(57)【要約】【課題】  装置の上部に別の外付け部材を必要とせず、薄型化が可能なタッチパネル機能付き有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】  本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板１１上に赤外光を発光することが可能な発光素子を含む有機発光素子１５と、赤外光センサ１６とを備える。画像表示しながら赤外光を発光することが可能であり、指示物体１４が表示面１３に近接或いは接触すると、そこからの反射光の強度情報を赤外光センサ１６が読み取り、指示物体１４の位置情報を取得する。  有機発光素子自体から赤外光を発光し、表示領域内に赤外光センサを配置する構成のため、装置の上方に別の外付け部材を必要とせず、厚みを増加させることなくタッチパネル機能を付加させることが可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の表示領域に配置された複数の有機発光素子と、
前記有機発光素子を保護するための表面基板と、
前記表面基板に接触或いは近接した物体の位置情報を演算する演算回路を有する有機ＥＬ表示装置において、
前記複数の有機発光素子には赤外光を発光する素子が含まれ、
前記表示領域であって、前記有機発光素子とは異なる領域に、前記物体によって反射された前記赤外光を受光する前記赤外光センサが配置されており、
前記演算回路は、前記赤外光センサの出力結果に基づいて前記物体の位置情報を演算することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記基板上には、前記赤外光センサがマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記赤外光センサ及び前記赤外光を発光する素子は、１画素内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネル機能を備えた有機ＥＬ表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は自発光デバイスのため、液晶表示装置で用いられるバックライトが不要であるという特徴があり、より薄型化、低消費電力化を実現できるという利点がある。
【０００３】
近年、有機ＥＬや液晶といった表示装置とタッチパネルを一体化して使用することがしばしば行なわれ、ユーザーが直感的に容易に情報を入力できるようになっている。タッチパネルは指やペンなどによる接触が行なわれた場所の位置検出を行なうための入力装置である。
【０００４】
従来、タッチパネル機能を備えた有機ＥＬ表示装置には特許文献１のようなものがある。その実施例に示されている表示装置の断面を表したものが図８である。この中では、表示装置の周縁非表示領域の一辺に赤外発光を行なう有機発光素子５がアレイ状に配置され、その対向側には赤外光センサ６がアレイ状に配置された構成が提案されている。赤外発光を行う有機発光素子５から発せられた光は、その発光素子の上方に配置された４５度ミラー７で反射され、表示面上を通過する。その光は、赤外光センサの上方に配置された４５度ミラー７で反射され、赤外光センサ６に到達する。表示面上に物体が近接するとその箇所で赤外光が遮光されるため、各赤外光センサの検出結果から物体の位置情報を演算する。この位置検出手段は赤外線遮光方式としてよく知られている。
【特許文献１】特開２００４−２２７５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記手法は表示装置の周縁非表示領域の上方に別途光学素子を設ける構成のため、表示装置全体としての厚みが増加してしまう。
【０００６】
特に有機ＥＬ表示装置では、液晶表示装置のようにバックライトユニットを必要とせず、薄型化が可能であるという利点を十分に発揮するために、表示面より上に別の外付け部材を必要としないタッチパネル方式が望まれている。
【０００７】
本発明は上記を鑑みたものであり、装置の厚みを増加させることなく、タッチパネル機能を付加させた有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、以下を提供する。
【０００９】
基板と、
前記基板上の表示領域に配置された複数の有機発光素子と、
前記有機発光素子を保護するための表面基板と、
前記表面基板に接近或いは接触した物体の位置情報を演算する演算回路を有する有機ＥＬ表示装置において、
前記複数の有機発光素子には赤外光を発光する素子が含まれ、
前記表示領域内であって、前記有機発光素子とは異なる領域に、前記物体によって反射された前記赤外光を受光する前記赤外光センサが配置されており、
前記演算回路は、前記赤外光センサの出力結果に基づいて前記物体の位置情報を演算することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるタッチパネル機能付き有機ＥＬ表示装置は、
有機発光素子自体から赤外光を発光し、画素内に赤外光センサを配置する構成のため、装置の上方に別の外付け部材を必要とせず、厚みを増加させることなくタッチパネル機能を付加させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に実施例を説明する。
【００１２】
本発明における有機ＥＬ表示装置の実施形態を図１に示す。基板上（基板１１）の表示領域２１（図７参照）内に赤外発光素子を含む有機発光素子１５、および赤外光センサ１６が形成される。なお、当該技術分野で周知である正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層のような複数の材料層、電極、有機発光層をまとめたものを有機発光素子と呼称している。
【００１３】
また、有機発光素子１５をアクティブ駆動させる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は基板１１に含まれている。
【００１４】
さらに、表示領域内の発光素子１５と赤外光センサ１６との位置関係を表示面の法線方向から見た図を図２に示す。ある１画素においては、１画素が４分割されており、この１画素内には、夫々１５Ｒは赤色、１５Ｇは緑色、１５Ｂは青色、１５ＩＲは赤外の発光をする有機発光素子が配列される。また、ある１画素においては、赤色発光素子１５Ｒ、緑色発光素子１５Ｇ、青色発光素子１５Ｂの他に赤外光センサ１６が配列される。実際にはこれらの画素が二次元にマトリックス状に複数配置されることによって、様々な表示を行なう表示装置として機能することになる。特に、赤外光センサ１６や赤外を発光する有機発光素子をマトリックス状に配置することにより、後に詳述する指示物体１４の位置情報の検出精度を高めることが可能となる。
【００１５】
また、夫々の発光素子と赤外光センサの配置はこれのみに限定されず、図３のように画素内をタイル状に４分割した配置でもよい。
【００１６】
また、図４のように同一画素内に赤外発光素子１５ＩＲと赤外光センサ１６が含まれる配置でもよい。
【００１７】
なお、このような各副画素及び赤外光センサ領域の塗り分けは、当該技術分野において周知である４副画素（夫々の発光色は例えば緑、赤、緑、青である）構成の表示装置の製造方法を応用することが出来る。
【００１８】
また、赤外発光素子の発光ピーク波長は７００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
赤外光センサ１６にはシリコンフォトトランジスタのような赤外領域を含む広い波長感度を有し、７００ｎｍ以上の波長範囲の赤外光にのみ透過性を有する光学フィルターを備えるものを用いるのが好ましい。これはセンシングの際の可視光による受光ノイズを抑えるためである。
【００２０】
ここで、図５を参照してＴＦＴの構成及び製造工程について説明する。
【００２１】
絶縁性のガラス基板１０１上に成膜したアモルファスシリコンを出発点とし、レーザーアニール法を用いて結晶化し、半導体層（１０２、１０３、１０４を総称。）を形成する。そして、ゲート絶縁膜１０５を介して、高融点金属であるクロムやモリブデンをゲート電極１０６として形成する。半導体層（１０２、１０３、１０４）にイオンドーピングを行なうことで活性層１０４の両側にソース１０２及びドレイン１０３が形成される。さらに、無機絶縁性の層間絶縁膜１０７を形成し、コンタクトホールを開口する。そして、ソース１０２及びドレイン１０４に接するソース電極１０８及びドレイン電極１０９として、アルミニウム等の金属を配置する。さらに表面に有機樹脂からなる保護膜１１０を形成し、例えばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）からなる有機発光素子１５の陽極１１１をソース電極１０８と接するように配置する。
【００２２】
また、図６を参照して光センサ１６の構成を説明する。
【００２３】
図５に示した有機発光素子１５を駆動するＴＦＴと基本的には同様のトランジスタ構成であるため、製造工程については省略する。特に異なる構成は、図５に示したＴＦＴはゲート電極が半導体層を介して基板と反対側に配置される所謂トップゲート型であるが、図６ではゲート電極が基板側に配置された所謂ボトムゲート型となっている点である。これは、光センサの受光面がゲート電極によって遮蔽されないようにすることが好ましいためである。
【００２４】
次に、光センサ１６によって得られる物体の位置情報について説明する。
【００２５】
図１で人の指やタッチペンなどの指示物体１４が表示装置の表面基板１３に接触或いは近接すると、赤外発光素子１５から放出する光のうち指示物体１４に当たるものは反射し、その反射光を赤外光センサ１６が受光する。このときの物体の接触或いは近接の位置検出の機構について図６を参照して説明する。
【００２６】
二次元に配列された赤外光センサ１６を順次走査し、反射光を所定間隔で受光する。赤外光センサ１６が受光する光の強度情報は、センサ制御装置２２によりアナログ電気信号として増幅器を通じて出力される。その後、この出力結果に基づいて演算回路（すなわち、外部データ出力回路２４及び制御用ＬＳＩ２５）によって指示物体１４の接触或いは近接位置の演算が行われる。
【００２７】
ここで外部データ出力回路２４は、増幅されたアナログ電気信号をデジタル信号への変換処理を行なう。また、外付けの制御用ＬＳＩ２５は、データ解析、接触位置（近接位置を含む）の演算を行なう。接触或いは近接の有無の検知に関しては時系列の出力データを解析することにより判定される。
【００２８】
本構成では表面基板１３（ガラス基板）によって発光素子１５を封止しているが、可視光および赤外光に対して透過性を持つ部材であればよく、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜や酸化珪素膜からなる無機絶縁膜により封止されていてもよい。
【００２９】
また、本構成では、赤外発光素子１５ＩＲ並びに赤外光センサ１６は１画素毎に配置しているが、位置の検出に支障がない範囲で複数の画素に対して１つという割合で等間隔に配置した構成でもよい。
【００３０】
さらに、本構成において、表面基板１３を保護するために表面基板１３上にアクリル板等の保護部材を設けてもよい。
【００３１】
また、外光の反射を抑制して表示装置の視認性を向上させるために、表面基板１３上に反射防止膜や偏光板を設けてもよい。
【００３２】
上述の実施の形態は、表面基板１３側から光が放出される、所謂トップエミッション型の適用例であったが、本発明はこれに限定されるものではなく基板１１側から光が放出される所謂ボトムエミッション型に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における有機ＥＬ表示装置の実施の形態を示した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における、有機発光素子と赤外光センサとの配置である。
【図３】図２の別の配置である。
【図４】図２の別の配置である。
【図５】有機発光素子を駆動するＴＦＴの構成を説明する図である。
【図６】光センサの構成を説明する図である。
【図７】接触物の位置を検出する機構を説明するブロック図である。
【図８】従来の、赤外発光素子と光センサを基板上に形成し、表示周縁部に光学素子を設けた赤外遮光方式による位置検出手段を備えた有機ＥＬ表示装置である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  封止基板
３  放出光
４  有機発光素子
５  赤外発光を行なう有機発光素子
６  赤外光センサ
７  ミラー
１１  第１のガラス基板
１３  第２のガラス基板（表面基板）
１５  有機発光素子（Ｒ・Ｇ・Ｂ・ＩＲ）
１６  赤外光センサ
２１  表示領域
２２  センサ制御装置
２３  発光素子駆動装置
２４  データ出力回路
２５  制御用ＬＳＩ
１０１  ガラス基板
１０２  ソース
１０３  ドレイン
１０４  活性層
１０５  ゲート絶縁膜
１０６  ゲート電極
１０７  層間絶縁膜
１０８  ソース電極
１０９  ドレイン電極
１１０  保護膜
１１１  有機発光素子の陽極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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