JP2012033352A - Display device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機ＥＬ素子と二次電池とを備えた表示装置、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a display device including an organic EL element and a secondary battery, and a manufacturing method thereof.
従来、薄膜状（シート状）の有機ＥＬ素子に電力を供給するための様々な技術が知られている。例えば、有機ＥＬ素子の一方の面側に、二次電池である薄膜電池を配置する方法がある。有機ＥＬ素子と薄膜電池とを重ね合わせるように配置することで、表示装置の厚みは薄くなる。さらに、特許文献１は、有機ＥＬ素子の陰極と薄膜電池の陰極とを兼ねる共用陰極を備えた表示装置を開示している。共用陰極が有機ＥＬ素子の陰極と薄膜電池の陰極とを兼ねるため、表示装置はさらに小型化且つ軽量化される。
Conventionally, various techniques for supplying electric power to a thin-film (sheet-like) organic EL element are known. For example, there is a method of disposing a thin film battery as a secondary battery on one surface side of the organic EL element. By disposing the organic EL element and the thin film battery so as to overlap each other, the thickness of the display device is reduced. Further,
有機ＥＬ素子の陰極には仕事関数の低い物質を用いる必要があるため、陰極は不安定となる。特許文献１が開示している表示装置を製造する場合、不安定な陰極を先に形成することになるため、有機ＥＬ素子を形成する過程で陰極が劣化する。従って、陰極の劣化の度合いが低く、且つ有機ＥＬ素子の電極と薄膜電池の電極とが共用化された表示装置を製造することは、従来は困難であった。
Since it is necessary to use a material having a low work function for the cathode of the organic EL element, the cathode becomes unstable. When the display device disclosed in
本発明は、陰極の劣化の度合いが低く、且つ小型で軽量な表示装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a small and lightweight display device with a low degree of deterioration of a cathode, and a method for manufacturing the same.
本発明の第一の態様に係る表示装置は、薄膜状の有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の一方の面側に設けられる二次電池層とを備えた表示装置であって、前記二次電池層は、電界質層と、前記電解質層における前記有機ＥＬ素子側の反対面側に設けられ、前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層とを備え、前記有機ＥＬ素子は、電圧が印加されることによって発光する発光層と、前記発光層における前記二次電池層側の反対面側に設けられ、前記発光層に電圧を印加する透明陰極層とを備え、前記表示装置は、前記二次電池層の前記電解質層における前記陰極活物質層側の反対面側と、前記有機ＥＬ素子の前記発光層における前記透明陰極層側の反対面側との間に設けられ、前記電解質層から電子を取り込み、且つ前記透明陰極層と共に前記発光層に電圧を印加する共通陽極層を備えている。 A display device according to a first aspect of the present invention is a display device including a thin-film organic EL element and a secondary battery layer provided on one surface side of the organic EL element, the secondary battery The battery layer includes an electrolyte layer and a cathode active material layer that is provided on the opposite side of the electrolyte layer from the organic EL element side, and emits electrons to the electrolyte layer. A light-emitting layer that emits light when applied, and a transparent cathode layer that is provided on the opposite side of the light-emitting layer to the secondary battery layer side and applies a voltage to the light-emitting layer, and the display device includes: Provided between the opposite surface side of the electrolyte layer of the secondary battery layer on the cathode active material layer side and the opposite surface side of the light emitting layer of the organic EL element on the transparent cathode layer side, and from the electrolyte layer Together with the transparent cathode layer And a common anode layer for applying a voltage to the serial light emitting layer.
第一の態様に係る表示装置では、二次電池層と有機ＥＬ素子との境界部分に位置する共通陽極層は、二次電池における陽極活物質層としての機能と、有機ＥＬ素子の陽極としての機能とを兼ねる。よって、表示装置の小型化、軽量化を容易に行うことができる。さらに、仕事関数が低く不安定な有機ＥＬ素子の透明陰極層が、有機ＥＬ素子と二次電池層とを含む複数の層のうち、最も端に位置する。従って、不安定な透明陰極層を最後に形成することができる。よって、第一の実施形態に係る表示装置は、小型且つ軽量とすることができ、さらに、透明陰極層の劣化の度合いが低い。 In the display device according to the first aspect, the common anode layer located at the boundary between the secondary battery layer and the organic EL element functions as an anode active material layer in the secondary battery and serves as an anode of the organic EL element. It also serves as a function. Therefore, the display device can be easily reduced in size and weight. Further, the transparent cathode layer of the organic EL element having a low work function and being unstable is located at the end of the plurality of layers including the organic EL element and the secondary battery layer. Therefore, an unstable transparent cathode layer can be formed last. Therefore, the display device according to the first embodiment can be small and light, and the degree of deterioration of the transparent cathode layer is low.
前記電解質層は、固体電解質の層であることが望ましい。有機ＥＬ素子の発光層は水に弱い。電解質層を固体とすることで、電解質層から発光層に水が染み出して発光層が劣化することを防止することができる。 The electrolyte layer is preferably a solid electrolyte layer. The light emitting layer of the organic EL element is weak to water. By making the electrolyte layer solid, it is possible to prevent water from seeping out from the electrolyte layer to the light emitting layer and deteriorating the light emitting layer.
前記共通陽極層は、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含むことが望ましい。ペロブスカイト型の構造を有する物質は、結晶格子内に多くのイオンを取り込み保持することができる。従って、二次電池層は効率よく電力を蓄電することができる。 The common anode layer may include a material having a perovskite structure. A substance having a perovskite structure can incorporate and hold many ions in the crystal lattice. Therefore, the secondary battery layer can efficiently store electric power.
前記共通陽極層は、透明酸化膜であってもよい。導電性が良い透明酸化膜を共通陽極層に用いることで、ホール注入が起こりやすくなるため、表示装置は低駆動電圧で動作することができる。また、発生するジュール熱が減少するため、ジュール熱による劣化の速度が低下する。従って、共通陽極層に透明酸化膜を用いることで、表示装置の発光効率および耐久性を向上させることができる。 The common anode layer may be a transparent oxide film. By using a transparent oxide film with good conductivity for the common anode layer, hole injection is likely to occur, so that the display device can operate at a low driving voltage. Further, since the generated Joule heat is reduced, the rate of deterioration due to Joule heat is reduced. Therefore, by using a transparent oxide film for the common anode layer, the light emission efficiency and durability of the display device can be improved.
前記共通陽極層は、前記電解質層における前記有機ＥＬ素子側の面に設けられ、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含む陽極活物質層と、前記発光層における前記二次電池層側の面に設けられた透明酸化膜とを備えてもよい。この場合、二次電池は、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含む陽極活物質層によって、効率よく電力を蓄電することができる。さらに、有機ＥＬ素子の発光効率および耐久性は、導電性が良い透明酸化膜を用いることで向上する。よって、蓄電効率、発光効率、および耐久性の高い表示装置とすることができる。 The common anode layer is provided on the surface of the electrolyte layer on the organic EL element side, and is provided on an anode active material layer containing a substance having a perovskite structure, and on the surface of the light emitting layer on the secondary battery layer side. A transparent oxide film formed thereon. In this case, the secondary battery can efficiently store electric power by the anode active material layer containing a substance having a perovskite structure. Furthermore, the luminous efficiency and durability of the organic EL element are improved by using a transparent oxide film having good conductivity. Therefore, a display device with high power storage efficiency, light emission efficiency, and durability can be provided.
本発明の第二の態様に係る表示装置の製造方法は、電圧が印加されることによって発光する発光層を有する薄膜状の有機ＥＬ素子と、電解質層を有し、前記有機ＥＬ素子の一方の面側に設けられる二次電池層とを備える表示装置の製造方法であって、前記電解質層と、前記電解質層の一方の面側に設けられて前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層とを形成する第一工程と、前記第一工程において形成される前記電解質層の前記陰極活物質層側の反対面側に、前記電解質層から電子を取り込む陽極活物質層を形成する第二工程と、前記発光層、および、前記発光層の一方の面側に設けられて前記発光層に電圧を印加する陽極層を形成する第三工程と、前記第三工程において形成される前記発光層の前記陽極層側の反対面側に、前記陽極層と共に前記発光層に電圧を印加する透明陰極層を形成する第四工程と、前記第二工程において形成された前記陽極活物質層と、前記第三工程において形成された前記陽極層とを貼り合わせる貼り合わせ工程とを備えている。 A method for manufacturing a display device according to a second aspect of the present invention includes a thin-film organic EL element having a light-emitting layer that emits light when a voltage is applied, an electrolyte layer, and one of the organic EL elements. A method of manufacturing a display device comprising a secondary battery layer provided on a surface side, wherein the electrolyte layer and a cathode active material layer provided on one surface side of the electrolyte layer and emitting electrons to the electrolyte layer And a second step of forming an anode active material layer that takes in electrons from the electrolyte layer on a side opposite to the cathode active material layer side of the electrolyte layer formed in the first step. A third step of forming the light emitting layer, and an anode layer provided on one surface side of the light emitting layer and applying a voltage to the light emitting layer, and the light emitting layer formed in the third step. On the opposite surface side of the anode layer side, the anode layer The fourth step of forming a transparent cathode layer for applying a voltage to the light emitting layer, the anode active material layer formed in the second step, and the anode layer formed in the third step are bonded together. And a bonding step.
第二の態様に係る表示装置の製造方法によると、二次電池層の陽極活物質層と、有機ＥＬ素子の陽極層とが貼り合わされる。その結果、二次電池層の陽極と有機ＥＬ素子の陽極とが共用化されるため、小型且つ軽量の表示装置を製造することができる。さらに、複数の層のうち、仕事関数が低く不安定な有機ＥＬ素子の透明陰極層を最後に形成してから、貼り合わせ工程を経て表示装置を完成させることができる。従って、小型且つ軽量の表示装置を、製造工程における透明陽極の劣化を防止しつつ製造することができる。 According to the method for manufacturing the display device according to the second aspect, the anode active material layer of the secondary battery layer and the anode layer of the organic EL element are bonded together. As a result, since the anode of the secondary battery layer and the anode of the organic EL element are shared, a small and lightweight display device can be manufactured. Furthermore, after the transparent cathode layer of the organic EL element having a low work function and unstable among the plurality of layers is finally formed, the display device can be completed through a bonding process. Therefore, a small and lightweight display device can be manufactured while preventing the deterioration of the transparent anode in the manufacturing process.
本発明の第三の態様に係る表示装置の製造方法は、電圧が印加されることによって発光する発光層を有する薄膜状の有機ＥＬ素子と、電解質層を有し、前記有機ＥＬ素子の一方の面側に設けられる二次電池層とを備えた表示装置の製造方法であって、前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層を形成する陰極活物質層形成工程と、前記陰極活物質層形成工程において形成された前記陰極活物質層の一方の面側に前記電解質層を形成する電解質層形成工程と、前記電解質層形成工程において形成された前記電解質層の表面側に、前記電解質層から電子を取り込むと共に前記発光層に電圧を印加する共通陽極層を形成する共通陽極層形成工程と、前記共通陽極層形成工程において形成された前記共通陽極層の表面側に前記発光層を形成する発光層形成工程と、前記発光層形成工程において形成された前記発光層の表面側に、前記共通陽極層と共に前記発光層に電圧を印加する透明陰極層を形成する透明陰極層形成工程とを備えている。 A manufacturing method of a display device according to a third aspect of the present invention includes a thin-film organic EL element having a light emitting layer that emits light when a voltage is applied, an electrolyte layer, and one of the organic EL elements. A method of manufacturing a display device including a secondary battery layer provided on a surface side, the cathode active material layer forming step of forming a cathode active material layer that emits electrons to the electrolyte layer, and the cathode active material layer An electrolyte layer forming step of forming the electrolyte layer on one surface side of the cathode active material layer formed in the forming step, and a surface side of the electrolyte layer formed in the electrolyte layer forming step from the electrolyte layer A common anode layer forming step for forming a common anode layer for capturing electrons and applying a voltage to the light emitting layer; and a light emission for forming the light emitting layer on the surface side of the common anode layer formed in the common anode layer forming step. And a transparent cathode layer forming step of forming a transparent cathode layer for applying a voltage to the light emitting layer together with the common anode layer on the surface side of the light emitting layer formed in the light emitting layer forming step. .
第三の態様に係る表示装置の製造方法によると、仕事関数が低く不安定な有機ＥＬ素子の透明陰極層を、複数の層を形成する工程における最後の工程で形成することができる。従って、途中の工程で透明陰極層を形成する場合に比べ、透明陰極層の劣化の度合いは低くなる。従って、二次電池層の陽極と有機ＥＬ素子の陽極とが共用化された小型且つ軽量の表示装置を、透明陰極層を大幅に劣化させることなく製造することができる。 According to the method for manufacturing a display device according to the third aspect, the transparent cathode layer of the organic EL element having a low work function and being unstable can be formed in the last step in the step of forming a plurality of layers. Accordingly, the degree of deterioration of the transparent cathode layer is lower than that in the case where the transparent cathode layer is formed in an intermediate process. Therefore, a small and lightweight display device in which the anode of the secondary battery layer and the anode of the organic EL element are shared can be manufactured without greatly degrading the transparent cathode layer.
以下、本発明を具現化した第一の実施形態について、図面を参照して説明する。参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている製造工程、表示装置１の構造等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be referred to are used for explaining technical features that can be adopted by the present invention. The manufacturing process described in the drawings, the structure of the
図１および図２を参照して、表示装置１について説明する。図１に示すように、表示装置１は、二次電池層１０と有機ＥＬ素子２０とを備える。二次電池層１０は、電力を蓄電する薄膜電池であり、蓄電した電力を有機ＥＬ素子２０に供給する。有機ＥＬ素子２０は、電力が供給されることによって発光することができる薄膜状の発光素子である。さらに、表示装置１は、二次電池層１０の一方の面と、有機ＥＬ素子２０の一方の面との間に、共通陽極層３０を備える。二次電池層１０、共通陽極層３０、および有機ＥＬ素子２０を層状に重ね合わせることで、表示装置１を薄型化且つ軽量化することができる。
The
二次電池層１０について説明する。二次電池層１０は、有機ＥＬ素子２０から離間している方（図１における左方）から順に、基板５、陰極活物質層１１、および電解質層１３を備える。陰極活物質層１１には、電極端子１２が接続されている。
The
基板５は、表示装置１を支持し、且つ内部を保護する。陰極活物質層１１は、電解質層１３に電子を放出する。陰極活物質層１１を形成するための物質には、Ｌｉ（リチウム）、Ｌｉ−Ａｌ合金、酸化チタン、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、スピネル型マンガン酸リチウム、硫化物の高分子、ポリアセチレン、黒鉛（ＬｉＣ６）、チタネイト（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、Ｓｉ（Ｌｉ４．４Ｓｉ）、Ｇｅ（Ｌｉ４．４Ｇｅ）等を用いることができる。
The
電解質層１３は、外部から加えられた電場によってイオンを移動させることができる層であり、二次電池層１０における発電材料として機能する。電解質層１３には液体電解質を用いることも可能ではあるが、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）等の固体電解質を用いることが望ましい。固体電解質を用いることで、後述する有機ＥＬ素子２０の発光層２１に水が染み出す可能性を低下させることができる。その結果、水に弱い性質を有する発光層２１の劣化を防止することができる。
The
有機ＥＬ素子２０について説明する。有機ＥＬ素子２０は、二次電池層１０に近い方（図１における左側）から順に、インターレイヤー層２４、発光層２１、および透明陰極層２２を備える。透明陰極層２２には、電極端子２３が接続されている。
The
発光層２１は、電圧が印加されることで発光する。発光層２１を形成するための発光材料として、例えば、ポリフルオレン（ＰＦ）系発光材料、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系発光材料、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系発光材料、ポリフェニレンエチニレン（ＰＰＥ）系発光材料、ポリフェニレン（ＰＰ）系発光材料、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）発光材料、ポリシラン系発光材料等のうち、１種または２種以上を用いることができる。
The
透明陰極層２２は、発光層２１が発した光を外部（図１における右方）に透過させるために透明な物質によって形成されており、発光層２１に電圧を印加する。透明陰極層２２には、例えば、カルシューム層に銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）の層を積層したものを用いることができる。
The
インターレイヤー層２４は、発光層２１が含有する発光材料よりもＬＵＭＯレベルの高いポリマーで構成すればよい。具体的には、発光層２１に用いている芳香族アミン材料を含む共重合体等を使用することができる。インターレイヤー層２４を設けることで、二次電池層１０から有機ＥＬ素子２０への金属イオンの侵入を防ぐことができる。従って、表示装置１の耐久性を向上させるために、インターレイヤー層２４を設けることが望ましい。
The
共通陽極層３０について説明する。共通陽極層３０は、二次電池層１０の電解質層１３から電子を取り込み、且つ、透明陰極層２２との間に設けられた発光層２１に電圧を印加する。つまり、表示装置１は、共通陽極層３０と二次電池層１０とによって二次電池としての機能を発揮し、且つ、共通陽極層３０と有機ＥＬ素子２０とによって発光素子としての機能を発揮する。二次電池の陽極と発光素子の陽極とを共通陽極層３０が兼ねるため、表示装置１は小型化且つ軽量化される。
The
共通陽極層３０は、二次電池層１０に近い方（図１における左側）から順に、陽極活物質層３１、陽極集電体３２、および透明酸化膜３４を備える。陽極集電体３２には、電極端子３３が接続されている。
The
陽極活物質層３１は、電解質層１３から電子を取り込む。陽極活物質層３１を形成するための物質として、例えば、Ｌｉ、Ｌｉ−Ａｌ合金、黒鉛（ＬｉＣ６）、酸化バナジウム（Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５）のほか、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ２ＦｅＰＯ４Ｆ、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｌｉ（ＬｉａＮｉｘＭｎｙＣｏｚ）Ｏ２等のマンガン、ニッケル、リン酸鉄Ｌｉ塩を用いることができる。
The anode
特に、陽極活物質層３１には、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物を用いることが望ましい。陽極活物質層３１は、イオンが移動できる経路（パス）を持ち、且つイオンをインターカレート／デインターカレートした際にも構造が保たれることが必要である。さらに、陽極活物質層３１は、電子伝導体であること、電極表面での反応が速いこと、反応生成物が速やかに電極から遠ざかること、電解質とは反応しないこと、等の特性を満足する必要がある。ペロブスカイト構造を有する複合酸化物は、上記条件を満たす。ペロブスカイト構造を有する複合酸化物として、例えば、酸化バナジウム（Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５）、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等が知られている。また、陽極集電体３２には、Ｎｉ（ニッケル）の金属箔等を用いることができる。
In particular, it is desirable to use a composite oxide having a perovskite structure for the anode
透明酸化膜３４には、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等を用いることができる。透明酸化膜３４を用いることで、有機ＥＬ素子２０の発光層２１にホール注入が起こりやすくなるため、表示装置１は低駆動電圧で動作することができる。また、発生するジュール熱が減少するため、ジュール熱による劣化の速度が低下する。従って、表示装置１の発光効率および耐久性を向上させることができる。なお、透明酸化膜３４を用いることが望ましいが、透明酸化膜の代わりとしてＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ等の貴金属層を用いることも可能である。
For the
図２を参照して、表示装置１の電気的構成について説明する。表示装置１が備える３つの電極端子１２，２３，３３の各々は、外部電源４０に接続する。詳細には、外部電源４０の正極は、共通陽極層３０（図１参照）の電極端子３３に接続する。双極のスイッチ４１の共通接点は、陰極活物質層１１（図１参照）の電極端子１２に接続する。スイッチ４１の一方の極の端子は、透明陰極層２２（図１参照）の電極端子２３に接続する。スイッチ４１の他方の極の端子は、外部電源４０の負極に接続する。スイッチ４１によって、陰極活物質層１１の電極端子１２と透明陰極層２２の電極端子２３とを接続すると、二次電池層１０に蓄電された電力が有機ＥＬ素子２０に供給され、発光層２１が発光する。スイッチ４１によって、陰極活物質層１１の電極端子１２と共通陽極層３０の電極端子３３とを接続すると、二次電池層１０に電力が蓄電される。
The electrical configuration of the
図３から図９を参照して、第一の実施形態における表示装置１の製造工程（第一製造工程）について説明する。図３に示すように、第一製造工程では、第一ユニット形成工程（Ｓ１）において、後述する第一ユニット１００（図６および図８参照）が形成される。次いで、第二ユニット形成工程（Ｓ２）において、第二ユニット２００（図６および図８参照）が形成される。別々に形成された第一ユニット１００および第二ユニット２００が、貼り合わせ工程（Ｓ３）において、所謂ラミネート法（貼り合わせ法）によって貼り合わされる。ラミネート法とは、複数の層を加圧によって貼り合わせる方法であり、表示装置１を容易に製造できる。加圧を行う際に加熱を行っても良い。次いで、封止工程（Ｓ４）においてモジュールが封止され、第一製造工程は終了する。
A manufacturing process (first manufacturing process) of the
図４から図６を参照して、第一ユニット形成工程について詳細に説明する。まず、陰極活物質層形成工程（Ｓ１１）では、基板５の一方の面に陰極活物質層１１が形成され、形成された陰極活物質層１１に電極端子１２（図１および図２参照）が接続される。本実施形態では、基板５にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを使用したが、他のプラスチック基板、ガラス基板等を用いることも可能である。陰極活物質層１１の材質は、Ｌｉ−Ａｌ合金とした。電極端子１２にはＣｕ，Ｎｉ箔を使用し、導電性接着剤によって電極端子１２を陰極活物質層１１に貼り付けた。
The first unit forming process will be described in detail with reference to FIGS. First, in the cathode active material layer forming step (S11), the cathode
電解質層形成工程（Ｓ１２）では、陰極活物質層形成工程（Ｓ１１）において形成された陰極活物質層１１の表面に、前述した高分子電解質であるＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）が塗布される。その結果、固体の電解質層１３が形成される。陰極活物質層１１の表面とは、基板５に重なり合う面の反対側の面（図５における下側の面）である。
In the electrolyte layer forming step (S12), the above-described polymer electrolyte PEO (polyethylene oxide) is applied to the surface of the cathode
陽極活物質層形成工程（Ｓ１３）では、電解質層１３の表面に、陽極活物質層３１が形成される。本実施形態では、スパッタリングによって、酸化バナジウム（Ｖ６Ｏ１３）からなる陽極活物質層３１を形成した。
In the anode active material layer forming step (S13), the anode
陽極集電体形成工程（Ｓ１４）では、陽極活物質層３１の表面に陽極集電体３２が形成される。形成された陽極集電体３２に、電極端子３３（図１および図２参照）が接続される。陽極集電体３２の材質にはＮｉ（ニッケル）を用いた。電極端子３３にはＣｕ，Ｎｉ箔を使用し、導電性接着剤によって電極端子３３を陽極集電体３２に貼り付けた。
In the anode current collector forming step (S 14), the anode
Ｓ１１〜Ｓ１４で形成される層（陰極活物質層１１、電解質層１３、陽極活物質層３１、および陽極集電体３２の層）をさらに重ねる場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、工程はＳ１１へ戻る。この場合、Ｓ１１では、直前に行われた陽極集電体形成工程（Ｓ１４）において形成された陽極集電体３２の表面（図５における下側の面）に、陰極活物質層１１が形成される。その後、前述したＳ１２〜Ｓ１４の工程が繰り返される。Ｓ１１〜Ｓ１４の工程が繰り返される毎に、陰極活物質層１１、電解質層１３、陽極活物質層３１、および陽極集電体３２の層からなる単位電池層１５（図５参照）が、直列に積層されることになる。その結果、表示装置１のセル電圧は増加する。図５に示す単位電池層１５の形成が終了すると（Ｓ１５：ＮＯ）、工程はＳ１６へ移行する。なお、複数の単位電池層１５を直列に積層する場合、電極端子３３（図１および図２参照）は、最後に形成する陽極集電体３２、つまり、複数の陽極集電体３２のうち基板５から最も離間した位置に形成される陽極集電体３２にのみ接続すればよい（Ｓ１４）。
When the layers (the cathode
第一透明酸化膜形成工程（Ｓ１６）では、直前に行われた陽極集電体形成工程（Ｓ１４）において形成された陽極集電体３２の表面に、第一透明酸化膜３４Ａが形成される。本実施形態では、スパッタリングによって、ＩＴＯからなる第一透明酸化膜３４Ａを形成した。図６に示すように、以上のＳ１１〜Ｓ１６の工程によって第一ユニット１００が完成する。
In the first transparent oxide film forming step (S16), the first
図６および図７を参照して、第二ユニット形成工程について詳細に説明する。まず、第二透明酸化膜形成工程（Ｓ２１）では、再剥離型アクリル系接着剤組成物シート５１上に、第二透明酸化膜３４Ｂが形成される。本実施形態では、スパッタリングによって、ＩＴＯからなる第二透明酸化膜３４Ｂを形成した。
The second unit forming step will be described in detail with reference to FIGS. First, in the second transparent oxide film forming step (S21), the second
インターレイヤー層形成工程（Ｓ２２）では、第二透明酸化膜形成工程（Ｓ２１）において形成された第二透明酸化膜３４Ｂの表面に、インターレイヤー層２４が形成される。本実施形態では、芳香族アミン材料を含む共重合体を、スピンコート法によって塗布することで、インターレイヤー層２４を形成した。しかし、スピンコート法の代わりに、スプレイ法、ダイコート法等を用いてもよい。第二透明酸化膜３４Ｂの表面とは、再剥離型アクリル系接着剤組成物シート５１に重なり合う面の反対側の面（図６における下側の面）である。
In the interlayer layer forming step (S22), the
発光層形成工程（Ｓ２３）では、インターレイヤー層２４の表面に発光層２１が形成される。本実施形態では、ポリフルオレン（ＰＦ）系発光材料を含む溶液（溶媒：アニソール）をインターレイヤー層２４の表面に塗布して真空ベークすることで、発光層２１を形成した。塗布法としては、スピンコート法、スプレイ法、ダイコート法等を用いることができる。また、塗布法の代わりに、インクジェット法、転写法等の印刷法を用いることも可能である。発光材料の溶媒には、例えば、アニソール、トルエン、キシレン、メチルアニソール、ジメチルアニソール、テトラリン、安息香酸エチル、安息香酸メチル等のうち、１種または２種以上を用いることができる。
In the light emitting layer forming step (S23), the
透明陰極層形成工程（Ｓ２４）では、発光層２１の表面に透明陰極層２２が形成される。本実施形態では、１ｎｍから１０ｎｍ程度のカルシューム層の上に、銀（Ａｇ）を１ｎｍから２０ｎｍ程度の厚みで積層することで、透明陰極層２２を形成した。工程は、蒸着またはスパッタリング等によって行えばよい。さらに、形成された透明陰極層２２に電極端子２３（図１および図２参照）が接続される。電極端子２３にはＣｕ，Ｎｉ箔を使用し、導電性接着剤によって電極端子２３を透明陰極層２２に貼り付けた。図６に示すように、以上のＳ２１〜Ｓ２４の工程によって第二ユニット２００が完成する。
In the transparent cathode layer forming step (S24), the
図３、図８、および図９を参照して、貼り合わせ工程（Ｓ３）および封止工程（Ｓ４）について詳細に説明する。貼り合わせ工程（Ｓ３）では、図８に示すように、第一ユニット１００および第二ユニット２００が貼り合わされる。本実施形態では、まず、再剥離型アクリル系接着剤組成物シート５１が、第二透明酸化膜３４Ｂから引き剥がされる。次いで、第一透明酸化膜３４Ａの表面と、第二透明酸化膜３４Ｂの表面との間に、厚みを薄くした導電性接着剤を挟む。次いで、第一ユニット１００と第二ユニット２００とを、加熱しつつ圧着する。その結果、図９に示すように、二次電池層１０と、共通陽極層３０と、有機ＥＬ素子２０とが積層された状態のモジュールが完成する。
With reference to FIG. 3, FIG. 8, and FIG. 9, the bonding step (S3) and the sealing step (S4) will be described in detail. In the bonding step (S3), as shown in FIG. 8, the
封止工程（Ｓ４）では、完成したモジュールが封止される。詳細には、まず、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮＸ／アクリル樹脂を、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって積層し、ガスバリア付きの封止フィルムを形成する。次いで、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮＸ／アクリル樹脂を化学気相成長法によって積層し、発光窓を有するガスバリア付きのフィルムを形成する。Ｓ３までの工程において完成したモジュールを、２つのフィルムの間に挟み、接着剤を用いて封止する。以上で表示装置１が完成する。
In the sealing step (S4), the completed module is sealed. More specifically, first, the SiO 2 / SiON X / acrylic resin, chemical vapor deposition: laminated by (CVD Chemical Vapor Deposition), to form a sealing film with a gas barrier. Next, SiO 2 / SiON X / acrylic resin is laminated by chemical vapor deposition to form a film with a gas barrier having a light emitting window. The module completed in the steps up to S3 is sandwiched between two films and sealed with an adhesive. Thus, the
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１では、二次電池層１０と有機ＥＬ素子２０との境界部分に位置する共通陽極層３０は、二次電池における陽極活物質層としての機能と、有機ＥＬ素子の陽極としての機能とを兼ねる。さらに、仕事関数が低く不安定な有機ＥＬ素子２０の透明陰極層２２が、二次電池層１０、共通陽極層３０、および有機ＥＬ素子２０からなる複数の層のうち、最も端に位置する。従って、不安定な透明陰極層２２を、複数の層を形成する工程のうちの最後の工程で形成し、第一ユニット１００と第二ユニット２００とを貼り合わせることができる。よって、表示装置１は小型且つ軽量であり、さらに、透明陰極層２２の劣化の度合いが低い。有機ＥＬ素子２０の基板も不要になる。
As described above, in the
表示装置１の電解質層１３は、固体電解質の層である。従って、電解質層１３から発光層２１に水が染み出すことがない。よって、水に弱い発光層２１が劣化することを防止することができる。また、ペロブスカイト型の構造を有する物質は、結晶格子内に多くのイオンを取り込み保持することができる。表示装置１は、電解質層１３における有機ＥＬ素子２０側の面に、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含む陽極活物質層３１を備えるため、効率よく電力を蓄電することができる。さらに、有機ＥＬ素子２０の発光効率および耐久性は、導電性が良い透明酸化膜３４を用いることで向上する。よって、表示装置１は、蓄電効率、発光効率、および耐久性が高い。
The
図３に示す第一製造工程によると、第一ユニット１００の陽極活物質層３１と、第二ユニット２００の第二透明酸化膜３４Ｂとが、陽極集電体３２および第一透明酸化膜３４Ａを介して貼り合わされる。その結果、二次電池の陽極と有機ＥＬ素子の陽極とが共用化されるため、小型且つ軽量の表示装置１を製造することができる。さらに、第一製造工程によると、不安定な透明陰極層２２を、複数の層を形成する工程のうちの最後の工程で形成することができる。よって、第一製造工程によると、前述したように、透明陰極層２２の大幅な劣化を防ぎつつ、小型且つ軽量の表示装置１を製造することができる。
According to the first manufacturing process shown in FIG. 3, the anode
上記第一の実施形態において、図４に示す陰極活物質層形成工程（Ｓ１１）および電解質層形成工程（Ｓ１２）が本発明の「第一工程」に相当する。陽極活物質層形成工程（Ｓ１３）が「第二工程」に相当する。図７に示す第二透明酸化膜形成工程（Ｓ２１）および発光層形成工程（Ｓ２３）が「第三工程」に相当する。第二透明酸化膜形成工程（Ｓ２１）において形成される第二透明酸化膜３４Ｂが「陽極層」に相当する。透明陰極層形成工程（Ｓ２４）が「第四工程」に相当する。なお、図４に示すＳ１１〜Ｓ１４の工程が複数回繰り返された場合には、形成された複数の陽極活物質層３１のうち、有機ＥＬ素子２０に最も近い陽極活物質層３１が、共通陽極層３０の一部を構成する陽極活物質層３１となる。
In the first embodiment, the cathode active material layer forming step (S11) and the electrolyte layer forming step (S12) shown in FIG. 4 correspond to the “first step” of the present invention. The anode active material layer forming step (S13) corresponds to the “second step”. The second transparent oxide film forming step (S21) and the light emitting layer forming step (S23) shown in FIG. 7 correspond to the “third step”. The second
次に、図１０および図１１を参照して、第二の実施形態に係る表示装置１の製造工程（第二製造工程）について説明する。第二製造工程は、二次電池層１０の陰極活物質層１１から順に層を形成していく点のみが、ラミネート法を用いる第一製造工程（図３、図４、および図７参照）と異なる。従って、第一製造工程における各工程と同じ工程については、第一製造工程と同じ番号を付し、説明を省略または簡略化する。
Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the manufacturing process (second manufacturing process) of the
図１０に示すように、第二製造工程によって製造される表示装置１は、透明酸化膜３４が２層に分かれていない点のみが、第一製造工程によって製造される表示装置１（図９参照）と異なる。よって、表示装置１の各構造については、第一の実施形態と同一の番号を付し、説明を省略する。
As shown in FIG. 10, the
図１１に示すように、第二製造工程が開始されると、陰極活物質層形成工程（Ｓ１１）において、陰極活物質層１１および電極端子１２（図１および図２参照）が形成される。電解質層形成工程（Ｓ１２）において、陰極活物質層１１の表面に電解質層１３が形成される。陽極活物質層形成工程（Ｓ１３）において、電解質層１３の表面に陽極活物質層３１が形成される。陽極集電体形成工程（Ｓ１４）において、陽極活物質層３１の表面に陽極集電体３２が形成され、形成された陽極集電体３２に電極端子３３（図１および図２参照）が接続される。必要に応じて（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１１〜Ｓ１４の工程が繰り返される。陰極活物質層１１、電解質層１３、陽極活物質層３１、および陽極集電体３２の層の形成が終了すると（Ｓ１５：ＮＯ）、工程はＳ１１６へ移行する。
As shown in FIG. 11, when the second manufacturing process is started, the cathode
透明酸化膜形成工程（Ｓ１１６）では、直前に行われたＳ１４において形成された陽極集電体３２の表面に、透明酸化膜３４が形成される。本実施形態では、スパッタリングによって、ＩＴＯからなる透明酸化膜３４を形成した。次いで、インターレイヤー層形成工程（Ｓ１２２）では、透明酸化膜形成工程（Ｓ１１６）において形成された透明酸化膜３４の表面に、インターレイヤー層２４が形成される。本実施形態では、芳香族アミン材料を含む共重合体を、スピンコート法によって塗布することで、インターレイヤー層２４を形成した。発光層形成工程（Ｓ２３）では、インターレイヤー層２４の表面に発光層２１が形成される。透明陰極層形成工程（Ｓ２４）では、発光層２１の表面に透明陰極層２２が形成される。最後に、Ｓ２４までの工程で製造されたモジュールが封止工程（Ｓ４）において封止され、表示装置１が完成する。
In the transparent oxide film forming step (S116), a
以上説明したように、第二製造工程によると、仕事関数が低く不安定な有機ＥＬ素子２０の透明陰極層２２を、複数の層を形成する工程における最後の工程で形成することができる。従って、途中の工程で透明陰極層２２を形成する場合に比べて、透明陰極層２２の劣化の度合いは低くなる。よって、二次電池の陽極と有機ＥＬ素子の陽極とが共用化された小型且つ軽量の表示装置１を、透明陰極層２２を大幅に劣化させることなく製造することができる。
As described above, according to the second manufacturing process, the
上記第二の実施形態において、陽極活物質層形成工程（Ｓ１３）および透明酸化膜形成工程（Ｓ１１６）が、本発明の「共通陽極層形成工程」に相当する。なお、Ｓ１１〜Ｓ１４の工程が複数回繰り返される場合には、複数回実行される陽極活物質層形成工程（Ｓ１３）のうち最後に実行される工程と、その後に行われる透明酸化膜形成工程（Ｓ１１６）とが、本発明の「共通陽極層形成工程」に相当する。 In the second embodiment, the anode active material layer forming step (S13) and the transparent oxide film forming step (S116) correspond to the “common anode layer forming step” of the present invention. In addition, when the process of S11-S14 is repeated several times, the process performed last among the anode active material layer formation processes (S13) performed several times, and the transparent oxide film formation process performed after that ( S116) corresponds to the “common anode layer forming step” of the present invention.
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは言うまでもない。まず、表示装置１の構造は適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態に係る表示装置１では、共通陽極層３０は複数の層を備える。しかし、共通陽極層３０を構成する層の数は変更できる。より具体的には、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含む１つの層を共通陽極層３０としてもよい。透明酸化膜のみで共通陽極層３０を構成してもよい。また、共通陽極層３０は、陽極集電体３２を備えなくても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. First, the structure of the
上記実施形態に係る表示装置１では、発光層２１の一方の面にインターレイヤー層２４が設けられている。しかし、インターレイヤー層２４を形成せずに表示装置を製造してもよい。
In the
上記第一の実施形態では、第一ユニット１００に第一透明酸化膜３４Ａが形成され、第二ユニット２００に第二透明酸化膜３４Ｂが形成される。その後、第一透明酸化膜３４Ａと第二透明酸化膜３４Ｂとが貼り合わされる。つまり、第一ユニット１００の陽極活物質層３１と、第二ユニット２００の第二透明酸化膜３４Ｂとが、陽極集電体３２および第一透明酸化膜３４Ａを介して貼り合わされる。しかし、上記工程は変更が可能である。例えば、第一ユニット１００の陽極活物質層３１と、第二ユニット２００の第二透明酸化膜３４Ｂとを、直接貼り合わせてもよい。
In the first embodiment, the first
１ 表示装置
１０ 二次電池層
１１ 陰極活物質層
１３ 電解質層
２０ 有機ＥＬ素子
２１ 発光層
２２ 透明陰極層
３０ 共通陽極層
３１ 陽極活物質層
３４ 透明酸化膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記二次電池層は、
電界質層と、
前記電解質層における前記有機ＥＬ素子側の反対面側に設けられ、前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層とを備え、
前記有機ＥＬ素子は、
電圧が印加されることによって発光する発光層と、
前記発光層における前記二次電池層側の反対面側に設けられ、前記発光層に電圧を印加する透明陰極層とを備え、
前記表示装置は、
前記二次電池層の前記電解質層における前記陰極活物質層側の反対面側と、前記有機ＥＬ素子の前記発光層における前記透明陰極層側の反対面側との間に設けられ、前記電解質層から電子を取り込み、且つ前記透明陰極層と共に前記発光層に電圧を印加する共通陽極層を備えたことを特徴とする表示装置。 A display device comprising a thin-film organic EL element and a secondary battery layer provided on one surface side of the organic EL element,
The secondary battery layer is
An electrolyte layer;
A cathode active material layer that is provided on the side opposite to the organic EL element side in the electrolyte layer and emits electrons to the electrolyte layer;
The organic EL element is
A light emitting layer that emits light when a voltage is applied;
A transparent cathode layer that is provided on a side opposite to the secondary battery layer side in the light emitting layer and applies a voltage to the light emitting layer;
The display device
The electrolyte layer of the secondary battery layer is provided between the opposite surface side of the cathode active material layer side and the opposite surface side of the light emitting layer of the organic EL element to the transparent cathode layer side, and the electrolyte layer A display device comprising a common anode layer that takes in electrons from the cathode and applies a voltage to the light emitting layer together with the transparent cathode layer.
前記電解質層における前記有機ＥＬ素子側の面に設けられ、ペロブスカイト型の構造を有する物質を含む陽極活物質層と、
前記発光層における前記二次電池層側の面に設けられた透明酸化膜と
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。 The common anode layer is
An anode active material layer including a substance having a perovskite structure provided on the surface of the electrolyte layer on the organic EL element side;
The display device according to claim 1, further comprising: a transparent oxide film provided on a surface of the light emitting layer on the secondary battery layer side.
前記電解質層と、前記電解質層の一方の面側に設けられて前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層とを形成する第一工程と、
前記第一工程において形成される前記電解質層の前記陰極活物質層側の反対面側に、前記電解質層から電子を取り込む陽極活物質層を形成する第二工程と、
前記発光層、および、前記発光層の一方の面側に設けられて前記発光層に電圧を印加する陽極層を形成する第三工程と、
前記第三工程において形成される前記発光層の前記陽極層側の反対面側に、前記陽極層と共に前記発光層に電圧を印加する透明陰極層を形成する第四工程と、
前記第二工程において形成された前記陽極活物質層と、前記第三工程において形成された前記陽極層とを貼り合わせる貼り合わせ工程と
を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。 Manufacture of a display device comprising a thin-film organic EL element having a light-emitting layer that emits light when voltage is applied, and a secondary battery layer having an electrolyte layer and provided on one surface side of the organic EL element A method,
A first step of forming the electrolyte layer, and a cathode active material layer that is provided on one surface side of the electrolyte layer and emits electrons to the electrolyte layer;
A second step of forming an anode active material layer that takes in electrons from the electrolyte layer on the side opposite to the cathode active material layer side of the electrolyte layer formed in the first step;
A third step of forming the light emitting layer and an anode layer provided on one surface side of the light emitting layer and applying a voltage to the light emitting layer;
A fourth step of forming a transparent cathode layer for applying a voltage to the light emitting layer together with the anode layer on the side opposite to the anode layer side of the light emitting layer formed in the third step;
A method for manufacturing a display device, comprising: a bonding step of bonding the anode active material layer formed in the second step and the anode layer formed in the third step.
前記電解質層に電子を放出する陰極活物質層を形成する陰極活物質層形成工程と、
前記陰極活物質層形成工程において形成された前記陰極活物質層の一方の面側に前記電解質層を形成する電解質層形成工程と、
前記電解質層形成工程において形成された前記電解質層の表面側に、前記電解質層から電子を取り込むと共に前記発光層に電圧を印加する共通陽極層を形成する共通陽極層形成工程と、
前記共通陽極層形成工程において形成された前記共通陽極層の表面側に前記発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層形成工程において形成された前記発光層の表面側に、前記共通陽極層と共に前記発光層に電圧を印加する透明陰極層を形成する透明陰極層形成工程と
を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。 A display device comprising: a thin-film organic EL element having a light-emitting layer that emits light when voltage is applied; and a secondary battery layer having an electrolyte layer and provided on one surface side of the organic EL element. A manufacturing method comprising:
A cathode active material layer forming step of forming a cathode active material layer that emits electrons in the electrolyte layer;
An electrolyte layer forming step of forming the electrolyte layer on one side of the cathode active material layer formed in the cathode active material layer forming step;
A common anode layer forming step of forming, on the surface side of the electrolyte layer formed in the electrolyte layer forming step, a common anode layer that takes in electrons from the electrolyte layer and applies a voltage to the light emitting layer;
A light emitting layer forming step of forming the light emitting layer on the surface side of the common anode layer formed in the common anode layer forming step;
A transparent cathode layer forming step of forming a transparent cathode layer for applying a voltage to the light emitting layer together with the common anode layer on the surface side of the light emitting layer formed in the light emitting layer forming step. Manufacturing method of display device.
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