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WO2013098951A1 - 有機エレクトロルミネッセンスデバイス及びその製造方法 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンスデバイス及びその製造方法 Download PDF

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WO2013098951A1
WO2013098951A1 PCT/JP2011/080251 JP2011080251W WO2013098951A1 WO 2013098951 A1 WO2013098951 A1 WO 2013098951A1 JP 2011080251 W JP2011080251 W JP 2011080251W WO 2013098951 A1 WO2013098951 A1 WO 2013098951A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
organic
electrode
fuse
protective
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/080251
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉田 綾子
石塚 真一
宮口 敏
拓男 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corp filed Critical Pioneer Corp
Priority to PCT/JP2011/080251 priority Critical patent/WO2013098951A1/ja
Publication of WO2013098951A1 publication Critical patent/WO2013098951A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/87Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K59/873Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301Details of OLEDs
    • H10K2102/341Short-circuit prevention
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/861Repairing

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence device and a manufacturing method thereof.
  • An organic electroluminescence device (hereinafter referred to as an organic EL device or an organic EL element) is a self-luminous surface emitting device, which has high visibility, can be driven at a low voltage, and has a broad emission spectrum. Research on practical application to lighting and lighting applications is actively conducted.
  • the organic EL device is configured, for example, by sequentially laminating a first electrode (anode), a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a second electrode (cathode) on a glass substrate.
  • An organic EL device is a device that obtains electroluminescence by current injection, and requires a larger current to flow than an electric field device such as a liquid crystal display.
  • the layer thickness of the organic functional layer provided between the anode and the cathode is on the order of submicron, current leakage may occur due to minute dust or defects in the organic functional layer.
  • the peripheral cell may be damaged.
  • Patent Document 1 discloses that each of a plurality of pixels is provided with an electrode having a disconnection function that leads to disconnection due to an overcurrent at the time of a short circuit. A technique for blocking is described.
  • Patent Document 2 describes a technique for blocking or reducing the current flowing into the pixel electrode by increasing the resistance of at least a part of the pixel electrode when a certain current or more flows in the pixel electrode.
  • Patent Document 3 before sealing an organic EL element, a leak point is obtained by energizing between the first electrode layer and the second electrode layer of the organic EL element in an atmosphere not containing oxygen and moisture. A method of rupturing the second electrode layer is shown.
  • Patent Document 4 in the organic light emitting device, a through hole having a diameter substantially the same as that of the conductive foreign matter is formed at a position corresponding to the conductive foreign matter mixed in the organic light emitting layer in the anode.
  • a method is described that is processed so as to recede to the outside of the through-hole and suppresses the occurrence of light emission defects due to current leakage and short-circuiting caused by conductive foreign matter.
  • An organic EL device has a sealing structure because it rapidly deteriorates due to oxygen or moisture.
  • a hollow sealing structure such as a sealing can is common.
  • a sealing structure in which sealing is performed with a plate material such as a glass plate or a thin film made of an inorganic material such as SiO 2 or SiN x covers the entire organic EL element and seals it.
  • a sealing structure to stop.
  • Such a structure in which sealing is performed with a plate material or a thin film that is in close contact with the components of the device is referred to as a solid sealing structure.
  • the present invention has been made in view of the above points, and in an organic electroluminescence device including a wiring having a disconnection function that leads to disconnection when an overcurrent flows, the disconnection is appropriately disconnected by overcurrent. It is an object of the present invention to provide an organic electroluminescence device that can be reached and that can prevent damage to a sealing layer due to heat and impact caused by disconnection of wiring, and a method for manufacturing the same.
  • the organic electroluminescence device of the present invention includes a substrate, a first electrode layer provided on the substrate, an organic functional layer including an organic material provided on the first electrode layer, and the organic function A second electrode layer provided on the layer, a connection wiring provided on the substrate and connected to the first electrode layer or the second electrode layer, and the first and second electrodes
  • a sealing layer that covers the laminated structure including the layer, the organic functional layer, and the connection wiring, and the connection wiring has a fuse portion that is broken due to overcurrent, and the sealing layer includes the sealing layer, A second protection part that covers the fuse part and a second protection part that covers other than the fuse part, and the second impact of the first protection part when the fuse part is disconnected; Has a shock propagation prevention structure that prevents propagation to the protective part It is characterized by a door.
  • the manufacturing method of the organic electroluminescent device of the present invention includes a step of forming a first electrode layer on a substrate, a step of forming an organic functional layer containing an organic material on the first electrode layer, A step of forming a second electrode layer on the organic functional layer, and a connection having a fuse portion connected to the first electrode layer or the second electrode layer on the substrate and being disconnected by an overcurrent A step of forming a wiring, and a sealing layer forming step of forming a sealing layer so as to cover the laminated structure including the first and second electrode layers, the organic functional layer, and the connection wiring.
  • a first protective part covering the fuse part In the sealing layer forming step, a first protective part covering the fuse part, a second protective part covering other than the fuse part, and the first protective part when the fuse part is disconnected Transmission of impact to the second protective part It is characterized by the formation and a shock propagation blocking structure for blocking.
  • FIG. 2A is a plan view showing a partial configuration of the organic EL device according to Example 1 of the invention
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2b-2b in FIG. 2 (c) is an enlarged plan view of the fuse portion according to the embodiment of the present invention
  • 3A to 3F are plan views showing a method for manufacturing an organic EL device according to Example 1 of the invention.
  • 4 (a) to 4 (f) are respectively the 4a-4a line, 4b-4b line, 4c-4c line, 4d-4d line, 4e-4e line, 4f- in FIG. 3 (a) to (f). It is sectional drawing along 4f line.
  • An organic electroluminescent device includes a substrate, a first electrode layer provided on the substrate, an organic functional layer including an organic material provided on the first electrode layer, and an organic functional layer.
  • the connection wiring has a fuse part that is broken by an overcurrent
  • the sealing layer has a first protection part that covers the fuse part, and a second protection part that covers other than the fuse part
  • An impact propagation preventing structure is provided for preventing propagation of impact generated in the first protection portion to the second protection portion when the fuse portion is disconnected.
  • the metal constituting the fuse is melted and disconnected, thereby interrupting the supply of current to the organic EL element.
  • the organic EL element is prevented from being seriously damaged.
  • the first protective part of the sealing layer covering the fuse part is damaged by heat and impact, such as destruction and peeling, but the impact generated in the first protective part by the impact propagation prevention structure. Is prevented from propagating to the second protection part, so that damage to the second protection part is prevented from spreading. Therefore, the moisture-proof effect with respect to an organic EL element can be hold
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an organic EL device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is an enlarged plan view showing a partial configuration of the organic EL device 1 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2b-2b in FIG.
  • FIG. 2C is a plan view showing an enlarged view of the fuse portion according to the embodiment of the present invention.
  • the configuration excluding the insulating film 26 and the sealing layer 50 is shown for easy understanding.
  • the organic EL device 1 is a display device having a so-called dot matrix type display form in which each of the plurality of organic EL elements 100 functions as a pixel. That is, a plurality of power supply wirings 22 and a plurality of second electrodes 40 (second electrode layers) are arranged on the substrate 10 so as to intersect each other, and the organic EL element 100 is disposed in the vicinity of each of these intersections. Has been placed.
  • Each of the organic EL elements 100 has a stacked structure in which the first electrode 20 (first electrode layer), the organic functional layer 30, and the second electrode 40 are stacked.
  • the second electrode 40 extends in a direction orthogonal to the power supply wiring 22 and is commonly used for a plurality of organic EL elements.
  • Driving power is supplied to each of the organic EL elements 100 via the power supply wiring 22 and the connection wiring 24.
  • the organic EL device 1 is a so-called bottom emission type display device that extracts light generated in the organic functional layer 30 from the substrate 10 side.
  • the substrate 10 is made of a light transmissive material such as glass.
  • the first electrode 20 provided on the substrate 10 is an anode, and a conductive metal oxide having an optical transparency such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) having a thickness of about 100 nm is formed in a rectangular shape. It is formed by patterning.
  • a power supply wiring 22 for supplying driving power to the organic EL element 100 is provided on the substrate 10 so as to be separated from the first electrode 20.
  • connection wiring 24 electrically connects the power supply wiring 22 and the first electrode 20 on the substrate 10.
  • the connection wiring 24 has a disconnection function that leads to disconnection when the current injected from the power supply wiring 22 into the organic EL element 100 becomes excessive, and blocks the short-circuit current from flowing into the organic EL element 100.
  • the connection wiring 24 can be disconnected at a desired current, for example, an alloy mainly composed of tin, bismuth, lead or the like, more specifically, a solder that is a tin-based alloy, wood metal, or rose alloy , Composed of a low melting point metal such as Newton alloy.
  • connection wiring 24 has a fuse portion 24a whose line width is narrower than that of the other portion, and thereby has a current withstand capability lower than that of the other portion. That is, when the organic EL element 100 is short-circuited and an overcurrent flows through the connection wiring 24, a disconnection occurs in the fuse portion 24a.
  • the fuse portion can be configured by making the layer thickness of the connection wiring 24 smaller than that of other portions or using a material having a lower melting point. Since each organic EL element 100 is connected to the connection wiring 24 having the fuse portion 24a, even if a short circuit occurs in a specific organic EL element, damage is not spread to other organic EL elements. It has become.
  • the organic functional layer 30 is formed by laminating a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron injection layer in this order on the first electrode 20.
  • the hole injection layer is made of, for example, copper phthalocyanine (CuPc) having a thickness of about 10 nm
  • the hole transport layer is made of, for example, ⁇ -NPD (Bis [N- (1-naphthyl) -N-pheny] benzidine) having a thickness of about 50 nm.
  • the light emitting layer is made of, for example, Alq3 (tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum) having a thickness of about 50 nm
  • the electron injection layer is made of, for example, lithium fluoride (LiF) having a thickness of about 1 nm.
  • the second electrode 40 serving as a cathode is made of, for example, Al and is provided so as to cover the organic functional layer 30.
  • the second electrode 40 extends in a direction orthogonal to the extending direction of the power supply wiring 22.
  • the insulating layer 26 is inserted between the second electrode 40 and the power supply wiring 22 and connection wiring 24 to electrically insulate them.
  • an alloy having a relatively low work function such as Mg—Ag or Al—Li is preferable.
  • the sealing layer 50 is composed of a thin film made of an inorganic material such as SiNx, SiON, SiOx, AlOx, or AlN.
  • the sealing layer 50 covers the respective components of the organic EL device 1 described above and plays a role of preventing entry of oxygen and moisture from the outside.
  • the sealing layer 50 includes a first protection part 51 that covers the fuse part 24a and a second protection part 52 that covers a part other than the fuse part.
  • the second protection part 52 is formed so as to be in close contact with the second electrode 40 of the organic EL element.
  • the first protection part 51 and the second protection part 52 are separated from each other, and a gap 53 is formed between the first protection part 51 and the second protection part 52.
  • the first protective part 51 When viewed from the upper surface side of the sealing layer 50, the first protective part 51 has a rectangular shape, and the gap part 53 has an annular shape.
  • the structure in which the first protection part 51 and the second protection part 52 are separated is an impact propagation prevention structure.
  • connection wiring 24 is connected to the first electrode 20 that is an anode.
  • connection wiring 24 may be connected to the second electrode 40 that is a cathode. In this case, it is necessary to form an insulating film between the connection wiring 24 and the first electrode 20.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (e) are plan views showing a method for manufacturing the organic EL device 1 having the above-described configuration
  • FIGS. 4 (a) to 4 (e) are views in FIGS. 3 (a) to 3 (e), respectively.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along lines 4a-4a, 4b-4b, 4c-4c, 4d-4d, and 4e-4e.
  • a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO or IZO is deposited on the light-transmitting substrate 10 made of glass or the like by a sputtering method, for example, to a thickness of about 100 nm, and this is patterned into a rectangular shape by etching.
  • the electrode 20 is formed (FIGS. 3A and 4A).
  • a power supply wiring 22 made of a low resistance metal such as Al, Cu, Ag, Au or the like is formed on the substrate 10 at a position separated from the first electrode 20 by the same method as that for the first electrode 20.
  • alloys such as tin, bismuth, lead, etc. as the main component by mask vapor deposition, etc., more specifically, tin-based alloys such as solder, low melting point metals such as wood metal, rose alloy, and Newton alloy are used.
  • the connection wiring 24 is formed. Patterning is performed to form the fuse portion 24 a on the connection wiring 24. That is, the connection wiring 24 is patterned so that the line width is locally narrowed in the fuse portion 24a (FIGS. 3B and 4B).
  • a photosensitive resist (or polyimide) that is a material of the insulating film 26 is applied so as to cover the surfaces of the first electrode 20, the power supply wiring 22, and the connection wiring 24. Thereafter, the photosensitive resist is patterned through exposure and development. As a result, the insulating film 26 having an opening exposing the surface of the first electrode 20 and the surface of the fuse portion 24a is formed (FIGS. 3C and 4C).
  • the material of the insulating film 26 and the patterning method of the insulating film 26 are not limited to this.
  • the insulating film 26 may be made of an inorganic material such as SiO 2, and can be patterned by a known lift-off method or an etching method using a resist mask formed by a known photolithography technique.
  • the organic functional layer 30 is formed by sequentially forming a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron injection layer on the exposed first electrode 20 by an inkjet method, a mask vapor deposition method, or the like.
  • the hole injection layer is made of, for example, copper phthalocyanine (CuPc) having a thickness of about 10 nm
  • the hole transport layer is made of, for example, ⁇ -NPD (Bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl] benzidine) having a thickness of about 50 nm.
  • the light emitting layer is made of, for example, Alq3 (tris- (8-hydroxyquinoline) aluminum) having a thickness of about 50 nm
  • the electron injection layer is made of, for example, lithium fluoride (LiF) having a thickness of about 1 nm (FIG. 3). (D), FIG. 4 (d)).
  • Al which is an electrode material
  • Al is deposited in a desired pattern on the structure obtained through each of the above steps by vapor deposition using a mask having an opening corresponding to the pattern of the second electrode 40.
  • the second electrode 40 connected to the organic functional layer 30 and extending in a direction perpendicular to the extending direction of the power supply wiring 22 is formed. That is, the organic functional layer 30 is sandwiched between the first electrode 20 and the second electrode 40, and the second electrode 40 is insulated from the power supply wiring 22 and the connection wiring 24 by the insulating layer 26 (FIG. 3 (e), FIG. 4 (e)).
  • an inorganic material such as SiNx, SiON, SiOx, AlOx, or AlN is deposited so as to cover the entire structure obtained through each of the above steps by a plasma CVD method capable of isotropic film formation.
  • the sealing layer 50 is formed.
  • the sealing layer 50 is formed in close contact with the organic EL element 100 and is also formed on the fuse portion 24a.
  • the sealing layer 50 is patterned by an etching method using a resist mask formed by a known photolithography technique, or the sealing layer 50 is partially removed by irradiating a laser, and By forming the gap portion 53, the sealing layer 50 is divided into a first protection portion 51 that covers the fuse portion 24a and a second protection portion 52 that covers a portion other than the fuse portion (see FIG. 3 (f), FIG. 4 (f)).
  • the organic EL device 1 is completed through the above steps.
  • the first protective part 51 and the second protective part 52 may be formed separately using a mask vapor deposition method when forming the sealing layer 50.
  • the first protective part 51, The formation with the second protection part 52 is not particularly limited.
  • the organic EL device 1 when an overcurrent flows from the power supply wiring 22 to the organic EL element 100 via the connection wiring 24 due to a short circuit between the first and second electrodes. Since the low melting point metal of the fuse portion 24a is melted and the fuse portion 24a is disconnected, the supply of current to the organic EL element 100 is interrupted. As a result, it is possible to prevent the organic EL element 100 from being seriously damaged. At that time, the metal of the fuse portion 24a is melted, so that the first protective portion 51 of the sealing layer 50 covering the fuse portion 24a is damaged by heat and impact such as destruction and peeling.
  • the sealing layer 50 has an impact propagation blocking structure separated by sandwiching the gap 53 between the first protective part 51 and the second protective part 52 covering the part other than the fuse part, Even if the first protection part 51 is damaged, the propagation of the impact is blocked by the gap 53, so that the damage does not spread to the second protection part 52. Therefore, even if the metal of the fuse part 24a is melted, the moisture-proof effect on the organic EL element 100 can be maintained by the second protective part 52.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an organic EL device 2 according to Example 2 of the present invention.
  • the first protective part 51 and the second protective part 52 of the sealing layer 50 are not completely separated.
  • the gap 53 exists between the first protection part 51 and the second protection part 52, but does not reach the fuse part 24a. That is, the sealing layer 50 is formed thinner at the boundary between the first protective part 51 and the second protective part 52 than the organic EL device 1 of the first embodiment described above.
  • the layer thickness of the boundary part is made thinner than the layer thickness of each of the first protection part 51 and the second protection part 52.
  • Other components other than the depth of the gap 53 are the same as those of the organic EL device 1 of the first embodiment.
  • first protective part 51 formation mask and the second protective part 52 are formed.
  • the first protective portion 51 and the second protective portion 52 are individually formed by vapor-depositing the material of the sealing layer 50 by a mask vapor deposition method using a mask vapor deposition method.
  • the portion can be formed thin.
  • the boundary portion can be broken to prevent the damage to the second protection portion 52 from being expanded.
  • the thickness of the boundary portion may basically be thinner than the second protective portion 52, but is preferably 1 ⁇ 2 or less, preferably 1/10 or less.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the organic EL device 3 according to Example 3 of the present invention.
  • the first protective portion 51 and the second protective portion 52 of the sealing layer 50 are not completely separated, but the void portion 53 is present. do not do.
  • the film thickness of the first protection part 51 is made thinner than the film thickness of the second protection part 52.
  • the second protective part 52 is formed by vapor-depositing the material of the sealing layer 50 by mask vapor deposition.
  • the first protection part 51 can be formed thin.
  • the organic EL device 3 having such a structure, even if damage such as destruction of the first protective part 51 on the fuse part 24a occurs, an impact propagation blocking structure in which the first protective part 51 is thin is formed. Therefore, the first protective part 51 can be broken to prevent the damage to the second protective part 52 from expanding.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an organic EL device 4 according to Example 4 of the present invention.
  • the first protection part 51 and the second protection part 52 of the sealing layer 50 are completely separated, and a boundary portion between the first protection part 51 and the second protection part 52 (
  • a partition 54 is formed in an annular shape on the fuse portion 24a in a portion corresponding to the gap portion 53 of the first embodiment.
  • the partition wall 54 is made of resin, for example.
  • the partition wall 54 can be formed on the fuse portion 24a by using, for example, a photolithography technique before the sealing layer 50 is formed.
  • the sealing layer 50 is formed by depositing the material of the sealing layer 50 by mask vapor deposition.
  • the propagation of the shock is first caused by the shock propagation preventing structure having the partition wall 54. Since it is blocked by the partition wall 54 provided between the protective part 51 and the second protective part 52, it is possible to prevent the damage to the second protective part 52 from expanding.
  • the partition wall 54 finely by using a photolithography technique, and the process can be simplified.
  • the function of the fuse part 24a can be increased by forming the sealing film forming area on the fuse part 24a, that is, the size of the first protection part 51 small. It can be exhibited without being hindered by film stress.
  • the partition wall 54 is formed in an overhang shape, the film formed on the fuse portion 24a can be made thinner and smaller. Even if a part of the sealing film 50 is connected between the first protective part 51 and the second protective part 52 on the partition wall 54, the connected part is damaged to the first protective part 51. When this occurs, it can be broken by the impact to prevent the damage to the second protection part 52 from being expanded.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

 基板上には、第1の電極層および第1の電極層に接続された接続配線が設けられる。第1の電極層の上には、有機材料からなる有機機能層および第2の電極層が積層され有機EL素子が構成される。封止層は、有機EL素子および接続配線を被覆するように設けられる。接続配線は、過電流により断線に至るヒューズ部を有する。また、封止層は、ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部とを有し、かつヒューズ部の断線時に第1の保護部に生じる衝撃の第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造を有する。

Description

有機エレクトロルミネッセンスデバイス及びその製造方法
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンスデバイス及びその製造方法に関する。
従来技術
 有機エレクトロルミネッセンスデバイス(以下有機ELデバイス又は有機EL素子と称する)は、自己発光型の面発光デバイスであり、視認性が高い、低電圧駆動が可能、ブロードな発光スペクトルを有するといった理由から、ディスプレイや照明用途への実用化の研究が積極的に行われている。有機ELデバイスは、例えば、ガラス基板上に第1電極(陽極)、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、第2電極(陰極)を順次積層して構成される。有機ELデバイスは電流注入によりエレクトロルミネッセンスを得るデバイスであり、液晶ディスプレイのような電界デバイスに比して大きな電流を流す必要がある。
 有機ELデバイスでは、陽極と陰極との間に設けられる有機機能層の層厚がサブミクロンオーダーであるため、微小なゴミや有機機能層の欠陥に起因して電流リークが発生する可能性がある。例えば、ディスプレイ装置において、画素を構成する1つのセルに電流リークが生じると、周辺セルにもダメージが及ぶ可能性がある。
 このような周辺セルへのダメージの波及を防止する技術として、特許文献1には、複数の画素の各々に、短絡時における過電流によって断線に至る断線機能を有する電極を設けることにより短絡電流を遮断する手法が記載されている。
 特許文献2には、画素電極にある一定以上の電流が流れた場合、画素電極の少なくとも一部の抵抗を高くすることにより、画素電極へ流れ込む電流を遮断または減少させる技術が記載されている。
 特許文献3には、有機EL素子を封止する前に、酸素及び水分を含まない雰囲気中で有機EL素子の第1の電極層と第2の電極層との間に通電することによりリーク箇所の第2の電極層を破裂させる方法が示されている。
 特許文献4には、有機発光素子において、アノードにおける、有機発光層に混入している導電性異物に対応する位置に導電性異物と略同径寸法の貫通孔が形成され、導電性異物は、貫通孔の外側に後退するように加工され、導電性異物による電流リークおよびショートに起因する発光欠陥の発生を抑制する方法が記載されている。
特開2001-196190号公報 特開2006-48027号公報 特開2006-4770号公報 特開2009-266917号公報
 有機ELデバイスは、酸素や水分によって急速に劣化することから封止構造を有する。封止構造としては、封止缶の如き中空封止構造が一般的である。しかしながら、近年デバイスの薄型化やフレキシブル化の要求が高まりつつあるところ、中空封止構造ではこれらの要求に対応するのが困難である。デバイスの薄型化を可能とする封止構造としては、ガラス板等の板材で封止を行う封止構造やSiOやSiN等の無機材料からなる薄膜で有機EL素子全体を被覆して封止する封止構造がある。このような、デバイスの構成要素に密着する板材や薄膜で封止を行う構造を固体封止構造と称する。
 固体封止構造を有するデバイスにおいて、上記特許文献1に記載されているような過電流により断線を生じる電極を設けると、以下のような問題が生じることが考えられる。すなわち、過電流により電極が断線に至る際には電極材料は変形・膨張を伴って溶融する。固体封止構造を有するデバイスにおいては、デバイスを構成する各層が密着して形成されるため、電極が断線に至る際の衝撃や熱によって封止層が破壊したり、クラックが入ったりして防湿効果が得られなくなるという不具合が生じていた。
 本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、過電流が流れたときに断線に至る断線機能を有する配線を備えた有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、上記断線が過電流によって適切に断線に至ることができ、且つ配線の断線に伴う熱や衝撃による封止層の損傷を防止することができる有機エレクトロルミネッセンスデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、基板と、前記基板上に設けられた第1の電極層と、前記第1の電極層の上に設けられた有機材料を含む有機機能層と、前記有機機能層の上に設けられた第2の電極層と、前記基板上に設けられて前記第1の電極層または前記第2の電極層に接続された接続配線と、前記第1および第2の電極層、前記有機機能層および前記接続配線を含む積層構造体を被覆する封止層と、を含み、前記接続配線は、過電流により断線に至るヒューズ部を有し、前記封止層は、前記ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、前記ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部とを有し、かつ前記ヒューズ部の断線時に前記第1の保護部に生じる衝撃の前記第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造を有することを特徴としている。
 また、本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの製造方法は、基板上に第1の電極層を形成する工程と、前記第1の電極層の上に有機材料を含む有機機能層を形成する工程と、前記有機機能層の上に第2の電極層を形成する工程と、前記基板上に前記第1の電極層または前記第2の電極層に接続され且つ過電流により断線に至るヒューズ部を有する接続配線を形成する工程と、前記第1および第2の電極層、前記有機機能層および前記接続配線を含む積層構造体を被覆するように封止層を形成する封止層形成工程と、を含み、前記封止層形成工程では、前記ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、前記ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部と、前記ヒューズ部の断線時に前記第1の保護部に生じる衝撃の前記第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造と、を形成することを特徴としている。
本発明の実施例1に係る有機ELデバイスの構成を示す平面図である。 図2(a)は本発明の実施例1に係る有機ELデバイスの部分的な構成を示す平面図、図2(b)は図2(a)における2b-2b線に沿った断面図、図2(c)は本発明の実施例に係るヒューズ部を拡大した平面図である。 図3(a)~(f)は、本発明の実施例1に係る有機ELデバイスの製造方法を示す平面図である。 図4(a)~(f)は、それぞれ、図3(a)~(f)における4a-4a線、4b-4b線、4c-4c線、4d-4d線、4e-4e線、4f-4f線に沿った断面図である。 本発明の実施例2に係る有機ELデバイスの構成を示す断面図である。 本発明の実施例3に係る有機ELデバイスの構成を示す断面図である。 本発明の実施例4に係る有機ELデバイスの構成を示す平面図である。
 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、基板と、基板上に設けられた第1の電極層と、第1の電極層の上に設けられた有機材料を含む有機機能層と、有機機能層の上に設けられた第2の電極層と、基板上に設けられて第1の電極層または第2の電極層に接続された接続配線と、第1および第2の電極層、有機機能層および接続配線を含む積層構造体を被覆する封止層と、を含む。接続配線は、過電流により断線に至るヒューズ部を有し、封止層は、ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部とを有し、かつヒューズ部の断線時に第1の保護部に生じる衝撃の第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造を有している。このような構成によれば、接続配線に過電流が流れた場合にはヒューズを構成する金属が溶融して断線し、有機EL素子への電流の供給を遮断することができる。この結果、有機EL素子に大きな被害が及ぶことが防止される。また、その際、ヒューズ部上を覆う封止層の第1の保護部は熱や衝撃により破壊・剥離等の被害を受けることになるが、衝撃伝搬阻止構造により第1の保護部に生じる衝撃の第2の保護部への伝搬が阻止されるので、第2の保護部へ被害が拡大することが防止される。よって、第2の保護部によって有機EL素子に対する防湿効果を保持することができる。
 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、以下に示す図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。
 図1は、本発明の実施例に係る有機ELデバイス1の構成を示す平面図である。図2(a)は本発明の実施例に係る有機ELデバイス1の部分的な構成を示す拡大平面図、図2(b)は図2(a)における2b-2b線に沿った断面図、図2(c)は本発明の実施例に係るヒューズ部を拡大表示した平面図である。尚、図1においては、理解を容易にするために、絶縁膜26および封止層50を除いた構成が示されている。
 有機ELデバイス1は、複数の有機EL素子100の各々が画素として機能する所謂ドットマトリクス方式の表示形態を有する表示デバイスである。すなわち、基板10には、複数の給電配線22と、複数の第2電極40(第2の電極層)とが互いに交差するように配置され、これらの各交差部の近傍に有機EL素子100が配置されている。有機EL素子100の各々は、第1電極20(第1の電極層)、有機機能層30、第2電極40を積層した積層構造を有する。第2電極40は、給電配線22と直交する方向に伸長しており複数の有機EL素子に共通に用いられる。有機EL素子100の各々には、給電配線22および接続配線24を介して駆動電力が供給される。有機ELデバイス1は、有機機能層30において生成された光を基板10側から取り出す所謂ボトムエミッション型の表示デバイスである。
 基板10は、ガラス等の光透過性を有する材料により構成される。基板10上に設けられた第1電極20は陽極であり、厚さ100nm程度のITO(Indium Tin Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)等の光透過性を有する導電性金属酸化物を矩形状にパターニングすることにより形成される。また、基板10上には、有機EL素子100に駆動電力を供給するための給電配線22が第1電極20と離間して設けられている。
 接続配線24は、基板10上において給電配線22と第1電極20とを電気的に接続する。接続配線24は、給電配線22から有機EL素子100に注入される電流が過大となったときに断線に至る断線機能を有し、有機EL素子100への短絡電流の流入を遮断する。接続配線24は、所望の電流で断線し得るように、例えば、スズ、ビスマス、鉛などを主成分とした合金、より具体的には、錫基の合金であるはんだや、ウッドメタル、ローズ合金、ニュートン合金などの低融点金属により構成される。また、接続配線24は、線幅が他の部分よりも狭く、これによって電流耐量が他の部分よりも低くなっているヒューズ部24aを有する。すなわち、有機EL素子100が短絡し、接続配線24に過電流が流れた場合、ヒューズ部24aにおいて断線が生じるようになっている。尚、接続配線24において層厚を他の部分よりも小さくしたり、より融点の低い材料を用いることによりヒューズ部を構成することも可能である。各有機EL素子100にはヒューズ部24aを有する接続配線24が接続されているので、特定の有機EL素子に短絡が生じた場合であっても、他の有機EL素子に被害が波及しないようになっている。
 有機機能層30は、第1電極20上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層をこの順で積層することにより形成される。ホール注入層は例えば厚さ10nm程度の銅フタロシアニン(CuPc)により構成され、ホール輸送層は例えば厚さ50nm程度のα-NPD(Bis[N-(1-naphthyl)-N-pheny]benzidine)により構成され、発光層は例えば厚さ50nm程度のAlq3(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層は例えば厚さ1nm程度のフッ化リチウム(LiF)により構成される。
 陰極である第2電極40は、例えばAl等からなり、有機機能層30を覆うように設けられる。第2電極40は、給電配線22の伸長方向に対して直交する方向に伸長している。絶縁層26は、第2電極40と、給電配線22および接続配線24との間に挿入され、これらを電気的に絶縁する。第2電極40の他の材料としては、Mg-AgやAl-Li等の比較的仕事関数の低い合金が好適である。
 封止層50は、SiNx、SiON、SiOx、AlOx、AlN等の無機材料からなる薄膜により構成される。封止層50は、上記した有機ELデバイス1の各構成部分を全体的に覆い、外部からの酸素や水分の侵入を防止する役割を担う。
 封止層50はヒューズ部24a上を覆う第1の保護部51と、ヒューズ部以外の部分を被覆する第2の保護部52とからなる。第2の保護部52は、有機EL素子の第2電極40に密着するように形成される。第1の保護部51と第2の保護部52とは分離しており、第1の保護部51と第2の保護部52との間には空隙部53が形成されている。封止層50の上面側から見ると、第1の保護部51は方形状をしており、空隙部53は環状をしている。この第1の保護部51と第2の保護部52とが分離した構造が衝撃伝搬阻止構造である。
 尚、上記した例では、接続配線24は、陽極である第1電極20に接続される構成としたが、接続配線24は、陰極である第2電極40に接続されていてもよい。この場合、接続配線24と第1電極20との間に絶縁膜を形成する必要がある。
 図3(a)~(e)は、上記した構成を有する有機ELデバイス1の製造方法を示す平面図、図4(a)~(e)はそれぞれ、図3(a)~(e)における4a-4a線、4b-4b線、4c-4c線、4d-4d線、4e-4e線に沿った断面図である。
 ガラス等からなる光透過性を有する基板10上に例えばスパッタ法によりITOやIZO等の光透過性を有する導電性金属酸化物を100nm程度堆積させ、エッチングによりこれを矩形状にパターニングして第1電極20を形成する(図3(a)、図4(a))。
 次に、第1電極20の場合と同様の手法により、基板10上にAl、Cu、Ag、Au等の低抵抗金属からなる給電配線22を第1電極20から離間した位置に形成する。続いて、マスク蒸着法などによりスズ、ビスマス、鉛などを主成分とした合金、より具体的には、錫基の合金であるはんだや、ウッドメタル、ローズ合金、ニュートン合金などの低融点金属からなる接続配線24を形成する。接続配線24上にヒューズ部24aを形成するべくパターニングを行う。すなわち、接続配線24は、ヒューズ部24aにおいて線幅が局所的に狭くなるようにパターニングされる(図3(b)、図4(b))。
 次に、第1電極20、給電配線22、接続配線24の表面を覆うように絶縁膜26の材料である感光性レジスト(又はポリイミド)を塗布する。その後、露光、現像処理を経て、感光性レジストをパターニングする。これにより、第1電極20の表面およびヒューズ部24aの表面を露出せしめる開口部を有する絶縁膜26が形成される(図3(c)、図4(c))。尚、絶縁膜26の材料や、絶縁膜26のパターニング方法は、これに限定されるものではない。例えば、絶縁膜26はSiOなどの無機材料であってもよく、公知のリフトオフ法や、公知のフォトリソグラフィ技術で形成されたレジストマスクを用いたエッチング法によりパターニングすることも可能である。
 次に、インクジェット法やマスク蒸着法等により、露出した第1電極20上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子注入層を順次成膜して有機機能層30を形成する。ホール注入層は例えば厚さ10nm程度の銅フタロシアニン(CuPc)により構成され、ホール輸送層は例えば厚さ50nm程度のα-NPD (Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl]benzidine)により構成され、発光層は例えば厚さ50nm程度のAlq3(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)により構成され、電子注入層は例えば厚さ1nm程度のフッ化リチウム(LiF)により構成される(図3(d)、図4(d))。
 次に、第2電極40のパターンに対応する開口部を有するマスクを用いて蒸着法等により上記各工程を経て得られた構造体の上に電極材料であるAlを所望のパターンに堆積させる。これにより、有機機能層30に接続され且つ給電配線22の伸長方向と直交する方向に伸長する第2電極40が形成される。すなわち、有機機能層30は、第1電極20と第2電極40に挟持され、第2電極40は、絶縁層26により給電配線22および接続配線24から絶縁される(図3(e)、図4(e))。
 次に、等方的な成膜が可能なプラズマCVD法などにより、上記各工程を経て得られた構造体を全体的に覆うようにSiNx、SiON、SiOx、AlOx、AlN等の無機材料を堆積させて封止層50を形成する。封止層50は、有機EL素子100に密着して形成され、ヒューズ部24a上にも形成される。その後、封止層50に対して公知のフォトリソグラフィ技術で形成されたレジストマスクを用いたエッチング法によりパターニングを行って、或いはレーザを照射して封止層50を部分的に除去して、上記の間隙部53を形成することにより、封止層50はヒューズ部24a上を覆う第1の保護部51と、ヒューズ部以外の部分を被覆する第2の保護部52とに分割される(図3(f)、図4(f))。以上の各工程を経ることにより有機ELデバイス1が完成する。
 なお、封止層50を形成する際にマスク蒸着法を用いて第1の保護部51と、第2の保護部52とを分離して形成しても良く、第1の保護部51と、第2の保護部52との形成については特に限定されない。
 本実施例に係る有機ELデバイス1によれば、第1および第2電極間のショート等に起因して、給電配線22から接続配線24を経由して有機EL素子100に過電流が流れた場合にヒューズ部24aの低融点金属が溶融してヒューズ部24aが断線状態となるので、有機EL素子100への電流の供給を遮断する。この結果、有機EL素子100に大きな被害が及ぶことが防止される。その際、ヒューズ部24aの金属が溶融することにより、ヒューズ部24a上を覆う封止層50の第1の保護部51は熱や衝撃により破壊・剥離等の被害を受けることになる。また、封止層50が第1の保護部51と、ヒューズ部以外の部分を被覆する第2の保護部52とに空隙部53を挟んで分離した衝撃伝搬阻止構造を有しているので、第1の保護部51が被害を受けても、空隙部53によってその衝撃の伝搬が阻止されるので第2の保護部52へ被害が拡大することはない。よって、ヒューズ部24aの金属が溶融しても第2の保護部52によって有機EL素子100に対する防湿効果を保持することができる。
 図5は、本発明の実施例2に係る有機ELデバイス2の構成を示す断面図である。有機ELデバイス2では、封止層50の第1の保護部51及び第2の保護部52が完全に分離していない。第1の保護部51と第2の保護部52との間に空隙部53は存在するが、ヒューズ部24aまで到達していない。すなわち、上記した実施例1の有機ELデバイス1に比べて封止層50が第1の保護部51と第2の保護部52との境界部分に薄く形成されている。境界部分の層厚は第1の保護部51及び第2の保護部52各々の層厚より薄くされている。空隙部53の深さ以外の他の構成部分は、実施例1の有機ELデバイス1と同様である。
 第1の保護部51と第2の保護部52との境界部分の膜厚を形成するためには、例えば、2つのマスク(第1の保護部51形成用マスク及び第2の保護部52形成用マスク)を用いてマスク蒸着法より封止層50の材料を蒸着させて第1の保護部51と第2の保護部52とを個別に形成し、その際に蒸着膜の回り込みによりその境界部分を薄く形成することができる。
 このような構造の有機ELデバイス2においては、ヒューズ部24a上の第1の保護部51の破壊等の損傷が発生しても、第1の保護部51と第2の保護部52との境界部分の封止層50が薄くなった衝撃伝搬阻止構造が形成されているので、この境界部分が破断して第2の保護部52への損傷の拡大を防止することができる。
 なお、CVDなどの回り込みの良い成膜方法で封止膜50を形成する際にも、マスクの精度等の許容範囲が大きくなるため、プロセスを簡易化することができる。境界部分の膜厚は基本的に第2保護部52よりも薄ければよいが、好ましくは1/2以下、好ましくは1/10以下である。
 図6は、本発明の実施例3に係る有機ELデバイス3の構成を示す断面図である。有機ELデバイス3では、実施例2の有機ELデバイス2と同様に、封止層50の第1の保護部51及び第2の保護部52が完全に分離していないが、空隙部53は存在しない。第1の保護部51の膜厚が第2の保護部52の膜厚に比べて薄くされている。
 第1の保護部51の膜厚を薄く形成するためには、例えば、マスク蒸着により封止層50の材料を蒸着させて第2の保護部52を形成し、その際に蒸着膜の回り込みにより第1の保護部51を薄く形成することができる。
 このような構造の有機ELデバイス3においては、ヒューズ部24a上の第1の保護部51の破壊等の損傷が発生しても、第1の保護部51が薄くなった衝撃伝搬阻止構造が形成されているので、この第1の保護部51が破断して第2の保護部52への損傷の拡大を防止することができる。
 図7は、本発明の実施例4に係る有機ELデバイス4の構成を示す断面図である。有機ELデバイス4では、封止層50の第1の保護部51及び第2の保護部52が完全に分離しており、第1の保護部51と第2の保護部52との境界部分(実施例1の空隙部53に相当する部分)においてヒューズ部24a上に隔壁54が環状に形成されている。隔壁54は例えば、樹脂からなる。
 隔壁54を形成するためには、封止層50の形成前に、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いてヒューズ部24a上に隔壁54を形成することができる。隔壁54の形成後にマスク蒸着により封止層50の材料を堆積させて封止層50が形成される。
 このような構造の有機ELデバイス4においては、ヒューズ部24a上の第1の保護部51の破壊等の損傷が発生しても、隔壁54を有する衝撃伝搬阻止構造によりその衝撃の伝搬が第1の保護部51と第2の保護部52との間に設けられた隔壁54によって阻止されるので、第2の保護部52への損傷の拡大を防止することができる。
 また、有機ELデバイス4においては、フォトリソグラフィ技術を用いることにより精細に隔壁54を形成することが可能であり、プロセスを簡易化することができる。また衝撃の伝搬を阻止するエリアを小さくすることができるため、ヒューズ部24a上の封止膜形成エリア、すなわち第1の保護部51の大きさを小さく形成することで、ヒューズ部24aの機能を膜応力に妨げられることなく発揮させることができる。更に、隔壁54をオーバーハング形状に形成すれば、ヒューズ部24aに成膜される膜を更に薄く小さくすることができる。なお、封止膜50の一部が隔壁54上で第1の保護部51と第2の保護部52との間で繋がっていても、その繋がっている部分は第1の保護部51の損傷が発生するとその衝撃によって破断して第2の保護部52への損傷の拡大を防止することができる。
 1、2、3、4 有機ELデバイス
 10 基板
 20 第1電極
 22 給電配線
 24 接続配線
 24a ヒューズ部
 30 有機機能層
 40 第2電極
 50 封止層
 51 第1の保護部
 52 第2の保護部
 53 空隙部
 54 隔壁

Claims (7)

  1.  基板と、
     前記基板上に設けられた第1の電極層と、
     前記第1の電極層の上に設けられた有機材料を含む有機機能層と、
     前記有機機能層の上に設けられた第2の電極層と、
     前記基板上に設けられて前記第1の電極層または前記第2の電極層に接続された接続配線と、
     前記第1および第2の電極層、前記有機機能層および前記接続配線を含む積層構造体を被覆する封止層と、を含み、
     前記接続配線は、過電流により断線に至るヒューズ部を有し、
     前記封止層は、前記ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、前記ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部とを有し、かつ前記ヒューズ部の断線時に前記第1の保護部に生じる衝撃の前記第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  2.  前記封止層は、前記衝撃伝搬阻止構造として前記第1の保護部と前記第2の保護部とが互いに分離した構造又は前記第1の保護部と前記第2の保護部とが前記第2の保護部の厚さより薄い厚さで結合した構造を有することを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  3.  前記封止層は、前記第1の保護部と第2の保護部とを分離する空隙部を有することを特徴とする請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  4.  前記封止層は、前記第1の保護部と前記第2の保護部との境界部分の層厚が前記第1の保護部及び前記第2の保護部各々の層厚より薄いことを特徴とする請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  5.  前記封止層は、前記第1の保護部における層厚が前記第2の部分における層厚よりも小であることを特徴とする請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  6.  前記封止層は、前記第1の保護部と前記2の保護部とを隔てる隔壁を有することを特徴とする請求項2又は3記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  7.  基板上に第1の電極層を形成する工程と、
     前記第1の電極層の上に有機材料を含む有機機能層を形成する工程と、
     前記有機機能層の上に第2の電極層を形成する工程と、
     前記基板上に前記第1の電極層または前記第2の電極層に接続され且つ過電流により断線に至るヒューズ部を有する接続配線を形成する工程と、
     前記第1および第2の電極層、前記有機機能層および前記接続配線を含む積層構造体を被覆するように封止層を形成する封止層形成工程と、を含み、
     前記封止層形成工程では、前記ヒューズ部を被覆する第1の保護部と、前記ヒューズ部以外を被覆する第2の保護部と、前記ヒューズ部の断線時に前記第1の保護部に生じる衝撃の前記第2の保護部への伝搬を阻止する衝撃伝搬阻止構造と、を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイスの製造方法。
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