KR100653587B1 - 유기 ｅｌ 장치 및 액정 표시장치 - Google Patents
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Abstract
액정 패널 및 백라이트로서 기능하는 유기 EL 장치를 포함하는 액정 표시장치. 유기 EL 장치는 기판으로서 기능하는 펠티에 소자 및 펠티에 소자 상에 형성된 유기 EL 소자를 포함한다. 유기 EL 소자는 유기 EL 층 및 유기 EL 층을 샌드위치하는 제 1 전극 과 제 2 전극을 포함한다. 제 1 전극은 펠티에 소자의 흡열 전극인 금속층을 공유하고 있다. 제 2 전극은 가시광선을 투과하는 ITO 로부터 형성된다. 유기 EL 소자로부터 방사되는 광은 제 2 전극으로부터 출사된다. 그 결과, 유기 EL 장치는 얇고 우수한 냉각 효과를 갖는다.
유기 EL 장치, 액정 표시장치, 펠티에 소자, 유기 EL 소자
Description
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 장치를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유기 EL 장치를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 4 는 도 3 의 유기 EL 장치의 하나의 픽셀을 도시하는 확대 단면도.
도 5 는 유기 EL 장치, 흡열 전극, 및 주사선을 도시하는 평면도.
도 6 은 도 5 의 변형된 예를 도시하는 개략적인 평면도.
도 7 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 단면도.
도 8 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 단면도.
도 9 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 펠티에 소자의 개략도.
도 10 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 단면도.
도 11 은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 액정 표시장치
13 : 유기 EL 장치
22 : 펠티에 소자
23 : 유기 EL 소자
31 : 유기 EL 장치
33 : 유기 EL 소자
35 : 컬러 필터
본 발명은 유기 EL 장치 (organic electroluminescence device) 및 유기 EL 장치를 백라이트로 사용하는 액정 표시장치 (liquid crystal display) 에 관한 것이다.
액정 표시장치는 예를 들어 휴대 장치에서 표시장치로서 널리 사용되고 있다. 더 작고, 더 밝고, 더 적은 전력을 소비하는 휴대 장치의 수요가 증가함에 따라, 저 전력을 소비하는 더 얇은 액정 표시장치가 요구되고 있다.
반사형 액정 표시장치는 전력 소비를 감소시키는데 사용되고 있으나, 이미지 품질은 충분하지 않다. 백라이트를 사용하는 (반투과형을 포함한) 투과형 액정 표시장치는 충분한 이미지 품질을 획득한다는 점에서 뛰어나다. 최근에, 백라이트로서 유기 EL 소자와 같은 발광 소자의 사용이 제안되었으며 실제 응용되고 있다.
또한, 유기 EL 소자는 액정 표시장치를 잇는 차세대 표시장치 소자로서 주목을 받고 있다. 일반적으로, 유기 EL 소자는, 유리 기판 상에 인듐-틴-옥사이드 (ITO; indium-tin-oxide) 로 된 투명 전극 (애노드) 을 형성하고, 투명 전극 상에 발광층을 포함하는 유기층을 형성하고, 그 후 유기층 상에 불투명 캐소드 (opaque cathode) 를 적층하여 구성된다. 그러한 유기 EL 소자는 발광층으로부터의 방사가 유리 기판 면으로부터 출사되는 하부-발광 (bottom-emission) 구조를 갖고 있다.
유기 EL 소자는 주입형 발광을 수행한다. 따라서, EL 발광으로 변환되지 않은 전기 에너지가 줄 열로 변환된다. 이 줄 열은 장치의 온도를 상승시킨다. 이것은 유기 EL 소자를 구성하는 유기 화합물의 분해, 휘도 저하, 및 수명 단축의 문제를 발생시킨다. 만약 유기 EL 이 100 % 의 발광 효율을 갖는다면 줄 열의 발생은 0 이 될 것이다. 그러나, 그러한 상황은 현실에서는 불가능하다. 따라서, 종래 유기 EL 소자의 발광 동안에 발생되는 열을 효과적으로 발산하는 유기 EL 소자가 제안되었다. 그러한 유기 EL 소자는, 예를 들어 일본국 특개평 4-129194 호, 일본국 특개평 특허 8-124679 호, 및 일본 공개 특허 공보 제 2002-117973 호에 개시되어 있다.
일본국 특개평 4-129194 호는 유기 EL 소자를 높은 열 전도율을 갖는 기판 상에 형성하는 것을 제안하다. 또한, 유기 EL 소자를 표시장치에서 사용하기 위해, 높은 열 전도율을 갖는 기판에 접촉해 있는 유기 EL 소자를 전기 절연 박층 사이에 배치하는 구성을 제안하고 있다.
일본국 특개평 8-124679 호는 유기 EL 장치를 금속 기판 상에 배열하고, 그 사이에 금속 박막을 배치하는 것을 제안한다. 금속 박막은 높은 열 전도율을 갖는다.
일본 공개 특허 공보 제 2002-117973 호에서는 유리 기판 상에 제 1 전극, 발광층을 포함하는 유기 화합물층, 및 제 2 전극층을 적층하여 소자 영역을 형성한다. 또한, 기판의 전체 소자 영역을 커버하기 위하여, 이종 환식의 (heterocyclic) 화합물 폴리머로 구성된 보호막을 그 상부에 형성한다. 보호막은 유기 EL 소자를 위한 충분한 열 저항을 가지며, 비교적 높은 열 전도율을 가진다. 따라서, 유기 EL 소자를 구동함으로써 생성되는 줄 열이 보호막으로 발산되며, 보호막의 표면으로부터 방열된다. 또한, 상기 공개에는 보호막과 함께 펠티에 냉각 또는 팬 냉각과 같은 강제적인 냉각 수단을 사용함으로써 보호막 표면으로부터 방열을 용이하게 할 수 있음을 언급하고 있다.
일본국 특개평 4-129194 호, 및 일본국 특개평 8-124679 호에 설명된 구성에서는, 높은 열 전도율을 갖는 기판상에 박막을 직접 또는 경유하여 유기 EL 소자 또는 유기 EL 장치를 배치하여 방열 (heat radiation) 을 증대시킨다. 따라서, 유기 EL 소자 또는 유기 EL 장치를 주위 온도보다 낮은 온도로 냉각시킬 수가 없다. 또한, 일본 공개 특허 공보 제 2002-117973 호는 유리 기판 상에 유기 EL 소자를 형성할 수 있다는 전제하에, 펠티에 냉각과 같은 강제적인 냉각 수단의 사용을 개시하고 있다. 그러나, 강제적인 냉각 수단을 사용하게 되면, 얇은 장치인 유기 EL 장치의 특성이 희생되게 된다.
본 발명의 목적은 우수한 냉각 효과를 가진 얇은 유기 EL 장치, 및 유기 EL 장치를 백라이트로서 사용한 액정 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 기판을 포함하는 유기 EL 장치를 제공한다. 반도체 기판의 부분은 흡열부 및 방열부를 포함하는 펠티에 소자를 형성한다. 유기 EL 소자는 반도체 기판 상 또는 위쪽에 배치된다. 유기 EL 소자는, 유기 EL 소자와 흡열부 사이의 열 저항이 유기 EL 소자와 방열부 사이의 열 저항 보다 작게 하기 위해, 반도체 기판 상에 배치된다. 유기 EL 소자로부터 방사되는 광은 반도체 기판의 반대면으로부터 출사된다.
본 발명의 다른 양태는 반도체 영역을 갖는 기판을 포함하는 유기 EL 장치이다. 펠티에 소자는 적어도 반도체 영역의 일 부분에 형성된다. 펠티에 소자는 흡열 전극 및 방열 전극을 포함한다. 유기 EL 소자는 흡열 전극 상 또는 위쪽에 배치된다. 유기 EL 소자로부터의 방사는 기판의 반대면으로부터 출사된다.
본 발명의 다른 양태는 반도체 영역을 갖는 기판을 포함하는 유기 EL 장치이다. 펠티에 소자는 반도체 영역의 적어도 일부에 형성된다. 펠티에 소자는 흡열부 및 방열부를 포함한다. 유기 EL 소자는 기판 상 또는 위쪽에 배치된다. 유기 EL 소자는 흡열부 측에 배치되어, 유기 EL 소자와 흡열부 사이의 열 저항이 유기 EL 소자와 방열부 사이의 열 저항보다 작아진다. 유기 EL 소자로부터의 방사되는 광은 기판으로부터 출사된다.
또한, 본 발명은 상기에서 설명한 유기 EL 장치 및 액정 패널을 갖는 액정 표시장치를 제공한다. 유기 EL 장치는 액정 패널의 백라이트로서 기능한다.
본 발명의 원리를 일 예로 나타낸 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 다른 양태 및 이점을 자세하게 설명한다.
본 발명의 목적 및 이점과 함께, 본 발명을 도면과 함께 다음의 현재 바람직한 실시형태를 설명한다.
이하, 도 1 을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 액정 표시장치 (11) 에는 수동 매트릭스 투과 액정 패널 (12), 및 백라이트로 사용되는 유기 EL 장치 (13) 가 제공된다.
액정 패널 (12) 는 소정의 거리만큼 서로 분리되어 있는 한 쌍의 투명 기판 (14 및 15) 과 기판 (14 및 15) 사이에 배치된 액정 (16) 을 가지고 있다. 액정 패널 (12) 은 (도시되지 않은) 밀봉재 멤버로서 밀봉된다. 기판 (14 및 15) 은 예를 들어 유리로 형성된다. 스트라이프 방식으로 배치된 복수의 (도 1 에는 단지 하나만이 도시된) 평행한 투명 주사 전극 (17) 은, 유기 EL 장치 (13) 에 더 가까이 있는, 액정 (16) 을 대면하는 기판 (14) 의 표면 상에, 형성된다. 또한, 분극판 (18) 은 액정 (16) 의 반대쪽의 기판 (14) 의 표면 상에 형성된다.
다른 하나의 기판 (15) 상에는, 액정 (16) 측의 표면 상에 주사 전극 (17) 에 수직인 방향으로 연장된 복수의 컬러 필터 (19) 가 형성된다. 각각의 컬러 필터 (19) 상의 기판 (15) 의 반대측 표면 상에 주사 전극 (17) 에 수직인 방향으로 연장된 투명 전극 (20) 이 형성된다. 주사 전극 (17) 및 투명 전극 (20) 은 인듐-틴-옥사이드 (ITO ; indium-tin-oxide) 로 형성된다. 주사 전극 (17) 및 투명 전극 (20) 의 교차점에 대응하는 각각의 액정 (16) 부분은 서브-픽셀을 정의한다. 주사 전극 (17) 으로 주사하는 것은 한 번에 하나의 열의 서브 픽셀을 구동한다. 컬러 필터 (19) 는 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 필터를 포함한다. 하나의 픽셀 셀은 레드 필터와 관련된 서브-픽셀들중의 하나, 그린 필터와 관련된 서브-픽셀들 중의 하나, 및 블루 필터와 관련된 서브-픽셀들의 하나에 의해 이루어진다.
유기 EL 장치 (13) 는 기판으로서 기능하는 펠티에 소자 (22) 및 펠티에 소자 (22) 상에 형성된 유기 EL 소자 (23) 을 포함한다. 이 제 1 실시형태에서, 펠티에 소자 (22) 는 n-형 반도체 (22a), 및 n-형 반도체 (22a) 를 샌드위치하기 위해 n-형 반도체 (22a) 의 반대측 면 상에 위치되며 전극층으로서 기능하는 금속층 (22b 및 22c) 로 이루어진다. 금속층 (22c) 에서부터 금속층 (22b) 를 향해 전류가 흐를 때, 금속층 (22c) 에 대면하는 n-형 반도체 (22a) 부분은 방열부로서 기능하고, 금속층 (22b) 에 대면하는 n-형 반도체 (22a) 의 부분은 흡열부로서 기능한다. 즉, 펠티에 소자 (22) 는, 금속층 (22c) 은 애노드로 기능하고 금속층 (22b) 는 캐소드로 기능하도록 사용된다. 금속층 (22b 및 22c) 은 예를 들어 알루미늄으로 형성된다. 금속층 (22c) 은 n-형 반도체 (22a) 의 방열면 상에 배치된 방열 전극으로 기능하고, 금속층 (22b) 는 n-형 반도체 (22a) 의 흡열면 상에 배치된 흡열 전극으로 기능한다.
유기 EL 소자 (23) 는 금속층 (22b) 상에 형성된다. 유기 EL 소자 (23) 는 유기 EL 층 (24) 및 그 유기 EL 층 (24) 를 샌드위치하는 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함한다. 이 제 1 실시형태에서, 유기 EL 층 (24) 을 샌드위치하는 2 개의 전극 중 하나는 펠티에 소자 (22) 의 금속층 (22b) 으로부터 형성된다. 즉, 유기 EL 소자 (23) 에서, 전극 중의 하나가 펠티에 소자 (22) 의 흡열 전극으로서 기능을 하는 금속층 (22b) 과 공유된다.
유기 EL 소자 (13) 는, 유기 EL 층 (24) 에 더 가까운 펠티에 소자 (22) 의 면 상에 배치되고 제 1 전극으로서 기능하는 금속층 (22b) 및 펠티에 소자 (22) 의 반대측 유기 EL 층 (24) 의 면 상에 배치된 제 2 전극 (25) 을 포함한다. 이 제 1 실시형태에 있어서, 금속층 (22b) 는 제 1 전극으로서 기능하고 캐소드로서 기능하며, 제 2 전극 (25) 은 애노드로서 기능한다. 유기 EL 층 (24), 제 1 전극 (금속층 22b), 및 제 2 전극 (25) 각각 오직 하나 있다. 제 1 전극과 제 2 전극 (25) 사이에 전압을 인가함으로써, 유기 EL 층 (24) 은 유기 EL 소자 (23) 의 전체 영역에 걸쳐 발광한다. 제 2 전극 (25) 의 일 단 (도 1 에서 볼 때 왼쪽 단부) 은 유기 EL 층 (24) 로부터 연장하는 전극 연장부 (25a) 를 한정한다. 전극 연장부 (25a) 와 제 1 전극 (금속층 22b) 사이에, 제 1 전극과 제 2 전극 (25) 사이의 쇼트-서킷 (short-circuiting) 을 방지하기 위하여 절연층 (26) 이 배치된다. 전극 연장부 (25a) 는 절연층 (26) 상에 배치된다.
예를 들어, 유기 EL 층 (24) 에 대해서 공지된 구성이 사용된다. 유기 EL 층 (24) 에는, 캐소드로 기능하는 금속층 (22b) 로부터, 전자 주입층, 발광층, 및 홀 주입층의 순서로 3 개의 층으로 형성된다. 유기 EL 층 (24) 은 백색 발광층으로 형성된다. 제 2 전극 (25) 은 인듐-틴-옥사이드 (ITO) 으로 형성되고 광이 투과된다. 따라서, 이 유기 EL 소자 (23) 는, 유기 EL 층 (24) 로부터의 광이 기판으로의 기능하는 펠티에 소자 (22) 의 반대측 표면으로부터 출사되는 상부-발광 (top-emission) 유기 EL 소자이다. 유기 EL 층 (24) 상에 제 2 전극 (25) 이 디포지션 또는 스퍼터링을 통해 적층된다.
제 1 실시형태에서, 유기 EL 장치 (13) 은, 반도체 기판의 역할을 하는 펠티에 소자 (22), 및 반도체 기판 상에 배치된 유기 EL 소자 (23) 을 갖는다. 유기 EL 소자 (23) 는 흡열부 측에 배치되어, 유기 EL 소자 (23) 와 펠티에 소자 (22) 의 흡열부 사이의 열 저항이 유기 EL 소자 (23) 와 펠티에 소자 (22) 의 방열부 사이의 열 저항보다 작아진다. 또한, 유기 EL 소자는, 유기 EL 소자 (23)로부터의 광이 반도체 기판의 반대면으로부터 출사되도록 형성된다.
유기 EL 소자 (23) 는 가시광선을 투과하는 패시베이션 막 (27) 으로 커버된다. 패시베이션 막 (27) 으로부터 전극 연장부 (25a) 및 전극 연장부 (25a) 의 반대측에 위치한 금속층 (22b) 의 부분이 노출된다. 패시베이션 막 (27) 은 유기 EL 층 (24) 이 주변 공기와 접촉하는 것을 방지한다. 패시베이션 막 (27) 은, 실리콘 질화물 (SiNX), 실리콘 산화물 (SiOX) 또는 둘 모두와 같은 수분 퍼미팅 (moisture permeating) 을 방지하는 물질로 형성된다.
도면에서 액정 패널 (12) 를 형성하는 각각의 기판, 각각의 전극, 각각의 층, 및 막 과 유기 EL 장치 (13) 는, 도시의 편리를 위해, 실제 두께와 다른 두께를 갖도록 도시된다.
유기 EL 장치 (13) 을 제조할 때, n-형 반도체 (22a) 를 포함하는 펠티에 소자 (22) 상의 소정의 부분에 절연층 (26) 이 먼저 형성된다. 절연층 (26) 은 포토-리지스트, 실리콘 질화물 (SiNX) 또는 실리콘 산화물 (SiOX) 로 형성된다. 다음으로, 유기 EL 층 (24) 를 형성하는 유기층이 디포지션을 통해 소정의 막 두께로 차례로 성장된다. 제 2 전극 (25) 이 디포지션 또는 스퍼터링에 의해 형성된 후, 패시베이션 막 (27) 이 플라즈마 화학증착법 (CVD) 을 통해 형성된다. 이로서 유기 EL 장치 (13) 의 제조가 완성된다.
이하, 상기 액정 표시장치 (11) 의 동작을 설명한다.
액정 패널 (12) 에서, (도시되지 않은) 구동 제어 회로는, 원하는 서브-픽셀이 광을 투과하도록, 주사 전극 (17) 및 투명 전극 (20) 에 전압을 인가한다. 유기 EL 장치 (13) 가 활성화되면, 직류 전압 V2 이 제 1 전극 (금속층 22b) 과 제 2 전극 (25) 사이에 인가되어, 유기 EL 층이 백색광을 발광한다. 제 2 전극 (25) 로부터 출사되는 광은 액정 패널 (12) 에 도달한다.
액정 패널 (12) 에 도달하는 광 중에서, 오직 광-투과 서브-픽셀에 도달하는 광이 액정 패널 (12) 의 앞 면에서 출사된다. 원하는 컬러는 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 컬러 필터 (19) 와 관련된, 서브-픽셀을 통과하여 지나는 광의 조합으로 재생된다.
또한, 활성화되면, 직류 전압 V1 가, 펠티에 소자 (22) 의 금속층 (22b) 과 금속층(22c) 사이에 인가되어, 전류가 금속층 (22c) 에서부터 금속층 (22b) 을 향해 흐른다. 이에 의해 캐소드 또는 금속층 (22b) 에서 흡열이 발생한다. 또한, 애노드 또는 금속층 (22c) 에서 열이 방열된다. 따라서, 유기 EL 소자 (23) 가 구동되면, 금속층 (22c) 에서 유기 EL 층 (24) 의 발광으로 생성된 줄 열이 효율적으로 방열된다. 이에 의해 유기 EL 층 (24) 의 온도 상승이 억제된다.
본 발명의 발명자는 유기 EL 소자 (23) 에 인가되는 전류와 휘도 사이의 관계에 미치는 온도의 영향을 연구해 왔다. 발명자는 연구를 통해, 전류의 양이 동일하면, 더 낮은 온도는 더 높은 휘도를 생기게 한다는 것을 알아냈다. 또한, 하프-수명과 온도 사이의 관계의 연구를 통해, 더 낮은 온도는 더 긴 하프-수명을 유발한다는 것을 알아냈다. 예를 들어, 실온과 0 ℃ 를 비교할 때, 유기 EL 소자 (23) 의 수명은 2 배 내지 3 배 더 길다.
본 발명의 실시형태는 다음의 이점을 갖는다.
(1) 펠티에 소자 (22) 를 기판으로 사용하여, 유기 EL 소자 (23) 는 펠티에 소자 (22) 의 흡열부 면 상에 형성되고, 유기 EL 소자 (23) 의 발광층으로부터의 광은 기판의 반대면으로부터 출사된다. 따라서, 유기 EL 소자 (23) 가 발광하 도록 구동될 때, 동시에 펠티에 소자 (22) 를 구동함으로써, 유기 EL 소자 (23) 의 발광과 함께 생성되는 줄 열이 펠티에 소자 (22) 의 효과에 의해 펠티에 소자 (22) 의 방열부로 능동적으로 전달된다. 이에 의해 유기 EL 소자 (23) 가 냉각한다. 또한, 펠티에 소자 (22) 는 기판으로서 기능한다. 따라서, 유기 EL 장치가 얇게 유지되면서 유기 EL 소자 (23) 의 냉각 효과가 높아지며, 유기 EL 소자 (23) 의 휘도가 감소되지 않고 수명이 연장된다.
(2) 단지 방열 효과를 이용하여 냉각하는 기존의 기술과 비교하여, 펠티에 소자 (22) 는 유기 EL 소자 (23) 를 주변 온도보다 낮은 온도로 냉각한다. 따라서, 유기 EL 소자 (23) 에 인가되는 전류의 양이 동일하더라도 휘도가 증가된다.
(3) 유기 EL 소자 (23) 의 전극 중의 하나 (제 1 전극) 는 펠티에 소자 (22) 의 흡열면 상의 금속 (금속층 22b) 을 공유한다. 따라서, 유기 EL 소자의 전극이 펠티에 소자로부터 분리되어 제공될 때에 비해, 소자의 수 및 유기 EL 장치 (13) 의 제조 프로세스의 수가 감소된다. 이에 의해 제조 시간이 줄어들고 가격이 삭감된다.
(4) 펠티에 소자 (22) 는 n-형 반도체 (22a) 를 펠티에 소자 (22) 를 형성하는 반도체로서 사용한다. 또한, 펠티에 소자 (22) 의 캐소드는 흡열부으로 기능한다. 따라서, 펠티에 소자 (22) 및 유기 EL 소자 (23) 둘 모두를 공유하는 전극은 캐소드로 기능한다. 따라서, 펠티에 소자 (22) 및 유기 EL 소자 (23) 에 동일한 전압이 인가되는 경우에는, 전원을 공유할 수 있다. 또한, 다른 전압이 펠티에 소자 (22) 및 유기 EL 소자 (23) 에 인가되는 경우에는, 2 개의 전원에 있는 단자 중의 하나를 공유할 수 있다. 이에 대해 전기적 디자인이 용이해진다.
(5) 유기 EL 소자 (23) 은, 전압이 금속층 (22b) 과 제 2 전극 (25) 사이에 인가될 때, 전체 유기 EL 층 (24) 이 발광하도록 구성된다. 따라서, 유기 EL 장치 (13) 에서, 액정 패널 (12) 의 주사 전극 (17) 의 주사에 따라 유기 EL 층 (24) 으로부터 방사되는 동작을 수행할 필요가 없다. 이는 제어를 간단하게 한다.
(6) 액정 표시장치 (11) 은 유기 EL 장치 (13) 을 백라이트로서 사용한다. 유기 EL 소자 (23) 는 능동적이고 효율적으로 냉각된다. 따라서, 백라이트의 내구성이 휘도를 저하시키지 않으면서 증대된다. 이에 따라서 액정 표시장치 (11) 의 내구성이 증대된다.
이하, 도면 2 를 참고하여 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 수동-매트릭스 유기 EL 컬러 표시장치를 설명한다. 이 실시형태에서, 유기 EL 장치는 그 자체가 표시장치로서 기능하고, 따라서 액정 패널 (12) 가 제공되지 않는다는 점에서 제 1 실시형태와 매우 다르다. 제 1 실시형태와 또 다른 차이는 유기 EL 소자 (23) 가 펠티에 소자 (22) 의 흡열면상의 금속층 (22b) 과 전극 중의 하나를 공유하지 않는다는 것에 있다. 장황함을 피하기 위해, 제 1 실시형태의 대응하는 소자와 유사하거나 또는 동일한 소자는 비슷하거나 또는 동일한 도면 부호로 주어진다.
도 2 는 유기 EL 컬러 표시장치로 기능하는 유기 EL 장치 (31) 를 도시하는 단면도이다. 도 2 에 도시된 것과 같이, 유기 EL 장치 (31) 는 기판으로서 기능을 하는 펠티에 소자 (22), 펠티에 소자 (22) 상에 형성된 유기 EL 소자 (33), 및 컬러 필터 (35) 를 포함한다. 펠티에 소자 (22) 와 유기 EL 소자 (33) 사이에 높은 열 전도율을 갖는 절연층 (32) 이 배치된다. 컬러 필터 (35) 는 펠티에 소자 (22) 가 위치하는 면의 반대측 유기 EL 소자 (33) 의 면을 바라보는 투명 커버판 (34) 상에 형성된다. 절연층 (32) 의 재료는 알루미늄 질화물 (AlN), 실리콘 탄화물 (SiC), 실리콘 질화물 등이 될 수 있다. 절연층 (32) 는 기판으로 기능하고 있는 펠티에 소자 (22) 의 열 전도율보다 더 큰 열 전도율을 가지고 있다. 컬러 필터 (35) 는, 유기 EL 소자에 대응하도록 유기 EL 소자 (33) 로부터 이격된 위치에 배치된다. 커버판 (34) 로부터 발광된 광이 출사된다.
커버판 (34) 는 밀봉재 (36) 에 의해 펠티에 소자 (22) 의 흡열면으로 고정된다. 즉, 유기 EL 소자 (33) 는 펠티에 소자 (22) (절연층 32), 밀봉재 (36), 및 커버판 (34) 으로 둘러싸여 있다. 또한, 유기 EL 소자 (33) 는 대기 (주변 공기) 로부터 격리된다. 커버판 (34) 는 예를 들어 유리판으로 형성된다. 밀봉재 (36) 은 예를 들어 에폭시 수지로 형성된다.
절연층 (32) 상의 펠티에 소자 (22) 위쪽에, 유기 EL 소자 (33) 는 기판 (펠티에 소자 22) 측의 전극으로 기능하는 제 1 전극 (37), 유기 EL 층 (24), 및 제 2 전극 (25) 이 증착된다. 이 실시형태에서, 제 1 전극 (37) 은 애노드이고, 제 2 전극 (25) 는 캐소드이다. 유기 EL 소자 (33) 은 펠티에 소자 (22) 를 대면하는 표면을 제외하고, 패시베이션 막 (27) 에 의해 커버된다.
평행한 제 1 전극 (37) 은 크롬으로 이루어지며, 절연층 (32) 의 표면 상에서 스트라이프 방법으로 서로 평행하게 연장된다. 도 2 에서, 제 1 전극 (37) 은 지면에 수직인 방향으로 연장된다. 유기 EL 층 (24) 은 (도시되지 않은) 절연 파티션에 의해 스트라이프 방법으로 복수의 평행한 조각으로 분할되며, 각각의 조각은 제 1 전극 (37) 에 수직으로 연장된다.
제 2 전극 (25) 은 스트라이프된 유기 EL 층 (24) 상에 적층되고 제 1 전극 (37) 에 수직하게 형성된다. 펠티에 소자 (22) 상의 제 1 전극 (37) 과 제 2 전극 (25) 의 교차점에 유기 EL 장치 (31) 의 서브-픽셀이 매트릭스 형식으로 배치된다. 유기 EL 장치 (31) 의 각각의 픽셀은 3 개의 서브-픽셀로 형성된다.
이 유기 EL 층 (24) 으로는, 예를 들어, 공지의 구성이 사용된다. 이 실시형태에서, 제 1 전극 (37) 은 애노드이기 때문에, 제 1 실시형태와는 반대로 제 1 전극 (37) 로부터 홀 주입층, 발광층, 및 전자 주입층의 3 개의 층이 차례대로 적층된다. 유기 EL 층 (24) 은 백색 발광층으로 형성된다.
컬러 필터 (35) 는 유기 컬러 필터를 사용한다. 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 의 컬러 필터 (35) 는 유기 EL 층 (24) 의 서브-픽셀들과 상관된다.
유기 EL 장치 (31) 를 제조할 경우, 펠티에 소자 (22) 의 금속층 (22b) 상에 절연층 (32) 이 형성되고, 절연층 (32) 상에 유기 EL 소자 (33) 이 형성되고, 커버판 (34) 상에 컬러 필터 (35) 가 펠티에 소자 (22) 로부터 분리된 소자로서 형성된다. 유기 EL 소자 (33) 에 따라 컬러 필터 (35) 가 배치되고, 유기 EL 소자 (33) 과 컬러 필터 (35) 사이에 갭이 형성되는 상태에서, 밀봉재 (36) 에 의해 커버판 (34) 가 펠티에 소자 (22) 에 부착되어 고정된다. 펠티에 소자 (22), 밀봉재 (36) 및 커버판 (34) 에 의해 둘러싸인 공간은, 예를 들어 다른 물질과 반응하지 않는 질소같은, (가스) 물질로 충전된다.
이하, 유기 EL 장치 (31) 의 동작을 설명한다.
제 1 전극 (37) 과 여기시킨 픽셀의 서브-픽셀과 관련된 제 2 전극 (25) 사이에 전압이 인가되면, 그 서브-픽셀들이 백색 광을 발광한다. 서브-픽셀로부터의 백색광은 컬러 필터 (35) 를 통과하여 커버판 (34) 로부터 출사된다. 백색광은, 레드 (R), 그린 (G), 또는 블루 (B) 컬러 필터 (35) 를 통과한 후, 대응하는 광이 된다. 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 의 서브-픽셀을 조합하여, 원하는 컬러가 재현된다.
제 1 실시형태와 동일한 방법으로, 전류가 펠티에 소자 (22) 를 통해 흐를 경우, 금속층 (22b) 에서 열이 흡수되고, 유기 EL 소자 (33) 가 절연층 (32) 에 의해 냉각된다.
따라서, 본 실시형태의 유기 EL 장치 (31) 는 제 1 실시형태의 이점 (1) 및 (2) 에 더하여, 다음의 이점을 갖는다.
(7) 펠티에 소자 (22) 의 흡열면 상의 금속층 (22b) 상에 절연층 (32) 이 형성되고, 절연층 (32) 상에 복수의 유기 EL 소자 (33) 이 형성된다. 유기 EL 소자 (33) 는 각각 개별적으로 발광한다. 따라서, 유기 EL 장치 (31) 는 광 시스템 뿐만 아니라 표시장치로도 사용될 수 있다.
(8) 유기 EL 소자 (33) 가 펠티에 소자 (22) 의 흡열면 상의 금속층 (22b) 상에 형성되고, 그 사이에 절연층 (32) 이 배치된다. 따라서, 유기 EL 소자 (33) 의 제 1 전극 (37) 및 펠티에 소자 (22) 의 흡열면 상의 금속층 (22b) 이 반대측 극성을 갖는 전극으로 기능한다. 따라서, 펠티에 소자 (22) 와 관계없이, 제 1 전극 (37) 은 애노드 또는 캐소드 중의 하나로 선택될 수 있다. 이에 따라 디자인 융통성이 증가된다.
(9) 유기 EL 장치 (31) 은 백색 광을 방사하는 유기 EL 소자 (33) 및 컬러 필터 (35) 를 포함한다. 따라서, 유기 EL 층 (24) 상의 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 서브-픽셀을 형성할 때와 비교하여, 서브-픽셀의 제조가 용이하다.
이하, 도 3 내지 도 6 을 참고하여 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 능동 매트릭스 유기 EL 표시장치에 대하여 설명한다. 도 3 및 도 4 에서, 단면을 도시하는 해칭라인의 일부는 생략되었으며, 각각의 소자에 관한 층의 두께 비율은 실 제 비율과 다르다.
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 유기 EL 표시장치로서 기능하는 유기 EL 장치 (41) 은, 투명 절연 기판으로 기능하는 유리 기판 (42) 상에 형성되는 회로층 (45) 를 가진다. 회로층 (45) 는 능동 구동 소자로서 기능을 하는 박-막 트랜지스터 (43; TFT) 및 펠티에 소자 (44) 를 포함한다. 신호 라인 (47), 주사선 (48), 및 펠티에 소자 (44) 의 흡열 전극 (49) 은 (도 5 및 도 6 을 참고) 회로층 (45) 상에 층간 절연막 (46) 을 경유하여 형성된다. 층간 절연막 (46) 상에 유기 EL 소자 (51) 가 배치된다. 유기 EL 소자와 층간 절연막 (46) 사이에, 높은 열 전도율을 갖는 절연막 (50) 이 배치된다. 그 후, 유기 EL 소자 (51) 은 패시베이션 막 (보호막) (52) 으로 커버된다.
TFT (43) 은 유기 EL 소자 (51) 로의 신호의 흐름을 제어한다. 주사선 (48) 은 TFT (43) 의 구동 타이밍을 제어하고, 신호 라인 (47) 은 휘도 제어 신호를 유기 EL 소자 (51) 로 전송한다.
유기 EL 소자 (51) 는 높은 열 전도율 절연막 (50) 으로부터 금속 전극 (51a), 유기 EL 층 (51b), 및 투명 전극 (51c) 을 순차 적층하여 각각 형성된다. 만약 유기 EL 장치 (41) 가 모노크롬 표시장치이라면, 유기 EL 소자 (51) 각각은 하나의 픽셀을 이룬다. 만약 유기 EL 장치 (41) 가 풀 컬러 표시장치이면, 유기 EL 소자 (51) 소자의 각각이 서브-픽셀을 형성하고, 3 개의 인접한 서브-픽셀들의 세트가 하나의 픽셀을 이룬다. 따라서, 3 개의 서브-픽셀을 형성하는 유기 EL 소자 (51) 각각은 유기 EL 층 (51b) 를 포함한다. 제 1 서브-픽셀의 유기 EL 층 (51b) 은 레드 (R) 광을 발광하고, 제 2 서브-픽셀의 유기 EL 층 (51b) 은 그린 (G) 광을 발광하고, 제 3 서브-픽셀의 유기 EL 층 (51b) 은 블루 (B) 광을 발광한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, TFT (43) 의 소스 영역 (43a) 는 컨택트 홀 (53a) 을 경유하여 전기적으로 신호 라인 (47) 로 연결된다. TFT (43) 의 드레인 영역 (43b) 은 컨택트 홀 (53b) 에 의해 전기적으로 금속 전극 (51a) 로 연결된다. 또한, 주사선 (48) 의 일부는 TFT (43) 의 게이트 전극 (54) 를 형성한다.
도 4 에서 도시한 것과 같이, 각각의 펠티에 소자 (44) 는 서로 평행하게 열적으로 배치된 p-형 반도체 (55a) 및 n-형 반도체 (55b) 를 가지고 있다. p-형 반도체 (55a) 및 n-형 반도체 (55b) 는 컨택트 홀 (56) 을 경유하여 대응하는 흡열 전극 (49) 에 전기적으로 연결된다. 또한, p-형 반도체 (55a) 는 컨택트 홀 (57) 을 경유하여 방열 전극 (58a) 에 연결되고, n-형 반도체 (55b) 는 컨택트 홀 (57) 을 경유하여 방열 전극 (58b) 으로 전기적으로 연결된다. 방열 전극 (58a) 은 직류 전원의 음 단자로 연결되고, 전극 (58b) 는 직류 전원의 양 단자로 연결된다. 방열 전극 (58b) 는 (도시되지 않은) 방열 멤버에 연결된다.
따라서, 본 실시형태의 유기 EL 장치 (41) 에서는, 펠티에 소자 (44) 는 반도체 영역을 가지는 기판 (유리 기판 42) 의 하나 이상의 부분 상에 형성된다. 또한, 펠티에 소자 (44) 의 흡열면 상에서 전극층으로 기능하는 금속층 (흡열 전극 49) 상에, 높은 열 전도율을 갖는 절연층 (높은 열 전도율 절연층 50) 이 형성된다. 즉, 기판 (42) 의 열 전도율보다 큰 열 전도율을 갖는 금속층 상에 절연층 (50) 이 형성된다. 절연막 (50) 상에 유기 EL 소자 (51) 가 형성된다. 유기 EL 소자 (51) 의 발광층 (유기 EL 층 51b) 으로부터 방사되는 광이 기판 (42) 의 반대측 면으로부터 출사된다.
이하, 유기 EL 장치 (41) 는 다음과 같이 제조된다.
먼저, 세정된 유리 기판 (42) 상에 폴리실리콘이 400 ℃ 의 온도에서 CVD 에 의해 0.05 ㎛ 두께로 형성된다. 공지된 반응성 이온 에칭 (RIE) 을 사용하는 에칭 공정을 수행하여, TFT (43) 및 펠티에 소자 (44) 를 형성할 부분을 포토리소그래피를 통해 잔존시키면서 폴리실리콘을 제거한다. 다음으로, 세정된 유리 기판 (42) 상에 실리콘 질화물 막이 400 ℃ 의 온도에서 CVD 에 의해 0.3 ㎛ 두께로 형성된다. 펠티에 소자 (44) 로 연결된 실리콘 질화물 막의 부분에, 포토리소그래피 및 RIE 를 사용하여, 컨택트 홀 (57) 이 형성된다. 크롬이 두께 0.3 ㎛ 로 스퍼터되어, 주사선 (48), 게이트 전극 (54), 및 펠티에 소자 (44) 의 방열 전극 (58a 및 58b) 이 형성된다. 그 후, SiO2 를 두께 0.5 ㎛ 로 증착하는 CVD 을 수행하여, 층간 절연막 (46) 이 형성된다.
그 다음, TFT (43) 및 펠티에 소자 (44) 에서의 전기적 접촉을 보장하기 위하여 포토리소그래피 및 RIE 를 사용하여, 콘택트 홀 (53a, 53b, 및 56) 이 형성된다. 그 후, 신호 라인 (47) 및 흡열 전극 (49) 가 스퍼터링에 의해 형성된다. 그 후, 높은 열 전도율 절연막 (50) 으로서 실리콘 질화물 막이 CVD 에 의해 형성된다. 유기 EL 소자 (51) 의 금속 전극 (51a) (픽셀 전극) 이 포토리소그래피, RIE, 및 스퍼터링에 의해 형성된다. 공지된 유기 EL 물질이 증착된 후, ITO 가 스퍼터링에 의해 증착되어 투명 전극 (51c) 이 형성된다. 도 4 에서, 투명 전극 (51c) 는 하나의 유기 EL 소자 (51) 에 대응하여 도시되었으나, 도 3 에 도시된 바와 같이 모든 유기 EL 소자 (51) 에 공통되므로, 실제로는 모든 유기 EL 층 (51b) 를 커버하도록 형성된다. 그 후, CVD 가 수행되어 패시베이션 막 (52) 으로서 기능하는 실리콘 질화물 막이 형성된다. 이로써 유기 EL 장치 (41) 가 완성된다.
그러한 방법으로 형성된 유기 EL 장치 (41) 의 휘도의 하프-수명은 종래 구성의 하프-수명보다 3 배 더 길다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 고해상도 스크린에서 픽셀 면적이 작아, 하나의 유기 EL 소자 (51) 당 캐롤리픽 값 (calorific value) 이 작고 펠티에 소자 (44) 가 충분히 냉각되는 경우, 복수의 흡열 전극 (49) 이 함께 그룹될 수 있다.
본 실시형태의 유기 EL 장치 (41) 는 다음의 이점을 갖는다.
(10) 유기 EL 소자 (51) 및 펠티에 소자 (44) 의 흡열 전극 (49) 는 높은 열 전도율을 갖는 절연막 (50) 에 의해 열적으로 연결되어 있기 때문에, 유기 EL 소자에서 발생된 열이 효과적으로 제거되므로, 유기 EL 소자 (51) 의 수명이 증가된다.
(11) 반도체 영역을 갖는 기판 (유리 기판 42) 의 하나 이상의 부분 상에 펠티에 소자 (44) 가 형성된다. 펠티에 소자 (44) 의 흡열면에 있는 금속층 (흡열 전극 49) 상에 높은 열 전도율을 갖는 절연층 (높은 열 전도율 절연막 50) 이 형성된다. 높은 열 전도율 절연막 (50) 상에 유기 EL 소자 (51) 이 형성된다. 유기 EL 소자 (51) 의 발광층으로부터의 광이 유리 기판 (42) 의 반대면으로부터 출사된다. 이에 의해 유기 EL 소자 (51) 또는 펠티에 소자 (44) 를 제어하는 구동 회로가, 펠티에 소자 (44) 가 형성되지 않은 유리 기판 (42) 의 영역 안에 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 유리 기판 (42) 상에 복수의 유기 EL 소자 (51) 을 제공하는 것과 각각의 유기 EL 소자 (51) 를 개별적으로 제어하는 것이 용이해진다. 또한, 펠티에 소자 (44) 와 유기 EL 소자 (51) 가 서로 대면하지 않으면서, 유기 EL 소자 (51) 가 효율적으로 냉각된다.
(12) 도 6 에서 도시된 바와 같이, 복수의 유기 EL 소자 (51) 를 공유하는 공통 흡수 전극 (49) 이 제공되는 경우, 흡수 전극 (49) 이 각각의 유기 EL 소자 (51) 에 독립적으로 제공되는 구성에 비교해, 펠티에 소자 (44) 에서의 전력 소비가 감소된다.
(13) 유기 EL 소자 (51) 는 능동 매트릭스 시스템으로 구동되기 때문에, 누화 (crosstalk) 가 방지된다. 수동 매트릭스 시스템에 비해, 픽셀이 많을 때 이미지 품질이 더 우수하다.
(14) 유기 EL 소자 (51) 의 발광 방향이 기판 (42) 의 방향에 반대측 면이므로, 유기 EL 소자 (51) 를 형성하는 영역을 형성할 때 TFT (43) 과 펠티에 소자 (44) 를 형성하는 영역이 오버랩하지 않도록, 주의할 필요가 없다.
본 발명은 본 발명의 정신 또는 범위로부터 일탈함이 없이 많은 다른 구체적인 유형으로 구현할 수 있다. 특히, 본 발명은 다음 유형으로 구현할 수 있다.
수동 매트릭스 유기 EL 컬러 표시장치로서 구현되는 유기 EL 장치 (31) 는 컬러 필터 (35) 를 포함할 필요가 없다. 예를 들어, 도 7 에서 도시한 것처럼,제 2 실시형태의 구성 중에서 커버판 (34), 컬러 필터 (35), 및 밀봉재 (36) 은 제거될 수도 있다. 또한, 레드 (R), 그린 (G), 및 블루 (B) 의 서브-픽셀을 제 1 전극 (37) 과 제 2 전극 (25) 의 교차점에 형성하는 방법으로, 3 가지 종류의 층이 유기 EL 층 (24) 으로 형성된다. 이 경우에, 유기 EL 소자 (33) 의 냉각 효과는 제 2 실시형태에서와 동일하다. 그러나, 컬러 필터 (35) 를 제공할 필요가 없기 때문에, 유기 EL 장치 (31) 는 더 얇아진다. 또한, 패시베이션 막 (27) 의 외부를 커버링할 커버판 (34) 이 존재하지 않기 때문에, 패시베이션 막 (27) 로부터의 방열이 커버판 (34) 이 존재할 때에 비교해 더욱 효과적으로 이루어진다.
펠티에 소자 (22) 의 전극 중의 하나는 유기 EL 소자 (23) 의 전극 중의 하나와 공유될 수는 있다. 또한, 도 8 에 도시된 바와 같이 유기 EL 소자 (23) 의 유기 EL 층 (24) 을 펠티에 소자 (22) 의 흡열면인 금속층 (22b) 상에 직접적으로 형성하는 대신에, 금속층 (22b) 상에 제 1 전극 (37) 이 형성될 수도 있고, 제 1 전극 (37) 상에 유기 EL 층 (24) 이 형성될 수도 있다. 즉, 이러한 구성에 서, 유기 EL 소자 (33) 는 펠티에 소자 (22) 의 흡열면인 금속 (금속층 22b) 에 전기적으로 연결된 전극 중의 하나 (제 1 전극 37) 를 갖는다. 이 경우, 유기 EL 소자 (33) 의 전극에 적합한 물질은, 펠티에 소자 (22) 의 금속층 (22b) 에 의해 초래되는 어떠한 제한도 없으며, 제 1 전극 (37) 의 물질로서 사용될 수도 있다.
펠티에 소자 (22) 를 구성하는 반도체에 있어, n-형 반도체 (22a) 대신에 2 개의 금속층 (22b 및 22c) 사이에, p-형 반도체가 샌드위치될 수 있다. 이 경우, 직류 전원의 양 단자는 흡열면 상의 금속층 (22b) 에 연결되고, 음 단자는 방열 면 상의 금속층 (22c) 에 연결된다. 따라서, 유기 EL 소자 및 금속층 (22b) 의 전극 중의 하나가 공유되는 경우, 공유된 전극은 애노드로서 기능한다.
유기 EL 소자 및 금속층 (22b) 의 전극 중의 하나가 공유되는 경우, 유기 EL 소자 (23) 의 수가 반드시 오직 하나인 것은 아니다. 예를 들어, 서로 평행하게 연장하는 복수의 유기 EL 소자가 형성되는 경우, 금속층 (22b) 상에 형성된 제 1 전극은 오직 하나일 수 있으나, 금속층 (22b) 의 반대측 면 상의 유기 EL 층 (24) 상에 형성된 평행한 제 2 전극은 스트라이프 방법으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전압이 제 2 전극의 각각에 순차로 인가되면, 마치 형상된 발광 영역의 스트라입이 차례로 이동하는 것처럼, 유기 EL 장치 (13) 가 발광된다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 펠티에 소자 (22)는, 상기에서 언급한 구성에서와 같이 2 개의 금속층에 하나의 반도체를 샌드위치하는 구성에 제한하지 않고, 예를 들어, p-형 반도체 (39a) 및 n-형 반도체 (39b) 를 높은 열 전도율을 갖는 절연체 (38a 및 38b) 사이에 평행하게 열적으로 배치함과 동시에 금속층 (전극층) (40) 에 의해 전기적으로 직렬로 연결할 수도 있다. 절연체 (38a 및 38b) 는, 예를 들어, 알루미늄 질화물 (AlN) 으로 형성될 수도 있다. 또한, 도 9 에 도시한 바와 같이, 전기적으로 연결된 직렬의 일 단 상의 p-형 반도체 (39a) 는 직류 전원 (E) 의 양의 단자에 연결되며, 타 단의 n-형 반도체 (39) 는 직류 전원의 음의 단자로 연결되는 경우, 펠티에 효과의 결과로 각각의 금속층 (40) 의 표면에서 흡열또는 방열이 발생하고, 절연체 (38a) 는 흡열면이 되고, 절연체 (38b) 는 방열 면이 된다. 따라서, 만약 절연체 (38a) 상에 유기 EL 소자 (23) 또는 유기 EL 소자 (33) 이 형성되면, 펠티에 소자 (22) 를 구동함으로써 유기 EL 소자 (23 또는 33) 가 냉각된다. 펠티에 소자 (22) 에서, 반도체와 금속층의 접촉 표면에서 단위 시간마다 방열되는 칼로리는 전류에 비례한다. 따라서, 동일한 양의 전류가 흐른다고 가정하면, 본 실시형태와 같이 흡열면 및 방열 면 상에 복수의 금속층 (40) 이 각각 제공되는 경우, 냉각 효율이 증가한다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 능동 매트릭스 유기 EL 장치 (41) 에서는, 유리 기판 (42) 상에 TFT (43) 이 형성될 수 있으며, TFT (43) 와 유리 기판 (42) 사이에 유기 EL 소자 (51) 를 배치하고, 기판 (42) 의 반대측 면 상에 펠티에 소자 (44) 는 배치될 수 있다. 각각의 유기 EL 소자 (51) 의 투명 전극 (51c) 는 컨택트 홀 (53b) 를 경유하여 대응 드레인 영역 (43b) 으로 전기적으로 연결된다. n-형 또는 p-형 반도체 (59) 는 흡열 전극 (60) 과 방열 전극 (61) 사이에 배치된다. 또한, 펠티에 소자 (44) 는 기판으로서 기능하는 전체 반도체 (59) 상에 형성된다. 유기 EL 소자 (51) 의 금속 전극 (51a) 및 펠티에 소자 (44) 의 흡 열 전극 (60) 이 동일한 금속층으로 공유된다. 즉, 모든 유기 EL 소자 (51) 에 공통이기 위하여, 각각의 유기 EL 소자 (51) 를 커버하도록 금속 전극 (51a) 을 형성되고, 모든 유기 EL 소자 (51) 마다 투명 전극 (51c) 을 제공한다. 유기 EL 소자 (51) 의 발광층의 광은 유리 전극 (42) 으로부터 출사되거나 또는 펠티에 소자 (44) 가 형성된 기판의 반대측 면으로부터 출사된다. 이러한 구성은 제 3 실시형태의 유기 EL 장치 (41) 의 구성보다 더 간단하다.
도 11 에 도시된 바와 같이, 제 3 실시형태에 따른 유기 EL 장치 (41) 에서는, 유리 기판 (42) 를 대신하여 금속 기판 (62) 을 사용할 수도 있다. 모든 다른 구성적 특징은 금속 기판 (62) 의 사용을 제외하고, 제 3 실시형태의 유기 EL 장치 (41) 와 동일하다. 따라서, 제조는 유사한 방법으로 수행된다. 유기 EL 장치 (41) 에서는, 유리 기판 (42) 을 사용하는 경우에 비해, 방열 전극 (58a 및 58b) 에서의 방열이 금속 기판 (62) 에 의해 효율적으로 이루어진다. 또한, 이 구성은 유리 기판 (42) 을 사용하는 경우에 비하여 충격에 더 강한 저항력을 가진다.
도 11 에 도시된 바와 같이, 금속 기판 (62) 상에 TFT (43) 은 형성되고 금속 기판 (62) 반대측 유기 EL 소자 (51) 의 면 상에 펠티에 소자 (44) 가 배치된 능동 매트릭스 유기 EL 장치 (41) 에서는, 펠티에 소자 (44) 에 대신하여, 도 9 에 도시된 구성을 갖는 펠티에 소자 (22) 를 사용할 수 있다. 유기 EL 소자 (51) 의 금속 전극 (51a) 및 펠티에 소자의 흡열 전극은 공통 금속층을 공유하지 않고, 펠티에 소자 (22) 의 흡열면 상의 절연체 (38a) 상에 유기 EL 소자 (51) 의 금속 전극 (51a) 의 금속층이 형성된다.
도 3 및 도 11 에 도시된 것과 같이, 유리 기판 (42) 상에 TFT (43) 및 펠티에 소자 (44) 가 형성되고, 층간 절연막 (46) 및 높은 열 전도율 절연막 (50) 상에유기 EL 소자 (51) 가 배치된 유기 EL 장치 (41) 에서는, 금속 전극 (51a) 에 대신하여 투명 전극을 사용할 수 있다. 즉, 유기 EL 소자 (51) 의 유기 EL 층 (51b) 를 샌드위치하는 전극 양자는 투명 전극일 수 있다. 또한, 유기 EL 소자 (51) 로부터 흡열 전극 (49) 에 의해 차폐된 유리 기판 (42) 측으로 발광된 광의 퍼센트를 감소시키기 위하여, 흡열 전극 (49) 과 유기 EL 소자 (51) 는 유리 기판 (42) 측에서 볼 때 서로 분리될 수 있다. 이 경우, 유기 EL 소자 (51) 의 발광층 (유기 EL 층 51b) 으로부터의 광이 기판 측으로부터 출사된다.
유리 기판 (42) 와 펠티에 소자 (44) 사이에 유기 EL 소자 (51) 가 배치된 능동 매트릭스 유기 EL 장치 (41) 에서는, 유기 EL 소자 (51) 의 전극 중의 하나가 펠티에 소자 (44) 의 흡열면 상의 금속에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 10 에 도시된 구성에서, 동일한 금속층에서 흡열 전극 (60) 및 유기 EL 소자 (51) 의 금속 전극 (51a) 을 공유시키는 대신에, 흡열 전극 (60) 의 금속판 상에 금속 전극 (51a) 의 금속층을 제공할 수도 있다.
방열판은 펠티에 소자 (22) 의 방열 면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 펠티에 소자 (22) 의 방열 면 상의 금속층 (22c) 보다 높은 열 전도율을 갖는 금속판이 함께 결합될 수 있으며, 또는 반도체 또는 금속판의 반대측 금속층 (22c) 의 표면상에 피트 (pits) 또는 핀 (fins) 은 형성될 수 있다. 이 경우, 방열 효과가 개선된다.
펠티에 소자의 전극 또는 전극층은 금속으로 형성할 필요가 없다.
유기 EL 층 (24) 은 홀 주입층, 발광층, 및 전자 주입층의 3 층으로 형성하는 것이 제한되지 않는다. 예를 들어, 유기 EL 층 (24) 은 홀 주입층, 홀 전송층, 발광층, 전자 전송층 및 전자 주입층의 5 층을 적층하여 형성될 수도 있다. 또한, 유기 EL 층 (24) 은 발광층에 부가하여 하나 이상의 홀 주입층, 홀 전송층, 전자 전송층 및 전자 주입층으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 유기 EL 층 (24) 은 오직 발광층으로만 형성될 수 있다.
본 예 들과 실시형태들은 예시적이나 비한정적인 것으로 간주해야 하며, 본 발명은 주어진 세부사항에 제한하려는 것이 아니며, 첨부된 청구항의 범위 및 균등물 내에서 변형될 수 있다.
유기 EL 장치를 얇게 유지하며, 유기 EL 소자의 냉각효과는 높여, 유기 EL 소자의 휘도를 저하시키지 않고 수명을 연장한다. 액정표시장치의 휘도를 저하시키지 않으며 내구성을 높인다.
Claims (29)
- 반도체 기판으로서, 상기 반도체 기판의 적어도 일부에, 흡열부 및 방열부를 포함하는 펠티에 소자가 형성되는, 반도체 기판; 및유기 EL 소자를 포함하고,상기 유기 EL 소자는 흡열부 측에 배치되어 상기 유기 EL 소자와 상기 흡열부 사이의 열 저항이 상기 유기 EL 소자와 상기 방열부 사이의 열 저항보다 작아지고, 상기 유기 EL 소자로부터의 방사되는 광은 상기 반도체 기판의 반대면에서 출사되며,상기 펠티에 소자는 상기 흡열부 상에 형성된 흡열 전극 및 상기 방열부 상에 형성된 방열 전극을 포함하고,상기 유기 EL 소자는 유기 EL 층, 및 상기 유기 EL 층을 샌드위칭하는 제 1 및 제 2 전극을 포함하고,상기 제 1 전극은 상기 흡열 전극과 공유되거나, 또는 상기 제 1 전극은 상기 흡열 전극에 직접적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판에 상기 펠티에 소자를 전면 (全面) 으로 형성하되, 상기 흡열부는 상기 펠티에 소자의 한 쪽 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
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- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 흡열 전극 및 상기 유기 EL 소자의 제 1 전극은 둘 모두 공통 전원으로부터 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 삭제
- 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 제 2 전극 중의 하나는 캐소드이고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 중의 다른 하나는 애노드이며,상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 전압이 인가되어 상기 전체 유기 EL 층으로부터 광이 방사되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,복수의 유기 EL 소자들을 포함하고,상기 유기 EL 소자는 상기 복수의 유기 EL 소자들 중의 하나이고,상기 유기 EL 소자들은 각각의 유기 EL 소자가 다른 유기 EL 소자들로부터 독립적으로 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 유기 EL 장치; 및액정 패널을 포함하고,상기 유기 EL 장치는 상기 액정 패널의 백라이트로서 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
- 기판;상기 기판 상에 형성되며, 반도체 영역을 포함하는 회로층;상기 반도체 영역에 형성되는 펠티에 소자들 및 액티브 구동 소자들로서, 상기 펠티에 소자들 각각은 흡열 전극 및 방열 전극을 포함하는, 펠티에 소자들 및 액티브 구동 소자들; 및유기 EL 소자들로서, 상기 유기 EL 소자들의 각각은, 상기 흡열 전극들 중 하나 상에 또는 위쪽에 배치되고, 상기 액티브 구동 소자들 중의 하나에 전기적으로 연결되는, 유기 EL 소자들을 포함하며,상기 유기 EL 소자들로부터 방사되는 광은 상기 기판의 반대면에서 출사되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 11 항에 있어서,유기 EL 소자 각각은 상기 흡열 전극 상에 형성된 절연층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연층의 열 전도율은 상기 기판의 열 전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 기판은 투명하고 절연성인 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 기판은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유기 EL 소자들의 각각은 대응하는 액티브 구동 소자에 의해 구동되어 각각의 유기 EL 소자가 다른 유기 EL 소자로부터 독립적으로 발광하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 유기 EL 장치; 및액정 패널을 포함하고,상기 유기 EL 장치는 상기 액정 패널의 백라이트로서 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
- 반도체 영역을 포함하는 기판;상기 반도체 영역의 적어도 일 부분에 형성되고, 흡열부 및 방열부를 포함하는 펠티에 소자; 및유기 EL 소자를 포함하고,상기 유기 EL 소자는 상기 흡열부 측에 배치되어 상기 유기 EL 소자와 상기 흡열부 사이의 열 저항이 상기 유기 EL 소자와 상기 방열부 사이의 열 저항보다 작아지고, 상기 유기 EL 소자로부터 방사되는 광은 상기 기판으로부터 출사되며,상기 펠티에 소자는 상기 흡열부 상에 형성된 흡열 전극 및 상기 방열부 상에 형성된 방열 전극을 포함하고,상기 유기 EL 소자는 유기 EL 층, 및 상기 유기 EL 층을 샌드위칭하는 2 개의 전극을 포함하고,상기 2 개의 전극 중 하나는 상기 흡열 전극과 공유되거나, 또는 상기 2 개의 전극 중 하나는 상기 흡열 전극에 직접적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 18 항에 있어서,상기 기판은 투명하고 절연성인 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,복수의 유기 EL 소자들을 포함하고,상기 유기 EL 소자는 상기 복수의 유기 EL 소자들 중의 하나이고,상기 유기 EL 소자들은 각각의 유기 EL 소자가 다른 유기 EL 소자로부터 독립적으로 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 18 항 또는 제 19 항에 따른 유기 EL 장치; 및액정 패널을 포함하고,상기 유기 EL 장치는 상기 액정 패널의 백라이트로서 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
- 반도체 영역을 포함하는 기판;상기 반도체 영역의 적어도 일 부분에 형성되며, 흡열 전극 및 방열 전극을 포함하는 펠티에 소자; 및상기 흡열 전극 상에 직접적으로 배치된 유기 EL 소자를 포함하고,상기 유기 EL 소자로부터의 방사되는 광은 상기 기판의 반대면에서 출사되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 반도체 기판으로서, 상기 반도체 기판 전체가, 흡열부 및 방열부를 포함하는 펠티에 소자를 형성하는, 반도체 기판; 및상기 흡열부 측에 배치되도록 상기 반도체 기판 상에 형성되는 유기 EL 소자를 포함하며,상기 유기 EL 소자로부터의 방사되는 광은 상기 기판의 반대면에서 출사되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 23 항에 있어서,상기 펠티에 소자는 반도체, 흡열 전극, 및 방열 전극을 포함하며,상기 흡열 전극 및 방열 전극은 상기 반도체의 반대측에 위치되며,상기 유기 EL 소자는 유기 EL 소자층, 및 상기 유기 EL 층을 샌드위칭하는 제 1 및 제 2 전극을 포함하며,상기 제 1 전극은 상기 흡열 전극과 대향하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 유기 EL 소자는 상기 흡열 전극에 형성되는 절연층에 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 흡열 전극 및 제 1 전극은 모두 공통 전원으로부터 전압을 공급받는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 24 항 내지 제 26 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 제 2 전극 중의 하나는 캐소드이고, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 중의 다른 하나는 애노드이고,상기 캐소드와 애노드 사이에 전압이 인가되어 상기 전체 유기 EL 층으로부터 광이 방출되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,복수의 유기 EL 소자들을 포함하고,상기 유기 EL 소자는 상기 복수의 유기 EL 소자들 중의 하나이고,상기 유기 EL 소자들은 각각의 유기 EL 소자가 다른 유기 EL 소자로부터 독립적으로 발광하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기 EL 장치.
- 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 유기 EL 장치; 및액정 패널을 포함하고,상기 유기 EL 장치는 상기 액정 패널의 백라이트로서 기능하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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