JP2016181426A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光装置の基板から封止膜を部分的に除去する際に、端子に加わるダメージを少なくする。【解決手段】発光部140は基板100に形成されており、有機層を有している。第1端子112は基板100に形成されており、電気的に発光部140に接続している。導電層190は第1端子112の表層に位置しており、多孔質である。封止膜200は発光部140を覆っており、かつ第1端子112の少なくとも一部(例えば全部)を覆っていない。そして、導電層190の中には、加熱によって流動性が増加する材料が入り込んでいる。【選択図】図4

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年は、発光部に有機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電極及び第2電極で挟んだ構成を有している。有機層は水分や酸素に弱いため、発光部は封止される必要がある。発光部を封止する方法の一つに、封止膜を用いる方法がある。封止膜を形成する方法としては、ALD(Atomic Layer Deposition)法、CVD法、又はスパッタリング法などの気相成膜法がある。気相成膜法を用いた場合、封止膜は、端子の上など、封止膜を形成すべきでない領域にも形成されてしまう。このため、封止膜を部分的に除去する必要がある。
例えば特許文献1には、封止膜を形成する工程の前に、封止膜を除去すべき領域に、レーザ光を吸収する材料からなるリフトオフ層を形成することが記載されている。特許文献1では、封止膜を形成した後、このリフトオフ層にレーザを照射することにより、リフトオフ層及びその上に位置する封止膜を除去することが記載されている。
特開2007−234318号公報
特許文献1に記載の方法では、発光装置の製造工程において、端子にレーザを照射する必要がある。このため、端子にダメージを与える可能性がある。
本発明が解決しようとする課題としては、発光装置の基板から封止膜を部分的に除去する際に、端子に加わるダメージを少な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、基材と、
前記基材に形成され、有機層を有する発光部と、
前記基材に形成され、前記発光部に電気的に接続する端子と、
前記端子の表層に位置している多孔質の導電層と、
前記発光部を覆い、かつ前記端子の少なくとも一部を覆っていない封止膜と、
を備え、
前記導電層の中には、加熱によって流動性が増加する流動材料が入り込んでいる発光装置である。
第1の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から封止膜及び第2電極を取り除いた図である。 図2から絶縁層、導電層、及び有機層を取り除いた図である。 図1のA−A断面図である。 発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 第2の実施形態に係る発光装置の平面図である。 図8から隔壁、第2電極、有機層、及び絶縁層を取り除いた図である。 図8のB−B断面図である。 図8のC−C断面図である。 図8のD−D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。
(第1の実施形態)
図1は、第1の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2は、図1から封止膜200及び第2電極130を取り除いた図である。図3は、図2から絶縁層150、導電層190、及び有機層120を取り除いた図である。図4は図1のA−A断面図である。なお、図1において、説明のため封止膜200は点線で示されている。
実施形態に係る発光装置10は、基板100(基材)、発光部140、第1端子112、導電層190、及び封止膜200を備えている。発光部140は基板100に形成されており、有機層を有している。第1端子112は基板100に形成されており、電気的に発光部140に接続している。導電層190は第1端子112の表層に位置しており、多孔質である。封止膜200は発光部140を覆っており、かつ第1端子112の少なくとも一部(例えば全部)を覆っていない。そして、導電層190の中には、加熱によって流動性が増加する材料(以下、流動材料と記載)が入り込んでいる。以下、発光装置10について詳細に説明する。
発光装置10が後述の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が後述の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。ここで、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をガラス材料で可撓性を持たせる場合、基板100の厚さは、例えば200μm以下である。基板100を樹脂材料で可撓性を持たせる場合は、基板100の材料として、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)、又はポリイミドを含ませて形成されている。また、基板100が樹脂材料を含む場合、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、発光を生じさせるための構造、例えば有機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、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。
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、基板100を光が透過する場合、すなわち発光装置10からの発光が基板100を透過して行われる場合(すなわちボトムエミッション型)の例である。他の場合として、基板100とは逆側を光が透過する場合がある。すなわち、発光装置10からの発光が基板100を透過しないで行われる場合(トップエミッション型)である。トップエミッション型では、逆積型と、順積型との2種類の積層構造のいずれかを採用できる。逆積型では、第1電極110の材料と第2電極130の材料はボトムエミッション型と逆になる。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。他方の順積型では、上記した第2電極130の材料の上に第1電極110の材料を形成し、更にその上に有機層120、さらにその上に薄く成膜した第2電極130を形成することで、基板100とは逆側から光を取出す構造である。なお、薄く成膜する材料は、例えば第2電極130の材料として例示した材料やMgAg合金などである。AlやAgで形成する場合は、第2電極130の厚さは、30nm以下であるのが好ましい。本実施形態にかかる発光装置10は、ボトムエミッション型、及び上記した2種類のトップエミッション型のいずれの構造であってもよい。
有機層120は、例えば、正孔注入層、発光層、及び電子注入層をこの順に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120のうち少なくとも一つの層、例えば第1電極と接触する層は、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。なお、この場合、有機層120の残りの層は、蒸着法によって形成されている。また、有機層120のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。
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。
発光部140は、封止膜200によって封止されている。封止膜200は、基板100のうち、少なくとも発光部140が形成されている面に形成されており、発光部140を覆っている。ただし、第1端子112及び第2端子132は封止膜200で覆われていない。封止膜200は、例えば絶縁材料、さらに具体的には酸化アルミニウムや酸化チタンなどの無機材料によって形成されている。また、封止膜200の厚さは、好ましくは300nm以下である。また封止膜200の厚さは、例えば50nm以上である。
封止膜200は、例えばALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて形成されている。この場合、封止膜200の段差被覆性は高くなる。またこの場合、封止膜200は、複数の層を積層した多層構造を有していてもよい。この場合、第1の材料(例えば酸化アルミニウム)からなる第1封止層と、第2の材料(例えば酸化チタン)からなる第2封止層とを繰り返し積層した構造を有していてもよい。最下層は第1封止層及び第2封止層のいずれであってもよい。また、最上層も第1封止層及び第2封止層のいずれであってもよい。また、封止膜200は第1の材料と第2の材料の混在する単層であってもよい。
ただし、封止膜200は、他の成膜法、例えばCVD法やスパッタリング法を用いて形成されていてもよい。この場合、封止膜200は、SiO又はSiNなど絶縁膜によって形成されており、その膜厚は、例えば10nm以上1000nm以下である。
そして、第1端子112の上及び第2端子132の上には、いずれも導電層190が形成されている。導電層190は多孔質であり、例えば金属ナノワイヤ(例えば銀ナノワイヤ)やカーボンナノチューブ(CNT)を含む塗布材料(例えばインクジェット用又は印刷用のインク)を塗布して乾燥させることにより、形成されている。ただし、導電層190は他の方法を用いて形成されていてもよい。導電層190の厚さは、例えば10nm以上10μm以下であり、好ましくは100nm以上1000nm以下である。
導電層190が有する孔には、流動材料が入り込んでいる。この流動材料は、後述する被覆層192が導電層190内に入り込んだものであり、例えば有機層120を構成する少なくとも一つの層と同一の有機材料を用いて形成されている。ただし、被覆層192を構成する材料には、加熱によって流動性が増加する他の材料(例えばガラス転移点を有する材料)を用いることができる。被覆層192を構成する材料のガラス転移温度は、封止膜200を形成するときの基板100の温度(例えば90℃以上100℃以下)よりも高いのが好ましい。
なお、被覆層192の一部は導電層190の表面の一部に残っていてもよい。
次に、発光装置10の製造方法について、図5、図6、及び図7を用いて説明する。これらの図は、図4の点線αで囲んだ領域を拡大した図に対応している。
まず、基板100上に第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、第1端子112の上及び第2端子132の上に、導電層190を、例えばインクジェット法や印刷法を用いて形成する。次いで、絶縁層150、有機層120、及び第2電極130をこの順に形成する(形成工程)。
次いで、図5に示すように、導電層190の上に、被覆層192を形成する。なお、被覆層192が有機層120のいずれかの層と同一の材料を用いて形成されている場合、被覆層192は、有機層120と同一工程で形成される。言い換えると、被覆層192は、絶縁層150を形成した後、第2電極130を形成する前に形成される。なお、被覆層192が有機層120とは異なる材料を用いて形成されている場合、被覆層192は、有機層120とは異なるタイミングで形成される。
次いで、封止膜200を、例えば、CVD法、スパッタリング法、ALD法などの成膜法を用いて形成する。このとき、封止膜200は発光部140と重なる領域を含めて、基板100のほぼ全面に形成される。このため、第1端子112及び第2端子132も封止膜200で覆われる。なお、この工程において、第1端子112及び第2端子132の温度は、被覆層192の流動性が増大する温度(例えばガラス転移点よりも高い温度、例えばガラス転移点よりも約20℃上の温度)未満の温度(例えば200℃以下)になっている。このため、封止膜200のうち第1端子112(又は第2端子132)と重なる部分は、第1端子112(又は第2端子132)、導電層190、及び被覆層192の積層体に沿って形成される。
次いで、図6に示すように、封止膜200のうち第1端子112と重なる部分を、加熱装置300を用いて局所的に加熱する。加熱装置300は、例えば熱風を送風する装置である。これにより、被覆層192の温度は上昇し、被覆層192の流動性は増大する。被覆層192がガラス転移点を有する材料を用いて形成されていた場合、被覆層192は、このガラス転移点より高い温度に加熱される。被覆層192の流動性が増大すると、被覆層192は、毛細管現象などによって導電層190の孔の中に入り込む。その結果、導電層190と封止膜200の間に隙間が生じ、封止膜200のうち導電層190と重なる部分は、封止膜200の他の部分よりも脆弱になる。また、被覆層192と封止膜200との熱膨張率の差により、加熱装置300による加熱とその冷却で封止膜200にクラック(後述する破砕)を生じさせることができる場合もある。なお、ここで加熱装置300を用いて局所的に加熱するとは、発光部140に熱が加わることを抑制する、さらに具体的には第1電極110と第2電極130との間に形成される有機層120への加熱を避けるという意味である。
次いで、図7に示すように、封止膜200のうち導電層190と重なる領域を砕く。加熱装置300が熱風を送る装置である場合、この風の圧力によって封止膜200の上記した部分は砕かれ、かつ、導電層190と重なる領域から除去される。言い換えると、被覆層192の加熱、並びに封止膜200の破砕及び除去を、同一工程で行うことができる。ここで、異物を吸入する吸入装置を加熱装置300と併用すると、封止膜200の除去はさらに効率的に行われる。そしてこの処理により、第1端子112上の導電層190及び第2端子132上の導電層190は、露出する。
その後、第1端子112上の導電層190及び第2端子132上の導電層190に、導電部材(例えばボンディングワイヤ、リード部材、又はFPC(Flexible Printed Circuit))が接続される。
なお、図7に示す例において、封止膜200のうち導電層190と基板100の縁の間に位置する部分は、基板100の上に残っている。ただし、封止膜200のこの部分も除去される場合もある。また、加熱装置300は、局所的に加熱が可能な半田ごてのような接触式の加熱装置が用いられてもよい。
以上、本実施形態によれば、第1端子112の上及び第2端子132の上には、いずれも、導電層190及び被覆層192が形成され、その後、封止膜200が形成される。導電層190は多孔質であり、また被覆層192は加熱によって流動性が増加する。このため、封止膜200を形成した後、被覆層192を加熱すると、被覆層192は導電層190内に入り込む。その結果、封止膜200と導電層190の間には隙間が生じる。従って、この隙間を利用して封止膜200を砕き、導電層190を封止膜200から露出させることができる。
そしてこの工程において、第1端子112及び第2端子132には熱が加わるのみであるが、この時の導電層190の温度は高くはなく、例えば200℃以下である。従って、第1端子112及び第2端子132にはダメージが加わりにくい。
また、リフトオフ法を用いて封止膜200のうち第1端子112の上に位置する部分及び第2端子132の上に位置する部分を除去する場合、リフトオフ層(犠牲層)の耐熱温度が有機層120を蒸着する際の工程温度(例えば蒸着の前処理を行う工程では、UV工程に加えて300度の熱負荷がかかる)で変性するため、有機層120を形成した後かつ封止膜200を形成する前に、リフトオフ層を形成する必要がある。前述の前処理工程の前にリフトオフ層を形成した場合でもリフトオフ層としての機能は維持することができるが、変性したリフトオフ層は粉塵やガスを発生させる場合がある。このことにより発光部の黒点(ダークスポット)、電極表面の汚染による電荷注入性の悪化、輝度低下、輝度のムラを引き起こすなど発光の特性を悪化させる。そのため、リフトオフ層は一般的に有機層120を形成した後に大気暴露の状態で形成される。このため、リフトオフ法を形成する際に発光部140に異物が付着したり、発光部140が吸湿する可能性が出てくる。これに対して、被覆層192を有機層120のいずれかの層と同一の材料で形成した場合、被覆層192を有機層120と同一工程で形成することができる。この場合、発光部140が大気暴露される回数が減るため、発光部140に異物が付着したり発光部140が吸湿したりすることを抑制できる。
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態に係る発光装置10の平面図である。図9は、図8から隔壁170、第2電極130、有機層120、及び絶縁層150を取り除いた図である。図10は図8のB−B断面図であり、図11は図8のC−C断面図であり、図12は図8のD−D断面図である。なお、説明のため、図10、図11、及び図12から封止膜200を除いている。
本実施形態に係る発光装置10はディスプレイであり、基板100、第1電極110、発光部140、絶縁層150、複数の開口152、複数の開口154、複数の引出配線114、有機層120、第2電極130、複数の引出配線134、及び複数の隔壁170を有している。
第1電極110は、第1方向(図8におけるY方向)にライン状に延在している。そして第1電極110の端部は、引出配線114に接続している。
引出配線114は、第1電極110を第1端子112に接続する配線である。本図に示す例では、引出配線114の一端側は第1電極110に接続しており、引出配線114の他端側は第1端子112となっている。本図に示す例において、第1電極110及び引出配線114は一体になっている。そして引出配線114の上には、導体層180が形成されている。導体層180は、第1電極110よりも抵抗の低い金属、例えばAl又はAgを用いて形成されている。導体層180は、複数の層を積層した構成(例えばMo合金層、Al合金層、及びMo合金層をこの順に積層した構成)を有していてもよい。なお、引出配線114の一部は絶縁層150によって覆われている。
絶縁層150は、図8、及び図10〜図12に示すように、複数の第1電極110上及びその間の領域に形成されている。絶縁層150には、複数の開口152及び複数の開口154が形成されている。複数の第2電極130は、第1電極110と交差する方向(例えば直交する方向:図8におけるX方向)に互いに平行に延在している。そして、複数の第2電極130の間には、詳細を後述する隔壁170が延在している。開口152は、平面視で第1電極110と第2電極130の交点に位置している。具体的には、複数の開口152は、第1電極110が延在する方向(図8におけるY方向)に並んでいる。また、複数の開口152は、第2電極130の延在方向(図8におけるX方向)にも並んでいる。このため、複数の開口152はマトリクスを構成するように配置されていることになる。
開口154は、平面視で複数の第2電極130のそれぞれの一端側と重なる領域に位置している。また開口154は、開口152が構成するマトリクスの一辺に沿って配置されている。そしてこの一辺に沿う方向(例えば図8におけるY方向、すなわち第1電極110に沿う方向)で見た場合、開口154は、所定の間隔で配置されている。開口154からは、引出配線134の一部分が露出している。そして、引出配線134は、開口154を介して第2電極130に接続している。
引出配線134は、第2電極130を第2端子132に接続する配線であり、第1電極110と同一の材料からなる層を有している。引出配線134の一端側は開口154の下に位置しており、引出配線134の他端側は、絶縁層150の外部に引き出されている。そして本図に示す例では、引出配線134の他端側が第2端子132となっている。そして引出配線134の上にも、導体層180が形成されている。なお、引出配線134の一部は絶縁層150によって覆われている。
開口152と重なる領域には、有機層120が形成されている。有機層120の正孔注入層は第1電極110に接しており、有機層120の電子注入層は第2電極130に接している。このため、発光部140は、開口152と重なる領域それぞれに位置していることになる。
なお、図10及び図11に示す例では、有機層120を構成する各層は、いずれも開口152の外側まではみ出している場合を示している。そして図8に示すように、有機層120は、隔壁170が延在する方向において、隣り合う開口152の間にも連続して形成されていてもよいし、連続して形成していなくてもよい。ただし、図12に示すように、有機層120は、開口154には形成されていない。
第2電極130は、図8、図10〜図12に示すように、第1方向と交わる第2方向(図8におけるX方向)に延在している。そして隣り合う第2電極130の間には、隔壁170が形成されている。隔壁170は、第2電極130と平行すなわち第2方向に延在している。隔壁170の下地は、例えば絶縁層150である。隔壁170は、例えばポリイミド系樹脂などの感光性の樹脂であり、露光及び現像されることによって、所望のパターンに形成されている。なお、隔壁170はポリイミド系樹脂以外の樹脂、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、二酸化珪素等の無機材料で構成されていても良い。
隔壁170は、断面が台形の上下を逆にした形状(逆台形)になっている。すなわち隔壁170の上面の幅は、隔壁170の下面の幅よりも大きい。このため、隔壁170を第2電極130より前に形成しておくと、蒸着法やスパッタリング法を用いて、第2電極130を基板100の一面側に形成することで、複数の第2電極130を一括で形成することができる。また、隔壁170は、有機層120を分断する機能も有している。
そして本実施形態においても、第1端子112の上及び第2端子132の上には、導電層190が形成されている。導電層190には、第1の実施形態と同様に、第1の実施形態に示した被覆層192を構成していた流動材料が入り込んでいる。
また、発光装置10は封止膜200を有している。封止膜200の構成及びレイアウトは、第1の実施形態に示した通りである。ただし本実施形態では、第1端子112及び第2端子132は、基板100のうち同一の辺に沿って配置されている。そして、封止膜200のうち第1端子112と重なっている部分及び第2端子132と重なっている部分には、いずれも開口202が形成されている。開口202は、封止膜200のうち第1端子112と重なる部分(又は第2端子132と重なる部分)が除去されることにより、形成されている。
次に、本実施形態における発光装置10の製造方法を説明する。まず、基板100上に第1電極110、引出配線114,134を形成する。これらの形成方法は、第1の実施形態において第1電極110を形成する方法と同様である。
次いで、引出配線114上及び引出配線134上に、導体層180を形成する。次いで、絶縁層150を形成し、さらに隔壁170を形成する。次いで有機層120及び第2電極130を形成する。また、いずれかのタイミングで導電層190及び被覆層192が形成される。これらの形成方法及び形成タイミングは、第1の実施形態に示した通りである。
そして、封止膜200を形成する。次いで、被覆層192を加熱して流動させ、導電層190の中に入り込ませる。次いで、封止膜200のうち導電層190と重なる部分を砕いて除去する。これらの工程は、第1の実施形態に示した通りである。その後、第1端子112及び第2端子132に導通部材を接続する。
本実施形態によれば、発光部140を用いたディスプレイにおいて、第1の実施形態と同様に、封止膜200のうち除去すべき領域、例えば封止膜200のうち第1端子112の上に位置する部分及び第2端子132の上に位置する部分を除去することができる。また、この除去工程において第1端子112及び第2端子132にダメージが加わることを抑制できる。
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(基材)
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
190 導電層
192 被覆層
200 封止膜
300 加熱装置

Claims (4)

  1. 基材と、
    前記基材に形成され、有機層を有する発光部と、
    前記基材に形成され、前記発光部に電気的に接続する端子と、
    前記端子の表層に位置している多孔質の導電層と、
    前記発光部を覆い、かつ前記端子の少なくとも一部を覆っていない封止膜と、
    を備え、
    前記導電層の中には、加熱によって流動性が増加する流動材料が入り込んでいる発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記封止膜は、無機材料を用いて形成されている発光装置。
  3. 請求項1又は2に記載の発光装置において、
    前記流動材料は有機材料であり、
    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。
  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、
    前記導電層は、金属ナノワイヤ又はカーボンナノチューブを用いて形成されている発光装置。
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