JP2007265839A - エレクトロルミネッセンス装置および電子機器 - Google Patents

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JP2007265839A JP2006090393A JP2006090393A JP2007265839A JP 2007265839 A JP2007265839 A JP 2007265839A JP 2006090393 A JP2006090393 A JP 2006090393A JP 2006090393 A JP2006090393 A JP 2006090393A JP 2007265839 A JP2007265839 A JP 2007265839A
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Abstract

【課題】エレクトロルミネッセンス装置において、サイズが互いに異なる表画面および裏
画面に別個の画像を同時に表示可能とし、かつ、画像の表示に寄与しないEL(Electro
Luminescent)素子を排する。
【解決手段】両面部12および片面部11を有する。両面部12は複数の両面ドットD2
を有し、各両面ドットD2は表面用サブドットD21および裏面用サブドットD22を有
する。表面用サブドットD21は、自己の有機EL素子P2からの光を透過させて両面部
12の表面F2から射出する。裏面用サブドットD22は、自己の有機EL素子P3から
の光を透過させて裏面R2から射出する。片面部11は複数の片面ドットD1を有する。
片面ドットD1は、自己の有機EL素子P1からの光を透過させて片面部11の表面F1
から射出する。
【選択図】図4

Description

本発明は、EL(Electro Luminescent)素子を有するエレクトロルミネッセンス装置
と、これを備えた電子機器に関する。
特許文献1および非特許文献1には、素子基板上に多数のEL素子が平面的に配列され
た平板状のエレクトロルミネッセンス装置が開示されている。この装置は、表面および裏
面に別個の画像を同時に表示可能であり、表面の画面(表画面)および裏面の画面(裏画
面)を構成している複数の両面ドットを有する。これらの両面ドットの各々は、表面用サ
ブドットおよび裏面用サブドットを1つずつ有する。表面用サブドットは、一つのEL素
子を有し、このEL素子からの光を透過させて表画面から射出する。裏面用サブドットは
、他の一つのEL素子を有し、このEL素子からの光を透過させて裏画面から射出する。
特開2000−363034号公報 チャン・ウェン・コ(Chung-Wen Ko)、他7名、「フルカラー両面アクティブマトリクスOLEDの開発(Development of Full Color Double Sided Active Matrix OLED)」、情報ディスプレイ学会、プロシーディングズ・オブ・ザ・第12回・インターナショナル・ディスプレイ・ワークショップ・イン・コンジャンクション・ウィズ・アジア・ディスプレイ・2005・ボリューム1(Proceedings of The 12th International Display Workshops in conjunction with Asia Display 2005 Volume 1)、p.625−628
ここで、上記のエレクトロルミネッセンス装置を、表画面と裏画面とのサイズが異なる
装置(例えば携帯電話機)に適用することを考える。この場合、表画面と裏画面とが重な
っていない部分にも多数の両面ドットを設けることになり、これらの両面ドットの裏面用
サブドットについては、その階調を一定とせざるを得ない。具体的には、これらの裏面用
サブドットのEL素子が非発光であり続けるように、または一定の輝度で発光し続けるよ
うに、装置を構成する必要がある。その結果、画像の表示に寄与しない多数のEL素子を
備えた装置となってしまう。
そこで、本発明は、サイズが互いに異なる表画面および裏画面に別個の画像を同時に表
示可能であり、かつ、画像の表示に寄与しないEL素子を備えずに済むエレクトロルミネ
ッセンス装置と、これを備えた電子機器を提供する。
本発明に係るエレクトロルミネッセンス装置は、表面および裏面から光を射出する板状
の両面部と、前記両面部の表面と面一の表面から光を射出する片面部とを有し、前記両面
部は、前記両面部の表面および裏面に露出している複数の両面ドットを有し、前記複数の
両面ドットの各々は、前記両面部の表面に露出している表面用サブドットと、前記両面部
の裏面に露出している裏面用サブドットとを有し、前記複数の両面ドットが有する前記表
面用サブドットの各々は、EL素子を一つだけ有し、当該EL素子からの光を透過させて
前記両面部の表面から射出し、前記複数の両面ドットが有する前記裏面用サブドットの各
々は、EL素子を一つだけ有し、当該EL素子からの光を透過させて前記両面部の裏面か
ら射出し、前記片面部は、前記片面部の表面に露出している複数の片面ドットを有し、前
記複数の片面ドットの各々は、EL素子を一つだけ有し、当該EL素子からの光を透過さ
せて前記片面部の表面から射出する、ことを特徴とする。
ここで、「EL素子」とは、電気エネルギによる励起子の励起を経て発光する固体の発
光層と当該発光層を挟む二つの電極とを有する素子である。ここでいう電気エネルギとし
ては、電流や、電圧、電流密度を例示することができる。EL素子としては、発光層が有
機材料から形成された有機EL素子や、発光層が無機材料から形成された無機EL素子を
例示することができる。また、画像を表示する画面は、サイズが共通で階調が可変の複数
の領域から構成されており、これらの領域の各々を端面とするものが「ドット」であり、
その一種が「両面ドット」および「片面ドット」である。
上記のエレクトロルミネッセンス装置によれば、内部の全てのEL素子からの光が表面
または裏面から出射する両面部と、内部の全てのEL素子からの光が表面から出射する片
面部のみにより構成可能であり、かつ、両面部の表面および片面部の表面のみによって表
画面を構成可能であり、かつ、片面部の裏面のみによって当該表画面よりも狭い裏画面を
構成可能である。つまり、サイズが互いに異なる表画面および裏画面に別個の画像を同時
に表示可能であり、かつ、画像の表示に寄与しないEL素子を備えずに済む。
上記のエレクトロルミネッセンス装置では、通常、各両面ドットにおいて、表面用サブ
ドットが有するEL素子と裏面用サブドットが有するEL素子とが両面部に垂直な方向に
おいて互いに重ならない、という構成を採ることになる。この構成では、各両面ドットが
有する各EL素子の発光層は、表画面において当該両面ドットが占める領域よりも大幅に
狭くなる。普通に考えれば、表画面におけるドット間での階調のバラツキを抑制するため
に、狭い発光層に合わせて、複数の片面ドットが有するEL素子の発光層を狭くする一方
、表画面全体の明るさを良好に保つために、全ての発光層の輝度を大幅に上げることにな
る。しかし、こうすると、全てのEL素子の寿命が大幅に短縮してしまう。寿命が尽きた
EL素子の数が多くなれば、画像の表示品質が劣化するから、寿命が大幅に短縮するEL
素子の数を減らすことが重要である。
そこで、上記のエレクトロルミネッセンス装置において、前記複数の片面ドットが有す
るEL素子の各々は、発光層の面積について、前記複数の両面ドットが有するEL素子の
いずれよりも広い、ようにしてもよい。
この態様のエレクトロルミネッセンス装置では、複数の片面ドットが有するEL素子の
各々については、当該EL素子の発光層の輝度を大幅に上げる必要がない。したがって、
この態様のエレクトロルミネッセンス装置によれば、寿命が大幅に短縮するEL素子の数
を減らすことができる。
本発明に係る電子機器は、上記のエレクトロルミネッセンス装置のいずれか一つを備え
る。よって、エレクトロルミネッセンス装置を二つ以上備えることなく、サイズが互いに
異なる表画面および裏画面に別個の画像を表示可能であり、また、画像の表示に寄与しな
いEL素子を備えずに済む。
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。ただし、図面にお
いては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
<エレクトロルミネッセンス装置>
図1は本実施の形態に係るエレクトロルミネッセンス装置10の表面側の斜視図であり
、図2は裏面側の斜視図である。エレクトロルミネッセンス装置10は、長方形の平板状
をなし、表面Fおよび裏面Rを有する。また、エレクトロルミネッセンス装置10は、中
央に位置する両面部12と、両面部を囲んでいる片面部11とに分かれている。なお、中
央以外に両面部12が位置するように本実施の形態を変形してもよい。
両面部12は長方形の平板状をなし、表面F2および裏面(裏画面)R2から光を射出
する。片面部11は、両面部12と等厚の平板状をなし、表面F1および裏面R1から光
を射出する。表面F2および表面F1は面一であり、表面Fを構成している。表面Fは表
画面に相当し、この表画面を構成するドットは片面部11および両面部12内のドットの
みである。裏面R2は裏画面に相当し、この裏画面を構成するドットは両面部12内のド
ットのみである。
図3は、エレクトロルミネッセンス装置10におけるドットの配置を模式的に示す図で
ある。この図に示すように、エレクトロルミネッセンス装置10内には、光を射出する複
数のドットDがアレイ状に配列されている。ドットDは、出射光の色によって三種類に分
けられる。すなわち、赤色(R)光を射出するRのドットD、緑色(G)光を射出するG
のドットD、青色(B)光を射出するBのドットDである。ドットDのアレイでは、これ
ら三種類のドットDが規則的に並んでいる。
全てのドットDは、両面部12内の両面ドットD2(図3においてハッチングが施され
たドットD)と、片面部11内の片面ドットD1とに分けられる。両面部12内の全ての
両面ドットD2の各々は、両面部12の表面F2および裏面R2に露出している。片面部
11内の全ての片面ドットD1の各々は、片面部11の表面F1に露出している。全ての
ドットDが表面Rにおいて占める領域は互いに同形同大であり、複数のドットDが裏面R
2において占める領域は互いに同形同大である。
図4〜図6を参照してドットDの構造について説明する。図4は図3の二点鎖線で囲ま
れている部分の構造を模式的に示す平面図であり、図5は図4のA−A線矢視断面図であ
り、図6は図4のB−B線矢視断面図である。ただし、各図においては、一部の部材の図
示を適宜に省略してある。
図4に示すように、各片面ドットD1は、光源として一つの有機EL素子P(有機EL
素子P1)を有する。各両面ドットD2は、表面F2に露出している表面用サブドットD
21と、裏面R2に露出している裏面用サブドットD22とを有する。表面用サブドット
D21は一つの有機EL素子P(有機EL素子P2)を有し、裏面用サブドットD22は
一つの有機EL素子P(有機EL素子P3)を有する。各有機EL素子Pは、有機材料か
ら形成された固体の発光層と当該発光層を挟む二つの電極とを有し、これら二つの電極間
で流れる電流(密度)に応じた輝度で発光する。図4においては、同一の材料から形成さ
れている発光層に同一のハッチングを施してある。
図5および図6に示すように、エレクトロルミネッセンス装置10は、ガラスやプラス
チック等の光透過率が高い材料により形成された平板状の素子基板21を有する。素子基
板21の下面は表面Fである。素子基板21上には、有機EL素子P毎に、対応する有機
EL素子Pに電流を供給する薄膜トランジスタTが形成されている。各薄膜トランジスタ
Tは、対応する有機EL素子Pを駆動する。薄膜トランジスタTには、チャネル幅がW1
の薄膜トランジスタT1とチャネル幅がW2の薄膜トランジスタT2の二種類がある。
この際、薄膜トランジスタT1のチャネル幅W1と薄膜トランジスタT2のチャネル幅
W2は同一の場合が想定され、同一の電流を供給する場合に適用される。
また、チャネル幅W1とチャネル幅W2とが異なる場合が考慮され、有機EL素子P毎
に異なる電流の供給が必要とされる場合に適用される。
各薄膜トランジスタTは、素子基板21上にシリコンなどの半導体材料によって形成さ
れた半導体層22と、半導体層22上に、光透過性の絶縁層23を挟んで形成されたゲー
ト電極Gtと、絶縁層23およびゲート電極Gt上に光透過性の絶縁層24を挟んで形成
されたソース電極Stおよびドレイン電極Dtとを有する。半導体層22は、ゲート電極
Gtに対向するチャネル領域CRと、チャネル領域CRを挟むソース領域SRおよびドレ
イン領域DRとを含む。ソース領域SRはソース電極Stに導通しており、ドレイン領域
DRはドレイン電極Dtに導通している。ドレイン電極Dtは図示しない電源線に接続さ
れている。各薄膜トランジスタTのチャネル幅は、図5および図6の紙面に垂直な方向に
おける当該薄膜トランジスタTのチャネル領域CRの長さである。
図5に示すように、片面ドットD1内には、薄膜トランジスタTとして薄膜トランジス
タT1が形成されている。薄膜トランジスタT1および絶縁層24上には、光透過性の絶
縁層25を挟んで透光性陽極層26が形成されている。透光性陽極層26は、ITO(In
dium Tin Oxide)のように光透過率が十分に高い導電性材料から形成されており、薄膜
トランジスタT1のドレイン電極Dtに導通している。つまり、透光性陽極層26は、片
面ドットD1において、有機EL素子P1の陽極(一方の電極)として機能する。
絶縁層25および透光性陽極層26上には、透光性陽極層26の上面を囲むように隔壁
27が形成されている。隔壁27は例えばポリイミドから形成されている。透光性陽極層
26および隔壁27は凹部を画定しており、この凹部内に発光層28が形成されている。
片面部11内の各発光層28は、当該発光層28を有する片面ドットD1の出射光の色(
R,G,B)に応じた有機材料から形成されており、その面積(S1)は全ての有機EL
素子P1に共通である。
隔壁27および発光層28上には、これらを覆うように、マグネシウム銀合金などの導
電性材料から形成された十分に厚い遮光性陰極層29が、全ての片面ドットD1に共通し
て形成されている。遮光性陰極層29は、図示しない接地線に接続されており、片面ドッ
トD1において、有機EL素子P1の陰極(他方の電極)として機能する。
遮光性陰極層29上には、全ての有機EL素子Pを覆って外気から保護する封止層(図
示略)が形成されている。封止層は、ガラスやプラスチック等の光透過率の高い材料から
形成されており、その、遮光性陰極層29とは反対側の面(裏面R)は、全面にわたって
平坦となっている。なお、この面の一部(裏面R2)のみが平坦となるように本実施の形
態を変形してもよい。
各片面ドットD1において、当該片面ドットD1内の薄膜トランジスタT1のソース電
極Stに一定の電源電圧が供給され、そのゲート電極Gtに電圧が供給されると、当該片
面ドットD1内の有機EL素子P1が駆動されて発光する。当該有機EL素子P1の発光
層28から表面F1への出射光は、透光性陽極層26、絶縁層25〜23および素子基板
21を順に透過して表面F1から出射し、当該片面ドットD1が表面F1に占める領域の
階調が、当該薄膜トランジスタT1のゲート電極Gtに供給された電圧に応じたものとな
る。一方、当該発光層28から裏面R1への出射光は、十分に厚い遮光性陰極層29によ
り遮られる。
図6に示すように、両面ドットD2の構造は片面ドットD1と同様である。ただし、各
表面用サブドットD21内および各裏面用サブドットD22内には、薄膜トランジスタT
として薄膜トランジスタT2が形成されている。また、裏面用サブドットD22において
は、絶縁層25と透光性陽極層26との間に反射層30が形成されている。反射層30は
例えばアルミニウム等の光反射率が高い導電材料から形成されている。裏面用サブドット
D22において薄膜トランジスタT2のドレイン電極Dtに導通しているのは反射層30
であり、反射層30および透光性陽極層26は一体となって有機EL素子P3の陽極(一
方の電極)として機能する。
また、両面部12内の各発光層28の面積(S2)は、全ての有機EL素子P2および
全ての有機EL素子P3に共通である。S2<S1であり、S2はS1の約1/2倍であ
る。また、遮光性陰極層29は、全ての表面用サブドットD21に共通して形成されてい
るが、裏面用サブドットD22の発光層28上には形成されていない。そして、両面ドッ
トD2において、遮光性陰極層29、発光層28および隔壁27上には、これらを覆うよ
うに、前述の封止層下に、マグネシウム銀合金などの材料から形成された十分に薄い透光
性陰極層31が形成されている。透光性陰極層31は、全ての両面ドットD2に共通して
おり、表面用サブドットD21においては、遮光性陰極層29と一体となって有機EL素
子P2の陰極(他方の電極)として機能し、裏面用サブドットD22においては、単独で
有機EL素子P3の陰極(他方の電極)として機能する。
各表面用サブドットD21において、当該表面用サブドットD21内の薄膜トランジス
タT2のソース電極Stに一定の電源電圧が供給され、そのゲート電極Gtに電圧が供給
されると、当該表面用サブドットD21内の有機EL素子P2が駆動されて発光する。当
該有機EL素子P2の発光層28から表面F2への出射光は、透光性陽極層26、絶縁層
25〜23および素子基板21を順に透過して表面F2から出射し、当該表面用サブドッ
トD21を含む両面ドットD2が表面F2に占める領域の階調が、当該薄膜トランジスタ
T2のゲート電極Gtに供給された電圧に応じたものとなる。一方、当該発光層28から
裏面R2への出射光は、十分に厚い遮光性陰極層29により遮られる。
各裏面用サブドットD22において、当該裏面用サブドットD22内の薄膜トランジス
タT2のソース電極Stに一定の電源電圧が供給され、そのゲート電極Gtに電圧が供給
されると、当該裏面用サブドットD22内の有機EL素子P3が駆動されて発光する。当
該有機EL素子P3の発光層28から裏面R2への出射光は、十分に薄い透光性陰極層3
1および図示しない封止層を順に透過して裏面R2から出射し、当該裏面用サブドットD
22を含む両面ドットD2が裏面R2に占める領域の階調が、当該薄膜トランジスタT2
のゲート電極Gtに供給された電圧に応じたものとなる。一方、当該発光層28から表面
F2への出射光は、透光性陽極層26を透過し、反射層30により遮られる。
表面Fにおいて各ドットDが占める領域の階調は、当該領域に占める発光領域の輝度に
応じたものになる。各有機EL素子P2の発光層の面積(S2)は各有機EL素子P1の
発光層の面積(S1)の約1/2倍であるから、表面Fにおいて各片面ドットD1が占め
る領域と各両面ドットD2が占める領域との間で階調を揃えるためには、各有機EL素子
P1の輝度を各有機EL素子P2の輝度の約1/2倍とする必要がある。すなわち、各有
機EL素子P1を駆動する電流密度を、各有機EL素子P2を駆動する電流密度の約1/
2倍とする必要がある。電流(量)で比較すればほぼ同等である。
以上の説明より明らかなように、エレクトロルミネッセンス装置10は、各薄膜トラン
ジスタTのゲート電極Gtに、表示すべきフルカラー画像を構成する画素の各原色成分の
階調に応じた電圧を供給する構成を採ることにより、サイズが互いに異なる表画面(表面
F)および裏画面(裏面R1)に別個のフルカラー画像を同時に表示可能な表示装置とし
て機能する。また、エレクトロルミネッセンス装置10は、画像の表示に寄与しない有機
EL素子Pを備えていないから、無駄のない構成となっている。
また、エレクトロルミネッセンス装置10によれば、両面ドットD2および片面ドット
D1間での表画面における階調のバラツキが抑制される。また、各有機EL素子P1につ
いて、当該有機EL素子P1に供給する電流を大幅に大きくする必要がない。したがって
、寿命が大幅に短縮する有機EL素子Pの数を少なく抑えることができる。
また、エレクトロルミネッセンス装置10では、有機EL素子P3の陽極が、反射層3
0と有機EL素子P1および有機EL素子P2の陽極として機能する透光性陽極層26と
の二層で構成され、有機EL素子P2の陰極が、有機EL素子P1の陰極として機能する
遮光性陰極層29と有機EL素子P3の陰極として機能する透光性陰極層31との二層で
構成されているから、簡素な工程で製造可能である。
本実施の形態では、有機EL素子の駆動方式として、各片面ドットD1、各表面用サブ
ドットD21および各表面用サブドットD22が薄膜トランジスタTを有するアクティブ
型の駆動方式を前提としているが、これを変形し、パッシブ型の駆動方式を前提とした形
態としてもよい。また、本実施の形態を変形し、有機EL素子Pに代えて無機EL素子を
採用した形態としてもよい。
<電子機器>
次に、上記の各エレクトロルミネッセンス装置を利用した電子機器について説明する。
ここでは、電子機器の一例として、エレクトロルミネッセンス装置10を適用した携帯電
話機3000を挙げる。図7は、携帯電話機3000の前面側の外観を示し、図8は、背
面側の外観を示す。これらの図に示すように、携帯電話機3000は、複数の操作ボタン
3001およびスクロールボタン3002、ならびに表示装置としてのエレクトロルミネ
ッセンス装置10を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、前面側
の表面(表画面)Fにおいてフルカラー画像がスクロール表示される。また、背面側の裏
面(裏画面)R2には別のフルカラー画像が表示される。
なお、本発明に係るエレクトロルミネッセンス装置が適用される電子機器としては、パ
ーソナルコンピュータ、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デ
ジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子
手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、PO
S端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等な
どが挙げられる。また、本発明に係るエレクトロルミネッセンス装置の用途は画像の表示
に限定されない。
本発明の実施の形態に係るエレクトロルミネッセンス装置10の表面側の外観を示す斜視図である。 エレクトロルミネッセンス装置10の裏面側の外観を示す斜視図である。 エレクトロルミネッセンス装置10におけるドットの配置を模式的に示す図である。 図3の二点鎖線で囲まれている部分の構造を模式的に示す平面図である。 図4のA−A線矢視断面図である。 図4のB−B線矢視断面図である。 エレクトロルミネッセンス装置10を適用した携帯電話機3000の前面側の外観を示す斜視図である。 携帯電話機3000の背面側の外観を示す斜視図である。
符号の説明
10…エレクトロルミネッセンス装置、11…片面部、12…両面部、28…発光層、
D…ドット、D1…片面ドット、D2…両面ドット、D21…表面用サブドット、D22
…裏面用サブドット、F…表面(表画面)、F1,F2…表面、P(P1,P2,P3)
…有機EL素子、R,R1…裏面、R2…裏面(裏画面)、T,T1,T2…薄膜トラン
ジスタ。

Claims (3)

  1. 表面および裏面から光を射出する板状の両面部と、
    前記両面部の表面と面一の表面から光を射出する片面部とを有し、
    前記両面部は、前記両面部の表面および裏面に露出している複数の両面ドットを有し、
    前記複数の両面ドットの各々は、前記両面部の表面に露出している表面用サブドットと
    、前記両面部の裏面に露出している裏面用サブドットとを有し、
    前記複数の両面ドットが有する前記表面用サブドットの各々は、エレクトロルミネッセ
    ント素子を一つだけ有し、当該エレクトロルミネッセント素子からの光を透過させて前記
    両面部の表面から射出し、
    前記複数の両面ドットが有する前記裏面用サブドットの各々は、エレクトロルミネッセ
    ント素子を一つだけ有し、当該エレクトロルミネッセント素子からの光を透過させて前記
    両面部の裏面から射出し、
    前記片面部は、前記片面部の表面に露出している複数の片面ドットを有し、
    前記複数の片面ドットの各々は、エレクトロルミネッセント素子を一つだけ有し、当該
    エレクトロルミネッセント素子からの光を透過させて前記片面部の表面から射出する、
    ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
  2. 前記複数の片面ドットが有するエレクトロルミネッセント素子の各々は、発光層の面積
    について、前記複数の両面ドットが有するエレクトロルミネッセント素子のいずれよりも
    広い、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
  3. 請求項1又は2のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス装置を備える電子機
    器。
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