(57)【要約】【課題】  タッチパネル機能を有した有機ＥＬ表示装置を提供し、表示部上の位置検出精度を向上させる。【解決手段】  表示部１０の第１及び第２の辺に沿って設置された第１及び第２の光源部２０a，２０b、第１及び第２の辺に対向して設置された第１及び第２の光検出部３０a，３０bを、表示パネル１として、同一のガラス基板１０上に一体形成したものである。表示部１０には表示用有機ＥＬ素子１１を含む複数の表示画素がマトリックス状に配置され、第１及び第２の光源部２０a，２０bには複数の光源用有機ＥＬ素子２１が列状に配置され、第１及び第２の光検出部３０a，３０bには複数の光センサ３１が列状に配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示用ＥＬ素子を含む表示画素をマトリクス状に配置して成る表示部と、
この表示部の第１の辺に沿って配置された複数の光源用ＥＬ素子を含む第１の光源部と、
前記第１の辺に対向する辺に沿って配置された複数の光センサを含む第１の光検出部と、
前記表示部の第２の辺に沿って配置された複数の光源用ＥＬ素子を含む第２の光源部と、
前記第２の辺に対向する辺に沿って配置された複数の光センサを含む第２の光検出部とを有し、
前記表示部、第１及び第２の光源部、第１及び第２の光検出部が、同一の基板上に形成されていることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記第１の光源部から発光する光を、前記第１の検出部に導入するための１対の第１の光反射板と、
前記第２の光源部から発光する光を、前記第２の検出部に導入するための１対の第２の光反射板とを有することを特徴とする請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の光検出部の前記複数の光センサの間に、光遮蔽膜を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の光検出部の前記複数の光センサが、フォトダイオードから成ることを特徴とする請求項３記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の光検出部の前記複数の光センサが、複数のフォトダイオードを並列接続して成ることを特徴とする請求項３記載のＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記表示画素にスイッチング素子を有するアクティブ型のＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記表示用ＥＬ素子と前記光源用ＥＬ素子が、同時に形成されることを特徴とする請求項１または請求項６記載のＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記表示画素内のスイッチング素子と前記光センサが、同時に形成されることを特徴とする請求項６または請求項７記載のＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＬ表示装置に関し、特にタッチパネル機能を有したＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：以下、「ＥＬ」と略称する）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えた有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
一方、ＬＣＤ表示装置の応用例は多岐にわたり、その一例として、携帯電話及び携帯情報端末向けディスプレイなどが挙げられる。また、指またはペン型指示装置によるタッチパネルについても開発されている。
【特許文献１】特開２００２−１７５０２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機ＥＬ表示装置の応用例としては、ＬＣＤ表示装置と同様、携帯電話および携帯情報端末向けディスプレイなどが挙げられるものの、指またはペン型指示装置によるタッチパネルの応用については今後の検討課題であった。そこで、本発明は、タッチパネル機能を有した有機ＥＬ表示装置を提供するものである。また、本発明は、そのような有機ＥＬ表示装置の表示部上の位置検出精度を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、表示用有機ＥＬ素子を含む表示画素をマトリクス状に配置して表示部が形成されている。この表示部の第１の辺に沿って配置された複数の光源用有機ＥＬ素子を含む第１の光源部が設けられている。また、第１の辺に対向する辺に沿って配置された複数の光センサを含む第１の光検出部が設けられている。同様にして、表示部の第２の辺に沿って配置された複数の光源用有機ＥＬ素子を含む第２の光源部が設けられている。第２の辺に対向する辺に沿って配置された複数の光センサを含む第２の光検出部が設けられている。そして、表示部、第１及び第２の光源部、第１及び第２の光検出部を、同一の基板上に形成するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、タッチパネル機能を有した有機ＥＬ表示装置を、１つの表示パネルによって実現できる。これにより、そのような表示装置の部品数を削減できると共に、小型化を図ることができる。また、光検出部に光遮蔽膜を設けたことにより、外乱光による検出誤差が減少し、表示部上のｘ座標及びｙ座標の検出精度を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明を実施するための最良の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を、図面を参照して説明する。
【０００８】
図１（a）は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の平面図である。図１（b）は、図１（a）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１（c）は、図１（a）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０００９】
本実施形態では、表示パネル１の表示部１０において、複数の表示画素（不図示）がマトリックス状に配置されている。この各表示画素は、表示用有機ＥＬ素子１１、不図示の画素選択用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）、表示用有機ＥＬ素子１１を駆動する不図示の駆動用ＴＦＴ等を含んでいる。
【００１０】
図１（a）に示すように、表示部１０は、平面的には長方形の形状を呈しており、その第１の辺に沿って、第１の光源部２０aが設けられている。第１の光源部２０aには複数の光源用有機ＥＬ素子２１が列状に配置されている。また、表示部の第１の辺に対向する辺に沿って、第１の光検出部３０aが設けられている。第１の光検出部３０aには、複数の光センサ３１（例えばフォトダイオード）が列状に配置されている。光センサ３１は、光を受けると所定の電流または電圧を発生し、これを電気的に検出することで光を検出することができる。
【００１１】
同様に、表示部１０の第２の辺に沿って、第２の光源部２０bが設けられている。第２の光源部２０bには複数の光源用有機ＥＬ素子２１が列状に配置されている。また、表示部の第２の辺に対向する辺に沿って、第２の光検出部３０bが設けられている。第２の光検出部３０bには、複数の光センサ３１（例えばフォトダイオード）が列状に配置されている。
【００１２】
そして、表示部１０の第１の辺に沿って、第１の光源部２０a及び第１の光検出部３０aの上方に、１対の第１の光反射板４０aが設けられている（図１（ｂ））。この第１の光反射板４０aは、第１の光源部２０aの光源用有機ＥＬ素子２１からガラス基板５０を通し、これに垂直に発せられた光を、ガラス基板５０に対して水平方向に反射する。この光は、表示部１０に接触または近接するペンや指先などの指示物体ＰＴ（不図示）によって遮られない場合では、もう一方の第１の光反射板４０aにより、再びガラス基板５０に対して垂直方向に反射され、第１の光検出部３０aに導入される。
【００１３】
同様に、表示部１０の第２の辺に沿って、第２の光源部２０b及び第２の光検出部３０bの上方に、１対の第２の光反射板４０bが設けられている（図１（ｃ））。この第２の光反射板４０bは、第２の光源部２０bの光源用有機ＥＬ素子２１からガラス基板５０を通し、これに垂直に発せられた光を、ガラス基板５０に対して水平方向に反射する。この光は、表示部１０に接触または近接するペンや指先などの指示物体ＰＴ（不図示）によって遮られない場合では、もう一方の第２の光反射板４０bにより、再びガラス基板５０に対して垂直方向に反射され、第２の光検出部３０bに導入される。
【００１４】
ここで、複数の表示用有機ＥＬ素子１１が配置された表示部１０、第１及び第２の光源部２０a，２０b、第１及び第２の光検出部３０a，３０bは、同一のガラス基板５０上の絶縁膜５２内に設けられ、表示パネル１として一体形成されている。すなわち、第１及び第２の光源部２０a，２０bの光源用有機ＥＬ素子２１は、表示部１０の表示用有機ＥＬ素子１１と同一の構造を有しており、これらは同じ製造工程を経て形成される。また、第１及び第２の光検出部３０a，３０bの光センサ３１は、ＴＦＴで形成でき、表示部１０内の画素選択用ＴＦＴや駆動用ＴＦＴと同じ製造工程を経て形成される。
【００１５】
さらに、ＴＦＴに信号を供給するために、表示パネル１内にドライバ回路を設けるときは、そのドライバ回路内のＴＦＴとも同じ製造工程を経て形成される。
【００１６】
この表示パネル１は収納容器６０に収納され、表示部１０が収納容器６０の窓から露出している。そして、表示部１０からの表示光が外部へ放出されるように構成されている。
【００１７】
次に、表示部１０上において、ペンや指先などの指示物体ＰＴが接触または近接した位置を示す点Ｐの検出過程について図１を参照して説明する。
【００１８】
表示部１０上に接触または近接した指示物体ＰＴの位置を示す点Ｐ（ｘ,ｙ）は、表示部１０のｘ座標及びｙ座標から決定される。ここで、ｘ座標は表示部１０の第１の辺に対応し、ｙ座標は、表示部１０の第２の辺に対応しているものとする。また、第１及び第２の光源部２０a，２０bの各光源用有機ＥＬ素子２１からの光は、レーザー光のような指向性を有しているものとする。
【００１９】
点Ｐのｘ座標は、以下のように決定される。
【００２０】
第１の光源部２０aの各光源用有機ＥＬ素子２１から、ガラス基板５０を通して、これに垂直に発せられた光は、指示物体ＰＴによって遮られない位置では、第１の光反射板４０aによりガラス基板５０に対して水平方向に反射され、もう一方の第１の光反射板４０aによって垂直方向に再度反射され、第１の光検出部３０aに導かれる。この第１の光検出部３０aに導かれた光は、対応する複数の光センサ３１によって検出される。一方、指示物体ＰＴによって遮られる位置では、第１の光源部２０aの光源用有機ＥＬ素子２１から発せられた光は、指示物体ＰＴによって遮られるので、これに対応した光センサ３１に検出されない。従って、この光を検出しない光センサ３１の位置が、表示部１０上の点Ｐのｘ座標となる。
【００２１】
同様に、点Ｐのｙ座標も以下のように決定される。
【００２２】
第２の光源部２０bの各光源用有機ＥＬ素子２１から、ガラス基板５０を通して、これに垂直に発せられた光は、指示物体ＰＴによって遮られない位置では、第２の光反射板４０bによりガラス基板５０に対して水平方向に反射され、もう一方の第１の光反射板４０bによって垂直方向に再度反射され、第２の光検出部３０bに導かれる。この第１の光検出部３０bに導かれた光は、対応する複数の光センサ３１によって検出される。
【００２３】
一方、指示物体ＰＴによって遮られる位置では、第２の光源部２０bの光源用有機ＥＬ素子２１から発せられた光は、指示物体ＰＴによって遮られるので、これに対応した光センサ３１に検出されない。従って、この光を検出しない光センサ３１の位置が、表示部１０上の点Ｐのｙ座標となる。
【００２４】
なお、第１及び第２の光源部２０a，２０bの各光源用有機ＥＬ素子２１からの光がレーザー光のような指向性を持たない拡散光である場合、点Ｐ（ｘ,ｙ）のｘ座標及びｙ座標は、以下に説明するように決定してもよい。
【００２５】
即ち、発光させる光源用有機ＥＬ素子を順次切り換えてゆき、逐次、光を検出しない光センサの位置をモニタリングすることで決定してもよい。この場合の点Ｐ（ｘ,ｙ）のｘ座標及びｙ座標を決定する過程を、図２を参照して説明する。
【００２６】
図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）は、点Ｐ（ｘ,ｙ）のｘ座標及びｙ座標を決定する過程の一例を説明する表示パネル１の概略平面図である。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）では、説明を簡便に行うため、光源用有機ＥＬ素子及び光センサの個数を、図１（ａ）に示した個数よりも減らして示すものとする。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、ガラス基板５０（不図示）を通して、これに垂直に、第１の光源部２０aの一端に設けられた光源用有機ＥＬ素子２１aから光が発せられる。この光は、第１の光源部２０a上方に設けられた第１の光反射板４０a（不図示）により、ガラス基板５０に対して水平方向に反射される。
【００２８】
この水平方向に反射された光は、指示物体ＰＴによって遮られない位置では、第１の光検出部３０a上方に設けられた第１の光反射板４０a（不図示）によって表示パネル１裏面の方向に再度反射され、第１の光検出部３０aに導かれる。また、その光は、第２の光検出部３０b上方に設けられた第２の光反射板４０b（不図示）によって表示パネル１裏面の方向に再度反射され、第２の光検出部３０bに導かれる。こうして第１及び第２の光検出部３０a，３０bに導かれた光は、その光が導かれた位置に対応する光センサ（図２（ａ）の例では光センサ３１a，３１d，３１e，３１f，３１g，３１h，３１i，３１j）によって検出される。
【００２９】
一方、水平方向に反射された光が、指示物体ＰＴによって遮られる位置では、この光は指示物体によって遮られ、第１及び第２の光検出部３０a，３０bには導かれない。即ち、この位置に対応した光センサ（図２（ａ）の例では光センサ３１b，３１c）は、光を検出しない。
【００３０】
このように、第１及び第２の光検出部３０a，３０bの光センサのうち、光を検出しない光センサを調べ、そのｘ座標もしくはｙ座標上の位置をメモリ等の記憶媒体（不図示）に記憶させる。この作業が終了後、光源用有機ＥＬ素子２１aを消灯させる。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示すように、光源用有機ＥＬ素子２１aに隣接する光源用有機ＥＬ素子２１bから光が発せられる。そして、第１及び第２の光検出部３０a，３０bの光センサのうち、光を検出しない光センサ（図２（ｂ）の例では光センサ３１a，３１b）のｘ座標もしくはｙ座標上の位置をメモリ等（不図示）に記憶させる。この作業が終了後、光源用有機ＥＬ素子２１bを消灯させる。
【００３２】
同様に、第１の光源部２０aにおいて互いに隣接する光源用有機ＥＬ素子２１c，２１d，２１e，２１fを順次切り換えて発光及び消灯させ、その都度、光を検出しない光センサを調べ、そのｘ座標もしくはｙ座標上の位置をメモリ等（不図示）に記憶する作業を繰り返す。そして、図２（ｃ）に示すように、光源用有機ＥＬ素子２１fを発光させた場合、光を検出しない光センサ（図２（ｃ）の例では光センサ３１j）のｘ座標もしくはｙ座標上の位置をメモリ等（不図示）に記憶する。
【００３３】
そして、第１の光源部２０aの端部に設けられた光源用有機ＥＬ素子２１aから、もう一方の端部に設けられた光源用有機ＥＬ素子２１fまでの発光及び消灯が完了した後、第２の光源部２０bにおいて、その端部の光源用有機ＥＬ素子２１gから、もう一方の端部の光源用有機ＥＬ素子２１jまでを、順次切り換えて発光及び消灯させ、その都度、第１及び第２の光検出部３０a，３０bにおいて、光を検出しない光センサを調べ、そのｘ座標もしくはｙ座標上の位置をメモリ等（不図示）に記憶させる。
【００３４】
以上に示したように、第１及び第２の光源部２０a，２０bからの光を検出しない第１及び第２の光検出部３０a，３０bの光センサを調べ、その位置に対応するｘ座標もしくはｙ座標を、順次モニタリングしてメモリ等（不図示）に記憶させる。
【００３５】
そして、順次モニタリングして記憶した光を検出しない光センサのｘ座標もしくはｙ座標を総合的に判断することにより指示物体ＰＴが接触又は近接する位置である点Ｐ（ｘ,ｙ）のｘ座標及びｙ座標が特定される。この後、次回の点Ｐ（ｘ,ｙ）の検出のため、メモリ等に記憶された内容は初期化される。
【００３６】
次に、表示部１０の表示用有機ＥＬ素子１１、第１及び第２の光源部２０a，２０bの光源用有機ＥＬ素子２１の詳細な構造（不図示）を説明する。
【００３７】
ＥＬ素子が形成される基板側から、ＥＬ素子の発光を出力する、いわゆるボトムエミッション型の場合、表示用有機ＥＬ素子１１及び光源用有機ＥＬ素子２１は、第１電極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、第２電極が、この順番で積層形成された構造を有している。ここで、第１電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る透明電極である。また、ホール輸送層は、ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層とＴＰＤ（4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine）から成る第２ホール輸送層により形成される。発光層は、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成り、電子輸送層はＢｅｂｑ2により形成される。また、第２電極は、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から形成される。
【００３８】
これらの表示用有機ＥＬ素子１１及び光源用有機ＥＬ素子２１では、第１電極から注入されたホールと、第２電極から注入された電子とが発光層の内部で再結合する。この再結合したホールと電子は、発光層を形成する有機分子を励起して励起子を生じさせる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が放たれ、この光が透明な第１電極からガラス基板５０を介して外部へ放出されて発光する。
【００３９】
次に、第１及び第２の光検出部３０a，３０bの詳細な構造について図面を参照して説明する。
【００４０】
図３（a）は、第１及び第２の光検出部３０a，３０bの上面図である。また、図３（b）は図３（a）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００４１】
図２（a）に示すように、第１及び第２の光検出部３０a，３０bには、複数の光センサ３１の位置に対応して開口部をもつ光遮蔽膜５１が形成されている。即ち、図３（b）に示すように、ガラス基板１０上に絶縁膜５２が形成され、この絶縁膜５２の中に複数の光センサ３１が形成されている。そして、隣接する複数の光センサ３１の間にのみ、複数の光遮蔽膜５１が形成される。これらの光遮蔽膜５１はガラス基板５０上に形成されている。第１及び第２の光検出部３０a，３０bには、表示パネル１外部からの外乱光が入射されるが、この光遮蔽膜５１により、光センサ３１に到達する外乱光を遮る（もしくは減少させる）ことができる。
【００４２】
従って、前述した点Ｐの位置の検出に際しては、隣接する複数の光検出用センサ３１の間に設けられた光遮蔽膜５１により、光センサ３１の垂直方向に近い入射角をもった光のみを検出できる。これにより、第１及び第２の光検出部３０a，３０bに入射した外乱光による検出誤差が減少し、点Ｐのｘ座標及びｙ座標の検出精度を高めることができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態においては、光センサ３１を例えばフォトダイオードで形成するものとしたが、１つの光センサ３１を、複数のフォトダイオードを並列接続して形成してもよい。この場合、フォトダイオードの並列接続により、光センサ３１の光検出精度を高めることができる。ここで、フォトダイオードは、ＴＦＴのゲートとソースを共通接続（ダイオード接続）することで形成することができる。この場合の第１及び第２の光検出部３０ｃ，３０ｄの上面図を図４に示す。図４のＤ−Ｄ線に沿った断面図は、図３（ｂ）と同じ構造である。
【００４４】
また、上述の実施形態においては、光センサ３１を例えばフォトダイオードで形成するものとしたが、光センサ３１は、フォトダイオード以外の光電子デバイスから構成されるものであってもよい。
【００４５】
また、以上の実施形態に係る表示装置は、画素毎にＴＦＴが形成されるアクティブマトリックス方式による表示装置であるが、これには限定されず、画素毎にＴＦＴを有していないパッシブマトリックス方式による表示装置であってもよい。
【００４６】
また、以上の実施形態は、ＥＬ素子の光が、ＥＬ素子の形成されたガラス基板５０を介して外部に放出される、ボトムエミッション型のＥＬ表示装置に適用できる。また、ガラス基板５０が、ＥＬ素子が形成されたガラス基板と対向して設けられた基板である場合、つまり、ＥＬ素子の光が、ＥＬ素子の形成された基板と逆側に放出される、トップエミッション型のＥＬ表示装置であっても適用可能である。
【００４７】
また、以上の実施形態では、光遮蔽膜５１，５１ｐに形成される開口部は、円状の形状を呈しているが、これには限定されず、光源用有機ＥＬ素子２１からの光を通過させて外乱光の入射を抑止し得るものであれば、その他の形状を呈したものであってもよい。
【００４８】
上述したように、指示物体を検出するための光源を、表示用有機ＥＬ素子１１と同様の有機ＥＬ素子で形成した。これにより、指示物体を検出するための光源を、別の素子により新たに形成することが不要となる。従って、これらの表示用及び光源用の両有機ＥＬ素子を同時に形成することができる。
【００４９】
また、光センサ３１をＴＦＴで形成するため、画素毎にＴＦＴを有するアクティブマトリックス型ＥＬ表示装置では、光センサと画素とを同時に形成することができる。また、以上の実施形態は、無機材料を発光層とする無機ＥＬにも適用できる。
【００５０】
このように、工程数を増やすこと無く、上述したようなタッチパネル機能を有したＥＬ表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を実施するため最良の形態に係る有機ＥＬ表示装置の平面図、Ａ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】本発明を実施するため最良の形態に係る有機ＥＬ表示装置の動作を示す表示パネルの概略平面図である。
【図３】図１の第１及び第２の光検出部の上面図、及びＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図１の第１及び第２の光検出部の上面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  表示パネル               １０  表示部            １１  表示用有機ＥＬ素子
２０a  第１の光源部        ２０ｂ  第２の光源部      ２１  光源用有機ＥＬ素子  
３０a  第１の光検出部      ３０ｂ  第１の光検出部    ３１  光センサ    
４０a  第１の光反射板      ４０ｂ  第２の光反射板    ５０  ガラス基板
５１，５１ｐ  光遮蔽膜       ５２  絶縁膜            ６０  収納容器
【図１】
2005038729.tif 000003
【図２】
2005038729.tif 000004
【図３】
2005038729.tif 000005
【図４】
2005038729.tif 000006