专利名称：有机电致发光器件和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光(EL)器件和使用有机EL器件作为背光的液晶显示器。
背景技术：
液晶显示器被广泛用于例如便携设备中的显示器。随着对更小、更轻、功耗更小的便携设备需求的增加，更薄的低功耗液晶显示器逐渐成为必需。
反射型液晶显示器目前被用于降低功耗，但是其图像质量却不够好。利用背光的透射式(包括半透射式)液晶显示器在获得满足需要的图象质量方面更胜一筹。近来，使用如有机EL元件这样的发光元件用于背光，已经被提出并应用于实际当中。
此外，作为液晶显示器的下一代显示器元件，有机EL元件已经获得关注。通常，有机EL元件是通过以下步骤制成的在玻璃衬底上形成由氧化铟锡(ITO)制成的透明电极(阳极)，在透明电极上形成包括光发射层的有机层，然后在有机层上叠加不透明的阴极。这样的有机EL器件具有底部发射结构，其中光发射层射出的光从玻璃衬底一侧射出。
有机EL元件进行载流子注入型光发射。因此，没有转换成EL光发射的电能将转化为焦耳热。焦耳热会增加器件的温度。这将导致诸如组成有机EL元件的有机化合物分解、亮度下降和寿命缩短的问题。如果有机EL光发射率为100％，则产生的焦耳热将为零。但是，这种情况在实际中是不可能的。因此，在现有技术中提出了有效驱散在有机EL元件光发射期间产生的热的有机EL元件。这样的有机EL元件已经公开于例如日本公开专利No.4-129194，日本公开专利No.8-124679和日本公开专利No.2002-117973中。
日本公开专利No.4-129194提出了在具有高热传导率的衬底上形成有机EL元件。进而，为了将有机EL元件用于显示器中，提出一种结构用于在电绝缘层之间设置有机EL元件接触具有高热传导率的衬底。
日本公开专利No.8-124679提出将有机EL器件设置在其间设置有金属薄膜的金属衬底上。金属薄膜具有高热传导率。
日本公开专利No.2002-117973中，元件区域是通过在玻璃衬底上叠放第一电极、包含光发射层的有机化合物层和第二电极层形成的。此外，在其上形成由杂环化合物聚合体组成的保护膜以便覆盖衬底的整个元件区域。保护膜对于有机EL元件具有足够的热阻，并具有相对高的热传导率。因此，通过驱动有机EL元件所产生的焦耳热被驱散至保护膜，并通过保护膜的表面辐射。此外，上述公开也叙述了使用强制冷却方法，例如珀耳帖冷却或风扇冷却，连同保护膜一起帮助从保护膜表面的热辐射。
在日本公开专利No.4-129194和日本公开专利No.8-124679中描述的结构中，通过将有机EL元件或有机EL器件直接或者借助薄膜设置在具有高热传导率的衬底上来提高热辐射。因此，有机EL元件或有机EL器件无法被冷却到比环境温度更低的温度。此外，在日本公开专利No.2002-117973中公开了在假设有机EL元件是形成在玻璃衬底上时强制冷却方法的使用，例如珀耳帖冷却。然而，当使用强制冷却方法时，作为薄器件的有机EL器件的特性也会有所牺牲。
发明内容
本发明的目的是提供具有优秀冷却效果的薄有机EL器件，以及使用这样的有机EL器件作为背光的液晶显示器。
为了实现上述目的，本发明提供包含半导体衬底的有机EL器件。至少部分半导体衬底形成了包含热吸收部分和热辐射部分的珀耳帖元件。有机电致发光元件设置于半导体衬底上或半导体衬底上方。设置有机电致发光元件从而使有机电致发光元件与热吸收部分之间的热阻小于有机电致发光元件与热辐射部分之间的热阻。从有机电致发光元件发射出的光从背对半导体衬底的一侧射出。
本发明的另一个方面是包含具有半导体区域的衬底的有机电致发光器件。珀耳帖元件形成在至少部分半导体区域内。珀耳帖元件包含热吸收电极和热辐射电极。有机电致发光元件设置在热吸收电极上或热吸收电极上方。从有机电致发光元件发射出的光从背对半导体衬底的一侧射出。
本发明的另一个方面是包含具有半导体区域的衬底的有机电致发光器件。珀耳帖元件形成在至少部分半导体区域内。珀耳帖元件包含热吸收部分和热辐射部分。有机电致发光元件设置在衬底上或衬底上方。设置有机电致发光元件以便使有机电致发光元件与热吸收部分之间的热阻小于有机电致发光元件与热辐射部分之间的热阻。从有机电致发光元件发射出的光从衬底射出。
本发明进一步提供了具有上述有机电致发光器件和液晶板的液晶显示器。有机电致发光器件作为液晶板的背光。
通过下面的描述、结合附图并通过示例方式对本发明原理进行说明，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。
本发明及其目的和优点通过参考下面结合附图对最优实施方案的描述可以得到最好的理解，其中图1是示意性示出根据本发明第一实施方案的液晶显示器的截面视图；图2是示意性示出根据本发明第二实施方案的有机EL器件的截面视图；图3是示意性示出根据本发明第三实施方案的有机EL器件的截面视图；图4是示出图3中有机EL器件的一个像素的放大截面视图；图5是示出有机EL元件、热吸收电极和扫描线的平面视图；图6是示出图5的一个改进实例的平面视图；图7是根据本发明的另一个实施方案的有机EL器件的截面视图；图8是根据本发明进一步实施方案的有机EL器件的截面视图；图9是根据本发明进一步实施方案的珀耳帖元件的示意图；图10是根据本发明的进一步实施方案的有机EL器件的截面视图。
图11是根据本发明的进一步实施方案的有机EL器件的截面视图。
具体实施例方式
参照图1，将对本发明的第一实施方案进行描述。
如图1所示，液晶显示器11提供有无源矩阵透射式液晶板12和用作背光的有机EL器件13。
液晶板12具有按照预定距离互相分开的一对透明衬底14和15，以及设置在衬底14和15之间的液晶16。液晶板12以密封件(未示出)密封。衬底14和15由例如玻璃制成。在更靠近有机EL器件13的衬底14面向液晶16的表面上形成以条纹状排列的多个平行透明扫描电极17(图1中只显示出一个)。此外，在背对液晶16的衬底14的表面上形成偏振板18。
在另一个衬底15上，在垂直于扫描电极17的方向中延伸的多个滤色器19形成在面向液晶16的表面上。在垂直于扫描电极17的方向延伸的透明电极20形成在每个滤色器19背对衬底15的表面上。扫描电极17和透明电极20都是由氧化铟锡(ITO)制成。对应于扫描电极17和透明电极20的交叉点的每部分液晶16限定一个子像素。以扫描电极17进行的扫描每次驱动一行子像素。滤色器19包含红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤光器。单个像素单元是由和红色滤光器相关联的其中一个子像素、和绿色滤光器相关联的其中一个子像素、以及和蓝色滤光器相关联的其中一个子像素形成的。
有机EL器件13包含用作衬底的珀耳帖元件22和形成在珀耳帖元件22上的有机EL元件23。在第一实施方案中，珀耳帖元件22是由n型半导体22a、用作电极层并位于n型半导体22a的相对侧以便将n型半导体22a夹在中间的金属层22b和22c形成。当电流从金属层22c流向金属层22b时，面对金属层22c的一部分n型半导体22a将用作热辐射部分，而面对金属层22b的一部分n型半导体22a将用作热吸收部分。换句话说，使用珀耳帖元件22从而使得金属层22c作为阳极，金属层22b作为阴极。金属层22b和22c是由例如铝制成的。金属层22c用作热辐射电极，其设置在n型半导体22a的热辐射侧上，金属层22b用作热吸收电极，其设置在n型半导体22a的热吸收侧上。
在金属层22b上形成有机EL元件23。有机EL元件23包括有机EL层24和设置为将有机EL层24夹在中间的第一和第二电极。在第一实施方案中，将有机EL层24夹在中间的两个电极的其中一个是由珀耳帖元件22的金属层22b形成的。换句话说，在有机EL元件23中，其中一个电极与金属层22b共享，其用作珀耳帖元件22的热吸收电极。
有机EL器件13包括用作第一电极并设置在珀耳帖元件22更靠近有机EL层24的一侧上的金属层22b，和设置在有机EL层24相对珀耳帖元件22的一侧上的第二电极25。在第一实施方案中，金属层22b用作第一电极并作为阴极，第二电极25作为阳极。在每个有机EL层24、第一电极(金属层22b)和第二电极25中只有其中一个。通过在第一电极和第二电极25之间施加电压，有机EL层24在有机EL元件23的整个区域之上发射出光。第二电极25的一端(如图1中所示的左端)限定了从有机EL层24延伸的电极延伸25a。在电极延伸25a和第一电极(金属层22b)之间设置绝缘层26，以防止第一电极和第二电极25之间的短路。电极延伸25a位于绝缘层26上。
例如，使用一种已知的结构用于有机EL层24。有机EL层24从用作阴极的金属层22b，按照电子注入层、光发射层和空穴注入层这三层的顺序形成。有机EL层24由白光发射层形成。第二电极25由氧化铟锡(ITO)制成，并且具有光可透射性。因此，有机EL元件23是顶部发射有机EL元件，其中从有机EL层24发出的光从背对作为衬底的珀耳帖元件22的一侧射出。通过淀积或者溅射将第二电极25叠放在有机EL层24上。
在第一实施方案中，有机EL器件13包括形成半导体衬底的珀耳帖元件22以及在半导体衬底上设置的有机EL元件23。设置有机EL元件23使得有机EL元件23与珀耳帖元件22的热吸收部分之间的热阻小于有机EL元件23与珀耳帖元件22的热辐射部分之间的热阻。进而，形成有机EL元件以使得有机EL元件23发射出的光从背对半导体衬底的一侧射出。
有机EL元件23由传输可见光的钝化膜27覆盖。电极延伸25a和与位于相对于电极延伸25a的一部分金属层22b暴露在钝化膜27之外。钝化膜27防止有机EL层24与周围空气的接触。钝化膜27是由像氮化硅SiNx、氧化硅SiOx或这两种防止湿气渗透的材料制成。
为了说明的方便，在附图中，所显示的用于形成液晶板12和有机EL器件13的每个衬底、每个电极、每个层和膜的厚度都与实际厚度不同。
在制造有机EL器件13时，首先在包含n型半导体22a的珀耳帖元件22上的预定位置处形成绝缘层26。绝缘层26是由光致抗蚀剂、氮化硅SiNx或氧化硅SiOx形成的。然后通过淀积，形成有机EL层24的有机层连续地生长至预定的膜厚度。在通过淀积或溅射形成第二电极25之后，通过等离子体化学气相沉积(CVD)形成钝化膜27。这样就完成了有机EL器件13的制造。
下面描述上述液晶显示器11的工作过程。
在液晶板12中，驱动控制电路(未示出)施加电压至扫描电极17和透明电极20，从而使得期望的子像素变为可以透射光。当有机EL器件13被激活时，DC电压V2施加在第一电极(金属层22b)和第二电极25之间，从而使有机EL层发射出白光。从第二电极25射出的光到达液晶板12。
在到达液晶板12的光中，只有到达可以透射光的子像素的光才从液晶板12的前侧射出。通过将穿过与红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器19相关联的子像素的光进行组合再生出期望的颜色。
而且在激活时，DC电压V1施加在珀耳帖元件22的金属层22b和金属层22c之间，电流从金属层22c流向金属层22b。这将导致在阴极或者金属层22b处的热吸收。此外，在阳极或者金属层22c处热被辐射。从而当有机EL元件23被驱动时，有机EL层24的光发射产生的焦耳热有效地从金属层22c辐射。这抑止了有机EL层24的温度上升。
本发明的发明人已经研究了温度对于提供给有机EL元件23的电流和亮度之间关系的影响。通过研究发明人发现假设电流量相同，则更低的温度导致更高的亮度。而且通过对半寿命和温度之间关系的研究，还发现更低的温度产生更长的半寿命。例如在室温和0℃下进行比较，有机EL元件23的寿命可以延长2-3倍。
本实施方案具有以下优点。
(1)使用珀耳帖元件22用作衬底，在珀耳帖元件22的热吸收部分一侧形成有机EL元件23，从有机EL元件23的光发射层射出的光从背对衬底的一侧射出。因此，当驱动有机EL元件23来发射光时，有机EL元件23的光发射所产生的焦耳热通过珀耳帖效应主动转移到珀耳帖元件22的热辐射部分。这样就冷却了有机EL元件23。而且，珀耳帖元件22还用作衬底。因此，在保持有机EL器件13薄的同时，有机EL元件23的冷却效果将会提升，并且在不降低有机EL元件23亮度下延长了寿命。
(2)与仅以热辐射效应进行冷却的传统技术相比，珀耳帖元件22可以将有机EL元件23冷却至低于环境温度。因此，即使在提供给有机EL元件23的电流量相同的情况下，亮度也可以得到增强。
(3)有机EL元件23的其中一个电极(第一电极)与珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属(金属层22b)被共享。因此，与当有机EL元件的电极与珀耳帖元件的电极分开提供时相比，有机EL器件13的部件数目以及进一步制造工序的数目都会减少。这也缩短了制造时间并降低成本。
(4)珀耳帖元件22采用n型半导体22a作为形成珀耳帖元件22的半导体。而且，珀耳帖元件22的阴极用作热吸收部分。因此，珀耳帖元件22和有机EL元件23共享的电极用作阴极。这样，当施加相同的电压到珀耳帖元件22和有机EL元件23时，电源可以被共享。而且，当不同的电压施加到珀耳帖元件22和有机EL元件23时，两个电源中的其中一端仍可以被共享。这将方便电子设计。
(5)有机EL元件23是这样构造的，当电压施加在金属层22b和第二电极25之间时，整个有机EL层24发射光。因此，在有机EL器件13中，无需与液晶板12的扫描电极17的扫描相一致而进行操作以便从有机EL层24发射光。这样就简化了控制。
(6)液晶显示器11使用有机EL器件13作为背光。有机EL元件23被主动且有效地冷却。因此，背光的耐久性被延长而又不降低亮度。这同样延长了液晶显示器11的耐久性。
参照图2，将描述根据本发明第二实施方案的无源矩阵有机EL彩色显示器。在这个实施方案中，有机EL器件本身用作显示器，因此由于不提供液晶板12而与第一实施方案显著不同。与第一实施方案的另外一个不同在于有机EL元件23不将它的其中一个电极与珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属层22b共享。为了避免冗余，对与第一实施方案对应部件类似或相同的那些部件给出了相同的参考数字。
图2示出了用作有机EL彩色显示器的有机EL器件31的截面视图。如图2所示，有机EL器件31包括用作衬底的珀耳帖元件22、在珀耳帖元件22上形成的有机EL元件33、以及滤色器35。在珀耳帖元件22和有机EL元件33之间形成具有高热传导率的绝缘层32。滤色器35形成在面对有机EL元件33的一侧的透明盖板34上，有机EL元件33的所述该侧相对于珀耳帖元件22所在的一侧。绝缘层32的材料可以是氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化硅等。绝缘层32的热传导率大于用作衬底的珀耳帖元件22的热传导率。滤色器35被设置在与有机EL元件33间隔的位置上，从而可以和有机EL元件33相对应。发射的光从盖板34射出。
使用密封物36将盖板34固定在珀耳帖元件22的热吸收侧。换句话说，有机EL元件33被珀耳帖元件22(绝缘层32)、密封物36和盖板34所环绕。从而使有机EL元件33与大气(环境空气)隔离。盖板可以由例如玻璃板形成。密封物36可由例如环氧树脂形成。
在珀耳帖元件22上方，在绝缘层32上按照用作衬底(珀耳帖元件22)侧的电极的第一电极37、有机EL层24和第二电极25的顺序，连续淀积有机EL元件33。在这个实施方案中，第一电极37是阳极，而第二电极25是阴极。除了面向珀耳帖元件22的表面，有机EL元件33被钝化膜27覆盖。
在绝缘层32表面上彼此平行按条纹状延伸的平行第一电极37是由铬(Cr)制成。在图2中，第一电极37垂直于附图平面延伸。通过绝缘隔离物(未示出)将有机EL层24分成多个条纹状的平行片，而且每片都沿着垂直于第一电极37的方向延伸。
第二电极25叠放在条纹状有机EL层24上，并形成为垂直于第一电极37。有机EL器件31的子像素以矩阵形式排列在第一电极37和第二电极25的交叉点处的珀耳帖元件22上。有机EL器件31的每个像素由三个子像素形成。
对于有机EL层24，例如使用一种已知的结构。由于本实施方案中第一电极37是阳极，所以按照与第一实施方案相反的顺序，从第一电极37连续叠放空穴注入层、光发射层和电子注入层这三层。有机EL层24由白光发射层形成。
滤色器35使用有机滤色器。红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤色器35与有机EL层24的子像素相关联。
当制造有机EL器件31时，在珀耳帖元件22的金属层22b上形成绝缘层32，在绝缘层32上形成有机EL元件33，在作为与珀耳帖元件22分离的元件的盖板34上形成滤色器35。在其中滤色器35设置为与有机EL元件33相对应、并且在有机EL元件33和滤色器35之间形成空隙的情形中，盖板34通过密封物36粘附并固定在珀耳帖元件22上。由珀耳帖元件22、密封物36和盖板34所环绕的空间使用例如氮气的不与其他物质反应的物质(气体)填充。
下面描述有机EL器件31的工作过程。
当在与要被激发的像素的子像素相关联的第二电极25和第一电极37之间施加电压时，这些子像素发射白光。子像素发射出的白光穿过滤色器35并从盖板34射出。在穿过红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)滤色器35的子像素之后，白光变为相应颜色的光。通过组合红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的子像素，再生出期望的颜色。
按照与第一实施方案相同的方式，当电流流过珀耳帖元件22时，在金属层22b处热被吸收，有机EL元件33通过绝缘层32的方式冷却。
因此，本实施方案的有机EL器件31除了具有第一实施方案的优点(1)和(2)之外，还有以下优点。
(7)在珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属层22b上形成绝缘层32，多个有机EL元件33形成在绝缘层32上。有机EL元件33每个单独发射光。因而，有机EL器件31不仅可以用作照明系统，也可以作为显示器。
(8)有机EL元件33形成在珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属层22b上，其间设置有绝缘层32。因此，有机EL元件33的第一电极37和珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属层22b作为具有相反极性的电极。因此，不考虑珀耳帖元件22，第一电极37可被选择作为阳极或者阴极。这可以增加设计灵活度。
(9)有机EL器件31结合了发射白光的有机EL元件33和滤色器35。因此，与在有机EL层24上形成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素相比，子像素的制造将很方便。
参照图3-图6，下面将描述根据本发明第三实施方案的有源矩阵有机EL显示器。在图3和图4中，一些示出截面的影线被忽略，并且对于每个部件的每个层的厚度比例与实际比例不同。
如图3和图4中所示，用作有机EL显示器的有机EL器件41具有形成在用作透明绝缘衬底的玻璃衬底42上的电路层45。电路层45包含用作有源驱动元件的薄膜晶体管(TFT)43，以及珀耳帖元件44。在电路层45上通过层间绝缘膜46的方式形成信号线47、扫描线48和珀耳帖元件44的热吸收电极49(参照图5和图6)。在层间绝缘膜46上设置有机EL元件51。具有高热传导率的绝缘膜50设置在有机EL元件51和层间绝缘膜46之间。接下来，有机EL元件51由钝化膜(保护膜)52所覆盖。
TFT 43控制信号流向有机EL元件51。扫描线48控制TFT 43的驱动时序，信号线47传输亮度控制信号给有机EL元件51。
有机EL元件51每个是从高热传导率绝缘膜50，按照金属电极51a、有机EL层51b和透明电极51c的顺序叠加形成的。如果有机EL器件41是单色显示，则每个有机EL元件51形成一个像素。如果有机EL器件41是全色显示，则每个有机EL元件51形成一个子像素，其中一组三个相邻的子像素形成一个像素。因此，形成三个子像素的有机EL元件51每个都包含有机EL层51b。第一子像素的有机EL层51b发射红(R)光，第二子像素的有机EL层51b发射绿(G)光，第三个子像素的有机EL层51b发射蓝(B)光。
如图4所示，TFT 43的源区43a经由接触孔53a电连接至信号线47。TFT 43的漏区43b经由接触孔53b电连接至金属电极51a。此外，一些扫描线48形成了TFT 43的栅电极54。
如图4所示，每个珀耳帖元件44都具有彼此平行热排列的p型半导体55a和n型半导体55b。p型半导体55a和n型半导体55b经由接触孔56电连接至相应的热吸收电极49。此外，p型半导体55a经由接触孔57连接至热辐射电极58a，n型半导体55b经由接触孔57电连接至热辐射电极58b。热辐射电极58a连接至DC电源的负极端，电极58b连接至直流电源的正极端。热辐射电极58b连接至热辐射部件(未示出)。
因此，本实施方案中的有机EL器件41中，珀耳帖元件44形成在具有半导体区域的衬底(玻璃衬底42)的至少其中一部分上。此外，在金属层(热吸收电极49)上，其作为具有珀耳帖元件44的热吸收侧上的电极层，形成高热传导率的绝缘层(高热传导率绝缘膜50)。换句话说，形成于金属层上的绝缘膜50的热传导率大于衬底42的热传导率。有机EL元件51形成在绝缘膜50上。有机EL元件51中的光发射层(有机EL层51b)发射出的光从背对衬底42的一侧射出。
上述有机EL器件41按以下所述制成。
首先，在400℃的温度下通过CVD方法在清洁的玻璃衬底42上形成厚度为0.05μm的多晶硅。采用已知的反应离子刻蚀(RTE)的刻蚀工艺除去多晶硅，同时通过光刻保留将形成TFT 43及珀耳帖元件44的部分。接下来，在400℃的温度下通过CVD方法形成厚度为0.3μm的氮化硅膜。利用光刻和RIE，在一部分氮化硅膜上形成接触孔57连接至珀耳帖元件44。通过溅射0.3μm的铬(Cr)形成扫描线48、栅电极54以及珀耳帖元件44的热辐射电极58a和58b。层间绝缘膜46通过进行CVD从而淀积0.5μm厚度的SiO2而形成。
随后，利用光刻和RIE，形成接触孔53a、53b和56来保证在TFT 43和珀耳帖元件44处电连接。接着，信号线47和热吸收电极49通过溅射形成。氮化硅膜通过CVD形成作为高热传导率绝缘膜50。有机EL元件51的金属电极51a(像素电极)通过光刻、RIE和溅射形成。在淀积了已知有机EL材料之后，通过溅射淀积ITO以形成透明电极51c。在图4中，透明电极51c图示为与一个有机EL元件51相对应，但是实际上透明电极51c形成为覆盖所有的有机EL层51b以便对于所有的有机EL元件51是公用的，如图3所示。接着，进行CVD以形成作为钝化膜52的氮化硅膜。至此，有机EL器件41制造完成。
以这种方式形成的有机EL器件41亮度的半寿命是传统结构的三倍。
当由于高清晰度屏幕中的像素面积很小致使每个有机EL元件51热值很小，并且珀耳帖元件44被充分冷却时，多个热吸收电极49可以集合在一起，如图6所示。
本实施方案中的有机EL器件41具有以下优点。
(10)由于有机EL元件51与珀耳帖元件44的热吸收电极49通过具有高热传导率的绝缘膜50热连接，因此有机EL元件51所产生的热被有效移除，因此延长了有机EL元件51的寿命。
(11)珀耳帖元件44形成在具有半导体区域的衬底(玻璃衬底42)的至少其中一部分上。具有高热传导率的绝缘层(高热传导率绝缘膜50)形成在珀耳帖元件44的热吸收侧处的金属层(热吸收电极49)上。有机EL器件51形成在高热传导率绝缘膜50上。有机EL元件51的光发射层发射出的光从背对玻璃衬底42的一侧射出。这就允许用于控制有机EL元件51的驱动电路或者珀耳帖元件44形成在玻璃衬底42中未形成珀耳帖元件44的区域中。这样，很容易在玻璃衬底42上提供多个有机EL元件51并单独控制每一个有机EL元件51。此外，即使珀耳帖元件44和有机EL元件51并不彼此面对，有机EL元件51仍然能够被有效冷却。
(12)如图6所示，与为每一个有机EL元件51独立提供热吸收电极49的结构相比，当提供与多个有机EL元件51共享的公共热吸收电极49时，珀耳帖元件44中的电功率消耗将减小。
(13)由于有机EL元件51在有源矩阵系统中驱动，因此防止了串扰。与无源矩阵系统相比，当有多个像素时图像质量更好。
(14)由于有机EL元件51的光发射方向与衬底42的方向相反，所以无需在形成有机EL元件51的区域形成过程中加以小心以便不使形成TFT 43和珀耳帖元件44的区域相重叠。
显然本领域的技术人员应该理解，本发明可在不偏离本发明精神或范围的前提下以多种其他特定的形式体现。特别地，应当理解，本发明可以体现在下述形式中。
体现为无源矩阵有机EL彩色显示器的有机EL器件31不需要包含滤色器35。举例来说，如图7所示，盖板34、滤色器35以及密封物36可以从第二实施方案中去除。此外，以在第一电极37和第二电极25相交处形成红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素的方式形成有机EL层24的三种层。这种情况下，有机EL元件33的冷却效果同第二实施方案中的相同。然而，由于无需提供滤色器35，有机EL器件31变得更薄。此外，由于用来覆盖钝化膜27的外部的盖板34不再存在，因此同盖板34存在相比，钝化膜27的热辐射进行的更有效。
珀耳帖元件22的其中一个电极可以与有机EL元件23的其中一个电极共享。此外，如图8所示，代替在珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属层22b上直接形成有机EL元件23的有机EL层24，第一电极37可在金属层22b上形成，有机EL层24可在第一电极37上形成。换句话说，在这样的结构中，有机EL元件33的其中一个电极(第一电极37)电连接至珀耳帖元件22的热吸收侧上的金属(金属层22b)。这种情况下，适合有机EL元件33的电极的材料可以用作第一电极37的材料，而不必受珀耳帖元件22的金属层22b所带来的任何限制。
关于组成珀耳帖元件22的半导体，p型半导体可以代替n型半导体22a被夹在两个金属层22b和22c之间。这种情况下，直流电源的正极端连接至热吸收侧上的金属层22b，负极端连接至热辐射侧上的金属层22c。因此，当有机EL元件的其中一个电极与金属层22b共享时，共享的电极用作阳极。
当有机EL元件的其中一个电极与金属层22b共享时，有机EL元件23的数目不必只为一个。举例来讲，当多个互相平行延伸的有机EL元件形成后，形成于金属层22b上的第一电极可能只有一个，但是在相对金属层22b的一侧上的有机EL层24上形成的平行第二电极可以按条纹状形成。这种情况下，当顺序地给每一个第二电极施加电压时，有机EL器件13发射光，好像具有形状的光发射区域的条带一个接一个移动一样。
珀耳帖元件22并不限制于如上述结构的两个金属层夹着一个半导体那样的结构，例如可以使p型半导体39a和n型半导体39b在具有高热传导率的绝缘体38a和38b之间平行热排列，同时通过金属层(电极层)40串行地电连接，如图9所示。绝缘体38a和38b可由例如氮化铝(AlN)制成。此外，如图9所示，当电串联的其中一端上的p型半导体39a连接至直流电源的正极端E，且另一端上的n型半导体39连接至直流电源的负极端时，热吸收或热辐射发生在每个金属层40的表面处作为珀耳帖效应的结果，绝缘体38a成为热吸收侧，绝缘体38b成为热辐射侧。因此，如果有机EL元件23或有机EL元件33形成于绝缘体38a之上，则通过驱动珀耳帖元件22来冷却有机EL元件23或33。在珀耳帖元件22中，每一单位时间从半导体与金属层的接触表面释放的热量与电流成比例。因此，假设流过相同的电流量，如果按本实施方案中分别在热吸收侧和热辐射侧提供多个金属层40，则冷却效率将提高。
关于有源矩阵有机EL器件41，如图10所示，TFT 43可形成于玻璃衬底42上，珀耳帖元件44可设置于相对衬底42的一侧上，有机EL元件51位于TFT 43与玻璃衬底42之间。每个有机EL元件51的透明电极51c经由接触孔53b电连接至相关联的漏区43b。n型或p型半导体59设置在热吸收电极60与热辐射电极61之间。此外，珀耳帖元件44形成于作为衬底的整个半导体59上。有机EL元件51的金属电极51a与珀耳帖元件44的热吸收电极60共享在同一金属层中。换句话说，金属电极51a形成以覆盖每一个有机EL元件51从而为所有的有机EL元件51所共用，并且为每个有机EL元件51提供透明电极51c。从有机EL元件51的光发射层发射出的光从玻璃衬底42一侧或相对其上形成珀耳帖元件44的衬底的一侧射出。这种结构要比第三实施方案中的有机EL器件41的结构更简单。
在根据第三实施方案的有机EL器件41中，如图11所示，可以使用金属衬底62替代玻璃衬底42。除了使用金属衬底62外，该设计的其余特征均与第三实施方案的有机EL器件41相同。这样，制造也按同样的方法进行。在该有机EL器件41中，同使用玻璃衬底42相比，来自热辐射电极58a和58b的热辐射会被金属衬底62有效地执行。此外，同使用玻璃衬底42相比，这样的结构具有更强的抗冲击性。
如图11所示，在有源矩阵有机EL器件41中，其中TFT 43形成在金属衬底62上，且珀耳帖元件44设置在有机EL元件51相对金属衬底62的一侧上，可以使用具有图9所示结构的珀耳帖元件22替代珀耳帖元件44。有机EL元件51的金属电极51a与珀耳帖元件的热吸收电极不共享在公共金属层中，有机EL元件51的金属电极51a的金属层形成在珀耳帖元件22的热吸收侧上的绝缘体38a上。
如图3和图11所示，在有机EL器件41中，其中TFT 43和珀耳帖元件44形成在玻璃衬底42上，且有机EL元件51设置在层间绝缘膜46和高热传导率绝缘膜50上，则可用透明电极替代金属电极51a。换句话说，将有机EL元件51的有机EL层51b夹在中间的两个电极均可为透明电极。此外，为了减少有机EL元件51朝向玻璃衬底42发射出的被热吸收电极49遮蔽的光的比例，从玻璃衬底42侧看去，热吸收电极49与有机EL元件51彼此分开。在这种情况下，从有机EL元件51的光发射层(有机EL层51b)中发射出的光从衬底侧射出。
在有源矩阵有机EL器件41中，其中有机EL元件51设置在玻璃衬底42与珀耳帖元件44之间，有机EL元件51的其中一个电极可电连接至珀耳帖元件44的热吸收侧上的金属。例如，在图10所示的结构中，代替在同一金属层中共享有机EL元件51的金属电极51a与热吸收电极60，金属电极51a的金属层可提供在热吸收电极60的金属板上。
热辐射板可以提供在珀耳帖元件22的热辐射侧上。例如，具有比珀耳帖元件22的热辐射侧上的金属层22c更高热传导率的金属板可以结合在一起，或可以在相对半导体或金属板的金属层22c的表面上形成凹陷或翼片(fin)。在这种情况下，热辐射效果将被提高。
珀耳帖元件的电极或电极层并非必须用金属制成。
有机EL层24不限于由空穴注入层、光发射层和电子注入层这三层形成。例如，有机EL层24可通过叠加空穴注入层、空穴传输层、光发射层、电子传输层和电子注入层这五层形成。此外，有机EL层24可由空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中任一层加上光发射层形成。可替换地，有机EL层24也可只由光发射层形成。
本示例和实施方案仅作为说明性的而非限定性的，本发明不限于这里给出的细节，可以在所附权利要求的范围及等价物内变化。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，其特征在于半导体衬底，至少部分半导体衬底形成包含热吸收部分和热辐射部分的珀耳帖元件；以及设置于半导体衬底上或半导体衬底上方的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件被设置为使得有机电致发光元件与热吸收部分之间的热阻小于有机电致发光元件与热辐射部分之间的热阻，有机电致发光元件发射出的光从背对半导体衬底的一侧射出。
2.根据权利要求1的有机电致发光器件，其特征在于半导体衬底完全地形成具有在珀耳帖元件的其中一侧处形成的热吸收部分的珀耳帖元件，有机电致发光元件设置在半导体衬底上与热吸收部分在同一侧。
3.根据权利要求1的有机电致发光器件，其特征在于珀耳帖元件包含形成在热吸收部分上的热吸收电极和形成在热辐射部分上的热辐射电极，有机电致发光元件包含与热吸收电极共享或者与热吸收电极电连接的电极。
4.根据权利要求3的有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件包含有机电致发光层以及将有机电致发光层夹在中间的两个电极，两个电极的其中之一与热吸收电极共享。
5.根据权利要求3的有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件包含有机电致发光层以及将有机电致发光层夹在中间的两个电极，两个电极的其中之一设置在热吸收电极上。
6.根据权利要求3的有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件的电极和热吸收电极都由公共电源提供电压。
7.根据权利要求1的有机电致发光器件，其特征在于珀耳帖元件包含两个具有高热传导率的绝缘体；在两个绝缘体间彼此平行热设置的p型半导体和n型半导体；以及串联电连接两个半导体的电极。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求的有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件包含有机电致发光层；以及将有机电致发光元件夹在中间的阴极和阳极，在阴极和阳极之间施加电压使得从整个有机电致发光层中发射光。
9.根据权利要求1至7中任一权利要求的有机电致发光器件，其特征在于多个有机电致发光元件，其中所述有机电致发光元件是多个有机电致发光元件其中之一，有机电致发光元件被配置为使得每一个有机电致发光元件独立于其他有机电致发光元件而发射光。
10.一种液晶显示器，其特征在于根据权利要求1至7中任一权利要求的有机电致发光器件；以及液晶板，其中有机电致发光器件对于液晶板起背光的作用。
11.一种有机电致发光器件，其特征在于包含半导体区域的衬底；形成在至少部分半导体区域中的珀耳帖元件，珀耳帖元件包含热吸收电极和热辐射电极；以及设置于热吸收电极上或热吸收电极上方的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件发射出的光从背对衬底的一侧射出。
12.根据权利要求11的有机电致发光器件，其特征在于有机电致发光元件直接设置在热吸收电极上或者设置在形成在热吸收电极上的绝缘层上，绝缘层具有高热传导率。
13.根据权利要求12的有机电致发光器件，其特征在于绝缘层的热传导率大于衬底的热传导率。
14.根据权利要求11的有机电致发光器件，其特征在于衬底是透明的且绝缘的。
15.根据权利要求11的有机电致发光器件，其特征在于衬底由金属制成。
16.根据权利要求11至15中任一权利要求的有机电致发光器件，其特征在于多个有机电致发光元件，其中所述有机电致发光元件是多个有机电致发光元件其中之一，有机电致发光元件被配置为使得每一个有机电致发光元件独立于其他有机电致发光元件而发射光。
17.一种液晶显示器，其特征在于根据权利要求11至15中任一权利要求的有机电致发光器件；以及液晶板，其中有机电致发光器件对于液晶板起背光的作用。
18.一种有机电致发光器件，其特征在于包含半导体区域的衬底；形成在至少部分半导体区域中的珀耳帖元件，珀耳帖元件包含热吸收部分与热辐射部分；以及设置在衬底上或在衬底上方的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件被设置为使得有机电致发光元件与热吸收部分之间的热阻小于有机电致发光元件与热辐射部分之间的热阻，有机电致发光元件发射出的光从衬底射出。
19.根据权利要求18的有机电致发光器件，其特征在于衬底是透明的且绝缘的。
20.根据权利要求18或19的有机电致发光器件，其特征在于多个有机电致发光元件，其中所述有机电致发光元件是多个有机电致发光元件其中之一，有机电致发光元件被配置为使得每一个有机电致发光元件独立于其他有机电致发光元件而发射光。
21.一种液晶显示器，其特征在于根据权利要求18或19的有机电致发光器件；以及液晶板，其中有机电致发光器件对于液晶板起背光的作用。
全文摘要
一种液晶显示器，包含液晶板和起背光作用的有机EL器件。有机EL器件包含起衬底作用的珀耳帖元件，及形成于珀耳帖元件上的有机EL元件。有机EL元件包含有机EL层及将有机EL层夹在中间的第一和第二电极。第一电极与作为珀耳帖元件的热吸收电极的金属层共享。第二电极由传播可见光的ITO形成。有机EL元件发射出的光从第二电极射出。结果，有机EL器件很薄且具有优越的冷却效果。
文档编号G09F9/00GK1532613SQ200410031748
公开日2004年9月29日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者加藤祥文, 大见忠弘, 弘, 利, 须川成利, 大, 森本明大 申请人:株式会社丰田自动织机, 大见忠弘