JP2016170963A - 発光装置 - Google Patents

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Takeshi Nakamura
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Abstract

【課題】抵抗駆動方式の発光装置において、発光装置を薄くする。
【解決手段】発光装置10は、基板100、発光部140、第1端子112、及び第1抵抗層200を備えている。発光部140は基板100に形成されており、第1電極110を有している。第1端子112は基板100に形成されており、第1電極110に電気的に接続している。第1抵抗層200は第1端子112の上に形成されており、第1電極110よりも抵抗が高い材料を用いて形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年は、発光素子として有機EL(Organic Electroluminescence)素子を有する発光装置の開発が進んでいる。有機EL素子は、有機層を、第1電極と、第2電極とで挟んだ構成を有している。有機EL素子を有する発光装置には、例えば照明装置や表示装置がある。
例えば特許文献1には、有機EL素子を有する表示装置において、複数の画素それぞれに対して抵抗体を設けることが記載されている。この抵抗体は画素と同じ基板に設けられており、配線の少なくとも一部として設けられている。
また特許文献2には、有機EL素子を有する表示装置において、電極よりも抵抗の高い材料を用いて端子を形成することが記載されている。
また特許文献3には、有機EL素子を有する表示装置において、画素による輝度のばらつきを抑制するために、配線の抵抗値を画素別に異ならせるために、配線の形状を画素別に異ならせることが記載されている。
特開2001−155856号公報 特開2007−18768号公報 特開2007−72033号公報
有機EL素子を発光装置の光源にすると、発光装置を薄くすることができる。一方、有機EL素子を発光装置の光源にすると、発光装置に電流を制限するための回路を設ける必要がある。発光装置の電流を細かく制御したい場合、発光装置に、マイコンを有する制御回路を設けることになる。一方、発光装置の電流を一定値に制御すればよい場合、マイコンを有する制御回路を設けると、発光装置のコストが高くなってしまう。このようなコスト高を抑制するためには、抵抗を用いて発光装置の電流を制限すればよい(抵抗駆動方式)。しかし、発光装置にディスクリートタイプの抵抗素子を設けると、発光装置が厚くなってしまう。
本発明が解決しようとする課題としては、抵抗駆動方式の発光装置において、発光装置を薄くすることが一例として挙げられる。
請求項1に記載の発明は、基板と、
前記基板に形成され、第1電極を含む発光部と、
前記基板に形成され、前記第1電極に電気的に接続している第1端子と、
前記第1端子の上に形成され、前記第1電極よりも抵抗が高い材料を用いて形成されている第1抵抗層と、
を備える発光装置である。
実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図1から第2電極、封止部、第1抵抗層、及び第2抵抗層を取り除いた図である。 図2から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。 図1のA−A断面図である。 発光装置の等価回路を、電源やスイッチとともに示す図である。 変形例1に係る発光装置の構成を示す断面図である。 図6の変形例を示す断面図である。 変形例2に係る発光装置の構成を示す断面図である。 変形例3に係る発光装置の構成を示す断面図である。 変形例4に係る発光装置の構成を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図1は、実施形態に係る発光装置10の構成を示す平面図である。図1において、説明のため封止部160を点線で示している。図2は図1から第2電極130、封止部160、第1抵抗層200、及び第2抵抗層210を取り除いた図である。図3は、図2から有機層120及び絶縁層150を取り除いた図である。図4は図1のA−A断面図である。
実施形態に係る発光装置10は、基板100、発光部140、第1端子112、及び第1抵抗層200を備えている。発光部140は基板100に形成されており、第1電極110を有している。第1端子112は基板100に形成されており、第1電極110に電気的に接続している。第1抵抗層200は第1端子112の上に形成されており、第1電極110よりも抵抗が高い材料を用いて形成されている。以下、発光装置10について詳細に説明する。
発光装置10がボトムエミッション型である場合、基板100は、例えばガラスや透光性の樹脂などの透光性の材料で形成されている。ただし、発光装置10がトップエミッション型である場合、基板100は透光性を有さない材料で形成されていてもよい。基板100は、例えば矩形などの多角形である。基板100は可撓性を有していてもよい。基板100が可撓性を有している場合、基板100の厚さは、例えば10μm以上1000μm以下である。特に基板100がガラスである場合、基板100の厚さは、例えば200μm以下である。基板100が樹脂である場合、基板100は、例えばPEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルホン)、PET(ポリエチレンテレフタラート)、又はポリイミドを用いて形成されている。また、基板100が樹脂である場合、水分が基板100を透過することを抑制するために、基板100の少なくとも発光部140が形成される面(好ましくは両面)に、SiNやSiONなどの無機バリア膜が形成されている。
基板100には発光部140が形成されている。発光部140は有機EL素子を有している。この有機EL素子は、第1電極110、有機層120、及び第2電極130をこの順に積層させた構成を有している。
第1電極110は、光透過性を有する透明電極である。透明電極を構成する透明導電材料は、金属を含む材料、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IWZO(Indium Tungsten Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)等の金属酸化物である。第1電極110の厚さは、例えば10nm以上500nm以下である。第1電極110は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。なお、第1電極110は、薄い金属層(例えばAg層)、カーボンナノチューブ、又はPEDOT/PSSなどの導電性有機材料であってもよい。
有機層120は、正孔注入層、発光層、及び電子注入層を積層させた構成を有している。正孔注入層と発光層との間には正孔輸送層が形成されていてもよい。また、発光層と電子注入層との間には電子輸送層が形成されていてもよい。有機層120は蒸着法で形成されてもよい。また、有機層のうち少なくとも一つの層、例えば第1電極110と接触する層(例えば正孔注入層)は、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法によって形成されてもよい。有機層120の残りの層は、蒸着法によって形成されていてもよいし、塗布法を用いて形成されていてもよい。
第2電極130は、例えば、Al、Au、Ag、Pt、Mg、Sn、Zn、及びInからなる第1群の中から選択される金属又はこの第1群から選択される金属の合金からなる金属層を含んでいる。この場合、第2電極130は遮光性を有している。第2電極130の厚さは、例えば10nm以上500nm以下である。ただし、第2電極130は、第1電極110の材料として例示した材料を用いて形成されていてもよい。第2電極130は、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
なお、上記した第1電極110及び第2電極130の材料は、発光装置10がボトムエミッション型の場合である。発光装置10がトップエミッション型である場合、第1電極110の材料と第2電極130の材料は逆になる。すなわち第1電極110の材料には上記した第2電極130の材料が用いられ、第2電極130の材料には上記した第1電極110の材料が用いられる。
第1電極110の縁は、絶縁層150によって覆われている。絶縁層150は例えばポリイミドなどの感光性の樹脂材料によって形成されており、第1電極110のうち発光部140の発光領域となる部分を囲んでいる。絶縁層150を設けることにより、第1電極110の縁において第1電極110と第2電極130が短絡することを抑制できる。絶縁層150は、例えば、絶縁層150となる樹脂材料を塗布した後、この樹脂材料を露光及び現像することにより、形成される。
また、発光装置10は、第1端子112及び第2端子132を有している。第1端子112は第1電極110に電気的に接続しており、第2端子132は第2電極130に電気的に接続している。第1端子112及び第2端子132には、導通部材、例えばボンディングワイヤやリード部材が取り付けられる。第1端子112及び第2端子132は、例えば、第1電極110と同一の材料で形成された層を有している。なお、第1端子112と第1電極110の間には引出配線が設けられていてもよい。また、第2端子132と第2電極130の間にも引出配線が設けられていてもよい。第1端子112のうち第1電極110と同一の材料で形成された層は、第1電極110と一体になっている。一方、第2端子132のうち第1電極110と同一の材料で形成された層は、第1電極110から分離している。
本図に示す例において、基板100は多角形、詳細には矩形である。そして第1端子112は、基板100の一辺に沿って延在しており、第2端子132は、基板100の他の一辺(例えば第1端子112に対向する辺)に沿って延在している。第1端子112及び第2端子132の長さは、例えば1cm以上である。ただし、第1端子112及び第2端子132の形状、レイアウト、及び数は、本図に示す例に限定されない。
また、発光装置10は、封止部160を有している。封止部160は、発光部140を封止している。本図に示す封止部160は封止部材であり、例えばガラス、アルミニウムなどの金属、又は樹脂を用いて形成されている。封止部160は、基板100と同様の多角形や円形であり、中央に凹部を設けた形状を有している。そして封止部160の縁は接着材で基板100に固定されている。これにより、封止部160と基板100で囲まれた空間は封止される。そして発光部140は、この封止された空間の中に位置している。
なお、封止部160は原子層成長(ALD)法で形成された膜又は化学気相成長(CVD)法で形成された膜であってもよい。封止膜の厚さは、例えば10nm以上1000nm以下である。封止膜がALD法を用いて形成されている場合、封止膜は、例えば酸化アルミニウム膜又は酸化チタン膜の少なくとも一方を有している。封止膜がCVD法やスパッタリング法を用いて形成されている場合、封止膜は、SiO又はSiNなど絶縁膜によって形成されている。
そして、第1端子112の上には第1抵抗層200が形成されており、第2端子132の上には第2抵抗層210が形成されている。第1抵抗層200及び第2抵抗層210は、いずれも第1電極110よりも高抵抗な材料を用いて形成されている。この高抵抗な材料は、例えば有機材料である。この有機材料としては、例えば有機層120を構成する層の少なくとも一つと同じものを使用することができる。このようにすると、有機層120を形成する工程において第1抵抗層200及び第2抵抗層210を形成することができる。第1抵抗層200及び第2抵抗層210は、有機層120を構成するすべての層を有していてもよいし、有機層120を構成する層の一部のみを有していてもよい。そして、この層の数を調整することにより、第1抵抗層200及び第2抵抗層210の抵抗値を調整することができる。
ここで、第2抵抗層210の材料は第1抵抗層200の材料と同じになる。また、第1抵抗層200の膜厚は第2抵抗層210の膜厚とほぼ同じになる。具体的には、第2抵抗層210の厚さは、第1抵抗層200の厚さの90%以上110%以下である。このようにすると、第1抵抗層200の抵抗値と第2抵抗層210の抵抗値を、ほぼ同じ値にすることができる。
ただし、第1抵抗層200を構成する層の数と、第2抵抗層210を構成する層の数とを異ならせることもできるため、第1抵抗層200の厚さに対する第2抵抗層210の厚さの比は、上記した範囲に限定されない。例えば第1電極110、第1端子112、及び第1抵抗層200の合成抵抗の値を、第2電極130、第2端子132、及び第2抵抗層210の合成抵抗の値に合わせるために、第1抵抗層200を第2抵抗層210よりも薄くしてもよい。
なお、第1抵抗層200の材料及び第2抵抗層210の材料は、上記した例に限定されない。
また、図1に示す例において、第1抵抗層200は第1端子112の90%以上(好ましくは全面)を覆っており、第2抵抗層210は第2端子132の90%以上(好ましくは全面)を覆っている。このようにすると、第1端子112のいずれの場所に上記した導通部材(例えばボンディングワイヤやリード部材)を取り付けても、後述する発光装置10の等価回路において第1抵抗層200の抵抗成分は現れ、また、第2端子132のいずれの場所に導通部材を取り付けても、発光装置10の等価回路において第2抵抗層210の抵抗成分は現れる。
次に、発光装置10の製造方法を説明する。まず、基板100の第1面102に第1電極110を形成する。この工程において、第1端子112及び第2端子132も形成される。次いで、基板100の第1面102に、絶縁層150となる樹脂材料を塗布し、この樹脂材料を露光及び現像する。これにより、絶縁層150が形成される。
次いで、第1電極110のうち第1絶縁層150で囲まれた領域に、有機層120を形成する。この工程において、第1抵抗層200及び第2抵抗層210も形成される。次いで、第2電極130を形成する。その後、封止部160を用いて、発光部140を封止する。
図5は、発光装置10の等価回路を、電源やスイッチとともに示す図である。本実施形態によれば、発光部140の第1電極110には電源の+端子が電気的に接続され、発光部140の第2電極130には電源の−端子が電気的に接続される。そして、発光部140の第1電極110と電源の間には第1抵抗層200が存在し、発光部140の第2電極130と電源の間には第2抵抗層210が存在する。このため、マイコンを有する制御回路を用いなくても、発光部140に流れる電流を所望の値に制限することができる。また、ディスクリートタイプの抵抗素子を設ける場合と比較して、発光装置10を薄くすることができ、かつ、発光装置10の製造コストを低くすることができる。
発光装置10に加わる電圧が12V程度、発光部140の順方向電圧が8V程度の場合、第1抵抗層200及び第2抵抗層210に加わる電圧は、合計で4V程度となる。この時の駆動電流を250mA程度とすると、第1抵抗層200及び第2抵抗層210の合成抵抗値(直列抵抗の合計値)は8Ω程度となる。前述の通り、第1抵抗層200と第2抵抗層210の抵抗値はほぼ同じ値であることが好ましいので、第1抵抗層200及び第1端子112の合成抵抗値(直列抵抗の合計値)は4Ω程度、2抵抗層210及び第2端子132の合成抵抗値も4Ω程度が好ましい。
ここで、第1抵抗層200の抵抗値と第2抵抗層210の抵抗値を揃えると、第1抵抗層200及び第2抵抗層210のいずれか一方の発熱量が高くなることを抑制できる。
また、第1抵抗層200及び第2抵抗層210を有機層120の少なくとも一つの層と同一の材料を用いて形成した場合、第1抵抗層200及び第2抵抗層210を設けても、発光装置10の工程数は増加しない。このため、発光装置10の製造コストが上昇することを抑制できる。
(変形例1)
図6は、変形例1に係る発光装置10の構成を示す断面図であり、実施形態における図4に対応している。本変形例に係る発光装置10は、第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212を有している点を除いて、実施形態に係る発光装置10と同様の構成である。
第1低抵抗層202は第1抵抗層200の上に形成されており、第2低抵抗層212は第2抵抗層210の上に形成されている。第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212は、いずれも金属、例えばAu、Al、又はSnを用いて形成されている。第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212は、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212が第2電極130と同じ材料で形成されている場合、第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212は、第2電極130と同一工程で形成されてもよい。また、第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212は、第2電極130と異なる工程で形成されていてもよい。
本変形例によっても、発光装置10は第1抵抗層200及び第2抵抗層210を有しているため、発光部140に流れる電流を所望の値に制限することができる。また、第1抵抗層200の上に金属からなる第1低抵抗層202を形成しているため、ボンディングワイヤやリード端子などの導通部材を第1端子112に固定しやすくなる。また、第2抵抗層210の上に金属からなる第2低抵抗層212を形成しているため、ボンディングワイヤやリード端子などの導通部材を第2端子132に固定しやすくなる。
なお、図6に示す例において、第1低抵抗層202は第1端子112に接しておらず、第2低抵抗層212は第2端子132に接していない。ただし、図7に示すように、第1低抵抗層202の幅を第1抵抗層200の幅よりも広くして、第1低抵抗層202の下面の一部が第1端子112に接するようにしてもよい。また、第2低抵抗層212の幅を第2抵抗層210の幅よりも広くして、第2低抵抗層212の下面の一部が第2端子132に接するようにしてもよい。このようにすると、第1抵抗層200の上面及び側面は第1低抵抗層202で覆われ、第2抵抗層210の上面及び側面は第2低抵抗層212で覆われる。従って、第1低抵抗層202を用いて第1抵抗層200を水分等から保護することができ、また、第2低抵抗層212を用いて第2抵抗層210を水分等から保護することができる。
なお、図7に示す例において、第1低抵抗層202及び第2低抵抗層212は、第1低抵抗層202の抵抗値及び第2低抵抗層212の抵抗値を小さくすることを目的として、なるべく厚いのが好ましい。第1低抵抗層202の厚さ方向の抵抗値は第1抵抗層200の厚さより大幅に小さいのが好ましい。また、第2低抵抗層212の厚さ方向の抵抗値は第2抵抗層210より大幅に小さいのが好ましい。
(変形例2)
図8は、変形例2に係る発光装置10の構成を示す断面図であり、実施形態における図4に対応している。本変形例に係る発光装置10は、第2端子132が第2電極130と同一の層を用いて形成されている点、言い換えると第2端子132が第2電極130と一体になっている点を除いて、実施形態に係る発光装置10又は変形例1に係る発光装置10と同様の構成である。なお、本図は変形例1と同様の場合を示している。
本変形例によっても、発光装置10は第1抵抗層200及び第2抵抗層210を有しているため、発光部140に流れる電流を所望の値に制限することができる。また、第1抵抗層200の上面は第1低抵抗層202で覆われており、第2抵抗層210の上面は第2低抵抗層212で覆われている。このため、第1抵抗層200及び第2抵抗層210が有機層で形成されている場合、第1抵抗層200及び第2抵抗層210が酸化することを抑制できる。従って、第2電極130と第2端子132の間の抵抗を低くすることができる。
(変形例3)
図9は、変形例3に係る発光装置10の構成を示す断面図であり、実施形態における図4に対応している。本変形例に係る発光装置10は、導体層180を有している点を除いて、実施形態に係る発光装置10又は変形例1に係る発光装置10と同様の構成である。なお、本図は変形例1と同様の場合を示している。
導体層180は、第1端子112と第1抵抗層200の間、及び、第2端子132と第2抵抗層210の間のそれぞれに形成されている。導体層180は、第1電極110よりも抵抗が低い材料、例えば金属又は合金によって形成されている。導体層180は、単層構造であってもよいし多層構造であってもよい。導体層180は、例えばMo合金層(例えばMoNb層)、Al合金層(例えばAlNd層)、及びMo合金層(例えばMoNb層)をこの順に形成した構成を有している。導体層180は、第1端子112の全面に形成されていてもよい。また、導体層180は第2端子132の全面に形成されていてもよい。
なお、導体層180は、第1電極110の上にも形成されていてもよい。この場合、導体層180のうち第1電極110の上に位置する部分は、例えば複数の線状の電極として形成され、第1電極110の補助電極として機能する。
本変形例によっても、発光装置10は第1抵抗層200及び第2抵抗層210を有しているため、発光部140に流れる電流を所望の値に制限することができる。また、導体層180を形成することにより、第1端子112、及び第2端子132の見かけ上の抵抗は低くなる。また、第1電極110に導体層180を形成した場合、第1電極110の見かけ上の抵抗は低くなるため、発光部140の輝度が面内でばらつきにくくなる。
(変形例4)
図10は、変形例4に係る発光装置10の構成を示す断面図であり、実施形態における図4に対応している。本変形例に係る発光装置10は、保護層204,214を有している点を除いて、実施形態又は変形例1〜3のいずれかと同様の構成を有している。本図は、変形例3と同様の場合を示している。
保護層204は、例えばポリイミドなどの感光性の樹脂材料を用いて形成されており、少なくとも第1抵抗層200の側面を覆っている。保護層214も保護層204と同様の材料を用いて形成されており、少なくとも第2抵抗層210の側面を覆っている。本図に示す例では、保護層204は、第1抵抗層200及び第1低抵抗層202の積層体の側面及び第1低抵抗層202の上面の縁を覆っている。また、保護層214は、第2抵抗層210及び第2低抵抗層212の積層体の側面及び第2低抵抗層212の上面の縁を覆っている。保護層204,214は互いに同一の工程で形成されている。なお、保護層204は、樹脂材料以外の材料で形成されていてもよい。
本変形例によっても、発光装置10は第1抵抗層200及び第2抵抗層210を有しているため、発光部140に流れる電流を所望の値に制限することができる。
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
10 発光装置
100 基板
110 第1電極
112 第1端子
120 有機層
130 第2電極
132 第2端子
140 発光部
180 導体層
200 第1抵抗層
202 第1低抵抗層
204 保護層
210 第2抵抗層
212 第2低抵抗層
214 保護層

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板に形成され、第1電極を含む発光部と、
    前記基板に形成され、前記第1電極に電気的に接続している第1端子と、
    前記第1端子の上に形成され、前記第1電極よりも抵抗が高い材料を用いて形成されている第1抵抗層と、
    を備える発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記第1抵抗層の上に形成された金属層を備える発光装置。
  3. 請求項1又は2に記載の発光装置において、
    前記第1電極は透明導電材料を用いて形成されている発光装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記第1抵抗層は有機材料を用いて形成されている発光装置。
  5. 請求項4に記載の発光装置において、
    前記発光部は、前記第1電極の他に、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極の間に位置する有機層を備え、
    前記有機層の少なくとも一部は前記有機材料を用いて形成されている発光装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記発光部は、前記第1電極の他に、第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極の間に位置する有機層を備え、
    前記基板に形成され、前記第2電極に電気的に接続している第2端子と、
    前記第2端子の上に形成され、前記第2電極よりも抵抗が高い材料を有する第2抵抗層と、
    を備える発光装置。
  7. 請求項6に記載の発光装置において、
    前記第2抵抗層は、前記第1抵抗層と同じ材料で形成されており、
    前記第2抵抗層の厚さは、前記第1抵抗層の厚さの90%以上110%以下である発光装置。
  8. 請求項6又は7に記載の発光装置において、
    前記第1抵抗層は前記第1端子の90%以上を覆っており、
    前記第2抵抗層は前記第2端子の90%以上を覆っている発光装置。
JP2015049671A 2015-03-12 2015-03-12 発光装置 Pending JP2016170963A (ja)

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