(57)【要約】【課題】  タッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置の軽量化、小型化、低コスト化及び高信頼性化を図ること。【解決手段】  基板；該基板上に形成された個別アドレス可能なOLED配列を含むOLEDディスプレイ；並びに、該基板上に形成されたOLED発光体であって該OLED発光体からの光の放出角を小さくするための光学空洞共振器を画定するものと、該OLED発光体と該ディスプレイを隔てて該基板上に形成された光センサと、該OLED発光体から放出された光を、該ディスプレイを渡して該光センサの方へ向けるため該ディスプレイの周囲に該OLED発光体及び該光センサの上に配置された光学素子とを含むタッチスクリーン、を含んで成るタッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)基板；
b)該基板上に形成された個別アドレス可能なOLED配列を含むOLEDディスプレイ；並びに
c)該基板上に形成されたOLED発光体であって該OLED発光体からの光の放出角を小さくするための光学空洞共振器を画定するものと、該OLED発光体と該ディスプレイを隔てて該基板上に形成された光センサと、該OLED発光体から放出された光を、該ディスプレイを渡して該光センサの方へ向けるため該ディスプレイの周囲に該OLED発光体及び該光センサの上に配置された光学素子とを含むタッチスクリーン
を含んで成るタッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置。
【請求項２】
該OLED発光体が、第１電極と、該第１電極の上に形成された１又は２以上の発光性有機材料層と、該１又は２以上の有機材料層の上に形成された電極とを含んでなり、該電極の一方が反射性で、その他方が部分反射性であり、そしてこれらの電極が、該有機材料から該部分反射性の電極を通して放出される光の放出角が小さくなる光学空洞共振器を形成させるに十分な間隔を置いて並べられている、請求項１に記載のタッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置。
【請求項３】
該OLED発光体が、線形配列された個別アドレス可能なOLEDであり、そして該光センサが、線形配列された光検出要素である、請求項１に記載のタッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイに、より詳細にはタッチスクリーン付きOLEDディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の電子装置は、サイズの小型化と共に機能の増強が図られている。より多くの能力が電子装置に統合され続けることにより、コストが削減され、信頼性も高められる。陰極線管（CRT）、液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマディスプレイ及び電場発光ディスプレイのような従来のソフトディスプレイには、タッチスクリーンが併用される場合がしばしばある。タッチスクリーンは、独立したデバイスとして製造され、ディスプレイの画面に機械的に嵌め込まれる。
【０００３】
2002年11月28日発行のArmstrongによる米国特許出願公開第2002/0175900号明細書に、ディスプレイの情報表示領域の大きさと形状に相当する開口部を画定するフレームを含む、情報表示装置に使用するためのタッチスクリーンが記載されている。各辺上に、アレイ状発光デバイスが配置され、その際各アレイ状発光デバイスに沿って、これらの発光デバイスから放出された光を当該接触入力領域を横断するように方向付ける透光性プリズムが配置されている。この装置には、該フレームの各角部に配置された光検出デバイスも含まれる。好適な態様では、該発光デバイスは有機発光ダイオードである。
【０００４】
このようなタッチスクリーンをフラットパネルディスプレイに使用する場合、タッチスクリーンを単にフラットパネルディスプレイ上に配置し、両者を包囲体のような機械式取付手段で保持する。このようなタッチスクリーンとOLEDディスプレイとを組み合わせる従来型配置には、様々な欠点がある。フレームの使用は、当該装置の部品点数、質量及びコストを増加させる。タッチスクリーンとディスプレイの間が離れているので厚みが増す。ディスプレイとタッチスクリーンに余計な部品があるため、集積度の高いソリューションと比較して、コストが増加し、性能は低下する。その上、タッチスクリーンのための独立したケーブルが必要となり、製造コストが増加する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１７５９００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、装置質量を最小にし、余計な材料を省き、コストを低下し、特殊な機械式取付設計をなくし、信頼性を高め、しかも画質の低下を極力抑えた改良型のタッチスクリーン付きフラットパネルディスプレイ装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のニーズは、基板；該基板上に形成された個別アドレス可能なOLED配列を含むOLEDディスプレイ；並びに、該基板上に形成されたOLED発光体であって該OLED発光体からの光の放出角を小さくするための光学空洞共振器を画定するものと、該OLED発光体と該ディスプレイを隔てて該基板上に形成された光センサと、該OLED発光体から放出された光を、該ディスプレイを渡して該光センサの方へ向けるため該ディスプレイの周囲に該OLED発光体及び該光センサの上に配置された光学素子とを含むタッチスクリーン、を含んで成るタッチスクリーン付きOLEDディスプレイ装置を提供する本発明によって満たされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるディスプレイは、軽量化、小型化、低コスト化及び高信頼性化を実現した製造容易な薄型軽量ディスプレイを提供する点で、有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照する。本発明の一態様による集積型光学式タッチスクリーンを具備した上面発光型OLEDディスプレイ装置は、封入カバー４４が付いた方形基板４２を含む。該基板上には、当該技術分野で周知である正孔注入層や電子輸送層のような複数の材料層と電極を含む（図示なし）OLEDディスプレイ６０が配置されている。該ディスプレイから放出された光４９は、封入カバー４４を通過するか、又は基板４２で反射されて封入カバー４４を通り放出される。方形基板４２の一辺に、アレイ状の赤外OLED発光体６２が配置されている。赤外OLED発光体は知られており、例えば、OLEDデバイスにネオジムやエルビウムのような希土類イオンをドーピングすることにより製造することができる。方形基板４２の向かい側には、アレイ状の赤外光センサ６４が配置されている。該センサは、その周波数応答性を高めるためにフィルタを含むことができる。
【００１０】
図２に示したように、方形基板４２の残る２辺上に、第２の組の発光体とセンサの配列が配置されている。本発明によると、発光体６２とセンサ６４の両方が、OLEDディスプレイ６０と同一の基板上に集積されている。封入カバー４４上の、発光体とセンサの配列の真上には、発光体６２から放出された光を、当該ディスプレイを渡して光センサ６４の方へ向けるための光学素子、例えばミラー６６、が配置されている。ミラー６６は、ガラス又はプラスチック製のプリズムを使用し、反射面がカバー４４に対して約４５度に配置されるようにすることで構築することができる。別態様として、該ミラーを、カバー４４に対して約４５度になるように支持してもよい。タッチスクリーンにタッチスクリーンコントローラ（図示なし）を接続することにより、発光体６２とセンサ６４を動作させる。
【００１１】
図３−ａ、３−ｂ及び３−ｃを参照する。発光体６２とセンサ６４の配置について態様の異なるものが上面図で示されている。図３−ａに示した配置では、ディスプレイ６０の隣接する２本の縁部に近接して発光体６２が配置され２つの配列をなしており、かつ、ディスプレイ６０の残る２本の縁部に近接してセンサ６４が配置され２つの配列をなしている。図３−ｂに示した配置では、発光体６２とセンサ６４が配列をなすように交差指型化(interdigitated)してディスプレイ６０を包囲している。図３−ｃに示した配置では、米国特許出願公開第2002/0175900号明細書に示されている配置と同様に、発光体の配列がディスプレイ領域６０の４辺すべてに配置され、かつ、センサ６４がディスプレイ６０の角部に配置されている。
【００１２】
動作に際して、赤外OLED発光体６２が光を全方向に放出する。この光は、該発光体の上方に配置された４５度ミラー６６で反射され、OLEDディスプレイ６０の表面上を通過する。その光は、OLEDディスプレイの表面上を通過した後、センサ６４の上方に配置された４５度ミラーで反射されて、赤外センサ６４に到達する。センサ６４が当該光を検出し、そしてフィードバック信号を発生し、これをタッチスクリーンコントローラへ供給し、そこで発光体６２からの光を遮る物体の位置をつきとめる従来方法でこれを解釈する。当該タッチスクリーン要素は当該ディスプレイと共通の基板上に集積されているため、タッチスクリーンとディスプレイの両方に対して単一のコネクタを使用することができる。タッチスクリーンコントローラ及び/又はディスプレイコントローラの要素を、当該基板上に集積させてもよい。
【００１３】
各赤外OLED発光体６２は光を全方向に放出するので、単一の発光体を複数のセンサ６４と組み合わせて使用することによりタッチ又は接触を検出することができる。別態様として、複数の発光体を単一のセンサと組み合わせて使用することによりタッチを検出することもできる。周囲光量が多い場合、低電力動作、ノイズの多い環境、高性能モードをはじめとする多種多様な条件下でタッチスクリーンの性能を最適化するため、複数の発光体及び複数のセンサを逐次的又は共通に作動させることができる。
【００１４】
OLED発光素子は全方向に均等に発光し、その全部が４５度ミラーに当たるわけではないので、基板に対して垂直方向に放出される光量を増大させて、該ミラーで反射される光の百分率を高めることにより、本発明の性能を向上させることができる。従来法では、ディスプレイのカバー又は基板を透過しないために失われていた放出光が８０％にも上る。代わりに、当該光は、基板に平行な方向に放出される場合があり、発光層内を導波することになる。したがって、導波作用により有機材料の発光層内を伝播する基板に平行に放出される光の量を減少させることで、ミラーに向けて有用に放出される光の量を増加させることになる。
【００１５】
OLED発光素子からの放出角は、当該OLED発光素子に電流を提供する電極間に光学空洞共振器を形成することによって小さくすることができる。電極は、反射性の高い金属薄層でできていることができる。放出方向の反対側にある電極を完全反射性にし、かつ、光が通過する電極を部分反射性にすることにより、光学空洞共振器を形成させることができる。光学空洞共振器は、必要な厚さの層を慎重に堆積させることにより、光を放出させるべき好適な周波数になるように調整されなければならない。空洞共振器の内部の光は、所望の周波数において定在波パターンを形成し、放出角が小さくなる。このタイプの光学空洞共振器は当該技術分野で知られており、好適な金属電極の例としては銀が挙げられる。例えば、Lu他の2003年10月2日発行の米国特許出願公開第2003/0184892号明細書（本明細書の一部とする）を参照されたい。また、Kahen他の2003年8月28日発行の米国特許出願公開第2003/0161368号明細書及びKahen他の2002年11月21日発行の米国特許出願公開第2002/0171088号明細書（本明細書の一部とする）に記載されているコヒーレントなレーザー光を発生する光学空洞共振器設計を使用することも可能である。本発明者は、インコヒーレント及びコヒーレントのどちらのOLED発光も垂線からの放出角が小さくなり、本発明に適することを実証している。
【００１６】
底面発光型ディスプレイにおいては、電極１８は部分反射性でなければならないが、電極３０は全反射性であることができる。上面発光型構成においては、電極１８は反射性であるが、電極３０は部分反射性である。
【００１７】
本発明者は、白色発光材料と、赤色、緑色及び青色発光材料との双方について、OLED構造体からの発光を増強するために光学空洞共振器を使用することを実証している。いずれの場合においても、適切な大きさの空洞共振器を使用し、当該部分反射性電極に銀又は銀化合物の薄層を使用し、かつ、当該反射性電極に銀もしくはアルミニウム又はアルミニウムもしくは銀の化合物のいずれかの比較的厚い層を使用することにより、これらの電極に対して直交方向の発光が大きくなる。部分透明電極はまた、第１層を透明導体にし、第２層を部分反射鏡にした２層構造体からなることもできる。
【００１８】
従来の方法では、ディスプレイ用途に光学空洞共振器を使用することには、ディスプレイが直角以外の様々な角度で観察されるために色が変化するという欠点があった。本発明においては、ミラーに向けて放出される光だけを使用し、しかも当該放出光は観察を意図しないので、上述のような欠点は一切ない。
【００１９】
複数の発光体を逐次的に作動させて複数の信号を提供することにより、当該結果の信号対雑音（SN）比を高め、そして当該赤外光の透過を妨害する接触履行がある場合のより詳細なマップを提供することができる。さらに別のモードでは、複数の発光体を同時に作動させ、そして複数のセンサ６４で検出される相対光量を利用してタッチを検出する。この配置では、複数の発光体６２を、単一制御信号による細長い単一発光体としてもよい。
【００２０】
複数の発光体と複数のセンサを使用することにより、検出装置の信頼性を非常に高めることができる。単一点故障を克服することができ、また凸形状を検出することもできる。各種センサで検出される各種発光体からの信号を組み合わせることにより、信頼性の高い動作が可能となる。バックグラウンドノイズを克服するため赤外信号自体を変調することや、周波数の異なる赤外光を放出させてこれを検出することもできる。
【００２１】
図４を参照する。発光体６２及びセンサ６４の上方に配置される４５度ミラー６６は、集積されたディスプレイとタッチスクリーンを取り囲む包囲体(enclosure)７０の反射面によって形成することもできる。図５を参照する。発光体６２から放出された光を、当該ディスプレイを渡して光センサ６４の方へ向けるための光学素子は、光パイプ７２を含むことができる。
【００２２】
図６を参照する。本発明の別の態様による集積型光学式タッチスクリーンを具備した底面発光型OLEDディスプレイ装置は、封入カバー４４が付いた方形基板４２を含む。該基板上には、当該技術分野で周知である正孔注入層や電子輸送層のような複数の材料層と電極を含む（図示なし）OLEDディスプレイ６０が配置されている。該ディスプレイから放出された光４９は、直接基板４２を通過するか、又は封入カバー４４で反射されて基板４２を通過する。
【００２３】
本発明は、タッチスクリーン用に別個独立のフレーム又は基板を必要としないので、タッチスクリーンとOLEDディスプレイが合体した装置について、軽量化、小型化（薄型化）及び低コスト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンの基本構造を示す略側面図である。
【図２】集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンを示す略上面図である。
【図３−ａ】集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンにおける発光体及びセンサの位置を示す略上面図である。
【図３−ｂ】集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンにおける発光体及びセンサの位置を示す略上面図である。
【図３−ｃ】集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンにおける発光体及びセンサの位置を示す略上面図である。
【図４】本発明の一態様による、フレーム周囲に配置される光学素子が当該フレームの鏡面である集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンを示す略側面図である。
【図５】フレーム周囲に配置される光学素子が光パイプである集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンを示す略側面図である。
【図６】OLEDディスプレイが底面発光型ディスプレイである集積されたOLEDディスプレイ及びタッチスクリーンを示す略側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
４２…基板
４４…封入カバー
４９…放出光
６０…OLEDディスプレイ
６２…発光体
６４…光センサ
６６…ミラー
７０…包囲体
７２…光パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３−ａ】
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【図３−ｂ】
2004227578.tif 000006
【図３−ｃ】
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【図４】
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【図５】
2004227578.tif 000009
【図６】
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