JP6700309B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
照明装置や表示装置などの発光装置の光源の一つに、有機EL素子がある。有機EL素子は、第1電極と第2電極の間に有機層を配置した構成を有している。有機EL素子を有する発光装置において、有機EL素子の発光部を画定するために絶縁層が用いられることがある(例えば特許文献1)。
また、一つの基板の上に複数の発光部を設ける場合、これら複数の発光部の第2電極を分離するために、絶縁層の上に隔壁を形成することがある(例えば特許文献2)。特許文献2において、隔壁は第1電極の補助電極の上に形成されている。
特開2007−250520号公報 特開2012−204250号公報
本発明者が検討した結果、隔壁に光(特に紫外線を含む光)が照射すると、有機層を劣化(例えば酸化)させる因子(以下、劣化因子と記載)が発生し得ることが判明した。中空構造の封止構造を採用した場合、この劣化因子は中空部分に拡散するため、問題は生じにくい。これに対して膜を用いて発光部を被覆した場合、隔壁で発生した劣化因子は、絶縁膜を介して有機層に到達し、発光部を構成する有機層を劣化させることがある。この場合、発光部の発光領域が狭くなってしまう。
本発明が解決しようとする課題としては、発光部を被覆する膜を有する発光装置において、隔壁で発生した劣化因子に起因して有機層が劣化し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、
前記基板上に形成され、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、
前記発光部を画定する絶縁層と、
前記絶縁層の上に位置する隔壁と、
前記発光部、前記絶縁層の少なくとも一部、及び前記隔壁の少なくとも一部を覆う被覆膜と、
を備え、
前記第2電極は、前記隔壁に沿って分断しており、
少なくとも前記発光部に対向する部分に位置し、且つ前記隔壁と前記基板の間に位置する遮光層を備える発光装置である。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態に係る発光装置の平面図である。 図1から被覆膜を取り除いた図である。 図2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2のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 図2のC−C断面図である。 図2のD−D断面図である。 図7の第1の変形例である。 図7の第2の変形例である。 変形例に係る発光装置の要部の構成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。
(実施形態)
図1は、実施形態に係る発光装置10の平面図である。図2は、図1から被覆膜200を取り除いた図である。図3は、図2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4は図2のA−A断面図であり、図5は図2のB−B断面図であり、図6は図2のC−C断面図である。なお、図4〜図6において、説明のため被覆膜200も示している。
実施形態に係る発光装置10は、基板100、発光部140、絶縁層150、隔壁170、被覆膜200、及び遮光層190を備えている。発光部140は基板100の上に形成されており、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。絶縁層150は発光部140を画定している。隔壁170は絶縁層150の上に位置している。被覆膜200は、発光部140、絶縁層150の少なくとも一部、及び隔壁170の少なくとも一部を覆っている。第2電極130は隔壁170に沿って分断している。遮光層190は、少なくとも発光部140に対向する部分に位置し、且つ隔壁170と基板100の間に位置している。以下、発光装置10について詳細に説明する。
図1〜図6に示す例において、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、複数の隔壁170、及び被覆膜200を有している。
発光装置10は、ボトムエミッション型の発光装置及びトップエミッション型の発光装置のいずれであってもよい。発光装置10が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おり、基板100のうち第1電極110とは逆側の面が発光装置10の光取出面になっている。一方、発光装置10がトップエミッション型である場合、基板100は上述した透光性の材料で形成されていてもよいし、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。また、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。
発光部140は、上記したように、第1電極110、第2電極130、及び有機層120を有している。
第1電極110及び第2電極130のうち少なくとも光が射出する側の電極は、光透過性を有する透明電極である。なお、第1電極110及び第2電極130の双方が透明電極であってもよい。
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し、薄い金属電極であってもよい。
第1電極110及び第2電極130のうち透光性を有していない電極は、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。また、この電極は、金属層と透明導電層をこの順に積層した構造であってもよい。
以下、第1電極110が透光性を有しており、第2電極130が透光性を有していないとして、説明を行う。この場合、第2電極130の厚さは、例えば60nm以上200nm以下である。
第1電極110は、第1方向(図3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。そして第1端子112の上及び引出配線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の厚さは、例えば5nm以上500nm以下である。なお、導体層180は多層構造を有していてもよい。この場合、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させた構成を有していてもよい。Mo合金層の厚さとAl合金層の厚さの合計は、例えば5nm以上500nm以下である。遮光性を考慮すると、導体層180の厚さは5nm以上であることが好ましい。
引出配線114の一部は絶縁層150によって覆われている。なお、図3及び図5に示すように、第1電極110の上にも導体層180が形成されていてもよい。この場合、導体層180は、第1電極110のうち発光部140として機能しない部分に形成されている。
有機層120は、例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層を有している。正孔注入層及び正孔輸送層は、正孔が移動する材料(正孔移動性の有機材料)を用いて形成されている。正孔注入層の厚さは、例えば50nm以上100nm以下である。正孔輸送層は正孔注入層より薄く、その厚さは例えば20nm以上50nm以下である。発光層は、電子と正孔の再結合に伴って発光する材料を用いて形成されている。発光層の発光色は何色であってもよい。このため、発光層の材料は発光性の有機材料であれば何であってもよい。電子輸送層は、電子が移動する材料(電子移動性の有機材料)を用いて形成されている。電子輸送層の厚さは、例えば5nm以上100nm以下である。電子注入層は、例えばLiFなどのアルカリ金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、又はリチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体を用いて形成される。電子注入層の厚さは、例えば0.1nm以上10nm以下である。なお、有機層120全体の厚さは、例えば50nm以上200nm以下である。
なお、正孔注入層及び正孔輸送層の一方は無くてもよい。また、電子輸送層及び電子注入層の一方はなくてもよい。
有機層120を構成する各層の少なくとも一つ(全てであってもよい)は、塗布材料を用いて形成されている。ここで用いられる成膜方法は、例えば、インクジェット法、印刷法、又はスプレー法などの塗布法である。例えば、有機層120のうち正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層の少なくとも一つ(全てであってもよい)は、塗布材料を用いて形成されている。なお、有機層120の残りの層は、蒸着法を用いて形成されている。
発光装置10は第2電極130を複数有している。複数の第2電極130は、図2、図4〜図6に示すように、第1方向と交わる第2方向(図2におけるX方向)に、互いに平行に延在している。本図に示す例では、第1電極110と第2電極130は互いに直交している。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。そして、発光部140は、第1電極110と第2電極130の交点のそれぞれに配置されている。
発光部140は、絶縁層150によって画定されている。詳細には、絶縁層150は、図2、及び図4〜図6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は、例えばポリイミドなどの感光性の有機材料を用いて形成されている。そして、絶縁層150のうち第1電極110と第2電極130の交点に位置する領域には、開口152が形成されている。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。開口152は、例えば露光及び現像工程を経て形成される。
開口152内には、有機層120が形成されている。このため、絶縁層150の開口152において、第1電極110、有機層120、及び第2電極130が重なっており、この積層部によって有機EL素子すなわち発光部140が形成されている。
なお、絶縁層150のうち開口152の縁を画定する部分(側面)は傾斜しており、この部分の上にも有機層120及び第2電極130が位置している。しかし有機層120は第1電極110に接していないため、この部分は発光部140を構成しない。
図4及び図5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。図5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6に示すように、有機層120は、後述する開口154には形成されていない。
絶縁層150は、さらに開口154を有している。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2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、第2端子132の上及び引出配線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。
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。隔壁170を露光するときの光は、例えば紫外線を含んでいる。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が延在する方向に対して垂直な断面において、隔壁170は、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、発光装置10は被覆膜200を有している。被覆膜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。詳細には、被覆膜200は、第1電極110、有機層120、第2電極130、絶縁層150、並びに隔壁170の上面及び側面を連続して覆っている。また、被覆膜200は、引出配線114の一部及び引出配線134の一部も覆っている。被覆膜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金属酸化物によって形成されている。また、被覆膜200の厚さは、好ましくは300nm以下である。また被覆膜200の厚さは、例えば50nm以上である。
被覆膜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、被覆膜200の段差被覆性は高くなる。またこの場合、被覆膜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、被覆膜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、被覆膜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、被覆膜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。
被覆膜200の上には、被覆膜200を保護するための樹脂層が設けられていてもよい。この樹脂層は、エポキシ系又はアクリル系などの樹脂を用いて形成される。
図4及び図6に示すように、隔壁170に交わる方向の断面において、有機層120及び第2電極130は、いずれも絶縁層150の上で分断している。詳細には、有機層120の端部は絶縁層150の上に位置している。言い換えると、有機層120の端部は絶縁層150と重なっている。また、第2電極130の端部は有機層120の上に位置している。そして、有機層120の端部は、第2電極130の端部よりも隔壁170の近くに位置しており、第2電極130で覆われていない。このため、上記した被覆膜200は有機層120の端部に接している。また、これら分断している有機層120の2つの端部の間に、隔壁170が位置している。言い換えると、有機層120は隔壁170に沿って分断しており、第2電極130も隔壁170に沿って分断している。
有機層120の端部は、隔壁170の一方の側面に接触している場合もあれば、隔壁170に接触していない場合もある。有機層120と隔壁170が接触していない場合、隔壁170が含む水分などの劣化要因が有機層120に侵入することを抑制できる。
発光装置10は、遮光層190を有している。遮光層190は、基板100の厚さ方向において、隔壁170と基板100の間に位置している。遮光層190が設けられることにより、隔壁170のうち少なくとも発光部140に対向している部分には、基板100側から光が到達しにくくなる。
遮光層190は、例えば図4に示すように、隔壁170と基板100の間に位置している。遮光層190は、例えば、第1電極110と絶縁層150の間に位置している。言い換えると遮光層190は絶縁層150によって覆われている。遮光層190は、金属層、例えばAl層を有しているのが好ましい。遮光層190は、例えば導体層180と同一の工程で形成されている。この場合、遮光層190は、導体層180と同一の材料を用いて形成されている。
また、図3に示すように、平面レイアウトにおいて、遮光層190は、少なくとも発光部140に対向している部分に位置している。具体的には、遮光層190は、隔壁170のうち少なくとも発光部140に対向している部分と重なっている。上記したように、発光部140は第1電極110と第2電極130の交点のそれぞれに形成されているが、第1電極110が延在している方向において、遮光層190は複数の発光部140の間に位置している。そして、第2電極130が延在している方向において、遮光層190の幅は発光部140の幅よりも大きいのが好ましい。
隔壁170が延在する方向(図3のX方向)において、遮光層190は、隔壁170と第1電極110が交わる部分に位置している。そして、ある遮光層190(第1の遮光層190)と、その隣に位置する遮光層190(第2の遮光層190)は、互いに分離されている。このため、隣り合う第1電極110は短絡しない。
また、隔壁170の幅方向(図3のY方向)において、遮光層190の幅は隔壁170の上面の幅よりも大きい。言い換えると隔壁170の幅方向において、隔壁170の全体は遮光層190によって覆われている。このため、隔壁170には、さらに基板100側から光が到達しにくい。
なお、遮光層190が導電性を有している場合、遮光層190は、導体層180に接続しているのが好ましい。このようにすると、遮光層190及び導体層180は、第1電極110の補助電極としても機能する。なお、図3に示す例において、遮光層190は導体層180と同一工程で形成されているため、遮光層190は導体層180と一体になっている。
図7は、図2のD−D断面図である。図7において、説明のため被覆膜200も示している。本図に示す例において、遮光層190の幅は第1電極110の幅よりも小さくなっている。ただし、図8の第1の変形例に示すように、遮光層190の幅は第1電極110の幅とほぼ等しくてもよいし、図9の第2の変形例に示すように、遮光層190の幅は第1電極110の幅よりも大きくてもよい。
次に、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。次いで、引出配線114の上、第1端子112の上、引出配線134の上、及び第2端子132の上に、導体層180を形成する。この際、遮光層190も形成される。
次いで、絶縁層150を形成し、さらに隔壁170及び有機層120をこの順に形成する。次いで、第2電極130を、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成する。この際、隔壁170の上面がマスクとなり、第2電極130は分断される。次いで、被覆膜200を、例えばALD法を用いて形成する。
本実施形態において、隔壁170に光が照射されると、隔壁170から有機層120を劣化させる因子が発生する可能性がある。この可能性は、隔壁170が感光性の材料を用いて形成されている場合、特に大きくなる。
これに対して本実施形態に係る発光装置10において、隔壁170のうち少なくとも発光部140に対向する部分は、遮光層190によって覆われている。このため、基板100側から隔壁170に光は到達しにくい。従って、隔壁170から有機層120の劣化因子が発生することを抑制できる。この結果、発光装置10の寿命は長くなる。
(変形例)
図10は、変形例に係る発光装置10の要部の構成を示す断面図であり、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、遮光層190が第1電極110と基板100の間に位置している点を除いて、実施形態に係る発光装置10と同様の構成である。本変形例において、図示していないが導体層180も引出配線114(又は引出配線134)と基板100の間に位置している。
本変形例によっても、隔壁170のうち少なくとも有機層120に対向する部分は、遮光層190によって覆われている。このため、実施形態と同様に、基板100側から隔壁170に光は到達しにくい。従って、隔壁170から有機層120の劣化因子が発生することを抑制できる。この結果、発光装置10の寿命は長くなる。
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。

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成され、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、
    前記発光部を画定する絶縁層と、
    前記絶縁層の上に位置する隔壁と、
    前記発光部、前記絶縁層の少なくとも一部、及び前記隔壁の少なくとも一部を覆う被覆膜と、
    を備え、
    前記第2電極は、前記隔壁に沿って分断しており、
    前記隔壁が延在する方向に交わる方向において前記発光部に対向する部分に少なくとも一部分が位置し、且つ前記隔壁と前記基板の間に位置する遮光層を備え
    前記第2電極が延在する方向において、前記遮光層の幅は前記発光部の幅よりも大きい発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置において、
    前記遮光層は前記絶縁層と前記第1電極の間に位置している発光装置。
  3. 請求項2に記載の発光装置において、
    前記第1電極は第1の方向に延在しており、
    複数の前記第2電極が互いに並んで前記第1電極に交わる第2の方向に延在しており、
    前記隔壁は前記第2の方向に延在しており、
    前記発光部は前記第1電極と前記第2電極の交点のそれぞれに位置しており、
    前記遮光層は、前記複数の発光部の間に位置している発光装置。
  4. 請求項3に記載の発光装置において、
    前記遮光層は導体層であり、
    複数の前記第1電極が互いに並んでおり、
    第1の前記第1電極と第1の前記隔壁が重なる領域に第1の前記遮光層が位置しており、
    前記第1の第1電極の隣に位置する第2の前記第1電極と前記第1の隔壁が重なる領域に第2の前記遮光層が位置しており、
    前記第1の遮光層と前記第2の遮光層は互いに分離されている発光装置。
  5. 請求項4に記載の発光装置において、
    前記複数の第1電極は補助電極を有しており、
    前記遮光層は前記補助電極と同一の材料を用いて形成されている発光装置。
  6. 請求項5に記載の発光装置において、
    前記遮光層は金属層を有している発光装置。
  7. 請求項6に記載の発光装置において、
    前記金属層はAl層である発光装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記隔壁が延在する前記方向に対して垂直な断面において、前記隔壁の上面の幅は前記隔壁の下面の幅よりも広い発光装置。
  9. 請求項8に記載の発光装置において、
    前記隔壁の幅方向において、前記遮光層の幅は前記隔壁の上面の幅よりも大きい発光装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記被覆膜は、前記隔壁の両側に位置する前記第2電極、並びに前記隔壁の側面及び上面を連続して覆っている発光装置。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記有機層の端部は前記隔壁の一方の側面に接触している発光装置。
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