JP5268262B2 - エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導によって生じる電流を検知して、位置指示器の接触位置を検出する機能を備えたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置に関する。

従来より、タッチパネル機能を備えた液晶表示装置は知られており、有機ＥＬの技術分野においても、感圧式タッチパネルを備えた有機ＥＬ表示装置が存在する（特許文献１参照）。

これに関連する技術として、位置指示器とループコイルとの間で電磁波をやり取りすることにより、表示面上における位置指示器の位置を検出する機能を備えた位置検出装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開平１０−９１３４２号公報 特開昭６３−７０３２６号公報

しかし、特許文献１の有機ＥＬ表示装置は感圧式タッチパネルを備えているので、位置指示器（ペン）の接触圧（ペン圧）に対する分解能が不十分な場合がある。また、表示装置の表面近くに感圧式タッチパネルを配置しなければならず、その分だけ表示パネルの総厚が増大する。その結果、位置指示器（ペン）の指示位置と表示位置との間にずれが生じ、いわゆる視差が発生し易い。

また、特許文献２では、位置指示器の位置を検出するループコイルが実装された基板を含む位置検出装置上に表示装置を重ね合わせた構造を有するため、表示パネルの総厚が増大する。その結果、位置指示器とループコイルとの間の距離が大きくなり、位置検出の精度および感度が低下する虞れがある。

本発明は、上記の課題に鑑みて、電磁誘導式タッチパネル機能を備えた薄型の表示装置を形成することができ、位置検出の精度および感度を向上させるとともに、視差を少なくすることができるＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明に係るＥＬ表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に配置されている複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に離間して配置されている第２基板と、座標検出のために用いられる電極と、を有するＥＬ表示装置において、
前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第１基板と前記第２基板とにより封止された空間内に配置されており、
前記電極の少なくとも一つは、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられており、
前記第２基板は、ガラスまたは有機ポリマーであることを特徴とする。

本発明によれば、第１基板の第２基板側にＥＬ素子を備えており、第２基板の第１基板側にループコイルを備えているので、ＥＬ素子とループコイルとがＥＬ表示装置として一体形成される。したがって、電磁誘導式タッチパネル機能を備えた薄型のＥＬ表示装置を形成することができ、その結果、位置検出の精度および感度を向上させることができ、視差を少なくすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態に係るＥＬ表示装置の断面構成例を示す模式図である。図２は本実施形態のＥＬ表示装置に具備するループコイルの一例を示す平面図である。図１、図２および図３において、１は第１基板、２は第２基板、３は第１電極、４は第２電極、５は有機化合物層、６は第１ループコイル、７は第２ループコイル、８は絶縁層、１４は電流検出部、１５は座標検出部である。

本実施形態のＥＬ表示装置は、第１基板１と第２基板２とが相対向するように配置され、これら基板１，２間にＥＬ素子を備えている。ＥＬ素子は、一対の対向する第１電極３と第２電極４との間に、少なくとも発光層を有する有機化合物層５を備えた素子である。本発明に係るＥＬ表示装置は、基板上面側より発光表示を行うトップエミッション型素子と、基板下面より発光表示を行うボトムエミッション型素子との双方に対応している。また、第２基板２の第１基板側には、ループコイルが配されている。

上述したように、本発明に係るＥＬ表示装置は、トップエミッション型素子とボトムエミッション型素子との双方に対応しているので、第１基板１および第２基板２は、発光層から放出される発光に対して少なくとも一方が実質的に透明であればよい。図１に例示したＥＬ表示装置は、第１基板１の対向面上にトップエミッション型素子を備えているので、本実施形態では第２基板２のみが実質的に透明基板によって構成されている。第１基板１および第２基板２の材料は特に限定されないが、ガラスや有機物ポリマーが好適に用いられる。

第１電極３および第２電極４は、少なくとも表示面側に配置される電極が透光性を有する略透明または半透明の電極により構成される。他方の電極は金属などにより形成された反射性を有する電極であることが好ましい。第１電極３および第２電極４は、導電性を有し、有機化合物層５の発光層を発光せしめるのに十分な電流を伝導するものであることを要する。反射電極としては、アルミニウム、銀などが好適に用いられる。透明電極としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）等が好適に用いられる。また、銀、アルミニウムなどの金属材料を光透過性を有する程度に薄く形成して半透明の電極としてもよい。さらに、半透明の電極と反射電極とを組み合わせ、かつこれらの電極間の光路長（有機化合物層の膜厚）を適切に調整することで、多重干渉効果による発光波長調整や輝度増加が可能である。

電流印加によって発光する発光層を含む有機化合物層５は、第１電極３と第２電極４との間に配置されていればその構成は特に限定されない。有機化合物層５は、複数の材料からなる積層構造、例えば、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等からなる多層積層構造を成していてもよいし、複数の材料を混合して有機化合物層５の各層を構成してもよい。発光層の発光色も特に限定されるものではなく、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（青）のいずれであってもよい。特に、Ｒ、Ｇ、Ｂを発光する発光層を表示面に周期的に配置する構成が好ましい。周期的に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の発光層に個別に電流を印加するには、ＴＦＴなどによるアクティブマトリクス回路を備えることが好ましいが、これに限定されるものではなく、パッシブマトリクス回路であっても構わない。

第１基板１と第２基板２との間には、空気もしくは不活性ガスなどの特定の気体を封入してもよい。第１基板１と第２基板２とを支持するには、図３のように第１基板１と第２基板２との間に支持固体１６を配置することが好ましい。この支持部材は水分等の透過を妨げる封止部材であることが好ましい。この場合封止部材は第１基板１および第２基板２の周囲に配置されており、ＥＬ素子は、第１基板１、第２基板２、封止部材によって形成される空間に配置されている。第１基板１と第２基板２との間に支持固体を配置し、第２基板２側が表示面である場合には、支持固体は有機化合物層５の発光に対して実質的に透明であることが望ましい。

第２基板２の対向面側には、表示面の画素Ｘ方向に沿って複数列に並設された第１ループコイル６と、画素Ｙ方向に沿って複数列に並設された第２ループコイル７との少なくとも一方（図１では両方）が形成されている。第１ループコイル６および第２ループコイル７は、後述する位置指示器（入力ペン）９と電磁波をやり取りする回路であって、この回路のループは閉じられた閉回路であってもよく、一部が開いたループであっても構わない。ループコイル６，７とＥＬ素子とをＥＬ表示装置として一体形成することにより、位置指示器９の位置検出機能を備えた薄型のＥＬ表示装置を構成することができる。図１に例示したＥＬ表示装置のように、第２基板２側が表示面となる場合には、位置指示器９を接触させる表示面とループコイル６，７との間にはＥＬ素子やその駆動回路が存在しない。したがって、消費電力を増大させることなく、ＥＬ表示装置の位置検出機能の精度及び感度を向上させることができる。

ループコイル６，７はＥＬ表示装置の表示部の一部領域を囲む形状に配置されることが好ましい。ループコイル６，７が囲む領域に位置指示器９が存する場合に、位置指示器９の位置検出が可能となる。図２に示すように、ループコイル６，７はＥＬ素子の有機化合物層５の発光領域を含まない部位に配置することが好ましい。すなわち、隣接する発光領域間に配置する構成が望ましい。このようにループコイル６，７を有機化合物層５の発光領域を避けて配置することにより、ループコイル６，７による光の吸収を低減することができ、ＥＬ表示装置としての輝度低下を最小限としながら位置検出機能を実装することができる。図２に例示したループコイル６，７は有機化合物層５の発光領域を１周して囲むように構成されているが、これに限定されるものではなく、多重に周回して囲んでもよい。ただし、ループコイル６，７が多重周回して有機化合物層５の発光領域を囲む場合には、各周回において略同じ領域を囲むように構成することが好ましい。

各ループコイル６，７は一部が重なり合うように並べて配置されることが好ましい。即ち、複数の第１ループコイル６の一部が重なり合うようにＥＬ表示装置の表示面の画素Ｘ方向に並設することが好ましい。同様に、複数の第２ループコイル７の一部が重なり合うようにＥＬ表示装置の表示面の画素Ｙ方向に並設することが好ましい。第１ループコイル６と第２ループコイル７とを並設する場合には、これらループコイル６，７同士の電気的な接触を避けるために、第１ループコイル６と第２ループコイル７との間に絶縁層８を配置することが好ましい（図１及び図２参照）。第２基板２が光透過部材であり発光層で発光した光が第２基板２を介して取り出される場合、即ちトップエミッション型の構成の場合、この絶縁層８は反射防止部材であることが好ましい。絶縁層８を反射防止部材にすることによって、外部から入射してＥＬ素子を構成する反射性の電極や第２ループコイル７で反射した光が再び外部に戻るのを妨げるため、表示装置のコントラストを向上させることができる。反射防止部材としては、例えば偏光部材と位相部材とを積層して得られる円偏光部材が考えられる。

本実施形態のＥＬ表示装置には、位置指示器９と電磁波やり取りすることによりループコイル６，７の電流変化を検出する電流検出部１４と、検出された電流変化に基づき位置指示器９が存する位置の座標を検出する座標検出手段１５とが備えられている。電流検出部１４は、表示面の画素Ｘ方向に並設された第１ループコイル６と、表示面の画素Ｙ方向に並設された第２ループコイル７とにそれぞれ備えられており、双方の電流検出部１４は共通の座標検出手段１５と接続されている。電流検出部１４および座標検出手段１５については、以下の位置指示器９の説明において更に詳しく説明する。

次に、本実施形態の有機表示装置に用いる位置指示器について説明する。図４は本実施形態のＥＬ表示装置に用いる位置指示器の一構成例を示す模式図である。図５は本実施形態のＥＬ表示装置に用いる位置指示器の他の構成例を示す模式図である。図４および図５において、１０は電源、１１は発信回路、１２はコイル、１３は同調回路である。

位置指示器９は、ループコイル６，７と電磁波をやり取りする構成を有していればその形状はとくに限定されないが、例えば、ペン入力式コンピュータの入力ペンのように棒状で一方の先端が尖った形状であることが好ましい。

ループコイル６，７と電磁波をやり取りする一手段として、位置指示器９が、第１ループコイル６および／または第２ループコイル７に誘導電流を発生せしめる電磁波を発生する電磁波発生回路を有することが挙げられる（図４参照）。即ち、位置指示器９が電磁波を発生する機能を有し、ループコイル６，７の位置と位置指示器９の位置とに応じた誘導起電力がループコイル６，７に発生する構成である。位置指示器９の先端に加わる力に応じて位置指示器９が発生する電磁波の周波数または／および振幅が変化するように構成することがより好ましい。これにより位置指示器に加えた力に応じて異なる処理が可能となる。

位置指示器９が電磁波の発生機能を有し、ループコイル６，７の位置と位置指示器９の位置とに応じた誘導起電力をループコイル６，７に発生させる場合には、各ループコイル６，７に流れる電流の検出機能を有する上記電流検出部１４を備えることになる。ループコイル６，７の電流を検出する方法として、全てのループコイル６，７の電流を同時に検出しうるように構成することが好ましい。あるいは、複数のループコイル６，７のうち、一つのループコイル６，７を選択し、選択したループコイル６，７に流れる電流を検出し、順次他のループコイル６，７を選択するように構成してもよい。また、位置指示器９が発生可能な周波数の電流のみを電流検出部１４が選択して検出するように構成してもよい。電流検出部１４が検出した各ループコイル６，７に流れる電流値から、座標検出部１５が位置指示器９の位置と位置指示器９の先端に加わる力とを求めるように構成することがより望ましい。

また、ループコイル６，７と電磁波をやり取りする他の手段としては、位置指示器９が第１ループコイル６および／または第２ループコイル７に印加された交流電流によって発生する電磁波に同調する同調回路１３を有する構成が挙げられる（図５参照）。位置指示器９の先端に加わる力に応じて位置指示器９が同調する周波数が変化するように構成することがより好ましい。これにより位置指示器９に加えた力に応じて異なる処理が可能となる。

位置指示器９がループコイル６，７が発生する電磁波に同調する同調回路１３を備える場合には、ループコイル６，７に印加された交流電圧に対して、電流変化を検出する電流検出部１４を備えることが好ましい。ループコイル６，７に交流電圧が印加されて電磁波が発生する際、位置指示器９に備えられた同調回路１３によりループコイル６，７に流れる電流が変化する。この電流変化を電流検出部１４で検出することにより、位置指示器９の位置検出が可能となる。ループコイル６，７に印加される交流電圧が電流検出部１４によって発生されるように構成してもよい。

図５の位置指示器９の場合にも、ループコイル６，７に同時に電圧を印加して電流変化を検出してもよい。また、複数のループコイル６，７のうち、一つのループコイル６，７を選択し、選択したループコイル６，７に交流電圧を印加して電流変化を検出し、順次ループコイル６，７を選択するように構成してもよい。さらに、ループコイル６，７に複数の周波数の電圧を印加するように構成してもよい。ループコイル６，７に複数の周波数の電圧を同時に印加してもよいが、それぞれの周波数の電圧を印加する期間を限定して、それぞれの電圧を周期的に印加しても構わない。いずれにしても、電流検出部１４で検出した電流変化に基づき、座標検出部１５により位置指示器９の位置と位置指示器９の先端に加わる力を検出すればよい。ここでは、ループコイル６，７に交流電圧を印加し、電流を検出する電流検出部１４の例を示したが、ループコイル６，７に交流電流を印加し、電圧を検出する構成も考えられる。

以上説明したように、本実施形態のＥＬ表示装置によれば、第１基板１の対向面側に複数のＥＬ素子を備えている。そして、第２基板２の対向面側に、表示面の画素Ｘ方向に沿って複数列に並設された第１ループコイル６と、画素Ｙ方向に沿って複数列に並設された第２ループコイル７とが形成されている。したがって、ＥＬ素子とループコイル６，７とがＥＬ表示装置として一体形成され、電磁誘導式タッチパネル機能を備えた薄型のＥＬ表示装置を形成することができる。その結果、消費電力を増大させることなく、ＥＬ表示装置の位置検出の精度および感度を向上させることができ、視差を少なくすることができる。

なお、上述する実施の形態の説明では、発光層等の電極間に配置される層が有機化合物である構成、即ち有機ＥＬ素子を有する構成について説明したが、本発明は、有機ＥＬ素子に限られず、無機ＥＬ素子を有する構成であってもよい。ただし、有機ＥＬ素子の場合には、無機ＥＬ素子よりも発光層を薄く成膜することが容易であるため、より薄型の表示装置を形成することができる。

以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１を用いて、実施例１の有機ＥＬ表示装置について説明する。本実施例では、図２の構成のループコイル６，７を備え、図４に示す位置指示器９を用いている。

第１基板１として厚さ１ｍｍのガラスを用いる。この第１基板１上にＴＦＴ回路をマトリクス状に配設し、Ｘ軸，Ｙ軸の駆動回路に駆動信号を印加し、所望の画素に対して所望の電流を印加可能に構成する。この上にアルミニウムを蒸着し画素形状にエッチングし、第１電極３を形成する。第１電極３の厚さは１００ｎｍとする。この第１電極３上に発光層を含む有機化合物層５を蒸着する。有機化合物層５の発光色はＲ、Ｇ、Ｂに発光する画素とし、それらを周期的に配列する。有機化合物層５の厚さは１００ｎｍから３００ｎｍとする。この上に第２電極４として、ＩＴＯを蒸着する。第２電極４の厚さは１００ｎｍとする。

第２基板２として厚さ１ｍｍの透明なガラス基板を用いる。第２基板４の対向面側に、図２に示す構成のループコイル６，７を形成する。ループコイル６，７は一部を重ね合わせて並べて配置されるので、電極材料を蒸着してループコイル６，７の形状に形成した後、絶縁層８を配置し、それを数回繰り返して所望の構成とする。その後、電流検出部１４と座標検出部１５を第２基板２の周辺に設置し、ループコイル６，７と電気的に接続する。

次いで、位置合わせを行いながら第１基板１と第２基板２を張り合わせる。

この有機ＥＬ表示装置に図４に示す位置指示器９を第２基板２の方向から有機ＥＬ表示装置の表示面に接触させ位置検出を行う。図４に示す位置指示器９は内部に電源１０と発信回路１１を備える。発信回路１１は位置指示器９の先端に印加される力に応じて発信周波数が変化する機能を有する。そのため、位置指示器９が有機ＥＬ表示装置に接触する際、第１ループコイル６のいずれか、および第２ループコイル７のいずれかに誘導起電力が生じる。この誘導起電力を電流検出部１４にて検出する。誘導起電力が最も大きい第１ループコイル６および第２ループコイル７の交点が位置指示器９と有機ＥＬ表示装置が接触する点である。この点を座標検出部１５にて検出する。この構成により、感度良く位置指示器９の位置の検出が可能であった。

＜実施例２＞
図１を用いて、実施例２の有機ＥＬ表示装置について説明する。本実施例では、図２の構成のループコイル６，７を備え、図５に示す位置指示器９を用いている。

第１基板１として厚さ１ｍｍの透明なガラスを用いる。この第１基板１上にＴＦＴ回路をマトリクス状に配設し、Ｘ軸，Ｙ軸の駆動回路に駆動信号を印加し、所望の画素に対して所望の電流を印加可能に構成する。この上にＩＴＯをスパッタし、画素形状にエッチングし、第１電極３とする。第１電極３の厚さは２００ｎｍとする。その上に発光層を含む有機化合物層５を蒸着する。有機化合物層の発光色はＲ、Ｇ、Ｂに発光する画素とし、それらを周期的に配列する。有機化合物層５の厚さは１００ｎｍから３００ｎｍとする。この上に第２電極４として、アルミニウムを蒸着する。第２電極４の厚さは１００ｎｍとする。

第２基板２として厚さ１ｍｍのガラス基板を用いる。第２基板２の対向面側に図２に示す構成のループコイル６，７を形成する。ループコイル６，７は一部を重ね合わせて並べて配置されるので、電極材料を蒸着してループコイル６，７の形状に形成した後、これらの間に絶縁層８を配置し、それを数回繰り返して所望の構成とする。その後、電流検出部１４と座標検出部１５を第２基板２の周辺に設置し、ループコイル６，７と電気的に接続する。

次いで、位置合わせを行いながら第１基板１と第２基板２とを張り合わせる。

この有機ＥＬ表示装置に図５に示す位置指示器９を第２基板２の方向から有機ＥＬ表示装置に接触させ位置検出を行う。図５に示す位置指示器９は内部に同調回路１３を備える。同調回路１３の同調周波数は位置指示器９の先端に印加される力に応じて変化する機能を有する。そのため、位置指示器９が有機ＥＬ表示装置に接触する際、第１ループコイル６のいずれか、および第２ループコイル７のいずれかのインピーダンスが変化する。つまり、交流電圧を第１ループコイル６および第２ループコイル７に印加した際の電流が変化する。この電流変化が最も大きい第１ループコイル６と第２ループコイル７の交点が位置指示器９と有機ＥＬ表示装置の交点である。この電流変化を電流検出部１４で検出し、その電流検出部１４の出力を座標検出部１５により座標を検出する。この構成により、感度良く位置指示器９の位置の検出が可能であった。

本発明に係るＥＬ表示装置は、ペン入力機能付のコンピュータや携帯情報端末の表示装置に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るＥＬ表示装置の断面構成例を示す模式図である。 本実施形態のＥＬ表示装置に具備するループコイルの一例を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るＥＬ表示装置の断面構成例を示す模式図である。 本実施形態のＥＬ表示装置に用いる位置指示器の一構成例を示す模式図である。 本実施形態のＥＬ表示装置に用いる位置指示器の他の構成例を示す模式図である。

符号の説明

１ 第１基板
２ 第２基板
３ 第１電極
４ 第２電極
５ 有機化合物層
６ 第１ループ回路
７ 第２ループ回路
８ 絶縁層
９ 位置指示器
１０ 電源
１１ 発信回路
１２ コイル
１３ 同調回路
１４ 電流検出部
１５ 座標検出部

Claims (7)

1. 第１基板と、前記第１基板上に配置されている複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子上に離間して配置されている第２基板と、座標検出のために用いられる電極と、を有するＥＬ表示装置において、
   前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記第１基板と前記第２基板とにより封止された空間内に配置されており、
   前記電極の少なくとも一つは、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられており、
   前記第２基板は、ガラスまたは有機ポリマーであることを特徴とするＥＬ表示装置。
2. 前記第１基板および前記第２基板の周囲に封止部材が配置されており、
   前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電極は、前記第１基板と、前記第２基板と、前記封止部材とで封止された空間内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
3. 前記電極は、前記第２基板に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ表示装置。
4. 前記電極は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子と離間して配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
5. 前記電極は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光領域を含まない位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。
6. 前記電極を複数有し、該複数の電極が、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＥＬ表示装置。
7. 前記電極は、Ｘ方向に複数列に並設された第１ループコイルとＹ方向に複数列に並設された第２ループコイルであり、
   前記第１ループコイルと前記第２ループコイルとの間には絶縁層が配置されており、
   前記第２基板は光透過部材であり、前記有機エレクトロルミネッセンス素子で発光した光は、前記第２基板を介して取り出され、
   前記絶縁層は、反射防止部材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＥＬ表示装置。

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