JP2013084619A - 表示装置 - Google Patents

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Hiroshi Fujimura
寛 藤村
Masumitsu Ino
益充 猪野
Shin Asano
慎 浅野
Akira Yumoto
昭 湯本
Yuichi Iwase
祐一 岩瀬
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Abstract

【課題】表示装置内に残存する水分の拡散による有機EL素子の劣化を防止でき、これにより長期信頼性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】支持基板2上に有機EL素子ELを配列形成してなる表示領域3と、表示領域3の周囲における支持基板2上に有機EL素子ELの駆動回路を設けてなる周辺領域4とを備えると共に、駆動回路が形成された支持基板2上の全域を覆う有機絶縁膜12が設けられた表示装置1において、有機絶縁膜12は、表示領域3を囲む位置において有機絶縁膜12部分を除去した分離溝aにより、内周部12aと外周部12bとに分離されている。
【選択図】図2

Description

本発明は表示装置に関し、特には封止構造を有する有機EL素子表示装置への適用に適する表示装置に関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence:以下ELと記す)を利用した有機EL素子は、陽極と陰極との間に有機正孔輸送層や有機発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。ところが、有機EL素子を用いた表示装置(すなわち有機EL表示装置)は、吸湿によって有機EL素子の有機層の劣化が生じ、各有機EL素子における発光輝度が低下したり、発光が不安定になる等、経時的な安定性が低くかつ寿命が短いと言った課題がある。
そこで、このような表示装置(有機EL表示装置)においては、例えば図6に示すように、基板101における有機EL素子やその他の回路が形成された素子形成面101a側に、封止のためのカバー材102を配置し、基板101とカバー材102との周縁部をシール材103で封止している。また、さらに水蒸気などの浸入を防ぐ保護膜としてシール材103の外側を硬質な炭素膜で覆う構成が提案されている。これにより、基板101上に形成された有機EL素子を外部から完全に遮断することができ、有機EL素子の酸化による劣化を促す水分や酸素等の物質が、外部から浸入することを防ぐことができるとしている(下記特許文献1参照)。
またこの他にも、図7に示すように、基板101における有機EL素子やその他の回路が形成された素子形成面101a側に、接着剤105を介して封止のためのカバー材102を貼り合わせた完全固体型の表示装置もある。
特開2002−93576(図1および段落39〜45)
しかしながら、上述した構成の表示装置においては、表示装置内部に残存する水分、例えば、表示装置の製造工程中に発生してそのまま表示装置内に残存している異物(ダスト)に吸着している水分の拡散を防ぐことはできず、このような水分拡散によるEL層の劣化を防止することは困難であった。
特に、有機EL素子を用いた表示装置においては、薄膜トランジスタを用いて構成された駆動回路を覆う状態で層間絶縁膜が設けられており、この層間絶縁膜上に有機EL素子が配列形成された構成となっている。この場合、駆動回路の形成によって生じる段差を軽減して平坦化された面上に有機EL素子を形成するために、例えば有機感光性絶縁膜などを用いた平坦化膜として層間絶縁膜を形成する。ところが、有機材料からなる層間絶縁膜は水を通し易いため、上述したようにして異物に付着したまま表示装置内に取り残された水分が有機材料からなる層間絶縁膜を通して拡散し易かった。
そこで本発明は、表示装置内に残存する水分の拡散による有機EL素子の劣化を防止でき、これにより長期信頼性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
本発明の表示装置は、基板上に有機EL素子を配列形成してなる表示領域と、表示領域の周囲における基板上に有機EL素子の駆動回路を形成してなる周辺領域とを備え、駆動回路が形成された基板上の全域を覆う有機絶縁膜が設けられ、有機絶縁膜が、表示領域と周辺領域との間の領域において表示領域の全周を取り囲むようにして有機絶縁膜部分を除去した分離溝により、表示領域側の内周部と、周辺領域側において内周部の全周を取り囲む外周部とに分離されているものである。外周部の最外周部分は、有機絶縁膜を除去した領域である封止領域により取り囲まれており、有機EL素子上と、有機絶縁膜上と、分離溝の内壁を含む有機絶縁膜の側壁と、封止領域とが、無機絶縁膜により覆われている。無機絶縁膜と対向基板との間は、封止領域を含む全領域で、低透水性を有する封止樹脂により封止されていることにより、封止樹脂が無機絶縁膜を介して分離溝に埋め込まれていると共に、有機絶縁膜の側壁が、封止領域において無機絶縁膜を介して封止樹脂に覆われている。対向基板の配置領域内では、基板の端部まで有機絶縁膜が除去されており、封止領域が延伸している。
このような構成の表示装置では、表示領域と周辺領域との間の領域において表示領域の全周を取り囲むようにして形成された分離溝によって、回路形成層が形成された基板上の全域を覆う有機絶縁膜が、表示領域側の内周部と、周辺領域側において内周部の全周を取り囲む外周部とに分断された状態となっている。このため、有機絶縁膜の外周部に対応する部分に存在する水分が、有機絶縁膜内を通過して表示領域が配置された内周部に浸入することはなく、表示領域における水分による有機EL素子の劣化が防止される。また、表示領域と周辺領域との間の領域に分離溝が設けられていることにより、駆動回路が形成された周辺領域に存在する水分が有機絶縁膜を介して表示領域に浸入することが防止されるため、より効果的に上述した有機EL素子の劣化が防止される。
以上説明したように本発明の表示装置によれば、表示装置内に存在する水分が有機絶縁膜を介して表示領域内に浸入することによる有機EL素子の劣化を防止できるため、表示装置の長期信頼性を図ることが可能になる。
第1実施形態の表示装置の構成を示す図である。 第1実施形態の表示装置の構成を示す要部拡大断面図である。 第2実施形態の表示装置の構成を示す要部拡大断面図である。 第3実施形態の表示装置の構成を示す図である。 第4実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。 従来の表示装置の構成を示す概略断面図である。 従来の表示装置の他の構成を示す概略断面図である。
以下、本発明の表示装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1(1)は第1実施形態の表示装置の構成を示す平面図であり、図1(2)は図1(1)におけるA−A'部の概略断面図である。尚、図1(1)においては、説明のために構成要素の一部を切り欠いた図面となっている。
先ず、図1(1)の平面図に示すように、表示装置1は、有機EL素子ELを発光素子として用いたいわゆる有機EL表示装置であり、ガラス基板や他の透明材料等を用いて構成された基板(ここでは支持基板とする)2の上方に、有機EL素子ELが配列形成された表示領域3と、その周辺に設けられた周辺領域4と、後にICチップや回路基板が実装される実装領域5を備えている。
このうち、表示領域3は、支持基板2の上方に配列された各画素に、有機EL素子ELを設けてなる。また、この表示パネル1がアクティブマトリックス型の表示装置を構成するものであれば、各画素には有機EL素子と共にこの有機EL素子を駆動するための画素回路(図示省略)が設けられる。各駆動回路には、薄膜トランジスタがスイッチング素子として設けられている。
そして、この表示領域3を囲む周辺領域4には、有機EL素子ELに走査信号やデータ信号を送る駆動回路(図示省略)が配置されている。これらの駆動回路も、薄膜トランジスタを用いて構成されている。尚、各周辺領域4に設けられた駆動回路は、相互に接続された状態で設けられていることとする。
また、実装領域5には、例えば周辺領域4に配置された駆動回路に外部信号を入力するための端子6が配列形成されている。
以上のような表示領域3、周辺領域4、および実装領域5が設けられた表示装置1の層構成は、図1(1)および図1(2)に示すようである。すなわち、支持基板2上には、表示領域3の画素回路や周辺領域4の駆動回路が形成された回路形成層11(断面図のみに図示)が設けられている。そして、この回路形成層11を覆う状態で、支持基板2上の全面に有機絶縁膜12が平坦化絶縁膜として設けられている。
さらに、この有機絶縁膜12によって平坦化された面上に、有機EL素子ELが配列形成されたEL層13(断面図のみに図示)が設けられている。また、表示領域3および周辺領域4における支持基板2上には、有機EL素子EL(EL層13)を覆う状態で無機絶縁膜14(断面図のみに図示)が設けられている。尚、無機絶縁膜14は、実装領域5には設けられておらず、実装領域5には有機絶縁膜12が露出した状態となっている。
そして、無機絶縁膜14で覆われた表示領域3および周辺領域4における支持基板2上には、接着剤層15(断面図のみに図示)を介して対向基板17が貼り合わせられており、これらの支持基板2と対向基板17とで挟まれた部分に、表示領域3に形成された有機EL素子ELが封止された状態となっている。尚、この接着材層15は、透水性が極めて低い材料が用いられ封止樹脂として機能する。
尚、図1(1)の平面図においては、層構造の説明のため、有機絶縁膜12と対向基板17の一部を切り欠いた図を示している。
以上のような層構造を有する第1実施形態の表示装置1においては、有機絶縁膜12に分離溝aが設けられており、この分離溝aによって、有機絶縁膜12が内周部12aと外周部12bとに分離されているところに特徴がある。
この分離溝aは、有機絶縁膜12を完全に除去した溝形状の部分であり、表示領域3を囲む位置に、好ましくは表示領域3の全周を囲む状態で設けられていることとする。また、この分離溝aは、好ましくは、図示したように表示領域3と周辺領域4との間に設けられていることとする。
図2(B)には、図1(2)の概略断面図におけるB部の拡大断面図を示し、図2(B')には図1(2)の概略断面図における(B')部の拡大断面図を示す。尚、B部および(B')部は、図1(2)の図面上奥行き方向に重なる位置であることとする。以下に、先の図1を参照しつつ、図2(B)および図2(B')の拡大断面図に基づいて、分離溝aおよびその周辺の詳細な層構造を説明する。
図2(B)に示すように、支持基板2上の表示領域3および周辺領域4には、画素回路や駆動回路を構成する薄膜トランジスタTrが設けられており、これら薄膜トランジスタTrを覆う状態で無機絶縁膜21が設けられている。そして、この無機絶縁膜21に設けた接続孔21aを介して、薄膜トランジスタTrのソース/ドレインを構成する半導体層23に接続させた配線25が、無機絶縁膜21上に設けられている。これらの薄膜トランジスタTrおよび配線25によって、表示領域3の画素回路および周辺領域4の駆動回路が構成されている。ここまでが、図1(2)を用いて説明した回路形成層11となる。
そして、これらの配線25を覆う状態で、無機絶縁膜21上に第1有機絶縁膜27が設けられている。この第1有機絶縁膜27は、感光性組成物からなり平坦化絶縁膜として塗布形成されている。そして、第1有機絶縁膜27には、リソグラフィー処理によって、表示領域3と周辺領域4との間に表示領域3を囲む分離溝a1が設けられている。
このような第1有機絶縁膜27上の表示領域3には、有機EL素子ELが配列形成されている。この有機EL素子ELは、第1有機絶縁膜27に設けた接続孔27aを介して配線25に接続された下部電極31を備えている。この下部電極31は、陽極(または陰極)として用いられるもので、画素電極としてパターニングされており、その周囲が第2有機絶縁膜33で覆われて中央部のみが広く露出した状態となっている。この第2有機絶縁膜33は、例えば感光性組成物からなる。そして、リソグラフィー処理により、下部電極31上を広く開口する開口分部が形成され、また第1有機絶縁膜27の分離溝a1に重なる分離溝a2が形成された構成となっている。
このため、本第1実施形態においては、第1有機絶縁膜27と第2有機絶縁膜33とで、図1を用いて説明した有機絶縁膜12が構成されることになる。また、第1有機絶縁膜27に設けられた分離溝a1と、第2有機絶縁膜33に設けられた分離溝a2とで、図1を用いて説明した分離溝aが構成されることになる。
そして、第2有機絶縁膜33から露出している各下部電極31上には、それぞれパターニングされた状態で、少なくとも発光層を備えた有機層35が積層されている。この有機層35に設けられる発光層は、当該発光層に注入された正孔と電子との再結合によって発光を生じる有機材料からなることとする。またさらに、このようにパターニングされた各有機層35と第2有機絶縁膜33の上方には、下部電極31との間に絶縁性が保たれた状態で上部電極37が配置形成されている。この上部電極37は、陰極(または陽極)として用いられるもので、各有機EL素子ELに共通の電極として形成されており、表示領域3を覆っている。
ここでは、以上のような構成の有機EL素子ELが配列形成されている層が、図1(2)を用いて説明したEL層13となっている。
そして、以上の有機絶縁膜12および有機EL素子ELを覆う状態で、上述した無機絶縁膜14、接着剤層15が設けられ、これらを介して対向基板17が設けられた構成となっている。
また、図2(B')に示すように、上述した構成の有機EL素子ELの上部電極37は、その端部が周辺領域4に上部電極配線37aとして延設され、所定の位置において周辺領域4の駆動回路に接続されている。このため、上部電極配線37aは、表示領域3を囲んで配置される分離溝aを横断して周辺領域4に延設されることになる。このため、分離溝aの側壁においては、表示領域3の配線25および周辺領域の配線25と、上部電極配線37aとの絶縁状態が保たれるように、有機絶縁膜12(第1有機絶縁膜27)の内壁厚さを確保することが重要である。
さらに、上部電極配線37aが分離溝a内を横切る部分においては、表示領域3の配線25と周辺領域4の配線25とを、無機絶縁膜21の下層に設けられた接続用配線を介して接続させる。ここでは、例えば薄膜トランジスタTrを構成する半導体層23と同一層で構成された半導体層部分を接続用配線23aとし、この接続用配線23aによって表示領域3の配線25と周辺領域4の配線25との接続を図ることとする。これにより、上部電極配線37aに対してショートさせることなく、表示領域3の配線25と周辺領域4の配線25とを接続させる。
以上のような構成の表示装置1によれば、図1、図2を用いて説明したように、表示領域3を囲む状態で有機絶縁膜12に設けられた分離溝aによって、支持基板2上の全域を覆う有機絶縁膜12が内周部12aと外周部12bとに分断された状態となっている。このため、有機絶縁膜12の外周部12bに対応する部分に存在する水分が、有機絶縁膜12内を通過して内周部12aに浸入することはない。したがって、この内周部12aで覆われた位置に配置された表示領域3においての、水分による有機EL素子ELの劣化が防止される。
特に、分離溝aは、表示領域3を囲む状態で、表示領域3と周辺領域4との間に設けられているため、駆動回路が配置された周辺領域4に存在する水分が有機絶縁膜12を介して表示領域2に浸入することが防止されることになる。したがって、周辺領域4における駆動回路の作製工程において発生した異物(ダスト)にすい分が吸着していた場合であっても、この水分の表示領域2への浸入が防止され、より効果的に、上述した有機EL素子の劣化を防止することが可能になる。尚、表示領域3に対してできるだけ近い位置において表示領域3を囲む様に、上述した分離溝aを設けることが好ましい。これにより、有機絶縁膜12の内周部12aの体積が縮小され、この部分を介しての有機EL素子ELへの水分到達量が削減されるのである。
以上説明したように、水分による有機EL素子ELの劣化が防止されるため、表示装置1の長期信頼性を図ることが可能になる。
<第2実施形態>
図3は、第2実施形態の表示装置における特徴部分を示す要部拡大断面図である。このうち、図3(B)は、先の図1(2)の概略断面図におけるB部に相当する拡大断面図を示し、図3(B')には図1(2)の概略断面図における(B')部に相当する拡大断面図を示す。これらの図に示す第2実施形態の表示装置1aが、第1実施形態の表示装置と異なるところは、分離溝aの底部に、分離溝aによる段差を軽減するための無機材料パターン41を配置した点にあり、他の構成は同様であることとする。
ここで、無機材料パターン41は、分離溝aの底部の開口幅Wよりも十分に広い幅W1を有している。そして、この無機材料パターン41上のみに、分離溝aの底部が確実に位置するように構成することで、分離溝aの段差が均一に低減された構成となっている。このような無機材料パターン41は、例えば、表示領域3および周辺領域4の配線25と同一層をパターニングしてなるものであって良い。この場合、無機材料パターン41は、配線25に対して十分な絶縁性を保ってパターニングされていることとする。
そして、特に図3(B')に示すように、有機EL素子ELの上部電極37から引き出された上部電極配線37aが分離溝aを横切る部分においては、配線25と同一材料からなる無機材料パターン41に接続させて上部電極配線37aが配線される。
尚、無機材料パターン41は、絶縁性材料からなるものであっても良い。このような場合であっても、無機材料パターン41は、分離溝aの底部の開口幅Wよりも十分に広い幅W1を有し、この無機材料パターン41上のみに分離溝aの底部が確実に位置するように構成することは同様である。
このような構成の表示装置1aであっても、表示領域3と周辺領域4との間に、有機絶縁膜12を内周部12aと外周部12bとに分断する分離溝aを設けているため、第1実施形態と同様に表示領域3における水分による有機EL素子ELの劣化が防止される。
しかも、本第2実施形態の表示装置1aにおいては、分離溝aの底部に無機材料パターン41を設けて、分離溝aによる段差を軽減した構成となっている。このため、有機絶縁膜12上に設けられた無機絶縁膜14において、分離溝aによる段差形状を覆う部分のストレスが緩和される。したがって、このストレスによるクラックの発生などを防止でき、クラック部分からの水分の浸入を防止することができる。
さらに、分離溝aによる段差を軽減したことにより、この分離溝aを横断して周辺領域4に延設される上部電極配線37aの膜厚を確保し易くなる。これにより、分離溝aの側壁部分においての、上部電極配線37aの抵抗値の上昇や断線を防止することができる。
尚、分離溝aの段差を軽減するための無機材料パターン41が、表示領域3および周辺領域4の配線25と同一層をパターニングしてなるものとした場合、工程数を増加させることなく、無機材料パターン41を設けることが可能である。
<第3実施形態>
図4(1)は第3実施形態の表示装置の構成を示す平面図であり、図4(2)は図4(1)におけるA−A'部の概略断面図である。これらの図に示す第3実施形態の表示装置1bが、先に説明した第1実施形態および第2実施形態の表示装置と異なるところは、支持基板2上に対向基板17が配置されている部分の最外周部分において、有機絶縁膜12を除去した封止領域45を設けた点にあり、他の構成は同様であることとする。
すなわち、第3実施形態の表示装置1bにおいては、表示領域3と周辺領域4との間に、表示領域3を囲む状態で有機絶縁膜12を除去した分離溝aが設けられている。そして、この分離溝aの外周に、周辺領域4をも囲む状態で有機絶縁膜12を除去した封止領域45が設けられているのである。この封止領域45は、上述したように支持基板2上に対向基板17が配置されている部分の最外周であることとする。そして、分離溝aで分離された有機絶縁膜12の外周部12bは、有機絶縁膜12上に設けられた無機絶縁膜14(断面図のみに図示)によって両側側壁および上面が完全に覆われ、さらに接着剤層15(断面図のみに図示)によって封止された状態となっている。つまり、支持基板2と対向基板17とに狭持された部分においては、有機絶縁膜12が外部に露出されない構成となっているのである。
このような構成の表示装置1bによれば、表示領域3と周辺領域4との間に、有機絶縁膜12を内周部12aと外周部12bとに分断する分離溝aを設けているため、第1実施形態と同様に表示領域3における水分による有機EL素子ELの劣化が防止される。
しかも、本第3実施形態の表示装置1bにおいては、支持基板2と対向基板17との周縁部において、有機絶縁膜12を除去した封止領域45を設けたことにより、表示装置1bの外部からの水分の浸入を防止できる。これにより、さらに確実に表示領域3においての水分による有機EL素子ELの劣化が防止されると共に、周辺領域4においても水分による金属材料の腐食などを防止できる。
<第4実施形態>
図5は、第4実施形態の表示装置の構成を示す概略断面図である。この図に示す第4実施形態の表示装置1cが、先に説明した第3実施形態の表示装置と異なるところは、支持基板2と対向基板17との間が中空部分となっている点にあり、他の構成は同様であることとする。
すなわち、第4実施形態の表示装置1cにおいては、表示領域3と周辺領域4との間の分離溝aの外周で、周辺領域4をも囲む状態で有機絶縁膜12を除去した周縁部において、支持基板2と対向基板17との間に接着性の封止剤47を狭持させる。そして、この封止剤47によって、支持基板2に対して対向基板17を貼り合わせると共に、支持基板2と対向基板17との間の中空部分を封止した構成となっている。
このような構成の第4実施形態の表示装置1cであっても、表示領域3と周辺領域4との間に、有機絶縁膜12を内周部12aと外周部12bとに分断する分離溝aを設けているため、第1実施形態と同様に表示領域3における水分による有機EL素子ELの劣化を防止し、信頼性の向上を図ることが可能になる。
1,1a,1b,1c…表示装置、2…支持基板、3…表示領域と、駆動回路、4…周辺領域、12…有機絶縁膜、12a…内周部、12b…外周部、21…無機絶縁膜、23a…接続配線、25…配線、37…上部電極、37a…上部電極配線、41…無機材料パターン、a…分離溝、EL…有機EL素子

Claims (8)

  1. 基板上に有機EL素子を配列形成してなる表示領域と、
    前記表示領域の周囲における前記基板上に前記有機EL素子の駆動回路を形成してなる周辺領域と
    を備え、
    前記駆動回路が形成された基板上の全域を覆う有機絶縁膜が設けられ、
    前記有機絶縁膜は、
    前記表示領域と前記周辺領域との間の領域において前記表示領域の全周を取り囲むようにして前記有機絶縁膜部分を除去した分離溝により、前記表示領域側の内周部と、前記周辺領域側において前記内周部の全周を取り囲む外周部とに分離されており、
    前記外周部の最外周部分は、前記有機絶縁膜を除去した領域である封止領域により取り囲まれており、
    前記有機EL素子上と、前記有機絶縁膜上と、前記分離溝の内壁を含む前記有機絶縁膜の側壁と、前記封止領域とが、無機絶縁膜により覆われており、
    前記無機絶縁膜と対向基板との間が、前記封止領域を含む全領域で、低透水性を有する封止樹脂により封止されていることにより、前記封止樹脂が前記無機絶縁膜を介して前記分離溝に埋め込まれていると共に、前記有機絶縁膜の側壁が、前記封止領域において前記無機絶縁膜を介して前記封止樹脂に覆われており、
    前記対向基板の配置領域内では、前記基板の端部まで前記有機絶縁膜が除去されており、前記封止領域が延伸している
    表示装置。
  2. 前記封止樹脂を接着剤層として前記基板に前記対向基板が貼り合わせられており、前記基板と前記対向基板とで挟まれた部分に前記有機EL素子が封止されている
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記有機絶縁膜は、前記駆動回路を埋め込むと共に前記有機EL素子の下地となる平坦化絶縁膜として構成され、
    前記分離溝の底部には、前記分離溝による段差を軽減するための無機材料パターンが配置されている
    請求項1または請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記無機材料パターンは絶縁性であり、
    前記有機EL素子の上部電極が、前記有機絶縁膜の上部および前記無機材料パターンの上部で配線されて前記周辺領域に引き出されている
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記無機材料パターンは、前記駆動回路を構成する配線と同一層をパターニングしてなり、
    前記有機EL素子の上部電極が、前記無機材料パターンを介して前記周辺領域に引き出されている
    請求項3に記載の表示装置。
  6. 前記有機絶縁膜が、複数層の絶縁膜の積層構造からなり、
    前記複数層の絶縁膜においてそれぞれ、前記分離溝が互いに同じ位置に形成されている
    請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記駆動回路に対して外部信号を入力するための端子を有する実装領域を備え、
    前記外周部の最外周部分と前記実装領域との間に、前記封止領域が介在している
    請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 前記実装領域上には、前記対向基板が貼り合わされていないと共に前記無機絶縁膜が設けられておらず、前記実装領域では前記有機絶縁膜が外部に露出している
    請求項7に記載の表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9929378B2 (en) 2016-01-04 2018-03-27 Japan Display Inc. Organic el display device
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JP2020017377A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 株式会社東海理化電機製作所 有機el素子

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