JP2002050477A - El表示装置 - Google Patents

El表示装置

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JP2002050477A
JP2002050477A JP2000233500A JP2000233500A JP2002050477A JP 2002050477 A JP2002050477 A JP 2002050477A JP 2000233500 A JP2000233500 A JP 2000233500A JP 2000233500 A JP2000233500 A JP 2000233500A JP 2002050477 A JP2002050477 A JP 2002050477A
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light emitting
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Masaaki Ozaki
正明 尾崎
Nobue Ito
信衛 伊藤
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EL材料よりなる発光層を一対の電極で挟ん
でなり、カラーフィルタを配置することで多色表示可能
なEL表示装置において、高い耐久性と高い輝度を実現
可能とする。 【解決手段】 透明基板1の一面側に、ITO等よりな
る下部電極2、EL材料よりなる発光層、Al等よりな
る上部電極6が順次積層され、上下の電極2、6が重な
り合う部分が発光画素7を形成しているEL表示装置に
おいて、発光層4からの光の取り出し側にてカラーフィ
ルタ8が部分的に配置されており、カラーフィルタ8が
配置されている発光画素7aの面積が、カラーフィルタ
8が配置されていない発光画素7bの面積よりも大きく
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、EL(エレクトロ
ルミネセンス)材料よりなる発光層を一対の電極で挟ん
でなり、カラーフィルタを配置することで多色表示可能
なEL表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のEL表示装置としては、特開昭
63−274090号公報に記載のものが提案されてい
る。このものは、基板の一面側に、第1の電極、発光
層、第2の電極を順次積層し、第1の電極と第2の電極
とが重なり合う部分が発光画素を形成し、発光層からの
光の取り出し側にカラーフィルタを設けてなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載のEL表示装置は、表示領域における発光画素
の全てにカラーフィルタを配置して多色表示を行うよう
にしているが、カラーフィルタを透過する光の輝度が低
いため、表示輝度が不十分であるのが現状である。
【0004】輝度を向上させるには、発光層を挟む第1
及び第2の電極に印加する電圧(駆動電圧)を高くする
ことが考えられるが、その場合、輝度は改善されるもの
の発光層の寿命が低下してしまう可能性がある。このよ
うな寿命の低下即ち耐久性の低下の問題は、無機EL材
料の場合及び有機EL材料の場合にも共通である。
【0005】そこで、本発明は上記問題に鑑み、EL材
料よりなる発光層を一対の電極で挟んでなり、カラーフ
ィルタを配置することで多色表示可能としたEL表示装
置において、高い耐久性と高い輝度を実現可能とするこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、基板(1、21)の一面側
に、第1の電極(2、22)、EL材料よりなる発光層
(4、24)、第2の電極(6、26)が順次積層さ
れ、第1の電極と前記第2の電極とが重なり合う部分が
発光画素(7、27)を形成し、発光層からの光の取り
出し側にカラーフィルタ(8、28)が設けられている
EL表示装置において、カラーフィルタは全ての発光画
素のうち部分的に配置されており、カラーフィルタが配
置されている発光画素(7a、27a)の面積が、カラ
ーフィルタが配置されていない発光画素(7b、27
b)の面積よりも大きいことを特徴としている。
【0007】本発明によれば、全ての発光画素ではなく
部分的にカラーフィルタを配置することで、カラーフィ
ルタの配置されていない発光画素(以下、本欄にて非C
F画素という)では、発光層自身の原色を表示し、カラ
ーフィルタの配置されている発光画素(以下、本欄にて
CF画素という)では、発光層自身の原色とカラーフィ
ルタの色との混色を表示することができるため、多色表
示が可能となる。
【0008】そして、CF画素では、非CF画素に比べ
て面積が大きくなっているため、特に駆動電圧を高くし
なくても、カラーフィルタによる透過光の輝度を低下補
うことができる。従って、本発明によれば、多色表示可
能なEL表示装置において、高い耐久性と高い輝度を実
現可能とすることができる。
【0009】また、請求項2の発明では、カラーフィル
タ(8)は発光層(4)からの光の透過率が異なる複数
のものよりなり、透過率の低いカラーフィルタ(8b)
が配置されている発光画素の面積は、透過率の高いカラ
ーフィルタ(8a)が配置されている発光画素の面積よ
りも大きいことを特徴としている。本発明によれば、C
F画素における透過率の高低があっても適切に高い輝度
を実現することが可能となる。
【0010】また、請求項3の発明では、カラーフィル
タ(8、28)が配置されていない発光画素(7b、2
7b)よりなる表示領域の方が、カラーフィルタが配置
されている発光画素(7a、27a)よりなる表示領域
よりも面積が大きいことを特徴としている。
【0011】本発明によれば、発光層自身の原色を表示
し、比較的輝度の高い非CF画素をメインの情報を表示
する画素として用い、比較的輝度の低いCF画素をサブ
の情報を表示する画素として用いることができる。
【0012】また、請求項4の発明では、カラーフィル
タ(8、28)が配置されている発光画素(7a、27
a)は、カラーフィルタが配置されていない発光画素
(7b、27b)に比べて、第1及び第2の電極(2、
6、22、26)のうち発光層(4、24)からの光の
反射率が高い方の電極(6、26)の幅が大きくなって
いることを特徴としている。
【0013】通常、EL表示装置においては、第1及び
第2の電極のうち、発光層からの光の取り出し側とは反
対側の電極が、発光層からの光の反射率が高い。そのた
め、当該反射率が高い方の電極の幅を大きくすることに
より、CF画素の面積を大きくすれば、発光層からの光
の反射を大きくでき、発光輝度を高くするためには好ま
しい。
【0014】また、請求項5の発明のように、第1及び
第2の電極(2、6、22、26)のうち発光層(4、
24)からの光の取り出し側とは反対側の電極(6、2
6)を、400nm〜600nmの波長の光を反射率5
0%以上で反射する材質により構成することにより、発
光層からの光の反射を大きくし、発光輝度を適切に高く
することができる。
【0015】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【0016】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
図に示す実施形態について説明する。図1にて、(a)
は本発明の第1実施形態に係る無機EL材料を用いたE
L表示装置の概略平面図であり、(b)は(a)中のA
−A線に沿った概略断面図である。なお、図1(a)は
EL表示装置における光取り出し側から見たもので、図
1(b)に示されている第1絶縁層3、発光層4、第2
絶縁層5は省略してある。また、図1(a)中、電極部
分に施された各種ハッチングは識別のためのもので断面
を示すものではない。
【0017】図1(b)に示す様に、ガラス等よりなる
透明基板1の一面上に、ITO(酸化インジウム・錫)
またはZnO(酸化亜鉛)等の透明導電膜よりなる下部
電極(第1の電極)2がストライプ状に形成されてい
る。この下部電極2の上には、酸化窒化珪素、酸化タン
タル等の絶縁材料よりなる第1絶縁層3が成膜されてい
る。
【0018】第1絶縁層3の上には、無機EL材料より
なる発光層4が形成されている。発光層4は、本例で
は、母体材料が硫化亜鉛(ZnS)で添加剤としてMn
(マンガン)を約1%含有してなりオレンジ色の発光色
のものを採用している。この硫化亜鉛を母材とした無機
EL材料は、耐久性に優れ、市場でも実績のあるもので
ある。
【0019】発光層4の上には、上記第1絶縁層3と同
様の材料を用いて成膜された第2絶縁層5が形成されて
いる。この第2絶縁層5の上には、Al(アルミニウ
ム)等の導電金属材料よりなる上部電極(第2の電極)
6がストライプ状に形成されている。
【0020】この上部電極6と上記下部電極2は、図1
(a)に示す様に、互いに直交するように平面形状がス
トライプ状に形成されており、これら両電極2、6が互
いに重なり合う部分が発光画素7を形成している。これ
ら格子状に形成された発光画素7の位置する領域がEL
表示装置における表示領域を構成している。また、EL
表示装置における周辺部に位置する両電極2、6の端部
は、図示しない回路と接続される端子部2a、6aとし
て構成されている。
【0021】かかる構成のEL表示装置においては、上
記回路によって上部及び下部電極2、6から発光層4に
電圧を印加し、発光層4を発光させ、その発光は透明基
板1の他面側から取り出されるようになっている。
【0022】この透明基板1の他面側(発光層からの光
の取り出し側)には、発光層4の発光色の色を変換する
ためのカラーフィルタ8が設けられている。本例では、
カラーフィルタ8は、緑色のカラーフィルタ8aと赤色
のカラーフィルタ8bとが、図1(a)に示す様に、全
ての発光画素7(即ち表示領域全域)のうちの部分的に
配置されている。
【0023】そして、本実施形態では、カラーフィルタ
8が配置されている発光画素(以下、CF画素という)
7aの面積を、カラーフィルタ8が配置されていない発
光画素(以下、非CF画素という)7bの面積よりも大
きいものとしている。また、図示例では、非CF画素7
bよりなる表示領域の方が、CF画素7aよりなる表示
領域よりも面積が大きい。
【0024】具体的に、本例では、上部電極6をAl、
下部電極2をITOとしており、図1(a)に示す様
に、CF画素7aにおける上部電極6の幅を非CF画素
7bにおける上部電極6の幅よりも大きくすることで、
発光画素の面積を大きくしている。上部電極6の幅を大
きくした理由は、上部電極6の材料はAlであり、下部
電極2のITOよりも反射率が高いため、上部電極6の
幅を大きくした方が発光輝度を高くできるためである。
【0025】但し、上部電極6も透明導電膜よりなり、
上下の電極2、6がどちらも透明電極である透明EL表
示装置の場合は、配線抵抗の関係より、走査電極側の電
極の幅を大きくすることが好ましい。これは、走査電極
の方が信号電極よりも、電圧が高く低い配線抵抗とする
ことが好ましいためである。
【0026】ところで、このようなEL表示装置によれ
ば、部分的にカラーフィルタ8を配置することで、非C
F画素7bでは、発光層4自身の原色(本例ではオレン
ジ色)を表示し、CF画素7aでは、発光層4自身の原
色とカラーフィルタ8の色との混色(本例では緑と赤)
を表示することができるため、結果的に多色表示が可能
となる。
【0027】そして、CF画素7aでは、非CF画素7
bに比べて面積が大きくなっているため、特に、駆動電
圧を高くしなくても、カラーフィルタ8による透過光の
輝度を低下補うことができる。従って、本実施形態によ
れば、多色表示可能なEL表示装置において、高い耐久
性と高い輝度を実現可能とすることができる。
【0028】本例におけるカラーフィルタ8の分光特性
とEL発光スペクトルOR(オレンジ色)を図2に示
す。図2中のGが緑色のカラーフィルタ8aの分光特性
であり、Rが赤色のカラーフィルタ8bの分光特性であ
る。
【0029】図2から明らかなように、緑色の表示につ
いては、発光スペクトルの525nm〜625nmのス
ペクトルがカラーフィルタ8aを透して表示され、赤色
の表示については、発光スペクトルの580nm〜70
0nmのスペクトルがカラーフィルタ8bを透して表示
される。ただし、オレンジ色のEL発光スペクトルOR
は、青色の最大視感度を示す450nmの光を発しない
ため、青色の表示が必要な場合は、発光層4の材料を変
更する必要がある。
【0030】また、本実施形態では、カラーフィルタ8
は、発光層4からの光の透過率が異なる複数のもの(本
例では緑色のカラーフィルタ8aと赤色のカラーフィル
タ8b)よりなるが、このような場合、透過率の低いカ
ラーフィルタが配置されている発光画素の面積は、透過
率の高いカラーフィルタが配置されている発光画素の面
積よりも大きいことが好ましい。
【0031】本例の場合、緑色表示領域(カラーフィル
タ8aの領域)の発光画素7aの面積と赤色表示領域
(カラーフィルタ8bの領域)の発光画素7aの面積と
を比べた場合、明るさの最大視感度を示す550nmの
透過率は、赤色よりも緑色の方が高いため、赤色表示領
域の発光画素7aの面積の方を大きくすることが好まし
い。
【0032】具体的には、オレンジ色表示領域(非CF
画素7bの領域)の画素面積を1とした場合、緑色表示
領域の画素面積を1.2倍、赤色表示領域の画素面積を
1.4倍とすることができる。それにより、CF画素7
aにおける透過率の高低があっても適切に高い輝度を実
現することが可能となる。
【0033】また、本例では、上述したように、CF画
素7aの面積を非CF画素7bの面積よりも大きくする
ことを、上下電極2、6のうち発光層4からの光の反射
率が高い方の上部電極6の幅を大きくすることで実現し
ている。そのため、CF画素7aにおいて発光層4から
の光の反射を大きくでき、発光輝度を高くするためには
好ましい。
【0034】なお、本実施形態では、上下電極2、6の
うち発光層4からの光の取り出し側とは反対側の上部電
極6を、400nm〜600nmの波長の光を反射率5
0%以上で反射する材質(例えばAl)により構成して
いるため、発光層4からの光の反射を大きくし、発光輝
度を好適に高くすることができる。
【0035】このような本例のEL表示装置において
は、図3に示す様に、オレンジ色(OR)、緑色
(G)、赤色(R)の多色表示が行われる。ここで、本
例では、上述したように、非CF画素7bよりなる表示
領域の方を、CF画素7aよりなる表示領域よりも画素
面積を大きくしている。
【0036】それによって、比較的輝度が高く発光層4
自身の原色(本例ではオレンジ色)を表示する非CF画
素7bを、メインの情報を表示する画素として用い、比
較的輝度の低いCF画素7aを、サブの情報を表示する
画素として用いることができる。そのため、メイン情報
の方がサブ情報よりもユーザにとって明るく見えるた
め、好ましい。
【0037】図3では、本例のEL表示装置を横長の自
動車用のメータディスプレイへ適用したものを想定して
いる。オレンジ色表示領域(非CF画素7bの領域)
は、メインのスピード表示やエンジン回転数の表示を行
うメイン表示エリアであり、緑色表示領域はオド(積算
計)・トリップ表示、赤色表示領域はウォーニング表示
等のサブの情報表示を想定して、各色表示領域の面積比
を設定している。なお、装置の使用用途や表示情報によ
り、この面積比を設定することが望ましい。
【0038】また、上記図1に示すEL表示装置では、
CF画素7aにおいて、上部電極6の幅を大きくするこ
とにより画素面積を大きくしているが、図4(第1の変
形例)に示す様に、下部電極2の幅を大きくしたり、図
5(第2の変形例)に示す様に、上部及び下部の両電極
2、6の幅を大きくすることで、画素面積を大きくして
も良い。
【0039】(第2実施形態)上記第1実施形態では、
無機ELにおいて最も耐久性が優れるオレンジ色をメイ
ンの発光色とし、部分的にカラーフィルタ8を使用して
多色化を図ったが、有機ELでも同様のことが可能であ
る。
【0040】図6に本発明の第2実施形態に係る有機E
L材料を用いたEL表示装置の概略断面構成を示す。ガ
ラス等の透明基板21の一面上に、ITO等の透明導電
膜よりなる陽極(第1の電極)22、有機EL材料より
なる発光層24、及びAlやMg−Ag等よりなる陰極
(第2の電極)26が順次積層されている。
【0041】ここで、図7は有機発光層24の詳細な積
層構造を示す概略断面図である。本例では、有機ELで
最も耐久性が優れる緑色の発光色を有する材料を有機発
光層24として用いており、発光層24は、陽極22側
から正孔注入層24a、正孔輸送層24b、有機発光層
24c、電子輸送層24d、電子注入層24eが積層さ
れた構成となっている。
【0042】具体的には、透明基板21にガラス、陽極
22にITO(厚さ約150nm)を使用し、正孔注入
層24aに銅フタロシアニン(厚さ約15nm)、正孔
輸送層24bにテトラトリフェニルアミン(厚さ約40
nm)、有機発光層24cとしてトリス(8−キノリノ
ール)アルミニウム(厚さ約40nm)に蛍光物質であ
るキナクリドン化合物を約1%ドープしたもの、電子輸
送層24dにトリス(8−キノリノール)アルミニウム
(厚さ約20nm)、電子注入層24eにフッ化リチウ
ム(厚さ約0.5nm)、陰極26にAl(厚さ約10
0nm)を、それぞれ使用することができる。
【0043】かかる図7に示す積層構造においては、陽
極22と陰極26との間に電圧を印加することによっ
て、有機発光層24cから緑色の発光が放出され、透明
基板21の他面側へ、光が取り出されるようになってい
る。そして、陽極22と陰極26とが重なった部分であ
る発光画素27にて表示が可能となっている。
【0044】また、図6に示す様に、透明基板21の一
面側には、積層された各層22、24、26を覆うよう
にステンレス等よりなる缶30が設けられている。この
缶30は紫外線硬化型のエポキシ樹脂等よりなる接着剤
31により透明基板21に固定され、内部の各層22、
24、26を封止して外部から保護する。缶30内部に
は吸湿剤32が封入されている。
【0045】ここで、本例では、最も耐久性が優れる緑
色の発光色を有する材料を用いると共に、缶30及び吸
湿剤(例えばBaO等)32による封止構造を採ること
により、車載高温作動条件の85℃で半減寿命1000
時間(ユーザへの初期認識輝度を200cd/m2に設
定)という条件、つまり有機EL表示装置にとっては最
も厳しい環境と考えられる条件をクリアすることができ
る。
【0046】また、透明基板21の他面側(発光層から
の光の取り出し側)には、外部光の反射を防止するため
の円偏光フィルタ33が、表示部のほぼ全域に貼り付け
られている。この円偏光フィルタ33の外面上には、多
色化用のカラーフィルタ28が上記第1実施形態と同様
に部分的に配置されている。
【0047】そして、図示しないが、本第2実施形態に
おいても上記第1実施形態と同様の構成を採用すること
により、CF画素27aの面積を、非CF画素27bの
面積よりも大きいものとしている。そのため、本実施形
態においても、多色表示可能なEL表示装置において、
高い耐久性と高い輝度を実現可能とすることができる。
【0048】本例におけるカラーフィルタ28の分光特
性とEL発光スペクトルG(緑色)を図8に示す。図8
中のRがカラーフィルタ28の分光特性である。本例で
は、発光層24の発光スペクトルGは緑色に発光する
が、赤色最大視感度を示す600nmの成分も有するた
め、多色化用のカラーフィルタ28としては、赤色のフ
ィルタを使用することにより、赤、緑の2色表示が可能
となる。
【0049】また、本実施形態においても、上記第1実
施形態と同様に、次のような各構成を適宜採用しても良
いことは勿論である。即ち、(1)非CF画素27bよ
りなる表示領域の方がCF画素27aよりなる表示領域
よりも面積が大きい構成、(2)カラーフィルタ28が
発光層24からの光の透過率が異なる複数のものよりな
る場合、透過率の低いカラーフィルタが配置されている
発光画素の面積を、透過率の高いカラーフィルタが配置
されている発光画素の面積よりも大きいものとする構
成、(3)光の取り出し側とは反対側の陰極26を、4
00nm〜600nmの波長の光を反射率50%以上で
反射する材質(例えばAl)とする構成、等である。
【0050】(他の実施形態)なお、上記実施形態で
は、EL表示装置における透明基板1、21に直接カラ
ーフィルタ8、28を貼り付けているが、例えば、カバ
ーガラス(図示せず)を透明基板の光の取り出し側に更
に設けて、このカバーガラスにカラーフィルタを貼り付
けるようにしても良い。これによれば、透明基板に加わ
る応力を低減できる等の利点があり、プロセス上、透明
基板にカラーフィルタを貼り付けるのが困難な場合に有
効である。
【0051】以上のべてきたように、本発明は、部分的
にカラーフィルタを配置したEL表示装置において、カ
ラーフィルタを配置した発光画素の面積を、カラーフィ
ルタを配置していない発光画素の面積よりも大きくした
ことを主たる特徴とするものであり、他の部分について
は適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1実施形態に係る無機EL
材料を用いたEL表示装置の概略平面図であり、(b)
は(a)中のA−A線に沿った概略断面図である。
【図2】上記第1実施形態におけるカラーフィルタの分
光特性とEL発光スペクトルの一例を示す図である。
【図3】上記第1実施形態における多色表示の一例を示
す説明図である。
【図4】上記第1実施形態の第1の変形例を示す概略平
面図である。
【図5】上記第1実施形態の第2の変形例を示す概略平
面図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係る有機EL材料を用
いたEL表示装置の概略断面図である。
【図7】図6に示すEL表示装置の発光層の詳細な積層
構成を示す概略断面図である。
【図8】上記第2実施形態におけるカラーフィルタの分
光特性とEL発光スペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
1、21…透明基板、2…下部電極、4、24…発光
層、6…上部電極、7、27…発光画素、7a、27a
…カラーフィルタが配置されている発光画素(CF画
素)、7b、27b…カラーフィルタが配置されていな
い発光画素(非CF画素)、8、28…カラーフィル
タ、8a…緑色のカラーフィルタ、8b…赤色のカラー
フィルタ、22…陽極、26…陰極。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1、21)の一面側に、第1の電
    極(2、22)、EL材料よりなる発光層(4、2
    4)、第2の電極(6、26)が順次積層され、前記第
    1の電極と前記第2の電極とが重なり合う部分が発光画
    素(7、27)を形成しており、前記発光層からの光の
    取り出し側にカラーフィルタ(8、28)が設けられて
    いるEL表示装置において、 前記カラーフィルタは全ての前記発光画素のうち部分的
    に配置されており、 前記カラーフィルタが配置されている前記発光画素(7
    a、27a)の面積が、前記カラーフィルタが配置され
    ていない前記発光画素(7b、27b)の面積よりも大
    きいことを特徴とするEL表示装置。
  2. 【請求項2】 前記カラーフィルタ(8)は前記発光層
    (4)からの光の透過率が異なる複数のものよりなり、 前記透過率の低い前記カラーフィルタ(8b)が配置さ
    れている前記発光画素の面積は、前記透過率の高い前記
    カラーフィルタ(8a)が配置されている前記発光画素
    の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の
    EL表示装置。
  3. 【請求項3】 前記カラーフィルタ(8、28)が配置
    されていない前記発光画素(7b、27b)よりなる表
    示領域の方が、前記カラーフィルタが配置されている前
    記発光画素(7a、27a)よりなる表示領域よりも面
    積が大きい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. 【請求項4】 前記カラーフィルタ(8、28)が配置
    されている前記発光画素(7a、27a)は、前記カラ
    ーフィルタが配置されていない前記発光画素(7b、2
    7b)に比べて、前記第1及び第2の電極(2、6、2
    2、26)のうち前記発光層(4、24)からの光の反
    射率が高い方の電極(6、26)の幅が大きくなってい
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに
    記載のEL表示装置。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の電極(2、6、2
    2、26)のうち前記発光層(4、24)からの光の取
    り出し側とは反対側の電極(6、26)が、400nm
    〜600nmの波長の光を反射率50%以上で反射する
    材質により構成されていることを特徴とする請求項1な
    いし4のいずれか1つに記載のEL表示装置。
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