JP2016186911A - 発光装置 - Google Patents

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Ayako Yoshida
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Abstract

【課題】発光装置の基板を樹脂材料で形成し、かつこの基板に無機膜を形成した場合において、無機膜にクラックが生じないようにする。
【解決手段】基板100は樹脂材料を用いて形成されている。第1無機層200は基板100の第1面102に形成されており、発光部140は第1無機層200の上に形成されている。また発光部140は、有機層を有している。第1面102は、第1無機層200が形成されていない領域(以下、第1領域202と記載)を有している。第1領域202は、発光部140を取り囲む領域の少なくとも一部に形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年は、有機EL素子を光源とした発光装置の開発が進んでいる。有機EL素子は、透明電極である第1電極、有機層、及び第2電極をこの順に積層させた構成を有している。有機EL素子を光源にすると、発光装置をパネル形状にすることができる。そして、壁や天井にパネル形状の発光装置を隙間なく取り付けると、壁や天井の全体が発光しているように見せることができる。一方、発光装置は、基板の縁に、発光素子が形成されていない領域すなわち非発光部を有している。上記した用途では、この非発光部が表に出ないようにすることが好ましい。
これに対して特許文献1には、基板の縁を折り曲げることにより、非発光部を見えないようにすることが記載されている。特に特許文献1には、有機EL素子が形成されるガラス基板を有する表示パネルにおいて、表示パネルの縁を折り曲げるために、ガラス基板の厚さを50μm以下にすることが記載されている。
特開2011−47977号公報
近年は、有機EL素子の基板を樹脂で形成することにより、発光装置に可撓性を持たせることが検討されている。一方、樹脂は水分を透過するため、基板を樹脂で形成した場合、水分が基板を透過しないようにするために、基板に無機膜を形成する必要がある。このような基板を折り曲げると、折り曲げた部分を起点として無機膜にクラックが生じる。また、発生したクラックは使用とともに拡大し、このクラックが有機EL素子と重なる領域まで延びる可能性が出てくる。この場合、無機膜のクラックを介して有機EL素子に水分が到達する可能性が出てくるため、発光装置の信頼性が低下する。
本発明が解決しようとする課題としては、発光装置の基板を樹脂で形成し、かつこの基板に無機膜を形成した場合において、無機膜にクラックが生じないように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、樹脂材料を含む基板と、
前記基板の第1面に形成された第1無機層と、
前記第1無機層の上に形成され、有機層を有する発光部と、
を備え、
前記第1面は、前記第1無機層が形成されていない領域である第1領域を有しており、かつ前記第1領域は前記発光部を取り囲む領域の少なくとも一部に位置している発光装置である。
実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。 発光装置の平面図である。 図2の変形例を示す図である。 図2の変形例を示す図である。 発光装置を使用する方法を説明する図である。 変形例1に係る発光装置の断面図である。 変形例2に係る発光装置の構成を示す断面図である。 発光装置を使用する方法を説明する図である。 実施例1に係る発光装置の構成を示す平面図である。 図9から第2電極を取り除いた図である。 図10から有機層及び絶縁層を取り除いた図である。 図9のB−B断面図である。 実施例2に係る発光装置の平面図である。 図13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13のC−C断面図である。 図13のD−D断面図である。 図13のE−E断面図である。 図7の変形例を示す断面図である。 図7の変形例を示す断面図である。 図12の変形例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の構成を示す断面図であり、図2は発光装置10の平面図である。なお、図1は図2のA−A断面に対応している。本実施形態に係る発光装置10は、照明装置または表示装置であり、基板100、第1無機層200、及び発光部140を備えている。基板100は樹脂材料を用いて形成されている。第1無機層200は基板100の第1面102に形成されており、発光部140は第1無機層200の上に形成されている。また発光部140は、有機層を有している。第1面102は、第1無機層200が形成されていない領域(以下、第1領域202と記載)を有している。第1領域202は、発光部140を取り囲む領域の少なくとも一部に形成されている。以下、詳細に説明する。
発光装置10がボトムエミッション型の発光装置である場合、基板100は、透光性を有する樹脂基板である。一方、発光装置10がトップエミッション型の発光装置である場合、基板100は透光性を有していなくてもよい。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は可撓性を有している。このため、基板100の一部を湾曲させた状態で発光装置10を使用することができる。基板100の厚さは、例えば10μm以上1000μm以下である。基板100は、例えば矩形などの多角形である。
基板100の第1面102には、水分が基板100を透過することを抑制するために、第1無機層200が設けられている。第1無機層200は、無機材料を用いて形成されている。この無機材料は、例えば酸化シリコン、酸窒化シリコン、炭素添加酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、及び酸化チタンの少なくとも一つを含んでいる。例えば、第1無機層200は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、炭素添加酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、及び酸化チタン膜の少なくとも一つを含んでいる。なお、第1無機層200と基板100の間に、平坦化を目的として、後述する有機層205が設けられていてもよい。
上記したように、基板100の第1面102には、発光部140が設けられている。発光部140は、第1電極、有機層、及び第2電極をこの順に積層させた構成を有している。
第1電極は、光透過性を有する透明電極である。透明電極の材料は、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電極の厚さは、例えば10nm以上500nm以下である。第1電極は、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。
有機層は発光層を有している。有機層は、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、有機層のすべての層が、塗布法を用いて形成されていてもよい。
第2電極は、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電極は遮光性を有している。第2電極の厚さは、例えば10nm以上500nm以下である。ただし、第2電極は、第1電極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電極及び第2電極の材料は、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の場合、第1電極の材料と第2電極の材料は逆になる。すなわち第1電極の材料には上記した第2電極の材料が用いられ、第2電極の材料には上記した第1電極の材料が用いられる。
また、発光部140は、封止部材(図示せず)によって封止されている。この封止部材は、例えばアルミニウムなどの金属、又は樹脂を用いて形成されており、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。そして封止部材の縁は接着材で基板100に固定されている。これにより、封止部材と基板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、封止部材は、さらに、原子層成長(ALD)法で形成された膜又は化学気相成長(CVD)法で形成された膜を有していてもよいし、この膜のみであってもよい。
そして、基板100の第1面102は、第1無機層200が設けられていない領域(第1領域202)を有している。第1領域202は、発光装置10の非発光領域の一部、具体的には、発光部140を取り囲む領域の少なくとも一部に設けられている。後述するように、発光装置10を壁や天井などの面に設置するとき、基板100の縁は折り曲げられる。第1領域202は、基板100のうち折り曲げられる領域に位置している。なお、第1領域202は第1無機層200に設けられた開口と定義することもできる。
本図に示す例において、第1領域202は発光部140を囲んでいる。具体的には、基板100は矩形であり、発光部140も矩形である。そして第1領域202は、矩形の縁に沿った形状を有している。なお、第1領域202の幅wは、例えば50μm以上である。
なお、図3に示すように、第1領域202は基板100の縁まで延在していてもよい。この場合、第1無機層200は、第1面102のうち発光部140が形成される領域及びその周囲にのみ形成される。
また図4に示すように、第1領域202は、基板100の互いに対向する2辺に沿って設けられていてもよい。
次に、発光装置10の製造方法を説明する。まず、例えば支持基板の上に樹脂を塗布することにより、基板100を形成する。次いで、基板100の第1面102に、例えばCVD法などの気相成膜法を用いて、第1無機層200を形成する。その後、第1無機層200の上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして第1無機層200をエッチングする。これにより、第1面102には第1領域202が形成される。なお、第1領域202は、第1無機層200を成膜する際にマスクを用いることで、形成されてもよい。
次いで、第1無機層200の上に、第1電極、有機層、及び第2電極をこの順に形成する。これにより、発光部140が形成される。その後、封止部材を用いて発光部140を封止する。
図5は、発光装置10を使用する方法を説明する図である。発光装置10は、壁や天井などの面に複数並べて使用される。ここで、発光装置10の周縁部には、発光部140が設けられていない領域すなわち非発光領域がある。本図に示すように、この非発光領域は、基板100の第1領域202を起点として折り曲げられる。本図に示す例において、発光装置10はトップエミッション型であるため、非発光領域は、第1面102が凸になる方向に折り曲げられている。言い換えると、発光装置10は第1領域202に屈曲部を有している。従って、複数の発光装置10を並べたとき、非発光領域の幅は狭くなる。また、第1領域202には第1無機層200が形成されていないため、第1領域202を起点に基板100を折り曲げても、第1無機層200にクラックは生じない。このため、水分が基板100を透過して発光部140に到達する可能性は高まらない。従って、発光装置10の信頼性は低下しない。
(変形例1)
図6は、変形例1に係る発光装置10の断面図であり、実施形態における図1に対応している。本変形例に係る発光装置10は、基板100の第2面104に第2無機層210を備えている点を除いて、実施形態に係る発光装置10と同様の構成である。
第2無機層210の材料は、実施形態における第1無機層200の材料と同様である。ただし、第2無機層210は、第1無機層200と同一の材料で形成されていてもよいし、互いに異なる材料を用いて形成されていてもよい。第2無機層210も、水分が基板100を透過することを防止するために設けられている。
本変形例によっても、基板100の第1面102には第1領域202が設けられているため、実施形態と同様に、第1領域202を起点に基板100を折り曲げても、第1無機層200にクラックは生じない。このため、水分が基板100を透過して発光部140に到達する可能性は高まらない。従って、発光装置10の信頼性は低下しない。また、基板100の第2面104には第2無機層210が設けられているため、発光部140の有機層が水分によって劣化することをさらに抑制できる。
(変形例2)
図7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1に対応している。本変形例に係る発光装置10は、第2面104が第2領域212を有している点を除いて、変形例1に係る発光装置10と同様の構成である。
第2領域212は、第2面104のうち第2無機層210が形成されていない領域であり、第2面104に垂直な方向(図中y方向)から見た場合に、第1領域202と重なっている。すなわち第2領域212は、第2面104のうち、発光装置10の非発光領域の一部と重なる領域、具体的には、発光部140を取り囲む領域の少なくとも一部に設けられている。そして第2領域212は、基板100のうち折り曲げられる領域に位置している。なお、第2領域212は、第2無機層210に設けられた開口と定義することもできる。なお、第2領域212の幅方向(すなわち図7におけるx方向)において、第2領域212は第1領域202と完全に重なっていてもよいし、一部のみ重なっていてもよい。また、第2領域212の面積については、第1領域202と同一であっても、異なっていてもよい。本変形例の発光装置10が、基板100を曲げた際に第2面104が中心を向くような態様で利用される場合は、第2領域202が第1領域212より大きい面積、または大きい幅を有することが好ましい。
本変形例によれば、変形例1と同様に、第1領域202を起点に基板100を折り曲げても、第1無機層200にクラックは生じない。このため、水分が基板100を透過して発光部140に到達する可能性は高まらない。また、基板100の第2面104には第2無機層210が設けられているため、発光部140の有機層が水分によって劣化することをさらに抑制できる。さらに本変形例によれば、第2無機層210は第2領域212を有しているため、第1領域202(すなわち第2領域212)を起点に基板100を折り曲げても、第2無機層210にクラックは生じない。
なお、上記した実施形態及び各変形例において、発光装置10がボトムエミッション型の発光装置である場合、図8に示すように、第2面104側が凸になる方向に基板100を折り曲げられる。
また、第1無機層200と基板100の第1面102の間に、少なくとも1つの層が形成されていることもある。この場合においても、第1領域202において第1無機層200は形成されていない。ただし、上記した少なくとも1つの層は、第1領域202において残されていてもよいし、除去されていてもよい。
例えば図18及び図19に示す例では、基板100の上には、無機層206、有機層205、及び第1無機層200がこの順に形成されている。無機層206及び第1無機層200は、いずれもバリア層として形成されており、有機層205は平坦化層として設けられている。無機層206の材料は、第1無機層200と同様である。ただし、第1無機層200と無機層206の材料は互いに異なっていてもよい。
そして、図18に示す例において、第1領域202において第1無機層200は除去されているが、有機層205及び無機層206は残されている。一方、図19に示す例において、第1領域202において、有機層205及び無機層206も除去されている。
(実施例1)
図9は、実施例1に係る発光装置10の構成を示す平面図である。図10は、図9から第2電極130を取り除いた図である。図11は図10から有機層120及び絶縁層150を取り除いた図である。図12は図9のB−B断面図である。
本実施例において、発光装置10は照明装置であり、基板100、発光部140、第1無機層200、及び第2無機層210を備えている。発光部140は、第1電極110、有機層120、及び第2電極130を有している。第1電極110、有機層120、及び第2電極130の構成は、実施形態の通りである。
本実施例において、発光装置10は、第1無機層200及び第2無機層210の双方を有している。そして、基板100の第1面102には第1領域202が設けられており、基板100の第2面104には第2領域212が設けられている。
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、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。この工程は、例えば第1電極110を形成した後、有機層120を形成する前に行われる。
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に接続しており、第2端子132は第2電極130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。
次に、本実施例における発光装置10の製造方法を説明する。まず、基板100、第1無機層200、及び第2無機層210を形成する。これらの形成方法は実施形態と同様である。次いで、基板100上に第1電極110、第1端子112、及び第2端子132を形成する。この際、必要に応じて引出配線も形成される。次いで実施形態と同様に、有機層120及び第2電極130を形成する。
本実施例によっても、実施形態及び変形例と同様に、第1領域202を起点に基板100を折り曲げても、第1無機層200にクラックは生じない。従って、発光装置10の信頼性は低下しない。
なお、図9〜図12に示す例において、第1端子112及び第2端子132は第1領域202で囲まれた領域の内側に位置している。ただし、図20に示すように、第1端子112及び第2端子132は第1領域202で囲まれた領域の外側に位置していてもよい。
(実施例2)
図13は、実施例2に係る発光装置10の平面図である。図14は、図13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15は図13のC−C断面図であり、図16は図13のD−D断面図であり、図17は図13のE−E断面図である。
本実施例に係る発光装置10は表示装置であり、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13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、単層または多層の金属層である。導体層180は、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る。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13、及び図15〜図17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13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13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13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13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の上には、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15及び図16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16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17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13、図15〜図17に示すように、第1方向と交わる第2方向(図13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。
そして本実施例においても、発光装置10は第1無機層200、第2無機層210、第1領域202、及び第2領域212を有している。
次に、本実施例における発光装置10の製造方法を説明する。まず、基板100、第1無機層200、及び第2無機層210を形成する。これらの形成方法は実施形態と同様である。次いで、基板100上に第1電極110及び引出配線114,134を形成する。これらの形成方法は、実施例1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。次いで実施形態と同様に、有機層120及び第2電極130を形成する。
本実施例によっても、実施形態及び変形例と同様に、第1領域202を起点に基板100を折り曲げても、第1無機層200にクラックは生じない。従って、発光装置10の信頼性は低下しない。
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
102 第1面
104 第2面
110 第1電極
120 有機層
130 第2電極
140 発光部
150 絶縁層
170 隔壁
180 導体層
200 第1無機層
202 第1領域
210 第2無機層
212 第2領域

Claims (7)

  1. 樹脂材料を含む基板と、
    前記基板の第1面に形成された第1無機層と、
    前記第1無機層の上に形成され、有機層を有する発光部と、
    を備え、
    前記第1面は、前記第1無機層が形成されていない領域である第1領域を有しており、かつ前記第1領域は前記発光部を取り囲む領域の少なくとも一部に位置している発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記基板と前記第1無機層との間に少なくとも1層以上の層を有する発光装置。
  3. 請求項2に記載の発光装置において、
    前記第1領域において、前記少なくとも一層以上の層は形成されていない発光装置。
  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領域は前記発光部を取り囲んでいる発光装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記基板は、折れ曲がっている屈曲部を前記発光部が形成されていない領域に有しており、
    前記屈曲部は、前記第1領域に位置している発光装置。
  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、
    前記基板の第2面に形成された第2無機層を備え、
    前記第2面は、前記第1領域と重なる領域に、前記第2無機層が形成されていない領域である第2領域を有している発光装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記第1無機層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、炭素添加酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、及び酸化チタンの少なくとも一つを含む発光装置。
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