JP2018147721A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光装置の発光面の反対側へ漏れる光の量を抑える。【解決手段】複数の発光部152は、基板100の第1面102側に位置している。各発光部152は、基板100の第1面102側から第1電極110、有機層120及び第2電極130を順に含む積層構造を有している。各透光部154は、隣り合う発光部152の間に位置している。言い換えると、複数の発光部152及び複数の透光部154は、交互に並んでいる。複数の遮光体200のそれぞれは、複数の透光部154のそれぞれにおいて基板100の第1面102を覆っている。【選択図】図4

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年、透光性を有する有機発光ダイオード(OLED)が開発されている。特許文献1には、透光性OLEDの一例について記載されている。このOLEDは、基板、第1電極、有機層及び複数の第2電極を備えている。第1電極及び有機層は、基板上で順に積層されている。複数の第2電極は、有機層上でストライプ状に配置されている。OLEDの外部からの光は、隣り合う第2電極の間を透過することができる。したがって、OLEDは、透光性を有している。
特開2013−149376号公報
上述したように、近年、透光性を有するOLEDが開発されている。このようなOLEDは、互いに反対側を向いた2つの面を有しており、OLEDの発光部から出力された光は、これら2つの面のうちの一方の面(発光面)から主に出力されるようになっている。しかしながら、本発明者は、発光部から出力された光の一部が発光面の反対側へ漏れる場合があることを見出した。
本発明が解決しようとする課題としては、発光装置の発光面の反対側へ漏れる光の量を抑え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、
基板の第1面側に位置し、前記第1面側から第1電極、有機層及び第2電極を順に含む積層構造をそれぞれ有する複数の発光部と、
隣り合う発光部の間にそれぞれ位置する複数の透光部と、
前記複数の透光部のそれぞれにおいて前記基板の前記第1面を覆う複数の遮光体と、
を備える発光装置である。
実施形態に係る発光装置を示す平面図である。 図1から第2電極を取り除いた図である。 図2から絶縁層を取り除いた図である。 図1のA−A断面図である。 図4に示した発光装置の動作の一例を説明するための図である。 図4の第1の変形例を示す図である。 図4の第2の変形例を示す図である。 実施形態のシミュレーションに係る発光装置を示す断面図である。 図10から図19に示す角度φ及び光度比Rを説明するための図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態に係る発光装置のシミュレーション結果を示す図である。 実施形態のシミュレーションに係る発光装置の動作の一例を説明するための図である。 基板の厚さT、光度比Rwが最初の極小値をとる角度φ及び距離Dの関係を示す表である。
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を示す平面図である。図2は、図1から第2電極130を取り除いた図である。図3は、図2から絶縁層140を取り除いた図である。図4は、図1のA−A断面図である。図1から図4において、X方向は、複数の発光部152の配列方向として規定されており、Y方向は、X方向に交わる方向、より具体的にはY方向に直交する方向として規定されている。図1から図3では、説明のため、有機層120(図4)を示していない。
図4を用いて、発光装置10の概要について説明する。発光装置10は、複数の発光部152、複数の透光部154及び複数の遮光体200を備えている。複数の発光部152は、基板100の第1面102側に位置している。各発光部152は、基板100の第1面102側から第1電極110、有機層120及び第2電極130を順に含む積層構造を有している。各透光部154は、隣り合う発光部152の間に位置している。言い換えると、複数の発光部152及び複数の透光部154は、交互に並んでいる。複数の遮光体200のそれぞれは、複数の透光部154のそれぞれにおいて基板100の第1面102を覆っている。
上述した構成によれば、発光装置10の発光面(後述するように、基板100の第2面104)の反対側へ漏れる光の量を抑えることができる。具体的には、上述した構成においては、各透光部154が各透光部154において基板100の第1面102を覆っている。各絶縁層140は、遮光性を有している。一方、発光部152から発せられた一部の光は、基板100を透過し、基板100の第1面102でフレネル反射によって反射される。上述した構成によれば、このような光を遮光体200によって遮ることができる。したがって、発光装置10の発光面(基板100の第2面104)の反対側へ漏れる光の量を抑えることができる。
次に、図1から図3を用いて、発光装置10の平面レイアウトの詳細について説明する。発光装置10は、基板100、複数の第1電極110、複数の第1接続部112、第1配線114、複数の第2電極130、複数の第2接続部132、第2配線134、複数の絶縁層140、発光領域150及び複数の遮光体200を備えている。
図1から図3に示す例において、基板100の形状は、X方向に沿った長辺及びY方向に沿った短辺を有する矩形である。ただし、基板100の形状は、図1から図3に示す例に限定されるものではない。
複数の第1電極110は、互いに離間して位置しており、具体的には、X方向に沿って一列に並んでいる。複数の第1電極110のそれぞれは、Y方向に延伸している。
複数の第1電極110のそれぞれは、複数の第1接続部112のそれぞれを介して、第1配線114に接続している。第1配線114は、X方向に延伸している。外部からの電圧は、第1配線114及び第1接続部112を介して第1電極110に供給される。なお、図3に示す例において、第1電極110及び第1接続部112は、互いに一体となっている。
複数の第2電極130のそれぞれは、複数の第1電極110のそれぞれに重なっている。複数の第2電極130は、互いに離間して位置しており、具体的には、X方向に沿って一列に並んでいる。複数の第2電極130のそれぞれは、Y方向に延伸している。
複数の第2電極130のそれぞれは、複数の第2接続部132のそれぞれを介して、第2配線134に接続している。第2配線134は、X方向に延伸している。外部からの電圧は、第2配線134及び第2接続部132を介して第2電極130に供給される。
複数の絶縁層140のそれぞれは、複数の第1電極110のそれぞれに重なっている。複数の絶縁層140は、互いに離間して位置しており、具体的には、X方向に沿って一列に並んでいる。複数の絶縁層140のそれぞれは、Y方向に延伸している。
発光領域150は、X方向に沿って交互に並んだ複数の発光部152及び複数の透光部154を含んでいる。各発光部152は、絶縁層140の開口142によって画定されている。図4を用いて後述するように、開口142内において、第1電極110、有機層120及び第2電極130は、基板100の第1面102から順に積層されている。特に図1から図3に示す例において、発光部152は、Y方向に長手方向を有している。透光部154は、遮光部材と重なっておらず、特に図1から図3に示す例では、第2電極130と重なっていない。
複数の遮光体200は、互いに離間して位置しており、具体的には、X方向に沿って一列に並んでいる。複数の遮光体200のそれぞれは、Y方向に延伸している。特に図1から図3に示す例において、複数の遮光体200のそれぞれは、複数の透光部154のそれぞれに位置している。
遮光体200の第1配線114側の端部は、発光部152の第1配線114側の端部よりも、第1配線114側に突出していてもよいし、又は突出していなくてもよく、遮光体200の第2配線134側の端部は、発光部152の第2配線134側の端部よりも、第2配線134側に突出していてもよいし、又は突出していなくてもよい。特に図1から図3に示す例では、遮光体200の第1配線114側の端部は、発光部152の第1配線114側の端部よりも、第1配線114側に突出しており、遮光体200の第2配線134側の端部は、発光部152の第2配線134側の端部よりも、第2配線134側に突出している。したがって、図1から図3に示す例では、発光部152のいずれの部分からX方向に沿って光が出射されても(詳細は図5を用いて後述する。)、この光が遮光体200に入射するようにすることができる。
次に、図4を用いて、発光装置10の断面構造の詳細について説明する。発光装置10は、基板100、第1電極110、有機層120、第2電極130、絶縁層140及び遮光体200を備えている。
基板100は、第1面102及び第2面104を有している。第1電極110、有機層120、第2電極130、絶縁層140及び遮光体200は、基板100の第1面102側に位置している。第2面104は、第1面102の反対側にある。発光装置10(有機層120)から発せられる光は、主に、基板100の第2面104から発せられる。したがって、基板100の第2面104は、発光装置10の発光面として機能している。
基板100は、透光性を有している。一例において、基板100は、ガラス又は樹脂を含んでいる。
第1電極110は、透光性及び導電性を有している。一例において、第1電極110は、酸化物半導体、より具体的には、ITO(Indium Tin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)を含んでいる。したがって、有機層120から発せられた光は、第1電極110を透過する。
有機層120は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)により光を発することができる。一例において、有機層120は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、発光層(EML)、電子輸送層(ETL)及び電子注入層(EIL)を含んでいる。この例においては、第1電極110からHIL及びHTLを経由して正孔がEMLに注入され、第2電極130からEIL及びETLを経由して電子がEMLに注入され、正孔及び電子がEMLで再結合して光を発する。
なお、図4に示す例では、有機層120は、複数の発光部152に亘って広がっている。言い換えると、複数の発光部152は、有機層120を共有している。特に図4に示す例では、有機層120は、透光部154において遮光体200を覆っている。ただし、他の例においては、互いに離間した複数の有機層120のそれぞれが複数の発光部152のそれぞれを構成していてもよい。
第2電極130は、遮光性、より具体的には光反射性を有しており、さらに、導電性を有している。一例において、第2電極130は、金属、より具体的には、Al、Ag及びMgAgの少なくとも1つを含んでいる。したがって、有機層120から発せられた光は、第2電極130で反射される。
絶縁層140は、発光部152を画定している。具体的には、絶縁層140は、開口142を有している。絶縁層140の開口142内において、発光部152は、基板100の第1面102から第1電極110、有機層120及び第2電極130を順に含む積層構造を有している。
絶縁層140は、透光性を有していてもよいし、又は遮光性を有していてもよい。特に図4に示す例では、絶縁層140は、透光性を有している。したがって、絶縁層140の一部(第2電極130と重なっていない部分)は、透光部154の一部となっている。一例において、絶縁層140は、有機絶縁材料、例えば、ポリイミドを含んでいる。他の例において、絶縁層140は、無機絶縁材料、例えば、シリコン酸化物(SiO)、シリコン窒化物(SiN)又はシリコン酸窒化物(SiON)を含んでいる。
遮光体200は、遮光性、より具体的には、吸光性を有している。一例において、遮光体200は、黒色顔料(例えば、カーボンブラック)又は黒色染料を含んでいる。この例において、遮光体200は、ブラックマトリクスとして機能することができる。
さらに、遮光体200は、第2電極130と同一プロセスで形成されてもよい。この場合、発光装置10の製造プロセスが増加することを防ぐことができる。特に、この例においては、遮光体200は、第2電極130と同一材料を含むことになる。さらに、遮光体200の厚さは、第2電極130の厚さと実質的に等しくなり、例えば、第2電極130の厚さの95%以上105%以下となる。
発光装置10は、透光性を有している。具体的には、人間の視覚では、発光装置10を隔てて基板100の第2面104側から基板100の第1面102側が透けて見えるとともに、発光装置10を隔てて基板100の第1面102側から基板100の第2面104側が透けて見える。これは、発光装置10が複数の透光部154を有しているためである。すなわち、発光装置10の外部からの光は、透光部154を透過することができる。したがって、発光装置10は、透光性を有している。
複数の発光部152は、X方向に沿ってピッチPで並んでいる。言い換えると、隣り合う発光部152の中心間距離は、ピッチPとなっている。
発光装置10の透光性を高くする観点からすると、遮光体200の幅WSは、ある程度狭いことが好ましい。具体的には、各透光部154は、隣り合う発光部152の中心間で遮光体200から露出した領域を有しており、X方向において、透光部154の当該領域は、隣り合う発光部152の中心間の例えば30%以上を占めることが好ましい。すなわち、図4に示す例では、隣り合う発光部152の中心間距離P、透光部154の幅WT及び遮光体200の幅WSが例えば(WT−WS)/P×100≧30を満たすことが好ましい。
図5は、図4に示した発光装置10の動作の一例を説明するための図である。
図5に示す例では、発光部152から発せられた光が基板100を透過し、基板100の第2面104でフレネル反射によって反射されている(図5において、光は黒矢印で示されている。)。図5に示す例では、この光が遮光体200によって遮られている。したがって、発光装置10の発光面(基板100の第2面104)の反対側へ漏れる光の量を抑えることができる。
どの位置の光を遮るかは、遮光体200の位置によって制御することができる。特に図5に示す例では、遮光体200は、透光部154の中心で基板100の第1面102を覆っている。より具体的には、X方向において、遮光体200の中心は、透光部154の中心と揃っている。したがって、透光部154の中心及びその近傍から光が漏れることを防ぐことができる。
なお、遮光体200の位置は、図5に示す例に限定されるものではない。遮光体200の位置は、どの位置の光を遮るかに応じて変えることができる。一例において、発光部152の近傍の光を遮る場合は、遮光体200を透光部154の中心からずらして発光部152の近傍に位置させることができる(例えば、後述する図7)。
図6は、図4の第1の変形例を示す図である。
図6に示す例において、有機層120は、複数の発光部152に亘って広がっており、透光部154において、遮光体200は、有機層120上から基板100の第1面102を覆っている。言い換えると、遮光体200は、有機層120に覆われていない。図6に示す例においても、遮光体200は、基板100の第1面102で反射された光を遮ることができる。したがって、発光装置10の発光面(基板100の第2面104)の反対側へ漏れる光の量を抑えることができる。
図7は、図4の第2の変形例を示す図である。
図7に示す例では、発光装置10は、隣り合う発光部152、すなわち、第1発光部152aと第2発光部152bの間に複数の遮光体200、すなわち、第1遮光体200a及び第2遮光体200bを備えている。第1遮光体200aは、第2遮光体200bよりも、第1発光部152aに近く位置しており、第2遮光体200bは、第1遮光体200aよりも、第2発光部152bに近く位置している。
どの位置の光を遮るかは、複数の遮光体200(すなわち、第1遮光体200a及び第2遮光体200b)の位置によって制御することができる。図7に示す例では、互いに離間した位置の光を第1遮光体200a及び第2遮光体200bによって遮ることができる。特に図7に示す例では、第1遮光体200aは、第2発光部152bよりも第1発光部152aの近く、より具体的には透光部154の中心からずれて第1発光部152aの近傍に位置しており、第2遮光体200bは、第1発光部152aよりも第2発光部152bの近く、より具体的には透光部154の中心からずれて第2発光部152bの近傍に位置している。したがって、第1発光部152aの近傍の光は、第1遮光体200aによって遮ることができ、第2発光部152bの近傍の光は、第2遮光体200bによって遮ることができる。
発光装置10の透光性を高くする観点からすると、第1遮光体200aの幅WSa及び第2遮光体200bの幅WSbは、ある程度狭いことが好ましい。具体的には、各透光部154は、隣り合う発光部152の中心間で第1遮光体200a及び第2遮光体200bから露出した領域を有しており、X方向において、透光部154の当該領域は、隣り合う発光部152の中心間の例えば30%以上を占めることが好ましい。すなわち、図7に示す例では、隣り合う発光部152の中心間距離P、透光部154の幅WT、第1遮光体200aの幅WSa及び第2遮光体200bの幅WSbが例えば(WT−WSa−WSb)/P×100≧30を満たすことが好ましい。
次に、図8から図20を用いて、図1から図4に示した発光装置10のシミュレーションについて説明する。
図8は、本実施形態のシミュレーションに係る発光装置10を示す断面図である。本実施形態では、以下の条件で発光装置10のシミュレーションを行った。
基板100は、ガラス基板(屈折率:1.52)とした。基板100の形状は、X方向沿った90mmの辺及びY方向に沿った60mmの辺を有する矩形とした。基板100の第2面104は、空気(屈折率:1)に接するようにした。基板100の厚さTは、後述する図10、図11、図12、図13、図14、図15、図16、図17、図18及び図19において、それぞれ、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm及び1.0mmとした。
各発光部152の幅は、200μmとした。隣り合う発光部152の中心間距離(言い換えると、複数の発光部152のピッチ)Pは、0.714mmとした。各第2電極130の幅は、250μmとした。したがって、各発光部152の端部から各第2電極130の外側端部までの各第2電極130の幅Gは、25μmとなっている。
各第1電極110の厚さ、各有機層120の厚さ及び各第2電極130の厚さは、ゼロとみなした。なお、図8では、説明のため、有機層120及び第2電極130を図示している。
X方向において、遮光体200の中心は、透光部154の中心と揃っている。遮光体200の幅WSは、200μmとした。
発光装置10は、基板300を備えている。基板300は、第1面302及び第2面304を有している。基板300は、第1面302が基板100の第1面102と対向するように位置している。第2面304は、第1面302の反対側にある。基板300の厚さは、0.4mmとした。基板300の第1面302から基板100の第1面102までの距離は、0.7mmとした。基板100の第1面102と基板300の第1面302の間の領域は、空気(屈折率:1)とした。
図9は、図10から図19に示す角度φ及び光度比Rを説明するための図である。
基板100の第2面104(発光装置10の発光面)側における輝度分布は、第2面104に垂直な方向において第1輝度L1を有している。基板100の第1面102(発光装置10の発光面とは反対側の面)側における輝度分布は、第2面304に垂直な方向からX方向に沿って角度φ傾いた方向において第2輝度L2を有している。
光度比Rは、以下の式(1)によって定義される。
R=L2/L1×100 (1)
なお、基板300の第2面304から角度φで出射されている光は、スネルの法則より、基板100の第1面102からも角度φで出射されている。
図10から図19の各図は、本実施形態に係る発光装置10のシミュレーション結果を示す図である。
図10(a)から図19(a)までの各図において、光度比Rw及びRw/oを算出している。光度比Rは、実施形態に係る光度比Rである。光度比Rw/oは、比較例に係るRである。実施形態に係る発光装置10は、図8に示した発光装置10である。比較例に係る発光装置10は、遮光体200が設けられていない点を除いて、実施形態に係る発光装置10と同様である。
図10(b)から図19(b)までの各図において、実施形態に係る光度比Rwと比較例に係るRw/oの差Rw/o−Rwを算出している。
実施形態に係る光度比Rwの分布は、以下の特徴を有している。図10(a)から図19(a)までのいずれにおいても、光度比Rwは、角度φが0°から増加するにつれて増加し、最初の極大値をとる。図10(a)から図19(a)までのうち図12(a)から図19(a)までにおいては、光度比Rwは、最初の極大値を取った後、最初の極小値をとる。
図20は、実施形態のシミュレーションに係る発光装置10の動作の一例を説明するための図である。
図20に示す例では、発光部152の中心から発せられた光が、基板100を透過して、基板100の第2面104において反射角θで反射され、基板100の第1面102から角度φで出射されている(図20において、光は黒実線矢印で示されている。)。この光は、発光部152の中心から距離L離れた位置から出射されている。
距離Dは、D=2Ttanθより、以下の式(2)のように置くことができる。
D=2Ttan(sin−1(sinφ/n)) (2)
ただし、nは、基板100の屈折率である。
図21は、基板100の厚さT、光度比Rwが最初の極小値をとる角度φ及び距離Dの関係を示す表である。図21では、距離Dは、式(2)を用いて算出している。
図21に示すように、いずれの厚さTにおいても、距離Dは、発光部152の中心と遮光体200の中心との間の距離(すなわち、隣り合う発光部152の中心間距離P(0.714mm)の1/2:0.357mm)とよく一致している。
どの角度で漏れる光を遮るかは、遮光体200の位置によって制御することができる。具体的には、図21を用いた上述した検討の結果から、遮光体200が、発光部152の中心から距離D、すなわち、2Ttan(sin−1(sinφ/n))離れた位置Pで第1面102を覆っている場合、発光装置10の発光面(基板100の第2面104)の反対側へ角度φで漏れる光の量をよく抑えることができるといえる。
発光装置10の透光性を高くする観点からすると、遮光体200の幅WSは、ある程度狭いことが好ましい。一例において、X方向において、遮光体200は、位置P(図20)から一方の側に向かって発光部152の幅WLの1/2と実質的に等しい(例えば、発光部152の幅WLの1/2の90%以上110%以下、好ましくは95%以上105%以下)距離離れた位置まで広がるようにし、かつ位置P(図20)からもう一方の側に向かって発光部152の幅WLの1/2と実質的に等しい(例えば、発光部152の幅WLの1/2の90%以上110%以下、好ましくは95%以上105%以下)距離離れた位置まで広がるようにすることができる。具体的には、図20に示すように、角度φで光が漏れる領域の幅(図20において、ΔD1+ΔD2)は、発光部152の幅WLと実質的に等しくなる。したがって、上述した一例においては、角度φで漏れる光のほぼすべてをよく遮ることができるといえる。
以上、本実施形態によれば、発光装置10の発光面(基板100の第2面104)の反対側へ漏れる光の量を抑えることができる。
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
102 第1面
104 第2面
110 第1電極
112 第1接続部
114 第1配線
120 有機層
130 第2電極
132 第2接続部
134 第2配線
140 絶縁層
142 開口
150 発光領域
152 発光部
152a 第1発光部
152b 第2発光部
154 透光部
200 遮光体
200a 第1遮光体
200b 第2遮光体
300 基板
302 第1面
304 第2面

Claims (9)

  1. 基板の第1面側に位置し、前記第1面側から第1電極、有機層及び第2電極を順に含む積層構造をそれぞれ有する複数の発光部と、
    隣り合う発光部の間にそれぞれ位置する複数の透光部と、
    前記複数の透光部のそれぞれにおいて前記基板の前記第1面を覆う複数の遮光体と、
    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、
    各遮光体は、各透光部の中心で前記基板の前記第1面を覆っている発光装置。
  3. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記複数の発光部は、隣り合う第1発光部及び第2発光部を含み、
    前記複数の遮光体は、前記第1発光部と前記第2発光部の間に第1遮光体及び第2遮光体を含み、
    前記第1遮光体は、前記第2遮光体よりも、前記第1発光部に近く位置しており、
    前記第2遮光体は、前記第1遮光体よりも、前記第2発光部に近く位置している発光装置。
  4. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記基板は、厚さT及び屈折率nを有し、
    前記基板の前記第1面側における輝度分布は、前記第1面に垂直な方向から角度φ傾いた方向において最初の極小値をとり、
    各遮光体は、各発光部の中心から距離2Ttan(sin−1(sinφ/n))離れた位置で前記第1面を覆っている発光装置。
  5. 請求項4に記載の発光装置において、
    前記複数の発光部の配列方向において、各遮光体は、前記位置から一方の側に向かって各発光部の幅の1/2の95%以上105%以下の距離離れた位置まで広がっており、かつ前記位置からもう一方の側に向かって各発光部の幅の1/2の95%以上105%以下の距離離れた位置まで広がっている発光装置。
  6. 請求項1から5までのいずれか一項に記載の発光装置において、
    各透光部は、隣り合う発光部の中心間で各遮光体から露出した領域を有し、
    前記複数の発光部の配列方向において、各透光部の前記領域は、隣り合う発光部の中心間の30%以上を占める発光装置。
  7. 請求項1から6までのいずれか一項に記載の発光装置において、
    各遮光体は、ブラックマトリクスである発光装置。
  8. 請求項1から6までのいずれか一項に記載の発光装置において、
    各遮光体は、前記第2電極と同一材料を含む発光装置。
  9. 請求項8に記載の発光装置において、
    各遮光体の厚さは、前記第2電極の厚さと同一である発光装置。
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