JP6974977B2 - Ｏｌｅｄ一体型タッチセンサーおよびそれを含むｏｌｅｄディスプレイ - Google Patents
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Description
本発明は、ＯＬＥＤ一体型タッチセンサーおよびそれを含むＯＬＥＤディスプレイに関する。
近年、情報化が進展するにつれて、ディスプレイ分野でも多様な形態の要求が増加している。これにより、薄型化、軽量化、低消費電力化、などの特徴を持つ各種のフラットパネルディスプレイ、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、などが研究されている。
これらの中でも、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、高速応答、高画質、広視野角、低消費電力、などの利点から、次世代ディスプレイとして最近注目を集めている。
また、前記ディスプレイ上に貼り付けられ、画面に表示される指示内容を人の手や物体で選択し、ユーザの命令を入力する入力装置であるタッチパネルが脚光を浴びている。タッチパネルは、ディスプレイの前面に設けられ、人の手や物体に直接接触した接触位置を電気信号に変換する。
これにより、接触位置で選択された指示内容が入力信号として受信される。このようなタッチパネルは、キーボードやマウスのようにディスプレイに接続して動作する別の入力装置を代替できるため、その利用範囲が漸次拡大する傾向にある。
したがって、韓国公開特許第２０１４−００９２３６６号公報のように、最近、様々なディスプレイにタッチセンサーを設けたタッチスクリーンパネルが導入されているが、生産性の向上のために、より簡単な工程で製造できるタッチセンサーの要求が依然として存在する。
本発明は、ノイズの影響が少ないＯＬＥＤ一体型タッチセンサーを提供することを目的とする。
また、本発明は、反射率が少なく、透過率に優れ、画面視認性に優れたＯＬＥＤ一体型タッチセンサーを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、屈曲特性に優れ、フレキシブルディスプレイに適用可能なＯＬＥＤ一体型タッチセンサーを提供することを目的とする。
１．ＯＬＥＤ素子と、
該ＯＬＥＤ素子の一方の面に貼り付けられ、少なくとも金属層および金属酸化物層の二層構造を含む、メッシュタイプの自己容量型タッチ電極と、
を含むＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
該ＯＬＥＤ素子の一方の面に貼り付けられ、少なくとも金属層および金属酸化物層の二層構造を含む、メッシュタイプの自己容量型タッチ電極と、
を含むＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
２．前記項目１において、前記ＯＬＥＤ素子は、アノード、有機発光層を含む有機膜層、カソード、および、封止層、が順次に配置される構造を含み、前記タッチ電極は封止層の一方の面に形成されるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
３．前記項目２において、前記封止層の一方の面に平坦化層がさらに積層され、前記タッチ電極は平坦化層の一方の面に形成されるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
４．前記項目２において、前記封止層は有機層または有無機ハイブリッド層であるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
５．前記項目１において、前記有機膜層は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記非表示部に対応する領域のみに形成されるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
６．前記項目１において、前記有機膜層は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記表示部に対応する領域のみに形成されるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
７．前記項目１において、前記有機膜層は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記表示部に対応する領域および非表示部に対応する領域に形成されるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
８．前記項目１において、前記金属層は、銀、金、銅、アルミニウム、白金、パラジウム、クロム、チタン、タングステン、ニオブ、タンタル、バナジウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、および、これらの２種以上の合金、からなる群より選択される少なくとも一つを含むＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
９．前記項目１において、前記金属酸化物層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウムスズ亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）、インジウムガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、および、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、からなる群より選択される少なくとも一つを含む、ＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１０．前記項目１において、前記金属酸化物層の厚さが５〜２００ｎｍであるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１１．前記項目１において、前記金属酸化物層は波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．７〜２．２であるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１２．前記項目１において、前記金属層の厚さが５〜２５０ｎｍであるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１３．前記項目１において、前記タッチ電極は、第１の金属酸化物層、金属層、および、第２の金属酸化物層、が順次に配置された少なくとも三層構造を含むメッシュタイプであるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１４．前記項目１において、前記メッシュの線幅は１〜７μｍであるＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１５．前記項目３において、前記平坦化層は屈折率整合層を含むＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
１６．前記項目１〜１５のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーを含むＯＬＥＤディスプレイ。
本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、ＯＬＥＤ素子に直接形成され、かつ、自己容量型構造のタッチ電極を備えるので、ＯＬＥＤ素子の電極によって引き起こされるノイズからの影響が少なく、再送現象がない。
また、本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、タッチ電極がメッシュタイプであるので屈曲特性（柔軟性）に優れ、フレキシブルディスプレイに有用に用いることができる。
さらに、本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、タッチ電極が金属層および金属酸化物層の二層構造を含むので、画面視認性をさらに改善できる。
本発明は、ＯＬＥＤ素子と、該ＯＬＥＤ素子の一方の面に貼り付けられ、少なくとも金属層および金属酸化物層の二層構造を含むメッシュタイプの自己容量型タッチ電極と、含むことにより、屈曲特性、光学特性、ならびに、電気的特性に優れたＯＬＥＤ一体型タッチセンサー、および、それを含むＯＬＥＤディスプレイ、に関する。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態をより具体的に説明する。ただし、本明細書に添付される図面は、本発明の好適な実施形態を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解する一助となる役割を果たすものであるため、本発明は図面に記載された事項のみに限定されて解釈されるものではない。
本発明において、「上部」および「下部」は、本明細書の図面を参照して説明を容易にするために、相対的な位置関係を指すものとして使用されるものであり、絶対的な位置に限定されて解釈されるものではない。
図１および図２は、本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーの一実施形態に係る概略断面図である。
本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、基板１００、アノード３１０、有機膜層２００、カソード３２０、および、封止層４００、を含むＯＬＥＤ素子と、自己容量型タッチ電極５００と、を含むことができる。自己容量型タッチ電極５００は、その一方の面に保護層６００をさらに備えることができる。
基板１００としては、特に限定されず、ＯＬＥＤ素子に通常用いられる素材を制限なく用いることができ、例えば、ガラス、高分子、石英、および、セラミック、からなる群より選択されるものであってもよい。高分子としては、環状オレフィン重合体（ＣＯＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド（ＰＩ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを、それぞれ単独にまたは２種以上混合して用いることができる。好ましくはポリイミドを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
ＯＬＥＤ素子は、表示部と非表示部とに区分される。表示部は、画素を形成する有機発光ダイオードが配置される部分であり、非表示部は、画素と画素とを区分する部分である。図１を参照すると、非表示部２２０と非表示部２２０との間の領域が表示部であり、表示部は、アノード３１０、有機発光層２１０、および、カソード３２０、が順次に配置される構造を含む。通常、非表示部２２０は、硬化樹脂であるブラックマトリックスで形成されるので、本発明では、有機発光層２１０と非表示部２２０とを有機膜層２００と言うが、非表示部２２０が有機物のみで形成されるものに制限されるものではない。
カソード３２０の上部には、封止層４００が積層される。封止層４００は、有機発光層２１０の有機発光物質が湿気や酸素との接触により酸化して寿命が著しく低下することを防ぐために、酸素の透過を防止するバリア層としての機能を果たす。その他にも、光学的、電気的遮蔽層としての機能も行う。
封止層４００には、当分野で公知の構造を特に制限することなく適用できる。例えば、ガラス基板、有機層、または、有機無機ハイブリッド層、であってもよく、柔軟性を確保する観点では、有機層または有機無機ハイブリッド層であることが好ましいと言える。
本発明では、必要に応じて、封止層４００の上部に平坦化層４５０をさらに積層してもよい。平坦化層４５０は、上部に形成されるタッチ電極が均一に形成されるように付加的に備えてもよい。また、平坦化層は、画面の視認性をさらに改善するために、屈折率整合層をさらに含んでもよい。屈折率整合層は、当分野で公知の構成を制限なく適用することができ、例えば、有機層または無機層で形成できる。
自己容量型タッチ電極５００は、封止層４００または平坦化層４５０の一方の面に貼り付けられる。自己容量型タッチ電極５００は、接着手段を介して封止層４００または平坦化層４５０の一方の面に貼り付けてもよいが、薄膜化および屈曲特性を確保する観点から、好ましくは、蒸着またはスパッタリングなどの工程により、封止層４００または平坦化層４５０の一方の面に直接接触するようにタッチ電極を形成してもよい。
本発明に係るタッチ電極は、自己容量型タッチ電極である。本発明に係る自己容量型タッチ電極の構造の一例が図３に示されている。自己容量型タッチ電極と対比される相互容量型タッチ電極の構造の一例は、図４に示されている。
図４に示すように、相互容量型タッチ電極構造２０は、単位感知電極３０が送信電極３０−１と受信電極３０−２との２種により構成される。送信電極３０−１と受信電極３０−２とは、電気的に絶縁していなければならないので、図４には具体的には図示していないが、送信電極３０−１と受信電極３０−２とが交差する部分では、両電極の間に絶縁層を設けることが必須となる。それにより、交差する部分では三層構造が不可欠である。
これに対し、図３に示すように、自己容量型タッチ電極構造１０は、単位感知電極３０が、個別にトレース４０と接続するため、単位感知電極３０が交差する部分は存在しない。トレース４０は、電極パッド５０を介して単位感知電極３０の信号をＦＰＣＢなどの外部回路に伝達する。それにより、単一層構造のタッチ電極を実現できるとともに、部分的に三層構造を有する相互容量型タッチ電極と比較して、屈曲性の観点でより高い信頼性を示すことができる。
そして、本発明に基づいて、タッチ電極をＯＬＥＤ素子に直接形成する場合には、ＯＬＥＤ電極によるノイズの影響がさらに大きくなる問題が発生する。この場合、相互容量型タッチ電極は、感知駆動の特性上、そのノイズの影響を大きく受ける。しかし、自己容量型タッチ電極は、そのノイズによる影響が少なくなる。
本発明に係るタッチ電極５００は、金属層および金属酸化物層の二層構造を含むことにより、入射光の反射率を下げ、透過率を高くすることができる。金属層は、反射率が高いことから、単独に使用する場合に画面の視認性を低下させる原因となるが、本発明では、金属酸化物層を積層することで、反射率を下げ、透過率を改善できる。
通常、相互容量型のタッチ電極構造は、単位感知電極が交差する部分に金属製のブリッジ電極を用いるが、その金属ブリッジ電極によって画面の視認性が低下する。この問題を解決するために、従来、ＯＬＥＤ素子に積層される相互容量型タッチ電極を、ＯＬＥＤ素子の非表示部に対応する領域（非表示部の上部または下部）のみに形成する方案が提案されている。
しかし、本発明のタッチ電極５００では、非表示部に対応する領域のみにタッチ電極を形成すると画面視認性の低下を防止できるが、前述した二層構造を含むことにより、表示部および非表示部の対応領域の区別なく自由に、つまり、表示部に対応する領域と非表示部に対応する領域との両方にタッチ電極を形成するか、または、表示部に対応する領域のみにタッチ電極を形成しても、画面視認性の低下を防止できる。
本発明において、タッチ電極５００は、第１の金属酸化物層、金属層、および、第２の金属酸化物層、が順次に配置された少なくとも三層構造を含むことが、タッチ電極の反射率の低下および透過率の改善の観点でより好ましいと言える。
本発明において、金属層の素材は特に限定されないが、例えば、電気伝導度に優れ、かつ、低い面抵抗値を有する観点から、銀、金、銅、アルミニウム、白金、パラジウム、クロム、チタン、タングステン、ニオブ、タンタル、バナジウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、および、これらの２種以上の合金、からなる群より選択される少なくとも一つを含むことができる。さらに好ましくは、前述の利点を有しながらも曲げ特性に優れたものになる観点から、銀、金、銅、パラジウム、アルミニウム、および、これらの２種以上の合金、からなる群より選択される少なくとも一つを含むことができ、より好ましくは、銀、銅、および、パラジウム、の合金であるＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）合金であってもよい。
本発明において、金属酸化物層の素材としては、特に限定されないが、透明な金属酸化物を好ましく用いることができ、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウムスズ亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）、インジウムガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、および、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、からなる群より選択される少なくとも一つを含むことができる。好ましくは、視認性をさらに改善し、曲げ特性をさらに改善する観点から、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）およびインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる群より選択される少なくとも一つを含むことができ、より好ましくはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）を含むことができる。
本発明において、タッチ電極５００が第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層を含む場合、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層の素材は、互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましくは、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、それぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）およびインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）からなる群より選択される少なくとも一つを含むことができ、より好ましくは、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、それぞれインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）を含むことができる。
金属層および金属酸化物層の厚さは特に限定されず、高い透過率および低い反射率を確保するとともに曲げ特性を向上させる観点から、例えば、金属酸化物層の厚さは５〜２００ｎｍであってもよく、金属層の厚さは５〜２５０ｎｍであってもよい。より好ましくは、金属酸化物層の厚さは３０〜５０ｎｍであってもよく、金属層の厚さは８〜１５ｎｍであってもよい。
本発明において、タッチ電極５００が第１の金属酸化物層、金属層、および、第２の金属酸化物層、が順次に配置される三層構造を含む場合は、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は相対的に高屈折率を有し、金属層は相対的に低屈折率を有することにより、屈折率が高−低−高であるメッシュタイプの電極パターンの形成が可能となるので、高透過率および低反射率を確保して視認性を大幅に改善できる。例えば、前記第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層の波長５５０ｎｍにおける屈折率が、それぞれ独立して１．７〜２．２であり、前記金属層の波長５５０ｎｍにおける屈折率が０．１〜１．０であり、前記金属層の消滅係数が２．０〜７．０であるものにすることによってそれを達成できるが、これに限定されるものではない。前記消滅係数は、下記の数式（Ｉ）および数式（ＩＩ）に示す式により求められる。
Ｉ＝Ｉ０ｅ（−αＴ） （Ｉ）
（αは吸収係数、Ｔは厚さ、Ｉ０は透過前の光の強度、Ｉは透過後の光の強度、である。）
（αは吸収係数、Ｔは厚さ、Ｉ０は透過前の光の強度、Ｉは透過後の光の強度、である。）
α＝４πｋ／λ０ （ＩＩ）
（αは吸収係数、ｋは消滅係数、λ０は波長、である。）
（αは吸収係数、ｋは消滅係数、λ０は波長、である。）
本発明のタッチ電極５００は、メッシュタイプの電極構造を有することにより、屈曲特性に優れるため復元力に優れるとともに、低い面抵抗を確保することができる。この観点から、前記メッシュの線幅は１〜７μｍであることが好ましいと言える。
本発明において、タッチ電極５００の上部に保護層６００をさらに積層してもよい。保護層６００は、タッチ電極５００を保護するとともに、外部と絶縁する機能を果たすものである。
本発明に係る保護層６００は、従来のタッチ電極の保護層の素材として知られている素材を特に制限することなく用いることができ、例えば、有機膜、無機酸化物膜、有機無機ハイブリッド膜、などを用いることができる。
また、本発明のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、ＯＬＥＤディスプレイに適用可能である。本発明に係るＯＬＥＤ一体型タッチセンサーは、顕著に改善された画面視認性を有するとともに、優れた屈曲特性および電気的特性を有することから、フレキシブルディスプレイに好ましく適用できる。
１００：基板
２００：有機膜層
２１０：有機発光層
２２０：非表示部
３１０：アノード
３２０：カソード
４００：封止層
４５０：平坦化層
５００：自己容量型タッチ電極
６００：保護層
１０：自己容量型タッチ電極
２０：相互容量型タッチ電極
３０：単位感知電極
４０：トレース
５０：電極パッド
２００：有機膜層
２１０：有機発光層
２２０：非表示部
３１０：アノード
３２０：カソード
４００：封止層
４５０：平坦化層
５００：自己容量型タッチ電極
６００：保護層
１０：自己容量型タッチ電極
２０：相互容量型タッチ電極
３０：単位感知電極
４０：トレース
５０：電極パッド
Claims (16)
- ＯＬＥＤ素子と、
該ＯＬＥＤ素子の一方の面に直接貼り付けられ、それぞれがメッシュ構造を有する単位感知電極を含む自己容量型タッチ電極と、を含み、
前記単位感知電極のそれぞれは、少なくとも金属層と金属酸化物層の二層構造を含むＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。 - 前記ＯＬＥＤ素子は、アノード、有機発光層を含む有機膜層、カソード、および、封止層、が順次に配置される構造を含み、前記タッチ電極は封止層の一方の面に形成される請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記封止層の一方の面に平坦化層がさらに積層され、前記タッチ電極は平坦化層の一方の面に形成される請求項２に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記封止層は有機層または有機無機ハイブリッド層である請求項２に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記ＯＬＥＤ素子は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記非表示部に対応する領域のみに形成される請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記ＯＬＥＤ素子は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記表示部に対応する領域のみに形成される請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記ＯＬＥＤ素子は表示部と非表示部とを含み、前記タッチ電極は前記ＯＬＥＤ素子の一方の面の前記表示部に対応する領域および非表示部に対応する領域に形成される請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記金属層は、銀、金、銅、アルミニウム、白金、パラジウム、クロム、チタン、タングステン、ニオブ、タンタル、バナジウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、および、これらの２種以上の合金、からなる群より選択される少なくとも一つを含む請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記金属酸化物層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、インジウムスズ亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、亜鉛スズ酸化物（ＺＴＯ）、インジウムガリウム酸化物（ＩＧＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、および、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、からなる群より選択される少なくとも一つを含む請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記金属酸化物層の厚さが５〜２００ｎｍである請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記金属酸化物層は波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．７〜２．２である請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記金属層の厚さが５〜２５０ｎｍである請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記単位感知電極は、第１の金属酸化物層、金属層、および、第２の金属酸化物層、が順次に配置された少なくとも三層構造を含む請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記メッシュの線幅は１〜７μｍである請求項１に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 前記平坦化層は屈折率整合層を含む請求項３に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサー。
- 請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＯＬＥＤ一体型タッチセンサーを含むＯＬＥＤディスプレイ。
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