JP4395996B2 - 表示パネル - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルに関し、特にそこに形成された表示素子の電極に信号を供給するための配線の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、平面型表示パネルの表示方法としては、大きく分類してセグメントによるピクト表示と、複数の画素をマトリクス状に形成したドットマトリクス表示がある。また、表示パネル上に形成する表示素子としては、有機EL素子のような自発光型の表示素子と、液晶表示素子のような受動型の表示素子とがある。
【0003】
図6は、従来のピクト表示を行うための有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。図示するように、この有機ELパネルは、基板11上に、透明のITOからなり、ピクト表示部12a、12b、配線部12c、12d及び外部接続部12iを含む透明電極層12と、有機EL層13と、Alなどの金属材料からなるカソード電極14aとが積層されて形成されている。
【0004】
ピクト表示部12a、12bは、有機EL素子のアノード電極となるもので、これに対向するカソード電極14aと、これらの間にある有機EL層13とで、それぞれ有機EL素子を構成する。カソード電極14aは、外部接続部12iを介して接地されている。配線部12c、12dの端部に外部から電源電圧Vddが供給されると、ピクト表示部12a、12bに対応する部分の有機EL層13に電流が流れ、発光することによって、ピクト表示がなされる。有機EL層13の発光輝度(cd/m2)は、有機EL層13の単位面積あたりに流れる電流、つまり電流密度に依存される。ピクト表示部12a、12bともに電源電圧Vddを印加したときの、相関関係は、次の数式2で表される。
【0005】
【数2】
I12a/A12a=I12b/A12b
但し、I12a、I12bは、それぞれピクト表示部12a、12bの有機EL層13を流れる電流、A12a、A12bは、それぞれピクト表示部12a、12bの発光面積である。
【0006】
したがって、ピクト表示部12a、12bの発光面積が異なっても、ともに等しい電源電圧Vddすれば電流密度は一致するため、発光輝度は等しくなる。
【0007】
ところが、従来の有機ELパネルでは、これら2つのピクト表示の明るさに差異が生じてしまうという問題があった。すなわち、配線部12c、12dは、電源電圧Vddが供給される端部の位置からピクト表示部12a、12bまでの長さが互いに異なるため、抵抗値が異なっており、ピクト表示部での有機EL層13の電流密度は配線部の長さに応じて逓減するため、長い方の配線部に接続されたピクト表示部では、発光輝度が低くなってしまう。しかも、配線部12c、12dを構成するITOは、カソード電極14aを構成する導電材料よりも比較的シート抵抗が大きいため、この抵抗値の違いが無視できないものとなるためである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、異なる位置にある複数の表示素子において、同様の表示状態を得ることのできる表示パネルを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点にかかる表示パネルは、
基板上に、アノード電極と、カソード電極と、これらの間にある有機EL層とで構成された有機EL素子が形成された表示パネルにおいて、
前記基板上にそれぞれ形成され、流れる電流の量に応じて表示状態が変化し、互いに表示面積が同じである複数の前記有機EL素子と、
前記基板上に、前記アノード電極にそれぞれ接続されるように、前記アノード電極となる材料からなり、前記アノード電極を形成するときにそれぞれ同時に形成された複数のアノード配線部を有する複数の配線と、を備え、
前記複数の配線には、前記複数のアノード配線部のうちの少なくとも一部に、前記カソード電極となる材料からなり、前記カソード電極を形成するときに同時に形成されたカソード配線部が積層され、
前記カソード配線部の積層の調整によって、前記複数の配線は、それぞれ端部から所定の電圧信号を与えたときに、対応する有機EL素子との合成抵抗が互いに等しくなるようにそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【0011】
上記第1の観点にかかる表示パネルでは、各表示素子の位置の違いによって端部からの配線の長さに応じて配線の幅を変えることにより各表示素子に流れる電流を実質的に同じにすることができる。また、複数の表示素子の各表面積が異なっても同様の効果を得ることができる。
【0012】
上記第1の観点にかかる表示パネルにおいて、
前記複数の配線は、それぞれ端部から対応する有機EL素子までの長さに従って、その幅が決められたものであってもよい。
【0014】
この場合において、
前記複数の有機EL素子は、対応する配線の端部から所定の電圧信号を与えたときの抵抗値が互いに等しいものであってもよく、
前記複数の配線は、前記カソード配線部が積層されていない部分の抵抗値を互いに同一にすることができる。
【0015】
さらに、前記複数の配線は、前記カソード配線部が積層されていない部分の長さと断面積が互いに同一であってもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
[第1の実施の形態]
図1は、この実施の形態にかかる有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。図示するように、この有機ELパネルは、透明の基板1上に、透明電極層2と、有機EL層3と、金属電極層4とが積層されて形成されている。
【0018】
透明電極層2は、厚さが一様のITO(Indium Tin Oxide)によって構成され、ピクト表示部2a、2bと、その端部からピクト表示部2a、2bにそれぞれ電源電圧Vddを供給するための配線部2c、2dと、接地された外部接続部2iとを含む。ピクト表示部2a、2bは、同一形状であってもなくてもなくてもよく、また、発光面積が異なっていてもよい。これらは、有機EL素子のアノード電極となり、それぞれ面積をAa、Abとする。
【0019】
また、配線部2c、2dは、互いに後述するような関係を満たす幅及び長さで形成され、長さ方向における配線部2cの幅は一定で且つ配線部2cの長さ方向と直交する方向における断面積は一定であり、長さ方向における配線部2dの幅は一定で且つ配線部2dの長さ方向と直交する方向における断面積は一定である。なお、図において、配線部2c、2dは、ピクト表示部2a、2bとの区別が付けやすいように、網掛けしているが、同一導電膜をパターニングにすることにより得られるため、材質、材質の特性及び厚さ共に変わるところはない。
【0020】
有機EL層3は、少なくともピクト表示部2a、2bを覆い、外部接続部2iを覆わないように、基板1及び透明電極層2の上に形成されている。有機EL層3は、これを流れる電流の量に応じて発光するもので、例えば、透明電極層2から金属電極層4の側に向けて正孔輸送層、発光層が積層されてなる。このような有機EL層3では、正孔輸送層に注入された正孔と電子輸送層を兼ねた発光層に注入された電子とが再結合するときのエネルギーを吸収することで、発光層が発光するものである。
【0021】
金属電極層4は、有機EL層3を介してピクト表示部2a、2bを覆うが、配線部2a、2bを覆わないように、また、有機EL層3から一部はみ出して外部接続部2iに接続するカソード電極部4aを形成している。金属電極層4は、有機EL層3に電子を注入しやすいように、仕事関数の低い金属(例えばCa−Al合金)によって構成されている。このような金属膜で構成されるため、カソード電極部4aのシート抵抗は十分に低い。
【0022】
以上のような積層構造において、アノード電極となるピクト表示部2a、2bと、これに対向するカソード電極部4a、さらにその間の有機EL層3によって、2つのピクト表示を行う有機EL素子が構成される。これらの有機EL素子は、有機EL層3を流れる電流の量によって発光する電流駆動型の発光素子である。
【0023】
ピクト表示部2aとカソード電極4aとの間に電圧Vddが印加されるときにピクト表示部2aとカソード電極4aとの間を流れる電流をIa、ピクト表示部2aでの有機EL層3の厚さ方向における抵抗(アノード電極2aとカソード電極4aとの間の抵抗)をREa、配線部2cとピクト表示部2aとの合成抵抗をR2aとすると、キルヒホッフの第1の法則により電圧Vddは数式4で表される。
【0024】
【数4】
Vdd=(REa+R2a)×Ia
ただし、ピクト表示部2a(ITO)の厚さ方向の抵抗は、抵抗REaに比べて遙かに小さいので無視してもよい。
【0025】
同様に、ピクト表示部2bとカソード電極4aとの間に電圧Vddが印加されるときにピクト表示部2bとカソード電極4aとの間を流れる電流をIb、ピクト表示部2bでの有機EL層3の厚さ方向における抵抗(アノード電極2bとカソード電極4aとの間の抵抗)をREbとすると、配線部2dとピクト表示部2bとの合成抵抗R2bは、次の数式5で表される。
【0026】
【数5】
R2b=Vdd/Ib−REb
ただし、ピクト表示部2bの厚さ方向の抵抗は、抵抗REbに比べて遙かに小さいので無視してもよい。
【0027】
このとき、ピクト表示部2a、2bでの発光輝度を等しくするためには、同一電圧を印加すればよいので、ピクト表示部2bとカソード電極4aとの間を流れる電流をIbは、数式6で示すものとなる。
【数6】
Ib=Ia×REa/REb
【0028】
ここで、ピクト表示部2a、2bにおける有機EL層3の抵抗REa、REbは、それぞれ次の数式7で表される。
【数7】
REa=ρE×tE/Aa
REb=ρE×tE/Ab
但し、ρE、tEはそれぞれ有機EL層3の抵抗率、有機EL層3の膜厚である。
【0029】
以上の数式4〜数式7を整理すると、ピクト表示部2bにおける抵抗REbは、次の数式8で表される。
【数8】
REb=REa×Aa/Ab
【0030】
数式5に数式6、数式8を挿入すると、次の数式9が得られる。
【数9】
R2b=(Vdd/Ia−REa)(Aa/Ab)
【0031】
次に、配線部2c、2dについて説明する。配線部2c、2dは、これらを形成する透明電極層2が厚さ一様に形成されているため、同じ厚さであり、これをdITOとする。また、配線部2c、2dのピクト表示部2a、2bまでの長さをそれぞれL2a、L2bとするが、これらはピクト表示部2a、2bが形成された位置によって決められるものである。また、幅をそれぞれW2a、W2bとする。すると、配線部2c、2dの抵抗値R2a、R2bは、次の数式10で表される。
【0032】
【数10】
R2a=ρITO×L2a/(W2a×dITO)
R2b=ρITO×L2b/(W2b×dITO)
但し、ρITOは、ITOの抵抗率である。
【0033】
ピクト表示部2a、2bのシート抵抗は所定値Rsは、Rs=ρITO/dITOと設定されているので、すなわち、配線2dの幅W2bは、次の数式11で示すものとなる。
【数11】
W2b=Rs×L2b/R2b
【0034】
数式11より、次の数式12の通りになる。
【数12】
W2b=Rs×L2b/(Vdd/Ia−REa)(Aa/Ab)
【0035】
このように配線部2dの幅W2bは、配線部2c及びピクト表示部2aに流れる電流、ピクト表示部2aの抵抗、印加電圧、ピクト表示部2a、2bの発光面積、配線部2dの配線距離が設定することにより自動的に決定することができる。
【0036】
したがって、各配線部の長さと、各配線部に供給する電圧、各配線部に接続された表示部の発光面積と、配線部のシート抵抗、1つのピクト表示部の有機EL層の厚さ方向における抵抗値、1つのピクト表示部に流れる電流が決定されれば、残り全ての配線部の配線を、実質的に数式12に従って設定することができる。これにより、全てのピクト表示部の発光輝度を等しくすることができる。さらに、定電圧駆動なので画素面積に応じて電圧を変えて供給する必要がなく、駆動回路をコンパクトにすることができる。
【0037】
なお、図1に示した有機ELパネルは、金属電極層4の酸化によるダークスポットの成長を防ぐため、空気及び水分に触れないよう、封止部材による封止がなされる。図2は、封止部材によって封止した有機ELパネルの構造を示す断面図である。図示するように、基板1上に透明電極層2、有機EL層3及び金属電極層4を積層して形成したものを、配線部2c、2d及び外部接続部2iの端部を除いて、保護層5で覆い、さらに緩衝層6で覆っている。
【0038】
保護層5は、各種金属の酸化物、窒化物または硫化物、もしくは各種のポリマーなどの材料(但し、いずれの場合も絶縁体で、水分や空気の侵入を防ぐことのできるものに限る)によって構成され、気相製膜法や蒸着重合法を用いて形成されてる。保護層5は、上記した材料の単層によるものであってもよく、複数の材料を積層して形成したものであってもよい。
【0039】
緩衝層6は、水分や空気の侵入を防ぐことのできる、低粘度(1〜10000mPa・s程度)の光硬化性樹脂によって構成され、例えば、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、カーテンコートなどの印刷技術を用いて、0.1〜5000μm程度の厚さに製膜される。緩衝層6は、外部から照射した光、或いは配線部2c、2dから電圧信号を供給することで有機EL層3が発した光によって硬化させられている。
【0040】
[第2の実施の形態]
図3は、この実施の形態にかかる有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。図示するように、この有機ELパネルも、透明の基板1上に、透明電極層2と、有機EL層3と、金属電極層4とが積層されて形成されている。
【0041】
透明電極層2は、厚さが一様のITO(Indium Tin Oxide)によって構成され、ピクト表示部2a、2bと、その端部からピクト表示部2a、2bにそれぞれ電源電圧Vddを供給するための配線部2e〜2hと、接地された外部接続部2iとを含む。ピクト表示部2a、2bは、同一形状に形成されてており、有機EL素子のアノード電極となる。配線部2e、2gは、その幅及び長さが等しい。配線部2f、2hは、後述する配線部4b、4cが積層される部分である。なお、図において、配線部2e、2gは網掛けし、配線部2f、2hは斜線を表示しているが、これは互いの区別を付けやすくするためのもので、材質及び厚さ共に変わるところはない。
【0042】
有機EL層3は、少なくともピクト表示部2a、2bを覆い、配線部2f、2h及び外部接続部2iを覆わないように、基板1及び透明電極層2の上に形成されている。有機EL層3は、これを流れる電流の量に応じて発光するもので、第1の実施の形態と同様、例えば、透明電極層2から金属電極層4の側に向けて正孔輸送層、及び電子輸送層を兼ねた発光層の2層が積層されてなる。
【0043】
金属電極層4、有機EL層3に電子を注入しやすいように、Alなどの仕事関数の低く、シート抵抗が十分に低い金属によって構成され、カソード電極4aと、配線部4b、4cとを含む。カソード電極4aは、有機EL層3を介してピクト表示部2a、2bを覆うが、配線部2e〜2hを覆わないように、かつ外部接続部2iに積層されるように形成されている。配線部4b、4cは、それぞれ配線部2f、2hに積層されて形成される。
【0044】
なお、この実施の形態にかかる有機ELパネルも、基板1上に、透明電極層2、有機EL層3及び金属電極層4を積層して形成した後、第1の実施の形態にかかる有機EL素子と同様、保護層5及び緩衝層6で封止し、空気や水分の侵入を防いでいる。
【0045】
図4は、図3の有機ELパネルの等価回路を示す図である。図4(a)は、ピクト表示部2aを含む有機EL素子を示すものである。この有機EL素子は、配線部2fによる抵抗R2fと配線部4bによる抵抗R4bが並列に接続され、さらにこれに、配線部2eによる抵抗R2eと、ピクト表示部2b及び対向するカソード電極部4a、並びにその間の有機EL層3とから構成される有機EL素子(抵抗値REa)とが直列に接続されたものとなる。また、R2e≫R4bである。従って、配線部2e、2f、4b及びピクト表示部2aの有機EL層3の全抵抗R1は、数式13に示すものとなり、配線部2e、2f、4b及びピクト表示部2aの有機EL層3を流れる電流I1は、数式14に示すものとなる。
【0046】
【数13】
Figure 0004395996
【数14】
I1≒Vdd/(R4b+R2e+Rea)
【0047】
一方、図4(b)は、ピクト表示部2bを含む有機EL素子を示している。この有機EL素子は、配線部2hによる抵抗R2hと配線部4cによる抵抗R4cが並列に接続され、さらにこれに、配線部2gによる抵抗R2gと、ピクト表示部2b及び対向するカソード電極部4a、並びにその間の有機EL層3とから構成される有機EL素子(抵抗値Reb)とが直列に接続されたものとなる。また、R2g≫R4cである。従って、配線部2h、2g、4c及びピクト表示部2bの有機EL層3の全抵抗R2は、数式15に示すものとなり、配線部2h、2g、4c及びピクト表示部2bの有機EL層3を流れる電流I2は、数式16に示すものとなる。
【0048】
【数15】
Figure 0004395996
【数16】
I2≒Vdd/(R4c+R2g+Reb)
【0049】
数式12のIaを数式14のI1又は数式16のI2に置き換えることで、全配線の幅をそれぞれ設定することができる。
【0050】
以上説明したように、この実施の形態にかかる有機ELパネルでは、外部から電源電圧Vddを供給するための配線全体の長さに応じて配線の幅を設定することにより、複数のピクト表示用の有機EL素子をほぼ同じ明るさで発光させることができる。
【0051】
また、配線部4b、4cは、カソード電極4aと同じ金属電極層4に含まれるものであるため、カソード電極4aを形成するときに同時に形成することができる。このため、有機ELパネルの製造プロセスにおいて、配線部4b、4cを形成するために、工程が増えてしまうことがない。
【0052】
[実施の形態の変形]
本発明は、上記の第1、第2の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な、上記の実施の形態の変形態様について説明する。
【0053】
上記の第1、第2の実施の形態では、基板1上に形成された透明電極層2、有機EL層3及び金属電極層4を、保護層5と緩衝層6とによって封止していた。しかし、保護層5を設けずに、緩衝層6だけによる封止も可能である。また、図5に示すように、硬化した緩衝層6の上に低粘度の接着剤7を塗布し、ガラス等からなる基板8を貼り合わせてもよい。ここで、基板8の貼り合わせは、空気中で行ってもよい。
【0054】
上記の第1の実施の形態では、透明電極層2の厚さは一様であり、配線部2c、2dは、その幅及び長さを調整することによって、抵抗値が同じになるようにしていた。これに対して、透明電極層2の形成過程においてマスクなどを使用することにより、配線部2c、2dの厚さを変えて、これらの抵抗値が同じになるようにしてもよい。
【0055】
上記の第2の実施の形態では、ピクト表示部2a、2bの両方について、外部からそこまでの配線の一部を透明電極層2と金属電極層4の2層構造とするものとしていた。しかしながら、外部からピクト表示部2aまでの配線は、ピクト表示部2bまでの配線より短いので、金属電極層4を重ねない1層構造としてもよい。この場合、ピクト表示部2bまでの配線で1層構造とする部分は、ピクト表示部2aまでの配線と同じ幅、同じ長さにすればよい。
【0056】
また、本発明は、有機EL素子以外の発光素子にも適用することができる。電圧駆動型の発光素子の場合には、配線の抵抗値と発光素子の抵抗値の比が同一になるように、配線の長さ及び幅を調整したり、配線に金属膜を重ねたりすることができる。これにより、複数の発光素子に分圧される電圧が互いに等しくなるからである。
【0057】
また、本発明は、ピクト表示を行うものだけでなく、ドットマトリクス表示を行う発光素子の電極に接続する配線の構造に対しても適用することができる。さらには、液晶表示素子などの受動型の表示素子にも、上記したような配線構造を適用することができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外部からの信号を供給するための配線の長さに関わらず、異なる位置にある表示領域において同様の表示を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。
【図2】図1の有機ELパネルを封止した状態を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。
【図4】図3の有機ELパネルの等価回路を示す図である。
【図5】有機ELパネルの封止状態の他の例を示す断面図である。
【図6】従来例にかかる有機ELパネルの構造を、層毎に分解して示す図である。
【符号の説明】
1…基板、2…透明電極層、2a,2b…ピクト表示部、2c〜2h…配線部、3…有機EL層、4…金属電極層、4a…カソード電極部、4b、4c…配線部、5…保護層、6…緩衝層、7…接着剤、8…基板

Claims (4)

  1. 基板上に、アノード電極と、カソード電極と、これらの間にある有機EL層とで構成された有機EL素子が形成された表示パネルにおいて、
    前記基板上にそれぞれ形成され、流れる電流の量に応じて表示状態が変化し、互いに表示面積が同じである複数の前記有機EL素子と、
    前記基板上に、前記アノード電極にそれぞれ接続されるように、前記アノード電極となる材料からなり、前記アノード電極を形成するときにそれぞれ同時に形成された複数のアノード配線部を有する複数の配線と、を備え、
    前記複数の配線には、前記複数のアノード配線部のうちの少なくとも一部に、前記カソード電極となる材料からなり、前記カソード電極を形成するときに同時に形成されたカソード配線部が積層され、
    前記カソード配線部の積層の調整によって、前記複数の配線は、それぞれ端部から所定の電圧信号を与えたときに、対応する有機EL素子との合成抵抗が互いに等しくなるようにそれぞれ形成されていることを特徴とする表示パネル。
  2. 前記複数の配線は、それぞれ端部から対応する有機EL素子までの長さに従って、その幅が決められている
    ことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  3. 前記複数の有機EL素子は、対応する配線の端部から所定の電圧信号を与えたときの抵抗値が互いに等しく、
    前記複数の配線は、前記カソード配線部が積層されていない部分の抵抗値が互いに同一である
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の表示パネル。
  4. 前記複数の配線は、前記カソード配線部が積層されていない部分の長さと断面積が互いに同一である
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の表示パネル。
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