TWI490759B - 具電容性鄰近感應構件之有機發光二極體裝置 - Google Patents

Description

具電容性鄰近感應構件之有機發光二極體裝置

本發明係關於有機發光二極體，特別是有機發光二極體及電容性鄰近感測器之整合。

有機發光二極體(OLED)裝置包括兩個電極及一有機發光層。該有機層被放置在該兩個電極之間。一電極是陽極以及另一電極是陰極。該有機層經構造使得當該陽極具有一相對於該陰極足夠正的電壓偏壓時，從該陽極注入電洞及從該陰極注入電子。該必要的電壓偏壓取決於該等有機層所使用的材料。該等電洞及電子在該有機層內重新組合以在一包括該有機層的分子中感生一激發態。在激發分子鬆弛至它們之基態的過程期間發光。該陽極通常由一高功函數材料製造，如透明導電氧化物(TCO)，以及該陰極通常由一高反光材料製造，如鋁或銀。然而，存在有許多不同電極設計，其等容許光離開該陰極、該陽極或既穿過該陰極又穿過該陽極。該有機層可包括一單一有機膜或它可包括多個有機膜之一堆疊。OLED裝置可做為指示器及顯示器可由圖案化陣列建構而成。

電容性開關裝置經由感測電容之一改變而作業。觸控感測器是電容性開關裝置，其等經由感測一電極相對於接地之電容之改變而作業。此等類型感測器通常感測由一作業者之手指之鄰近導致的電容之該改變。電容性開關裝置還可經由感測兩個導電物體之間的電容及電容改變而起作用。

美國專利7,242,393 B2揭示一組合OLED電容性觸控感測器並單獨揭示提供觸覺回饋之組態及結構的使用。美國專利申請公開案US 2005/0088417 A1揭示一使用一電容性感測器之觸覺觸控感測系統。

本發明提供一種具有電容性鄰近感測構件之有機發光二極體。本發明的實施例被給出在附屬技術方案中。

可經由使用一電容性鄰近感測器感測兩個導體相對於彼此之鄰近。兩個導電物體之間的該電容隨著該等物體一起被更靠近而增加。如此處所理解之一電容性鄰近感測器是一經由量測或偵測該兩個導體之間之該電容之一改變而起作用的感測器。

當前的OLED裝置不整合觸覺回饋。在許多應用中，觸覺回饋及控制照明都是必需的。本發明的實施例結合一提供觸覺回饋之機械元件而提供作為一電容性開關之一部分之該OLED裝置的使用。例如，可使用一放置在OLED之頂部上之彈性圓頂箔。經由按壓該圓頂箔，它快速回到該OLED玻璃表面上。這種反應將一觸覺回饋給予該使用者。同時在該OLED表面與接地之間的該有效電容被改變。使用一電容性感測器可容易地偵測該電容改變。該感測器可具有一輸出，該輸出基於該電容而產生一信號。該信號可被整合至其他電子元件或可被用作一控制系統的一輸入。該圓頂箔及OLED組合可容易適用於不同應用區域，其中不同圖案化箔可被用於顯示不同照明符號。這種配置可以被反過來，即該彈性及觸覺使得機械支撐結構可被放置在該OLED之下面。該OLED可由一在該OLED周圍的彈性體框架支撐。它提供支撐並容許垂直移動。

本發明的實施例提供一種OLED構件、一種電容性鄰近感測構件、一種機械元件及一種提供一信號之構件。該OLED構件為該作業者提供一可視指示器。該電容性鄰近感測構件容許當操作該裝置時偵測之一構件。該機械元件可相對於該OLED構件移動。該組合之OLED構件及機械元件可相對於彼此移動並可由該使用者操作。提供一信號之該構件提供本發明的實施例包含在一控制系統或嵌入在一電子電路之部分內的能力。因為它提供觸覺回饋並且它還提供使用該電容性觸控屏技術之各種不同類型的開關機構，所以該機械元件與該OLED構件之該組合是非常有利的。可能實施例是：按鈕式開關、切換開關及滑塊。

在另一實施例中，該OLED構件經調適以提供觸覺回饋給該使用者。這具有當啟動該開關時該使用者有一指示之優點。添加觸覺回饋還給出具有一控制之可能性，該控制感測該使用者按壓之程度。

在另一實施例中，該機械元件經調適以提供觸覺回饋。電容性開關觸控面板一般沒有提供提供回饋之該機械元件之該使用者之回饋，使該使用者更容易決定他們按壓之時間及他們啟動該開關之程度。併入一機械元件還容許啟動該開關之各種構件，一按鈕、一開關、一滑塊是其如何可被實施之實例。

在另一實施例中，以各種不同方式調適該信號。該信號可指示該第一與第二位置之間之一轉變。這具有一開關可被用作一按鈕以在兩個不同狀態之間切換的優點。也可切換該OLED功能。該信號也可經調適以指示該機械元件位於該第一還是該第二位置中。這具有該開關可被用於控制在兩個狀態之間變化之一些東西的優點。該信號還可經調適以指示該開關是否位於該第一位置、該第二位置中或其是否處於該中間位置。這具有該開關可不僅被用於控制一開或關功能或處於兩個特定位置之其中之一中而且該開關可以是可變的優點。該開關(例如)可被用在一該控制取決於某人按壓之程度而改變的視訊遊戲系統上或一MP3播放器上。例如，本發明的一實施例可被併入在一MP3播放器中，其中由該人按壓該按鈕上之程度控制該快速前向功能的速度。

在另一實施例中，在該OLED裝置與接地之間形成一電容。這具有該機械元件可提供回饋給該使用者的優點。在一正常觸控面板中，該使用者沒有觸覺回饋。該機械元件藉由更用力按壓或將該機械元件按下一定距離來控制或實際上限制該觸控面板的操作，該使用者變得足夠靠近並且該電容改變以及接著該開關被啟動。

在另一實施例中，該OLED構件包括一第一電極層或有機發光層及一第二電極層。一有機發光層是在該第一電極與該第二電極之間。此外在該實施例中，該機械元件包括一導電元件。該導電元件靠近該第一或第二電極層。接著在該導電元件與該電極層之間形成一電容，該導電元件靠近該電極層。當一使用者操作該OLED構件及該機械構件時，在該導電元件與該電極之間的該電容改變，該改變由一電容性感測器偵測，並被用於控制該開關功能。因為該接地不再形成用於該觸控面板之該電流路徑的一部分，所以這是一種非常有利的配置。因為大多數開關是機械式的且該電容性元件不會磨損，所以這還具有優於一般開關的優點。

在另一實施例中，該OLED裝置經由一彈性元件被連接至該機械元件。該彈性元件致能在該機械元件與該OLED構件之間的相對移動。該彈性元件的功能是在該使用者操作該OLED構件之前將該OLED裝置及該機械元件返回到該原始位置。這具有容許構造一按鈕式開關的優點。該彈性元件亦致能該電容量測之間之該電容隨用於操作該OLED構件及該機械元件之力的大小而改變。

在另一實施例中，該彈性元件包括一機械元件。該彈性元件可以是該機械元件或該彈性元件可以部分由該機械元件組成。這具有一圓頂型開關可被用於實施本發明之實施例之優點。一點擊式開關可從本發明的一實施例構造。一點擊式開關是一在兩個狀態之間實體切換之開關。點擊式開關通常發出一點擊聲音並隨著該開關在其兩個狀態之間切換而提供觸覺回饋。

在另一實施例中，該彈性元件位於該OLED裝置與該機械元件之間。這具有可設計一機械元件之優點，其在一開關裝置的情況下，容許該使用者感覺該開關被啟動之時間或該開關被啟動之多少，該開關裝置取決於它被按壓之多少而給出一可變信號。

本發明的另一實施例進一步包括一種安裝結構及該OLED裝置。該安裝結構包括一前表面及一安裝凹口。該機械元件包括一導電元件，該導電元件被安裝在該安裝凹口中。該OLED構件被附裝至該彈性元件，以及該彈性元件被直接附裝至該安裝結構。該OLED構件之一電極鄰近於該導電元件。基本上該OLED構件被嵌入在該彈性元件中。這具有提供一具有一大動態範圍及移動之開關之優點。它還具有經調適以發光之彈性元件可被用於利用來自該OLED構件之邊緣光之優點。該等OLED從該邊緣發光，其可經由該彈性元件發送並且接著被引導使得該使用者可在該面板上看見光。

在另一實施例中，該彈性元件經調適以發光。這具有該彈性元件特別在該OLED構件之周圍或該OLED構件被嵌入在該OLED裝置中的該情況下可由來自該OLED裝置之該邊緣光照亮之優點。

在本發明之另一實施例中，該機械元件經調適以發光。這具有可構造背側照明之開關之優點。該OLED可經由該機械元件發光，該機械元件對於一使用者將是可見的。

在本發明之另一實施例中，該OLED裝置還可被圖案化。這具有可應用裝飾圖案之優點並且它還具有標籤可被應用於本發明之實施例的開關及按鈕之優點。

在下文中，將參考該等圖式以舉例的方式描述本發明之較佳實施例。

這些圖中之相同編號元件是相同元件或執行相同功能。如果該功能是相同的，則在之後的圖中將沒必要累述先前已經討論之元件。

圖1為顯示一OLED裝置100之一實施例之功能示意圖，該OLED裝置經由量測該OLED構件102與一導電元件116之間的該電容而起作用.該OLED構件包括一陽極104、一陰極106、一有機發光層108及一基板114。經由提供一電壓源110而啟動該OLED構件。當它被啟動時，光112從該有機層108發射。該陰極106在該實施例中被連接至一DC電源供應110之該負端以及該陽極104被連接至在該DC電源供應110上之該正端。一電容性感測器118被連接至一導電單元116以及在該實施例中被連接至該陰極106。

一作業者122之該手指操作該OLED構件102。隨著該作業者的手指122按壓在該OLED構件102上，該導電元件116與該陰極106之間的該距離164改變。該距離164改變以及在該導電元件116與該陰極106之間形成之該電容改變。在該電容中之該改變由該電容性感測器118偵測。該電容性感測器接著被整合至一控制系統中或至該電容性感測器輸出120之其他電子元件中。取決於本發明的該實施例，其可採取各種形式，它可以是一數位信號，它可以是一類比信號或它可以是一電子電路之一取樣輸出。

在替代性實施例中，可替代該OLED構件102作業該導電元件。在另一替代性實施例中，還可在該導電元件116與該陽極104之間形成電容。陽極通常由銦錫氧化物(ITO)構造，銦錫氧化物通常是光學透明氧化物。這容許光經由該陽極層離開。然而，任一或兩者電極在OLED裝置中可以是光學透明的。在該等電極之任一或兩者與該導電元件之間的電容可被使用。

圖2顯示一OLED裝置200之一實施例的功能示意圖，其中該接地與該OLED構件之間的該電容被感測。在該圖中，該OLED構件102同樣包括一陽極104、一陰極106及一有機發光層108。同樣，該陰極106被連接至一DC電壓110的該負輸入以及該陽極被連接至一DC電壓110的該正輸入。在該實施例中，在一使用者128之該手指122與該OLED構件102之該陽極104之間形成一電容。隨著該手指122與該陽極104之間的該距離130改變，該陽極104與該手指122之間的該電容134改變。接著有一經由該作業者之身體至該接地140的導電路徑136。該電容由電容138表示。該實施例經由量測該洩漏電流而運作，該洩漏電流被表示為132。隨著該手指122與該陽極104之間的該距離130改變，該洩漏電流改變並且能夠由一電容性感測器118偵測。通常一AC信號可被施加在一具有一感測器118之表面上並且量測一洩漏電流132。該電容性感測器可被直接連接至該接地140或在大多數情況下該裝置無論如何被電容性耦合至接地。這可由電容142表示。當該電容改變時，其係經由使用該電容性感測器輸出120指示。同樣，其可以是一數位信號、一類比信號或它可正好被直接整合至一電子電路中。在該實施例中，該機械元件126限制該作業者的手指122之移動。由該機械元件126提供觸覺回饋。該實施例顯示一變形表面，但是該機械元件還可以是一滑塊或其他元件。也還可使用其他構件實施該電容性感測器118。

圖3顯示一OLED裝置300之一實施例的圖，其中該OLED構件102由一彈性元件支撐。在該圖中，一基板114與該陽極104接觸。在該陽極之其他另一表面上的是一有機發光層108，且在該有機發光層之其他另一側上的是該陰極106。該兩個電極被連接至該電壓供應系統、該等OLED電源引線146。該OLED構件102被封裝在一密封裝置內。該OLED構件對濕氣是敏感的，且該密封裝置用於密封它以及延長該OLED構件的壽命。該OLED框架144位於該基板114之該等側上。整個OLED構件102被安裝到一彈性元件150上。該彈性元件被安裝在該OLED構件與一導電元件116之間。在該導電元件116與該OLED構件之該陰極106之間形成一電容124。該彈性元件提供一操作並改變該陽極104與該導電元件116之間之該距離的構件。該導電元件116在該實施例中被安裝在一印刷電路板152上，且接著該印刷電路板152被安裝到一安裝結構154上。該安裝結構可以是一外殼且該開關可被安裝在一外殼中，或該安裝結構可以是一控制面板之一部分且該開關可被整合至該控制面板中。在該實施例中，由於該基板被壓縮，該陰極106與該導電元件116之間的距離改變，所以經由一使用者按壓該基板114上來操作該開關。這改變該電容124。該等電容接著可由一電容性感測器使用，以產生一電容性感測器輸出用於控制該控制系統或用於控制一電子電路或提供一類比信號。

在圖3中，該OLED被放置在一可變形支撐上，例如發泡體。偵測到一OLED電極至該印刷電路板上之一電極之間之該電容改變。

圖4顯示一OLED裝置400之一實施例的圖，其中該OLED構件被支撐在一圓頂開關上。除了替代一彈性元件，該彈性元件包括該導電元件116，這與圖3中所示之該實施例非常相似。隨著該圓頂開關被壓縮，該圓頂開關與該陰極108之間之該電容改變。該電容改變接著由一電容性感測器使用以產生一電容性感測器輸出120。這可藉由與圖3中所示之該實施例相同的方式來使用。圖4與圖3相同，除了發泡體已經被一圓頂箔替代，其中該圓頂箔容許一點擊式開關之構造。

圖5顯示一OLED裝置500之一實施例的圖，其中該OLED構件被嵌入在該彈性元件中。該實施例進一步包括一安裝結構154及一安裝凹口160。該導電元件116被安裝在一印刷電路板152上，該印刷電路板被安裝在該安裝凹口160中。該OLED構件102接著經由一彈性元件150被直接安裝至該安裝凹口160。在該實施例中，該OLED構件102被顯示為與該安裝結構154之一前表面158齊平。在該實施例中，該安裝結構可以是一面板或其可以是一開關之外殼。該彈性元件可以由各種材料製造。在該實施例中，該彈性元件被顯示為由經調適以發光之一材料製造。在這種情況下，該OLED裝置之該邊緣光穿過該OLED構件並進入該彈性元件150中。接著邊緣光156被傳輸穿過該彈性構件150並被引導離開該前表面158。這是一個優點，因為該邊緣光沒有浪費，並且還取決於該彈性元件150所使用之該材料(如使用一散射光或甚至彩色光之半透明材料)，可實現各種效果。材料可被用於在該OLED裝置周圍獲得不同顏色邊緣照明效果。

在圖5中所示的該OLED裝置500之該實施例中，矽樹脂可被用作該彈性元件。該OLED可被嵌入在矽樹脂中以固定該OLED並且致能該OLED構件之垂直移動。矽樹脂之該光學透明度容許它將該OLED之邊緣光傳輸至該OLED裝置之該前表面。此外，該彈性元件可具有藉由使用彩色矽樹脂而改變之其顏色。

圖6顯示一OLED裝置600之一實施例，其中一彈性圓頂箔提供觸覺回饋。在該實施例中，該OLED構件102及該OLED框架144被安裝至一印刷電路板152上。該印刷電路板被安裝至該安裝表面154上。一彈性圓頂箔162接著位於該OLED構件102之該基板114的前面。該圓頂箔的目的是提供觸覺回饋給一作業者。在該實施例中，一作業者利用一手指122壓縮該彈性圓頂箔。為了提供一開關構件，在該陽極104與該作業者的手指122之間的該電容被偵測。該實施例與圖2中表示的該實施例是相同的。因為該OLED裝置自身不能移動，所以這是高度可取的開關組態。該彈性圓頂開關箔被放置在該OLED裝置之頂部。該圓頂開關箔起一雙穩態機械裝置之作用。一旦一預描述之力被施加至該圓頂，該箔立即變平並給予該使用者一成功按鈕按壓之一信號。在一手指尖與該等OLED電極其中之一之間的距離之該突然變化可藉由電容性量測而電子偵測。該圓頂箔自身可為完全透明或部分透明，其上印刷有一符號。

100．．．OLED裝置，其感測該OLED裝置與一導電元件之該電容

102．．．OLED構件

104．．．陽極

106．．．陰極

108．．．有機發光層

110．．．電功率源

112．．．發光

114．．．基板

116．．．導電元件

118．．．電容性感測器

120．．．電容性感測器輸出

122．．．手指

124．．．OLED電極與導電元件之間之電容

126．．．機械元件

128．．．作業者

130．．．陽極與手指之間之距離

132．．．洩漏電流

134．．．陽極與手指之間之電容

136．．．經由作業者之身體導電

138．．．作業者與接地之間之電容

140．．．接地

142．．．電容性感測器與接地之間之電容

144．．．OLED框架

146．．．OLED電源引線

148．．．密封裝置

150．．．彈性元件

152．．．印刷電路板

154．．．安裝結構

156．．．邊緣光

158．．．前表面

160．．．安裝凹口

162．．．圓頂箔

164．．．陰極與導電元件之間之距離

200．．．OLED裝置，其感測接地洩漏電流

300．．．由彈性元件支撐之OLED裝置

400．．．由圓頂開關支撐之OLED裝置

500．．．嵌入在彈性元件中之OLED裝置

600．．．具有可變形圓頂箔之OLED裝置

圖1為顯示本發明之一實施例之功能示意圖，其中該電容性開關經由量測該OLED裝置與一導電元件之間的該電容而起作用；

圖2為顯示本發明之一實施例之功能示意圖，其中接地與該OLED構件之間的該電容被感測；

圖3顯示本發明之一實施例的圖，其中該OLED構件由一彈性元件支撐；

圖4顯示本發明之一實施例的圖，其中該OLED構件由一圓頂開關支撐；

圖5顯示本發明之一實施例的圖，其中該OLED構件被嵌入在該彈性元件中；及

圖6顯示本發明之一實施例的圖，其中一可變形圓頂箔提供觸覺回饋。

102．．．OLED構件

104．．．陽極

106．．．陰極

108．．．有機發光層

112．．．發光

114．．．基板

116．．．導電元件

124．．．OLED電極與導電元件之間之電容

144．．．OLED框架

146．．．OLED電源引線

148．．．密封裝置

150．．．彈性元件

152．．．印刷電路板

154．．．安裝結構

160．．．安裝凹口

300．．．由彈性元件支撐之OLED裝置

Claims (13)

1. 一種OLED裝置(100、200、300、400、500、600)，其包括一OLED構件(102)、一用於感測一電容之改變之電容性鄰近感測(capacitive proximity sensing)構件(118)、一機械元件(mechanical elemen)(126)及一用於提供一信號(120)之構件，其中該OLED構件(102)及該機械元件(126)由一使用者操作而相對於彼此移動，並且可假設(assume)一第一位置或一第二位置，其中該電容經調適以，當一作業者將該OLED構件(102)及該機械元件(126)在該第一位置與該第二位置之間移動時，於該第一電容與該第二電容之間改變，且其中該信號取決於該電容，其中該OLED構件(102)包含一第一電極層、一有機發光層及一第二電極層，及其中該有機發光層在該第一電極層及該第二電極層之間，其中該機械元件(126)包含一導電元件(116)，其中該導電元件(116)相鄰於該第一電極層及該第二電極層之一者，及其中電容係形成於該第一電極層及該第二電極層之該一者與該導電元件之間。
2. 如請求項1之OLED裝置(100、300、400、500)，其中該OLED構件經調適以提供觸覺回饋。
3. 如請求項1之OLED裝置(200、600)，其中該機械元件(126)經調適以提供觸覺回饋。
4. 如請求項3之OLED裝置(200、600)，其中該機械元件(126)是以下其中之一：一按鈕、一開關或一圓頂箔結構(126、162)。
5. 如請求項1至4中任一項之OLED裝置(100、200、300、400、500、600)，其中該信號經調適以指示該第一位置與該第二位置之間之一轉變、指示該OLED構件(102)及該機械元件處於該第一位置還是處於該第二位置，以及指示該OLED構件(102)及該機械元件(126)是否處於該第一位置、該第二位置或處於一中間位置，且其中該中間位置為當該OLED構件(102)及該機械元件(126)在該第一位置與該第二位置之間移動時假設之位於該第一位置與第二位置中間之一位置。
6. 如請求項1至4中任一項之OLED裝置(200、600)，其中在該OLED構件(102)與接地(140)之間形成該電容(134、138)。
7. 如請求項1至4中任一項之OLED裝置(100、300、400、500)，其中該OLED構件(102)經由一彈性元件(150)被連接至該機械元件(126)，以致能該機械元件(126)與該OLED構件(102)間之相對移動。
8. 如請求項7之OLED裝置(400)，其中該彈性元件(150)包括該機械元件(126)。
9. 如請求項7之OLED裝置(300、500)，其中該彈性元件(150)位於該OLED構件(102)與該機械元件(126)之間。
10. 如請求項7之OLED裝置(500)，進一步包括一安裝結構(154)，其中OLED裝置(500)被安裝至該安裝結構(154)，其中該安裝結構(154)包括一前表面(158)及一安裝凹口(160)，其中該導電元件(116)被安裝在該安裝凹口(160) 內，其中該OLED構件(102)被附裝至該彈性元件(150)，其中該彈性元件(150)被附裝至該安裝結構(154)，以及其中該OLED構件(102)被安裝成與該前表面齊平或安裝成超出該前表面其中之一。
11. 如請求項7之OLED裝置(100、300、400、500)，其中該彈性元件(150)經調適以傳遞(transmit)光。
12. 如請求項1至4中任一項之OLED裝置(100、200、300、400、500、600)，其中該機械元件(126)經調適以傳遞光。
13. 如請求項1至4中任一項之OLED裝置(100、200、300、400、500、600)，其中該OLED裝置被圖案化。