JP2009076479A - 電気泳動表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電子デバイス(有機EL装置1)は、基板2と、基板2上に形成された有機材料層を含む機能素子(有機EL素子3)と、基板の機能素子が形成された側、あるいは機能素子が形成された側と反対側に設けられるとともに、固体電解質層5とこれを挟持する一対の電極6,7とを有して構成され、水を電気分解可能な電気分解素子4と、機能素子と電気分解素子とを封止する封止部材(封止層8)と、を備えている。
【選択図】図1
Description
機能素子と電気分解素子は例えば基板の一面側に並置されていてもよいが、機能素子と電気分解素子を積層した構成であれば、信頼性を向上させつつ、有機電子デバイスの小型化を図ることができる。
水の電気分解において、陰極では次のような反応が生じる。
2H++2e− → H2
一方、陽極では次のような反応が生じる。
4OH− → 2H2O+O2+4e−
水素ガスは機能素子にとって有害にならないが、酸素ガスは水分ほどではないにしろ、機能素子を劣化させる原因となり得る。したがって、陰極を機能素子側に向けて、陽極を機能素子と反対側に向けて配置すれば、酸素による機能素子の特性劣化を抑えることができる。
この構成によれば、固体電解質層と陽極の界面で発生した酸素がガス透過孔を通して徐々に外部に放出されるので、酸素が一定濃度以上にならず、酸素による素子特性劣化の抑制効果を持続させることができる。
一般に樹脂材料はある程度のガス透過性を有しているため、特に封止部材が樹脂材料で構成された場合、封止部材の内部に大気が侵入することになる。ところが、本発明の構成では封止部材の内部に電気分解素子が備えられているので、上述したように、水分による機能素子の特性劣化を抑えることができる。それに加えて、基板と封止部材をともに樹脂材料で構成した場合、フレキシブルな電子デバイスを実現でき、例えば携帯機器等への適用に好適なものとなる。
高分子電解質材料としては例えばイオン交換樹脂等を用いることができ、容易に入手でき、低コストで実現することができる。
特に高分子電解質材料がスルフォン酸基を含むものであれば、分極が大きくなることで電気分解能力が向上し、さらに高分子電解質材料を構成する少なくとも一部の水素がフッ素で置換されている場合、より大きな分極と撥水性を得ることができる。
この構成によれば、電極材料としてのプラチナやパラジウムは触媒作用も有しているため、上記の電気分解反応がより効果的に進行するようになる。
有機EL素子の反射電極が設けられた側に電気分解素子が積層された場合、有機EL素子の光が射出される側と反対側に電気分解素子が位置することになる。その場合、電気分解素子は光透過性を有する必要がないので、電気分解素子の構成材料の選択の自由度が上がり、電気分解素子を作製しやすくなる。
有機TFTの場合は、基板上にソース、ドレイン、ゲート等を作り込む関係から基板上に段差が生じることになる。したがって、有機TFTが設けられた側と反対側の基板面の方が、電気分解素子を作製しやすくなる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1、図2を参照して説明する。
本実施形態の有機電子デバイスは、機能素子としての有機EL素子上に電気分解素子を積層した有機EL装置の例である。
図1は本実施形態の有機EL装置の断面図、図2は有機EL基板の詳細な構成を示す拡大断面図、である。なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や膜厚の縮尺を異ならせてある。
また、共通電極13は、例えばマグネシウム−金合金(モル比でMg:Au=1:2)の薄膜から形成されている。
固体電解質層5の材料には、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)を用いることができ、例えば、ナフィオンの分散液をスピンコート法により塗布して形成することができる。ナフィオンとは、Perfluorosulfonic Acid / PTFE copolymerであって、一般に下記の化学式[化1]で表される物質である。スルフォン酸基を含むとともに、高分子ポリマーを構成する水素がフッ素で置換されている。ナフィオンのようなパーフルオロポリマーの方が化学的安定性が高い。ハイドロパーオキシラジカル生成に伴う水素の引き抜きが起こりにくいため、安定化すると考えられている。
以下、本発明の第2の実施の形態について図3を用いて説明する。
本実施形態の有機電子デバイスは、機能素子としての有機EL素子と電気分解素子を基板上に並置した有機EL装置の例である。
図3は本実施形態の有機EL装置の断面図である。また、図3において図1と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第3の実施の形態について図4〜図6を用いて説明する。
本実施形態の有機電子デバイスは、機能素子としての有機TFTおよびこれによって駆動される電気泳動素子と電気分解素子とをそれぞれ基板の反対側の面に形成した電気泳動表示装置の例である。
図4は本実施形態の電気泳動表示装置の断面図、図5は有機TFTの部分のみを示す断面図、図6は同、電気泳動表示装置の変形例の断面図である。また、図4〜図6において図1と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
有機半導体としてF8T2の他に、知られている有機半導体を広く用いることが可能である。例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。あるいは、チオフェン、トリフェニルアミン、ナフタレン、ペリレン、フルオレンなどを含むオリゴマを用いることができる。
以下、本発明の第4の実施の形態について図7を用いて説明する。
本実施形態の電子デバイスは、電気泳動素子と電気分解素子とを同一基板上に積層した電気泳動表示装置の例である。
図7は本実施形態の電気泳動表示装置の断面図である。また、図7において図4、図6と共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
酸化物半導体としては、ZnO、NiO,SnO2,TiO2,In2O5,V2O5,SrTiO3,WO2、アモルファスIn−Ga−Zn−O(a−IGZO)、アモルファスCd−Ge−O、アモルファスCd−Pb−Oを、蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法などで薄膜化することによって用いることができる。
Claims (15)
- 基板と、
前記基板上に形成された機能素子と、
前記基板の前記機能素子が形成された側、あるいは前記機能素子が形成された側と反対側に設けられるとともに、固体電解質層と前記固体電解質層を挟持する一対の電極とを有して構成され、水を電気分解可能な電気分解素子と、
前記機能素子と前記電気分解素子とを封止する封止部材と、を備えたことを特徴とする電子デバイス。 - 前記機能素子が有機材料層を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記機能素子が酸化物半導体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記機能素子と前記電気分解素子とが前記基板の一面側に積層されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記電気分解素子を構成する一対の電極のうち、陰極が前記機能素子側に向けて配置され、陽極が前記機能素子と反対側に向けて配置されていることを特徴とする請求項4に記載の電子デバイス。
- 前記陽極がガス透過孔を有していることを特徴とする請求項5に記載の電子デバイス。
- 前記基板と前記封止部材がともに樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記固体電解質層が高分子電解質材料で構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 前記高分子電解質材料がスルフォン酸基を含むことを特徴とする請求項8に記載の電子デバイス。
- 前記高分子電解質材料を構成する少なくとも一部の水素がフッ素で置換されていることを特徴とする請求項8または9に記載の電子デバイス。
- 前記電気分解素子を構成する電極の材料がプラチナまたはパラジウムを含むことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 基板と、
前記基板上に形成された有機材料層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記基板の前記有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された側、あるいは前記有機エレクトロルミネッセンス素子が形成された側と反対側に設けられるとともに、固体電解質層と前記固体電解質層を挟持する一対の電極とを有して構成され、水を電気分解可能な電気分解素子と、
前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電気分解素子とを封止する封止部材と、を備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置。 - 前記有機エレクトロルミネッセンス素子が発光層を挟んで対峙する透明電極と反射電極とを有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の前記反射電極が設けられた側に前記電気分解素子が積層されたことを特徴とする請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置。
- 基板と、
前記基板上に形成された有機材料層を含む有機薄膜トランジスタと、
前記基板の前記有機薄膜トランジスタが形成された側、あるいは前記有機薄膜トランジスタが形成された側と反対側に設けられるとともに、固体電解質層と前記固体電解質層を挟持する一対の電極とを有して構成され、水を電気分解可能な電気分解素子と、
前記有機薄膜トランジスタと前記電気分解素子とを封止する封止部材と、を備えたことを特徴とする有機薄膜半導体装置。 - 前記基板の前記有機薄膜トランジスタが設けられた側と反対側の面に前記電気分解素子が配置されたことを特徴とする請求項14に記載の有機薄膜半導体装置。
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