 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내어, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따른 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다.
1. 터치 검지 기능을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 모듈이며,
정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 일렉트로루미네센스 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고,
상기 유기 일렉트로루미네센스 패널이, 2개 이상의 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬로 접속한 구성을 갖고,
상기 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 내부의 대향하는 위치에 면형의 한 쌍의 전극을 갖고,
상기 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽이 터치 검지 전극이며, 당해 터치 검지 전극이 상기 터치 검지 회로 유닛에 접속되고,
상기 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고 있는
것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
2. 상기 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자 사이의 접속 부분에 스위치를 배치하고, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
3. 상기 스위치는, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간은 「ON」으로 하고, 터치 검지 기간은 「OFF」로 하는 것을 특징으로 하는 제2항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
4. 상기 스위치는, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제2항 또는 제3항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
5. 상기 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자 사이의 접속 부분에 저항을 배치하고, 당해 저항과 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자 용량에 따른 시상수에 의해, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
6. 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 하나의 공통의 접지에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
7. 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 각각 독립된 접지에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
8. 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
9. 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극이 양쪽 모두 플로팅 전위의 상태인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
10. 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
11. 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극이 양쪽 모두 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
12. 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자가 연속적으로 발광하고, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 주기적으로 출현하는 구동 방식인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
13. 상기 발광 기간의 마지막에, 역인가 전압 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 디바이스.
15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
본 발명의 상기 수단에 의해, 발광 기능과 터치 검지 기능을 겸비한 전극을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬로 복수개 배치한 유기 일렉트로루미네센스 패널과, 특정한 제어 회로를 갖고, 복수의 유기 일렉트로루미네센스 소자 간에서의 터치 기능의 오검지를 방지하고, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하여, 공정의 간소화를 달성할 수 있는 유기 일렉트로루미네센스 모듈과, 그것을 구비한 스마트 디바이스 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 규정하는 구성을 포함하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈의 기술적 특징과 그 효과의 발현 기구는 이하와 같다.
종래, 스마트 미디어에 구비되어 있는 아이콘 표시부에 적용되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 모듈은, 대향하는 위치에 배치되어 있는 한 쌍의 전극 유닛을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 패널과, 터치 검지용의 터치 검지 전극, 예를 들어, 플렉시블 프린트 회로(FPC)에 의해, 각각 발광 기능과 터치 검지 기능이 분리된 어셈블리에 의해 구성되어 있기 때문에, 후막으로 되어, 스몰 포맷화에 대한 큰 장해로 되고 있었다.
상기 문제에 대하여 본 발명자들은, 유기 일렉트로루미네센스 패널(이하, 「유기 EL 패널」이라 약기한다.)에 대하여 제1 전기 제어 부재로서, 대향하는 위치에 배치되어 있는 한 쌍의 전극 사이에, 유기 일렉트로루미네센스 소자(이하, 「유기 EL 소자」라 약기한다.)의 발광을 제어하기 위한 발광 소자 구동 회로 유닛을 설치하고, 제2 전기 제어 부재로서, 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극을 터치 검지 전극으로서 기능시키고, 거기에 터치 검지 회로 유닛을 갖고 있는 구성의 유기 일렉트로루미네센스 모듈(이하, 「유기 EL 모듈」이라 약기한다.)을 제안해 왔다.
통상, 유기 EL 패널 또는 유기 EL 소자의 구성에 있어서, 전술한 바와 같이, 애노드 전극(양극) 또는 캐소드 전극(음극)을 터치 검지 전극(이하, 간단히 「검지 전극」이라고도 한다.)으로 하고자 한 경우, 터치하는 손가락과 터치 검지 전극 간의 정전 용량을 Cf라 하고, 애노드 전극과 캐소드 전극 간의 정전 용량을 Cel이라 하면, 터치 시(지촉 시)의 정전 용량은 「Cf+Cel」로 되고, 지촉이 없는 상태에서는 「Cel」로 되지만, 통상의 경우에는, Cf<Cel이기 때문에, 터치 검지가 곤란하였다.
상기 제안된 유기 EL 모듈에서는, 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛과, 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛을 독립하여 설치하고, 또한 터치 검지 시에는, 애노드 전극과 캐소드 전극 간의 정전 용량 Cel이 검지되지 않도록, 애노드 전극(양극) 및 캐소드 전극(음극)과 발광 소자 구동 회로부 사이의 스위치를 「OFF」로 하여, 애노드 전극(양극) 및 캐소드 전극(음극) 중 적어도 한쪽 전극, 또는 양쪽 전극을 플로팅 전위의 상태로 함으로써, 터치 검지를 가능하게 할 수 있고, 그 결과, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하여, 공정의 간소화를 달성할 수 있는 것이었다.
본 발명자들은, 상기 구조를 더욱 발전시키는 수단의 하나로서, 스마트 디바이스의 유기 EL 모듈을 구성하고 있는 유기 EL 소자를, 복수개 직렬로 접속하여, 구성의 효율화를 도모하는 검토를 행하여왔다.
도 1a는 본 발명의 대표적인 스마트 디바이스와, 도 1b는 아이콘부에 구비되어 있는 유기 EL 모듈의 구성의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 1a에 있어서, 스마트 디바이스(100)는 터치 검지 기능을 갖는 유기 EL 모듈(MD)과, 액정 표시 장치(120) 등을 구비하여 구성되어 있다. 액정 표시 장치(120)로서는, 종래 공지된 액정 표시 장치를 사용할 수 있다.
도 1a에서는, 유기 EL 모듈(MD)이 발광하고 있는 상태를 나타내고 있고, 정면측으로부터 보아 각종 표시 패턴(111A 내지 111C)의 발광이 시인된다. 유기 EL 모듈(MD)이 비발광 상태인 경우에는, 각종 표시 패턴(111A 내지 111C)이 시인되지 않는다. 또한, 도 1a에 도시되는 표시 패턴(111A 내지 111C)의 형상은, 일례이며, 이들에 한정되는 것은 아니고, 어떤 도형, 문자, 모양 등이어도 된다. 여기서, 「표시 패턴」이란, 유기 EL 소자의 발광에 의해 표시되는 도안(도면의 무늬나 모양), 문자, 화상 등을 말한다. 종래의 유기 EL 모듈(MD)에서는, 발광 소자인 유기 EL 소자가 각각 독립하여 배치되는 구성이었지만, 장치의 스몰 포맷화 및 박막화의 관점에서, 도 1b에 도시한 바와 같이, 복수의 유기 EL 소자(22A 내지 22C)를 직렬로 접속하고, 하나의 인가 전원부 V에 의해 발광 및 터치 검지하는 방법을 검토해 왔다.
도 1b에서 도시하는 바와 같이 유기 EL 소자를 직렬로 접속한 경우, 오검지가 발생하는 것이 판명되었다.
상세한 원인에 대해서는, 도 2를 사용하여 후술하겠지만, 복수의 유기 EL 소자간을 단순히 배선에 의해 직렬 접속한 경우, 제1 유기 EL 소자에 지촉하여 터치 검지를 행하는 경우, 다른 쪽의 본래 터치 검지 대상이 아닌 제2 유기 EL 소자에 지촉해도, 제1 유기 EL 소자의 터치를 검지해버리는 오검지가 발생하는 것이 판명되었다.
본 발명자들은, 상기 문제에 대하여 상세하게 검토를 진행시킨 결과, 유기 EL 패널을, 복수의 유기 EL 소자를 직렬 접속하여 구성하는 경우에는, 터치 검지 시의 각 유기 EL 소자 간을, 스위치를 설치하여 전기적으로 완전히 절연하는 구성, 또는, 유기 EL 소자 사이에 저항기를 설치하고, 시상수를 이용하여 오검지를 방지하는 방법에 의해, 본 발명의 상기 목적을 달성할 수 있음을 알아낸 것이다.
도 1a는 본 발명의 대표적인 스마트 디바이스와, 아이콘부에 구비되어 있는 유기 EL 모듈의 구성의 일례를 도시하는 개략 구성도.
도 1b는 3개의 유기 EL 소자가 직렬 접속된 종래형의 유기 EL 모듈의 회로 구성의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 2는 종래형의 3개의 유기 EL 소자가 직렬 접속된 유기 EL 모듈의 구성의 일례를 도시하는 회로도.
도 3은 본 발명의 유기 EL 모듈의 구성(애노드 전극이 검지 전극)의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 4는 유기 EL 모듈의 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 설치한 구성의 실시 형태 1의 구동 회로도.
도 5는 발광 소자 구동 회로 유닛의 구성의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 6은 실시 형태 1의 발광 기간에 있어서의 발광 구동 시의 발광 제어 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 7은 실시 형태 1의 센싱 기간에 있어서의 제1 유기 EL 소자의 지촉에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 8은 실시 형태 1의 센싱 기간에 있어서의 제2 유기 EL 소자의 지촉에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 9는 실시 형태 1의 센싱 기간에 있어서의 제3 유기 EL 소자의 지촉에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 10은 실시 형태 1에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 일례를 도시하는 타이밍 차트.
도 11은 실시 형태 1에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 다른 일례(역인가 전압 부여)를 도시하는 타이밍 차트.
도 12는 유기 EL 모듈의 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 설치한 구성의 실시 형태 2(검지 회로가 독립)의 구동 회로도.
도 13은 실시 형태 2에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 일례를 도시하는 타이밍 차트.
도 14는 유기 EL 모듈의 다른 일례인 실시 형태 3의 구동 회로도.
도 15는 실시 형태 3의 센싱 기간에 있어서의 제1 유기 EL 소자의 지촉에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 16a는 실시 형태 3에 있어서의 유기 EL 소자 점등 시의 발광 기간과 센싱 기간(지촉 시)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도.
도 16b는 실시 형태 3에 있어서의 터치 검지 시의 발광 기간과 센싱 기간(지촉 시)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도.
도 17은 유기 EL 모듈을 구성하는 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 설치하고, 또한 2개의 접지를 갖는 실시 형태 4의 구동 회로도.
도 18은 유기 EL 모듈을 구성하는 3개의 유기 EL 소자 사이에 저항을 설치한 구성의 실시 형태 5의 구동 회로도.
도 19는 실시 형태 5의 제1 유기 EL 소자를 지촉했을 때의 터치 검지 정보 루트(정상 검지 루트)의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 20은 실시 형태 5의 제1 유기 EL 소자의 센싱 시에, 제2 유기 EL 소자를 지촉(오지촉) 시의 터치 검지 정보 루트(오검지 루트)의 일례를 도시하는 개략적인 회로도.
도 21a는 실시 형태 5에 있어서의 정상 검지 루트(루트5)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도.
도 21b는 실시 형태 5에 있어서의 오검지 루트(루트6)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도.
도 22는 실시 형태 5에 있어서의 시상수를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 23은 실시 형태 5에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 일례를 도시하는 타이밍 차트.
도 24는 유기 EL 모듈의 다른 일례(유기 EL 소자가 상시 발광)인 실시 형태 6의 구동 회로도.
도 25는 실시 형태 6에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 일례를 도시하는 타이밍 차트.
도 26은 유기 EL 모듈의 다른 일례(유기 EL 소자가 상시 발광)인 실시 형태 7의 구동 회로도.
도 27은 본 발명의 유기 EL 모듈의 다른 구성(캐소드 전극이 터치 검지 전극)의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 28은 유기 EL 모듈의 일례에서, 캐소드 전극이 터치 검지 전극인 실시 형태 8의 구동 회로도.
본 발명의 유기 EL 모듈은, 터치 검지 기능을 갖고, 정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 EL 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고, 상기 유기 EL 패널이, 2개 이상의 유기 EL 소자를 직렬로 접속한 구성을 갖고, 상기 유기 EL 소자가, 내부의 대향하는 위치에 면형의 한 쌍의 전극을 갖고, 상기 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽이 터치 검지 전극이며, 당해 터치 검지 전극이 상기 터치 검지 회로 유닛에 접속되고, 상기 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자가, 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 이 특징은, 청구항 1 내지 청구항 15까지의 청구항에 관한 발명에 공통되는 기술적 특징이다.
본 발명의 실시 형태로서는, 본 발명의 목적으로 하는 효과를 보다 발현할 수 있다는 관점에서, 상기 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자 사이의 접속 부분에 스위치를 배치하고, 각각의 유기 EL 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것이, 보다 확실하게 유기 EL 소자 간의 지촉 시의 오검지를 방지할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 스위치는, 상기 유기 EL 소자의 발광 기간은 「ON」으로 하고, 터치 검지 기간은 「OFF」로 함으로써, 발광 기간과 터치 검지 기간(센싱 기간)을 명확하게 분리할 수 있어, 보다 확실하게 유기 EL 소자 간의 지촉 시의 오검지를 방지할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 스위치를, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛 내에 배치하는 것이, 효율적으로 유기 EL 소자 간의 지촉 시의 오검지를 방지할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자 사이의 접속 부분에 저항을 배치하고, 당해 저항과 상기 유기 EL 소자 용량에 따른 시상수에 의해, 각각의 유기 EL 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것이, 보다 확실하게 유기 EL 소자 간의 지촉 시의 오검지를 방지할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 하나의 공통의 접지에 접속되어 있는 것이, 보다 간소화 및 효율화된 제어 회로를 설계할 수 있다는 관점에서 바람직한 형태이다.
또한, 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 각각 독립된 접지에 접속되어 있는 것이, 터치 검지 회로 유닛으로부터 보면, 터치 검지 전극에는, 유기 EL 소자의 용량의 영향이 실효적으로 없어지고, 손가락과 검지 전극 사이에서 형성되는 용량만이 검지됨으로써, 터치 검지 감도를 향상시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 EL 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태인 것이, 발광 기간과 센싱 기간을 보다 명확하게 분리할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 EL 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 양쪽이 플로팅 전위의 상태인 것이, 발광 기간과 센싱 기간을 보다 명확하게 분리할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 EL 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것이, 발광 기간과 센싱 기간을 보다 명확하게 분리할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 EL 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것이, 발광 기간과 센싱 기간을 보다 명확하게 분리할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 본 발명에서 말하는 플로팅 전위의 상태란, 전원이나 기기의 접지에 접속되지 않은 부유 전위 상태를 말하며, 터치 검지 시의 애노드 전극(양극) 또는 캐소드 전극(음극)은 플로팅 전위를 취하기 때문에, 유기 EL 패널의 정전 용량 Cel은 검지되지 않는 상태가 되고, 그 결과, 지촉에 의한 터치 검지가 가능하게 된다.
또한, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 EL 소자가 연속적으로 발광하고, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 주기적으로 출현하는 구동 방식인 것이, 회로를 간소화할 수 있고, 효율적인 센싱 기능을 발현시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 발광 기간의 마지막에, 역인가 전압 부여 기간을 설정함으로써, 발광 기간과 센싱 기간을 보다 명확하게 분리할 수 있다는 관점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서, 「유기 EL 소자」란, 한 쌍의 대향 전극 및 유기 기능층군에 의해 구성되어 있는 것을 말하고, 「유기 EL 패널」이란, 유기 EL 소자에 대하여 밀봉용 접착제 및 밀봉 부재에 의해 밀봉한 구성을 말하며, 「유기 EL 모듈」이란, 유기 EL 패널에, 정전 용량 방식의 터치 검지 회로 유닛과 발광 소자 구동 회로 유닛이 전기 접속 부재에 의해 접속되어, 발광 기능과 터치 검지 기능을 겸비하는 구성을 말한다.
이하, 본 발명의 구성 요소, 및 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용·형태에 대해서, 도면을 참고하여 상세한 설명을 한다. 또한, 본원에 있어서, 수치 범위를 나타내는 「내지」는, 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미에서 사용하고 있다. 또한, 각 도면의 설명에 있어서, 구성 요소의 말미에 괄호 내에서 기재한 숫자나 약호는, 각 도면에 기재한 부호를 나타낸다.
《유기 EL 모듈》
본 발명의 유기 EL 모듈은, 복수의 유기 EL 소자를 갖는 유기 EL 패널에 전기 접속 부재를 접합한 모듈이며, 상기 전기 접속 부재는, 정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 EL 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고, 상기 유기 EL 패널은, 내부에 2개 이상의 유기 EL 소자를 구비하고, 당해 유기 EL 소자 내의 대향하는 위치에 면형의 한 쌍의 전극을 갖고, 상기 한 쌍의 전극이, 발광 소자 구동 회로 유닛에 접속되고, 상기 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽이 터치 검지 전극이며, 당해 터치 검지 전극이, 상기 터치 검지 회로 유닛에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 EL 모듈의 전체 구성을 설명하기 전에, 2개 이상의 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 패널을 갖는 종래형의 유기 EL 모듈의 개략 구성에 대하여 설명한다.
도 2는, 종래형의 3개의 유기 EL 소자가 직렬로 직접 접속된 유기 EL 모듈의 회로 구성의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 2에 도시하는 종래형의 유기 EL 모듈(1)의 회로도에 있어서, 중앙에 도시된 유기 EL 패널(2)은 각각 애노드 전극 배선(25A 내지 25C), 캐소드 전극 배선(26A 내지 26C)을 갖고, 양쪽 배선 사이에 다이오드인 3개의 유기 EL 소자(22A 내지 22C)와, 유기 EL 소자의 기생 용량(21A 내지 21C)이 접속되어 있다. 또한, 캐소드 전극 배선(26A)과 애노드 전극 배선(25B), 및 캐소드 전극 배선(26B)과 애노드 전극 배선(25C) 간은, 직접 배선에 의해 접속되어 있는 구성을 갖고 있다.
좌측의 발광 소자 구동 회로 유닛(12)에서는, 제1 유기 EL 소자(22A)의 애노드 전극으로부터 인출된 애노드 전극 배선(25A)이 스위치1(SW1)을 통하여, 발광 소자 구동 회로부(23)에 접속되고, 한편, 제3 유기 EL 소자(22C)의 캐소드 전극(6C, 도시하지 않음)으로부터 인출된 캐소드 전극 배선(26C)이 스위치2(SW2)를 통하여, 발광 소자 구동 회로부(23)에 접속되어 있다. 또한, 발광 소자 구동 회로부(23)는 접지(27)에 연결되어 있다. 이 접지(27)는 상세하게는 시그널·접지라 불리고 있다.
한편, 우측에 기재한 터치 검지 회로 유닛(14)은 제1 유기 EL 소자(22A)에 있어서는, 터치 검지 전극으로서 기능시키는 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25A)을 스위치3(SW3)을 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속하고, 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치 검지 전극으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25B)은 스위치4(SW4)를 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속되고, 제3 유기 EL 소자(22C)의 터치 검지 전극으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25C)은 스위치5(SW5)를 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속되어 있는 구성이다. 또한, 발광 소자 구동 회로 유닛(12) 및 터치 검지 회로 유닛(14)의 구성에 대해서는, 후술하는 본 발명의 유기 EL 모듈(1)의 설명 중에서, 그 상세를 설명한다.
이러한, 종래형의 회로 구성에서는, SW1과 SW2를 「ON」으로 하여 발광 기간을 형성한 후, 센싱 기간으로서, 예를 들어, 도 2에서 도시하는 바와 같이, SW1, SW2, SW4, SW5를 「OFF」로 하고, 제1 유기 EL 소자(22A)에 의한 센싱 기간에는, SW3만 「ON」으로 해서, 터치 검지 전극인 애노드 전극에 지촉하고, 터치 검지를 행한다.
그러나, 이러한 제1 유기 EL 소자(22A)에 의한 센싱을 행하고 있을 때, 예를 들어, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 제2 유기 EL 소자(22B)의 애노드 전극 배선(25B)에 접속되어 있는 터치 검지 전극인 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)에 지촉(15)한 경우에도, 터치 검지 정보 루트로서 루트1을 경유하여, 마치, 제1 유기 EL 소자(22A)가 센싱되었다고 하는 정보가, 터치 검지 회로부(24)로 송신되어, 오검지를 일으켜버린다고 하는 문제가 발생한다. 본 발명에서는, 이러한 직렬 접속한 복수의 유기 EL 소자에 의해 구성되는 유기 EL 모듈에 있어서의 오검지를 방지하는 것을 목적으로 한 것이다.
계속해서, 상기와 같은 오검지의 문제를 해결한 본 발명의 유기 EL 모듈에 대해서, 그 상세를, 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서는, 정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 EL 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고, 상기 유기 EL 패널이, 2개 이상의 유기 EL 소자를 직렬로 접속한 구성을 갖고, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자를 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
나아가, 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자 사이의 접속 부분에 스위치를 배치하고, 각각의 유기 EL 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것이 바람직한 형태의 하나이다.
처음에, 도 3을 사용하여, 본 발명의 유기 EL 모듈의 구성(애노드 전극이 검지 전극)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 유기 EL 모듈에 있어서는, 주로, 터치 검지 전극으로서 애노드 전극을 사용하는 구성에 대하여 설명한다.
도 3에, 본 발명의 유기 EL 모듈을 구성하는 2개 이상 갖는 유기 EL 소자 중, 편의상, 하나의 유기 EL 소자의 구성에 대해서만 그 개략 구성도를 도시한다.
도 3에 도시하는 유기 EL 모듈(1)을 구성하는 유기 EL 패널(2)은 투명 기재(3) 상에 애노드 전극(4, 양극)과, 유기 기능층 유닛(5)이 적층되어서, 발광 영역을 구성하고 있다. 유기 기능층 유닛(5)의 상부에는, 캐소드 전극(6, 음극)이 적층되어서, 유기 EL 소자를 구성하고 있다. 이 유기 EL 소자의 외주부를 밀봉용 접착제(7)로 밀봉하고, 그 표면에 밀봉 부재(8)가 배치되어, 유기 EL 패널(2)을 구성하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 EL 패널(2)에 있어서는, 유기 EL 소자의 보호를 목적으로 하여, 애노드 전극(4) 또는 캐소드 전극(6)보다도 표면측에 메탈 호일층을 갖는 구성이어도 된다.
도 3의 구성에 있어서는, 애노드 전극(4, 양극)이 유기 EL 소자의 발광시키는 대향 전극으로서 기능함과 함께, 검지 전극으로서의 기능을 부여하는 구성이다. 예를 들어, 3개의 유기 EL 소자의 구성에서는, 제1 유기 EL 소자의 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)과, 제3 유기 EL 소자의 캐소드 전극(6) 사이에, 발광을 제어하는 발광 소자 구동 회로 유닛(12)이 접속되고, 당해 발광 소자 구동 회로 유닛(12)에는, 접지(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 투명 기재(3)의 이면측(표시면측)에는, 밀봉용 접착제(7)를 통하여 커버 유리(11)가 설치되어 있다.
또한, 각 유기 EL 소자의 애노드 전극은, 각각 검지 전극으로서 기능하고, 터치(15, 이하, 지촉이라고도 한다.)를 검지하기 위한 터치 검지 회로 유닛(14)에 접속된다. 이때, 당해 터치 검지 회로 유닛(14)에도, 독립된 접지(도시하지 않음)가 설치되어 있는 구성이어도 된다. 이 2개의 접지를 갖는 구성에 대해서는, 후술하는 도 17에서 설명한다.
도 3에 있어서는, 애노드 전극(4)을 검지 전극으로서 겸하는 구성을 도시했지만, 후술하는 도 24에 기재한 바와 같이, 캐소드 전극(6)에 그 기능을 부여해도 된다.
계속해서, 본 발명의 유기 EL 모듈을 구성하는 구체적인 구동 회로와 그 구동 방법에 대해서 설명한다.
〔유기 EL 모듈의 구성예: 터치 검지 전극이 애노드 전극인 케이스〕
(실시 형태 1)
도 4는, 본 실시 형태인 유기 EL 모듈의 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 설치한 구성(실시 형태 1)의 일례를 도시하는 구동 회로도이다.
도 4에 도시하는 유기 EL 모듈(1)의 회로도에 있어서, 중앙에 도시된 유기 EL 패널(2)은 상기 도 2와 마찬가지로, 각각 애노드 전극 배선(25A 내지 25C), 캐소드 전극 배선(26A 내지 26C)을 갖고, 양쪽 배선 사이에 다이오드인 3개의 유기 EL 소자(22A 내지 22C)와, 유기 EL 소자의 기생 용량(21A(Cel1) 내지 21C(Cel3))이 접속되어 있다.
좌측의 발광 소자 구동 회로 유닛(12)에서는, 제1 유기 EL 소자(22A)의 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)으로부터 인출된 애노드 전극 배선(25A)이 스위치1(SW1)을 통하여, 발광 소자 구동 회로부(23)에 접속되어 있다. 한편, 제3 유기 EL 소자(22C)의 캐소드 전극(6C, 도시하지 않음)으로부터 인출된 캐소드 전극 배선(26C)이 스위치2(SW2)를 통하여, 발광 소자 구동 회로부(23)에 접속되어 있다.
이 발광 소자 구동 회로 유닛(12)에는, 정전류 구동 회로, 또는 정전압 구동 회로가 내장되고, 유기 EL 소자의 발광 타이밍을 제어하고, 필요에 따라, 역바이어스 인가(역인가 전압)하는 발광 소자 구동 회로부(23)를 갖는다. 또한, 도 4에서는, 발광 소자 구동 회로부(23)와, SW1이 각각 독립된 구성으로 도시되어 있지만, 필요에 따라, 발광 소자 구동 회로부(23) 내에, 스위치1(SW1)이 내장된 구성이어도 된다.
한편, 우측에 기재한 터치 검지 회로 유닛(14)은 제1 유기 EL 소자(22A)에 있어서는, 터치 검지 전극으로서 기능시키는 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25A)을 스위치3(SW3)을 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속하고, 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치 검지 전극인 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25B)은 스위치4(SW4)를 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속되고, 제3 유기 EL 소자(22C)의 터치 검지 전극인 애노드 전극(4C, 도시하지 않음)으로부터 인출한 애노드 전극 배선(25C)은 스위치5(SW5)를 통하여 터치 검지 회로부(24)에 접속되어 있는 구성이다.
본 발명의 유기 EL 모듈의 실시 형태 1에 있어서의 구동 회로 상의 특징은, 오검지를 방지하기 위해서, 캐소드 전극 배선(26A)과 애노드 전극 배선(25B) 사이의 회로에, 제1 유기 EL 소자와 제2 유기 EL 소자 간의 전기 시그널을 차단하기 위한 스위치6(SW6)을 설치하고, 동일하게, 캐소드 전극 배선(26B)과 애노드 전극 배선(25C) 사이의 회로에, 제2 유기 EL 소자와 제3 유기 EL 소자 간의 전기 시그널을 차단하기 위한 스위치7(SW7)이 설치되어 있다.
본 발명에서 말하는 발광 소자 구동 회로 유닛(12)이란, 도 4의 파선으로 나타낸 바와 같이, 애노드 전극 배선(25A), SW1, 발광 소자 구동 회로부(23), 캐소드 전극 배선(26C) 및 SW2로 구성되어 있는 회로 범위에서, 또한, 발광 소자 구동 회로부(23) 내부에, 본 발명의 특징인 SW6 및 SW7을 내장한 구성이다.
본 발명에 따른 발광 소자 구동 회로부(23)는 그 구성에 특별히 제한은 없고, 종래의 공지된 발광 소자 구동 회로부(유기 EL 소자 구동 회로)를 적용할 수 있다. 일반적으로, 발광 소자 구동 회로는, 예를 들어, 후술한 도 10에 도시하는 미리 설정한 발광 소자의 발광 패턴에 따라, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에, 발광 소자인 유기 EL 소자의 발광 광량에 따라서 전류를 인가하는 기능을 갖는 것이다. 이 광소자 구동 회로부(23)로서는, 승압형 또는 강압형의 DC-DC 컨버터 회로, 전류값의 피드백 회로, DC-DC 컨버터의 스위치 제어 회로 등을 포함하는 정전류 회로가 알려져 있고, 또한, 일본 특허 공개 제2002-156944호 공보, 일본 특허 공개 제2005-265937호 공보, 일본 특허 공개 제2010-040246호 공보 등에 기재되어 있는 발광 소자 구동 회로를 참조하여 적용할 수 있다.
스위치1 내지 7(SW1 내지 SW7)은 FET(전계 효과 트랜지스터), TFT(박막 필름 트랜지스터) 등의 스위치 기능을 구비한 것이면 되고, 특별히 제한은 없다.
본 발명에 적용 가능한 발광 소자 구동 회로부(23)의 일례를 도 5에 도시한다.
도 5는, 발명에 관한 발광 소자 구동 회로 유닛의 구성의 일례를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 5에 있어서, 발광 소자 구동 회로부(23)는 승압형 또는 강압형의 DC-DC 컨버터 회로부(31), DC-DC 컨버터의 스위치 소자 제어 회로부(32), 전류값의 피드백 회로부(33)를 갖고 있다. 예를 들어, 검지 저항을 R1, 비교 전위를 Vref라 하면, 유기 EL 소자(22)에 흐르는 전류 IOLED가 Vref/R1이 되도록, 유기 EL 소자(22)의 애노드 전위가 DC-DC 컨버터 회로부(31)에서 승압 또는 강압됨으로써, 정전류 회로로 할 수 있다. 여기서, 피드백 회로(33)는 VX=Vref가 되도록, DC-DC 컨버터 회로부(31)의 출력 Vout에 피드백을 건다. 예를 들어, Vref=0.19V, R1=100Ω으로 하면, 정전류값 Vref/R1=1.9mA가 되도록, Vout가 DC-DC 컨버터 회로(31)에 의해 조정된다.
또한, 터치 검지 회로부(24)로서는, 그 구성에 특별히 제한은 없고, 종래의 공지된 터치 검지 회로를 적용할 수 있다. 일반적으로, 터치 검지 회로부는, 증폭기, 필터, AD 변환기, 정류 평활 회로, 비교기 등으로 구성되고, 대표예로서는, 자기 용량 검지 방식, 직렬 용량 분압 비교 방식(오므론 방식) 등을 들 수 있고, 또한, 일본 특허 공개 제2012-073783호 공보, 일본 특허 공개 제2013-088932호 공보, 일본 특허 공개 제2014-053000호 공보 등에 기재되어 있는 터치 검지 회로를 참조할 수 있다.
계속해서, 도 4에서 도시된 실시 형태 1에 있어서, 발광 기간에 있어서의 발광 제어 루트에 대해서, 도 6을 사용하여 설명한다.
도 6은, 실시 형태 1의 발광 기간에 있어서의 발광 제어 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도이다.
먼저 도 4에서 설명한 구성의 유기 EL 모듈(1)에 있어서, 3개의 유기 EL 소자(22A 내지 22C)를 발광 구동할 때에는, SW1, SW6, SW7 및 SW2를 「ON」으로 해서, 3개의 유기 EL 소자(22A 내지 22C)와 발광 소자 구동 회로부(23)를 접속하고, 발광 구동 정보를 굵은선으로 나타내는 루트2를 따라서 통전함으로써 발광시킨다. 이 유기 EL 소자(22A 내지 22C)를 발광시키는 기간을, 발광 기간(LT)이라 칭한다. 이 발광 기간(LT)에 있어서는, 터치 검지에 관계하는 SW3 내지 SW5는, 모두 「OFF」의 상태에 있다.
계속해서, 도 4에서 도시된 실시 형태 1에 있어서, 제1 유기 EL 소자 내지 제3 유기 EL 소자의 터치 검지 기간(센싱 기간ST)에 있어서의 터치 검지 플로우에 대해서, 도 7 내지 도 9를 사용하여 설명한다.
도 7은, 센싱 기간(ST)에 있어서의 제1 유기 EL 소자(22A)의 지촉에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 7에 도시하는 터치 검지를 행하는 센싱 기간(ST)에 있어서는, 발광 구동에 관련하는 스위치인 SW1, SW6, SW7 및 SW2는, 모두 「OFF」의 상태로 한다.
유기 EL 소자(22A)의 지촉에 의한 터치 검지에서는, 스위치3(SW3)을 [ON]의 상태로 하고, 제1 유기 EL 소자(22A)의 검지 전극인 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)에 손가락(15)에 의한 터치를 검지하고, 인출한 애노드 전극 배선(25A)으로부터 SW3을 통하여, 검지 정보 전달의 루트3A에 의해 터치 검지 회로 유닛(14)의 터치 검지 회로부(24)에 터치 정보를 통지한다. 이때, 제1 유기 EL 소자(22A)와 제2 유기 EL 소자(22B) 간에는, SW6이 「OFF」로서, 단절한 상태에 있기 때문에, 오조작에 의해, 제2 유기 EL 소자(22B)의 검지 전극인 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)에 손가락(15)에 의해 터치(지촉)를 해도, 터치 검지는 되지 않기 때문에, 오검지를 방지할 수 있다. 제3 유기 EL 소자(22C)에 접촉해도, 마찬가지로 터치 검지는 되지 않는다.
마찬가지로, 도 8은, 센싱 기간(ST)에 있어서의 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치(지촉)에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 7과 마찬가지로, 제2 유기 EL 소자(22B)에 의한 터치 검지에 있어서는, 스위치4(SW4)를 [ON]의 상태로 하고, 제2 유기 EL 소자(22B)의 검지 전극인 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)에 손가락(15)에 의해 터치(지촉)하고, 인출한 애노드 전극 배선(25B)으로부터 SW4를 통하여, 검지 정보 전달의 루트3B에 의해 터치 검지 회로 유닛(14)의 터치 검지 회로부(24)에 터치 정보를 통지한다. 이때, 제1 유기 EL 소자(22A)와 제2 유기 EL 소자(22B) 간은, SW6이 「OFF」로, 단절된 상태에 있고, 동일하게 제2 유기 EL 소자(22B)와 제3 유기 EL 소자(22C) 간도, SW7이 「OFF」로, 단절된 상태에 있기 때문에, 가령 제1 유기 EL 소자(22A) 또는 제3 유기 EL 소자(22C)에 터치(지촉)해도, 터치 검지는 되지 않는다.
마찬가지로, 도 9는, 센싱 기간(ST)에 있어서의 제3 유기 EL 소자(22C)의 터치(지촉)에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 7과 마찬가지로, 제3 유기 EL 소자(22C)에 의한 터치 검지에 있어서는, 스위치5(SW5)를 [ON]의 상태로 하고, 제3 유기 EL 소자(22C)의 검지 전극인 애노드 전극(4C, 도시하지 않음)에 손가락(15)에 의한 터치(지촉)를 행하고, 인출한 애노드 전극 배선(25C)으로부터 SW5를 통하여, 검지 정보 전달의 루트3C에 의해 터치 검지 회로 유닛(14)의 터치 검지 회로부(24)에 터치 검지 정보를 통지한다. 이때, 제2 유기 EL 소자(22B)와 제3 유기 EL 소자(22C) 간은, SW7이 「OFF」로, 단절된 상태에 있기 때문에, 제2 유기 EL 소자(22B)에 터치(지촉)해도, 터치 검지는 이루어지지 않는다. 제1 유기 EL 소자(22A)에 접촉해도, 마찬가지로 터치 검지는 이루어지지 않는다.
계속해서, 상기 설명한 실시 형태 1에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간(터치 검지 기간)의 시계열적인 작동에 대해서, 타이밍 차트를 사용하여 설명한다.
도 10에, 실시 형태 1에 있어서의 발광 기간(LT)과 센싱 기간(ST)의 패턴(1)의 타이밍 차트를 나타낸다.
도 4 내지 도 9에 도시하는 회로 구성을 포함하는 실시 형태 1의 유기 EL 모듈(1)에 있어서는, 스위치1(SW1), 스위치2(SW2), 스위치6(SW6) 및 스위치7(SW7)의 ON/OFF 제어에서, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)을 통하여 유기 EL 패널(22A 내지 22C)의 발광 기간(LT)을 제어하여, 상기 각 스위치를 「OFF」로 하고, 스위치3(SW3), 스위치4(SW4) 및 스위치5(SW5)의 ON/OFF 제어에 의해, 터치 검지 회로 유닛(14)을 통하여, 각 유기 EL 소자의 터치 센싱 기간(ST)을 제어함으로써, 아이콘부에 있어서의 터치 센서 기능을 발현시킬 수 있다.
도 10에 도시하는 패턴(1)의 타이밍 차트의 최상단에는, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)에 있어서의 SW1, SW2, SW6 및 SW7의 ON/OFF의 작동 타이밍을 나타내는 그래프이며, 그 아래로, 터치 검지 회로 유닛(14)에 있어서의 SW3, SW4 및 SW5의 작동 타이밍을 나타내고 있다. 여기에서 도시하는 타이밍 차트에서는, 신호 하이 기간이 스위치의 「ON」의 상태를 나타내고 있다. 이후 설명하는 타이밍차트도에 있어서도 동일하다.
최하단의 그래프는, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)에 대한 인가 전압의 이력을 나타내는 그래프로, SW1, SW2, SW6 및 SW7이 「ON」의 상태로 되면, OLED 오프 전압으로부터 전압이 상승하고, 발광에 필요한 전압이 된 시점에서 발광이 개시된다. 계속해서, SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「OFF」로 하면, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)에의 전류 공급이 정지되어, 소등된다. 그러나, SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「OFF」로 해도, 순간적으로 소등하지는 않고, OLED 충방전 시상수 τ에 따라, 일정 시간 걸려 소등한다.
한편, SW3은, 제1 유기 EL 소자(22A)의 터치 검지 회로 유닛(14)의 구동을 컨트롤하는 스위치이며, SW1, SW2, SW6 및 SW7이 「ON」의 상태에서는 「OFF」 상태로 하고, SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「OFF」로 한 후, 「ON」으로 해서, 터치 검지를 행한다. 이때, 제1 유기 EL 소자(22A)와 제2 유기 EL 소자(22B) 간의 SW6은, 「OFF」의 상태에 있기 때문에, 제2 유기 EL 소자(22B)에 터치(지촉)해도, 제1 유기 EL 소자(22A)에 의한 터치 검지가 이루어지는 일은 없고, 오검지의 발생을 방지할 수 있다.
또한, SW3을 「ON」으로 하는 타이밍은, 상기 설명한 SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「OFF」로 한 후, 소정의 대기 시간(t1)을 거쳐서, 「ON」으로 한다. 이 대기 기간(t1)으로서는, OLED 충방전 시상수 τ의 0τ 내지 5τ 정도의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.
계속해서, 제1 유기 EL 소자(22A)의 터치 검지 회로 유닛(14)의 구동을 컨트롤하는 SW3을 「OFF」로 한 후, 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치 검지 회로 유닛(14)의 구동을 컨트롤하는 SW4를 「ON」으로 해서, 제2 유기 EL 소자에 의한 터치 검지를 행한다.
마지막으로, 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치 검지 회로 유닛(14)의 구동을 컨트롤하는 SW4를 「OFF」로 한 후, 제3 유기 EL 소자(22C)의 터치 검지 회로 유닛(14)의 구동을 컨트롤하는 SW5를 「ON」으로 해서, 제3 유기 EL 소자에 의한 터치 검지를 행한다.
도 10에 도시하는 패턴(1)의 타이밍 차트에 있어서, SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「ON」으로 하고 나서 「OFF」로 할 때까지의 기간이, 발광 기간(LT)이며, SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「OFF」로 하고, 대기 시간(t)을 거쳐서, SW3, SW4 및 SW5를 독립하여 「ON」으로 하여 터치 검지를 행한 후, 마지막으로 SW5를 「OFF」로 할 때까지의 기간이 센싱 기간(ST)이며, LT+ST를 1프레임 기간(1FT)이라 칭한다.
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서의 발광 기간(LT), 센싱 기간(ST) 및 1프레임 기간(1FT)으로서는, 특별히 제한은 없고, 적용하는 환경에 적합한 조건을 적절히 선택할 수 있는데, 일례로서는, OLED의 발광 기간(LT)으로서는, 0.1 내지 2.0msec의 범위 내이며, 센싱 기간(ST)으로서는 0.05 내지 0.3msec의 범위 내이며, 1프레임 기간(1FT)으로서는, 0.15 내지 2.3msec의 범위 내를 들 수 있다. 또한, 1프레임 기간(1FT)으로서는, 플리커 저감의 목적으로부터는, 60Hz 이상으로 하는 것이 바람직하다.
도 11에는, 실시 형태 1에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 다른 일례로서, 유기 EL 소자에 역인가 전압을 부여하는 방법에 의한 타이밍 차트의 패턴2를 나타낸다.
도 11에서는, 도 10의 최하단에 기재된 OLED 인가 전압의 패턴에 대하여 SW1, SW2, SW6 및 SW7을 「ON」으로 한 후, 발광 기간의 최후에 「OFF」로 하기 직전에, 각 유기 EL 소자의 애노드 전극(4)과 캐소드 전극(6) 사이에 역인가 전압(역바이어스 전압의 인가)을 부여함으로써, OLED 소등 시의 충방전을 억제한 타이밍 차트로, 제1 유기 EL 소자에 터치 검지를 행하는 SW3의 패턴에서는, 도 10에서 도시된 바와 같은 대기 시간(t1)을 설정할 필요가 없다.
(실시 형태 2)
도 12는, 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 배치하고, 또한 각 유기 EL 소자에, 각각 독립된 터치 검지 회로부를 설치한 본 발명의 유기 EL 모듈의 실시 형태 2의 구동 회로도이다.
기본적인 회로 구성은, 상기 도 4 내지 도 11 설명한 구성과 같지만, 터치 검지 회로 유닛(14)을 구성하는 터치 검지 회로부(24) 내에, 제1 유기 EL 소자(22A), 애노드 전극 배선(25A), SW3의 계열에, 제1 터치 검지 회로부(24A)를 독립하여 배치하고, 마찬가지로, 제2 유기 EL 소자(22B), 애노드 전극 배선(25B), SW4의 계열에, 제2 터치 검지 회로부(24B)가 배치되고, 제3 유기 EL 소자(22C), 애노드 전극 배선(25C), SW5의 계열에, 제3 터치 검지 회로부(24C)가 배치되어 있는 구성이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 각각의 터치 검지 회로에, 독립하여 터치 검지 회로부를 설치함으로써, 검지 회로측은 병렬한 상태에서 터치 검지를 처리할 수 있고, 센싱 기간을 동일하게 할 수 있다.
도 13에, 실시 형태 2에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 타이밍 차트 일례를 도시한다.
도 13에 도시하는 타이밍 차트에 있어서, 유기 EL 소자의 발광 소자 구동 회로 유닛(12)의 구동은, 먼저 설명한 실시 형태 1에 관한 도 10에 도시한 타이밍 차트와 같지만, 터치 검지가, 실시 형태 1에서는, 유기 EL 소자(22A)로부터 소자(22C)까지, 센싱 기간(ST)에 시계열적으로 순차 행하는 방식이지만, 실시 형태 2에서는, 각각 독립된 터치 검지 회로부(24A 내지 24C)를 설치함으로써, 유기 EL 소자의 터치 검지를 동일 기간 내에서 병렬하여 행할 수 있다.
(실시 형태 3)
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서는, 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 EL 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 한 쌍의 전극이 단락(쇼트)한 상태에 있는 것이 바람직한 형태이다. 나아가, 상기 한 쌍의 전극 모두가 플로팅 전위의 상태인 것이, 바람직한 형태의 하나이다.
본 발명의 유기 EL 모듈에서는, 발광 소자 구동 회로 유닛과, 터치 검지 회로 유닛을 독립하여 설치하고, 또한 터치 검지 시에는, 애노드 전극과 캐소드 전극 간의 정전 용량 Cel이 검지되지 않도록, 애노드 전극(양극) 및 캐소드 전극(음극)과 발광 소자 구동 회로부 사이의 스위치를 오프로 하고, 애노드 전극(양극) 및 캐소드 전극(음극) 중 적어도 한쪽, 또는 양쪽 전극을 플로팅 전위의 상태로 함으로써, 터치 검지를 가능하게 할 수 있고, 그 결과, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하여, 공정의 간소화를 달성할 수 있다.
본 발명에서 말하는 플로팅 전위의 상태란, 전술한 바와 같이 전원이나 기기의 접지에 접속되지 않은 부유 전위 상태를 말하며, 터치 검지 시의 애노드 전극(양극) 또는 캐소드 전극(음극)은 플로팅 전위를 취하기 때문에, 유기 EL 패널의 정전 용량 Cel은 검지되지 않는 상태가 되고, 그 결과, 터치(지촉)에 의한 터치 검지가 가능하게 된다.
도 14는, 유기 EL 모듈의 다른 일례인 실시 형태 3의 구동 회로도이다.
도 14에 도시하는 실시 형태 3에서는, 상기 도 4 등에 기재한 실시 형태 1의 구동 회로에 대하여 터치 검지 회로 유닛(14)을 구성하고 있는 스위치3 내지 5(SW3 내지 SW5) 대신에, 콘덴서 Cs(30A 내지 30C)를 편입시킨 구성이다. 콘덴서 Cs(30A 내지 30C)를 회로에 편입시킴으로써, 스위치3 내지 5(SW3 내지 5)와 동일한 기능을 부여할 수 있다.
실시 형태 3에 있어서도, 발광 소자 구동 회로부(23)에, 스위치1(SW1) 및/또는 스위치2(SW2)가 내장된 구성이어도 된다. 또한, 터치 검지 회로부(24) 내부에 콘덴서 Cs(30)가 내장되어 있는 구성이어도 된다.
도 15는, 실시 형태 3의 센싱 기간에 있어서의 구동의 일례로서, 제1 유기 EL 소자의 터치(지촉)에 의한 터치 검지 정보 루트의 일례를 도시하는 회로 작동 도이다.
발광 소자 구동 회로 유닛(12)의 SW1, SW6, SW7 및 SW2를 「OFF」로 해서, 발광 소자 구동 회로(23)를 개방으로 한 상태에서, 검지 전극인 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)의 유리 기판 상면부를 손가락(15)에 의해 터치(지촉)함으로써, 손가락(15)과 검지 전극인 애노드 전극(4A, 도시하지 않음) 간에 정전 용량 Cf가 발생하고, 그 정전 용량에 의해 터치 검지하는 방법이다. 정전 용량 Cf는 접지(16)(접지)에 연결된다. 루트4은 센싱 시의 터치 검지 정보 루트이다.
이때, SW1은 「OFF」상태이고, 한 쌍의 전극이 유기 EL 패널의 전기 용량이 검지되지 않는 플로팅 전위의 상태로 되어 있기 때문에, 터치 검지가 가능하게 된다.
도 16a는, 실시 형태 3에 있어서의 유기 EL 소자 점등 시의 발광 기간과 센싱 기간(지촉 시)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도이며, 도 16b는, 실시 형태 3에 있어서의 터치 검지 시의 발광 기간과 센싱 기간(지촉 시)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도이다.
도 16a에서 도시하는 바와 같이, 터치(지촉)하지 않은 상태에서는, 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이기 때문에, 터치 검지 회로 유닛(14)에 설치한 용량 Cs는 검지되지 않는다. 이에 비해, 도 16b에서 도시하는 터치 검지 시(지촉 시)에는, 정전 용량으로서는, 손가락(15)과 터치 검지 전극인 애노드 전극(4) 간에 발생한 정전 용량 Cf와 콘덴서 Cs(30)의 직렬 용량값의 관계가 Cf×Cs/(Cf+Cs)로 되기 때문에, 터치(지촉)를 검지할 수 있다.
(실시 형태 4)
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서는, 터치 검지 회로 유닛(14)과, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)이 각각 독립된 접지에 접속되어 있는 구성인 것이, 터치 검지 회로 유닛(14)으로부터 보면, 터치 검지 전극에는, 유기 EL 소자의 용량의 영향이 실효적으로 없어지고, 손가락과 검지 전극 간에 형성되는 용량만이 검지됨으로써, 터치 검지 감도를 향상시킬 수 있다는 관점에서 바람직한 구성이다.
도 17은, 유기 EL 모듈의 3개의 유기 EL 소자 사이에 스위치를 설치하고, 터치 검지 회로 유닛과, 발광 소자 구동 회로 유닛 각각에, 독립된 접지를 설치한 구성의 실시 형태 4의 구동 회로도이다.
도 17에 도시하는 구동 회로도는, 기본적인 구성은 먼저 실시 형태 1의 설명에서 도시한 도 4 등의 구성과 동일하지만, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)을 구성하는 발광 소자 구동 회로부(23)에 제1 접지(27A)를 설치하고, 한편, 터치 검지 회로 유닛(14)을 구성하는 터치 검지 회로부(24)에 제2 접지(27B)를 설치하고, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)과, 터치 검지 회로 유닛(14)을 각각 독립된 구성이다.
실시 형태 4인 2개의 접지를 갖는 유기 EL 모듈에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 타이밍 차트로서는, 먼저 예시한 도 10 및 도 11에서 도시된 타이밍 차트와 동일하고, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
(실시 형태 5)
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서는, 본 발명에 따른 독립 검지 수단으로서, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 EL 소자 사이의 접속 부분에 저항(Ra)을 배치하고, 당해 저항(Ra)과 유기 EL 소자 용량(Cel)에 의한 시상수(Ra·Cel)에 의해, 각 유기 EL 소자에 대한 터치(지촉)를 독립적으로 검지하는 수단을 편입시켜서, 오검지를 방지하는 방법이 바람직하다.
도 18은, 유기 EL 모듈의 3개의 유기 EL 소자 사이에 저항을 배치한 구성의 실시 형태 5의 구동 회로도이다.
도 18에 도시하는 구동 회로도에 있어서, 터치 검지 회로 유닛(14)의 구성은, 처음에 설명한 실시 형태 1(도 4 등)과 동일한 구성이다.
발광 소자 구동 회로 유닛(12) 및 유기 EL 패널(2)의 구성으로서, 실시 형태 1에서는, 유기 EL 소자 사이에, 오검지를 방지할 목적으로 스위치(SW6, SW7)를 설치하는 구성을 특징으로 했지만, 도 18에서 도시하는 실시 형태 5에서는, 스위치(SW6, SW7) 대신에 제1 유기 EL 소자(22A)의 캐소드 전극 배선(26A)과 제2 유기 EL 소자(22B)의 애노드 전극 배선(25B) 사이에 저항(Ra1)을 배치하고, 동일하게, 제2 유기 EL 소자(22B)의 캐소드 전극 배선(26B)과 제3 유기 EL 소자(22C)의 애노드 전극 배선(25C) 사이에 저항(Ra2)을 배치한 구성인 것을 특징으로 한다.
실시 형태 5의 구성에 있어서는, 유기 EL 소자의 발광 기간(OLED 점등 시)에는, SW1과 SW2를 「ON」으로 해서, 발광 회로를 형성하여, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)를 발광시킨다.
도 18에 도시된 실시 형태 5에 있어서의 센싱 기간(ST) 시의 구동 회로 및 터치(지촉)의 오검지 방지의 기구에 대해서, 도 19 내지 도 22 사용하여 설명한다.
도 19는, 실시 형태 5에 있어서, 제1 유기 EL 소자(22A)의 센싱 시에, 제1 유기 EL 소자에 터치(지촉)했을 때의 정상적인 검지 루트를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 통상의 검지 루트(루트5)는 SW3을 「ON」으로 한 상태에서, 제1 유기 EL 소자(22A)의 애노드 전극 배선(25A)에 접속하고 있는 터치 검지 전극으로서 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)에 터치(지촉)하고, 정상적인 터치 검지를 행한다.
이에 비해, 도 20에 도시한 바와 같이, 제2 유기 EL 소자(22B)의 터치 검지 전극인 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)에 터치(지촉)한 경우의 터치 검지 정보 루트로서는, 루트6으로 나타내는 바와 같이, 애노드 전극(4B, 도시하지 않음)→저항(Ra1)→캐소드 전극 배선(26A)→콘덴서(21A)(Cel1)→애노드 전극 배선(25A)→SW3을 경유하여, 터치 검지 회로부(24)로, 마치, 제1 유기 EL 소자(22A)가 터치 검지된 것 같은 오검지 정보가 송신된다.
도 21에, 실시 형태 5에 있어서의 정상 검출 루트와 오검지 루트의 정전 용량차를 설명한다.
도 21a는, 도 19에서 예시한 정상 검지 루트(루트5)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도이며, 도 21b는 도 20에서 설명한 오검지 루트(루트6)의 정전 용량차를 설명하기 위한 모식도이다.
도 21b에 도시한 바와 같이, 오검지 루트(루트6)에 있어서는, 이 터치 검지 회로 내에, 저항(Ra1)이 존재하고 있음으로써, 루트5에 있어서의 검지 전류의 시상수(Ra1×Cf)로 되고, 상세는 후술하는 도 22에서 도시하는 바와 같이, 이 검출 전류의 시상수는 저항 Ra1에 의해 조정되어서, SW3의 온 기간보다 충분히 오랜 시간으로 설정된다. 그 때문에, 제1 유기 EL 소자의 센싱 기간 내에서는, 터치 검지에 필요한 전류값(ΔI1)에 도달하지 않기 때문에, 제2 유기 EL 소자(22B)에 오터치(오지촉)해도, 루트5에 의해, 터치 검지의 정보가 소정의 시간 내에 터치 검지 회로부(24)에 도달하지 않기 때문에, 오검지되는 경우가 없다.
본 발명에서 말하는 시상수란, 초기값부터 최종값까지의 변화량(전류값) 중 일정한 값(검지에 필요한 전류값)까지 변화하는 데 요하는 시간을 말한다. 본 발명과 같은 전자 회로의 RC 회로(저항-콘덴서)에 있어서는, 전자 회로에 전류를 흘리기 시작하고 나서 정상 전류값에 도달할 때까지의 전류 변화 속도를 나타내는 상수로, 정상 전류에 도달할 때까지의 시간의 기준이다. 즉, 회로 중에 저항을 내장함으로써, 정상 전류값에 도달할 때까지 타임 래그가 발생한다. 저항이 존재하지 않으면, 순간적으로 루트5의 전류값이 정상 전류값에 달하여, 오검지가 발생한다(상기 도 2에서 도시된 종래형의 회로).
도 22는, 상기 실시 형태 5에 있어서의 시상수를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 22에 있어서는, 실시 형태 5에 있어서의 타이밍 차트의 일부를 도시하고 있다.
유기 EL 소자의 발광 기간(LT)에는, SW1과 SW2를 「ON」으로 해서, 발광 회로를 형성하여, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)를 발광시킨다.
계속해서, 센싱 기간(ST)에는, SW3 내지 SW5를 순차 「ON」, 「OFF」시켜서, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)의 터치 검지를 행한다.
정상 검지 루트(루트5)로 검지하는, 제1 유기 EL 소자(22A)의 터치 검지 시의 전류값을 ΔI1이라 했을 때, 예를 들어, SW3을 [ON]로 한 상태에서 제2 유기 EL 소자(22B)를 터치(지촉)해버린 경우, 오검지 루트인 루트6으로부터 검출되는 전류는, 시상수(Cel1×Rf)를 제1 유기 EL 소자(22A)의 센싱 기간보다 충분히 길게 설정함으로써, ΔI2로 매우 낮은 전류값이 되고, 터치 검지 인식하기에는 불충분한 값이기 때문에, 터치 검지되지 않게 되어, 오검지가 방지된다.
도 23은, 실시 형태 5에 있어서의 발광 기간과 센싱 기간의 일례를 도시하는 타이밍 차트이며, 기본적으로는, 실시 형태 1의 도 10에서 설명한 타이밍 차트와 동일하다.
(실시 형태 6)
본 발명의 유기 EL 모듈에 있어서는, 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 복수의 유기 EL 소자를 연속적으로 상시 발광시킨 상태에서, 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 주기적으로 출현하는 구동 방식으로 하는 방식을 취할 수도 있다.
도 24는, 도 18 내지 도 23에서 설명한 유기 EL 소자 사이에 저항을 편입시킨 회로도에 대하여 SW1 및 SW2를 삭제하고, 발광 소자 구동 회로부(23)와 터치 검지 회로부(24)의 그라운드를 연결하는 배선 사이에 콘덴서(34)를 구비한 구성이다.
도 24에 있어서, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)측은, 스위치가 존재하고 있지 않기 때문에, 발광 제어 회로는 항상 연결된 상태에 있고, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)가 연속하여 발광하고 있는 상태로 된다.
한편, 우측에 기재한 터치 검지 회로 유닛(14)은 도 18 내지 도 23에서 설명한 것과 마찬가지로 각 유기 EL 소자를 독립하여 터치 검지할 수 있다.
즉, 도 24에서는, 터치 검지 회로 유닛(14)의 SW3을 「ON」 상태로 하고, 유기 EL 패널(22A)을 구성하고 있는 검지 전극인 애노드 전극(4A, 도시하지 않음)의 유리 기판 상면부를 손가락(15)에 의해 터치(지촉)함으로써, 손가락(15)과 검지 전극인 애노드 전극(4A) 간에 정전 용량 Cf가 발생하여, 터치(지촉)를 검지할 수 있다.
도 25는, 실시 형태 6에 있어서의 연속하여 발광하는 발광 기간과, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)에 의한 센싱 기간에 형성되는 타이밍 차트이며, 상기 도 24에서 도시된 바와 같이, SW1 및 SW2가 존재하고 있지 않고, 회로가 항상 연결된 상태로 되어 있기 때문에, 하단에 도시한 바와 같이, OLED 인가 전압은, 항상 「ON」의 상태에 있고, 상시 발광하고 있다. 이에 비해, 터치 검지 회로 유닛(14)의 SW3 내지 SW5를, 순차 「ON/OFF」함으로써, 터치 검지를 주기적으로 행할 수 있다.
(실시 형태 7)
도 26은, 유기 EL 소자가 상시 발광하는 방식의 유기 EL 모듈의 다른 일례를 도시하는 실시 형태 7의 구동 회로도이다.
도 26에 도시하는 유기 EL 모듈(1)은 상기 도 24에서 설명한 구성에 대하여 콘덴서(34) 대신에, 발광 소자 구동 회로 유닛(12)과, 터치 검지 회로 유닛(14) 각각에, 독립된 접지(27A 및 27B)를 설치한 구성이다.
실시 형태 7에 있어서 연속하여 발광하는 발광 기간과, 유기 EL 소자(22A 내지 22C)에 의한 센싱 기간에 형성되는 타이밍 차트는, 상기 도 25에서 도시하는 타이밍 차트와 동일하다.
〔실시 형태 8: 유기 EL 모듈의 다른 구성예, 터치 검지 전극이 캐소드 전극인 케이스〕
도 3 내지 도 26에 있어서는, 터치 검지 전극을 애노드 전극(양극)으로 한 예를 도시했지만, 캐소드 전극(6, 음극)을 터치 검지 전극으로 할 수도 있다.
도 27은, 본 발명의 유기 EL 모듈의 다른 구성(캐소드 전극이 검지 전극)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3에 기재된 터치 검지 전극이 애노드 전극(4, 양극)인 것에 비하여, 도 27에 기재된 구성에서는, 캐소드 전극(6)을 터치 검지 전극으로서 배치하고, 당해 캐소드 전극(6)에 터치 검지 회로 유닛(14)이 접속되고, 캐소드 전극(6)면측이 손가락(15)에 의한 터치 검지면이 된다.
도 28은, 도 27에서 도시된 캐소드 전극이 터치 검지 전극인 실시 형태 8의 구동 회로도이며, 상기 도 4 내지 도 11에서 도시된 실시 형태 1의 구동 회로도에 대하여 터치 검지 회로 유닛(14)에의 배선이, 각 스위치를 통하여, 캐소드 전극 배선(26A 내지 26C)으로 되어 있는 도면이며, 기타의 구성은, 도 4 등과 완전히 동일하다.
도 28에서는, 제1 유기 EL 소자(22A)의 캐소드 전극(26A)에, 손가락(15)에 의한 터치(지촉)를 했을 때의 터치 검지를 예시하고 있고, 손가락(15)에 의한 터치(지촉)에 의해, 터치 검지 정보의 루트7에 도시한 바와 같이, 캐소드 전극(26A)→SW3→터치 검지 회로부(24)의 루트로 터치 검지를 행한다.
《유기 EL 패널의 구성》
유기 EL 모듈(1)을 구성하는 유기 EL 패널(2)은 예를 들어, 상기 도 2에서 예시한 바와 같이, 투명 기재(3) 상에 애노드 전극(4, 양극)과, 유기 기능층 유닛(5)이 적층되어서, 발광 영역을 구성하고 있다. 유기 기능층 유닛(5)의 상부에는, 캐소드 전극(6, 음극)이 적층되어서, 유기 EL 소자를 구성하고 있다. 이 유기 EL 소자의 외주부가 밀봉용 접착제(7)로 밀봉되고, 그 표면에, 밀봉 부재(8)가 배치되어, 유기 EL 패널(2)을 구성하고 있다.
이하에, 유기 EL 소자의 구성의 대표예를 나타낸다.
(i) 양극/정공 주입 수송층/발광층/전자 주입 수송층/음극
(ii) 양극/정공 주입 수송층/발광층/정공 저지층/전자 주입 수송층/음극
(iii) 양극/정공 주입 수송층/전자 저지층/발광층/정공 저지층/전자 주입 수송층/음극
(iv) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(v) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(vi) 양극/정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층/음극
또한, 발광층 사이에는 비발광성의 중간층을 갖고 있어도 된다. 중간층은 전하 발생층이어도 되고, 멀티포톤 유닛 구성이어도 된다.
본 발명에 적용 가능한 유기 EL 소자의 개요에 대해서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2013-157634호 공보, 일본 특허 공개 제2013-168552호 공보, 일본 특허 공개 제2013-177361호 공보, 일본 특허 공개 제2013-187211호 공보, 일본 특허 공개 제2013-191644호 공보, 일본 특허 공개 제2013-191804호 공보, 일본 특허 공개 제2013-225678호 공보, 일본 특허 공개 제2013-235994호 공보, 일본 특허 공개 제2013-243234호 공보, 일본 특허 공개 제2013-243236호 공보, 일본 특허 공개 제2013-242366호 공보, 일본 특허 공개 제2013-243371호 공보, 일본 특허 공개 제2013-245179호 공보, 일본 특허 공개 제2014-003249호 공보, 일본 특허 공개 제2014-003299호 공보, 일본 특허 공개 제2014-013910호 공보, 일본 특허 공개 제2014-017493호 공보, 일본 특허 공개 제2014-017494호 공보 등에 기재되어 있는 구성을 들 수 있다.
또한, 유기 EL 소자를 구성하는 구성 부재 및 구성층의 상세에 대하여 설명한다.
〔투명 기재〕
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 적용 가능한 투명 기재(3)로서는, 예를 들어, 유리, 플라스틱 등의 투명 재료를 들 수 있다. 바람직하게 사용되는 투명 기재(3)로서는, 유리, 석영, 수지 필름을 들 수 있다. 본 발명에서 말하는 투명이란, 가시광 영역에서의 평균 광투과율이 60％ 이상인 것을 말하며, 바람직하게는 70％ 이상, 더욱 바람직하게는 80％ 이상이다.
유리 재료로서는, 예를 들어, 실리카 유리, 소다 석회 실리카 유리, 납 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다. 이들 유리 재료의 표면에는, 인접하는 층과의 밀착성, 내구성, 평활성의 관점에서, 필요에 따라, 연마 등의 물리적 처리, 무기물 또는 유기물을 포함하는 피막이나, 이 피막을 조합한 하이브리드 피막을 형성할 수 있다.
수지 필름의 구성 재료로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 셀룰로오스아세테이트프탈레이트, 셀룰로오스나이트레이트 등의 셀룰로오스에스테르류 및 그들의 유도체, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌비닐알코올, 신디오택틱폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 불소 수지, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 및 폴리아릴레이트류, 아톤(상품명 JSR사 제조) 및 아펠(상품명 미츠이 가가쿠사 제조) 등의 시클로올레핀계 수지 등을 들 수 있다.
유기 EL 소자에 있어서는, 상기 설명한 투명 기재(3) 상에 필요에 따라, 가스 배리어층을 형성하는 구성이어도 된다.
가스 배리어층을 형성하는 재료로서는, 수분이나 산소 등, 유기 EL 소자의 열화를 초래하기는 하지만 침입을 억제하는 기능을 갖는 재료이면 되고, 예를 들어, 산화규소, 이산화규소, 질화규소 등의 무기물을 사용할 수 있다. 또한, 가스 배리어층의 취약성을 개량하기 위해서, 이들 무기층과 유기 재료를 포함하는 유기층의 적층 구조를 갖게 하는 것이 보다 바람직하다. 무기층과 유기층의 적층순에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 양자를 교대로 복수회 적층시키는 것이 바람직하다.
〔애노드 전극: 양극〕
유기 EL 소자를 구성하는 양극으로서는, Ag, Au 등의 금속 또는 금속을 주성분으로 하는 합금, CuI, 또는 인듐-주석의 복합 산화물(ITO), SnO2 및 ZnO 등의 금속 산화물을 들 수 있는데, 금속 또는 금속을 주성분으로 하는 합금인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 은 또는 은을 주성분으로 하는 합금이다.
투명 양극을, 은을 주성분으로 하여 구성하는 경우, 은의 순도로서는, 99％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 은의 안정성을 확보하기 위하여 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 및 금(Au) 등이 첨가되어 있어도 된다.
투명 양극은 은을 주성분으로 하여 구성되어 있는 층인데, 구체적으로는, 은 단독으로 형성해도, 또는 은(Ag)을 함유하는 합금으로 구성되어 있어도 된다. 그러한 합금으로서는, 예를 들어, 은·마그네슘(Ag·Mg), 은·구리(Ag·Cu), 은·팔라듐(Ag·Pd), 은·팔라듐·구리(Ag·Pd·Cu), 은·인듐(Ag·In) 등을 들 수 있다.
상기 양극을 구성하는 각 구성 재료 중에서도, 본 발명에 따른 유기 EL 소자를 구성하는 양극으로서는, 은을 주성분으로 하여 구성하고, 두께가 2 내지 20nm의 범위 내에 있는 투명 양극인 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 두께가 4 내지 12nm의 범위 내이다. 두께가 20nm 이하이면 투명 양극의 흡수 성분 및 반사 성분이 낮게 억제되어, 높은 광투과율이 유지되기 때문에 바람직하다.
본 발명에서 말하는 은을 주성분으로 하여 구성되어 있는 층이란, 투명 양극 중의 은의 함유량이 60질량％ 이상인 것을 말하며, 바람직하게는 은의 함유량이 80질량％ 이상이며, 보다 바람직하게는 은의 함유량이 90질량％ 이상이며, 특히 바람직하게는 은의 함유량이 98질량％ 이상이다. 또한, 본 발명에 따른 투명 양극에서 말하는 「투명」이란, 파장 550nm에서의 광투과율이 50％ 이상인 것을 말한다.
투명 양극에 있어서는, 은을 주성분으로 하여 구성되어 있는 층이, 필요에 따라 복수의 층으로 나누어서 적층된 구성이어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서는, 양극이, 은을 주성분으로 하여 구성하는 투명 양극일 경우에는, 형성하는 투명 양극의 은막의 균일성을 높이는 관점에서, 그 하부에 하지층을 설치하는 것이 바람직하다. 하지층으로서는, 특별히 제한은 없지만, 질소 원자 또는 황 원자를 갖는 유기 화합물을 함유하는 층인 것이 바람직하고, 당해 하지층 상에 투명 양극을 형성하는 방법이 바람직한 형태이다.
〔중간 전극〕
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 있어서는, 양극과 음극 사이에, 유기 기능층군과 발광층으로 구성되는 유기 기능층 유닛을 2개 이상 적층한 구조를 갖고, 2개 이상의 유기 기능층 유닛 사이를, 전기적 접속을 얻기 위한 독립된 접속 단자를 갖는 중간 전극층 유닛으로 분리한 구조를 취할 수 있다.
〔발광층〕
유기 EL 소자를 구성하는 발광층은, 발광 재료가 함유되어 있는 구성이 바람직하고, 나아가서는 발광 재료가, 인광 발광 화합물 또는 형광 발광성 화합물인 것이 바람직하다.
이 발광층은, 전극 또는 전자 수송층으로부터 주입된 전자와, 정공 수송층으로부터 주입된 정공이 재결합하여 발광하는 층이며, 발광하는 부분은 발광층의 층내여도 되고, 발광층과 인접하는 층의 계면이어도 된다.
이러한 발광층으로서는, 포함되는 발광 재료가 발광 요건을 충족시키고 있기만 하면, 그 구성에는 특별히 제한은 없다. 또한, 동일한 발광 스펙트럼이나 발광 극대 파장을 갖는 층이 복수층 있어도 된다. 이 경우, 각 발광층 사이에는 비발광성의 중간층을 갖고 있는 것이 바람직하다.
발광층의 두께의 총합은, 1 내지 100nm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 더 낮은 구동 전압을 얻을 수 있는 점에서 1 내지 30nm의 범위 내가 더욱 바람직하다. 또한, 발광층의 두께의 총합이란, 발광층 사이에 비발광성의 중간층이 존재하는 경우에는, 당해 중간층도 포함하는 두께이다.
이상과 같은 발광층은, 후술하는 발광 재료나 호스트 화합물을, 예를 들어, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(랭뮤어 블로젯, Langmuir Blodgett법) 및 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한 발광층은, 복수의 발광 재료를 혼합해도 되고, 인광 발광 재료와 형광 발광 재료(형광 도펀트, 형광성 화합물이라고도 한다)를 동일 발광층 중에 혼합하여 사용해도 된다. 발광층의 구성으로서는, 호스트 화합물(발광 호스트 등이라고도 한다) 및 발광 재료(발광 도펀트 화합물이라고도 한다.)를 함유하여, 발광 재료로부터 발광시키는 것이 바람직하다.
<호스트 화합물>
발광층에 함유되는 호스트 화합물로서는, 실온(25℃)에 있어서의 인광 발광의 인광 양자 수율이 0.1 미만인 화합물이 바람직하다. 또한 인광 양자 수율이 0.01 미만인 것이 바람직하다. 또한, 발광층에 함유되는 화합물 중에서, 그 층 중에서의 체적비가 50％ 이상인 것이 바람직하다.
호스트 화합물로서는, 공지된 호스트 화합물을 단독으로 사용해도 되고, 또는, 복수종의 호스트 화합물을 사용해도 된다. 호스트 화합물을 복수종 사용함으로써 전하의 이동을 조정하는 것이 가능하고, 유기 전계 발광 소자를 고효율화할 수 있다. 또한, 후술하는 발광 재료를 복수종 사용함으로써 다른 발광을 섞는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 임의의 발광색을 얻을 수 있다.
발광층에 사용되는 호스트 화합물로서는, 종래 공지된 저분자 화합물이어도 되고, 반복 단위를 갖는 고분자 화합물이어도 되고, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성기를 갖는 저분자 화합물(증착 중합성 발광 호스트)이어도 된다.
본 발명에 적용 가능한 호스트 화합물로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-257076호 공보, 동 2001-357977호 공보, 동 2002-8860호 공보, 동 2002-43056호 공보, 동 2002-105445호 공보, 동 2002-352957호 공보, 동 2002-231453호 공보, 동 2002-234888호 공보, 동 2002-260861호 공보, 동 2002-305083호 공보, 미국 특허 출원 공개 제2005/0112407호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2009/0030202호 명세서, 국제 공개 제2001/039234호, 국제 공개 제2008/056746호, 국제 공개 제2005/089025호, 국제 공개 제2007/063754호, 국제 공개 제2005/030900호, 국제 공개 제2009/086028호, 국제 공개 제2012/023947호, 일본 특허 공개 제2007-254297호 공보, 유럽 특허 제2034538호 명세서 등에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다.
<발광 재료>
본 발명에서 사용할 수 있는 발광 재료로서는, 인광 발광성 화합물(인광성 화합물, 인광 발광 재료 또는 인광 발광 도펀트라고도 한다.) 및 형광 발광성 화합물(형광성 화합물 또는 형광 발광 재료라고도 한다.)을 들 수 있다.
<인광 발광성 화합물>
인광 발광성 화합물이란, 여기 삼중항으로부터의 발광이 관측되는 화합물이며, 구체적으로는 실온(25℃)에서 인광 발광하는 화합물이며, 인광 양자 수율이 25℃에서 0.01 이상인 화합물이라고 정의되지만, 바람직한 인광 양자 수율은 0.1 이상이다.
상기 인광 양자 수율은, 제4판 실험 화학 강좌7의 분광 II의 398페이지(1992년 판, 마루젠)에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 용액 중에서의 인광 양자 수율은, 여러가지 용매를 사용하여 측정할 수 있지만, 본 발명에 있어서 인광 발광성 화합물을 사용하는 경우, 임의의 용매 중 어느 하나에 있어서, 상기 인광 양자 수율로서 0.01 이상이 달성되면 된다.
인광 발광성 화합물은, 일반적인 유기 EL 소자의 발광층에 사용되는 공지의것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있지만, 바람직하게는 원소의 주기율표에서 8 내지 10족의 금속을 함유하는 착체계 화합물이며, 더욱 바람직하게는 이리듐 화합물, 오스뮴 화합물, 백금 화합물(백금 착체계 화합물) 또는 희토류 착체이며, 그 중에서도 가장 바람직한 것은 이리듐 화합물이다.
본 발명에 있어서는, 적어도 하나의 발광층에, 2종 이상의 인광 발광성 화합물이 함유되어 있어도 되고, 발광층에 있어서의 인광 발광성 화합물의 농도비가 발광층의 두께 방향으로 변화되는 형태여도 된다.
본 발명에 사용할 수 있는 공지된 인광 발광성 화합물의 구체예로서는, 이하의 문헌에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있다.
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), 국제 공개 제2009/100991호, 국제 공개 제2008/101842호, 국제 공개 제2003/040257호, 미국 특허 출원 공개 제2006/835469호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2006/0202194호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2007/0087321호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2005/0244673호 명세서 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.
또한, 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), 국제 공개 제2009/050290호, 국제 공개 제2009/000673호, 미국 특허 제7332232호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2009/0039776호, 미국 특허 제6687266호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2006/0008670호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2008/0015355호 명세서, 미국 특허 제7396598호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2003/0138657호 명세서, 미국 특허 제7090928호 명세서 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.
또한, 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), 국제 공개 제2006/056418호, 국제 공개 제2005/123873호, 국제 공개 제2005/123873호, 국제 공개 제2006/082742호, 미국 특허 출원 공개 제2005/0260441호 명세서, 미국 특허 제7534505호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2007/0190359호 명세서, 미국 특허 제7338722호 명세서, 미국 특허 제7279704호 명세서, 미국 특허 출원 공개 제2006/103874호 명세서 등에 기재된 화합물도 들 수 있다.
나아가, 국제 공개 제2005/076380호, 국제 공개 제2008/140115호, 국제 공개 제2011/134013호, 국제 공개 제2010/086089호, 국제 공개 제2012/020327호, 국제 공개 제2011/051404호, 국제 공개 제2011/073149호, 일본 특허 공개 제2009-114086호 공보, 일본 특허 공개 제2003-81988호 공보, 일본 특허 공개 제2002-363552호 공보 등에 기재된 화합물도 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 바람직한 인광 발광성 화합물로서는 Ir을 중심 금속에 갖는 유기 금속 착체를 들 수 있다. 더욱 바람직하게는, 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합, 금속-황 결합 중 적어도 하나의 배위 양식을 포함하는 착체가 바람직하다.
상기 설명한 인광 발광성 화합물(인광 발광성 금속 착체라고도 한다)은 예를 들어, Organic Letter지, vol3, No.16, 2579 내지 2581페이지(2001), Inorganic Chemistry, 제30권, 제8호, 1685 내지 1687페이지(1991년), J.Am.Chem.Soc.,123권, 4304 페이지(2001년), Inorganic Chemistry, 제40권, 제7호, 1704 내지 1711페이지(2001년), Inorganic Chemistry, 제41권, 제12호, 3055 내지 3066페이지(2002년), New Journal of Chemistry., 제26권, 1171 페이지(2002년), European Journal of Organic Chemistry, 제4권, 695 내지 709페이지(2004년), 또한 이 문헌 중에 기재되어 있는 참고 문헌 등에 개시되어 있는 방법을 적용함으로써 합성할 수 있다.
<형광 발광성 화합물>
형광 발광성 화합물로서는, 쿠마린계 색소, 피란계 색소, 시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 스쿠아릴륨계 색소, 옥소벤즈안트라센계 색소, 플루오레세인계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨계 색소, 페릴렌계 색소, 스틸벤계 색소, 폴리티오펜계 색소 또는 희토류 착체계 형광체 등을 들 수 있다.
〔발광층을 제외한 유기 기능층군〕
계속해서, 유기 기능층 유닛을 구성하는 발광층 이외의 각 층에 대해서, 전하 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 저지층의 순서로 설명한다.
(전하 주입층)
전하 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 전극과 발광층의 사이에 설치되는 층으로, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 그 상세가 기재되어 있고, 정공 주입층과 전자 주입층이 있다.
전하 주입층으로서는, 일반적으로는, 정공 주입층이라면, 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 전자 주입층이라면 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시킬 수 있지만, 본 발명에 있어서는, 투명 전극에 인접하여 전하 주입층을 배치시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 중간 전극에서 사용되는 경우에는, 인접하는 전자 주입층 및 정공 주입층 중 적어도 한쪽이, 본 발명의 요건을 충족시키고 있으면 된다.
정공 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 투명 전극인 양극에 인접하여 배치되는 층이며, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 상세하게 기재되어 있다.
정공 주입층은, 일본 특허 공개 평9-45479호 공보, 동 9-260062호 공보, 동 8-288069호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있고, 정공 주입층에 사용되는 재료로서는, 예를 들어, 포르피린 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 트릴아릴아민 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 이소인돌 유도체, 안트라센이나 나프탈렌 등의 아센계 유도체, 플루오렌 유도체, 플루오레논 유도체, 및 폴리비닐카르바졸, 방향족 아민을 주쇄 또는 측쇄에 도입한 고분자 재료 또는 올리고머, 폴리실란, 도전성 폴리머 또는 올리고머(예를 들어, PEDOT(폴리에틸렌디옥시티오펜): PSS(폴리스티렌술폰산), 아닐린계 공중합체, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등) 등을 들 수 있다.
트릴아릴아민 유도체로서는, α-NPD(4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕비페닐)로 대표되는 벤지딘형이나, MTDATA(4,4',4"-트리스〔N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민)로 대표되는 스타버스트형, 트릴아릴아민 연결 코어부에 플루오렌이나 안트라센을 갖는 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보나 일본 특허 공개 제2006-135145호 공보 등에 기재되어 있는 헥사아자트리페닐렌 유도체도 마찬가지로 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.
전자 주입층은, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 음극과 발광층 사이에 설치되는 층이며, 음극이 본 발명에 따른 투명 전극으로 구성되어 있는 경우에는, 당해 투명 전극에 인접하여 설치되고, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123 내지 166페이지)에 상세하게 기재되어 있다.
전자 주입층은, 일본 특허 공개 평6-325871호 공보, 동 9-17574호 공보, 동 10-74586호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있고, 전자 주입층에 바람직하게 사용되는 재료의 구체예로서는, 스트론튬이나 알루미늄 등으로 대표되는 금속, 불화 리튬, 불화나트륨, 불화칼륨 등으로 대표되는 알칼리 금속 화합물, 불화마그네슘, 불화칼슘 등으로 대표되는 알칼리 금속 할라이드층, 불화마그네슘으로 대표되는 알칼리 토금속 화합물층, 산화몰리브덴, 산화알루미늄 등으로 대표되는 금속 산화물, 리튬8-히드록시퀴놀레이트(Liq) 등으로 대표되는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 투명 전극이 음극인 경우에는, 금속 착체 등의 유기 재료가 특히 바람직하게 사용된다. 전자 주입층은 매우 얇은 막인 것이 바람직하고, 구성 재료에 따라 다르지만, 그 층 두께는 1nm 내지 10㎛의 범위가 바람직하다.
(정공 수송층)
정공 수송층은 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료를 포함하고, 넓은 의미에서 정공 주입층 및 전자 저지층도 정공 수송층의 기능을 갖는다. 정공 수송층은 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.
정공 수송 재료로서는, 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 도전성 고분자 올리고머 및 티오펜 올리고머 등을 들 수 있다.
정공 수송 재료로서는, 상기 것을 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴 아민 화합물을 사용할 수 있고, 특히 방향족 제3급 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴 아민 화합물의 대표예로서는, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-〔1,1'-비페닐〕-4,4'-디아민(약칭: TPD), 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-〔4-(디-p-톨릴아미노)스티릴〕스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠 및 N-페닐카르바졸 등을 들 수 있다.
정공 수송층은, 상기 정공 수송 재료를, 예를 들어, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법 및 LB법(랭뮤어 블로젯, Langmuir Blodgett법) 등의 공지된 방법에 의해, 박막화함으로써 형성할 수 있다. 정공 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5nm 내지 5㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위이다. 이 정공 수송층은, 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 일층 구조여도 된다.
또한, 정공 수송층의 재료에 불순물을 도프함으로써, p성을 높게 할 수도 있다. 그 예로서는, 일본 특허 공개 평4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 동 2001-102175호 공보 및 J.Appl.Phys.,95,5773(2004) 등에 기재된 것을 들 수 있다.
이와 같이, 정공 수송층의 p성을 높게 하면, 보다 저소비 전력의 소자를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.
(전자 수송층)
전자 수송층은, 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료로 구성되고, 넓은 의미에서 전자 주입층, 정공 저지층도 전자 수송층에 포함된다. 전자 수송층은, 단층 구조 또는 복수층의 적층 구조로서 설치할 수 있다.
단층 구조의 전자 수송층 및 적층 구조의 전자 수송층에 있어서, 발광층에 인접하는 층 부분을 구성하는 전자 수송 재료(정공 저지 재료를 겸한다)로서는, 캐소드로부터 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 된다. 이러한 재료로서는, 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄, 안트론 유도체 및 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서, 옥사디아졸환의 산소 원자를 황 원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자 흡인기로서 알려져 있는 퀴녹살린환을 갖는 퀴녹살린 유도체도, 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이들 재료를 고분자쇄에 도입한 고분자 재료 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(약칭: Alq3), 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀)아연(약칭: Znq) 등 및 이들 금속 착체의 중심 금속이 In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga 또는 Pb로 치환된 금속 착체도, 전자 수송층의 재료로서 사용할 수 있다.
전자 수송층은, 상기 재료를, 예를 들어, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법 및 LB법 등의 공지된 방법에 의해 박막화함으로써 형성할 수 있다. 전자 수송층의 층 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5nm 내지 5㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내이다. 전자 수송층은 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 단일 구조여도 된다.
(저지층)
저지층으로서는, 정공 저지층 및 전자 저지층을 들 수 있고, 상기 설명한 유기 기능층 유닛(3)의 각 구성층 이외에, 필요에 따라 설치되는 층이다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평11-204258호 공보, 동 11-204359호 공보, 및 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 NTS사 발행)」의 (237페이지 등에 기재되어 있는 정공 저지(홀 블록)층 등을 들 수 있다.
정공 저지층은, 넓은 의미에서는, 전자 수송층의 기능을 갖는다. 정공 저지층은, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료를 포함하고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 전자 수송층의 구성을 필요에 따라, 정공 저지층으로서 사용할 수 있다. 정공 저지층은, 발광층에 인접하여 설치되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 전자 저지층은, 넓은 의미에서는, 정공 수송층의 기능을 갖는다. 전자 저지층은, 정공을 수송하는 기능을 가지면서, 전자를 수송하는 능력이 현저하게 작은 재료를 포함하고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 또한, 정공 수송층의 구성을 필요에 따라서 전자 저지층으로서 사용할 수 있다. 본 발명에 적용하는 정공 저지층의 층 두께로서는, 바람직하게는 3 내지 100nm의 범위이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 30nm의 범위이다.
〔음극〕
음극은, 유기 기능층군이나 발광층에 정공을 공급하기 위하여 기능하는 전극막이며, 금속, 합금, 유기 또는 무기의 도전성 화합물 또는 이들의 혼합물이 사용된다. 구체적으로는, 금, 알루미늄, 은, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속, ITO, ZnO, TiO2 및 SnO2 등의 산화물 반도체 등을 들 수 있다.
음극은, 이들 도전성 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시켜서 제작할 수 있다. 또한, 제2 전극으로서의 시트 저항은, 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 5nm 내지 5㎛, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위에서 선택된다.
또한, 유기 EL 소자가, 음극측으로부터도 발광광 L을 취출하는, 양쪽면 발광형인 경우에는, 광투과성이 양호한 음극을 선택하여 구성하면 된다.
〔밀봉 부재〕
유기 EL 소자를 밀봉하는 데 사용되는 밀봉 수단으로서는, 예를 들어, 밀봉 부재와, 음극 및 투명 기판을 접착제로 접착하는 방법을 들 수 있다.
밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자의 표시 영역을 덮도록 배치되어 있으면 되고, 오목판형이어도 되고, 평판형이어도 된다. 또한 투명성 및 전기 절연성은 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로는, 유리판, 폴리머판, 필름, 금속판, 필름 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한, 폴리머판으로서는, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 금속판으로서는, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 니켈, 아연, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 실리콘, 게르마늄 및 탄탈륨으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금을 들 수 있다.
밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자를 박막화할 수 있다는 관점에서, 폴리머 필름 및 금속 필름을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 폴리머 필름은, JIS K 7129-1992에 준거한 방법으로 측정된 온도 25±0.5℃, 상대 습도 90±2％ RH에 있어서의 수증기 투과도가, 1×10-3g/㎡·24h 이하인 것이 바람직하고, 나아가, JIS K 7126-1987에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가, 1×10-3ml/㎡·24h·atm(1atm은, 1.01325×105Pa임) 이하이며, 온도 25±0.5℃, 상대 습도 90±2％ RH에 있어서의 수증기 투과도가, 1×10-3g/㎡·24h 이하인 것이 바람직하다.
밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역(발광 영역)의 간극에는, 기상 및 액상으로는 질소, 아르곤 등의 불활성 기체나 불화탄화수소, 실리콘 오일과 같은 불활성 액체를 주입하는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역과의 간극을 진공으로 하거나, 간극에 흡습성 화합물을 봉입할 수도 있다.
〔유기 EL 소자의 제조 방법〕
유기 EL 소자의 제조 방법으로서는, 투명 기재 상에, 양극, 유기 기능층군1, 발광층, 유기 기능층군2 및 음극을 적층하여 적층체를 형성한다.
먼저, 투명 기재를 준비하고, 당해 투명 기재 상에, 원하는 전극 물질, 예를 들어, 양극용 물질을 포함하는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200nm의 범위 내의 막 두께가 되도록, 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성시켜, 양극을 형성한다. 동시에, 양극 단부에, 외부 전원과 접속하는 접속 전극부를 형성한다.
이어서, 이 위에 유기 기능층군1을 구성하는 정공 주입층 및 정공 수송층, 발광층, 유기 기능층군2를 구성하는 전자 수송층 등을 순서대로 적층한다.
이들 각 층의 형성은, 스핀 코팅법, 캐스트법, 잉크젯법, 증착법, 인쇄법 등이 있는데, 균질한 층이 얻어지기 쉽고, 또한, 핀 홀이 생성되기 어렵다는 등의 점에서, 진공 증착법 또는 스핀 코팅법이 특히 바람직하다. 또한, 층마다 상이한 형성법을 적용해도 된다. 이 각 층의 형성에 증착법을 채용하는 경우, 그 증착 조건은 사용하는 화합물의 종류 등에 따라 상이하지만, 일반적으로 보트 가열 온도 50 내지 450℃, 진공도 1×10-6 내지 1×10-2Pa, 증착 속도 0.01 내지 50nm/초, 기판 온도 -50 내지 300℃, 층 두께 0.1 내지 5㎛의 범위 내에서, 각 조건을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여 유기 기능층군2를 형성한 후, 이 상부에 음극을 증착법이나 스퍼터법 등의 적당한 형성법에 의해 형성한다. 이때, 음극은, 유기 기능층군에 의해 양극에 대하여 절연 상태를 유지하면서, 유기 기능층군의 상방으로부터 투명 기판의 주연으로 단자 부분을 인출한 형상으로 패턴 형성한다.
음극의 형성 후, 이들 투명 기재, 양극, 유기 기능층군, 발광층 및 음극을 밀봉재로 밀봉한다. 즉, 양극 및 음극의 단자 부분을 노출시킨 상태에서, 투명 기재 상에, 적어도 유기 기능층군을 덮는 밀봉재를 설치한다.
또한, 유기 EL 패널의 제조에 있어서, 예를 들어, 유기 EL 소자의 각 전극과, 발광 소자 구동 회로 유닛(12), 또는 터치 검지 회로 유닛(14)과 전기적으로 접속하는데, 그 때에 사용할 수 있는 전기적인 접속 부재로서는, 도전성을 구비한 부재이기만 하면 특별히 제한은 없지만, 이방성 도전막(ACF), 도전성 페이스트, 또는 금속 페이스트인 것이 바람직한 형태이다.
이방성 도전막(ACF)이란, 예를 들어, 열경화성 수지에 혼합한 도전성을 갖는 미세한 도전성 입자를 갖는 층을 들 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 도전성 입자 함유층으로서는, 이방성 도전 부재로서의 도전성 입자를 함유하는 층이기만 하면, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 본 발명에 따른 이방성 도전 부재로서 사용할 수 있는 도전성 입자로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 금속 입자, 금속 피복 수지 입자 등을 들 수 있다. 시판되고 있는 ACF로서는, 예를 들어, MF-331(히타치 가세이 제조) 등의, 수지 필름에도 적용 가능한 저온 경화형의 ACF를 들 수 있다.
금속 입자로서는, 예를 들어, 니켈, 코발트, 은, 구리, 금, 팔라듐 등을 들 수 있고, 금속 피복 수지 입자로서는, 예를 들어, 수지 코어의 표면을 니켈, 구리, 금, 및 팔라듐 중 어느 하나의 금속을 피복한 입자를 들 수 있고, 금속 페이스트로서는, 시판되고 있는 금속 나노 입자 페이스트 등을 들 수 있다.
《유기 EL 모듈의 적용 분야》
본 발명의 유기 EL 모듈은, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하여, 공정의 간소화를 달성할 수 있는 유기 EL 모듈이며, 도 1 등에서 설명한 스마트폰이나 태블릿 등의 각종 스마트 디바이스 이외에, 조명 장치에 바람직하게 이용할 수 있다.
〔조명 장치〕
본 발명의 유기 EL 모듈은, 조명 장치에도 적용이 가능하다. 본 발명의 유기 EL 모듈을 구비한 조명 장치로서는, 가정용 조명, 차내 조명, 액정 표시 장치의 백라이트 등, 표시 장치에도 유용하게 사용된다. 기타, 시계 등의 백라이트, 간판 광고, 신호기, 광 기억 매체 등의 광원, 전자 사진 복사기의 광원, 광통신 처리기의 광원, 광센서의 광원 등, 나아가 표시 장치를 필요로 하는 일반 가정용 전기 기구 등 넓은 범위의 용도를 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 모듈은, 발광 기능과 터치 검지 기능을 겸비한 전극을 갖는 유기 EL 소자를 직렬로 복수개 배치한 유기 EL 패널과, 특정한 제어 회로를 갖고, 복수의 유기 EL 소자 간에서의 터치 기능의 오검지를 방지하고, 스몰 포맷화 및 박막화를 달성하고, 터치 검지 정밀도가 높고, 스마트 디바이스에의 적성을 갖는 유기 EL 모듈이며, 스마트폰이나 태블릿 등의 각종 스마트 디바이스에 바람직하게 이용할 수 있다.
1, MD: 유기 EL 모듈
2: 유기 EL 패널
3: 투명 기재
4, 4A, 4B, 4C: 애노드 전극
5: 유기 기능층 유닛
6, 6A, 6B, 6C: 캐소드 전극
7: 밀봉용 접착제
8: 밀봉 부재
9: 터치 검지부
10: 종래형의 터치 검지 전극
11: 커버 유리
12: 발광 소자 구동 회로 유닛
13: 분리형의 터치 검지 회로 유닛
14: 터치 검지 회로 유닛
15: 손가락
16: 접지(어스)
21A, 21B, 21C: 유기 EL 소자의 기생 용량(Cel)
22A, 22B, 22C: 유기 EL 소자
23: 발광 소자 구동 회로부
24, 24A, 24B, 24C: 터치 검지 회로부
25A, 25B, 25C: 애노드 전극 배선
26A, 26B, 26C: 캐소드 전극 배선
27, 27A, 27B: 접지
루트2: 발광 제어 정보 루트
루트1, 루트3A, 루트3B, 루트3C, 루트4, 루트5, 루트6, 루트7: 터치 검지 정보 루트
30: 콘덴서(Cs)
31: DC-DC 컨버터 회로부
32: DC-DC 컨버터의 스위치 소자 제어 회로부
33: 전류값의 피드백 회로부
34: 콘덴서
100: 스마트 디바이스
111A, 111B, 111C: 표시 패턴
120: 액정 표시 장치
1FT: 1프레임 기간
Cf: 지촉 시의 정전 용량
LT: 발광 기간
R1: 검지 저항
ST: 센싱 기간
SW1: 스위치1
SW2: 스위치2
SW3: 스위치3
SW4: 스위치4
SW5: 스위치5
SW6: 스위치6
SW7: 스위치7
t1: 대기 시간
V: 인가 전원부
τ: OLED 충방전 시상수

Claims (15)

  1. 터치 검지 기능을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 모듈이며,
    정전 용량 방식의 터치 검지 회로부를 갖는 터치 검지 회로 유닛과, 유기 일렉트로루미네센스 패널을 구동하는 발광 소자 구동 회로부를 갖는 발광 소자 구동 회로 유닛을 갖고,
    상기 유기 일렉트로루미네센스 패널이, 2개 이상의 유기 일렉트로루미네센스 소자를 직렬로 접속한 구성을 갖고,
    상기 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 내부의 대향하는 위치에 면형의 한 쌍의 전극을 갖고,
    상기 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽이 터치 검지 전극이며, 당해 터치 검지 전극이 상기 터치 검지 회로 유닛에 접속되고,
    상기 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자가, 각각 독립하여 터치 검지를 행할 수 있는 독립 검지 수단을 갖고,
    상기 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자 사이의 접속 부분에 스위치를 배치하고,
    각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인
    것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간은 「ON」으로 하고, 터치 검지 기간은 「OFF」로 하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 독립 검지 수단이, 2개 이상의 직렬 배치된 유기 일렉트로루미네센스 소자 사이의 접속 부분에 저항을 배치하고, 당해 저항과 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자 용량에 따른 시상수에 의해, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자에 대한 지촉을 독립적으로 검지하는 수단인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 하나의 공통의 접지에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터치 검지 회로 유닛과, 상기 발광 소자 구동 회로 유닛이, 각각 독립된 접지에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극이 양쪽 모두 플로팅 전위의 상태인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽 전극이 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  10. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간과, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 분리되고, 상기 터치 센싱 기간에는, 각각의 유기 일렉트로루미네센스 패널의 전기 용량이 검지되지 않도록, 상기 한 쌍의 전극이 양쪽 모두 플로팅 전위의 상태이며, 또한, 상기 한 쌍의 전극이 단락된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  11. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 구동 회로부에 의해 제어하는 각각의 유기 일렉트로루미네센스 소자가 연속적으로 발광하고, 상기 터치 검지 회로부에 의해 제어하는 터치 센싱 기간이 주기적으로 출현하는 구동 방식인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  12. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 일렉트로루미네센스 소자의 발광 기간의 마지막에, 역인가 전압 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 모듈.
  13. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 디바이스.
  14. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 삭제
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