JP6700013B2 - 発光装置 - Google Patents

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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。発光層が発光した光を外部に取り出すためには、第1電極を透明電極材料で形成する必要がある。透明電極材料は金属と比較して抵抗が高い。このため、第1電極には、補助電極として導電部が設けられることが多い。
例えば特許文献1には、有機層及び第2電極の積層体をストライプ状に設けた有機EL素子において、複数の積層体の間に絶縁層を設けること、及び第1電極のうち絶縁層と重なっている領域に導電部を設けることが記載されている。
特開2014−154566号公報
有機EL素子は面光源であり、発光装置は板状・シート状など平面性を有することが多い。更に可撓性を有する基板を用いるなどして、可撓性の発光装置を形成することが知られる。一方で平面性を有するがゆえ、可撓性を有さない場合でも発光装置が意図せず外部から発光装置を曲げる方向に応力がかかることがある。第1電極の補助電極として導電部を有する発光部の基板に曲げ応力が加わり、この基板が曲がった場合、基板は、比較的剛性の高い補助電極を起点に曲がる。その場合には、第1電極、有機層、補助電極及び第2電極などに負荷がかかることとなる。そのうち、曲がりの起点となる補助電極及びその周辺層に最も大きな応力がかかる。第2電極が面上に形成された場合、第2電極はこの応力に耐えきれずクラック(ひび)がはいったり、分断されたり、欠陥が発生する。このため、欠陥となった部分から第2電極が有機層から剥離する可能性が出てくる。これに対して、特許文献1に記載されているように第2電極をストライプ状(縞状)にすると、このストライプ方向に基板が曲がっても、第2電極は有機層から剥離しにくくなる。
一方、特許文献1に記載されるように有機層及び第2電極をストライプ状にすると、発光部のうちこれらストライプの間に位置する部分は発光しなくなる。この場合、基板に対する発光領域の面積の割合が小さくなってしまう。
本発明が解決しようとする課題としては、補助電極を有する発光装置において、基板が曲がっても第2電極が欠陥することや有機層から剥離することを抑制しつつ、基板に対する発光領域の面積の割合が小さくなら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、基板と、
前記基板に形成され、第1電極、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有する発光部と、
前記基板と前記有機層の間に位置し、前記第1電極に電気的に接続している導電部と、
を有し、
前記第1電極及び前記有機層は、前記導電部と重なる領域にも形成されており、
前記有機層の上部のうち前記導電部と重なる領域の少なくとも一部は、前記第2電極が形成されていない非形成領域となっ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。 図1のB−B断面図である。 図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第1例を示す図である。 図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第2例を示す図である。 図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第3例を示す図である。 図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第4例を示す図である。 変形例1に係る発光装置の構成を説明するための断面図である。 変形例2に係る発光装置の構成を示す平面図である。
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2は、図1から第2電極130を取り除いた図であり、図3は、図2から絶縁層150及び有機層120を取り除いた図である。図4は図1のA−A断面図であり、図5は図1のB−B断面図である。発光装置10は、基板100、発光部140、及び導電部190を備える。発光部140は基板100に形成されており、第1電極110、有機層120、及び第2電極130を有している。有機層120は第1電極110と第2電極130の間に位置している。導電部190は基板100と有機層120の間に位置しており、第1電極110に電気的に接続している。第1電極110及び有機層120は、導電部190と重なる領域にも形成されている。そして、有機層120の上部(例えば上面)のうち導電部190と重なる領域の少なくとも一部は、第2電極130が形成されていない非形成領域134となっている。以下、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、面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。一方、順積型は、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で第2電極130を形成する場合、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。また、発光層と電子輸送層との間には正孔ブロック層を形成してもよい。また、有機層120はいわゆるタンデム構造などの、複数の発光層と当該複数の発光層との間に電荷発生層を有する、マルチフォトン構造であってもよい。マルチフォトン構造の場合は積層構造がそうではない場合(いわゆるシングル構造)と比較して有機層120の厚さがが厚くなったり層数が増えることによる成膜のムラが発生しやすくなり、例えば後述する絶縁層150の上と絶縁層が形成されない箇所に、有機層120が連続して形成されると、高低差が大きくなり、更にその上に形成される第2電極の平坦性を低下させることとなる。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。
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。また、絶縁層150を形成することにより、有機層120の形成領域を画定することもできる。これにより、隣り合う有機層120の発光色を異ならせることができる。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。
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。
また、発光装置10は導電部190を有している。導電部190は第1電極110に接している。導電部190は第1電極110よりも低抵抗の材料、例えば金属によって形成されている。このため、導電部190は第1電極110の補助電極として機能し、その結果、第1電極110の見かけ上の抵抗は低くなる。また、導電部190は光を透過しない。ただし導電部190が薄い場合、導電部190は光を少し透過することもある。導電部190は、例えばMo合金、Al合金、及びMo合金をこの順に積層した膜である。ただし、導電部190はAl、Ag、Cuのような他の導電材料を用いて形成されていてもよく、インクジェット法を用いて導電性粒子を塗布することによって形成されてもよい。また、導電部190の厚さは、例えば100nm以上1000nm以下である。
図1及び図3に示す例において、導電部190は線状に第1の方向に延在している。これらの図に示す例において、導電部190の延在方向(第1の方向)は、第1端子112と第2端子132を結ぶ方向である。ただし導電部190の延在方向、及び、第1端子112または第2端子132の形成位置はこれに限定されない。そして発光装置10は、複数の導電部190を有している。これら複数の導電部190は、互いに平行である。導電部190の幅w(図3参照)は、例えば15μm以上200μm以下である。また、隣り合う導電部190の間隔w(図3参照)は、例えば0.5mm以上5mm以下である。なお、B−B断面において、上記した有機層120及び第2電極130は、隣り合う導電部190の間に連続して、言い換えると隣り合う導電部190の間の領域の全体に形成されている。
図3及び図5に示す例において、導電部190は第1電極110の上に形成されている。言い換えると、導電部190は第1電極110と有機層120の間に位置しており、かつ、導電部190の下面は第1電極110に接している。そして導電部190は、絶縁層150によって覆われている。これにより、導電部190と第2電極130が短絡することを抑制できる。
そして、図1及び図5に示すように、導電部190が延在する方向に交わる方向(第2の方向:図1及び図5における左右方向)における断面において、有機層120の上面のうち導電部190と重なる領域の少なくとも一部は、第2電極130が形成されていない非形成領域134となっている。非形成領域134は、導電部190と同じ方向(図1における上下方向、図5における手前・奥方向)に導電部190に沿うようにして延在している。ただし、例えば導電部190の端部が第2電極130の外側(例えば絶縁層150と重なる領域や第1端子112と重なる領域)まで延在している場合などにおいて、導電部190が延在する方向における導電部190の端部と重なる部分には、非形成領域134が形成されていなくてもよく、換言すれば、第2電極130が形成されていてもよい。
また図1及び図5に示す例では、複数の導電部190のすべてに対して非形成領域134が形成されている。ただし、少なくとも一つの導電部190に対しては第2電極130が形成されていなくてもよい。この場合、発光装置10を指定箇所で曲げるための起点(ガイド)となる箇所を規定することができる。
図6は、図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第1例である。本図に示す例において、非形成領域134の幅は導電部190の幅よりも広い。このため、第2電極130は導電部190と重なっていない。そして、第2電極130の縁から第2電極130の縁までの距離は、導電部190の幅の110%以上1mm以下である。また、導電部190の縁から第2電極130の縁までの距離tは、導電部190の幅の5%以上、好ましくは10%以上である。ここで、距離tの上限は、第2電極130の縁から第2電極130の縁までの距離の最大幅(最大1mm)より求まる。好ましくは、上記した距離tは、100μm以下、または導電部190の幅の40%以下である。そして、本図において、第2電極130の縁の厚さは、第2電極130の他の部分の厚さとほぼ同じになっている。なお、第2電極130の縁は、絶縁層150と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。また、非形成領域134の中心と導電部190の中心が異なっていてもよい。
図7は、図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第2例である。本図に示す例において、非形成領域134の幅は導電部190の幅よりも狭い。このため、非形成領域134を挟む2つの第2電極130の少なくとも一方は導電部190と重なっている。本図に示す例では、2つの第2電極130のいずれも導電部190と重なっている。そして、第2電極130の縁から第2電極130の縁までの距離は、導電部190の幅の10%以上導電部190の幅以下である。また、導電部190の縁から第2電極130の縁までの距離tは、導電部190の幅の5%以上、好ましくは10%以上である。ここで距離tの上限は導電部190の最大幅w1以下(例えば200μm以下)であればよく、好ましくは、導電部190の幅の40%以下である。また、本図における第2電極130の縁の形状は、図6に示した例と同様であり、非形成領域134の中心と導電部190の中心が異なっていてもよい。
図8は、図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第3例である。本図に示す例は、第2電極130の縁の形状を除いて、図7に示した例と同様である。本図に示す例では、第2電極130の縁の近傍の厚さは、縁に近づくにつれて徐々に薄くなっている。これにより、発光装置10を曲げた時に補助電極190の上層に加わる応力を分散させることができる。
図9は、図5の点線αで囲んだ領域を拡大した図の第4例である。本図に示す例は、第2電極130の縁の形状を除いて、図7に示した例と同様である。本図に示す例では、第2電極130の縁の厚さは、他の部分と比較して厚くなっている。そして縁から離れるにつれて徐々に薄くなっている。これにより、第2電極130の縁の抵抗を下げ、非発光領域である導電部190の縁部分での輝度を高めることができる。
なお、図6に示した例において、第2電極130の縁の形状が図8又は図9に示した例と同様になっていてもよい。
また、発光部140は封止部材又は封止膜(いずれも図示せず)によって封止されている。
封止部材は、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。
封止膜は、例えば絶縁材料、さらに具体的には酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、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。封止膜の厚さは、好ましくは300nm以下である。また封止膜の厚さは、例えば50nm以上である。封止膜は、例えばALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて形成されているが、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。
次に、発光装置10の製造方法について説明する。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、導電部190、絶縁層150、及び有機層120をこの順に形成する。次いで、第2電極130を形成する。第2電極130は、例えばマスクを用いた蒸着法(例えば真空蒸着法)を用いて上記したパターンに形成される。
次いで、発光部140を、封止部材又は封止膜を用いて封止する。その後、第1端子112及び第2端子132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))を接続する。
以上、本実施形態によれば、第2電極130は導電部190と重なる部分の少なくとも一部には形成されていない。このため、基板100に応力が加わって基板100及び発光部140が導電部190と同じ方向に曲がっても、第2電極130に加わる圧縮応力又は引張応力は小さくなる。従って、第2電極130が欠陥したり、有機層120から剥離することを抑制できる。
また、第1電極110及び有機層120は、導電部190と重なる領域にも形成されている。このため、第1電極110と第2電極130に挟まれていない有機層120のうち、第2電極130の縁の近傍に位置する部分に電流が流れ、その結果、この部分は発光する。従って、基板100に対する発光部140の実効面積(実際に発光する領域の面積)の割合が小さくなることを抑制できる。
また、有機層120の下地のうち導電部190と重なる部分は凸になっている。従って、有機層120のうち導電部190と重なる部分は他の部分と比較して薄くなりやすい。有機層120が薄くなると、有機層120のこの部分に電界が集中し、リークが生じやすくなる。これに対して本実施形態では、第2電極130は導電部190と重なる部分の少なくとも一部には形成されていない。このため、有機層120の電界が集中する部分の上部に第2電極120が形成されないので上記したリークが生じることを抑制できる。
(変形例1)
図10は、変形例1に係る発光装置10の構成を説明するための断面図であり、実施形態における図7に対応している。本変形例に係る発光装置10は、導電部190が基板100と第1電極110の間に位置している点、及び第1電極110が絶縁層150で覆われていない点を除いて、実施形態に係る発光装置10と同様の構成である。
なお、導電部190を基準としたときの第2電極130の縁の位置は、実施形態の図6〜図9のいずれかと同様である。
本変形例によっても、第2電極130は導電部190と重なる部分の少なくとも一部には形成されていない。このため、基板100に応力が加わって基板100及び発光部140が曲がっても、第2電極130に加わる圧縮応力又は引張応力は小さくなる。従って、第2電極130が有機層120から剥離することを抑制できる。
また、導電部190を基板100と第1電極110の間に配置すると、導電部190と重なる領域においても有機層120は第1電極110及び第2電極130の双方に接する。このため、導電部190と重なる領域の全体に第2電極130を形成すると、この重なる部分においても第1電極110と第2電極130の間に電流が流れる。一方、導電部190は遮光性を有しているため、有機層120のうち、導電部190の幅方向において導電部190の中央部近傍と重なる領域で発光した光は、発光装置10の外部に放射されにくい。つまり、有機層120のうちの電流が流れる領域と外部への発光に寄与する領域は互いに異なる。この場合、発光装置10の電気を光に変換する効率(発光効率)が実質的に低下してしまう。これに対して本実施形態では、第2電極130は導電部190と重なる部分の少なくとも一部には形成されていない。このため、上記した発光効率の低下を抑制することができる。
(変形例2)
図11は、変形例2に係る発光装置10の構成を示す平面図であり、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電極130のレイアウトを除いて、実施形態又は変形例1に係る発光装置10と同様の構成を有している。
本変形例において、第2電極130は櫛歯状になっている。そして、この櫛の歯と歯の間に位置する領域は、導電部190と重なっている。
本変形例によっても、実施形態又は変形例1と同様に、第2電極130が有機層120から剥離することを抑制でき、かつ、基板100に対する発光部140の実効面積の割合が小さくな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
110 第1電極
120 有機層
130 第2電極
134 非形成領域
140 発光部
150 絶縁層
190 導電部

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板に形成され、第1電極、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有する発光部と、
    前記基板と前記有機層の間に位置し、前記第1電極に電気的に接続している導電部と、
    を有し、
    前記第1電極及び前記有機層は、前記導電部と重なる領域にも形成されており、
    前記導電部は第1の方向に延在するストライプ形状を有し、
    前記有機層の上部のうち前記導電部と重なる領域の少なくとも一部は、前記第2電極が形成されていない非形成領域となっており、
    前記非形成領域は前記第1の方向に延在しており、
    前記第2電極のうちの前記非形成領域に隣り合う縁は前記導電部と重なっている発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記導電部のうちの隣り合う前記ストライプ形状の間の領域で、前記有機層及び前記第2電極は、それぞれ連続し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、
    前記第1の方向に交わる第2の方向において、前記導電部の縁から前記第2電極のうちの前記非形成領域に隣り合う縁までの距離は、前記導電部の幅の5%以上前記導電部の幅以下である発光装置。
  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、
    前記導電部は前記第1電極と前記有機層の間に位置しており、
    さらに、前記第1電極と前記有機層の間に、前記導電部を覆う絶縁層を有している発光装置。
  5. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記導電部は前記基板と前記第1電極の間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、
    前記基板は可撓性を有している発光装置。
  7. 基板と、
    前記基板に形成され、第1電極、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有する発光部と、
    前記基板と前記有機層の間に位置し、前記第1電極に電気的に接続している導電部と、
    前記導電部を覆う絶縁層と、
    を有し、
    前記第1電極及び前記有機層は、前記導電部と重なる領域にも形成されており、
    前記導電部は第1の方向に延在するストライプ形状を有し、
    前記有機層の上部のうち前記導電部と重なる領域は、前記第2電極が形成されていない非形成領域となっており、
    前記非形成領域は前記第1の方向に延在しており、
    前記第2電極のうちの前記非形成領域に隣り合う縁は前記絶縁層と重なっている発光装置。
  8. 基板と、
    前記基板に形成され、第1電極、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有する発光部と、
    前記基板と前記有機層の間に位置し、前記第1電極に電気的に接続している導電部と、
    を有し、
    前記第1電極及び前記有機層は、前記導電部と重なる領域にも形成されており、
    前記導電部は第1の方向に延在するストライプ形状を有し、
    前記有機層は前記導電部と重なる領域を含む凸部を有し、
    前記有機層の上部のうち前記凸部と重なる領域の少なくとも一部は、前記第2電極が形成されていない非形成領域となっており、
    前記非形成領域は前記第1の方向に延在しており、
    前記第2電極のうちの前記非形成領域に隣り合う縁は前記凸部の一部と重なっている発光装置。
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